Operaciones basicas evaporacion
Enviado por Lucas Lastra Pérez • 13 de Octubre de 2016 • Apuntes • 1.411 Palabras (6 Páginas) • 230 Visitas
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OPERACIONES BÁSICAS
Evaporación
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Objetivo e Interés Ambiental
El objetivo de la evaporación es concentrar una solución que consta de un soluto no volátil y un disolvente volátil que suele ser el agua. La evaporación se lleva cabo vaporizando una parte del disolvente con el fin de obtener una disolución más concentrada.
Existen diferencias frente a otros procesos cuyo fundamento es parecido.
Evaporación | ||
Secado | Residuo Sólido | Residuo Líquido |
Destilación | Vapor formado por varios componentes | El vapor generado es un solo componente. Siendo una mezcla no se pretenda separarlo en fracciones |
Cristalización | Objetivo formación y crecimiento de cristales | Objetivo es concentrar una disolución |
Generalmente en evaporación el líquido concentrado es el producto valioso y el vapor se condensa y desprecia. Sin embargo en algún caso puede ocurrir lo contrario.
- Producto valioso: vapor
- Obtención de agua potable tras la evaporación de agua marina.
- Producción de electricidad a partir del vapor su contacto con una turbina.
- Alimentación de calderas (energía térmica).
- Producto valioso: disolución concentrada
- Industria lechera: leche condensada, soluciones de lactosa, mantecas.
- Industria de jugos de fruta: jugo de manzana, pera, zanahoria, leche de soja.
- Industria avícola: concentrados de clara o huevo entero.
- Extractos: de carne y huesos, de té y café.
- Farmacológica: plasma sanguíneo.
Fundamento Teórico
La evaporación es un ejemplo de la transmisión de calor en fluidos con cambio de fase, en el cual resulta necesario la adicción de calor para aumentar la temperatura de la disolución y se produzca la evaporación.
Mecanismo y ecuaciones de diseño
Evaporadores Tubulares
Sus principales características son la capacidad (número de kilogramos de agua vaporizados por hora) y economía (número de kilogramos vaporizado por kilogramo de vapor vivo que entra como alimentación a la unidad).
La velocidad de transmisión de calor (q) viene dada de acuerdo con la definición del coeficiente global de la transmisión de calor:
A= área de la superficie de transmisión [pic 3]
Q = UA dT U= coeficiente global de transmisión de calor
dT= caída global de temperatura
La caída real de temperatura a través de la superficie de calentamiento depende de la solución que se evapora, de la diferencia de presiones entre la caja del vapor vivo y el espacio de vapor situado sobre el líquido hirviente y de la altura del líquido situado sobre la superficie de calentamiento.
Si nuestra solución tuviera las características del agua pura podríamos saber su temperatura de ebullición a través de las tablas de vapor de agua, si se conoce la presión puesto que coincide con la temperatura de condensación, sin embargo en un evaporador real la temperatura de ebullición está condicionada por:
- Elevación del punto de ebullición de la solución: la presión de vapor de la mayor parte de las soluciones acuosas es menor que la del agua pura a la misma temperatura, y, por consiguiente a una determinada presión su temperatura de ebullición es mayor. La elevación del punto de ebullición para disoluciones concentradas se mide a partir de una regla empírica conocida como regla de DÜhring
- Efecto de la carga del líquido: si la altura del líquido en un evaporador es considerable, la temperatura de ebullición correspondiente a la presión existente en el espacio de vapor es solamente para las capas superficiales del líquido. Una gota de líquido por debajo de la línea de superficie tendrá una presión que será la suma de la existente en el espacio de vapor más la carga hidrostática de Z metros de líquido.
- Fricción sobre la caída de la temperatura: cuando la velocidad del líquido es grande la pérdida por fricción contra los tubos incrementa también la presión media del líquido.
Tipos de equipos
Existen diferentes tipos de evaporación
La mayoría de los evaporadores se calientan con vapor de agua a baja presión, al disminuir la temperatura de ebullición del líquido aumenta la diferencia de temperatura entre el vapor condensante y el líquido que hierve lo cual aumenta la velocidad de transmisión de calor en el evaporador.
- Evaporación en efecto simple: cuando se utiliza un solo evaporador el vapor procedente de la ebullición se condensa y se desprecia
- Evaporación en efecto múltiple: este caso ocurre cuando el vapor procedente de una ebullición se introduce en la caja de alimentación de vapor de un segundo evaporador, repitiendo la operación en un tercer operador o dejando que se condense.
Un efecto parecido es el que ocurre con la disolución concentrada:
- Evaporadores de un solo paso: el líquido de alimentación pasa una sola vez a través de los tubos, desprende vapor y sale como liquido concentrado.
- Evaporadores de circulación: la concentración final se alcanza en varios efectos.
A la hora de describir un evaporador se ha querido destacar uno de los tipos más antiguos, cuyo mecanismo es bastante sencillo pero posee ciertas características propias frente a otros tipos de evaporadores que serán expuestas al final del proyecto.
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