DISCUSIÓN DE RESULTADOS En la primera parte del experimento se analizó el evaporador de efecto simple, para para el cual cual se repor reportar taron on todas todas las presi presione ones s y tempe temperat raturas uras regis registra tradas das durante el experimento, dando como resultado para el vapor de alimentación y para el vapor producido un promedio de temperaturas de 143 °C y 127! °C respectivamente "dem#s se registraron un promedio de presiones de igual forma para el vapor alimentado y el vapor producido de $%7 &ar y 437 &ar, respectivamente En la pr#c pr#cti tica ca se tiene tienen n cier cierta tas s dife difere renc ncia ias s resp respec ecto to a lo 'ue 'ue pasa pasa en la indu indust stri ria, a, ya 'ue 'ue gener general alme ment nte e un evap evapor orad ador or indu indust stri rial al tien tiene e como como (n concentrar una solución 'ue en la mayor)a de ocasiones es acuosa, y en el la&oratorio a diferencia del e'uipo industrial, se enfocó en analizar la operación unitaria en s), adem#s tam&i*n en el an#lisis de cómo cam&ia su e(ciencia y econom)a variando ciertos factores como la presión +ara el caso de la pr#ctica solo se tra&aó con agua, esto tanto como medio de evaporación y como -solución. a evaporar /e sa&e 'ue las propiedades f)sicas y 'u)micas de la solución 'ue se est# concentrando y del vapor 'ue se separa tienen un efecto considera&le so&re el tipo de evaporador 'ue de&e usarse y so&re la presión y temperatura del proceso +ara el efecto simple en este caso, se o&tuvo una e(ciencia experimental de 37$1 0 y una teórica de 3%%4 0+ara el caso de la econom)a se o&tuvo una experimental de 44% y una econom)a teórica de 4!4 En el caso de la econom)a, se calcula como relaciones de masas de vapor, as), si esta es mayor a la unidad signi(ca 'ue económicamente el evaporador es facti&le e incluso dependiendo de la temperatura del vapor 'ue sale del efecto se podr)a podr)a reuti reutiliz lizar ar en otro otro proce proceso so a&la a&lando ndo indust industria rialme lmente nte o como como es pro&a&le 'ue salga saturado, las leyes internacionales no tienen pro&lema si *ste es descartado directamente en la atmósfera, pero como se pudo o&servar los resultados fueron menores a la unidad, lo 'ue demuestra 'ue el evaporador con efecto simple no resulta facti&le, es decir el proceso no se da de la meor forma 5e igual manera se puede apreciar 'ue la e(ciencia para este caso fue &astante &aa, ya 'ue no supero el cuarenta por ciento "nalizando las posi&les razones de lo &aos valores o&tenidos para la e(ciencia y econom)a en el efecto simple se puede mencionar 'ue los serpentines serpentines tienen una super(cie no lisa oxidada, lo 'ue generalmente resulta un pro&lema com6n en este este tip tipo de e'ui e'uip pos consec nsecue uenc ncia ia de su uso uso excesiv esivo o o falta alta de mantenimiento Esto puede ocasionar fugas en el serpent)n y por ende afectar los resultados tro aspecto por analizar son los factores 'ue afectan en el resultado de la econom)a, como es el caso de la temperatura de alimentación, ya 'ue si dica temperatura es inferior a la de e&ullición en el efecto, una parte de la ental entalp) p)a a de vapo vapori riza zaci ción ón del del vapo vaporr vivo vivo se util utiliz iza a para para cale calent ntar ar la alim alimen enta taci ción ón y sola solame ment nte e 'ued 'ueda a la frac fracci ción ón rest restan ante te para para vapo vapori riza zaci ción ón "dem#s si la alimentación est# a una temperatura superior a la de e&ullición, la vaporizac vaporización ión s6&ita s6&ita 'ue se produce produce propor proporciona ciona una evaporació evaporación n adicional adicional so&re la originada por la entalp)a de vaporización del vapor vivo
