INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

LABORATORIO DE INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SEPARACION

PRACTICA.Evaporador de simple efecto de circulacin natural del tipo de pelcula ascendente-descendenteALUMNOPrez Aparicio AlfonsoGRUPO3IV36EQUIPO: 2PROFESORJoaquina Orea Lara

Objetivo.Que el alumno al trmino de las sesiones correspondientes al estudio de este equipo experimental sea capaz de: Explicar el funcionamiento del evaporador de simple efecto de circulacin natural del tipo de pelcula ascendente-descendente. Operar el equipo realizando cambios en las variables que pueden ser controladas a voluntad del operador. Analizar los efectos de los cambios de las variables y como lograr un aumento en la capacidad de produccin.

Introduccin.La evaporacin es la operacin de concentrar una solucin mediante la eliminacin de disolvente por ebullicin. Por lo general, el producto deseado es la solucin concentrada, pero en algunas ocasiones, el producto principal es el disolvente evaporado, por ejemplo, en la evaporacin del agua de mar para obtener agua potable.Hay tres tipos principales de equipo de evaporacin utilizados en la industria:A) CalderasB) Evaporadores *Plantas de fuerza*QumicosC) Intercambiadores Vaporizadores*Rehervidores*VaporizadoresLos procesos de evaporacin en plantas de fuerza se clasifican en cuatro entidades:1. Evaporadores de agua de compensacin para alimentar a la caldera2. Evaporadores de proceso para la produccin de agua purificada3. Evaporadores transformadores de calor4. Destiladores de salmueraEl propsito principal de la mayora de los evaporadores en las plantas de fuerza, es la separacin de agua pura a partir de agua cruda o tratada. Las impurezas se retiran continuamente del sistema mediante la purga.Los evaporadores qumicos se clasifican en dos grupos: de circulacin natural y de circulacin forzada. Los evaporadores de circulacin natural se usan unitariamente o en efecto mltiple para los requerimientos ms simples de evaporacin. Los evaporadores de circulacin forzada se usan para lquidos viscosos, para los que forman sales, y las soluciones que tienden a incrustarse. Los evaporadores de circulacin natural se clasifican en cuatro clases principales:1. Tubos horizontales2. Calandria con tubos verticales3. Tubos verticales con canasta4. Tubos verticales largosEn el caso del laboratorio el equipo es un evaporador de tubo vertical de pelcula ascendente, en el que el medio calefactor est separado del lquido por una superficie de vidrio consistente en un tubo vertical largo. En estos equipos la alimentacin entra por el fondo de los tubos, y de inmediato alcanza una alta velocidad de ascenso y salida hacia el separador, debido a la expansin del vapor que se genera por el calentamiento con las superficies internas del tubo.Un evaporador puede ser operado de forma intermitente (las operaciones de llenado, evaporacin y vaciado se ejecutan en pasos sucesivos), semi-intermitente (la alimentacin se lleva a cabo en forma continua, pero la descarga se efecta hasta que alcanza la concentracin final), de forma continua-intermitente (la alimentacin es continua y, en ciertas partes del ciclo, la descarga tambin es continua) y, finalmente, tambin se pueden operar en continuo, en cuyo caso la alimentacin y la descarga son continuas, permaneciendo la concentracin de la alimentacin y del producto prcticamente constante.Con objeto de ahorrar energa se tienen diferentes arreglos de evaporadores:A) Recompresin de vapor*Mecnica*Por eyeccin de vaporB) Bomba calorimtrica con fluido auxiliarC) Efecto mltiple *Alimentacin hacia adelante *Alimentacin hacia atrs *Alimentacin en paralelo *Alimentacin mixtaEn los evaporadores de tubos verticales largos de pelcula ascendente, hay por lo comn una zona que no est en ebullicin en la seccin del fondo y una zona en ebullicin en la parte superior. Es en este tipo de equipos donde se alcanza una mayor evaporacin que en los dems. Estn diseados para trabajar en forma continua y se adaptan muy bien a la operacin en mltiple efecto; aunque por lo general, se operan en un solo paso, llevando a cabo la concentracin del lquido en el tiempo que tardan el lquido y el vapor desprendido en pasar a travs del tubo. La recirculacin de parte del producto al evaporador es recomendable cuando la relacin de alimentacin a evaporacin o de alimentacin a superficie calefactora es baja, (as, por ejemplo, en la obtencin de jugo de limn concentrado se utilizan evaporadores de 4efectos).

