Balance Evaporador

FUNDAMENTOS

La evaporación es un de las operaciones unitarias claves en la ingeniería química, ya que se utiliza para incrementar la concentración de sólidos o disoluciones líquidas por eliminación de disolvente por ebullición. El objetivo de la evaporación es concentrar una disolución consistente en un soluto no volátil y un disolvente no volátil. En la mayoría de los casos, la evaporación se refiere a la eliminación de agua de una solución acuosa.

Los sistemas de evaporadores industriales normalmente constan de: Un intercambiador de calor para aportar calor sensible y latente de evaporación al alimento líquido. Para lograr esto se utiliza generalmente vapor de agua; un separador en el que el vapor se separa de la fase liquida concentrada, un condensador para condensar el vapor producido y una bomba de vacío. Por lo que el principio de operación de un evaporador es la transferencia de calor.

En cualquier operación de evaporación, el costo más importante del proceso es el vapor de agua consumido. Por lo tanto los métodos que tiendan a reducir este consumo (o de economía) son muy atractivos. Cuando se utiliza un solo evaporador, el vapor procedente del líquido en ebullición se condensa y se desecha. Este método recibe el nombre de evaporación de simple efecto. De otra forma; si el calor suministrado en el primer efecto se utiliza para vaporizar al solvente; este vapor, a su vez, se utiliza como medio de calentamiento del siguiente efecto y así sucesivamente, hasta que el vapor generado en el último efecto se envía al condensador, este método de operación de evaporadores en serie es el llamado evaporación de múltiple efecto.

(Geankoplis, 1999)

En la presente práctica se trabaja con un evaporador de simple efecto, que actúa como un intercambiador de calor con una geometría diferente de las estudiadas en la que se pueden distinguir dos zonas claramente diferenciadas: por una de ellas circula vapor de alta presión y temperatura como fluido caliente mientras que por la otra circula la solución a evaporar como fluido frio. La figura 1, inciso (a) muestra el diagrama simplificado del evaporador de efecto simple.

(Carrizales, 2005)

Figura 1. Diagramas de evaporadores

DIAGRAMA DE FLUJO

RESULTADOS

Tabla 1. Características de equipo de evaporación de simple efecto.

Elemento Descripción

Equipo de vaporización Evaporador de doble tubo.

Ciclón para la separación de sólidos de flujo pesado(sólidos) o flujo ligero(gases).

Bomba de circulación.

Bomba de alimentación.

Serpentín

Recolector de condensados de vapor y mezcla.

Intercambiador de tubo- (condensador). *

Recolector de evaporados.*

*(en serie, triple efecto, tres aéreas)

Válvulas y tuberías de proceso Válvulas on /off

Válvulas chek (evita reflujo)

Tubería de vapor de salida

Tuberías de servicio Vapor, agua, electricidad y drenaje

Presión máxima de vapor 3 atm

Medidas de seguridad Usar equipo adecuado, conocer las tuberías de proceso y las válvulas, así como el funcionamiento del tablero.

Instrumentación Manómetro de vapor ( E,S).

Termopares eléctricos, regula las temperaturas.

Trampa de vapor, regular el flujo de vapor.

Rotámetro, para la medición de flujo.

Tabla 1.1 Datos que muestran diferentes concentraciones de 12 muestras que se han leído en el refractómetro especifico para la solución de NaCl al 2% , 10 L.

Tiempo (min) Evaporador % Condensado % Mezcla de evaporados (salida de ciclón) %

T1 5 13 0.1 15

T2 10 13 0.1 22

T3 15 14 0 25

T4 20 17 0.1 26

T5 25 17 0.2 25

T6 30 20 0.1 25

T7 35 18 0.2 35

T8 40 20 0.2 90

T9 45 32 0.1 85

T10 50 36 0.1 65

T11 55 36 0.1 95

T12 60 33 0 80

Gráficos. 1(a)-1(b). Comparación donde se muestra en el grafico 1(a) la tendencia de concentración del NaCl al 2 % en 10 L contra el tiempo (min), donde se tiene ciertos errores, debido a una variación de altas temperaturas en los evaporados.

Gráficos. 2(a)-2(b). Muestra la tendencia de la concentración en el evaporador. En el caso de 2(a) se tiene ciertos putos de error que no muestra una proyección de nuestros puntos ascendente. En el caso de 2(b) se eliminan ciertos puntos de error para obtener un mejor comportamiento entre nuestros puntos.

Tabla 2. Volúmenes finales de toda la operación unitaria de evaporación.

Volumen de recolector de mezcla (condensados) Volumen de ciclón de mezcla Volumen de evaporador Volumen muestras Volumen tubería Total Perdida

(ml) (ml) Inicial ( ml) (purga) Final (ml) (evaporador) (ml) (ml) (ml) (ml)

3 900 0 1135 300 540 2000 7875 2125

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