1. Evaporación
Ing. Arturo Jiménez Carro
Ingeniería Química 1
2. Definiciones:
Evaporación:
Operación unitaria la cual tiene como finalidad
la concentración de una solución, que consta
de un soluto no volátil y un solvente volátil sin
llegar al secado.
Evaporador:
Consiste de un intercambiador de calor capaz
de hacer hervir la solución, y un dispositivo
para separa la fase vapor del líquido. En
procesos industriales se diseñan para la
operación continua.
Ingeniería Química 2
3. Aplicaciones de la evaporación
Entre los ejemplos
típicos de procesos
de evaporación Vapor Vapor
están; la
concentración de
soluciones acuosas
de:
Solución
azúcar, Solución
diluída
cloruro de sodio, concentrada
hidróxido de sodio,
glicerina,
gomas,
leche y Condensado
jugo de naranja.
Ingeniería Química 3
4. Componentes básicos de un evaporador
Los sistemas de
evaporadores industriales
normalmente constan de:
Un sistema de
calentamiento
(CALANDRIA) que
generalmente emplea
vapor con una energía
suficiente para alcanzar
el punto de ebullición del
líquido. En la industria de
los alimentos
normalmente se utiliza
como medio de
calentamiento vapor
saturado.
Ingeniería Química 4
5. Componentes básicos de un evaporador
Un separador (sección
libre de evaporación)
en el que el vapor se
separa de la fase
líquida concentrada. En
los sistemas que operan
a presión atmosférica el
separador puede
omitirse (puede estar
incluida en la misma
estructura o en otro
equipo por separado).
Ingeniería Química 5
6. Componentes básicos de un evaporador
Existen varios dispositivos que deben
instalarse con los equipos de evaporación, e
inclusive pueden ser comunes a otros equipos
empleados en diferentes operaciones y
procesos de una planta química.
Entre estos se encuentran:
Condensadores
Generadores de vacío (eyectores)
Trampas de vapor
Separadores de arrastre
Ingeniería Química 6
7. Componentes básicos de un evaporador
Condensadores:
Si un evaporador trabaja a vacío, es necesario
utilizar algún dispositivo para condensar los
vapores, estos dispositivos se denominan
condensadores y se clasifican en varios tipos;
para el caso de los empleados en evaporadores
tenemos:
Condensadores de superficie.
Condensadores de contacto
Corrientes paralelas (Barométricos)
En contracorriente (Nivel bajo)
Ingeniería Química 7
8. Componentes básicos de un evaporador
Condensadores
de superficie:
El vapor que se
ha de condensar y
el liquido de
enfriamiento
quedan separados
por una pared
metálica
(intercambiador
de calor)
Ingeniería Química 8
9. Componentes básicos de un evaporador
Condensadores de
contacto:
En ellos se mezclan
íntimamente el vapor
que se condensa y el
líquido de enfriamiento
(agua).
El condensador de
corrientes paralelas es
aquel en el que los
gases incondensables
salen a la temperatura
de entrada del agua.
Ingeniería Química 9
10. Componentes básicos de un evaporador
Condensadores de
contacto:
En ellos se mezclan
íntimamente el
vapor que se
condensa y el
líquido de
enfriamiento
(agua).
El condensador de
corrientes paralelas
es aquel en el que
los gases
incondensables
salen a la
temperatura de
entrada del agua.
Ingeniería Química 10
11. Factores que influyen en la evaporación
son:
La concentración de la solución
El tipo de soluto y solvente
La presión de trabajo u operación
pH y formación de espuma
Ingeniería Química 11
12. Operación de simple y múltiple efecto
La evaporación de simple efecto,
normalmente se realiza una evaporación
del liquido en ebullición y este se desecha.
Cuando se reutiliza el vapor generado en
un segundo evaporador, recibe el nombre
de doble efecto, y de esta manera se hace
más eficiente el uso de vapor de
calentamiento/vapor generado.
