EVAPORACIÓN DE SALMUERA

EVAPORACIÓN DE SALMUERA

1. Objetivos.

1.1. Objetivo general.

Aplicar las ecuaciones de cálculo para evaporadores en un proceso de concentración de un producto en un evaporador de simple efecto y discontinuo por lotes.

1.2. Objetivos específicos.

• Calcular el balance de masa en el proceso.

• Calcular el balance de energía en el proceso.

• Extrapolar con los datos de la práctica a condiciones industriales.

2. Justificación.

En muchos casos no existe una evaporación óptima de compuestos o soluciones especialmente en nuestro medio, por ejemplo en la evaporación de salmuera para producir sal común, la separación entre evaporación y cristalización dista mucho de ser nítida.

El fin que se persigue con la presente práctica que hace referencia a la evaporación principalmente es la obtención de un sólido de pureza adecuada a partir de soluciones como un proceso de separación no solo en salmueras sino también de otros productos muy solubles y así se facilite el transporte o almacenaje de dicho sólido.

3. Fundamento teórico.

La evaporación es un proceso por el cual una sustancia en estado líquido pasa al estado gaseoso, tras haber adquirido energía suficiente para vencer la tensión superficial. A diferencia de la ebullición, este proceso se produce a cualquier temperatura, siendo más rápido cuanto más elevada aquélla. No es necesario que toda la masa alcance el punto de ebullición.

En este proceso la concentración, compuesta por soluciones diluidas, el disolvente se elimina por ebullición del mismo por calentamiento con diferentes energías o por simple calentamiento en grandes superficies que permite la pérdida del solvente sin llegar a la ebullición por ejemplo mediante la energía solar. Normalmente el disolvente universal que se remueve es agua pero en muchas industrias también se evaporan solventes orgánicos.

La formación de cristales en una solución exige la condición de que se alcance un estado de sobresaturación ya sea por evaporación, enfriamiento o adición de un compuesto químico. A medida que sube la temperatura normalmente se aleja de la composición de saturación, como la solubilidad crece con la temperatura, en la mayoría de los casos, en necesario separar en caliente o esperar un enfriamiento.

Vista como una operación unitaria, la evaporación es utilizada para eliminar el vapor formado por ebullición de una solución líquida para así obtener una solución concentrada. En la gran mayoría de los casos, la evaporación vista como operación unitaria se refiere a la eliminación de agua de una solución acuosa.

 Factores que determinan la evaporación

a) Radiación solar.- Es el factor determinante de la evaporación ya que es la fuente de energía de dicho proceso.

b) Temperatura del aire.- El aumento de temperatura en el aire facilita la evaporación ya que: en primer lugar crea una convección térmica ascendente, que facilita la aireación de la superficie del liquido; y por otra parte la presión de vapor de saturación es más alta.

c) Humedad atmosférica.- Es un factor determinante en la evaporación ya que para ésta se produzca, es necesario que el aire próximo a la superficie de evaporación no esté saturado (situación que es facilitada con humedad atmosférica baja).

d) El viento.- Después de la radiación es el más importante, ya que renueva el aire próximo a la superficie de evaporación que está saturado. La combinación de humedad atmosférica baja y viento resulta ser la que produce mayor evaporación.

El viento también produce un efecto secundario que es el enfriamiento de la superficie del líquido y la consiguiente disminución de la evaporación.

e) Tamaño de la masa de agua.- El volumen de la masa de agua y su profundidad son factores que afectan a la evaporación por el efecto de calentamiento de la masa.

Volúmenes pequeños con poca profundidad sufren un calentamiento mayor que facilita la evaporación.

f) Salinidad.- Disminuye la evaporación, fenómeno que sólo es apreciable en el mar.

 Medida de la evaporación

La medida de la evaporación de una superficie de agua se realiza por medio de unos equipos constituidos a base de unos tanques o bandejas de evaporación, que tratan de reflejar en la medida de lo posible las características de inercia térmica, humedad, viento, etc., de la zona que se quiere medir.

Existen varios tipos, todos ellos con una superficie del orden de 1 a 2 112, y que se sitúan llenos de agua en la zona a medir. Todos ellos deben disponer de un pluviómetro ya que la evaporación neta debe excluir el aporte de agua por precipitación.

La evaporación se mide como volumen de déficit en el tanque, por lo que deben disponer de una medida precisa para el nivel del agua dentro del tanque.

Durante la evaporación el sistema aumenta la concentración hasta la saturación y se produce la cristalización pudiéndose calcular la cantidad de cristales en función de la cantidad de agua evaporada.

Sc = E K

E = cantidad de agua evaporada

Sc = cantidad de componente que cristaliza

K = constante del sistema

Hay tres tipos principales de equipos de evaporación utilizados en la industria:

• Calderas

• Evaporadores

 Plantas de fuerza

 Químicos

• Intercambiadores - Vaporizadores

 Rehervidores

 Vaporizadores

Los procesos de evaporación en plantas de fuerza se clasifican en cuatro entidades:

a) Evaporadores de agua de compensación para alimentar a la caldera.

b) Evaporadores de proceso para la producción de agua purificada.

c) Evaporadores – transformadores de calor.

d) Destiladores de salmuera.

El propósito principal de la mayoría de los evaporadores en las plantas de fuerza, es la separación de agua pura a partir de agua cruda o tratada. Las impurezas se retiran continuamente del sistema mediante purga.

Un evaporador puede ser operado de forma intermitente (las operaciones de llenado, evaporación y vaciado se ejecutan en pasos sucesivos), semi-intermitente (la alimentación se lleva a cabo en forma continua, pero la descarga se efectúa hasta que alcanza la concentración final), de forma continua-intermitente (la alimentación es continua y, en ciertas partes del ciclo, la descarga también es continua y, finalmente, también se pueden operar en continuo, en cuyo c aso la alimentación y la descarga son continuas, permaneciendo la concentración de la alimentación y del producto prácticamente constante.

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