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Evaporación
Operaciones Unitarias II
Ana Isabel Casas Hidalgo 235906
José Raúl Domínguez Pérez 235909
Marco Antonio Merino Rodarte 235991
Rubén Eduardo Canales Callejas 236015
Sabado 18 de Agosto del 2012
Ensayo sobre la Evaporación como operación unitaria.

La evaporación es una operación unitaria cuyo objetivo es concentrar una
disolución de un soluto no volátil y un disolvente volátil (agua generalmente). Se
distingue la evaporación de otras operaciones gracias a que su residuo es un
líquido (en ocasiones altamente viscoso); el vapor generado (que puede ser una
mezcla) se condensa para ser desechado y el principal es concentrar la solución.
La realización de esta operación requiere considerar las características del
líquido a concentrar; como lo son:
Concentración: Soluciones muy diluidas se comportan de manera similar
al agua; soluciones concentradas se desvían de este comportamiento.
Formación de espuma: Principalmente en sustancias orgánicas, dando
lugar a importantes arrastres de masa en el vapor que pueden perderse.
Sensibilidad a la temperatura: De ser sensible el producto se debe
reducir el tiempo y la temperatura del calentamiento al que es sometido.
Formación de costras: La formación sedimentos entorpece la operación y
obliga al paro de la misma para limpiar el equipo.
Materiales de construcción: Se eligen de acuerdo a las características
fisicoquímicas del producto y los requerimientos operacionales.
Al utilizar sólo un evaporador (evaporación de simple efecto) el vapor
producido se condensa y se desecha, este método si bien sencillo, es ineficaz; si
el vapor procedente de un evaporador se alimenta a evaporadores sucesivos
(evaporación de múltiple efecto) se hace un uso más eficiente éste.
TIPOS DE EVAPORADORES
Evaporadores con un paso a través y con circulación: Utilizando un
paso a través, el líquido de alimentación pasa solo una vez a través de los
tubos, desprende vapor y deja la unidad más concentrado; estos
evaporadores se adaptan muy bien a operaciones de múltiple efecto y son
especialmente útiles para materiales sensibles al calor. Por otro lado, los
evaporadores con circulación mantienen una masa de líquido dentro del
equipo que se mezcla con la alimentación y después pasa por los tubos. El

líquido no evaporado retorna al equipo (evaporación en pasos); la
disolución concentrada se retira de la masa de líquido. Este tipo de
evaporadores no se recomienda para líquidos sensibles al calor.
Evaporadores de tubos largos con flujo ascendente: Es sumamente
eficaz para concentrar líquidos que forman espumas. La espuma se rompe
cuando la mezcla de líquido-vapor de alta velocidad choca contra las placas
deflectoras del equipo.
Evaporadores de película descendente: El líquido entra por la parte
superior, baja por el interior de los tubos calientes y sale por el fondo; el
principal problema es que el líquido que forme una película interior en los
tubos. El equipo trata productos sensibles al calor y viscosos.
Evaporadores de circulación forzada: Una bomba centrífuga impulsa el
líquido a través de los tubos (6-8 ft/s). El líquido se calienta originando una
mezcla vapor-líquido que choca con la placa deflectora y separa la parte
líquida (retorno a la bomba) y libera el vapor. Concentra líquidos
moderadamente sensibles al calor, soluciones salinas o que forman
espumas.
Evaporador de película agitada: Consigue altas velocidades de
transmisión de calor en líquidos viscosos y sensibles al calor agitando
mecánicamente la película de líquido que entra en el evaporador. Sin
embargo es demasiado costoso, requiere mantenimiento importante y tiene
muy baja capacidad comparado con otros equipos.
MÉTODOS DE OPERACIÓN PARA EVAPORADORES
o Evaporadores de efecto simple.
o Evaporadores de efecto múltiple con alimentación hacia adelante.
o Evaporadores de efecto múltiple con alimentación en retroceso.
o Evaporadores de efecto múltiple con alimentación en paralelo.
Coeficientes totales de transferencia de calor en evaporadores
El coeficiente total de transferencia de calor U está constituido por el
coeficiente del lado del vapor que se condensa, cuyo valor aproximado es de 5700

W/m 2 - (1000 BTU/h pie 2 “F). En el caso de evaporadores de circulación forzada
es posible predecir el coeficiente h en el interior de los tubos cuando ahí hay poca
o ninguna evaporación. En evaporadores de tubos verticales cortos, los
coeficientes de transferencia de calor pueden estimarse con los mismos métodos
de las unidades de tubos verticales Bargos con circulación natural.
Efectos de las variables de proceso en la operación de evaporadores
1. Efecto de la temperatura de alimentación.
2. Efecto de la presión.
3. Efecto de la presión del vapor de agua.
Elevación del punto de ebullición de las disoluciones
En la mayoría de los casos de evaporación, las soluciones no son tan
diluidas. Por tanto, las propiedades térmicas de las soluciones que se evaporan
pueden ser muy diferentes a las del agua. En soluciones concentradas de solutos
disueltos no es posible predecir la elevación del punto de ebullición debido a la
presencia del soluto. Se puede usar una ley empírica muy útil conocida como regla
de Dühring. Para cada concentración se obtiene una línea recta diferente.
Entre los ejemplos típicos de procesos de evaporación están la
concentración de soluciones acuosas de azúcar, cloruro de sodio, hidróxido de
sodio, glicerina, gomas, leche y jugo de naranja. En estos casos, la solución
concentrada es el producto deseado y el agua evaporada suele desecharse. En
otros, el agua que contiene pequeñas cantidades, de minerales se evapora para
obtener agua libre de solidos que se emplea en la alimentación de calderas, para
procesos químicos especiales, o para otros propósitos. Ocasionalmente, el
principal objetivo de la evaporación consiste en concentrar una solución de
manera que al enfriarse ésta se formen cristales que puedan separarse. Este
proceso especial de evaporación se llama cristalización.

Bibliografía
Geankoplis, C. J. Procesos de Transporte y Principios de Separación (Incluye Operaciones
Unitarias). Grupo Editorial Patria
Mc Cabe, W.,L., Smith, J.,C., Harriott P. Operaciones Unitarias en Ingeniería Química. McGraw
Hill. Madrid, España.