Destilacion Metodo de Mc Cabe

7/25/2019 Destilacion Metodo de Mc Cabe

1/68

OPERACIONES BSICAS DE

TRANSFERENCIA DE MATERIA:

RECTIFICACIN

INDICE

1. INTRODUCCIN.

2. TIPOS DE DESTILACIN.

3. RECTIFICACIN.

3.1. DESCRIPCIN DE LA INSTALACIN

3.2. DISEO DE COLUMNAS DE PLATOS

4. PROBLEMAS PROPUESTOS.


2/68

La destilacin es n !"#ces# dese!a"acin $e c#nsiste eneli%ina" n# # %&s de l#sc#%!#nentes de na %e'cla. Pa"a

lle(a" a ca)# la #!e"acin sea!"#(ec*a la di+e"encia de(#latilidad de l#s c#nstit,entesde la %e'cla- se!a"and# #+"acci#nand# st#s en +ncin des te%!e"at"a de e)llicin. Se

sa !a"a c#ncent"a" %e'clasalc#*licas , se!a"a" aceitesesenciales as/ c#%# c#%!#nentesde %e'clas l/$idas $e se deseen

!"i+ica"

INTRODUCCIN


3/68

TIPOS DE DESTILACIN


4/68

TIPOS DE DESTILACIN


5/68

TIPOS DE DESTILACIN


6/68


7/68Esquema e u!a "#$um!a e %$as se!"'$$a

Ali%ent#

Ac%lad#"

C#ndensad#" Destilad#

Resid#

Sect#"

de

e

n"i$ec

i%ient#

Sect#"

de

a0#ta%

ient#

Calde"a

Plat#s


8/68Esquema e u!a "#$um!a e %$as


9/68TIPOS DE PLATOS


10/68

NOMENCLATURA

Plat# n

Plat# n1

Plat# n1

n- 4n

n1- 4n1

n1- 4n1

n2- 4n2Ln1- 5n1

Ln- 5n

Ln1- 5n1

Ln2- 5n2


11/68

TA

T6

C#!"e!&(a"')!

78 A 1778 A5n 4n1778 6 78 6

Tem%e(a&u

(a

5n1 4n1

Re!"esentacin de las c#""ientes $e ent"an , a)and#nanel !lat# n en el dia0"a%a de e$ili)"i# T54

n- 4n

n1- 4n1

n1- 4n1

n2- 4n2Ln1- 5n1

Ln- 5n

Ln1- 5n1

Ln2- 5n2

Plat# n


12/68

A- 5A

D- 5D

R- 5R

Sect#"

de

en"

i$ec

i%ient#

Sect#"

de

a0#ta%

ient#

Ln- 5n

n1 4n1

L%5% %1 4%1

S!e"+icie I

S!e"+icie II

Es$e%a )&sic# de na c#l%na !a"a "eali'a" l#s )alances de %ate"ia


13/68

RDA +=

RDA RXDXAX +=

RD

RA

XX

XXAD

=

RD

ADXXXXAR

=

A- 5A

D- 5D

R- 5R

Sect#"

de

en"i$eci%

ient#

Sect#"

de

a0#ta%

ient#

Ln- 5n

n1 4n1

L%5% %1 4%1

S!e"+icie I

S!e"+icie II

A- 5A

D- 5D

R- 5R

Sect#"

de

en"i$eci%

ient#

Sect#"

de

a0#ta%

ient#

Ln- 5n

n1 4n1

L%5% %1 4%1

S!e"+icie I

S!e"+icie II

T#tal

C#%!#nente(#l&til

6alance 0l#)al


14/68

A- 5A

D- 5D

R- 5R

Sect#"

de

en"i$eci%

ient#

Sect#"

de

a0#ta%

ient#

Ln- 5n

n1 4n1

L%5% %1 4%1

S!e"+icie I

S!e"+icie II

A- 5A

D- 5D

R- 5R

Sect#"

de

en"i$eci%

ient#

Sect#"

de

a0#ta%

ient#

Ln- 5n

n1 4n1

L%5% %1 4%1

S!e"+icie I

S!e"+icie II

T#tal

C#%!#nente(#l&til

DLV nn +=+1

Dnnnn DXXLYV +=++ 11

DL

DX

DL

XL

V

DX

V

XLY

n

D

n

nn

n

D

n

nnn

+

+

+

=+=

++

+

11

1

6alance sect#" en"i$eci%ient#

L/nea #!e"ati(a sect#" en"i$eci%ient#

L.O.S.E.


