UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS REPORTE DE LABORATORIO EVAPORADORES DE PELICULA ASCENDENTE MATERIA: UNITARIAS II

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1 UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS REPORTE DE LABORATORIO EVAPORADORES DE PELICULA ASCENDENTE MATERIA: UNITARIAS II PROF: DR. SALMERON OCHOA IVAN INTEGRANTES: AGUIRRE OLVERA OSCAR OSWALDO PACHECO MORALES ANA LAURA VAZQUEZ CARRASCO JESUS MIGUEL ARZATE ESPINOZA CARLOS ROBERTO LUJAN ORTEGA AARON SALGADO POSADA OSCAR

2 RESUMEN En la práctica que se realizó se concentró una solución de suero de leche por el método de evaporación en un evaporador de película ascendente. Cada media hora se midió la escala del tanque del condensado y del tanque del concentrado al igual se midieron los grados Brix y las temperaturas de entrada y salida del condensador y del evaporador. Los resultados obtenidos en el tanque de condensado no llegaron a la escala para poder tomar medición por lo que se tuvo que hacer una medición al final con una probeta graduada. Los resultados obtenidos en el tanque del concentrado variaron y descendieron a la gran cantidad de solidos que contenía la muestra de suero de leche. Los grados Brix y las temperaturas fueron constantes en cada medición. Por lo que se concluyó que el flujo utilizado era de una velocidad alta provocando que el condensado no llegara a escala. INTRODUCCIÓN La evaporación es un de las operaciones unitarias claves en la ingeniería química, ya que se utiliza para incrementar la concentración de sólidos de soluciones líquidas por eliminación de disolvente por ebullición. El objetivo de la evaporación es concentrar una disolución consistente en un soluto no volátil y un disolvente no volátil. En la mayoría de los casos, la evaporación se refiere a la eliminación de agua de una solución acuosa. Entre las aplicaciones de la evaporación están; la concentración de soluciones acuosas de sal, azúcar, hidróxido de sodio, glicerina, leche y jugo de naranja. Los sistemas de evaporadores industriales normalmente constan de: Un intercambiador de calor para aportar calor sensible y latente de evaporación al alimento líquido. Para lograr esto se utiliza generalmente vapor de agua. Un separador en el que el vapor se separa de la fase liquida concentrada, un condensador para condensar el vapor producido y una bomba de vacío. En las plantas de proceso existen muchos tipos de evaporadores, cuya clasificación generalmente se basa en el diseño de su intercambiador de calor. Los evaporadores, deben funcionar siempre a vacio parcial, pues esta medida reduce la temperatura de ebullición en la cámara de evaporación. Calor sensible: es aquel que recibe un cuerpo o un objeto y hace que aumente su temperatura sin afectar su estructura molecular y por lo tanto su estado. Calor latente: es la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido o de líquido a gaseoso.

3 MARCO TEORICO Se conoce por evaporador al intercambiador de calor donde se produce la transferencia de energía térmica desde un medio a ser enfriado hacia el fluido refrigerante que circula en el interior del dispositivo. Su nombre proviene del cambio de estado sufrido por el refrigerante al recibir esta energía, luego de una brusca expansión que reduce su temperatura. Durante el proceso de evaporación, el fluido pasa del estado líquido al gaseoso. Los evaporadores se encuentran en todos los sistemas de refrigeración como neveras, equipos de aire acondicionado y cámaras frigoríficas. Su diseño, tamaño y capacidad depende de la aplicación y carga térmica de cada uso. Al considerar el tipo de evaporador que debe usarse, se deben tener en cuenta las propiedades físicas y químicas del líquido, como concentración, solubilidad, sensibilidad térmica, formación de espumas, liberación de gases durante la ebullición, toxicidad, peligro de explosión, deposición de metales e impurezas, corrosión, presión y temperatura. Evaporadores de Película ascendente Estos operan bajo el principio del termo sifón. La alimentación de producto entra por el fondo de los tubos de calentamiento y al ser calentado el vapor comienza a formarse. La fuerza ascendente de este vapor producido durante la ebullición causa que el líquido y el vapor asciendan en un flujo paralelo. Al mismo tiempo la producción de vapor se incrementa y el producto es presionado como una película delgada hacia las paredes de los tubos, y el líquido sube hacia arriba. Este movimiento corriente hacia arriba en contra de la gravedad tiene el efecto benéfico de crear un alto grado de turbulencia en el líquido. Esto es ventajoso durante la evaporación de productos altamente viscosos y productos que tienen una tendencia a ensuciar las superficies de calentamiento.

