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• Greysi N. Moreno Cedeño

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• Química
• Física aplicada e interdisciplinaria

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR, CIENCIA Y TECNOLOGÍA UNIVERSIDAD BOLIVARIANA DE VENEZUELA

EVAPORADORES U.C DISEÑO Y EVALUACIÓN DE EQUIPOS DE OPERACIONES UNITARIAS EN PLANTAS PÉTROQUÍMICAS

ESTUDIANTE: DOCENTE: MsC. GARCÍA, Zailex

MORENO, Greysi C.I: V-24.896.219

Los Taques, 11 de mayo de 2016

EVAPORADORES

CONTENIDO • DEFINICIÓN DE EVAPORACIÓN • IMPORTANCIA Y APLICACIÓN LA EVAPORACIÓN EN LA INDUSTRIA • EQUIPOS DEL PROCESO: EVAPORADORES Y TIPOS • EVAPORADORES DE MÚLTIPLE EFECTO

EVAPORADORES • DEFINICIÓN DE EVAPORACIÓN “Operación unitaria que consiste en la separación de un disolvente volátil de un soluto no volátil por vaporización del disolvente” (Ocon, 1974) “Concentración de una solución mediante la eliminación de disolvente por ebullición” (Foust, 1997)

Fuente: (Henley & Seader, 1990)

EVAPORADORES

DEFINICIÓN EVAPORADOR

“Intercambiador de calor” “Dispositivo para separar el vapor del líquido en ebullición” (Geankopolis, 1998)

EVAPORADORES  IMPORTANCIA Y APLICACIONES INDUSTRIALES  APLICACIONES INDUSTRIALES

INDUSTRIA DE ALIMENTOS: Concentración de soluciones acuosas •

Azúcar

•

NaCl

•

NaOH

•

Leche

•

Zumos de frutas

•

Jugos

EVAPORADORES

 IMPORTANCIA Y APLICACIONES

INDUSTRIALES  APLICACIONES INDUSTRIALES

INDUSTRIA FARMACÉUTICA Y QUÍMICA •

Glicerina

•

Gomas

•

Producción de agua potable por evaporación del agua de mar.

•

Entre otras.

Figura N°1: Evaporador solar aplicado en la desalinización de agua de mar Fuente: http://desalinizacionrasodapaer.blogspot.com/p/desalini zacion-tambien-llamada.html

EVAPORADORES  IMPORTANCIA Y APLICACIONES INDUSTRIALES  IMPORTANCIA DE LOS EVAPORADORES EN LA INDUSTRIA

Participación del evaporador en la producción de vapor (Calderas)

El evaporador se compone de: La superficie de calefacción de radiación y forma las paredes envolventes de hogar.

Figura N°3. Secciones de una caldera pirotubular

EVAPORADORES  PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS

Las propiedades de la solución que se concentra y del vapor que se separa influyen en: Concentración en el líquido.

Tipo de evaporador que debe usarse. • Presión. • Temperatura del proceso •

• Alimentación diluida. Baja viscosidad. Coeficientes de transferencia de calor (U) altos. • Al evaporar solvente, aumenta viscosidad, U disminuye. • Se requiere una circulación o turbulencia para que U no reduzca demasiado.

EVAPORADORES  PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS

Solubilidad: • Al calentar la solución, aumenta la concentración de soluto y puede llegarse a exceder el límite de solubilidad del material y se podrían formar cristales. • Limita la concentración máxima que puede obtenerse por evaporación de la solución. • Tener en cuenta la solubilidad como función de T. Sensibilidad térmica de materiales: • Los materiales biológicos, farmacéuticos, alimentos (leche, jugo de naranja, extractos vegetales) son sensibles a T, pueden degradarse con altas T o calentamiento prolongado. Formación de espumas: • Arrastre de espuma en el vapor, pérdida de producto.

EVAPORADORES  PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS

Formación de costras • Afecta la transferencia de calor • Limpieza difícil y costosa

Materiales de construcción: • Siempre que sea posible: Acero. • Si hay riesgo de contaminación porque la disolución ataca a los materiales férreos, se utilizan materiales especiales: cobre, níquel, acero inoxidable, grafito. També es necesario evaluar: • Cp solución, calor de concentración, liberación de gas durante la ebullición, toxicidad, riesgo de explosión y operación estéril.

