MÓDULO EVAPORACIÓN
OPERACIONES UNITARIAS UNITARIAS 2 Determinar los parámetros parámetros y variables que determinan los los procesos de evaporación para para el análisis y diseño de procesos. Carlos Alberto García Mogollón
Sistema de Conocimientos •
Introducción: Evaporación y usos de los evaporadores, influencia de las propiedades del líquido de alimentación en la evaporación, evaporación en efecto simple y múltiples.
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Tipos de evaporadores: Componentes básicos de un evaporador, evaporadores de un solo paso y circulación, evaporadores de circulación forzada, evaporadores de tubos largos y flujo ascendente, evaporadores de película agitada, funcionamiento de evaporadores tubulares.
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Capacidad de evaporación: Factores que influyen en el punto de ebullición del líquido, coeficientes de transferencia de calor, coeficientes globales, economía de un evaporador, balance de energía de un evaporador de simple efecto, cálculos en un evaporador de simple efecto, cálculo en un evaporador de múltiples efectos, capacidad y economía de evaporadores de múltiples efectos.
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Práctica de laboratorio: Evaporadores de simple efecto.
Objetivos del Proceso de Evaporación
La concentración de líquidos previa a la aplicación de otras operaciones (deshidratación, congelación, esterilización). Permitiendo ahorro de energía y facilitando el proceso.
Reducción del peso y volumen para facilitar y abaratar el transporte, almacenamiento y distribución.
Facilitar el empleo y facilitar la oferta del producto.
Tipos de Evaporadores 1. Configuración de la superficie de transferencia. 2. Circulación del liquido 3. Tipo de liquido aplicación.
Evaporadores de circulación natural (horizontal)
Evaporadores de circulación natural (Vertical)
Evaporadores de circulación natural (de calandria exterior)
Evaporadores de circulación forzada (Calentamiento externo)
Mecanismo de distribución en evaporadores de circulación descendente: A)Distribución estática
B)Distribución dinámica
EVAPORADOR DE EFECTO SIMPLE (ES)
¿Y los Balances de masa y energía? Doc: Evaporadores de Efecto
Q
EVAPORADORES DE EFECTO MULTIPLE (EME) Los evaporadores múltiples están conectados de forma que el vapor procedente de un efecto sirve de medio de calefacción para el siguiente efecto y el líquido concentrado constituye la alimentación de éste. El
primer efecto de un evaporador de efecto múltiple es aquél en el que se introduce vapor vivo y en el que la presión en el espacio del evaporador es la más elevada. El último
efecto es el que tiene la presión mínima en el espacio interior.
El problema de la Presión en EME L
m
>P2
P1
n
>P3
Alimentación
Vapor Ts
Ts
T2
o t c u d o r P
T3
3 ↑ → 3 ↑ → ∆ 3 − 2 ↓ →↓ ó →→→ 2? Recuerda que Teb << Tc
Caída de Temperatura ΔT – Capacidad de Evaporadores Q T = AU T
q = A1U1T1 = A2U2T2 = A3U3T3 L
m
n
El T efectivo global es igual a la suma de los T de cada efecto: Alimentación Σ
P1
P2
P3
T = ( T1 + T2 + T3)= Ts – T3
Vapor Ts
Q T = UA( T1 + T2 + T3) Ts
q1 = A1U1 T1
T2
∆ =∆ 1 + 11 + 1
o t c u d o r P
T3
Elevación del Punto de ebullición (EPE) Q T = AU T
q = A1U1T1 = A2U2T2 = A3U3T3 L
m
n
El T efectivo global es igual a la suma de los T de cada efecto: Alimentación Σ
P1
P2
P3
T = ( T1 + T2 + T3)= Ts – T3
Vapor Ts
Q T = UA( T1 + T2 + T3) Ts
q1 = A1U1 T1
T2
∆ =∆ 1 + 11 + 1
o t c u d o r P
T3
Elevación del Punto de ebullición (EPE)
Unit Operations in Food Engineering - A. Ibarz, G. Barbos a-Canovas (CRC, 2003)
Unit Operations in Food Engineering - A. Ibarz, G. Barbos a-Canovas (CRC, 2003)
Unit Operations in Food Engineering - A. Ibarz, G. Barbos a-Canovas (CRC, 2003)
Unit Operations in Food Engineering - A. Ibarz, G. Barbos a-Canovas (CRC, 2003)
El problema de la configuración
El problema de la configuración
El problema de los Requerimientos de Vapor y la Economía de vapor
L
= ℎ =
Alimentación
P1
m
P2
o t c u d o r P
Vapor Ts
Ts
T2
Aplicaciones efecto de las variables Evaporador de efecto simple. Un jugo se va ha concentrar de 10% a 50% en un evaporador de simple efecto. El vapor suministrado esta a 15psig (249°F) y el vacío de 25in Hg (125°F) en el espacio de vapor. La alimentación en el evaporador es 55000 Lb/h a 125°F y el A.tranferencia es 725ft2. El condensado deja a la T del vapor y no se considera la EPE. El calor especifico es 0,9Btu/lb°F y la del producto es 0,5BTU/h°F. El U = 200BTU/hft2°F Calcular los requerimientos de vapor y la economía. Si la temperatura de alimentación del producto cambia, grafique como cambia la capacidad del evaporador.
Efecto Simple
Aplicaciones efecto de las variables Evaporador de efecto doble. Se concentra un liquido desde 11% hasta 50% del total de solidos concentrados en un evaporador de doble efecto. La alimentación forward es de 10000Kg/h a 20°C, el liquido dentro del segundo efecto se evapora a 70°C. El vapor es suministrado al primer efecto a 198,5kPa. El condensado es descargado a 95°C y del segundo efecto a 70°C, el U en el primer efecto es 1000W/m2°C y en el segundo es U es 800W/m2°C. Los Cp son 3,8; 3,0 y 2,5Kj/Kg°C al inicio, intermedio y producto final. Asumir que las A y gradientes de T son iguales en cada efecto. Calcular los requerimientos de vapor y la economía. Efecto Doble
Food Process Engineering and Technology - Berk Z Evaporation. Tipos de Evaporadores. Chapter 21. 429p. Handbook of food engineering practice 6.2. EVAPORATOR SYSTEMS AND APPLICATIONS 221p Introduction to Food EngineeringPaul Singh Design of a Multiple-Eff ect Evaporator 561p Example 8.3 Doble efecto. Método calculo.
Unit Operations in Food Engineering - A. Ibarz, G. Barbosa-Canovas (CRC, 2003) Chapter 18. Evaporacion. 640p. Método iterativo Calculo EME. Triple efecto
Solving Problems In Food Engineering, Springer (2008) Chapter 16. Evaporation 219p.
Exposicion caso de estudio Handbook of food engineering practice 6.2. EVAPORATOR SYSTEMS AND APPLICATIONS 244p
PERFORMANCE EVALUATION OF A COMMERCIAL CITRUS EVAPORATOR The concentration of citrus juices is a typical application of evaporator technology in the food processing industry. In commercial operations, the average juice yield from oranges varies from 43 to 55% and the solids content are from 9 to 15% which are concentrated to 60 to 65% by evaporation. The most popular design of citrus evaporators is known as the TASTE evaporator. Several field tests on citrus TASTE evaporators have been reported. A field test of a typical early design of commercial multiple-effect citrus evaporator was presented by Chen (1982a). Heat and mass balance calculations for commercial citrus evaporator systems are fairly complex. In many cases, the design information is lacking and some estimates have to