4 MATERIAL Y EQUIPO EVAPORADOR REFRACTOMETRO BURETA CALDERA CUBETA AGUA HIELO TERMOMETRO METODOLOGÍA Se prendió la caldera dos horas antes de empezar a utilizar el evaporador. Se preparó una solución de suero de leche previamente descremada para bajar sus índices de lípidos saturados. Se añadió la solución al depósito del evaporador y se conectó la bomba del condensador, se decidió la velocidad de flujo de 10 Lt/h, la presión de vapor a 0.4 y la temperatura de alimentación a 60 C Cada 30 minutos se tomó muestra de la solución concentrada y se midió la concentración con un refractómetro, así como la temperatura de la alimentación para compararla con la que mostraba en el evaporador.

5 RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS Al iniciar el proceso de condensado y concentrado del suero de leche en el evaporador: Fluxómetro: 10 Lt./hora. Precalentado: 60 C. Presión de vapor: 0.4 Kg/cm 2 Tabla No. 1 termopares T1 y T2 (entrada y salida del condensador)= 25 C. NOTA: En cada medición fue constante.

6 Tabla No. 2: T7 y T6 salida y entrada del evaporador fue constante en todas las mediciones. Tabla No. 3 Medición en el Refractómetro en grados Brix a las 10:13AM Medición en el refractómetro en Brix Lectura de inicio 10:13 AM 2 Lectura 10:43 AM 3 Lectura 11:15 AM 4 Lectura 11:50 AM 5 Lectura 12:25 PM

7 Tabla No. 4 Medición del tanque de condensado, concentrado y refractómetro a las 10:43 AM

8 Tabla No. 5 Medición del tanque de condensado, concentrado y refractómetro a las 11:15 AM

9 Tabla No. 6 Medición del tanque de condensado, concentrado y refractómetro a las 11:50 AM

10 Tabla No. 7 Medición del tanque de condensado, concentrado y refractómetro a las 12:25 PM.

11 Tabla No. 8 medición del condensado por una probeta porque no llego a la escala.

12 DISCUSIÓN Se dedujo que estaba la escala en pulgadas cubicas porque era lo que más se asemejaba a lo que estaba entrando ya que la escala del tanque de condensado y del tanque de concentrado no está definida en ninguna escala (se le pregunto a varios profesores y encargados del evaporador y no supieron darnos una escala). Como lo muestra las tablas 4, 5, 6 y 7. En las tablas 4, 5, 6 y 7 se observa que en el tanque de los condensados no se logró leer porque no llegó a la escala ya que el flujo era muy rápido, aparte la muestra del suero de leche venía muy grasosa y no muy bien descremada, tenía muchos sólidos. Se cree que en el tanque de concentrado los resultados variaban ya que el tubo donde se evaporaban quedaban solidos de la muestra pegados, disminuyendo así nuestra transferencia de calor. La variación en el tanque evaporador cada media hora se debió a la eliminación del líquido (agua) ya que se fue eliminando el agua de suero. En la tabla 1, 2 y 3 los resultados fueron constantes en cada una de las mediciones. En la tabla No. 1 T1 y T2 son la entrada y salida de la temperatura del condensador y fue constante en cada una de las mediciones a 25 C. En la tabla No. 2 se muestra T6 y T7 que es entrada y salida de temperatura en el evaporador y se mantuvo constante. En la tabla No. 3 se muestra el resultado de la muestra en grados Brix medida en el refractómetro, cabe de mencionar que la muestra de suero de leche debe estar a 20 C, el resultado fue de 6 Brix y fue constante en cada una de las mediciones. En la tabla No. 8 se muestra que al finalizar la práctica se tomó la muestra completa del tanque de condensado ya que no alcanzó a llegar a la escala se midió con una probeta para el registro total en mililitros obteniendo 322 ml de agua. NOTA 1: También podemos suponer que los resultados variaron ya que al termino de nuestra práctica el evaporador se tapó debido a la gran cantidad de solidos de la muestra del suero de leche, ya que las prácticas pasadas lo habían dejado bastante sucio y nosotros lo desarmamos y limpiamos completamente. NOTA 2: La escala del tanque en el que se obtenía el concentrado es desconocido por lo que se supuso era en (pulg³) ya que al convertirlos a litros el resultado era el más cercano a la cantidad que se utilizo.

13 CONCLUCION En esta práctica se conoció las partes y manejo de un evaporador para su uso posible en la industria, así como conocer las condiciones óptimas de manejo para la concentración de solución, observando que a mayor flujo de alimentación la concentración disminuirá ya que es muy poco el tiempo de contacto en el evaporador, para obtener una concentración elevada con un flujo alto puede utilizarse la recirculación en el equipo para aumentar la concentración del producto. BIBLIOGRAFIA Geankoplis, Ch. J. (2004) Procesos de transporte y operaciones unitarias. 3a Edición, México: Editorial CECSA.

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