Ingeniería Química 12
16. Actividad de repaso
Verificar conceptos de calor sensible, calor
latente, vapor saturado y vapor sobrecalentado
Ingeniería Química 16
17. Parámetros de diseño de evaporadores
Características del líquido que se
concentra.
La solución práctica a un problema de
evaporación está profundamente afectada por
el carácter del líquido que se concentra.
Precisamente es la gran variedad de
características de dichos líquidos lo que amplia
esta operación desde una sencilla transmisión
de calor hasta un problema complejo. Debido a
la gran variedad de propiedades de las
disoluciones, se han desarrollado diferentes
tipos de evaporadores.
Ingeniería Química 17
18. Parámetros de diseño de evaporadores
CONCENTRACIÓN
Aunque la disolución que entra como alimentación de un
evaporador puede ser suficientemente diluida teniendo
muchas de las propiedades físicas del agua, a medida
que aumenta la concentración de la disolución adquiere
cada vez un carácter individualista. La densidad y la
viscosidad aumenta con el contenido de sólido hasta que
la disolución o bien se transforma en saturada o resulta
inadecuada para una transmisión de calor adecuada. La
ebullición continuada de una disolución saturada da
lugar a la formación de cristales, que es preciso separa
pues de lo contrario obstruyen los tubos. La temperatura
de ebullición de la disolución puede también aumentar
considerablemente al aumentar el contenido de sólido,
de forma que la temperatura de ebullición de una
disolución concentrada puede ser mucho mayor que la
del agua a la misma presión.
Ingeniería Química 18
19. Parámetros de diseño de evaporadores
VISCOSIDAD
Los líquidos muy viscosos tienden a reducir las
velocidades de circulación y a reducir los
coeficientes de transferencia de calor. Puesto
que, en general, la viscosidad de una solución
sometida a evaporación aumenta con la
concentración, es de esperar que a medida que
discurre la evaporación descienda la velocidad
de transferencia de calor.
Ingeniería Química 19
20. Parámetros de diseño de evaporadores
FORMACIÓN DE ESPUMA
Algunas sustancias orgánicas forman espuma
durante la vaporización. Una espuma estable
acompaña al vapor que sale del evaporador
dando lugar a un importante arrastre. En casos
extremos toda la masa de líquido puede salir
con el vapor y perderse.
Ingeniería Química 20
21. Parámetros de diseño de evaporadores
FORMACIÓN DE INCRUSTACIONES
Algunas disoluciones depositan costras sobre
las superficies de calefacción. En estos casos el
coeficiente global disminuye progresivamente
hasta que llega un momento en que es preciso
interrumpir la operación y limpiar los tubos.
Cuando las costras son duras e insolubles, la
limpieza resulta difícil y costosa.
Ingeniería Química 21
22. Parámetros de diseño de evaporadores
SENSIBILIDAD A LA TEMPERATURA
Muchos productos se dañan cuando se calienta
a temperaturas moderadas durante tiempos
relativamente cortos. En la concentración de
estos productos se necesita técnicas especiales
para reducir tanto la temperatura del líquido
como el tiempo de calentamiento
Ingeniería Química 22
23. Parámetros de diseño de evaporadores
PROPIEDADES CALORIFICAS
Es necesario conocer el calor específico de las
sustancias, y el calor latente a diferentes
concentraciones, de esta forma será posible
determinar las cantidades energéticas
requeridas para el proceso.
Ingeniería Química 23
24. Parámetros de diseño de evaporadores
TEMPERATURA DE EBULLICIÓN
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PUNTO DE
EBULLICIÓN DE LA SOLUCIÓN.
a. PRESIÓN EXTERNA
Un líquido hierve cuando la presión de vapor
que ejerce es igual a la presión externa a la
que se haya sometido. En el caso de los
productos alimenticios el solvente suele ser el
agua, sustancia cuyas relaciones de presión de
vapor y temperatura son bien conocidas.
