EVAPORADORES CAÑA

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INTRODUCCION: La caña de azúcar ha sido sin lugar a dudas uno de los productos de mayor Importancia para el desarrollo comercial del continente americano y europea. El Azúcar se consume en todo el mundo, puesto que es una de las principales principales Fuentes de calorías en las dietas de todos los países El azúcar puede obtenerse principalmente a partir de la caña de azúcar y la remolacha azucarera. Para su obtención se requiere de un largo proceso, desde que la semilla de caña germina hasta que el azúcar se comercializa nacional e internacionalmente. De toda la producción mundial de azúcar, el 70% procede de la caña de azúcar y el 30% restante de la remolacha azucarera. La caña de azúcar está constituida por el tronco de la caña de azúcar está compuesto por una parte sólida llamada fibra y una parte líquida, el Jugo, que contiene agua y sacarosa. En ambas partes también se encuentran otras sustancias en cantidades muy pequeñas

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CAPITULO I:

PROCESO DE PRODUCCIÓN El proceso de fabricación consta de las siguientes etapas:

Entrada o transporte de la caña de azúcar: La caña que llega a la fábrica se transporta, se pesa y luego se descarga sobre las mesas de alimentación, con grúas.

Molienda La caña es sometida a un proceso de preparación que consiste en romper las celdas de los tallos. Luego unas bandas transportadoras la conducen a los molinos, donde se realiza el proceso de extracción de la sacarosa. El bagazo sale del último molino hacia las chimeneas, para usarlo como combustible, o al depósito de bagazo, de donde se despacha para usarlo como materia prima en la elaboración de papel.

Clarificación El jugo proveniente de los molinos, pasa al tanque, donde se rebaja su grado de acidez. El jugo alcalinizado se bombea a los calentadores, donde se eleva su temperatura hasta un nivel cercano al punto de ebullición. Luego antes de pasar a los clarificadores va a un tanque de flasheo abierto a la atmósfera, en el cual pierde entre 3 y 4 grados centígrados por acción de evaporación natural, también se cambia la velocidad del jugo de turbulento a laminar. En los clarificadores se sedimentan y decantan los sólidos. Los sólidos decantados pasan a los filtros rotatorios, trabajan con vacío y están recubiertos con finas mallas metálicas que

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dejan pasar el jugo, pero retienen la cachaza, que puede ser usada como abono en las plantaciones.

Evaporación Luego el jugo clarificado pasa a los evaporadores, que funcionan al vacío para facilitar la ebullición a menor temperatura. En este paso se le extrae el 75% del contenido de agua al jugo, para obtener el producto o meladura.

Cristalización El cocimiento de la sacarosa que contiene el jarabe se lleva a cabo en tachos al vacío. Estos cocimientos, producirán azúcar crudo (para producción para animales), azúcar blanco (para consumo directo) o azúcar para refinación. La cristalización del azúcar es un proceso demorado que industrialmente se aumenta introduciendo al tacho unos granos de polvillo de azúcar finamente molido.

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Separación o centrifugación Los cristales de azúcar se separan de la miel restante en las centrífugas. Estas son cilindros de malla muy fina que giran a gran velocidad. El líquido sale por la malla y los cristales quedan en el cilindro, luego se lava con agua. Las mieles vuelven a los tachos, o bien se utilizan como materia prima para la producción de alcohol etílico en la destilería. El azúcar de primera calidad retenido en las mallas de las centrífugas, se disuelve con agua caliente y se envía a la refinería, para continuar el proceso. Cabe resaltar que en este punto se obtiene lo que se llama azúcar rubio, debido al color de los cristales; a continuación se detalla el proceso mediante el cual el azúcar rubio se convierte en azúcar blanco o azúcar muy fina.

Refinado Mediante la refinación, se eliminan los colorantes o inorgánicas que el licor pueda contener. El azúcar disuelto se trata con ácido y sacarato de calcio para formar un compuesto que arrastra las impurezas, las cuales se retiran fácilmente en el clarificador. El licor resultante se concentra, se cristaliza de nuevo en un tacho y se pasa a las centrífugas, para eliminar el jarabe.

