Recompresion del vapor

RECOMPRESIÓN DEL VAPOR

La energía del vapor formado en la ebullición de una solución puede utilizarse para vaporizar más agua siempre que exista una caída de temperatura en la dirección deseada para la transferencia de calor. En un evaporador de múltiple efecto, esta caída de temperatura se crea mediante una disminución progresiva del punto de ebullición de la solución en una serie de evaporadores que operan con presiones absolutas más bajas. La fuerza impulsora deseada también se puede obtener aumentando la presión (y, por lo tanto, la temperatura de condensación) del vapor formado, utilizando una recompresión mecánica o térmica. El vapor comprimido se condensa después en la cámara de vapor del evaporador del que procede.

 Recompresión mecánica

En la figura 16.10 se ilustra el fundamento de la recompresión mecánica del vapor. La alimentación fría se precalienta hasta una temperatura próxima a la de la ebullición mediante intercambio de calor con la solución concentrada y se bombea a través de un calentador como en el caso de un evaporador convencional de circulación forzada. Sin embargo, el vapor formado no se condensa directamente sino que se comprime hasta una presión algo más elevada por medio de un compresor centrífugo o de desplazamiento positivo, transformándose así en “vapor” de calentamiento que entra como alimentación en el calentador. Puesto que la temperatura de saturación del vapor comprimido es superior a la de ebullición de la alimentación, el calor fluye desde el vapor hacia la solución generando más vapor. Tal vez se requiera una pequeña reposición de vapor de agua. La caída de temperatura óptima para un sistema típico es del orden de 5 °C. La utilización de energía en un sistema de este tipo es muy buena: la economía basada en el vapor de calentamiento equivalente al poder de energía que se requiere para accionar el compresor es la correspondiente a un evaporador de 10 a 15 efectos. Las aplicaciones más importantes de la evaporación con compresión mecánica son la producción de agua destilada a partir de agua salada, evaporación de licor negro en la industria del papel,5 evaporación de materiales sensibles al calor como los jugos de fruta, y la cristalización de sales invirtiendo sus curvas de solubilidad4 (véase capítulo 27). Los evaporadores de película descendente son especialmente útiles para la operación con sistemas de recompresión de vapor.

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Recompresión térmica

En un sistema de recompresión térmica, el vapor se comprime utilizando vapor de alta presión en un eyector de chorro. Esto da lugar a más vapor de calentamiento del que se requiere para la ebullición de la solución, de forma que el exceso de vapor se purga o se condensa. La relación entre el vapor de calentamiento y el vapor procedente de la solución depende de la presión de evaporación; para muchas operaciones a baja temperatura, con vapor de calentamiento de 8 a 10 atm de presión, la relación entre el vapor de calentamiento que se requiere y la masa de agua evaporada es del orden de 0.5. Como los chorros de vapor pueden manejar grandes volúmenes de vapor de baja densidad, la recompresión térmica resulta más adecuada que la recompresión mecánica para la evaporación a vacío. Los eyectores son más baratos y de más fácil mantenimiento que los compresores y los sopladores. Las principales desventajas de la recompresión térmica son la baja eficiencia mecánica y la falta de flexibilidad del sistema frente a variaciones en las condiciones de operación.

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