Una solución salina se bombea a un cristalizador donde se depositan los cristales por
evaporación del agua. Los cristales se extraen, se pesan, se secan y se vuelven a pesar. Del
evaporador no se retira solución concentrada manteniéndose constante el nivel de la solución.
Durante un periodo determinado se separan 10.000 kg/h de agua del evaporador. La velocidad de
flujo másica de los cristales húmedos obtenidos es de 6.130 kg/h, luego de secados es de 4.920
kg/h. Calcular la velocidad de flujo másica y la composición de la solución que entró al
cristalizador.
Respuestas a la pregunta
La velocidad de flujo másica que entra al cristalizador es 16130 kg/h y su composición es: 11210 kg/h de agua (solvente) y 4920 kg/h de soluto.
Explicación:
En la figura está representado un diagrama del proceso.
Haciendo un balance global del sistema:
M₁= Mₐ + M₃ + M₄
M₁= 10000 + 1210 + 4920 = 16130 kg/h
Para el agua:
Balance de agua global:
M₁Xₐ₁ = Mₐ + M₄
Dónde:
Xₐ₁ = Fracción másica de agua en la corriente que entra al cristalizador.
Despejando:
Xₐ₁= (Mₐ + M₄) / M₁
Xₐ₁= (10000 + 1210) / 16130 = 0.695
Para el soluto:
Balance global del soluto:
M₁X₁= M₃
Dónde:
X₁ = Fracción másica de soluto en la corriente que entra al cristalizador.
Despejando:
X₁= M₃/ M₁
X₁= 4920 / 16130 = 0.305
Composición de la solución que entró al cristalizador:
Fracción másica de agua: Xₐ₁= 0.695
Cantidad de agua: M₁Xₐ₁ = 16130 * 0.695= 11210 kg/h
Fracción másica de soluto: X₁= 0.305
Cantidad de soluto: M₁X₁ = 16130 * 0.305= 4920 kg/h
