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BALANCES DE MATERIA Y ENTALPÍA: DIAGRAMAS ENTALPÍA-CONCENTRACIÓN Volver al contenido principal

BALANCES DE MATERIA Y ENTALPÍA: DIAGRAMAS ENTALPÍA-CONCENTRACIÓN

Balances de materia: Las ecuaciones de balance de materia permiten calcular V, (o ), conocidos F, xF y xL.. (flujos másicos o molares)

Balance total: F = L + V (10.4)

Balance parcial: F.xF = L.xL + V.y = L.xL (10.5)

De ellas se obtiene: V = F ( xL - xF ) / xL (10.6)

Para el balance de energía se admite que no hay fugas ni arrastres, que el flujo de no condensables es despreciable y que no hay pérdidas de calor al exterior.

Con esto, queda la ecuación:

F. hF + Vc. hVc = L.hL + V.hV + Lc. hLc (10.7)

Para evaluar estas entalpías, se toma la temperatura de 273,16 K como referencia, con lo cual pueden usarse con las entalpías obtenidas de las tablas del vapor de agua.

No hay problema en la determinación de hVc , (vapor sobrecalentado, generalmente), hLc , (agua líquida saturada o subenfriada), y hV , (entalpía de un vapor de agua, generalmente, que puede ser saturado o sobrecalentado, si hay un aumento en el punto de ebullición). En cuanto a la determinación de hF y hL , (entalpías específicas de las disoluciones diluidas y concentrada), depende del comportamiento próximo o lejano de la idealidad de ambas.

Calor de dilución despreciable: En este caso, hi = Ci ( Ti - 273,16). El cálculo de las capacidades caloríficas de las disoluciones puede realizarse como la media ponderada entre las de sus constituyentes. Generalmente, C = 4,19 (1-X) + C2 .X, donde 4,19 es la capacidad calorífica del agua, C2 la del soluto, y X la fracción másica del soluto.

En una disolución cualquiera de este tipo con más de dos componentes:

Si la capacidad calorífica del soluto no es conocida, se puede calcular mediante la expresión: , en la que ci son las capacidades caloríficas atómicas de los elementos que forman el compuesto, ni el número de átomos de cada elemento, y M la masa molar del compuesto.

Calor de dilución no despreciable:

Si el calor de dilución del líquido que se concentra es demasiado grande para despreciarlo, la entalpía no varía linealmente con la concentración a temperatura constante. La forma más satisfactoria de calcular las entalpías hF y hL en estos casos es mediante los diagramas entalpía-concentración, en los que la entalpía se representa frente a la concentración de soluto a distintas temperaturas.

En estos diagramas, las entalpías también están basadas en la misma temperatura de referencia que las del vapor de agua. Estas isotermas, para un sistema con calor de dilución despreciable, serían líneas rectas. La figura 10.8. representa el diagrama entalpía-concentración para disoluciones de NaOH.

Sin embargo, son pocos los diagramas disponibles, entre los que se encuentran los de los sistemas ácido clorhídrico-agua, ácido sulfúrico-agua, cloruro cálcico-agua, etanol-agua, hidróxido sódico-agua.

Finalmente, con los balances mencionados se puede calcular VC, (y por tanto la economía), con éste, la cantidad de calor transferido, ( = VC. hVc - LC.hLc = V.hV + L.hL - F.hF), y con éste, el área requerida en el evaporador, . Conocida el área necesaria, y las características del líquido, se procede a la elección del evaporador.

Fig. 10.8. Diagrama entalpía-concentración para NaOH.

Copyright 2007, Autores y Colaboradores. Cite/attribute Resource. Franco, C. A., Franco, C. A., Ojeda, E. D. (2008, April 25). pagina_12. Retrieved February 27, 2020, from ocwus Web site: http://ocwus.us.es/arquitectura-e-ingenieria/operaciones-basicas/contenidos1/tema10/pagina_12.htm. Esta obra se publica bajo una licencia Creative Commons License. Creative Commons License