+or otra parte, la econom)a experimental o&tenida para el segundo efecto es de 7$1 Cuadro 14, la cual es muco mayor a la de efecto simple 44%, esto se de&e a 'ue al calcular este par#metro se toma en cuenta el vapor producido en los dos efectos /i &ien, con el segundo efecto no se o&tiene una e(ciencia mayor a 1, esto se de&e a 'ue el sistema presenta mucas p*rdidas de energ)a El vapor vivo en el primer efecto trans(ere el calor latente al agua almacenada en el tan'ue, sin em&argo de&ido a 'ue este, no se encuentra aislado, parte de esa energ)a se trans(ere al am&iente "simismo el vapor generado en el primer efecto pasa al segundo efecto, donde parte de la energ)a transferida se pierde por la exposición del tan'ue al am&iente 8a econom)a al emplear dos efectos se podr)a aumentar, con una variación en la temperatura del l)'uido 'ue se alimentó a los tan'ues, ya 'ue el vapor cede su energ)a para aumentar la temperatura asta el punto de e&ullición y una parte 'ueda disponi&le para la evaporación /i se alimentara agua en estado l)'uido saturado, la entalp)a del vapor se usar)a solo para evaporar el l)'uido, con lo cual se aprovecar)a m#s el vapor En cuanto la e(ciencia del evaporador se o&tiene un meor resultado al emplear dos efectos, lo cual se de&e a 'ue en este caso se incluye el vapor generado en el primer y segundo efecto +or ende se o&tiene una mayor e(ciencia experimental !7$ 0, en comparación con la e(ciencia de un solo efecto 37$ 0 "l utilizar dos efectos se puede o&tener e(ciencias mayores a 1, de&ido a 'ue se puede lograr una gran transferencia de calor al sistema de&ido a la diferencia de temperatura 9o o&stante en este caso no se logró de&ido a las p*rdidas energ*ticas mencionadas anteriormente 8a con(guración del e'uipo utilizado proporciona algunas limitaciones, por eemplo la operación del tren de evaporación es de tipo intermitente, es decir se cargan primero los dos tan'ues, la alimentación se cierra y luego se a&ren las v#lvulas para regular el :uo de vapor vivo +or ende si se 'uisiera concentrar una disolución, la concentración en el primer efecto ser)a diferente a la del segundo de&ido a 'ue se usa vapor so&recalentado por lo 'ue se genera mayor vapor, mientras 'ue en el segundo efecto se usa vapor generado en el primer efecto, el cual posee una temperatura menor Esto se puede corro&orar con el Cuadro !, en el cual se muestra como disminuye la temperatura del vapor en el serpent)n 1 13 °C y el serpent)n 2 112 °C con respecto al vapor vivo 142°C, lo cual se de&e a la diferencia de presión en los serpentines y la alimentación del tren de evaporación, lo cual cumple con la teor)a de 'ue la presión disminuye a trav*s de cada efecto Es importante mencionar 'ue el e'uipo de evaporación presenta algunos pro&lemas, los cuales generan fuentes de error +or eemplo el vapor producido en el efecto 2 no fue posi&le condensarlo totalmente, dado 'ue se o&servó salir condensado con vapor, a pesar 'ue se suministró un :uo m#ximo de agua de enfriamiento Este error se re:eó en una diferencia entre la econom)a experimental y teórica mostrada en el Cuadro 14 +or lo 'ue se recomienda emplear un condensador m#s e(ciente, con un #rea de transferencia mayor o
&ien emplear un :uo de enfriamiento mayor de manera 'ue se condense todo el vapor generado +or otra parte, al llenar los tan'ues con agua, se o&servó 'ue esta presenta&a una coloración caf*, lo cual indica la presencia de óxidos 5e&ido a 'ue el agua empleada en la pr#ctica no se le realiza ning6n tratamiento, el ox)geno y dióxido de car&ono disuelto podr)a oxidar las tu&er)as, adem#s los minerales podr)an formar incrustaciones en los serpentines lo cual disminuye el coe(ciente glo&al de transferencia de calor