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Secado El azúcar refinado se lava con condensado de vapor, se seca con aire caliente, se clasifica según el tamaño del cristal y se almacena en silos para su posterior empaque

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CAPITULO II: EVAPORACION, PROCESO UNITARIO: La evaporación es una operación unitaria empleada para remover un líquido de una solución, suspensión o emulsión hirviendo alguna porción del líquido. Es así un proceso de separación térmica o de concentración térmica. Nosotros definimos el proceso de evaporación como aquel que comienza con un producto liquido y termina con uno más concentrado, pero aun líquido y aun bombeable y con el concentrado como el producto principal del proceso. Evaporación •Al proceso físico en sí, que trata del cambio de estado, de líquido a gaseoso en el cual una sustancia se puede separar de otra por su punto de ebullición. •Al paso del estado liquido al estado gaseoso, desde superficies líquidas, o desde el suelo. Evaporación (física):

En física, la evaporación es un proceso por el cual una sustancia en estado líquido pasa al estado gaseoso, tras haber adquirido energía suficiente para vencer la tensión superficial. A diferencia de la ebullición, este proceso se produce a cualquier temperatura, siendo más rápido cuanto más elevada aquélla. No es necesario que toda la masa alcance el punto de ebullición. La evaporación es rara pero importante e indispensable en la vida cuando se trata del agua, que se transforma en nube y vuelve en forma de lluvia, nieve, niebla o rocío. Cuando existe un espacio libre encima de un líquido caliente, una parte de sus moléculas está en forma gaseosa, al equilibrase, la cantidad de materia gaseosa define la presión de vapor saturante, la cual no depende de la temperatura. Si la cantidad

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de gas es inferior a la presión de vapor saturante, una parte de las moléculas pasan de la fase líquida a la gaseosa: eso es la evaporación. Vista como una operación unitaria, la evaporación es utilizada para eliminar el vapor formado por ebullición de una solución líquida para así obtener una solución concentrada. En la gran mayoría de los casos, la evaporación vista como operación unitaria se refiere a la eliminación de agua de una solución acuosa.

Evaporación

Un proceso que transfiere agua desde el suelo de vuelta a la atmósfera es la evaporación. La evaporación es cuando el agua pasa de la fase líquida a la gaseosa. Los índices de evaporación del agua dependen de varios factores tales como la radiación solar, la temperatura, la humedad y el viento. El agua que se mantiene en los lagos y en los ríos, se evaporan directamente en la atmósfera, pero algo del agua del subsuelo llega a la atmósfera por evaporación a través de la superficie de la tierra. Claro está que, el océano es la fuente más grande de agua que se evapora hacia la atmósfera. Aparte de la evaporación, el proceso de transpiración también lleva agua almacenada en las hojas de la vegetación hacia la atmósfera. La evaporación es un proceso fisco en el que un liquido o un solido se convierte gradualmente en gas, considerando que en este proceso el agua se calienta al absorber energía calórica del sol tomando en cuenta que esta, la fuente de energía del sol y que esto permite culminar la fase. La energía necesaria para que un gramo de agua se convierta en vapor es de 540 calorías a 100 ºc valor conocido cómo calor de evaporación. Al ocurrir la evaporación la temperatura del aire baja, al ser tomado el calor de la superficie por la evaporación procedentemente es transportado a otros niveles mediante el proceso inverso de condensación ,se esta entonces ante un mecanismo de mucha importancia, en lo que respecta a la transferencia y distribución del calor en la atmósfera en el globo terrestre.

Operaciones unitarias

Se llama operación unitaria a una parte indivisible de cualquier proceso de transformación, sea físico, químico o de naturaleza biológica, de una materia prima en otro producto de características diferentes. Se entiende que los procesos de transformación en general y las operaciones unitarias, en lo particular, tienen como objetivo el modificar las condiciones de una determinada cantidad de

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materia en forma más útil a nuestros fines. Esta transformación puede realizarse de distintas formas: modificando la masa o composición del cuerpo primario ya sea mezclándolo, separándolo o haciéndolo reaccionar químicamente; modificando la calidad de la energía que posee el cuerpo en cuestión, ya sea por enfriamiento, vaporización, aumento depresión; modificando las condiciones relativas a la cinética del cuerpo primario, ya sea aumentando o disminuyendo su velocidad o modificando la dirección que tiene en el espacio. De hecho, los cambios mencionados son los únicos cambios posibles que un cuerpo puede experimentar. Un cuerpo está absolutamente definido cuando están especificadas: •La cantidad de materia y su composición. •La energía total (cualquiera que sea el tipo de energía) de que el cuerpo esté dotado. •Las componentes de dirección y velocidad de qu e está animado. Lo descrito está basado experimentalmente y soportado matemáticamente por las leyes de la conservación: •Ley de la conservación de la materia. •Ley de la conservación de la energía. •Ley de la conservación de la cantidad de movimiento. Las operaciones unitarias son comunes en los procesos industriales, sean químicos, físicos o biológicos y se refieren a las etapas individuales y diferenciables entre sí, en que pueden ser divididos tales procesos.