15/68

A- 5A

D- 5D

R- 5R

Sect#"

de

en"i$eci%

ient#

Sect#"

de

a0#ta%

ient#

Ln- 5n

n1 4n1

L%5% %1 4%1

S!e"+icie I

S!e"+icie II

A- 5A

D- 5D

R- 5R

Sect#"

de

en"i$eci%

ient#

Sect#"

de

a0#ta%

ient#

Ln- 5n

n1 4n1

L%5% %1 4%1

S!e"+icie I

S!e"+icie II

T#tal

C#%!#nente(#l&til

6alance sect#" a0#ta%ient#

L/nea #!e"ati(a sect#" a0#ta%ient#

L.O.S.A.

RLV mm =+1

Rmmmm RXXLYV =++ 11

RL

RX

RL

XL

V

RX

V

XLY

m

R

m

mm

m

R

m

mmm

==

++

+

11

1


16/68

Sect#" en"i$eci%ient#9

*'%)&es's M" Ca+e

Lcte...LL nn ==== 1 Vcte...VV nn ====+1

Lcte...LL mm ==== +1 Vcte...VV mm ====+1

Sect#" a0#ta%ient#9


17/68

L.O.S.E. e! ,u!"')! e $a (a-)! e (e,$u#

D

LRD =

111

+

+

+

=

+

+

+

=+

D

D

D

DDn

RX

RR

DLDXX

DLLY

Ra'n de "e+l:#


18/68

V L

LV

F

(1-f) F

f F

Sif ;7- el ali%ent# se"& l/$id# a s te%!e"at"a de e)llicin Sif ;1- el ali%ent# se"& (a!#" a s te%!e"at"a de c#ndensacin

Si 7


19/68

L/!ea e a$'me!&a"')!

lxvyFXF +=

fyx)f(y

F

vx

F

lX

F

FF +=+= 1

f

Xx

f

)f(y F+

=

1

Destilacins=)ita

>- 5>

(- ,

l- ?


20/68

L/!eas e #%e(a"')!

f

Xx

f

)f(y F+

=

1

111

+

+

+

=+

D

D

D

Dn

R

X

R

RY

RL

RX

RL

XLY

m

R

m

mmm

=+1

En la dia0#nal 4;5- se c%!le9

5;5D

5;5>

5;5R


21/68

P(#"e'm'e! e "0$"u$# M# (0,'"# e M" Ca+e

a@ Se di):a la c"(a de e$ili)"i# 45

)@ Se sit=an l#s !nt#s 5D- 5>, 5Rs#)"e el dia0"a%a.

c@ Se di):an l#s !nt#s 5;5D- 5;5

R, 5;5

>-- $e c#%# sa)e%#s !e"tenecen a las

l/neas L.O.S.E.- L.O.S.A. , L.A. "es!ecti(a%ente.

d@ Se t"a'a la L.A. na (e' c#n#cid#f

e@ Se t"a'a L.O.S.E. na (e' c#n#cid# RD

+@ Se t"a'a L.O.S.A. desde 5;5R *asta el !nt# de c#"te de L.A. , L.O.S.E. se

!ede de%#st"a" $e las t"es l/neas tienen n l0a" 0e#%t"ic# c#%=n@.

0@ Se c#nst",en l#s escal#nes c#%# se indica en la +i0"a B.17. L#s escal#nes sea!#,an en la L.O.S.E en el sect#" de en"i$eci%ient# , en la L.O.S.A. en el de

a0#ta%ient#. Se e%!ie'a en 5D, se te"%ina en 5R. Cada escaln se c#""es!#nde c#nna eta!a ideal de e$ili)"i#. Si el =lti%# escaln n# es c#%!let# se calcla la !a"te

!"#!#"ci#nal de escaln $e le c#""es!#nde.

*@ Se l#cali'a el !lat# de ali%entacin c#%# a$el escaln $e c"'a c#n la L.A.

i@ Se centan l#s escal#nes- identi+ic&nd#l#s c#n !lat#s ideales. Un# de ell#s se"&

sie%!"e la calde"a.