Ingeniería Química 24
25. Parámetros de diseño de evaporadores
b. ELEVACIÓN DEL PUNTO DE
EBULLICIÓN
La presión de vapor de la mayor parte de las
disoluciones acuosas es menor que la del agua
a la misma temperatura. Por tanto, para una
presión dada, la temperatura de ebullición de
las disoluciones es mayor que la del agua
pura.
Ingeniería Química 25
26. Parámetros de diseño de evaporadores
c. Efecto de la carga o altura del líquido
Si la altura de liquido en el evaporador es
considerable, la temperatura de ebullición
correspondiente a la presión existente en el
espacio de vapor, sobre la superficie del líquido
no cambia, pero a una distancia metros por
debajo de la superficie está a una presión que
es la suma de la existente en el espacio de
vapor más la carga hidrostática de Z metros de
líquido (altura) y, por consiguiente, la
temperatura de ebullición es más elevada.
Ingeniería Química 26
27. Resumen de parámetros de diseño
Concentración
Viscosidad
Características Formación de espuma
del
líquido Formación de costras
Diseño Sensibilidad a la temp
de
evaporadores Propiedades caloríficas
Temperatura
de Presión externa
ebullición
Elevación del p.eb.
Ingeniería Química 27
28. Clasificación de evaporadores
Existen diversos tipos de clasificación de
evaporadores, una de las más generales
agrupa los evaporadores en dos
categorías:
Circulación natural
Circulación forzada
Ingeniería Química 28
29. Tipos de evaporadores
Entre las clasificaciones
más generales está la
que considera los
siguientes:
Marmita abierta o artesa
Consiste de una marmita
(charola) 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.
Ingeniería Química 29
30. Tipos de evaporadores
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 vapor
condensado sale por el
otro extremo de los
tubos. La ebullición se
efectúa por fuera de los
tubos.
Ingeniería Química 30
32. Tipos de evaporadores
Evaporador vertical con
circulación natural.
En este tipo de
evaporador se usan
tubos verticales en lugar
de horizontales y el
líquido está dentro de los
tubos, por lo que el
vapor se condensa en el
exterior de los tubos.
Ingeniería Química 32
36. Tipos de evaporadores
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 líquido que se evapora,
es conveniente contar con
velocidades altas del
líquido. En un evaporador
de tipo vertical con tubos
largos, el líquido esta en el
interior de los tubos, estos
miden de 3 a 10 metros
de alto, lo que ayuda a
tener velocidades de
líquido muy altas.
Ingeniería Química 36
39. Tipos de evaporadores
Evaporador de caída
de película.
Es una variación del de
tubos largos, el líquido
se alimenta por la parte
superior de los tubos y
fluye por sus paredes en
forma de película
delgada. Este modelo se
emplea mucho para la
concentración de
materiales sensibles al
calor, como el jugo de
naranja, el tiempo de
retención promedio es
de 5 a 10 s.
Ingeniería Química 39
45. Tipos de evaporadores
Evaporador de
película ascendente.
Es una variación del de
tubos largos, el líquido
se alimenta por la
parte inferior de los
tubos y fluye por sus
paredes en forma de
película delgada. Este
modelo se emplea
mucho para la
concentración de
materiales sensibles al
calor, como el jugo de
naranja, el tiempo de
retención promedio es
de 5 a 10 s.
Ingeniería Química 45
49. Tipos de evaporadores
Evaporadores de
placas.
Diseños
compactos, muy
eficientes, ideales
para fluidos no
incrustantes, o
poco incrustantes
Ingeniería Química 49
50. Tipos de evaporadores
Tipos de placas
empleados en
intercambiadores
de calor.
Ingeniería Química 50
52. Tipos de evaporadores
Evaporador de
circulación forzada
El coeficiente de
transferencia de calor de
la película líquida puede
aumentarse por bombeo
provocando una
circulación forzada del
líquido en el interior de
los tubos. Los tubos de
un evaporador de
circulación forzada son
mas cortos que los de
tubos largos.
Ingeniería Química 52
59. Tipos de evaporadores
Evaporador de película
agitada.
