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1 INFORME DE LABORATORIO PRÁCTICA N°2 EVAPORACIÓN Cuervo Camargo Sandra Milena Cód. 2083684 Ebrat Carr Marlen Cód. 2093124 Martínez Santana Óscar Javier Cód. 2083686 Ríos Galvis Silvia Carolina Cód. 2083696 Rodríguez Castillo Rubén Cristhoper Cód. 2083052 Fecha de entrega: 6 de junio de 2014 RESUMEN En esta práctica de laboratorio se lleva a cabo la concentración de una solución madre de panela formada por un soluto no volátil (azúcar-panela) y un disolvente volátil (agua) en un evaporador de doble efecto. La operación se efectúa por la acción de una corriente de vapor de agua saturado, que calienta la solución madre, hasta lograr evaporar de forma continua toda el agua de la solución, quedando como producto principal el concentrado de panela. Palabras claves: evaporación, grados Brix, refractómetro INTRODUCCIÓN Se entiende por evaporación aquella operación que tiene por objeto concentrar una solución evaporando parte del líquido en recipientes calentados frecuentemente con vapor de agua. La evaporación consiste en la separación, mediante ebullición, un disolvente volátil de uno o varios solutos no volátiles, con los que se encuentra mezclado formando una disolución o suspensión. En la inmensa mayoría de las evaporaciones el disolvente es el agua. Esta operación involucra principalmente la transferencia de calor en intercambiadores de calor del vapor de agua a la solución, por lo general el vapor es de baja presión. Por lo general, el producto deseado es la solución concentrada, pero en algunas ocasiones, el producto principal es el disolvente evaporado, por ejemplo, en la evaporación del agua de mar para obtener agua potable. Otro fin que tiene la evaporación es disminuir el volumen

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INFORME DE LABORATORIO PRÁCTICA N°2 EVAPORACIÓN

Cuervo Camargo Sandra Milena Cód. 2083684 Ebrat Carr Marlen Cód. 2093124 Martínez Santana Óscar Javier Cód. 2083686 Ríos Galvis Silvia Carolina Cód. 2083696 Rodríguez Castillo Rubén Cristhoper Cód. 2083052

Fecha de entrega: 6 de junio de 2014

RESUMEN

En esta práctica de laboratorio se lleva a cabo la concentración de una solución madre

de panela formada por un soluto no volátil (azúcar-panela) y un disolvente volátil (agua)

en un evaporador de doble efecto. La operación se efectúa por la acción de una corriente

de vapor de agua saturado, que calienta la solución madre, hasta lograr evaporar de

forma continua toda el agua de la solución, quedando como producto principal el

concentrado de panela.

Palabras claves: evaporación, grados Brix, refractómetro

INTRODUCCIÓN

Se entiende por evaporación aquella

operación que tiene por objeto

concentrar una solución evaporando

parte del líquido en recipientes

calentados frecuentemente con vapor de

agua.

La evaporación consiste en la

separación, mediante ebullición, un

disolvente volátil de uno o varios solutos

no volátiles, con los que se encuentra

mezclado formando una disolución o

suspensión. En la inmensa mayoría de

las evaporaciones el disolvente es el

agua. Esta operación involucra

principalmente la transferencia de calor

en intercambiadores de calor del vapor

de agua a la solución, por lo general el

vapor es de baja presión.

Por lo general, el producto deseado es la

solución concentrada, pero en algunas

ocasiones, el producto principal es el

disolvente evaporado, por ejemplo, en la

evaporación del agua de mar para

obtener agua potable. Otro fin que tiene

la evaporación es disminuir el volumen

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de un líquido para reducir los costos de

almacenamiento, embalaje y transporte.

Entre los ejemplos típicos de procesos de

evaporación están la concentración de

soluciones acuosas de azúcar, cloruro de

sodio, hidróxido de sodio, glicerina,

gomas, leche y jugo de naranja.

OBJETIVOS

Objetivo general: Estudiar el funcionamiento de un

evaporador de efecto simple, y

analizar los fenómenos de

transferencia de masa y energía

en el sistema

Objetivos Específicos: Determinar los grados Brix de

diferentes concentraciones de la

solución.

