• Author / Uploaded
• Nahum Hernandez

Citation preview

Nahum Daniel Hernandez Guzman

11010717

Procesos de separación II

11-junio

Verano 2016 Facilitador: Rosendo Heriberto Martinez Bautista Historia de los evaporadores Las primeras referencias que se tienen de algo parecido a la destilación o evaporación las encontramos en zonas con escasez de agua del imperio egipcio, donde se hervía agua en calderos y se aprovechaban las gotas que se formaban en las tapaderas para ser bebidas. La primera tecnología de destilación conocida son los alambiques y sus primeros usos documentados fueron de tipo alquímico, es decir, se utilizaban para intentar conseguir transformar elementos químicos en otros más valiosos. Obviamente esta aplicación carecía de base científica y no fue hasta años más tarde cuando se empezó a utilizar para separar elementos químicos disueltos en el agua y en la elaboración de recetas. La primera de las grandes revoluciones llegó en el siglo VIII cuando Abu Mussahal-Sofi describió por primera vez métodos más avanzados de evaporación, así como otras técnicas de separación como la filtración o la sublimación. Durante estos años también se trabajó en la mejora de los materiales con que se fabricaban los aparatos. Esto provocó una gran mejora en la fabricación de perfumes y alcoholes, como fue el caso de la destilación de agua de rosas mediante arrastre con vapor. Durante el resto de la edad media se tiene constancia de la destilación de alcohol, ácido nítrico y otros productos en grandes centros de conocimiento, como monasterios y algunos centros estudiantiles de grandes ciudades de la vieja Europa. Sin embargo, en lugares como El Cairo la destilación y almacenamiento de gasolina fueron llevados a cabo durante el siglo XI, lo cual supone que debían existir técnicas depuradas y aplicadas a gran escala como hornos de galería, materiales refractarios y refrigeradores de gran eficiencia. Ya pasada la edad media, se desarrolló el serpentín alrededor de un tubo por el que pasaba el vapor a condensar, lo cual permitió recuperar líquidos de bajo punto

de ebullición y producir alcohol 96% a gran escala, dando también lugar a la aparición de licores de alta graduación. La posibilidad de generar alcohol y ácidos a gran escala hizo evolucionar el mundo de la química y se estudiaron las propiedades de ácidos, bases, disolventes orgánicos y otro tipo de compuestos. Durante la revolución industrial se empleó por primera vez el vapor de agua para transmitir calor a otros cuerpos, gracias a los descubrimientos de Rumford, lo cual permite obtener gas inflamable a partir del carbón y también benceno a partir del alquitrán. El 1856 se instalan las primeras plantas de destilación de alquitrán de Hulla. La mejora de la calidad y resistencia de materiales como el vidrio y el metal durante el siglo XIX permite el desarrollo de mejores tecnologías de destilación, así como la aparición de las primeras columnas de rectificación de funcionamiento continuo. Aunque sin duda, la gran aportación de esta época es el perfeccionamiento de las técnicas de refinado de petróleo, lo cual da lugar a la obtención de lubricantes, combustibles, parafinas, asfalto, etc. gracias a técnicas de destilación. En los inicios del siglo XX las tecnologías continúan mejorando dando lugar a sistemas como el cracking, utilizado por primera vez en 1936. A mediados de siglo comienza el estudio de la separación por destilación de mezclas multicomponentes, así como el perfeccionamiento de la separación de mezclas azeótropas, que acaba dando como resultado la obtención de productos prácticamente puros mediante destilación, rectificación y fraccionamiento en la década de los 80. En estas últimas décadas las aplicaciones de la evaporación se han multiplicado, convirtiéndola en una tecnología apta para el tratamiento de aguas, recuperación de solutos y purificación de líquidos, entre otras. Evaporadores y su clasificación Su clasificación varía, ya que al hablar de evaporadores se denomina a una superficie que utiliza un líquido volátil, para vaporizarlo y quitarle calor, y así refrigerar lo que se necesite, sin embargo puede existirse diferentes tipos:

