Evaporacion De Solucion De Sacarosa En Simple Efecto

Practica No. 2

Concentración de una Solución acuosa de colorante.

Objetivo.

Aprender a operar el equipo de evaporación de película ascendente y aplicar las ecuaciones de balances de materia y energía para calcular algunas de las variables importantes de la operación de evaporación.

Equipo Utilizado.

Evaporador de película ascendente

Bomba de vacío

Caldera

Cisterna

Bomba de circulación de agua potable

Bascula

Recipiente de 10 a 20 litros de capacidad

Pala o barra mezcladora

Termómetro simple

Condensador de superficie

Condensador de contacto

Substancias.

Agua potable

Colorante en polvo

Procedimiento

Preparar la solución que desea concentrarse disolviendo el polvo colorante en 8 litros de agua potable, utilizando el recipiente disponible y la pala mezcladora. Se determina y registra el valor de su masa en la báscula y el de la temperatura con el termómetro.

Se hace funcionar la bomba de vacío, cuidando el suministro de agua refrigerante que requiere, y después de abrir la válvula del vacío al evaporador, se le carga la solución que se preparó succionándola por medio de una manguera desde el recipiente a través del tubo de alimentación y su válvula correspondiente.

Manteniendo cerrada la válvula de descarga o de salida de solución concentrada, abierta la válvula de recirculación, y parcialmente abierta la válvula de alimentación para lograr que la solución circule dentro del evaporador, se manipula la válvula del vacío para establecer una presión manométrica de 30 cmHg de vacío en el equipo.

Verificando que las válvulas de condensados y la de gases incondensables estén abiertas, se inicia lentamente el suministro de vapor calefactor abriendo las dos válvulas provistas para ello: la primera o de paso se abre una vuelta y la segunda que regula la presión se abre lo suficiente hasta observar que el vapor llena el espacio de calefacción del evaporador.

Cuando se observe que sale vapor a través del tubo de gases incondensables, se cierra su válvula y se opera la que regula la presión del vapor hasta lograr una presión manométrica de 1.0 kg/cm2.

Se suministra agua refrigerante a los condensadores, abriendo totalmente la primer válvula de tal fluido y la segunda lo que sea necesario para mantener una temperatura de aproximadamente 50 ℃ en el agua de salida.

El proceso de la evaporación se mantendrá sin suministro de solución diluida y sin salida de solución concentrada hasta lograr separar 2 litros de agua de aquella, los cuales se medirán en el matraz bola receptor de condensados.

Antes de lograr tal objetivo deben medirse y registrarse las siguientes variables de la operación: presión del vapor calefactor, presión en el evaporador, temperaturas de entrada y salida del agua con los condensadores.

Con lo realizado hasta aquí se concluye la primera etapa de la práctica, y enseguida se hace la segunda.

Abriendo la válvula del vapor calefactor, se establece una nueva presión manométrica de 1.5 kg/cm2.

Se abre lo suficiente la válvula de vacío del evaporador para ajustar la presión dentro de el a 40 cmHg de vacío. Verificar que la solución circule adecuadamente en el equipo, y de ser necesario se ajusta la apertura de la válvula de alimentación.

También debe supervisarse que la temperatura del agua a la salida de los condensadores se mantenga en los 50 ℃ aproximadamente, abriendo o cerrando la válvula correspondiente.

Repetir el procedimiento descrito en el paso número 7, y con ello concluye la práctica.

Para finalizar por completo, primero se cierran las válvulas del vapor calefactor, luego se cierra la del vacío, enseguida se apaga la bomba de vacío, y transcurridos unos 3 minutos se cierran las válvulas del agua a los condensadores. A continuación se abre la válvula que permite la entrada de aire al evaporador, situada a la entrada del matraz bola, para eliminar el vacio, y se descargan la solución concentrada y el condensado del disolvente separado de la solución. De ser necesario, el evaporador debe lavarse con agua caliente y detergente y enjuagarse con agua caliente.

Para realizar los cálculos solicitados en el reporte, es necesario medir el diámetro y la longitud del elemento calefactor del evaporador.

Introducción

La evaporación es la operación de concentrar una solución mediante la eliminación de disolvente por ebullición. Por lo general, el producto deseado es la solución concentrada, pero en algunas ocasiones, el producto principal es el disolvente evaporado, por ejemplo, en la evaporación del agua de mar para obtener agua potable. En la mayor parte de las evaporaciones el compuesto volátil es agua.

En el caso del laboratorio el equipo es un evaporador de tubo vertical de película ascendente, en el que el medio calefactor está separado del líquido por una superficie de vidrio consistente en un tubo vertical largo. En estos equipos la alimentación entra por el fondo de los tubos, y al iniciar el proceso alcanza una alta velocidad de ascenso y salida hacia el separador, debido a la expansión del vapor que se genera por el calentamiento con las superficies internas del tubo.

Los evaporadores de películas ascendentes o descendentes son muy útiles si el producto a concentrar se degrada fácilmente cuando se somete a altas temperaturas durante un largo periodo de tiempo, ya que estos evaporadores trabajan a menos temperatura. Estos evaporadores, por ejemplo, pueden ser usados para concentración de zumos de frutas, leche y productos lácteos, efluentes, etc.

Las principales ventajas que tienen los evaporadores de tubos verticales son:

Costo moderado.

Grandes superficies calefactoras en un solo cuerpo.

Bajo tiempo y volúmenes de residencia.

Ocupan poco espacio.

Buenos coeficientes de transferencia de calor a diferencias de temperaturas razonables.

Sus principales desventajas son:

Tienen mucha altura (hasta 18 m).

Por lo general, no son apropiados para soluciones precipitantes o incrustantes.

Con diferencias de temperaturas pequeñas, sus coeficientes de transferencia de calor son pobres.

Presentan demasiada sensibilidad hacia el cambio en las condiciones de operación.

Datos Obtenidos en las dos etapas de la práctica.

Etapa 1

mf=7.97

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