La principal resistencia a la
transferencia de calor en un
evaporador corresponde al
líquido. Un método para
aumentar la turbulencia de la
película líquida y el
coeficiente de transferencia
de calor, consiste en la
agitación mecánica de dicha
película. Este tipo de
evaporadores, son empleados
con líquidos viscosos y
productos sensibles al calor.
Presentan un alto costo de
adquisición.
Ingeniería Química 59
72. Tipos de evaporadores
El agua salina se introduce en arestas o
bateas abiertas y de poca profundidad y
se deja evaporar lentamente al sol hasta
cristalizar.
Ingeniería Química 72
73. Métodos de operación de evaporadores
Evaporadores de efecto simple:
Para ejemplificarlo observar el siguiente diagrama:
T1 Hacia el
Vapor
condensador
P1 Tubos de
Alimentación, TF intercambiador de
calor
T1
Vapor de Agua, TS
Condensado
T1
Producto
concentrado
Ingeniería Química 73
74. Métodos de operación de evaporadores
En el cálculo de la Donde:
velocidad de Q = Es la velocidad de
transferencia de calor en
transferencia de calor W, Btu/h etc.
en un evaporador se U = Coeficiente global de
emplea el concepto de transferencia de calor
un coeficiente total de (W/m2K, Btu/hft2°F).
A = Area de transferencia
transferencia de calor. de calor en m2, ft2,
TS = Temperatura del
vapor que se condensa en
Q = UAΔT = UA(TS-T1) K o °F.
T1 = Punto de ebullición
del líquido.
Ingeniería Química 74
75. Métodos de operación de evaporadores
Los evaporadores de simple efecto se usan
con frecuencia cuando la capacidad necesaria
de operación es relativamente pequeña o el
costo de vapor es relativamente barato. Sin
embargo, la operación de gran capacidad, al
usar más de un efecto, reducirá de manera
significativa los costos del vapor, es decir
cuando se incluyen más de un evaporador,
evaporadores de múltiple efecto.
Ingeniería Química 75
76. Coeficientes totales de transferencia de
calor
El coeficiente global de transferencia de calor U
en un evaporador está constituido por el
coeficiente del lado del vapor que se condensa,
cuyo valor aproximado es de 5700 W/m2K
(1000 btu/hft2°F); por la pared metálica que
tiene conductividad térmica alta, y casi
siempre una resistencia despreciable ; por la
resistencia de las incrustaciones en el lado del
líquido y por el coeficiente de película líquida
que por lo general se forma en el interior de los
tubos.
Ingeniería Química 76
77. Coeficientes totales de transferencia de
calor
El coeficiente del vapor de agua que se condensa
en el exterior de los tubos es posible calcularse
mediante las siguientes ecuaciones:
NNu=hL/kl=1.13(ρl(ρl- ρv)ghfgL3/μlklΔT)1/4
Ingeniería Química 77
78. Coeficientes típicos de transferencia de
calor para diversos evaporadores
General U
Tipo de evaporador W/m2.K Btu/h.pie2.°F
Tubo vertical corto, 1100 – 2800 200 – 500
circulación natural
Tubo horizontal, circulación 1100 – 2800 200 – 500
natural
Tubo vertical largo, 1100 – 4000 200 – 700
circulación natural
Tubo vertical largo 2300 – 11000 400 – 2000
circulación forzada
Película con agitación 680 – 2300 120 - 400
Ingeniería Química 78
79. Efecto de las variables de proceso en la
operación de evaporadores
Efecto de la Si la alimentación entra a
temperatura de presión y temperatura
elevadas, se consigue una
alimentación: evaporación adicional por
Si la alimentación al efecto de la evaporación
evaporador entra a una instantánea (flash).
temperatura “fría” en El precalentamiento de la
comparación con la alimentación reduce el
temperatura de tamaño del evaporador y
ebullición, gran parte el área de transferencia de
del vapor de servicios calor que se requiere.
se emplea para elevar
la temperatura de
entrada a la de
ebullición.
