“Evaporador de simple-efecto del tipo de circulación forzada con recirculación”

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL[pic 1][pic 2]

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÌA QUÌMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

LABORATORIO DE INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SEPARACION

PRACTICA: 3

“Evaporador de simple-efecto del tipo de circulación forzada con recirculación”

INTEGRANTES:

COLUNGA ORTIZ HAZEL BERNARDET

FLORES SAUSEDO OSWALDO

SILVA CONTRERAS ANDREA VIANEY

RODRIGUEZ BAUTISTA ALEXANDRA (3IM98)

GRUPO: 31M13

EQUIPO: 6

Objetivos:

Qué el alumno al término de las sesiones correspondientes al estudio de este equipo experimental sea capaz de:

1. Explicar el funcionamiento del Evaporador de Simple Efecto de Circulación Forzada.
2. Operar el equipo realizando cambios en las variables que puedan ser controladas a voluntad del operador.
3. Analizar los efectos de los cambios de las variables y como lograr un aumento en la capacidad de producción.

Marco Teórico:

EVAPORADORES DE CIRCULACION FORZADA

Los evaporadores de circulación forzada pueden no ser tan económicos, pero son necesarios cuando los productos involucrados en la evaporación tienen propiedades incrustantes, altas viscosidades, precipitaciones, cristalizaciones o ciertas características térmicas que imposibilitan una circulación natural. Son equipos en donde el producto es calentado a través de un intercambiador de calor (los intercambiadores puede ser horizontales o verticales), luego se envía a un separador, donde la evaporación se lleva a cabo gracias a la presión reinante dentro del mismo, produciéndose de esta forma una evaporación flash y por ende un enfriamiento del producto. La velocidad de circulación del producto dentro de los tubos es un factor esencial a tener en cuenta para cada tipo de producto.

EVAPORACION

Definición.- Evaporación es una operación de la Ingeniería Química, que consiste en separar parcialmente el solvente de un la solución formada por un soluto no volátil, calentando la solución hasta su temperatura de ebullición. Su objetivo es concentrar soluciones, evaporando parte del solvente: generalmente lo que se evapora es vapor de agua saturada, el cual al condensarse en una superficie metálica, transmite su calor latente a través de la pared metálica que separa el vapor de calentamiento de la solución que se está concentrando.

EQUIPOS UTILIZADOS EN EVAPORACION

Los evaporadores son cambiadores de calor, en los cuales el medio de calentamiento es el vapor de agua saturado que transmite su calor latente al condensador a la presión de saturación con la que entra al evaporador. La solución que se va a concentrar recibe el calor, aumentando su temperatura hasta que se inicie la evolución y se produce la evaporación.

El vapor producido debe eliminarse continuamente para mantener una presión interior constante. El líquido que se concentra debe eliminarse también con1inuamente para obtener una solución a la concentración deseada.

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Para que la evaporación continúe produciéndose con rapidez hay que eliminar el vapor tan rápido como se forma. Por este motivo, un líquido se evapora con la máxima rapidez cuando se crea una corriente de aire sobre su superficie o cuando se extrae el vapor con una bomba de vacío.

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Desarrollo Experimental:

El equipo empleado en esta práctica es:

• Evaporador de marca Kestner con envolvente construida con placa de acero inoxidable (1.8% cromo  - 0.8% níquel) de cuatro milímetros de espesor, el cual consta de las siguientes partes esenciales:
• Área de transferencia de calor
• Separador
• Condensador
• Bomba de vacío

Equipo auxiliar:

• Bomba de alimentación de la solución diluida.
• Bomba de recirculación de la solución concentrada.
• Enfriador de tipo serpentín.

Accesorios adicionales:

• Tanques herméticamente cerrados con diámetro interior de 34.6 cm con indicador de vidrio.

• Tanques tipo atmosféricos

1. Almacenamiento de solución diluida: capacidad aproximada de 200 litros con diámetro interior de 59.6 cm.
2. Almacenamiento de vapor de caldera: capacidad aproximada de 50 litros con diámetro interior de 40 cm.
3. Almacenamiento de agua de condensación: capacidad aproximada de 200 litros con diámetro interior de 56 cm.[pic 5]

Etapa 1:

• Llenar el tanque con la solución.
• Abrir la válvula del tanque de la solución que comunica a la bomba de alimentación.
• Abrir parcialmente la válvula de la línea de recirculación al tanque de la solución diluida y la válvula de control de flujo del rotámetro.
• Accionar la bomba de alimentación de la solución y esperar a que el líquido aparezca en el tanque receptor de la solución concentrada.
• Una vez que empieza a aparecer líquido en el tanque desconectar la bomba de alimentación y cerrar la válvula de control de flujo del rotámetro.
• Accionar la bomba de recirculación y esperar a que salga todo el exceso  de solución diluida que se acumulo en el separador.

Etapa 2:

• Abrir válvula reductora de presión, la válvula de alimentación de vapor a la envolvente de la calandria y la de alimentación general de vapor.
• Apretar la válvula reductora de presión.
• Abrir la válvula de purga de gases no condensables del vapor y cuando se observe que éstos empiezan a salir cerrarla casi totalmente.
• Ajustar la presión y abrir la válvula de alimentación de agua a los condensadores verificando que ésta circule a la cisterna.
• Abrir la válvula de alimentación de agua al sello de bomba de vacío y accionar la bomba  ajustando con la válvula de control de vacío.
• Accionar la bomba de alimentación de la solución diluida y ajustar con la válvula de control de flujo de rotámetro.
• Abrir la válvula de alimentación de agua al enfriador de vapor condensado y esperar a que se alcance el régimen permanente.
• Comprobar que las temperaturas en cada uno de los puntos del indicador son constantes y a continuación tomar los datos experimentales:

1. Condiciones de operación.
2. Diferencias de alturas de nivel en todos los tanques de almacenamiento para un tiempo cero y un tiempo final determinado.
3. Las temperaturas del tablero, la temperatura de entrada de agua al condensador y la temperatura de la solución a la entrada del cabezal inferior de la calandria.

Cálculos

Evaporador

• Balance de materia

MA=[pic 6]

MP=[pic 7]

E=[pic 8]

• Balance de calor

Calor Absorbido

QA=MPHP + EHE - MAHA

[pic 9]

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