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· No T AS d E I NGENIERÍA Q UÍ m ICA ·

Autor: José maría Pedroni
Ing. Senior de Ingenería Bernoulli S.A.

dOS prINCIpIOS báSICOS

de la fisicoquímica

Principio de le châtelier que el sistema se desplaza hacia la derecha. Esto explica que la des-
odorización de un aceite usando vapor de borbotado tiene un límite,
Cuando actúa una causa que determina un aumento de temperatura, aproximadamente 0,02% de acidez, por la presencia de vapor, que
presión, volumen o concentración, etc. en un sistema en equilibrio, desplaza el equilibrio hacia la derecha, según determina la constante
el sistema reacciona de forma de contrarrestar el efecto provocado. de equilibrio de ese sistema. Si se usa más vapor que el necesario,
puede ocurrir incluso que suba la acidez. la presencia de ciertos
Ejemplos: En un tanque abierto en el que está entrando igual caudal de metales, como el cobre y aleaciones aumenta la hidrólisis.
líquido que el que sale, si se aumenta el caudal de entrada, el sistema
reacciona aumentando el nivel, con lo cual aumenta el caudal de salida otro caso ilustrativo es el procedimiento de hidrólisis de sebo para
hasta llegar a otro equilibrio, pero con otro nivel. Si en un intercam- producir ácidos grasos y glicerina en reactores discontinuos, a 30 bar
biador de calor aumentamos la temperatura del lado tubo, aumenta la (g) y 230 °C.
transferencia de calor hacia el lado casco, contrarrestando la perturba-
ción. Si se introduce gas en un globo, aumenta el volumen y si el gas se Cargados con cierto exceso de agua, se llega al 80 % de acidez. Para
introduce en recipiente cerrado aumenta la presión, que tiene un efecto lograr una conversión del 90 %, se purga el agua glicerinosa en un
similar al de un aumento del volumen, acción inversa a la causa inicial. dispositivo de flashing y se vuelve a cargar con agua fresca. Para que
la ecuación anterior sea satisfecha, necesariamente se escindirán
En un evaporador, si modificamos cualquier variable, el sistema reac- más moles de grasa.
ciona solo, para contrarrestar esa causa. Ejemplo típico es un evapo-
rador de varios efectos: Si los coeficientes U de transferencia de calor
reales, en dichos efectos no son los calculados, las Δt varían de forma la constante de equilibrio
inversamente proporcional a los cambios de los U, o sea se acomodan
automáticamente para que los productos U·Δt sean los necesarios. La muchas reacciones no son totales, no se llega a una conversión del
naturaleza a veces se ríe de los ingenieros y gracias a ello, podemos 100% sino menos, no todo lo que está a la izquierda de la ecuación
equivocarnos, en cierta medida, sin graves consecuencias. química, sino parte. Solo cuando se combinan un ácido y una base
fuerte la conversión es prácticamente total, pero, en el caso visto de
lo que hemos descripto, que resumió le Châtelier en su principio, es la hidrólisis de las grasas es parcial. Pero las cantidades no son arbi-
lo que se llama “realimentación intrínseca” en dinámica de procesos, trarias, dependen del valor de la llamada “constante de equilibrio”,
para diferenciarla de la realimentación con un sensor que lleva la nominada K, donde:
señal, el error, al controlador, que luego actúa sobre el elemento final,
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para la acción correctiva. la realimentación es un concepto profun- K = [ácido] [Glicerina]
do, sin ella no existiría ningún tipo de control, no habría industria, [Aceite] [H 2 O]
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más aún, la vida sería imposible. El hombre que se encuentra con
un abismo, no sigue su camino, sus ojos se lo muestran, llega la los términos entre corchetes denotan la concentración molar. El
información al cerebro y éste ordena un cambio en el rumbo, gracias exponente 3 se debe a que hay 3 moles de ácido graso y 3 moles de
a la realimentación, lo mismo ocurre con quien maneja un automóvil. agua por mol de glicerina y de aceite. la constante K varía solo con
la temperatura. Es independiente de la presión y de las concentra-
ciones. Respecto de la temperatura sigue la ecuación de Van´t Hoff:
ley de acción de masas
d ln K ΔH y si ∆H ≈ Constante
=

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la velocidad de reacción de dos sustancias, a temperatura constante, dT RT
es proporcional al producto las masas reaccionantes. (Guldber y Waage)
(
k 2 ΔH 1 1 )
ln = = -
la hidrólisis de un aceite o grasa con agua es: K 1 R T 1 T 2
Aceite + 3 H 2 o = 3 Ácido graso + Glicerina ΔH: Calor de reacción, J/kmol. Si la reacción es exotérmica, ∆H es
positivo, K disminuye con la temperatura y a la inversa.
El sistema está en equilibrio cuando la velocidad de reacción hacia la R: Constante de los gases, J/kmol K
derecha de la ecuación es igual que hacia la izquierda.
En la bibliografía: Hougen y Watson, “Chemical Engineering Princi-
Si se aumenta la cantidad de agua, la ley de acción de masa nos dice ples”, Willey, se hallan valores de K

68 A&G 110 • Tomo XXVIII • Vol. 1 • (2018)