Ingeniería Química 79
80. Efecto de las variables de proceso en la
operación de evaporadores
Efecto de la presión: Efecto de la presión de
Disminuyendo la vapor de agua.
presión del evaporador, Cuando se usa vapor
se logra abatir el punto saturado a presión más
de ebullición del alta, el valor de ΔT
sistema; de esta forma aumenta, con lo cual se
la ΔT del evaporador se disminuye el tamaño
incrementa, logrando del evaporador. Sin
con esto una embargo el vapor de
disminución alta presión es más
considerable sobre el caro y valioso como
área de transferencia fuente de potencia de
de calor. otros equipos (turbina
de vapor).
Ingeniería Química 80
81. Elevación del punto de ebullición de las
disoluciones
En general las soluciones Sin embargo se puede
evaporadas no son tan emplear una regla empírica
diluidas, así que las conocida como regla de
propiedades térmicas de la Dühring.
solución son distintas a las Con esta técnica se obtiene
del agua. una linea recta cuando se
En soluciones concentradas grafica el punto de
no es posible determinar el ebullición de una solución
punto de ebullición debido en °C o °F en función del
a la presencia de soluto. punto de ebullición del
agua pura a la misma
presión para determinada
concentración y diferentes
presiones.
Ingeniería Química 81
82. Uso de la gráfica de Dühring para la
elevación del punto de ebullición
Considere una presión Solución:
de 25.6 kPa para la Teb H2O = 65.6 °C
evaporación de una Teb NaOH
solución de NaOH al (30%)=79.5°C
30%. Determine la EPE=13.9°C
temperatura de
ebullición de la
solución de NaOH, así
como la elevación del
punto de ebullición
EPE de la solución con
respecto a la del agua.
Ingeniería Química 82
84. Gráficas de entalpía y concentración de
soluciones
Cuando el calor de Cuando se disuelve
disolución de la NaOH en agua, se
solución acuosa que desprende algo de
se está concentrando calor, él mismo efecto
en el evaporador es atenuado sucede
bastante alto, cuando se diluye una
despreciarlo en los solución concentrada
balances de calor de NaOH.
puede causar errores Para evaluar los
considerables. calores de disolución
existen gráficas como
la que sigue.
Ingeniería Química 84
86. Ejemplo:
Se usa un evaporador para concentrar 4536
kg/h de una solución al 20% de NaOH en
agua que entra a 60°C y sale en 50% de
sólidos. La presión del vapor de agua saturado
que se usa es 172.4 kPa y la presión del
vapor en el evaporador es de 11.7 kPa. El
coeficiente total de transferencia de calor es
1560 W/m2K. Calcule la cantidad de vapor de
agua usado, la economía de vapor en kg
vaporizados/kg de vapor de agua usados y el
área superficial de calentamiento en metros
cuadrados.
Ingeniería Química 86
87. Métodos de cálculo para evaporadores
de múltiple efecto.
Una forma de hacer La presión en el
un uso más eficiente evaporador I debe ser
del vapor de servicios mayor que la del II y
y obtener soluciones así sucesivamente
más concentradas es para obtener
empleando temperaturas de
evaporadores de ebullición más bajas y
múltiple efecto. sea posible emplear
los evaporados.
Ingeniería Química 87
88. Caídas de temperatura y capacidad de
los evaporadores de efecto múltiple
Suponiendo que las De tal forma que para 3
soluciones no tienen efectos:
elevación del punto de Q1=Q2=Q3
ebullición, ni calor de
disolución y despreciando
el calor sensible para Lo cual da la siguiente
elevar la alimentación al expresión aproximada:
punto de ebullición.