22/68

F(a""')! m#$a( e! e$ $/qu'# 5

F(a""')!m#$a(e!e$6a%#(47

5A 5D5R

P(#"e'm'e! e "0$"u$# M# (0,'"# e M" Ca+e


23/68

F(a""')! m#$a( e! e$ $/qu'# 5

F(a""')!m#$a(e!e$6a%#(47

5A 5D5R

L.A.

P(#"e'm'e! e "0$"u$# M# (0,'"# e M" Ca+e


24/68

F(a""')! m#$a( e! e$ $/qu'# 5

F(a""')!m#$a(e!e$6a%#(47

5A 5D5R

L.A.

L.O.S.E.

P(#"e'm'e! e "0$"u$# M# (0,'"# e M" Ca+e


25/68

F(a""')! m#$a( e! e$ $/qu'# 5

F(a""')!m#$a(e!e$6a%#(47

5A 5D5R

L.A.

L.O.S.E.

L.O.S.A.

P(#"e'm'e! e "0$"u$# M# (0,'"# e M" Ca+e


26/68

F(a""')! m#$a( e! e$ $/qu'# 5

F

(a""')!m#$a(e!e$6a%#(47

5A 5D5R

1

2

3

P(#"e'm'e! e "0$"u$# M# (0,'"# e M" Ca+e


27/68

P(#"e'm'e! e "0$"u$# M# (0,'"# e M" Ca+e

:@ Se calcla el n=%e"# de !lat#s "eales- c#n#cida lae+icacia de !lat# $e (a"/a ent"e 7 , 1@. El (al#" #)tenid# se "ed#ndea*acia a""i)a. As/9

@ se calclan las necesidades ene"0ticas de la c#l%na- c#n#cid#s l#scal#"es latentes de ca%)i# de estad#- 9

reales.platos.nmero

ieales.platos.nmeroplato.eficacia =

Vmvssat!rao.vapor

=

V)""(#m entraasaliapAFfr$a.a%!a =


28/68

F(a""')! m#$a( e! e$ $/qu'# 5

F(a""')!m#$a(e!e$6a%#(47

5D5R

C#!'"'#!es $/m'&es e #%e(a"')!

A%ent# de la

"a'n de "e+l:#


29/68

F(a""')! m#$a( e! e$ $/qu'# 5

F(a""')!m#$a(e!e$6a%#(47

5D5R

C#!'"'#!es $/m'&es e #%e(a"')!

Dis%incin de la

"a'n de "e+l:#


30/68

F(a""')! m#$a( e! e$ $/qu'# 5

F(a""')!m#$a(e!e$6a%#(47

5D5R

N=%e"# %/ni%# de !is#s

C#!'"'#!es $/m'&es e #%e(a"')!

Re+l:# T#tal


31/68

F(a""')! m#$a( e! e$ $/qu'# 5

F(a""')!m#$a(e!e$6a%#(47

5D5R

N=%e"# in+init# de !is#s

C#!'"'#!es $/m'&es e #%e(a"')!

Re+l:# %/ni%#


32/68

C#!'"'#!es $/m'&es e #%e(a"')!

RD#!t; 1-22 RD%in

F(a""')! m#$a( e! e$ $/qu'# 5

F(a""')!m#$a(e!e$6a%#(47

5D5R


F(a""')! m#$a( e! e$ $/qu'# 5

F(a""')!m#$a(e!e$6a%#(47

5D5R


F(a""')! m#$a( e! e$ $/qu'# 5

F(a""')!m#$a(e!e$6a%#

(47

5D5R

F(a""')! m#$a( e! e$ $/qu'# 5

F(a""')!m#$a(e!e$6a%#

(47

5D5R

F(a""')! m#$a( e! e$ $/qu'# 5

F(a""')!m#$a(e!e$6a%#

(47

5D5R

F(a""')! m#$a( e! e$ $/qu'# 5

F(a""')!m#$a(e!e$6a%#

(47

5D5R

F(a""')! m#$a( e! e$ $/qu'# 5

F(a""')!m#$a(

e!e$6a%#(47

5D5R


F(a""')! m#$a( e! e$ $/qu'# 5

F(a""')!m#$a(

e!e$6a%#(47

5D5R


a@ A%ent# RD )@ Dis%incin RD

c@ Re+l:# t#tal d@ Re+l:# %/ni%#


33/68

Se desea disea" na c#l%na de "ecti+icacin !a"a se!a"a" 17.7770F* de na %e'cla $ec#ntiene 78 de )encen# , G78 de t#len#- c#n el +in de #)tene" n !"#dct# de ca)e'a