Las principales ventajas que tienen los evaporadores de tubos verticales son:a) Costo moderado.b) Grandes superficies calefactoras en un solo cuerpo.c) Bajo tiempo y volmenes de residencia.d) Ocupan poco espacio.e) Buenos coeficientes de transferencia de calor a diferencias de temperaturas razonables.Sus principales desventajas son:a) Tienen mucha altura (hasta 18 m).b) Por lo general, no son apropiados para soluciones precipitantes o incrustantes.c) Con diferencias de temperaturas pequeas, sus coeficientes de transferencia de calor son pobres.d) Presentan demasiada sensibilidad hacia el cambio en las condiciones de operacin.Las aplicaciones de estos equipos son: Lquidos claros Lquidos que forman espuma Soluciones corrosivas Grandes cargas de evaporacin Diferencias de temperaturas altas

Proceso experimental.Primera etapa: Precalentamiento de la solucin diluida (la temperatura de precalentamiento deber ser de 5 a 10C menor a la temperatura de ebullicin de la solucin concentrada, leda esta, a la presin del separador). Llenar el tanque de almacenamiento Aflojar la vlvula reductora de De la solucin diluida presin

Abrir la vlvula que alimenta vapor Cerrar la vlvula de alimentacin Al tanque de la solucin diluida. de vapor a la calandria

Abrir la vlvula de alimentacin Apretar la vlvula reductora de General de vapor presin, observar burbujeo continuo

Esperar hasta lograr la temperatura De precalentamiento

Segunda etapa: Arranque del equipo y toma de datos.

Abrir la vlvula del tanque de la soln Abrir parcialmente la valvula de la Diluida lnea de recirculacin al tanque de la Soln diluida

Abrir la valvula de alimentacin de Encender bomba de alimentacin y Vapor a la calandria y cerrar la ajustar con la vlvula de control de Valvula de precalentamiento flujo de rotmetro

Abrir la valvula de purga de gases no ajustar el valor de P manomtrica Condensables con la valvula reductora de Presin

Abrir la valvula de alimentacin de abrir la valvula de alimentacin de Al sello de la bomba de vacio agua de condensacin a los Condensadores

Accionar la bomba de vaco y ajustar El valor

Tabla de datos.

Clculos.*Masa de alimentacin ()= = = 188.13 =3.141=dimetro interno= 59.6 cm= 0.596 m= diferencia de alturas= 5.6 cm= 0.056 m= densidad del agua= 1000= tiempo =5 min =0.0833 hrs*Masa de evaporado ()= = = 67.97 =3.141=dimetro interno= 34.6 cm= 0.346 m= diferencia de alturas= 6 cm= 0.06 m= densidad del agua= 1000= tiempo =5 min =0.0833 hrs*Masa de producto ()= = = 135.94 =3.141=dimetro interno= 34.6 cm= 0.346 m= diferencia de alturas= 12 cm= 0.12 m= densidad del agua= 1000= tiempo =5 min =0.0833 hrs*Masa de vapor de caldera ()= = = 71.87 =3.141=dimetro interno= 40.2 cm= 0.402 m= diferencia de alturas= 4.7 cm= 0.047 m= densidad del agua= 1000= tiempo =5 min =0.0833 hrs*Masa de agua de enfriamiento ()= = = 2375.7 =3.141=dimetro interno= 56 cm= 0.56 m= diferencia de alturas= 5.4 cm= 0.054 m= densidad del agua= 1000= tiempo =20 seg =0.0056 hrs*Calor aprovechado en la calandria (Q)Q= * + * -* Q = (67.97 ) () + (135.94 ) () - (188.13 ) () = 42818.7 = = Cp T = () = () = = Cp T = () = () = *Calor cedido en la calandria () = = (71.87 ) (532.6 ) = 38278 = 532.6 *Eficiencia () = * 100 = * 100 = 111.86 %*rea de la calandria (A)= ***h = (3.141) (4) (0.03 m) (2.4 m) = 0.904 = 3.141 = 4 =dimetro interno de los tubos= 0.03 mh = 2.4 m (altura de los tubos).*Capacidad evaporativa () = = =75.11 *Economa ()= = =0.9455*Capacidad calorfica () = = = 47322.8

BIBLIOGRAFAq ARCELUS, J.; ATALA, C. Y JOLLY, G. Diseos y Simulacin de Sistemas de Evaporadores en Mltiple Efecto. Tesis para optar por el ttulo de Licenciado en Ingeniera Qumica. Universidad Iberoamericana. Mxico, 1978.q KERN, Donald Q. Procesos de Transferencia de Calor. Compaa EditorialContinental, S.A. de C.V.Mxico, 1965.q PERRY, R. H. y D. GREEN. Perrys Chemical Engineers Handbook. 6th. Ed., McGraw-Hill New York 1984.