COSTOS DEL PROCESO DE EVAPORACION: El mayor gasto económico de una operación de evaporación, está dado por el consumo de vapor de calentamiento necesario para evaporar evaporar el producto en cuestión, el cual se cuantifica por una variable denominada “economía de vapor del sistema”.
Para reducir el consumo de vapor de calentamiento puede aprovecharse el calor contenido en el vapor extraído durante la evaporación, utilizándose como medio de calentamiento para evaporar más liquido de la misma solución, siempre que exista una diferencia de temperatura suficiente entre el vapor y e l líquido a evaporar. El principal factor que afecta a la economía de vapor de un sistema de evaporación es el número de efectos. Mediante un diseño adecuado, la entalpia del vapor vivo que llega al primer efecto se puede utilizar una o más veces, dependiendo del número de efectos de que conste el evaporador. La economía también depende de la temperatura de la alimentación. Si dicha temperatura es inferior a la de ebullición en el primer efecto, una parte de la entalpia de vaporización del vapor vivo se utiliza para calentar la alimentación y solamente queda la fracción restante para evaporación. Si la alimentación está a una temperatura mayor que la de ebullición, la vaporización súbita que se produce proporciona una evaporación adicional sobre la originada por la entalpia de vaporización del vapor vivo. Desde el punto de vista cuantitativo, la e conomía de un evaporador se calcula mediante balances entálpicos. En los evaporadores de múltiple efecto la economía de vapor se ha de pagar con un costo mayor de inmovilizado de evaporadores. Como las áreas de transmisión de calor son en general idénticas en los distintos efectos, los n efectos costaran aproximadamente n veces más que un evaporador de un solo efecto. Los costos equivalentes de las instalaciones auxiliares no siguen en general, la misma tendencia. En los evaporadores de múltiple efecto es necesaria una capacidad menor de condensación, ya que está distribuida entre las zonas de calefacción de los distintos efectos, excepto en el primero, por lo que las necesidades de agua de condensación son menores. El diseño óptimo de una instalación de evaporación se ha de basar en un balance económico entre: -
Los costos de operación que son más bajos para evaporadores de múltiple efecto debido al menor consumo de vapor. Los capitales inmovilizados que serán menores cuantos menos evaporadores haya instalados.
Los costos de operación relativos se ilustran en la tabla siguiente:
Figura tomada de: http://plataforma.fb.uner.edu.ar/claroline/claroline/backends/download.php?url=LzZfRXZhcG9yYWNpb24ucGRm&ci dReset=true&cidReq=OPU
MATERIALES Y REACTIVOS La instrumentación de un sistema de evaporación contiene los siguientes elementos:
Tomado de: http://www.univalle.edu.co/~dierolf/equipos/evaporador/Evaporador.htm
Para la operación del sistema de evaporación se requieren de los siguientes servicios: -
Agua, para el enfriamiento del condensador vertical.
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Vapor de agua, para la calefacción en la calandria del primer efecto o del efecto simple.
PROCEDIMIENTO
Tomado de: http://www.univalle.edu.co/~dierolf/equipos/evaporador/Evaporador.htm
Terminología: -
T: Tanque de separación. E: Evaporador. C: Condensador. T: Termómetro. P: Manómetro. TV: Trampa de vapor. R: Rotámetro. V: Válvula. F: Flujo.
Realizando la configuración adecuada, es posible utilizar el evaporador para que opere como evaporador de efecto simple o de doble efecto.
1. Efecto simple: Esta configuración asegura que solo se utilice un tanque de separación y un evaporador. -
Comprobar que todas las válvulas estén cerradas. Abrir la válvula V5 manteniendo cerrada V4 y posteriormente abrir V6. Esto se hace para llenar el tanque T2 y el evaporador E2 hasta llegar al nivel deseado.
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Se debe dejar pasar el agua de enfriamiento por el condensador vertical, abriendo la válvula V8. Ahora se permite la entrada de vapor disponiendo las válvulas con la siguiente configuración: V1 cerrada, V2 abierto, V3 cerrado. El vapor inicial entra a al evaporador E2 a través del flujo F5 y calienta el líquido del interior del tubo; posteriormente sale por el flujo F6 y llega a la trampa de vapor permitiendo solo la salida de líquido. El líquido que se evaporó del tubo del evaporador E2 pasa al tanque T2 a través del flujo F7. Este vapor ayuda a calentar el líquido que se encuentra en la superficie. Los vapores del tanque T2 salen por el flujo F8 y llegan a la carcasa del condensador C1. A través del tubo pasa agua a temperatura ambiente que actúa como refrigerante, condensando el vapor. Este sale al ambiente a través de l flujo F9. Para eliminar el agua restante se debe abrir la válvula V9. Cerrar todas las válvulas y dejar e l equipo en el estado inicial.
2. Doble efecto: De esta manera se utilizan los dos tanques de separación, aprovechando la energía del vapor que sale del prime ro en el segundo. -
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Comprobar que todas las válvulas se encuentren cerradas. Abrir V4, V5 y posteriormente abrir V6. Esto se hace para llenar los dos tanques y los evaporadores hasta lograr el nivel deseado (que se observa con el medidor de nivel). Se debe dejar pasar el agua de enfriamiento por el condensador vertical, abriendo la válvula V8. Ahora se permite pasar el vapor controlando las válvulas de la siguiente forma: V1 abierta, V2 Cerrada, V3 Abierta. Esto hace que el vapor pase a la carcasa del evaporador E1 haciendo que esté caliente el agua del interior del tubo. Debido a la pérdida de energía, el vapor se condensa y sale por el flujo F3 a través de la trampa de vapor permitiendo que solo salga líquido. El líquido caliente que se encuentra en la tubería del evaporador E1 se evapora y sale por el flujo F4 entrando al tanque de separación T1. Este vapor ayuda a calentar el líquido que se encuentra en la superficie. Los vapores salen del tanque por el flujo F5, llegan a la chaqueta del evaporador E2 y calientan el líquido del interior del tubo; posteriormente salen por el flujo F6 y llegan a la trampa de vapor. El líquido que se evaporó del tubo de la calandria E2 pasa al tanque T2 a través del flujo F7 ocasionando el mismo efecto que en T1. Los vapores del tanque T2 salen por el flujo F8 y llegan a la carcasa del condensador C1. A través del tubo pasa agua a temperatura ambiente que actúa como refrigerante, condensando el vapor. Este sale al ambiente a tr avés del flujo F9. Para eliminar el agua restante se deben abrir las válvulas V9 y V10 Cerrar todas las válvulas y dejar e l equipo en el estado inicial.
BIBLIOGRAFIA http://www.univalle.edu.co/~dierolf/equipos/evaporador/Evaporador.htm http://sgpwe.izt.uam.mx/files/users/uami/mlci/econom_evap.pdf http://iqtma.uva.es/calor/Tema%2010_%20Evaporadores.pdf -
Operaciones unitarias en ingeniería química, Mccabe Smith Harriot 4 edicion paginas 476508 editorial Mcgraw Hill
