UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUA

Transcripción

1 UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS OPERACIONES UNITARIAS ll Ensayo Integrantes: Areli Prieto Velo Juan Carlos Calderón Villa Víctor Gutiérrez Fernando Gómez Batres

2 ENSAYO La evaporación consiste en eliminar el vapor formado por ebullición para obtener una solución más concentrada proveniente de un líquido por ejemplo la concentración de soluciones acuosas de glicerina, leche, el producto deseado es la solución concentrada mientras el agua evaporada suele desecharse o si contiene cantidades pequeñas de minerales se evapora para la obtención de agua libre y emplearla en procesos químicos especiales, el principal objetivo de la evaporación es la cristalización que es concentrar una solución que al enfriarse formen cristales que puedan separarse. Factores de procesos: Concentración en el líquido.- Conforme se verifica la evaporación la solución se concentra y la viscosidad aumenta notablemente provocando una disminución de la transferencia de calor, por lo cual se necesita una circulación turbulenta. Solubilidad.- A medida que la concentración aumenta se presenta la formación de cristales y esto limita la concentración máxima que puede obtenerse, al enfriar una solución concentrada a temperatura ambiente puede presentar una cristalización. Sensibilidad térmica de los materiales.- La cantidad de degradación está en función del tiempo y la temperatura. Formación de espumas.- Materiales constituidos de soluciones de alimentos como leche desnatada o soluciones causticas forman una espuma durante la ebullición, esta es arrastrada por el vapor y puede producir perdidas de material. Presión y Temperatura.- La temperatura de ebullición se eleva a medida que aumenta la concentración del material por la evaporación, para lograr permanecer temperaturas bajas es necesario operar a presiones inferiores a 1atm. Formación de incrustaciones y materiales de construcción.- Estas incrustaciones se forman a causa de los productos de descomposición o por disminución de la solubilidad esto obliga a limpiar el evaporador debido a la reducción del coeficiente de calor. Tipos de Equipo de Evaporación y Métodos de Operación: Marmita abierta o artesa.- El suministro de calor proviene de la condensación de vapor de agua en serpentines sumergidos en el líquido, son económicos pero el desperdicio de calor es excesivo. Evaporados de tubos horizontales con circulación natural.- La solución está por fuera de los tubos, es relativamente económico, se utiliza en

3 líquidos no viscosos y líquidos que no formen incrustaciones. Evaporador vertical con circulación natural.- El líquido está dentro de los tubos, por lo que el vapor se condensa en el exterior, no es útil con líquidos viscosos. Evaporador vertical de tubos largos.- El líquido está en el interior de los tubos miden de 3 a 10m de alto, lo que provoca velocidades altas, no se recircula. Evaporador de caída de película.- El líquido se alimenta por la parte superior de los tubos y fluye por sus paredes, este se usa mucho para la concentración de materiales sensibles al calor. Evaporador de circulación forzada.- Puede aumentarse por bombeo provocando una circulación forzada del líquido, es muy útil para líquidos viscosos. Métodos de Operación para Evaporadores. Evaporadores de efecto simple.- La temperatura del vapor está en equilibrio con la solución en ebullición. Evaporadores de efecto múltiple con alimentación en retroceso.- La alimentación entra al último que es del más frio al más caliente. En un evaporador el coeficiente de transferencia de calor está compuesto por el vapor que se condensa y la pared del evaporador que por ser metálica tiene buena conductividad y la resistencia se puede considerar despreciable. Una causa donde puede aumentar la resistencia es por la formación de sales que se incrustan en el evaporador y es difícil de detectar, sin embargo en un evaporador de flujo forzado se puede aumentar la velocidad del líquido en los tubos. Los vapores de ultimo efecto salen a presiones por debajo de la presión atmosférica esto quiere decir que salen al vacío, y estos deben descargarse de forma líquida, por lo que es necesario utilizar un condensador, que pueden ser de superficie o de contacto. Los condensadores de superficie son utilizados cuando se requieren cuando no se espera que se mezcle el condensado con el agua de enfriamiento, estos condensadores son más costosos y necesitan una gran cantidad de agua. Por otro lado existen los condensadores de contacto directo que por su mismo nombre entran en contacto los dos medios, el vapor entra al condensador de forma ascendente y el agua cae por el condensador en forma de una cortina de gotas, los gases no condensables salen de condensador y el resto se condensa.

4 La evaporación de varios materiales biológicos suele diferir de la de los materiales inorgánicos, así como materiales orgánicos. Los materiales biológicos como los productos farmacéuticos, leche, los jugos cítricos y los extractos vegetales, suelen ser muy sensibles al calor y con frecuencia contienen partículas muy finas en solución. Debido al crecimiento bacteriano, el equipo debe diseñarse de manera que pueda limpiarse fácilmente. Materiales biológicos en disolución presentan elevación del punto de ebullición muy baja al concentrarse. Se debe que a los sólidos suspendidos en forma de partículas muy finas y los solutos disueltos de alto peso molecular, contribuyen muy poco a esta elevación. El grado de degradación de los materiales biológicos durante la evaporación en esta función de la temperatura y del tiempo de procesamiento. Para mantener la temperatura baja, la evaporación debe hacerse al vacío, lo que reduce el punto de ebullición de la disolución. El equipo debe tener un tiempo bajo de retención (tiempo de contacto) del material que se esta evaporando. Tipos de equipos usados y algunos materiales que se procesan en ellos: 1. Evaporador vertical de tubos largos. Leche condensada. 2. Evaporador de caída de película. Jugos de frutas. 3. Evaporador de película agitada (película con raspador). Látex de caucho, gelatina, antibióticos, jugos de frutas. 4. Evaporador de ciclo con bomba de calor, jugos de frutas, leche, productos farmacéuticos. En la evaporación de jugos de frutas, los problemas son muy diferentes a los de evaporación de una sal típica. Los jugos de frutas son sensibles al calor y su viscosidad aumenta notablemente al concentrar la solución. La materia sólida en suspensión en los jugos tiende a adherirse a la superficie de calentamiento, causando sobrecalentamientos que conducen a carbonizaciones y deterioro del material. Para reducir la tendencia a esta adhesión y disminuir el tiempo, se necesitan velocidades de circulación altas en la superficie de transferencia de calor. También se requiere una temperatura de operación baja ya que el material es sensible al calor.

5 Bibliografía Geankoplis, C. (s.f.). Procesos de transporte y operaciones unitarias (tercera ed.). CECSA.