EVAPORADORES  EQUIPOS UTILIZADOS

Marmita abierta o artesa • El suministro de calor proviene de la condensación de vapor de agua en una chaqueta o en serpentines sumergidos en el líquido. • Son económicos y de operación simple. • Desperdicio de calor es excesivo. Figura N° 4. Marmita

EVAPORADORES Evaporador de tubos horizontales con circulación natural. • 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. • Este equipo, relativamente económico. • Puede utilizarse para líquidos no viscosos con altos coeficientes de transferencia de calor y para líquidos que no formen incrustaciones. • Son poco adecuados para materiales viscosos. • Uso en instalaciones pequeñas.

Figura N° 4. Evaporador de tubos horizontales con circulación natural

EVAPORADORES

Evaporador vertical con circulación natural • El líquido está dentro de los tubos, mientras el vapor se condensa en el exterior. • No es útil con líquidos viscosos. • El liquido fluye hacia abajo a través del anular central y fluye hacia arriba por los tubos (V + L). • Uso: Industria del azúcar, la sal y la sosa cáustica.

Figura N° 4. Evaporador vertical con circulación natural, o evaporador de tubos

EVAPORADORES Evaporador de caída de película •Una variación del modelo de tubos largos. •El líquido se alimenta por la parte superior de los tubos y fluye por sus paredes en forma de película delgada. • La separación de vapor y líquido se efectúa en el fondo. •Este modelo es utilizado frecuentemente para la concentración de materiales sensibles al calor: - Jugo de naranja y otros zumos de frutas, debido a que el tiempo de retención es bastante bajo (entre 5 y 10 s) y el U es alto.

Figura N°6. Evaporador de caída de película

EVAPORADORES Evaporador de circulación forzada • El U de la película líquida puede aumentarse por bombeo provocando una circulación forzada del líquido en el interior de los tubos. • Altamente recomendable para líquidos viscosos. • Debido a las altas velocidades son importantes los desviadores para minimizar arrastre • Costos de operación de la bomba.

Figura N° 7. Evaporador de circulación forzada con elemento de calefacción de dos pasos horizontales.

EVAPORADORES Evaporador vertical de tubos largos. • L pasa por los tubos una sola vez y no se recircula. • La solución L-V sale por la parte superior de los tubos y choca con un desviador. • U menor que en CF, pero no se requiere bomba de circulación. • No puede usarse con fluidos viscosos, pero puede procesar materiales que produzcan espuma. • Los tiempos de contacto suelen ser bastante breves. • Uso muy común en la producción de leche condensada.

Figura N° 5. Evaporador vertical de tubos largos.

EVAPORADORES •Evaporador de película agitada. Aumenta la turbulencia de la película líquida y U, con la agitación mecánica. Tiempo de residencia corto L penetra por la parte superior del tubo. El producto sale por el fondo y V pasa por un separador para salir por la parte superior. Este tipo de evaporador es práctico para materiales muy viscosos. U > CF. Figura N° 7. Evaporador de película agitada

Se usa para materiales viscosos sensibles al calor como látex de caucho, gelatina, antibióticos y jugos de frutas.

EVAPORADORES Evaporador solar de artesa abierta El agua salina se introduce en artesas o bateas abiertas. Poca profundidad. El agua salina se deja evaporar lentamente al sol hasta obtener el concentrado. Figura N° 8. Evaporador solar de artesa abierta.

EVAPORADORES EVAPORADORES DE MÚLTIPLE EFECTO • Recuperan el calor latente del vapor que se desprende y lo vuelven a utilizar. • Un eyector y un condensador establecen un vacío en el tercer efecto de la serie y retiran los Evaporador de múltiple efecto no condensables del sistema. con alimentación directa • Velocidades, concentraciones internas, presiones y temperaturas durante el proceso. • Tipos de alimentación: - Directa - Inversa - Mixta - Paralela

Evaporador de múltiple efecto con alimentación

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

Diagrama de un evaporador de efecto múltiple para la desalinización del agua de mar.