destilad#@ c#n HB8 de )encen# , n !"#dct# de c#la "esid#@ c#n H8 de t#len#. T#d#s est#s!#"centa:es est&n en !es#. Se tili'a"& na "elacin de "e+l:# e?te"na de 3-J. El cal#" latente de(a!#"i'acin- tant# del )encen# c#%# del t#len#- !ede t#%a"se i0al a BGBJ calF%#l. El cal#"latente del (a!#" de a0a sat"ad# es de J33-G calF0.

a@ Calcla" l#s cadales de destilad# , "esid# !"#dcid#s.

)@ Dete"%ina" el n=%e"# de !lat#s ideales , la sitacin del !lat# de ali%entacin enl#s si0ientes cas#s9

i@ la ali%entacin ent"a c#%# l/$id# a s te%!e"at"a de e)llicin

ii@ la ali%entacin c#nsiste en na %e'cla de d#s te"ci#s de (a!#" , n te"ci# del/$id#.

c@ Calcla" el cadal %&sic# de (a!#" de a0a $e se necesita en cada cas# !a"a lacale+accin- des!"eciand# !"didas de cal#" , s!#niend# $e el "e+l:# es n l/$id# sat"ad#.

d@ Si el a0a de "e+"i0e"acin lle0a al c#ndensad#" a 2JKC , sale a GJKC- calcla" elc#ns%# de a0a en lit"#s !#" %int#.

Dat#s de e$ili)"i# del siste%a 6encen#T#len# a BG7 %%0

X 0 0,016

9

0,129

7

0,257

9

0,411

3

0,581

0

0,780

1

1

Y 0 0,038

9

0,261

3

0,456

1

0,632

0

0,776

7

0,900

2

1

PRO6LEMA .1


34/68

CC727

H2

G7

BI

C7BI

C7

&XF =+

=

HBCC7

H2

3

BI

HBBI

HB

&XD =+

=

723J7

H2

HI

BI

2BI

2

&X' =+

=

*mol...

F J11GH2

G7

BI

C717777 =

+=


35/68

Calcl# de cadales de destilad# , "esid#

'DF +=

'DF 'XDXFX +=

D%#lF*7J.J1=D

D%#lF*CJ.GJ='

@[email protected]@CC72.7@AJ-11GA

'D +=

*mol'D FJ-11G=+


36/68

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

X

Y


37/68

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

X

Y

XFXR XD


38/68

=+

= penienteerectaf

xx

f

fy F

1

L/nea de ali%entacin +;7@


39/68

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

X

Y

XFXR XD

L/nea ali%entacin+;7@


40/68

21GJ7BBBI7JC

HBCC7

JC

J3

11.x.

.

.x

.

.

R

xx

R

Ry

D

D

D

D +=+=

+

+

+

=

L/nea #!e"ati(a del sect#" de en"i$eci%ient# LOSE


41/68

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

X

Y

XFXR XD


LOSE,; 7.BBB?7.21GJ@


42/68

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

X

Y

XFXR XD


LOSE,; 7.BBB?7.21GJ@

LOSA


43/68

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

X

Y

XFXR XD

Sect#"en"i$eci%ient# 1

23

J


44/68

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

X

Y

XFXR XD

Sect#"en"i$eci%ient# 1

23

J

Sect#"A0#ta%ient#

G

B

H

17

1112


45/68

C&lcl# de cadales

*mol.VVf B2J22H7 ===

*mol...DLV B2J22H7JJ1GBJ1BI =+=+=

*mol)(1+,.-+L.

L.

D

LRD ====

7JJ1J3


46/68

Cadal %&sic# de (a!#" de a0a en la calde"a

Vm vsvs =

*%.).(

))(.(Vm

vsvs I32H3

GJ33

BGBJB222H===


47/68

C#ns%# de a0a de "e+"i0e"acin

*cal))(.(V)""(m# esp 1BG3171BGBJB222H ===

lmin+/0.-*%.))((

m =

= JCC7BB2JGJ1

1BG3171


48/68

13.BJ !lat#s ali%entacin BK@.

