UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
PRÁCTICA #1 EVAPORADOR DE PELÍCULA ASCENDENTE
Karen Chavarría Castillo 245380 Nidia Verónica Renteria Ríos 248833 Mitzi Rocha Esparza 245555 Simón Flores Armendáriz 245566 Víctor Beltrán Verdugo 245545 Jaime Daniel Villalobos Velázquez 245576 OPERACIONES UNITARIAS II
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RESUMEN Se realizó una concentración de suero de leche utilizando un evaporador de película ascendente, se tomaron mediciones de temperatura a diferentes tiempos con el fin de conocer las condiciones óptimas para una evaporación eficiente.
INTRODUCCIÓN En la evaporación se elimina el vapor formado por ebullición de una solución líquida de la que se obtiene una solución más concentrada. En la gran mayoría de los casos, la operación unitaria de evaporación se refiere a la eliminación de agua de una solución acuosa. 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 [1]. El equipo utilizado en este proceso es el evaporador, que es un intercambiador de calor entre fluidos, de modo que mientras uno de ellos se enfría, disminuyendo su temperatura, el otro se caliente pasando, habitualmente, de su estado líquido original a estado vapor .Los evaporadores se fabrican en muy diversos tamaños y con distintas disposiciones, siendo profusamente empleados en gran cantidad de procesos térmicos [2]. En esta práctica se utilizó un evaporador
de película
ascendente, en este tipo de evaporador el producto utilizado debe de ser de baja viscosidad debido a que el movimiento ascendente es natural y para evitar que se adhiera a las paredes y pueda subir con facilidad, en dichos evaporadores los tubos se calientan con el vapor existente de tal forma que el líquido asciende por los tubos por el arrastre del vapor.
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MATERIALES Y METODOLOGÍA Materiales Evaporador simple de capa ascendente (ARMFIELD FT22) Contenedor de 24 Lts Refractómetro 2 Vasos de precipitado
• • • •
Reactivos 20 Lts de suero de leche Hielo
• •
METODOLOGÍA 1. Se prendió la caldera dos horas antes de empezar a utilizar el evaporador. 2. Para evaporar se utilizo una solución de suero de leche que previamente se descremo para evitar tapar el evaporador con la grasa. 3. La solución de suero de leche descremada se agrego al depósito del evaporador. 4. En nuestro proceso se utilizaron y se estuvo variando las condiciones de evaporación para ver la reacción de evaporador y además observar si había un cambio real en las concentraciones del producto. 5. Después se conecto la bomba al condensador este llevaría agua enfriada con hielos para condensar el vapor. 6. Para comenzar se determino, la presión de vapor a 0.4 kg/cm 3, la temperatura de alimentación a 65 oC y el flujo a 10 L/h estas condiciones se mantuvieron estables en las primeras dos tomas de muestra. 7. Pasados
30 minutos se tomo la muestra de la solución concentrada y
dejando fluir de nuevo este concentrado en el depósito y se midió la concentración con un refractómetro, así como la temperatura de la alimentación de la misma también el volumen de concentrado obtenido en ese tiempo. 8. Después de la primera hora se cambiaron las condiciones de vapor a 0.3 kg/cm3 y se apago el vacio continuando con dos tomas de muestra más y medición de las diferentes concentraciones, volúmenes y temperaturas. OPERACIONES UNITARIAS II
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9. En la siguiente hora la presión de vapor se cambio de nuevo a 0.8 kg/cm 3 aun con el vacio apagado Y en la ultima hora se mantuvo la misma presión pero en esta ocasión si se prendió el vacio. 10. Se compararon las diferentes condiciones en que resulto el concentrado.
RESULTADOS Grados brix
6.2
Presión del evaporador(abs)
140.5 kpa
Temperatura del evaporador
109.330C
Presión de vacio promedio
250 mmHg
Alimentación Área del evaporador
10L/hora 0.064 m2
Tabla 1 Condiciones constantes y grados bri in!cia"es. Tiempo de toma de muestra (minutos)
Volumen de suero concentrado
Condensado Temperatura de la alimentación
Temperatura la salida del evaporador
Grados Brix
3 ! " 1#
240
0
#4
93
5.4
300
0
6$
91
6
2#0
0
6#
$$
6
299
0
65
90
6
Tabla # %egistro de mediciones de temperat&ra y concentraci'n.
Como se puede observar en la tabla no hay cambio de concentración como se esperaba ya que los grados brix no cambian después de la segunda muestra y además los grados brix iniciales son mayores que los medidos al haber evaporado la muestra. Por lo tanto sólo se puede hacer un cálculo entre los primeros 30 y 60 minutos.
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$36.5 Tabla 3 %es&"tados obtenidos entre "os primeros 30 y 60 min&tos
DISCUSIONES Los grados brix constantes indican que no aumento la concentración de la solución al evaporarse, esto se puede deber a una mala transferencia de calor la cual puede ser debida a un flujo rápido y que por lo tanto no se haya evaporado bien la muestra. Que los grados brix iníciales sean mayores que los de las muestras ya evaporados puede deberse a que al principio y a lo largo del proceso hubo formación de espumas. Entre los minutos 30 y 60 es donde se puede observar una evaporación como se esperaba ya que hay aumento de concentración que se aprecia en el aumento de los grados brix por lo tanto solo entre estas dos muestras se realizaron los cálculos que normalmente hacemos en los problemas de evaporación. Otro factor que puede afectar el proceso es la poca area de contacto del intercambiador de calor.
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CONCLUSIONES Se logro evaporar en un punto el suero de la leche, se pudo observar y conocer experimentalmente el funcionamiento, partes y manejo de un evaporador de flujo ascendente, lo cual nos sirve como experiencia para un posible uso de este tipo de equipo en un fututo. Se recomienda trabajar con un caudal lento para que la muestra tenga mayor tiempo de contacto con el intercambiador de calor y por lo tanto mejorar su eficacia.
BIBLIOGRAFÍA [1]. C.J. Geankoplis.” PROCESOS DE TRANSPORTE Y OPERACIONES UNITARIAS”. Capítulo 8 Evaporación., ed. 3 Ed.Continental.,Págs 545-546 [2]. http://enciclopedia_universal.esacademic.com/17277/Evap
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