Este documento presenta cálculos para determinar el rendimiento de cristales y el calor total involucrado en un proceso de cristalización. Se proporcionan detalles sobre una solución de alimentación, su temperatura inicial y composición. También se especifican la solubilidad de la sal a la temperatura final y el calor de disolución. Usando balances de materiales y calor, se calcula que el rendimiento de cristales es de 54.0 kg y que el calor total involucrado en el proceso es de -261912 kJ (-248240

1. calor en la alimentación + calor en el vapor de agua calor en el
líquido concentrado + calor en el vapor + calor en el vapor de agua condensado
Sustituyendo la ecuación (8.4-2) en la
+ = +
Entonces, el calor transferido en el evaporador es
En la ecuación (8.4-7) el calor latente del vapor de agua a temperatura de se
para algunas sustancias en disolución. Por tanto, se establecen algunas aproximaciones
para determinar el balance de calor, como sigue:
1. Se puede demostrar en forma aproximada que el calor latente de evaporación de kg masa de
agua de una solución acuosa se calcula con tablas de vapor mediante la temperatura de la
solución a ebullición (temperatura de la superficie expuesta) en lugar de temperatura de
equilibrio del agua pura a
los casos se desconocen.)
EJEMPLO 8.4-l. de transferencia de en de efecto
ion final de en peso.
K.
sustituyendo en la ecuación
9072 = L V

2. =
V = 3024 de vapor
Se supone que la capacidad calorífica de la alimentación es = 4.14 . K. (Con
frecuencia, para sales inorgánicas en agua, puede suponerse que el valor de es
aproximadamente igual al del agua pura.) Para llevar a cabo un balance de calor con la
las tablas de vapor del Apéndice A.2 es 2257 (970.3 El calor latente del
vapor de agua a 143.3 [temperatura de saturación = 383.2 K (230 “F)] es
2230 (958.8
La entalpía de la alimentación puede calcularse con
373.2) + = +
El calor transferido a través del área superficial de calentamiento es, con base en la
4 =
Sustituyendo en la ecuación donde AT =
La temperatura de entrada de la alimentación tiene
un gran efecto sobre la operación del evaporador. En el ejemplo 8.4-1, la alimentación entra a una
temperatura de 311.0 K, en comparación con la temperatura de ebullición de 373.2 K.

3. 558 8.4 Métodos de cálculo para evaporadores de un solo efecto
0.10
Concentración en peso de
Gráfica de entalpia y para el sistema Estado de referencia, agua
liquida a 0 (273 K) o 32 [Tomado de W. L. Trans.  
(1935). Reproducida con
concentrada de se diluye a concentraciones más bajas también se libera calor. Por consiguien-
te, cuando una solución se concentra de una concentración baja a una más alta, es necesario
suministrar calor.
En la figura 8.4-3 se muestra una gráfica entalpía-concentración para donde la
entalpía está en de solución, la temperatura en (“F) y la concentración en fracción
de en peso en la solución. Por lo general, estas de entalpía y concentración no se
construyen para soluciones con calores de disolución despreciables, pues en estos casos es más fácil
usar las capacidades caloríficas para el cálculo de las entalpias. Además, estas gráficas existen para
algunas soluciones.
La entalpía del agua líquida de la figura 8.4-3 se refiere al mismo estado base o de referencia de
las tablas de vapor, esto es, agua líquida a 0 (273 K). Esto significa que las entalpías de la figura
pueden usarse con las de las tablas de vapor. Para la ecuación los valores de y pueden
tomarse de la figura 8.4-3 y los valores de y de las tablas de vapor de agua. El siguiente ejemplo
ilustra el uso de la figura 8.4-3.
de una de
Se usa un evaporador para concentrar 4536 de una solución al 20% de en agua
a 60 (140°F) y sale con 50% de sólidos. La presión del vapor de agua saturado
que se usa es 172.4 (25 y la del vapor en el evaporador es ll
(1.7 El coeficiente total de transferencia de calor es 1560 K (275
Calcule la cantidad de vapor de agua usado, la economía de vapor en kg
de vapor de agua usados y el superficial de calentamiento en metros
cuadrados.

