Analizar e interpretar la operación de evaporación, usando una hoja electrónica de cálculo (EXCEL).
2. FUNDAMENTO TEÓRICO Un evaporador es un intercambiador de calor de coraza y tubos. Las partes esenciales de un evaporador son la cámara de calefacción y la cámara de evaporación. El haz de tubos corresponde a una cámara y la coraza corresponde a la otra cámara. La coraza es un cuerpo cilíndrico en cuyo interior está el haz de tubos. Las dos cámaras están separadas por la superficie sólida de los tubos, a través de la cual tiene lugar el intercambio de calor. La forma y la disposición de estas cámaras, diseñadas para que la eficacia sea máxima, da lugar a distintos tipos de evaporadores.
Evaporador de Efecto Simple:
Evaporadores de Múltiple Efecto: Un evaporador de múltiple efecto consta de un conjunto de evaporadores, donde el primer efecto es el primer evaporador y así sucesivamente.
Durante el funcionamiento, el vapor producido en el primer efecto se utiliza como vapor calefactor del segundo efecto.
3. MATERIAL Y EQUIPO
Una PC (personal computer) conteniendo la hoja electrónica de cálculo (EXCEL).
4. PROBLEMAS Y ACTIVIDADES a. Un evaporador continuo de efecto simple concentra 10000 kg/hr de una solución de sal al 1,0% en peso que entra a 40°C, hasta una concentración final de 8 % en peso. El espacio del vapor en el evaporador está a 102 kPa abs. y el vapor de agua que se introduce está saturado a 140 kPa. El coeficiente total U es 1700 W/m2 K. Calcúlense las cantidades de vapor y de líquido como productos, así como el área de transferencia de calor que se requiere. Las capacidades caloríficas del ClNa (cristales) está dada por la siguiente ecuación: Cp (cal/mol-°C) = 10,79 + 0,000420 T; donde T está en K; 0°C = 273,1 K; y es aplicable para el rango 273 ≤ T ≤ 1074 K. -
Solución adjuntada en el CD
b. Calcular la cantidad de vapor que se necesita en un evaporador de doble efecto en contracorriente para concentrar un alimento líquido desde un 11% de sólidos totales hasta un 50%. La velocidad de alimentación es de 10000 kg/h a 20°C. La ebullición del líquido dentro del segundo efecto tiene lugar en vacío a 70°C. El vapor se suministra al primer efecto a una presión
de 198,5 KPa. El condensado es descargado del primer efecto a 95°C y del segundo efecto a 70°C. El coeficiente global de transmisión de calor en el 2 2 primer efecto es 1000 W/(m .°C) y en el segundo efecto de 800 W/(m .°C). Los calores específicos del alimento líquido son 3.8, 3 y 2.5 KJ/(Kg.°C) al principio, en la parte media y al final, respectivamente. Suponer que las áreas y los gradientes de temperaturas son iguales en ambos efectos. -
Solución adjuntada en el CD.
5. OBSERVACIONES
Se puede observas que aplicando la matriz inversa en e jercicios de dos o más efectos, el desarrollo es mucho más simple, ya que sólo deben identificarse las variables y las ecuaciones necesarias para aplicar las fórmulas en la hoja de cálculo. Es necesario comprender el funcionamiento de los evaporadores para poder llevar a cabo con claro entendimiento los cálculos realizados. Es importante saber interpretar cada dato del ejercicio planteado para poder desarrollarlo de manera adecuado y obteniendo resultados correctos. Es necesario aplicar los conocimientos usando tablas e interpretación de resultados, se puede notar claramente que los ejemplos teóricos si bien nos muestran didácticamente se aleja de la realidad industrial.
6. CONCLUSIONES
Se logró analizar el proceso de evaporadores, ya sea de simple o múltiple efecto. En ambos casos se puede comprobar en la hoja cálculo que las respuestas son correcta. Se pudo concluir que los datos de presión y temperatura están relacionados directamente con todo el funcionamiento de los evaporados, la variación de cualquiera de estas variables podría hacer que baje o aumente la eficiencia de los evaporadores.
