EVAPORACION

INTEGRANTESRIVERA ARCOS NATHALY KARINA

VALENCIA CAGUA JAIRVALENCIA QUIÑONEZ JAIR

RUBEN ISAIAS BAHAMONDE BAQUERIZO

PROBLEMA• En el campo de la ingeniería química es fundamental tener

conocimiento acerca de las operaciones unitarias ya que son de vital importancia en nuestro campo laboral.• Entre dichas operaciones consta el tema investigado como lo es la

evaporización; un mecanismo que tiene como fin la separación de un disolvente de un soluto. Este proyecto nos ayuda a plantear y responder muchas interrogantes que como estudiantes siembra, tenemos ya curiosidad llevándolo e implementando un investigador de tema

DIAGNÓSTICO DEL PROBLEMA

• Se llama operación unitaria a una parte indivisible de cualquier proceso de transformación donde hay un intercambio de energía del tipo de físico, de una materia prima en otro producto de características diferentes.• Se entiende que los procesos de transformación en general y las

operaciones unitarias, en lo particular, tienen como objetivo el modificar las condiciones de una determinada cantidad de materia en forma más útil a nuestros fines.• Cada operación unitaria en particular tienen como objetivo el modificar

las condiciones de una determinada cantidad de materia en forma más útil a nuestros fines.

JUSTIFICACION• La ingeniería Química es una rama de las ciencias que requiere la aplicación

creativa, definiéndose el como estrategia metodológica de trabajo que va más allá del aprendizaje de conceptos y que permite integrar teoría y práctica al mismo nivel, al lograr que el estudiante “aprenda haciendo” así lo que enseña la práctica de laboratorio son: enseñar a pensar y aprender haciendo. Durante mucho tiempo se asumió el aprendizaje desde una perspectiva conductista, y que conlleva a un cambio en el significado de la experiencia.• La industria de la extracción y la transformación requieren de procesos de

separación óptimos, en procesos tales como refinación, producción, purificación, etc. El estudio de los procesos unitarios permite, al estudiante, desarrollar la habilidad para seleccionar de manera más conveniente las etapas que han de integrar la separación de los componentes de una mezcla, hasta la obtención de un producto.

OBJETIVOS OBJETIVOS GENERAL• Realizar un análisis del proceso

unitario de la evaporización reconociendo sus conceptos generales y básicos obteniendo interés en sus aplicaciones en los procesos industriales.

OBJETIVOS ESPECIFICOS• Brindar conceptos básicos sobre la

evaporización provocando en nuestros compañeros interés en esta operación unitaria.• Demostrar que la operación unitaria

de la evaporización es de suma importancia en nuestro campo ocupacional.• Realizar procedimientos de materia y

energía en la operación unitaria de la evaporización.

FUNDAMENTOLas moléculas de los líquidos poseen energía cinética. La energía

cinética aumenta conforme aumenta la temperatura.La evaporación se produce cuando la energía cinética de las

moléculas les permite liberarse de la atracción de las moléculas les permite liberarse de la atracción de sus vecinas y pueden escapar al

aire (cambio de sus vecinas y pueden escapar al aire (cambio de fase líquido fase líquido--vapor.

CONCEPTO• El objetivo de la evaporación es concentrar una solución consistente en un

soluto no Volátil y un solvente volátil. En la mayor parte de las evaporaciones, el solvente es agua.• La evaporación se realiza vaporizando una parte del solvente para producir una

solución concentrada de licor espeso. • La evaporación, cristalización y secado, se basan en la transferencia simultánea

de calor y masa. En la evaporación, se concentra una solución líquida al evaporar Parte del disolvente. Los requerimientos de calor son grandes, puesto que debe suministrarse el calor latente de vaporación del disolvente. La evaporación tiene muchas aplicaciones industriales en dondequiera que sea necesario concentrar soluciones.

Concentración de producto. Ejemplo obtención de la meladura en la [industria azucarera].

Pre-concentración de la alimentación al secador

Reducción de volumen: obtención de la [leche condensada] en las pasteurizadoras.

Recuperación de agua o solvente. Ejemplo la obtención de (NaOH) sal común.

Cristalización. Ejemplo formación de los cristales de azúcar en los tachos.

APLICACIONES

DESVENTAJAS DE LA EVAPORACIÓN.

Se encuentran problemas tales como la formación de espuma, incrustación,

sensibilidad, calor, corrosiónY limitaciones de espacio. Estos problemas han resultado en variaciones y

refinamientos del diseño de evaporadores para lograr diferentes combinaciones de propiedades de la solución y condiciones económicas.

El vapor generado puede contener pequeñas cantidades de sal o de otras impurezas que promueven la corrosión del equipo en el que se utiliza.

VARIABLES DE LA EVAPORACIÓNTemperatura..Presión.Superficie expuesta.Corriente de aire.Concentración.Formación de espuma.Sensibilidad a la temperatura.Formación de costra.

CONDENSADORES•Si un evaporador trabaja en vacío, es necesario utilizar algún dispositivo para condensar los vapores .Estos dispositivos se denominan condensadores y se clasifican en varios grupos

CONDENSADORES DE SUPERFICIE. • Un condensador de superficie no se diferencia

de un cambiador de calor (calentador tubular).Normalmente el vapor circula por el exterior de los tubos, mientras que el agua de enfriamiento lo hace por el exterior. Como en el caso de los calentadores tubulares, el coeficiente de transmisión de calor (y, por tanto, la capacidad del aparato) se mejora aumentando la velocidad del agua. Lo que se obtiene en estos condensadores, así como en los calentadores, construyéndolos de pasos múltiples.

