Evaporacion

6. Formación de incrustaciones y materiales de construcción. Algunas soluciones depositan

materiales solidos llamados incrustaciones sobre las superficies de calentamiento. Estas incrustaciones

se forman a causa de los productos de descomposición o por disminución de la solubilidad. El

resultado es una reducción del coeficiente de transferencia de calor, lo que obliga a limpiar el

evaporador. La selección de los materiales de construcción del evaporador tiene importancia en la

prevención de la corrosión.

8.2 TIPOS DE EQUIPOS DE EVAPORACIt)N Y

MÉTODOS DE OPERACIÓN

8.2A Tipos generales de evaporadores

La evaporación consiste en la adición de calor a una solución para evaporar el disolvente que, por

lo general, es agua. Usualmente, el calor es suministrado por condensación de un vapor (como vapor

de agua) en contacto con una superficie metálica, con el líquido del otro lado de dicha superficie.

El tipo de equipo usado depende tanto de la configuración de la superficie para la transferencia de

calor como de los medios utilizados para lograr la agitación o circulación del líquido. A continuación

se analizan los tipos generales de equipo.

1. Marmita abierta o artesa. La forma más simple de un evaporador es una marmita abierta o

artesa en la cual se hierve el líquido. El suministro de calor proviene de la condensación de vapor

de agua en una chaqueta o en serpentines sumergidos en el líquido. En algunos casos, la marmita

se calienta a fuego directo. Estos evaporadores son económicos y de operación simple, pero el

desperdicio de calor es excesivo. En ciertos equipos se usan paletas o raspadores para agitar el

líquido.

2 . Evaporador de tubos horizontales con circulación natural. En la figura 8.2-la se muestra un

evaporador de tubos horizontales con circulación natural. El banco horizontal de tubos de calentamiento

es similar al banco de tubos de un intercambiador de calor. El vapor de agua entra a los tubos

y se condensa; el condensado sale por el otro extremo de los tubos. La solución a ebullición está por

fuera de ellos. El vapor se desprende de la superficie líquida; después, casi siempre se hace pasar

por dispositivos de tipo deflector para impedir el arrastre de gotas de líquido y sale por la parte

superior. Este equipo, relativamente económico, puede utilizarse para liquidos no viscosos con altos

coeficientes de transferencia de calor y para líquidos que no formen incrustaciones. Puesto que la

circulación del líquido no es muy buena, son poco adecuados para materiales viscosos. En casi todos

los casos, tanto este evaporador como los que se estudian después operan con régimen continuo,

con alimentación a velocidad constante y salida de concentrado a velocidad constante.

3. Evaporador vertical con circulación natural. En este tipo de evaporador se usan tubos verticales

en lugar de horizontales y el líquido esta dentro de los tubos, por lo que el vapor se condensa en el

exterior. Debido a la ebullición y a la disminución de densidad, el líquido se eleva en los tubos por

circulación natural, tal como se muestra en la figura 8.2-lb, y fluye hacia abajo a través de un espacio

central abierto grande, o bajada. Esta circulación natural incrementa el coeficiente de transferencia

de calor. No es útil con líquidos viscosos. Este equipo se llama con frecuencia evaporador de tubos

cortos. Una variación de este modelo es el evaporador de canasta, que usa tubos verticales, pero el

elemento de calentamiento se cuelga en el cuerpo, de tal manera que haya un espacio anular que sirva

de bajada. El modelo de canasta difiere del evaporador vertical de circulación natural, pues éste tiene

un espacio central en vez del anular como bajada. Este tipo se usa con frecuencia en las industrias

del azúcar, la sal y la sosa cáustica.

548 8 . 2 Tipos de equipos de evaporación y métodos de operación

Alimentacib

4 Vapor 4Vapor

Concentrado

W

t

Vapor

n

\

Vapor de agua--,

Condensado c4- 1

1

t

Concentrado

Alimentach

Concentrado

0)

+Vapor

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(4

(cl

FIGURA 8.2- 1. Diferentes tipos de evaporadores: a) de tubos horizontales, b) de tubos verticales,

c) de tubos largos verticales, d) de circulación forzada.

e

4. Evaporador vertical de tubos largos. Puesto que el coeficiente de transferencia de calor del lado

del vapor es muy alto en comparación con el del lado del líquido que se evapora, es conveniente

contar con velocidades altas para el líquido. En un evaporador de tipo vertical con tubos largos como

...