S#lcin !a"a +;2F3

*mol.V 7J1J2=

*mol.V B2J22H=

*%mvs 21IB=

lmin+/0.-*%.m = JCC7BB


49/68

Calcla" la "a'n de "e+l:# %/ni%a , el n=%e"# %/ni%# de!lat#s !a"a cada n# de l#s cas#s de ali%entacin del !"#)le%aante"i#".

PRO6LEMA .2


50/68

N=%e"# %/ni%# de !lat#s

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

X

Y

XFXR XD


51/68

Ra'n de Re+l:# %/ni%a

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

X

Y

XFXR XD

+; 7


52/68


0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

X

Y

XFXR XD


53/68


0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

X

Y

XFXR XD

7.3H; 5DFRD%in 1@ R d%in ;1.J7


54/68


0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

X

Y

XFXR XD

+; 2F3


55/68


0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

X

Y

XFXR XD


56/68


0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

X

Y

XFXR XD

7.37; 5DFRD%in 1@ Rd%in ;2.2J

Te%a B Recti+icacin


57/68

Se desea "ecti+ica" na %e'cla ideal de d#s c#%!#nentes A , 6- siend# el (al#" de la!"esin de (a!#" del c#%!#nente %&s (#l&til A@ t"es (eces %a,#" $e la del #t"#c#%!#nente 6@ a la %is%a te%!e"at"a. El ali%ent#- c#n n cadal de J %#lF*-ent"a en la c#l%na %itad (a!#" , %itad l/$id#- c#n n 78 en %#les delc#%!#nente A. El destilad# de)e tene" na c#ncent"acin %#la" de A del HJ8 , el"esid# del 8 en el %is%# c#%!#nente.

Si en el c#ndensad#" de ca)e'a de c#l%na se eli%inan 2777 calF*-. Calcla"9a@ Cadal de destilad# #)tenid#

)@ Ecaci#nes de las d#s "ectas de #!e"acin

c@ N=%e"# de !is#s te"ic#s de la c#l%na

d@ Pis# te"ic# en $e de)e int"#dci"se el ali%ent#

e@ N=%e"# de !is#s "eales si la e+icacia de !lat# es de 7-

Dat#s9 El cal#" latente de (a!#"i'acin de cal$ie" %e'cla de a%)#s c#%!#nentes(ale ;17777 calF%#l- inde!endiente%ente de la te%!e"at"a.

PRO6LEMA .3

Te%a B Recti+icacin


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a@ Cadales de destilad# , "esid#

*mol'DF J=+=

'DF 'XDXFX +=

).(').(D).)(( 7C7HJ7C7J +=

*mol.D HI1=

*mol.' 723=

Te%a B Recti+icacin


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)@ C#ndensad#"

*calV FI2777=

*mol...DVLDLV 22GHI127I ===+=

1C3HI1

22G.

.

.

D

LRD ===

23.7BG.71C.C

HJ.7

1C.C

1C.3

11+=+=

++

+= xx

R

xx

R

Ry

D

D

D

D

*molVV F27.I@17777AI2777 ==

Te%a B Recti+icacin


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c@ Calcl# del n=%e"# de !lat#s

J7.f =

I.7J.7

C.7

J.7

J.711

+=+

=+

= Xxf

x

xf

f

yF

Te%a B Recti+icacin


61/68

Dat#s de e$ili)"i#

)x()y(x

y

'

'

AA

A'

xy

xy

==

11

1

x1y

1

x1y '''

AAA

77

M ==

3FF

7

7

7

7====

'

A

'

A

'

'

A

A

A'11

1111

xy

x

y

Te%a B Recti+icacin


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Dat#s de e$ili)"i#

x

xy

)x()y(xy

A'21

33

11 +

===

x 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

y 0 0,429 0,667 0,818 0,923 1

Te%a B Recti+icacin


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0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Te%a B Recti+icacin


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0

0,1

0,2

0,3

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0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

I.7+= Xy

Te%a B Recti+icacin


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0

0,1

0,2

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0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

23.7BG.7 += xy


66/68

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

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0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1


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0

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1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

8 %'s#s9 a$'me!&a"')! ;

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Destilacion Metodo de Mc Cabe

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