Determinar la eficiencia del

evaporador y del condensador.

Analizar las cantidades de

energía suministrada y

aprovechada.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Considerando al evaporador como una

parte de la instalación industrial, se

puede decir que cumple dos funciones

principales: intercambiar calor y separar

del líquido el vapor que se ha formado.

Se comprende por evaporación, a la

operación unitaria, en la cual se lleva a

cabo el aumento de concentración de

una solución de un líquido, que se

denomina solvente, y uno o varios

solutos sólidos disueltos en dicho

solvente, los cuales son prácticamente

no volátiles a la temperatura de

operación, la cual es la temperatura de

ebullición del solvente, a la presión de

operación.

Factores que afectan la evaporación

Entre los factores más importantes que

afectan el proceso de evaporación, se

encuentran, los factores fisicoquímicos

del líquido y factores de proceso:

Concentración: factor fisicoquímico

muy importante en el proceso de

evaporación, porque determina dos

elementos fundamentales de la

transferencia de calor: la capacidad

calorífica de la solución, y la elevación

Figura 1. Esquema y corrientes en un evaporador convencional.

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del punto de ebullición de la solución.

(McCabe, Smith & Harriott, 2002).

Solubilidad: todo sólido posee una

solubilidad máxima en agua, y existe una

región denominada la región de

saturación. Si se pasa de esta zona se

llega a la región de sobresaturación

donde la precipitación o cristalización es

casi inevitable. (McCabe et al., 2002).

Sensibilidad térmica de los

materiales: muchos productos, en

especial los alimentos y otros materiales

biológicos, son sensibles a la

temperatura y se degradan cuando ésta

sube o el calentamiento es muy

prolongado (Geankoplis, 1998).

Formación de espumas: en algunos

casos, los materiales constituidos por

soluciones cáusticas forman espumas

durante la ebullición. Esta espuma es

arrastrada por el vapor que sale del

evaporador y puede producir pérdidas de

material (McCabe et al., 2002).

Presión y temperatura: la presión de

operación determinará el punto de

ebullición a trabajar y por ende la

temperatura. (Perry, Green & Maloney,

2001).

Formación de incrustaciones y

materiales de construcción: algunas

soluciones depositan materiales solidos

llamados incrustaciones sobre las

superficies de calentamiento. La

selección de los materiales de

construcción del evaporador tiene

importancia en la prevención de la

corrosión (Perry et al., 2001).

Clasificación

Los evaporadores pueden clasificarse

según los métodos de aplicación del

calor:

Equipos calentados a fuego

directo, (calor solar).

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).

Equipos calentados mediante

vapor, con tubos como superficies

calefactoras.

Evaporadores de un solo paso: En la

operación de un sólo paso, la

alimentación pasa una sola vez a través

de los tubos, desprende el vapor y sale

como líquido concentrado. Son

especialmente útiles para el tratamiento

de materiales sensibles al calor pues

operando a vacío elevado se puede

mantener el líquido a baja temperatura

durante poco tiempo de contacto.

Evaporadores de circulación: Los

evaporadores de circulación operan con

una carga de líquido dentro del aparato.

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La alimentación que entra se mezcla con

el líquido contenido en el evaporador, y

la mezcla pasa posteriormente a través

de los tubos, de forma que, en cada

paso, se produce una parte de la

evaporación total. Estos tipos de

evaporadores no son aptos para

concentrar líquidos sensibles al calor,

pues aunque se trabaje a vacío, el líquido

se pone en contacto con la superficie

caliente varias veces.

Finalmente, los evaporadores tubulares

pueden ser:

De tubos horizontales: Son

relativamente baratos; requieren poca

altura disponible, fácil instalación,

proporcionan una buena transmisión de

calor, pequeña circulación de líquido, no

adecuados para líquidos viscosos, y

adecuados para líquidos que no

cristalicen.