Principios del proceso de Evaporación

La evaporación es una operación unitaria empleada para remover un líquido de una solución, suspensión o emulsión hirviendo alguna porción del líquido. Es así un proceso de separación térmica o de concentración térmica. Nosotros definimos el proceso de evaporación como aquel que comienza con un producto liquido y termina con uno más concentrado, pero aun líquido y aun bombeable y con el concentrado como el producto principal del proceso. Hay realmente algunos casos donde el componente evaporado, volátil es el producto principal, pero no discutiremos eso aquí. En muchos casos es esencial que el producto sea sujeto a una mínima degradación térmica durante el proceso de evaporación, requiriendo que la temperatura y el tiempo de exposición deban ser minimizados. Esto y otros

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requisitos determinados por las características físicas del producto procesado han dado lugar al desarrollo de un amplio y diverso rango de tipos de evaporadores. Adicional a ello, la solicitud de un uso eficiente de la energía y el minimizar el impacto ambiental, han conducido el desarrollo hacia una configuración de plantas y diseño de equipos verdaderamente innovadores.

CAPITULO III: EVAPORADORES: Se conoce por evaporador al intercambiador de calor donde se produce la transferencia de energía térmica desde un medio a ser enfriado hacia el fluido refrigerante que circula en el interior del dispositivo. Su nombre proviene del cambio de estado sufrido por el refrigerante al recibir esta energía, luego de una brusca expansión que reduce su temperatura. Durante el proceso de evaporación, el fluido pasa del estado líquido al gaseoso. Los evaporadores se encuentran en todos los sistemas de refrigeración como neveras, equipos de aire acondicionado y cámaras frigoríficas. Su diseño, tamaño y capacidad depende de la aplicación y carga térmica de cada uso. Principio En los sistemas frigoríficos el evaporador opera como intercambiador de calor, por cuyo interior fluye el refrigerante el cual cambia su estado de líquido a vapor. Este cambio de estado permite absorber el calor sensible contenido alrededor del evaporador y de esta manera el gas, al abandonar el evaporador lo hace con una energía interna notablemente superior debido al aumento de su entalpía, cumpliéndose así el fenómeno de refrigeración. El flujo de refrigerante en estado líquido es controlado por un dispositivo o válvula de expansión la cual genera una abrupta caída de presión en la entrada del evaporador. En los sistemas de expansión directa, esta válvula despide una fina mezcla de líquido y vapor a baja presión y temperatura. Debido a las propiedades termodinámicas de los gases refrigerantes, este descenso de presión está asociado a un cambio de estado y, lo que es más importante aún, al descenso en la temperatura del mismo. De esta manera, el evaporador absorbe el calor sensible del medio a refrigerar transformándolo en calor latente el cual queda incorporado al refrigerante en estado de vapor. Este calor latente será disipado en otro intercambiador de calor

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del sistema de refrigeración por compresión conocido como condensador dentro del cual se genera el cambio de estado inverso, es decir, de vapor a líquido.

PARTES DE UNA EVAPORADOR UTILIZADO EN LA INDUSTRIA AZUCARERA Evaporador de calandria: Consiste en un haz de tubos verticales, corto, colocado entre dos placas remachadas al cuerpo del evaporador; este conjunto constituye la parte inferior del equipo. El cuerpo del evaporador está compuesto por un cilindro de fundición de hierro o de acero, el cual constituye la parte superior del equipo, denominado comúnmente calandria, situado sobre el haz tubular. La calandria termina en una cúpula en forma de casquete esférico construida a una altura suficiente para disminuir el arrastre del líquido con los vapores. El vapor fluye por fuera de los tubos, existe un gran paso circular de derrame en el centro del haz de tubos donde el líquido a menor temperatura recircula hacia la parte inferior del haz tubular. Los tubos son grandes para disminuir la caída de presión y facilitar la circulación del líquido, están construidos generalmente de acero o de latón, por ellos circula el jugo a concentrar. El vapor penetra al haz tubular por una o dos entradas, circula por los espacios intertubulares limitado por las placas y la pared del mismo. Para lograr una buena distribución del vapor entre los tubos se utilizan deflectores o bafles y se deben ubicar puntos de purga para evitar la formación de bolsas de gases incondensables. En la parte opuesta a la entrada del vapor se ubican las tuberías de salida de los gases incondensables y en la parte inferior del haz tubular se encuentra una tubería para la evacuación del agua condensada. En la parte inferior del equipo se encuentra localizada una tubería, la cual lo comunica con el siguiente efecto. El espacio sobre el nivel del líquido, utilizado para liberar el líquido arrastrado por el vapor, debe poseer una trampa instalada en la línea de vapor con el propósito de retornar el líquido arrastrado. Tales trampas se basan en la eliminación centrífuga de las gotas del líquido.

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Evaporador de circulación forzada, calandria vertical de tubos largos

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Evaporador de calandria vertical de tubos largos

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