CONDENSADORES DE CONTACTO.

• El tipo seco consiste en un cuerpo cilíndrico que lleva en el interior una serie de bandejas o pantallas. El vapor se introduce cerca del fondo del condensador y ha de atravesar las cortinas de agua, hasta que queda condensado y finalmente , los gases incondensables, saturados de vapor de agua y a la temperatura de entrada de esta, salen de la parte superior del condensador, aspirados por la bomba de vacío. Si este condensador se monta a 10 m o más sobre el nivel del aparato evaporador, se denomina barométrico

PURGADORES.

•Un purgador de vapor es un tipo de válvula automática que descarga el condensado producido en los procesos que consumen vapor y en los conductos de vapor, sin permitir que se descargue el vapor.

Los purgadores pueden clasificarse por su funcionamiento en tres grandes grupos:

•1º Termostato•2º Mecánico:•3º Termodinámico:

CLASIFICACION DE LOS EVAPORADORES.

Los evaporadores pueden clasificarse según los métodos de aplicación del calor:A) Equipos calentados a fuego directo, (calor solar).B) Equipos calentados mediante camisas o dobles paredes, (Pequeña velocidad de transmisión del calor, pueden operar a vacío, útiles para la evaporación de líquidos a pequeña escala). C) Equipos calentados mediante vapor, con tubos como superficies calefactoras.

TIPOS DE EVAPORADORES

• Los principales tipos de evaporadores tubulares calentados con vapor de agua que se utilizan actualmente son:• 1. Evaporadores de tubos largos verticales:• a) Flujo ascendente (película ascendente).• b) Flujo descendente (película descendente).• c) Circulación forzada.• 2. Evaporadores de película agitada.

EVAPORADORES CON UN PASO Y DE CIRCULACIÓN

• Los evaporadores se pueden operar como unidades con un paso o como unidades de circulación. En la operación con un paso, el líquido de alimentación pasa una sola vez a través de los tubos, libera el vapor y sale de la unidad como solución concentrada (o licor espeso). Toda la evaporación tiene lugar en un solo paso. La relación de evaporación a alimentación está limitada en una unidad de un solo paso, por lo tanto, estos evaporadores se adaptan bien a la operación de múltiple efecto, donde la concentración total puede• Conseguirse en varios efectos. Los evaporadores de película agitada operan

siempre con un solo paso; los evaporadores de película ascendente y de película descendente pueden también operar en esta forma.

EVAPORADORES DE TUBOS LARGOS CON flUJO ASCENDENTE

• En la figura 16.1a se presenta un evaporador de tubos largos típico, con flujo

ascendente de líquido. Las• Partes esenciales son: • 1) un intercambiador de calor tubular con vapor de agua en el lado de la coraza y el

líquido que se desea concentrar en el interior de los tubos;• 2) un separador o espacio de vapor para separar el líquido arrastrado por el vapor, y • 3) cuando opera como una unidad de circulación, existe un brazo de recirculación

para el líquido desde el separador hasta el fondo del intercambiador. Existen entradas para el líquido de alimentación y el vapor de calentamiento, y salidas para el vapor, la solución concentrada, el vapor condensado y los gases no condensables procedentes del vapor de calentamiento.

EVAPORADORAS DE PELÍCULA DESCENDENTE

• • La concentración de

materiales altamente sensibles al calor, tales como el jugo de naranja, requieren un tiempo mínimo de exposición a una superficie caliente.

EVAPORADORES DE CIRCULACIÓN FORZADA.

• En un evaporador de circulación natural, el líquido entra a los tubos a una velocidad de 0.3 a 1.2 m/s (1 a 4 ft/s). La velocidad lineal aumenta muy rápido al formarse vapor en los tubos, de forma que por lo general las velocidades de transferencia de calor son satisfactorias. Sin embargo, con líquidos viscosos, el coeficiente global en una unidad de circulación natural quizá será demasiado bajo desde el punto de vista económico. Coeficientes más elevados se obtienen en evaporadores de circulación forzada.

EVAPORADOR DE PELÍCULA AGITADA

• La principal resistencia a la transferencia de calor global desde el vapor de agua que condensa hasta el líquido que hierve en un evaporador reside del lado del líquido. Una forma de reducir la resistencia, especialmente con líquidos viscosos, es por la agitación mecánica de película líquida

FUNCIONAMIENTO DE LOS EVAPORADORES TUBULARES

 Las principales características de funcionamiento de un evaporador tubular calentado con vapor de agua son la capacidad y la economía. La capacidad se define como el número de kilogramos de agua vaporizada por hora. La economía es el número de kilogramos vaporizados por kilogramo de vapor de calentamiento que entra a la unidad.

BALANCE DE UN EVAPORADOR

EJERCICIOS

La etapa final de la fabricación de ácido nítrico es una destilación en la que la concentración de ácido pasa del 60% al 99% en peso. El objetivo de la presencia de ácido sulfúrico es disminuir la presión parcial del agua. Si no se añade ácido sulfúrico o algún otro agente de acción similar, es imposible sobrepasar, por evaporación, una concentración de nítrico del 68% en peso. Tomando como base de cálculo 100kg/h de ácido nítrico concentrado del 99% calcular:El caudal másico de agua que sale del evaporadorEl caudal másico de ácido sulfúrico puro que está circulandoEl caudal másico de alimentación de ácido nítrico diluido