Aplicación de las técnicas de modelización molecular al cálculo del equilibrio de fases de sistemas de multicomponentes y caracterización de materiales absorbentes

Resumen

Las tecnicas de modelado molecular constituyen un conjunto de metodos alternativos a los utilizados tradicionalmente en ingenieria quimica para describir el comportamiento termodinámico de sistemas macros-copicos complejos. Estos metodos se basan en el conocimiento de las fuerzas de interacción y la estructura de las moleculas, lo que permite incluir de manera especifica los efectos moleculares más relevantes (forma molecular, asociaciones entre moleculas, etc). Las ecuaciones resultantes, obtenidas mediante simulacion molecular y/o teorias analiticas, poseen unos parametros con un claro significado fisico. A diferencia de las ecuaciones fenomenológicas usadas habitualmente en ingenieria quimica, estos parametros moleculares no dependen de la temperatura,presion y/o composición, lo que les confiere un alto poder predictivo y una gran fiabilidad a condiciones termodinamicas alejadas de las regiones donde se llevan a cabo los experimentos. Los metodos de modelado molecular no presentan una de las limitaciones mas importantes de las ecuaciones tradicionales: el escaso poder predictivo más alla de las condiciones termodinamicas para las que se han ajustado los parametros de las ecuaciones. En esta tesis doctoral se ha aplicado las tecnicas de modelizacion molecular a dos problemas de gran importancia industrial y tecnologica: la determinación del equilibrio de fases en sistemas multicomponentes y la separación mediante materiales adsorbentes amorfos y su caracterizacion. Se ha desarrollado, extendido y aplicado la ecuacion de estado SAFT, Teoria Estadistica de Fluidos Asociantes( del inglés Statistical Associating Fluid Theory), al estudio del equilibrio de fases de sistemas complejos. En particular, se ha extendido la ecuación de estado al caso de cadenas ramificadas. Antes de usar la ecuacion en sistemas reales, se ha obtenido el comportamiento de propiedades termodinamicas y de equilibrio de fases de sistemas modelos de fluidos puro