Según alimentación de refrigerante: De expansión directo o expansión seca: Estos sistemas se caracterizan en que el refrigerante abandona el evaporador únicamente en forma de vapor. El fluido recorre todo el elemento y luego sale en forma de vapor frío. Este evaporador es utilizado principalmente para los aires acondicionados, sin embargo no es recomendable para lugares amplios. Inundados: Estos tipos trabajan con refrigerante líquido, contienen una cámara donde es recolectado el refrigerante, lleno, que mantiene humedecida la superficie del evaporador. Este líquido circula por los canales especiales produciendo de esta manera el vapor frío. A su vez, este elemento contiene un acumulador de vapor que funciona también como receptor de líquido. Es altamente eficiente en áreas industriales, se suele utilizar amoniaco como refrigerante. Sobrealimentados: El refrigerante que se encuentra en este sistema es en mucha mayor proporción que en los anteriores. Esto tiene como consecuencia vaporización fría significativamente superior. Según el tipo de construcción: Tubo descubierto: Se utilizan para su construcción tubos de acero o de cobre. Los tubos de acero se utilizan para evaporadores de gran tamaño y con amoniaco como refrigerante. En cambio los tubos de cobre se utilizan para evaporadores más pequeños. Se usan para el enfriamiento de líquidos. De superficie de placa: Se utilizan principalmente en la refrigeración de neveras y congeladores. Existen varios modelos, entre ellos los más comunes constan de los siguientes elementos: dos placas acanaladas e irregulares que son soldadas de manera hermética, de esta manera pasa el vapor refrigerante por entre medio de dichas placas. Otro modelo consta de un tubo doblado de manera serpenteante, entre medio de dos placas soldadas, por donde pasa el fluido refrigerante. Evaporadores aleteados: Suelen utilizarse en las áreas industriales. Estos tipos constan de un tubo descubierto puesto en forma de serpentín, sobre el que se

colocan las aletas o placas metálicas. La función principal de estas aletas es expandir la superficie del intercambiador de calor, haciendo posible una mayor refrigeración de aire u otros gases. La disposición de las paletas depende completamente del diseño en particular. Un evaporador pequeños requiere aletas pequeñas y viceversa. La circulación de gases ocurre de dos maneras diferente: por convección natural, por diferencia de densidad del aire; y por convección forzada, por ventiladores. Evaporadores para enfriamiento de líquidos: Enfriador de doble tubo: Se utiliza en condensadores. Cuenta con dos tubos colocados en forma de serpentín. El refrigerante circula a través de uno de los tubos mientras el líquido a enfriar, circula por el otro. Enfriador Baudelot: Usualmente se utiliza de forma industrial como enfriador de leche. Consta de varios tubos puesto en forma circular por donde circula el refrigerante proveniente de un arreglo colocado sobre los mismo, el líquido de refrigeración cae sobre una base y vuelve a ser bombeado hacia arriba. Enfriador tipo tanque: Consta de un tubo puesto en forma serpenteante dentro de un tanque repleto del líquido a enfriar. El líquido refrigerante circula a través de este tubo. Su utilización se destaca en aquellos sectores donde la sanidad no sea de gran importancia. Enfriador con serpentín en casco: Este evaporador consiste en tubos lisos instalados en el costado o centro de un tanque de acero, lleno del líquido a enfriar, cubierto por un deflector, que impide que el líquido pueda mezclarse con el refrigerante. Suelen utilizarse para la elaboración de hielo. Enfriador acorazado: Estos enfriadores pueden ser de expansión seca o inundados. Consta de un tanque de acero con una determinada cantidad de líquido por donde circula el refrigerante, y por fuera el líquido. Si es de expansión seca, contrariamente a si es inundado, el líquido a enfriar circula por dichos tubos.