De tubos verticales: Los hay de tubos

cortos y de tubos largos, los cuales

pueden tener circulación forzada,

utilizados para líquidos viscosos, porque

se mejora el coeficiente U. Sin embargo,

no son apropiados para disoluciones

diluidas, pues los costes adicionales no

compensan los beneficios obtenidos.

Medición de grados Brix

Los grados Brix (símbolo °Bx) sirven para

determinar el cociente total de sacarosa

o sal disuelta en un líquido, esto se lleva

acabo con la ayuda de un refractómetro.

APLICACIONES

La aplicación más común de la

evaporación se da en procesos de la

industria alimentaria (leche, café, jugos

de frutas); también se utiliza para la

concentración de soluciones acuosas de

cloruro de sodio, hidróxido de sodio y

glicerina.

Se destaca la evaporación al vacío como

tecnología aplicable a un amplio espectro

de aguas residuales generadas en

industria química; aquí algunos

ejemplos:

Fabricación de

biocidas/fitosanitarios

Cosméticos, geles, champús

Figura 2. Tipos de evaporadores: a) de tubos horizontales, b) de tubos verticales cortos, c) de tubos largos, d) de tubos verticales y circulación forzada. (Calleja Pardo, 1999).

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Detergentes industriales o

domésticos

Lubricantes industriales,

emulsiones

Colorantes, pigmentos, resinas,

tintas

Aromas, esencias, perfumes

Productos intermedios para

industria farmacéutica

Otros de química fina orgánica

METODOLOGÍA

Materiales

Solución de panela: (4238

gramos de panela aforados en

70 Litros de agua)

Baldes: en los cuales se toman

los volúmenes del agua

Frascos de muestras.

Frascos en los que se guardaban

las muestras

Termómetros: para medir las

temperaturas flujo de

condensador y el agua que sale

del intercambiador

Cronómetros: para medir los

tiempos de llenado de los baldes

hasta determinado volumen (6Lt)

y el momento preciso de sacar

las muestras.

Guantes

Equipos Evaporador:

Componentes básicos:

1. Un intercambiador de calor para suministrar calor sensible y calor latente de evaporación al alimento.

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Preparar la solución agua-panela

Llenado del tanque

Determinar el caudal de agua de enfriamiento

Abrir la válvula para el flujo de vapor

Controlar la presión de vapor a 3psi

A volúmenes de llenado iguales a (6Lt) medir:

-Temperatura del flujo del condensado y agua que sale del intercambiador.

-Tiempo de llenado

Cada 10 minutos después de que cae la primera gota del condensador se toma una muestra de solución de panela - agua, para

luego medir los Grados Brixs en el refractómetro

2. Un separador en el que se separe el líquido de la fase concentrada. 3. Un condensador para llevar a cabo la condensación del vapor y su separación. - En el tanque que esta la solución hay

un medidor de flujo.

Medidor de presión:

Medidor para controlar la presión, ubicado en el tanque de solución

Refractómetro:

Para medir los grados Brix de las muestras.

Es importante decir que se acaba la prueba cuándo el nivel del tanque indique el mínimo permitido; ya que de no parar a estas condiciones podría explotar el equipo.

Diagrama del proceso

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El procedimiento en el refractómetro es el siguiente:

1. Limpiar con alcohol y secar bien el prisma donde descansa la muestra.

2. Dejar caer 3 gotas de la muestra a analizar.

3. Asegurar la superficie mate.

4. Enfocar la línea roja con ayuda del mando de ajuste óptico.

5. Mover la palanca de intensidad de luz.

6. Leer de izquierda a derecha, teniendo en cuenta que cada línea corresponde a 2 unidades.

CÁLCULOS Y ANÁLISIS DE

RESULTADOS

La solución que se va analizar es

de 70 litros, la cual está

compuesta de 4238 gr de panela

disuelta en agua.

La temperatura de agua de

enfriamiento es de T=27°C

La temperatura del tanque en el

momento que empezamos a

trabajar era de T=63°C pero fue

alimentada al tanque a una

temperatura de 25°C con tiempo

de anticipación.