Puede decirse que todo el U1A1ΔT1=U2A2ΔT2=U3A3ΔT3
calor latente del vapor que
se condensa, aparece En general se construyen
como calor latente en el equipos con áreas iguales:
vapor que se produce
Q/A=U1ΔT1=U2ΔT2=U3ΔT3
Ingeniería Química 88
89. Caídas de temperatura y capacidad de
los evaporadores de efecto múltiple
Por lo tanto las caídas Considerando lo
de temperatura en un anterior, y que;
evaporador de ΔT1=1/U1
múltiple efecto son
aproximadamente Se pueden obtener
inversamente expresiones de
equivalencia para las
proporcionales a los demás diferencias.
valores de U. De
manera global:
ΣΔT=ΔT1+ΔT2+ΔT3=Ts-T3
Ingeniería Química 89
90. Capacidad de los evaporadores de
múltiple efecto
El calor transferido Tenemos:
total en un
evaporador de Qt = UA(ΔT1+ΔT2+ΔT3)
múltiple efecto es de
manera aproximada:
Donde la sumatoria de
las diferencias de
Qt = Q1 + Q2 + Q3 temperatura son:
ΣΔT =Ts – T3
Considerando que U y A
son las mismas en los
tres efectos.
Ingeniería Química 90
91. Cálculos de los evaporadores de múltiple
efecto.
Por consiguiente el Al efectuar los cálculos
aumento de la de evaporadores de
economía de vapor de múltiple efecto, los
agua que se obtiene valores necesarios
en los evaporadores son:
de múltiple efecto se Área de transferencia
logra a expensas de la de calor.
reducción de la Flujo de vapor de
capacidad. calentamiento.
Flujo de evaporado de
cada efecto, en especial
del último efecto.
Ingeniería Química 91
92. Cálculos de los evaporadores de
múltiple efecto.
Los valores conocidos Propiedades físicas
son los siguientes: como las entalpías o
capacidades caloríficas
Presión del vapor de del líquido y los
agua en el primer vapores.
efecto.
Coeficientes globales de
Presión final de vapor transferencia de cada
en el último efecto. efecto.
Condiciones de En general se supone
alimentación y flujo del que el área de
primer efecto. transferencia en cada
Concentración final en efecto es la misma.
el último efecto.
Ingeniería Química 92
93. Método de cálculo para evaporadores de
triple efecto
1. Con base a la 2. Por medio del balance de
información de materia, se determina la
cantidad total de
concentración de evaporado. Para esta
salida y presión en el primera aproximación se
último efecto, se prorratea entre los tres
calcula el punto de efectos y se calcula la
ebullición en este concentración en cada
uno de ellos. Por lo
último efecto. general la primer
(Gráfico de Dühring) aproximación se suponen
cantidades iguales de
vapor producidas en los
tres efectos.
Ingeniería Química 93
94. Método de cálculo para evaporadores de
triple efecto
3. Con las ecuaciones: Calcular el punto de ebullición
ΔT1=ΣΔT*[(1/U1)/(1/U1+1/U de cada efecto. Si se tiene
2+1/U3)] el EPE en °C, estimar las
ΔT2=ΣΔT*[(1/U2)/(1/U1+1/U presiones en los efectos 1
2+1/U3)] y 2 y se determina el EPE
en los tres efectos. Sólo se
ΔT3=ΣΔT*[(1/U3)/(1/U1+1/U requiere una aproximación
2+1/U3)] de la presión, pues el EPE
Se estiman las caídas de es casi independiente .
temperatura ΔT1, ΔT2,
ΔT3. Cualquier efecto que
tenga una carga de
calentamiento adicional
tal como una alimentación
fría requerirá un valor de
ΔT más alto.
Ingeniería Química 94
95. Método de cálculo para evaporadores de
triple efecto
4. Empleando los balances 5. Calcule el valor de Q
de materia y calor de transferido en cada efecto.
cada efecto se calculan la Mediante la ecuación de
diseño de cada efecto, se
cantidad vaporizada y los
calculan las áreas A1, A2, A3.
flujos de líquido en cada
Después se calcula el valor
efecto. Si las cantidades promedio Am, mediante:
de vaporizadas difieren
de manera apreciable de
Am=(A1+A2+A3)/3
los valores supuestos en
el paso 2, entonces se
repiten los pasos 2,3 y 4 Si las áreas son razonablemente
cercanas, los cálculos están
con las cantidades de
completos y no se necesita
evaporación que acaban un segundo intento, en caso
de calcularse. contrario seguir lo siguiente.
