Triple Efecto

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas

PRÁCTICA 4

“Evaporador de Triple Efecto del Tipo de Circulación Natural”

ASIGNATURA: Laboratorio de Introducción a los Procesos de Separación.

ALUMNA

Sanguines Viera Zaira Liliana.

GRUPO: 3IV96.

EQUIPO: 2.

PROFESORA: Joaquina Orea Lara.

OBTEJIVO.

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

Explicar el funcionamiento del Evaporador de Múltiple Efecto de Circulación Natural del tipo de Película Ascendente.

Operar el equipo realizando cambios en las variables que puedan ser controladas a voluntad del operador.

Analizar los efectos de los cambios de las variables y como lograr un aumento en la capacidad de producción.

INTRODUCCIÓN.

EVAPORADORES DE EFECTO MÚLTIPLE

Los evaporadores múltiples están conectados de forma que el vapor procedente de un efecto sirve de medio de calefacción para el siguiente efecto y el líquido concentrado constituye la alimentación de éste.

El primer efecto de un evaporador de efecto múltiple es aquél en el que se introduce vapor vivo y en el que la presión en el espacio del evaporador es la más elevada. El último efecto es el que tiene la presión mínima en el espacio interior. De esta forma, la presión se divide a lo largo de dos o más efectos en un sistema de efecto múltiple.

La presión en cada efecto es menor que la del efecto del cuál recibe el vapor de agua y superior a la del efecto que suministra el vapor.

Cada efecto, por sí sólo, actúa como un evaporador de un solo efecto y cada uno de ellos tiene una caída de temperatura a través de su superficie de calefacción correspondiente a la caída de presión en dicho efecto.

MÉTODOS DE ALIMENTACIÓN EN LOS MÚLTIPLES EFECTOS.

Alimentación directa. El alimento entra en el primer efecto y sigue el mismo sentido de circulación que el vapor, saliendo el producto en el último efecto. El líquido circula en el sentido de las presiones decrecientes y no es necesario aplicar ninguna energía auxiliar para que el líquido pase de un efecto al otro. Solo hacen falta dos bombas, una para introducir el líquido en el primer efecto y otra para extraer el producto del último efecto.

Alimentación a contracorriente. El líquido a evaporar entra en el último efecto y sale concentrado por el primero. El líquido a concentrar y el vapor calefactor circulan en sentido contrario. Aquí el líquido circula en sentido de presiones crecientes y esto requiere el uso de bombas en cada efecto para bombear la disolución concentrada de un efecto al siguiente. Esto supone una complicación mecánica considerable que se suma al hecho de hacer trabajar las bombas a presiones inferiores a la atmosférica. Así, si no hay otras razones, se prefiere el sistema de alimentación directa.

Alimentación mixta. Cuando en una parte del sistema de alimentación es directa y en la otra parte es a contracorriente. Este sistema es útil si tenemos disoluciones muy viscosas. Si utilizamos la corriente directa pura, nos encontramos que el último efecto, donde hay menos temperaturas la viscosidad de la disolución concentrada aumenta, lo que hace disminuir sensiblemente el coeficiente global, U, en este efecto. Para contrarrestar eso, se utiliza la alimentación a contracorriente o la mixta. La disolución diluida entra en el segundo efecto y sigue el sentido de la alimentación directa, pasando después del último efecto al primero, para completar la evaporación a temperatura elevada.

Alimentación en paralelo: Cuando el alimento entra simultáneamente a todos los efectos y el líquido concentrado se une en una sola corriente. Sistema utilizado en la concentración de disoluciones de sal común, donde los cristales depositados hacen que resulte difícil la disposición de la alimentación directa.

Para decidir por un sistema de alimentación u otro, es necesario efectuar el cálculo previo del rendimiento de evaporación para cada uno de los sistemas. Si la temperatura de entrada del alimento es bastante inferior a la de ebullición en el primer efecto, en el caso de corrientes directas todo el calor que se da en el primer efecto va destinado a calentar el alimento (calor sensible) y muy poco a producir vapor, lo que provocará un bajo rendimiento en el proceso global del múltiple efecto. En este caso se prefiere la circulación a contracorriente. Por lo contrario, cuando la disolución entra en el sistema a temperatura superior a la de ebullición del último efecto, será más conveniente la alimentación directa, ya que lo que pasaría sería que la disolución al entrar al último efecto lo vaporizaría parcialmente, produciendo un vapor que no tiene utilidades posteriores, entonces la disolución lo enfriaría hasta la temperatura de la cámara de evaporación del último efecto y posteriormente se tendría que ir calentando al entrar a cada efecto.

Capacidad y economía de los evaporadores de múltiple efecto

Cuando la elevación del punto de ebullición es despreciable, el T efectivo global es igual a la suma de los T de cada efecto y la cantidad de agua evaporada por unidad de área de superficie en un evaporador de N efectos es aproximadamente igual (1/N) a la de un evaporador de simple efecto. La ventaja de un evaporador de efecto múltiple es la economía de vapor de calefacción que se obtiene, 1kg de vapor de calefacción en un evaporador de triple efecto producirá la misma (aprox) cantidad de agua evaporada que un evaporador de simple efecto que tenga la misma superficie de calefacción y la misma caída global de temperatura. En la operación en estado estacionario prácticamente todo el vapor consumido en crear vapor en el primer efecto será cedido cuando este mismo vapor condense en el segundo efecto y lo mismo ocurrirá para el tercer efecto por lo que se tiene:

q1 = q2 = q3 = q

q = A1U1T1 = A2U2T2 = A3U3T3

q = calor transferido por cada evaporador

U = coeficiente de transmisión de calor

A= área de transmisión de calor del evaporador

T = caída de temperatura en cada evaporador

qT = q1 + q2 +q3 = A1U1T1 + A2U2T2 + A3U3T3

Si suponemos que el área de cada efecto es A y que el coeficiente global de U es el mismo en cada

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