El Instituto Coreano de Tecnología de la Construcción y la Edificación (KICT) ha presentado una nueva ecuación para el cálculo de la presión de vapor, que supera las limitaciones del método de Lee-Kesler, un enfoque ampliamente utilizado en termodinámica. Esta innovación ofrece una solución versátil y comprensiva para los cálculos de presión de vapor en diversas condiciones, lo que podría tener un impacto significativo en múltiples industrias.
Publicada en la revista Chemical Engineering Communications, la investigación destaca cómo el método de Lee-Kesler ha sido una herramienta fiable en el diseño de procesos químicos, especialmente para predecir la presión de vapor a partir de propiedades materiales. Este método, que utiliza el factor acéntrico, permite tener en cuenta el comportamiento no ideal y proporciona resultados estables y precisos, incluso cerca de los puntos críticos. Su simplicidad—que solo requiere el factor acéntrico y propiedades críticas—lo ha convertido en una alternativa preferida a la ecuación de Antoine, la cual depende de extensos datos específicos de temperatura para cada sustancia.
Mejoras en la precisión y el rango de temperatura
Sin embargo, el método de Lee-Kesler ha presentado limitaciones en su rango de temperatura y precisión a temperaturas más bajas durante mucho tiempo. El Dr. Lee Jaiyeop, investigador del KICT, ha desarrollado esta nueva ecuación que mejora significativamente la precisión, logrando un promedio de tasa de error del 0.49%, ligeramente mejor que el 0.50% del método de Lee-Kesler. En un estudio que abarcó 76 sustancias, la nueva ecuación superó a su predecesor en 45 casos.
Particularmente notable es su rendimiento a temperaturas reducidas por debajo de 0.7, mostrando una tasa de error promedio del 0.57% frente al 0.72% del método de Lee-Kesler. Esta mayor precisión en entornos de temperatura relativamente baja podría ser especialmente valiosa para aplicaciones criogénicas y en entornos extremos, como la Antártida o la superficie lunar.
Un avance clave de la nueva ecuación es su rango de temperatura ampliado. Mientras que el método de Lee-Kesler está restringido a cálculos alrededor de una temperatura reducida de 0.7, la nueva ecuación es aplicable en un rango más amplio, de 0.25 a 0.95. Esta flexibilidad permite su uso para sustancias con datos experimentales limitados, abordando así los desafíos relacionados con la dependencia de datos que enfrentan otros métodos. Como resultado, proporciona un entorno computacional más adaptable y eficiente para ingenieros e investigadores.
La ecuación ha sido reconocida internacionalmente como una extensión significativa de los métodos de Antoine y Lee-Kesler. Sus aplicaciones potenciales abarcan diversos campos, incluyendo la energía, la farmacéutica y el monitoreo ambiental. Su precisión y versatilidad la convierten en una herramienta valiosa para afrontar los desafíos de alta presión y baja temperatura en operaciones industriales. Además, la ecuación está diseñada para integrarse de manera fluida con sistemas de monitoreo basados en IoT, lo que permite un análisis de datos en tiempo real y la optimización de procesos, expectativas que podrían mejorar la productividad y la seguridad en diversas industrias.
El Dr. Lee enfatiza que esta investigación no solo establece un nuevo estándar, sino que también introduce una herramienta transformadora para la comunidad de ingeniería química. Con su adopción, se anticipa que las industrias logren avances significativos, y a medida que su influencia crezca, esta ecuación innovadora está destinada a dejar una huella duradera en diversas disciplinas.
Más información: Jai-Yeop Lee, Derivación de la ecuación de presión de vapor de rango completo desde un punto arbitrario, Chemical Engineering Communications (2024). DOI: 10.1080/00986445.2024.2409171
