Evaporacion

EVAPORACION

1- DEFINICIÓN:

La evaporación es un proceso físico que consiste en el paso lento y gradual de un estado líquido hacia un estado gaseoso, tras haber adquirido suficiente energía para vencer la tensión superficial

Es una operación que consiste en la separación como vapor de parte del solvente de una solución que contiene un soluto relativamente no volátil, por lo general sólido.

Se trata de un caso particular de transmisión de calor y se le estudia como operación unitaria por haber desarrollado equipos y técnicas especiales.

Vista como una operación unitaria, la evaporación es utilizada para eliminar el vapor formado por ebullición de una solución o suspensión líquida.

A diferencia de la ebullición, la evaporación se puede producir a cualquier temperatura, siendo más rápido cuanto más elevada sea su temperatura.

En otras operaciones también se separan componentes de mezclas liquidas o por vaporización, pero lo que caracteriza a la evaporación es que el solvente no es separado totalmente, y la solución remanente es un líquido concentrado, generalmente viscoso, en ciertos casos con posibilidades de separación de cristales.

El objetivo de la evaporación es concentrar una disolución consistente en un soluto no volátil y un disolvente volátil. En la mayor parte de las evaporaciones el disolvente es agua. La evaporación realiza vaporizando una parte del disolvente para producir una disolución concentrada. Por lo general se detiene antes que el soluto comience a precipitarse de la solución.

La aplicación más difundida de esta operación en la industria, la constituye el tratamiento de soluciones acuosas, por lo que el vapor desprendido, vapor de agua no suele recuperarse y el material valioso lo es el licor concentrado final.

2- FUNDAMENTO TEÓRICO:

El movimiento térmico de una molécula de líquido debe ser suficiente para vencer la tensión superficial y evaporar, su energía cinética debe exceder el trabajo de cohesión aplicado por la tensión superficial a la superficie del líquido. Por eso, la evaporación acontece más rápidamente a altas temperaturas.

Con solamente una proporción pequeña de moléculas localizadas cerca de la superficie y moviéndose en la dirección correcta para escapar del líquido en un cierto instante, la tasa de evaporación es limitada. Además, como las moléculas de mayor energía escapan y las que quedan tienen menor energía cinética media, la temperatura del líquido se reduce. Este fenómeno también es llamado de enfriamiento evaporativo.

Un ejemplo para dicho fenómeno es la transpiración.

La evaporación afecta principalmente a las moléculas de la superficie del líquido.

Cada molécula de la superficie está rodeada por un menor número de sus compañeras; ello hace que puedan vencer con más facilidad las fuerzas atractivas del resto del líquido e incorporarse al aire como vapor. De ahí que cuanto mayor sea la superficie libre del líquido tanto más rápida será su evaporación.

La cantidad de evaporación depende fundamentalmente de los siguientes factores:

• Disponibilidad de energía (radiación solar)

• Capacidad de la atmósfera de recibir humedad (poder evaporante de la atmósfera)

El aumento de temperatura activa este proceso. Para cada valor de la presión exterior existe una temperatura para la cual la vaporización se vuelve violenta, afectando a todo el líquido y no sólo a su superficie. Esta forma tumultuosa de vaporización se denomina ebullición. El punto de ebullición de un líquido depende de las condiciones de presión exterior, siendo tanto más elevado cuanto mayor sea ésta.

Todo proceso de vaporización implica la absorción de calor por parte del líquido respecto del entorno. La cantidad de calor necesaria para transformar la unidad de masa de un líquido en vapor, a la temperatura de ebullición, se denomina calor de vaporización (lv). En el agua (lv) vale 540 cal/g.

Todo tipo de agua en la superficie terrestre está expuesta a la evaporación. El fenómeno es tanto más débil cuanto menor es la agitación de las moléculas, y tanto más intenso cuanto mayor es la cantidad de agua con posibilidad de evaporarse. Además, es necesario que el medio que envuelve la superficie evaporante tenga capacidad para admitir el vapor de agua. Esto último se conoce como poder evaporante de la atmósfera.

Considerando la evaporación desde una superficie de agua (lagos, ríos, etc.) como la forma más simple del proceso, éste puede esquematizarse así: Las moléculas de agua están en continuo movimiento. Cuando llegan a la superficie del líquido aumentan su temperatura por efecto de la radiación solar, y en consecuencia su velocidad, creciendo por tanto su energía cinética hasta que algunas consiguen liberarse de la atracción de las moléculas adyacentes y atravesar la interface líquido-gas convirtiéndose en vapor. De esta manera, la capa de aire inmediatamente por encima de la superficie se satura de humedad. Simultáneamente a la evaporación se desarrolla también el proceso inverso por el cual las moléculas se condensan y vuelven al estado líquido.

La diferencia entre la cantidad de moléculas que abandonan el líquido y la cantidad de moléculas que vuelven a él marca el carácter global del fenómeno. Si ésta es positiva se produce evaporación, si es negativa, condensación. El calor absorbido por unidad de masa de agua para realizar el cambio de estado se denomina calor latente de evaporación o de vaporización.

3- CAPACIDAD Y ECONOMIA DE UN EVAPORADOR:

EVAPORADOR:

Se conoce por evaporador al intercambiador de calor donde se produce la transferencia de energía térmica desde un medio a ser enfriado hacia el fluido refrigerante que circula en el interior del dispositivo. Su nombre proviene del cambio de estado sufrido por el refrigerante al recibir esta energía, luego de una brusca expansión que reduce su temperatura. Durante el proceso de evaporación, el fluido pasa del estado líquido al gaseoso.

Los evaporadores se encuentran en todos los sistemas de refrigeración como neveras, equipos de aire acondicionado y cámaras frigoríficas. Su diseño, tamaño y capacidad depende de la aplicación y carga térmica de cada uso.

A) CAPACIDAD DE UN EVAPORADOR:

Se define la capacidad de un evaporador como la cantidad de líquido evaporado en la unidad de tiempo. Como la entalpía de vaporización es prácticamente constante en el rango de presiones utilizado, existe una proporcionalidad entre la cantidad de líquido evaporado

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