Temperatura del tanque en

equilibrio es de 84,7°C

Volumen final obtenido de la

solución concentrada de panela:

27 litros

Calor transferido en el

intercambiador

Calor suministrado por el valor de la

caldera al tanque donde se encuentra

la solución.

Se considera que el vapor

suministrado es totalmente saturado

por lo tanto el calor sensible es

despreciado.

Parte del evaporador

Muestra Temperatura

[°C]

Tiempo

[min]

Volumen

[L]

1 63 4,26 6

2 90 4,55 6

3 87 6,07 6

4 86 7,37 6

5 87 6,38 6

6 86 7,01 6

7 87 7,01 6

8 88 6,50 6

9 86 6,39 6

10 87 6,59 6

Prom. 84,7 6,213 6

Tabla 1: datos para el agua de salida del

evaporador.

𝑄𝑣 = 𝑚𝑣ℎ𝑣𝑎𝑝 (𝟏)

𝑄𝑣: 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜

𝑚𝑣: 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑚𝑎𝑠𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜

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ℎ𝑣𝑎𝑝: 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑖𝑧𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 (3𝑝𝑠𝑖)

ℎ𝑣𝑎𝑝 = 2356,668𝐾𝑗

𝐾𝑔

𝜌 =𝑚

𝑣 (𝟐)

𝜌: 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 = 1000𝐾𝑔

𝑚3

𝑚: 𝑚𝑎𝑠𝑎

𝑣: 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛

𝑣 = 6 𝑙𝑡 ∗1𝑚3

1000𝑙𝑡= 6 ∗ 10−3𝑚3

Teniendo los valores en las unidades

deseadas y utilizando la ecuación (2) se

encuentra el valor numérico de la masa

de vapor de calentamiento:

𝑚 = (6 ∗ 10−3𝑚3)( 1000𝐾𝑔

𝑚3)

𝑚 = 6 𝐾𝑔

Ahora con el valor de la masa y el tiempo

promediado se calcula el valor del flujo

másico de vapor de calentamiento:

�� =𝑚

𝑡𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜

=

6𝐾𝑔

6,213𝑚𝑖𝑛∗

60𝑚𝑖𝑛

1ℎ

�� = 57,94𝐾𝑔

Con la ecuación (1)

𝑄𝑣 = 57,94𝐾𝑔

ℎ∗ 2356,668

𝐾𝑗

𝐾𝑔

𝑄𝑣 = 136545,34 𝐾𝑗

Calor ganado por la solución en el

condensador

Agua condensada de la solución

Muestra

Temperatura

solución

condensada

[°C]

Volumen

[L]

Tiempo

[min]

1 27 6 12,013

2 28 6 9,457

3 28 6 8,78

4 28 6 8,25

5 28 6 8,59

6 28 6 8,29

7 28 6 8,64

Prom. 27,857 6 9,145

Tabla 2: datos del agua evaporada de la solución

del tanque en la salida del condensador.

𝑄𝑠𝑒 = ��𝑠𝑐 ∗ ℎ𝑣𝑎𝑝 (3)

𝑄𝑠𝑒: 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑑𝑎

��𝑠𝑐: 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑚𝑎𝑠𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑑𝑎

ℎ𝑣𝑎𝑝: 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑖𝑧𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑎 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒

𝐵𝑢𝑐𝑎𝑟𝑎𝑚𝑎𝑛𝑔𝑎 (680𝑚𝑚𝐻𝑔)

ℎ𝑣𝑎𝑝 = 2264𝐾𝑗

𝐾𝑔

𝑣 = 6 𝑙𝑡 ∗1𝑚3

1000𝑙𝑡= 6 ∗ 10−3𝑚3

Utilizando la ecuación (2) se calcula la

masa del agua evaporada de la solución:

𝑚 = (6 ∗ 10−3𝑚3)( 1000𝐾𝑔

𝑚3)

𝑚 = 6𝐾𝑔

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Con el valor de la masa y el tiempo

promedio de los datos experimentales

encontramos el valor del flujo másico:

��𝑠𝑐 =

𝑚

𝑡𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜

=

6𝐾𝑔

9,145𝑚𝑖𝑛∗

60𝑚𝑖𝑛

1ℎ

��𝑠𝑐 = 39,37𝐾𝑔

Teniendo en cuenta la ecuación (3)

𝑄𝑠𝑒 = 39,37𝐾𝑔

ℎ∗ 2264

𝐾𝑗

𝐾𝑔

𝑄𝑠𝑒 = 89133,68𝐾𝑗

Calor transferido en el condensador

Calor ganado por el agua de enfriamiento

en el condensador.