+ara analizar el impacto 'ue tiene la presión en el proceso de evaporación, se varió la presión de entrada para el caso del evaporador de do&le efecto, los datos o&tenidos se o&servan en los Cuadros !, 7 y %, en estos cuadros se evidencia 'ue el comportamiento en los tres casos fue similar, es decir la presión de vapor de entrada fue mayor 'ue la presión de vapor correspondiente al primer efecto y esta a su vez fue mayor 'ue la o&tenida para el segundo efecto, es decir la presión de vapor disminuyó con la cantidad de efectos, esto se puede atri&uir a 'ue u&o un aumento en el punto de e&ullición y adem#s a las p*rdidas de presión por las tu&er)as y accesorios del e'uipo ;a 'ue la temperatura est# directamente relacionada con la presión de vapor y las propiedades del vapor de agua, al disminuir dica presión se espera&a 'ue *sta tam&i*n disminuyera, tal como ocurrió, este comportamiento se puede ver claramente en los Cuadros 7, % y <, en donde de igual forma la temperatura disminuyó con la cantidad de efectos, siendo la temperatura de entrada el valor mayor y la temperatura del ultimo efecto, efecto 2, el valor menor +or otra parte se determinó la econom)a del evaporador de do&le efecto Cuadro 71$ y los datos o&tenidos se gra(caron en función de la presión tal como se muestra en la =igura 4 En esta (gura se puede apreciar 'ue la econom)a experimental correspondiente a 4,37 &ar fue de ,$<, para la presión de 3,72 &ar la econom)a fue de ,% y para la presión de 3,$1 &ar fue de !%, es decir la econom)a m#s alta se presentó a la presión intermedia de 3,72 &ar y la m#s &aa se o&tuvo a la mayor presión de vapor, 4,37 &ar, el comportamiento fue similar en la econom)a teórica, esto se de&e principalmente a la temperatura en la alimentación y a las entalpias de vaporización 'ue var)an dependiendo de la presión de vapor
%$ % 7$
Economía
7
Experimental !$
>eórica
! $$ 34
3<
44
Presión, P/(bar) i!"ra # ?r#(ca de econom)a contra presión para el evaporador de do&le efecto$ En la =igura $, se gra(có la e(ciencia en función de la presión, para tres diferentes presiones en el evaporador de do&le efecto Esta gr#(ca es semeante a la de econom)a de la =igura 4, ya 'ue la mayor e(ciencia se o&tiene tam&i*n a la presión de 372 &ar y esta es de !!, esto de&ido a 'ue en el c#lculo de la e(ciencia tam&i*n in:uye directamente las entalpias de vapor 7 !$ !
E(ciencia
$$ Experimental
>eórica
$ 4$ 34
3<
44
+resión &ar
i!"ra % ?ra(ca de e(ciencia contra presión para el evaporador de do&le efecto
CONCLUSIONES
8as e(ciencias para el efecto simple fueron de 37$1 0 experimental y una teórica de 3%%4 0, esto sumado a los &aos valores de econom)a demostró la ine(ciencia del sistema con el evaporador de efecto simple 8a e(ciencia del evaporador se o&tiene un meor resultado al emplear la con(guración de do&le efecto, lo cual se de&e a 'ue en este caso se incluye el vapor generado en el primer y segundo efecto +or ende se o&tiene una mayor e(ciencia experimental !7$ 0, en comparación con la e(ciencia de un solo efecto 37$ 0 8a &aa e(ciencia en el evaporador de do&le efecto se de&e a 'ue el sistema presenta mucas p*rdidas de energ)a dado 'ue los tan'ues de almacenamiento se encuentran expuestos al am&iente /e logró evidenciar una disminución de la temperatura a trav*s del evaporador de do&le efecto, lo cual se de&e a una disminución en la presión a lo largo del tren de evaporación, donde la alimentación presenta una presión mayor respecto al serpent)n 1 y 2
RECO&ENDACIONES @rindar mantenimiento a los serpentines de manera 'ue se pueda analizar la operación de evaporación sin interferencia de&ido a la oxidación Emplear un condensador m#s e(ciente, con un #rea de transferencia mayor o &ien emplear un :uo de enfriamiento mayor de manera 'ue se condense todo el vapor Aealizar un tratamiento al agua emplea en el módulo de evaporación con el o&etivo de evitar la formación de oxidación, as) como incrustaciones en los serpentines