4. Cup. 8 Evaporación 559
ll presión del vapor de agua = 172.4 y 0.50 fracción en peso. Para
el balance total de materiales, sustituyendo en la ecuación
F = 4536 = L V
Y
=
=
L =
= 89.5 (193 “F). Por consiguiente,
EPE = 48.9 = 89.5 48.9 = 40.6 (73
505 (217
Para el vapor sobrecalentado Va 89.5 (193 “F) y ll [sobrecalentado a 40.6
(73 “F), puesto que el punto de ebullición del agua es 48.9 (120 a ll.7 y de
de 2590 (ll 13.5 Entonces, usando una capacidad calorífica de
= 2590 + 48.9) = 2667
vapor alcanza 115.6 (249 y el calor latente es = 2214 (952
Sustituyendo en la ecuación (8.4-7) y despejando
+ = +
3255 kg vapor de
Sustituyendo en la ecuación
= = = 2002 kW
Sustituyendo en la ecuación (8.4-l) y resolviendo,
= 89.5)

5. kg
12.11 Introducción equipo para cristalización
10000 kg en solución Enfriador kg en
30% 21.5 kg kg
C kg de cristales, OH20
Flujo del proceso de cristalización del ejemplo 12.1 l-1.
Una solución salina que pesa 10000 kg y que tiene 30% en peso de se enfría hasta
293 (20°C). La sal cristaliza como decahidrato. será el rendimiento de cristales de
si la solubilidad es 21.5 kg de anhidro/100 kg de agua total?
Proceda a los cálculos para los siguientes casos:
a) Suponga que no se evapora agua
b) Suponga que el 3% del peso total de la solución se pierde por evaporación del agua
durante el enfriamiento.
Los pesos moleculares son 106.0 para el 180.2 para y 286.2
para En la figura 12.1 l-2 se muestra el diagrama de flujo del proceso,
siendo kg de evaporada, kg de solución (licor madre) y C kg de cristales de
Efectuando un balance de material con respecto al rectángulo de líneas
punteadas para el agua en el inciso a), donde
donde es la fracción en peso del agua en los cristales. Llevando a cabo un
balance para el
Resolviendo de forma simultanea las dos ecuaciones, C = 6370 kg de cristales de
. y = 3630 kg de solución.
Para b), = 300 kg La ecuación (12.11-1) se transforma en
La ecuación (12.11-2) no cambia, pues no hay sal en la corriente W. Resolviendo
simultáneamente las ecuaciones (12.1 l-2) y (12.1 C = 6630 kg de cristales de
y = 3070 kg de solución.

6. Cap. 12 Procesos de líquido-líquido
solubilidad aumenta al elevarse la temperatura, se presenta una absorción de calor llamada calor de
va acompañada de un desprendimiento de calor. En el caso de compuestos cuya solubilidad no
de calor de disolución se expresan como variación de entalpía en mol mol) de soluto,
en la disolución de 1 kg mol del sólido en una gran cantidad de disolvente que equivale, en esencia,
a una dilución infinita.
El método más satisfactorio para el cálculo de los efectos térmicos durante un proceso de
4 = +
Una solución de alimentación de 2268 kg a 327.6 (54.4 que contiene 48.2 kg de
kg de agua total, se hasta 293.2 K (20 “C) para extraer cristales
Lasolubilidaddelasalesde 35.5 kgdeaguatotal(P1).
2.93 El calor de disolución a 291.2 (18 “C) es -13.31 mol
de Calcule el rendimiento de cristales y determine el calor total
Para el balance de calor se usará una temperatura base de 293.2 (20 “C). El peso
molecular del es 246.49. La entalpía de la alimentación, es
= 293.2) (2.93) = 228600
de cristalización es (-54.0) = + 54.0 de cristales, o 54.0 (616.9) = 33312 Se
q = -228600 33312 = -261912 (-248240 btu)