Solución detallada al problema nº 18 de Introducción la Ingeniería Química (4º Grado en Química UEx)

1. 4º GRADO QUIMICA EJERCICIOS 24 de noviembre de 2013
INGENIERÍA QUÍMICA
TEMA: BALANCES DE MATERIA SIN REACCIÓN
NIVEL: ●●
HOJA Nº 018
Un evaporador se alimenta con 10000 kg/h de una disolución que
contiene 20% de sólido en peso. La disolución concentrada, con un 50% en
peso de sólidos, se lleva a un cristalizador donde se enfría, cristalizando el
sólido, qué se extrae, conteniendo los cristales un 4% de agua. La
disolución saturada conteniendo 0,6 kg de sólido/kg de agua se recircula
incorporándose a la corriente alimento del evaporador.
Calcular:
a) Los kg de sal húmeda producidos por hora.
b) Los kg de disolución recirculados por hora.
c) El caudal de agua evaporada.
d) Composición de la mezcla a la entrada del evaporador.
SOLUCIÓN:
Cada una de las corrientes está formada por sólido (sol) y/o agua (a) de manera que
podemos establecer un diagrama de flujo como el de la figura, dónde la composición
de la corriente F se ha calculado en base a los datos del problema según:
0,6
100
100 37,5%
0,6 1
1
100
100 62,5%
0,6 1
D
100% agua
1
3
A
10000 kg/h
20% sol
80% agua
2
B
EVAPORADOR
C
CRISTALIZADOR
E
96% sol
4% agua
50% sol
50% agua
F
37,5% sol
62,5% agua
www.kaliumacademia.com
1/2

2. 4º GRADO QUIMICA EJERCICIOS 24 de noviembre de 2013
Elegimos como base de cálculo 1 h de operaciones, de manera que la masa de
alimento fresco es
10000 , y establecemos los siguientes balances:
 Alrededor del sistema completo (línea 1):
:
10000
⇒
0,2 10000 0,96
ó
:
De cuya resolución surge:
, de sal húmeda por hora
, de agua evaporados por hora
 Alrededor del cristalizador (línea 2):
2083,3
:
⇒
ó
:
0,5
0,96 2083,3 0,375
De cuya resolución surge:
9750,0 de disolución transferidos al cristalizador por hora
, de disolución recirculados por hora
 Alrededor de la “T” de mezcla (línea 3):
0,80 10000 0,625 7666,7
.
:
⇒
. ó
:
0,20 10000 0,375 7666,7
De cuya resolución surge:
12791,7 de agua a la entrada del evaporador
4875,0 de sólido a la entrada del evaporador
Y así, la composición de la corriente B vendrá dada por:
, % de agua a la entrada del evaporador
, % de sólido a la entrada del evaporador
www.kaliumacademia.com
2/2