Agua de enfriamiento en el condensador

Muestr

a

Temperatura

𝑯𝟐𝑶 de

condensación

[°C]

Volume

n [L]

Tiemp

o [min]

1 27 6 12,013

2 27 6 9,457

3 32 6 8,78

4 55 6 8,25

5 57 6 8,59

6 51 6 8,29

7 52 6 8,64

Prom. 43 6 9,145

Tabla 3. Datos obtenidos para el agua de

enfriamiento.

𝑄𝑎 = 𝑚𝑎 ∗ 𝐶𝑝𝑎 ∗ ∆𝑇𝑎 (𝟒)

𝑚𝑎: 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑓𝑟𝑖𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜

𝐶𝑝𝑎: 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎

∆𝑇𝑎: 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒

𝑒𝑛𝑓𝑟𝑖𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜

𝐶𝑝𝑎 = 4,186𝐾𝐽

𝐾𝑔 ∗ °𝐶

∆𝑇𝑎 = (𝑇𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 − 𝑇𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎)𝑎

∆𝑇𝑎 = (43 − 27°𝐶) = 16 °𝐶(

Muestra Volumen

[L]

Tiempo

[s]

1 1,47 5,67

2 1,5 5,97

3 1,73 7,28

4 1,41 5,18

5 1,30 5,07

6 1,05 4,26

7 1,17 4,38

Prom. 1,375 5,401

Tabla 3: volumen de agua de enfriamiento vs

tiempo

Utilizando la ecuación (2) obtenemos:

𝑣 = 1,375 𝑙𝑡 ∗1𝑚3

1000𝑙𝑡= 1,375 ∗ 10−3𝑚3

𝑚 = (1,375 ∗ 10−3𝑚3)( 1000𝐾𝑔

𝑚3)

𝑚 = 1,375𝐾𝑔

��𝑎 =

𝑚

𝑡𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜

��𝑎 =

1,375𝐾𝑔

5,401𝑠𝑒𝑔∗

60𝑠𝑒𝑔

1𝑚𝑖𝑛∗

60𝑚𝑖𝑛

1ℎ

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��𝑎 = 916,49

𝐾𝑔

Teniendo los valores de la ecuación (4)

se hace el respetivo cálculo:

𝑄𝑎 = 916,49𝐾𝑔

ℎ∗ 4,186

𝐾𝐽

𝐾𝑔 ∗ °𝐶∗ 16°C

𝑄𝑎 = 61382,83𝐾𝑗

Calor cedido por la solución

evaporada en el condensador

𝑄𝑠𝑐 = 𝑚𝑠𝑐 ∗ 𝐶𝑝𝑎 ∗ ∆𝑇𝑠𝑐 + 𝑚𝑠𝑐 ∗ ℎ𝑣𝑎𝑝 (𝟓)

𝑄𝑠𝑐 = 𝑚𝑠𝑐 ∗ 𝐶𝑝𝑎 ∗ ∆𝑇𝑠𝑐 + 𝑄𝑠𝑒

∆𝑇𝑠𝑐: 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑑𝑎

∆𝑇𝑠𝑐 = (𝑇𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 − 𝑇𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎)𝑠𝑐

∆𝑇𝑠𝑐 = (84,7 − 27,857)°𝐶 = 56,843°𝐶

Los demás valores ya fueron calculados

anteriormente:

𝑄𝑠𝑐 = 39,37𝐾𝑔

ℎ∗ 4,186

𝐾𝐽

𝐾𝑔 ∗ °𝐶∗ 56,843°𝐶 + 89133,68

𝐾𝑗

𝑄𝑠𝑐 = 98501,57𝐾𝑗

EFICIENCIAS

Eficiencia del evaporador

La eficiencia es la relación entre el

rendimiento ideal que puede llegar a

tener y el rendimiento real que llega a

alcanzar. En un intercambiador será la

relación entre la cantidad de calor

removido del flujo de trabajo con respeto

al calor máximo suministrado.

