INFORME LABORATORIO EVAPORACIÓN AL VACÍO DE AGUA

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA, UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER LABORATORIO DE SISTEMAS TERMICOS GRUPO DE LABORATORIO

4 DE MARZO DEL 2022, II SEMESTRE ACADÉMICO DE 2021

INFORME LABORATORIO EVAPORACIÓN AL VACÍO DE AGUA

LINED JOHANA MESA ROJAS

2184196

DANIEL RONDON OROZCO

2184197

FABIÁN MANUEL CASTELLANOS PABON

2174059

JEFERSSON ARLEY CARDOZO CORZO                    ANDRÉS SEBASTIÁN VALDERRAMA VASQUEZ

2184202                                                                                             2184653

1. INTRODUCCIÓN

La evaporación al vacío consiste en la separación de disoluciones acuosas, mediante la aplicación de la energía suficiente para provocar la ebullición, debido a esta ebullición, los  componentes  con  menor  punto  de  ebullición  de  dicha mezcla pasan de estado líquido a estado gaseoso y pueden ser posteriormente condensados a parte de la mezcla inicial.

Generalmente la disminución del residuo contaminante acostumbra a estar entre un 90 a 95%. La función principal de hervir el agua a baja temperatura no es únicamente evaporarla con un costo energético bajo, del mismo modo, dicha agua luego de ser condensada sale con una alta calidad como para ser utilizada en distintas aplicaciones.

Por medio de la evaporación al vacío, se lograron solucionar problemáticas a nivel industrial, debido a que la mayor parte de las industrias se habían centrado en soluciones de separación de mezclas  poco  viables  a  nivel  económico,  las  opciones más comunes realizadas por dichas  empresas eran, primero separar el residuo acuoso problema y transportarlo por medio de un gestor de residuos externo a la empresa, la segunda opción sería, mezclar  todas las aguas residuales provenientes de otros procesos diferentes y vaciarlo en un vertedero autorizado. Estas opciones son poco viables cuando se habla de volúmenes de residuos grandes, ya que, la opción número uno sostenía unos costos de transporte y  gestión elevados. La segunda opción suele dar problemas graves de vaciado, debido a que el vertedero puede dar mayores problemas de polución, además para esta segunda opción se requiere utilizar un mayor porcentaje de agua.

Algunas de las ventajas a la hora de utilizar este sistema de separación de residuos son:

•        Debido a  la calidad del agua que se obtiene de la evaporación, puede ser reutilizada para diferentes usos industriales, sanitario, riego, lavado de suelos, etc.

•        Es   un   sistema   muy   práctico   para   tratar   bajas cantidades de agua residual.

•        Tiene un bajo consumo de electricidad, además es una tecnología que es de fácil uso y poco mantenimiento.

El objetivo de la separación de residuos por medio de la evaporación al vacío es la eliminación de impurezas que se encuentran dispersas en el agua y que hacen que esta no pueda ser reaprovechada, por ende, el objetivo esta práctica de laboratorio es entender, analizar y evaluar el funcionamiento de un sistema de depuración de aguas por medio del aprovechamiento  de  una  fuente  de  energía  térmica  en  un sistema de evaporación al vacío, con estos resultados poder determinar el costo operacional de producir un litro de agua depurada del sistema.

2. MÉTODO

2.1. Materiales

En esta prueba de laboratorio se hizo uso de un banco (figura 1)

que a su vez está constituido por dos sistemas principales:

Evaporación (bomba de calor):

•   Condensador de agua

•   Compresor con refrigerante por aire

•   Evaporador de agua

•   Post- condensador

•   Filtro des humificador

•   Tubo capilar

•   Manómetros de alta y baja presión

•   Tanque de liquido

Condensación:

•   Evaporador de agua

•   Condensador de agua

•   Válvulas

•   Vacuómetro

•   Termocupla tipo k

analizara el costo de producción de un litro de agua depurada. Para ello se tiene en cuenta:

�𝐸

������ + 𝑊���� − ����� − �𝑃��  = ��          (𝐸��𝑎���ó� 1)[pic 1]

���� =

�����

𝑊����[pic 2]

𝑇𝐻

=

𝑇𝐻  − 𝑇𝐶[pic 3]

(𝐸��𝑎���ó� 2)

 𝐿�

$

    � ��� �⁄𝜌         

=

𝑘��ℎ ∗     $         

𝑘��ℎ

(𝐸��𝑎���ó� 3)

3. RESULTADOS

Figura 1. Banco de pruebas de evaporación al vacío

2.2 Metodología

Para el arranque se debe elevar la temperatura del agua al punto de ebullición en el condensador bomba de calor. Las presiones del  sistema  aumentan  debido  a  que  aún  no  se  logra  el equilibrio, pero una vez se prenda el post condensador se entra en régimen estable teniendo en cuenta que no se baje la temperatura de condensación por debajo de la temperatura de ebullición del agua.

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