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BalanceSolver

Calor latente: vaporizar agua de 25 °C a vapor a 100 °C

Por Daniel · Actualizado el 1 de noviembre de 2026

Cuando hay cambio de fase, la entalpía se calcula con una trayectoria hipotética: calentar el líquido hasta el punto de ebullición, vaporizar a esa temperatura y, si hace falta, calentar el vapor. Cada tramo se suma por separado.

Enunciado

Se alimenta 1 kmol/h de agua líquida a 25 °C a un evaporador y sale como vapor saturado a 100 °C. ¿Cuánto calor se requiere?

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Solución paso a paso

1. Diagrama de flujo

F1F2 Eevaporador

2. Datos, unidades y notación

Notación:

  • ṅi,F = flujo molar del componente i en la corriente F (kmol/h).
  • ṅF = Σi ṅi,F (kmol/h); ṁF = Σi Mi ṅi,F (kg/h).

3. Análisis de grados de libertad

SubsistemaVariablesBalancesDatos y relacionesGL
Evaporador E3210
Sistema completo33 ecuaciones0

GL = variables − balances independientes − datos y relaciones. Las variables son los flujos de cada componente en cada corriente, más grados de avance, fracciones de división, Q, W y temperaturas desconocidas. Con GL = 0 el problema está completamente especificado. Se empieza por el subsistema con GL = 0.

4. Ecuaciones planteadas

  1. Dato · F1 ṅF1 = 1 kmol/h
  2. Balance · E ṅH2O,F2 = ṅH2O,F1
  3. Energía · E Q̇E − 0 = Σsale ṅiĤi − Σentra ṅiĤibalance de energía en estado estacionario, sin cambios de energía cinética ni potencial

5. Solución paso a paso

  1. De la ecuación (1) ⇒ ṅH2O,F1 = 1 kmol/h
  2. De la ecuación (2): ṅH2O,F2 = (1) ⇒ ṅH2O,F2 = 1 kmol/h
  3. De la ecuación (3) ⇒ Q̇E = 46,320 kJ/h

6. Resultados

F1 · 25 °C, líquido

Componentekmol/hFracción molarkg/hFracción másica
H2O1118.0151
Total1118.0151

F2 · 100 °C, gas

Componentekmol/hFracción molarkg/hFracción másica
H2O1118.0151
Total1118.0151
Otras incógnitasValor
Q̇E46,320 kJ/h

7. Balance de energía

Estados de referencia: H2O (líquido, 25 °C). Ĥ en kJ/kmol.

Evaporador E

CorrienteComp.T (°C)FlujoĤTrayectoria
entraF1H2O (líquido)25100 (estado de referencia)
saleF2H2O (gas)100146,320∫Cp(l) de 25 a 100 °C: 5,660.2 + vaporización a 100 °C: 40,660

ΔĤ = Σsale − Σentra = 46,320 − 0 = 46,320 kJ/h

Q − Ws = ΔĤ ⇒ Q = 46,320 kJ/h (se agrega calor)

Datos de Cp, calores latentes: NIST Chemistry WebBook, SRD 69 (webbook.nist.gov).

8. Verificación (entra + genera = sale)

EquipoBalanceEntraGeneraSaleError
Evaporador EBalance de H2O101 ✓ 2.6 × 10-10 %
Evaporador EMasa total18.015018.015 ✓ 2.6 × 10-10 %
Evaporador EEnergía (Q − W − ΔH) ✓ 0 %

Tolerancia: error relativo menor a 1 × 10-4 %. Todos los balances cierran.

Claves del problema

Errores comunes

Preguntas frecuentes

¿El resultado depende de la trayectoria?

No. La entalpía es función de estado; cualquier trayectoria entre los mismos estados da el mismo ΔH si los datos son consistentes.

¿Y si la presión no es 1 atm?

El punto de ebullición y el calor latente cambian. Para agua a otras presiones conviene usar tablas de vapor.

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