𝜂𝑒 =𝑄𝑠𝑒

𝑄𝑣∗ 100 =

89133,68𝐾𝑗ℎ

136545,34 𝐾𝑗ℎ

∗ 100

𝜂𝑒 = 65,28%

Eficiencia del condensador

𝜂𝑐 =𝑄𝑎

𝑄𝑠𝑐∗ 100 =

61382,83𝐾𝑗ℎ

98501,57𝐾𝑗ℎ

∗ 100

𝜂𝑐 = 62,32%

REQUERIMIENTO DE VAPOR

El requerimiento de vapor es una forma

de saber que tan eficiente se está

llevando a cabo el proceso ya que

representa los kilogramos de solución

evaporados por Kilogramo de vapor

empleado para dicho proceso.

𝑅 =𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛

𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑚𝑝𝑙𝑒𝑎𝑑𝑜

𝑅 =6𝐾𝑔

6𝐾𝑔

𝑅 =1 𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠

𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑚𝑝𝑙𝑒𝑎𝑑𝑜

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Determinación de los grados Brix

Los grados Brix (símbolo °Bx) sirven

para determinar el cociente total

de sacarosa o sal disuelta en un líquido,

es la concentración de sólidos- solubles.

Estos son medidos con un refractómetro.

Muestra Grados

Brix

Tiempo

[min]

1 3,8 10

2 4,4 20

3 5 30

4 5,6 40

5 6,2 50

6 6,6 60

7 7,2 70

Tabla 4: Grados Brix para intervalos de 10

minutos cada una.

La gráfica muestra el cambio de la

concentración de la solución al transcurrir

el tiempo.

ANÁLISIS

Se puede considerar que la eficiencia

presentada por el evaporador, resulta ser

bastante buena. Por lo cual se alcanzó

una alta concentración. Durante el

tiempo transcurrido la transferencia de

calor entre la solución y el vapor de agua

fue eficaz, a pesar de existir pérdidas

energéticas al ambiente ya que el

sistema no está aislado térmicamente.

Es importante mencionar que la concentración alcanzada de la solución fue limitada por un nivel específico de solución en el tanque, por lo tanto, para mantener la seguridad del equipo no se dejó evaporar más agua.

CONCLUSIONES

Luego del proceso de

evaporación, se obtuvo una

concentración de sacarosa desde

3,8 °Bx hasta 7,2°Bx, alcanzando

un incremento considerable en los

grados Brix.

En el sistema de efecto simple se

obtuvieron eficiencias

considerables en el evaporador y

el condensador, lo cual indica que

se aprovechó en gran medida la

transferencia de calor,

comprobando que cuando se

opera en efecto sencillo se logra

obtener buenos resultados pero

existe un uso ineficaz del vapor.

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El control de variables como la

presión y la temperatura resultan

ser indispensables para la

obtención de eficiencias óptimas

en el proceso, puesto que la

separación es mediante

ebullición, y por ende se deben

determinar los rangos de estas

variables para mejorar y facilitar

el proceso.

BIBLIOGRAFÍA

Calleja, G. (Ed.). (1999). Introducción a la ingeniería química. Madrid: Síntesis.

Condorchem Envitech. (2013). Minimización de residuos líquidos en industria química mediante evaporación al vacío.

GEA Group. (2013). GEA Process Engineering S.A de C.V. Alemania.

Geankoplis, C. (1998). Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias. México D.F.: CECSA.

McCabe, W. (2002). Operaciones Unitarias en Ingeniería Química. Mexico D.F.: McGraw–Hill.

Perry, R. (Ed.). (2001). Manual del ingeniero químico. Madrid: McGraw-Hill.

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df