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Evaporadores
El objetivo de la evaporación es concentrar una disolución consistente en un
soluto no volátil y un disolvente volátil, en evaporación el producto valioso es el
líquido concentrado, mientras que el vapor se condensa y se desecha.
Los factores involucrados en el diseño de los evaporadores y su correcto
funcionamiento son las siguientes características de los líquidos:
1. La concentración, conforme la alimentación es calentada y el vapor se
desprende, la densidad y viscosidad de la solución aumentan, dando lugar
a una concentración saturada que favorecería la formación de cristales,
éstos se deben de separara para evitar la obstrucción de tubos. Conforme
la concentración aumenta por la evaporación, la temperatura de ebullición
aumentará.
2. La formación de espuma: Las sustancias orgánicas forman espuma, la
espuma puede acompañar al vapor dando lugar al arrastre de sólidos.
3. Formación de costras: es muy inconveniente por que es necesario darle
mantenimiento periódico y limpieza al equipo cada vez que se forman.
Para construir un evaporador se pueden utilizar diferentes materiales, el fierro es
el principal, sin embargo es fácil que forme contaminación, por lo que también se
utilizan materiales como: cobre, níquel, acero inoxidable, su desventaja es que son
muy costosos. El diseño específico e individual de evaporadores es conveniente
para hacerlos más eficientes, tomando en cuenta las propiedades físicas y
químicas de la solución que se pretende evaporar , tales como calor específico,
toxicidad entre otras.
La evaporación se puede llevar a cabo con un solo evaporador, donde el vapor
que se desprende del líquido en ebullición es desechado, cuando se da este caso
existe la evaporación de simple efecto. Sin embargo es conveniente utilizar este
vapor de desecho
como alimentación en un calefactor de otro evaporador,
convirtiéndose así en una operación de múltiple efecto.
216181 Lourdes Isabel Carreón Máynez
226332 Francisco Aguirre Serrano
Dependiendo de las sustancias que se pretenden evaporar, se pueden diseñar
distintos tipos de evaporadores, adecuados a las propiedades de los fluidos y a las
necesidades de evaporación. Los evaporadores con un paso a través se utilizan
cuando se evaporan materiales sensibles al calor. Existen los de circulación,
donde se mantiene un liquido dentro del equipo, el líquido no evaporado retorna al
equipo y en cada paso solamente ocurre una parte de evaporación
Los evaporadores de tubos largos verticales son eficaces para concentrar líquidos
que tienden a formar espuma, la espuma se rompe cuando la mezcla del liquido y
vapor choca contra las pacas deflectoras. Los evaporadores de película
descendente funcionan bien con materiales sensibles al calor que requieren un
tiempo mínimo de exposición a una superficie caliente. Además se adaptan bien a
líquidos viscosos.
Cuando los líquidos son muy viscosos se necesitan
evaporadores de circulación forzada.
Evaporado de película agitada, la turbulencia se logra con circulación forzada y
con agitación mecánica, la turbulencia logra una mejor transferencia d calor.
Para entender el funcionamiento de evaporadores tubulares conviene entender los
siguientes conceptos capacidad y economía
Capacidad son libras de agua evaporada por hora, el calor que necesita para
evaporarse se calcula multiplicando el área de superficie de transmisión, el
coeficiente global de temperatura y caída global de temperatura.
La Regla de Duhringes es una herramienta para obtener la elevación del punto de
ebullición para soluciones concentradas, consiste en una relación lineal entre la
temperatura de ebullición de la sustancia con la del agua
La economía son las libras vaporizadas por libras de vapor que entra a la unidad,
se puede pensar que la economía de las máquinas difiere en si son de un solo
paso o de múltiple efecto, sin embargo la capacidad de los contenedores y los
coeficientes de transferencia hacen que la economía se similar entre ambos
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procesos, la diferencia consiste en la aplicación que cada procedimiento tiene
según los requerimientos del líquido a evaporar.
Es conveniente saber a que temperatura se ingresará la alimentación ya que
también influye en el proceso de evaporación.
La temperatura de entrada de la alimentación tiene un gran efecto sobre la
operación del evaporador. Si la alimentación está a presión y temperatura superior
al punto de ebullición en el evaporador, se logra una vaporización adicional por
medio de la evaporación instantánea de una parte de la alimentación caliente. El
precalentamiento de la alimentación reduce el tamaño del evaporador y el área de
transferencia de calor que se requiere.
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