Ingeniería Química 95
96. Método de cálculo para evaporadores de
triple efecto
6. Emplear los valores 8. Con los nuevos valores de
obtenidos del balance de punto 7, se repite el
calor y materia. cálculo desde el punto 4
7. Obtener los nuevos
valores de:
ΔT1’ , ΔT2’ y ΔT3’
ΔT1’=ΔT1A1/Am
La suma de las nuevas deltas
debe ser igual al valor
original, si no se
distribuyen
uniformemente para
compensar la diferencia
Ingeniería Química 96
97. Ejemplo:
Se usa un evaporador de Donde x, es la fracción peso de
triple efecto y de azúcar en solución. Se usa vapor
de agua saturado a 205.5 kPa. La
alimentación hacia delante presión en el evaporador 3 es de
para evaporar una 13.4 kPa. El flujo de alimentación
disolución de azúcar que es 22 680 kg/h a 26.7°C. La
contiene 10% en peso de capacidad calorífica de la solución
líquida es Cp=4.19 - 2.35x
sólidos, hasta una (kJ/kgK). Se considera el calor de
concentración de 50%. La disolución despreciable. La
EPE de las soluciones estimación de los coeficientes
(independiente de la globales de transferencia de calor
son:
presión) pueden estimarse U1=3123, U2=1987, U3=1136
con las siguientes (W/m2K), suponiendo la misma
expresión: área superficial de los efectos,
EPE°C=1.78x+6.22x2 calcule el área, la cantidad de
vapor y la economía de vapor.
EPE°F=3.2x+11.2x2
Ingeniería Química 97
98. Ejercicios:
Resolver los ejercicios
del problemario
siguiente.
Ingeniería Química 98
99. Condensadores para evaporadores
Por lo general los vapores Condensadores:
del último efecto de los De superficie
evaporadores de múltiple
efecto salen a vacío, esto De contacto directo
es a presiones inferiores a
la presión atmosférica.
Estos vapores deben
condensarse y descargarse
como líquido a presión
atmosférica. Esto se logra
condensando los vapores
usando agua de
enfriamiento.
Ingeniería Química 99
100. Condensadores para evaporadores
Condensadores de Condensadores de
superficie. contacto.
Uno de los más comunes
Se emplean cuando no es el barométrico a
se desea que se contracorriente.
mezclen el condensado El condensador está a una
con el agua de altura suficiente por
enfriamiento. encima del punto de
Son más costosos, y se descarga del tubo como
emplean cuando no es para que la columna de
conveniente usar los de agua en el interior de éste
compense de manera
contacto.
sobrada la diferencia de
presión entre el
condensador y la
atmósfera.
Ingeniería Química 100
101. Condensador barométrico
El condensador El consumo de agua
barométrico es barato se calculó por un
y ahorrador en cuanto simple balance de
al consumo de agua. calor del condensador
Puede mantener un barométrico.
vacío correspondiente
a la temperatura de W/V=kgagua/kgvapor=(Hs-
vapor saturado con Cp(T2-273.2)/Cp(T2-
una diferencia de más T1)
o menos 2.8 K
respecto a la
temperatura que sale
del condensador.
Ingeniería Química 101
102. Evaporador barométrico
Agua
fria
T1 No condensable
Entrada
de vapor
Tubo de
descarga
Agua caliente
T2
Ingeniería Química 102
103. Evaporación mediante recompresión de
vapor
Vapor de
apoyo P1
Compresor de vapor
P2
Propulsión Condensado
Producto
Condensado concentrado
para
Alimentación
sobrecalentamiento Calentador
fría
de alimentación
Ingeniería Química 103