UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS
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OPERACIONES UNITARIAS II PRÁCTICA No1 “EVAPORACIÓN”
FECHA DE ENTREGA: 9/ 03/2013 GRUPO:
7mo E INTEGRANTES: DANIELA VICTORIA GARCÍA MIRANDA 241945 JESÉ FERNANDO PASILLAS FONG 241915 FRANCISCO HUMBERTO BELTRAN VALENZUELA 226287 JUDITH DOMINGUEZ CASTAÑEDA 235979 JOSÉ DANIEL CARO POLONIO 235999 YARAM LORENA PEREZ CHAVARRÍA 235946 JULIO CESAR CASTILLO CHAVEZ 236055 SAÚL ONTIVEROS RODRIGUEZ 235881
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Contents
INTRODUCCIÓN: .................................................................................................................................. 3 MATERIALES: ....................................................................................................................................... 4 PROCEDIMIENTO: ................................................................................................................................ 4 RESULTADOS Y DISCUCIONES: ............................................................................................................ 5 CONCLUSIONES: .................................................................................................................................. 6 BIBLIOGRAFIA: ..................................................................................................................................... 7
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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS INTRODUCCIÓN:
El objetivo principal de la evaporación es eliminar el agua y concentrar una solución, esto se logra eliminando el vapor generado por la ebullición de la solución liquida que se desea concentrar. Entre los procesos que más utilizan la evaporación están la concentración de; soluciones acuosas de azúcar, cloruro de sodio, hidróxido de sodio, glicerina, gomitas, leche y jugo de naranja. Al realizar la operación unitaria de evaporación es necesario tomar en cuenta propiedades que afectan los métodos del procesamiento como lo son: la concentración del líquido, la solubilidad, sensibilidad térmica de los materiales, la formación de espuma, presión, temperatura, y la formación de incrustaciones. Existen dos tipos de evaporadores: Los evaporadores de efecto simple, y los de efecto múltiple.
Los evaporadores de efecto simple es el proceso donde únicamente se utiliza un evaporador, donde el vapor se condensa y se desecha por lo general es para material viscoso para que este no se pegue en la pared del evaporador, dentro de los evaporadores simples se tienen dos tipos: Con un paso a través; es una operación de un solo paso, donde el líquido de alimentación pasa por los tubos, desprende el vapor y sale de la unidad como liquido concentrado De circulación forzada; la alimentación que entra se mezcla con el líquido contenido en el evaporador, la mezcla pasa posteriormente a través de los tubos y en cada paso se produce una parte de la evaporación total . Los evaporadores de efecto múltiple utilizan el vapor procedente de uno de los evaporadores como alimentador del elemento calefactor de un segundo evaporador, y el vapor procedente de este se envía al condensador, se puede decir que básicamente se va reciclando el vapor para ser utilizado en el siguiente evaporador, este tiene varias ventajas como; disminuir la energía, tiene mayor rapidez, mayor eficiencia, sin embargo tiene la desventaja de que el costo de mantenimiento es bastante elevado.
Existen varios tipos de evaporadores entre los cuales destacan: 1. Marmita abierta 2. Evaporador de tubos horizontales con circulación natural 3. Evaporador vertical con circulación natural OPERACIONES UNITARIAS II
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4. Evaporador vertical de tubos largos 5. Evaporador de caída de película 6. Evaporador de circulación forzada, entre otros. 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. En los evaporadores de película ascendente (es el utilizado en esta práctica) el producto utilizado debe de ser de baja viscosidad debido a que el movimiento ascendente es natural, esto es para que no se pegue en las paredes y pueda subir con facilidad, en dichos evaporadores los tubos se calientan con el vapor existente de tal forma que el liquido asciende por los tubos por el arrastre del vapor.
MATERIALES:
Evaporador simple de capa ascendente 1Kg de azúcar Contenedor de 24lts Hielo Refractómetro
PROCEDIMIENTO:
1. Se preparo una solución azucarada al 4%, mezclando 1Kg de azúcar con 24L de agua. 2. Se preparo el equipo para poder comenzar a evaporar, esto implico revisar los sensores del evaporador, no sin antes abrir la llave de enfriamiento. 3. Se coloco la alimentación de vapor para que el evaporador comenzara a calentarse. 4. Se comenzó a correr la alimentación de la solución a una velocidad de 6L/h a 1 atm de presión, con una temperatura de 40 ˚C
5. Después de que corrió cierta cantidad de solución se coloco la recirculación a una velocidad de 10 L/h. 6. Se tomaron las concentraciones cada 5 min por una hora, luego se cambio la temperatura a 60 ˚ C 7. Se retiro la solución y se limpio el evaporador OPERACIONES UNITARIAS II
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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS RESULTADOS Y DISCUCIONES:
CALCULOS: PRIMERA HORA
4.19 - 2.35(.041)=4.09365 hF=4.09365 (80.4285-105.8571)= hf=-104.095KJ/Kg EPE=1.78(.041)+6.22(.041)^2= EPE=.084 S= (.161 x 2676)- (6 x -104.095) /2241.1 S=.4709Kg/h fhf + slambda = lhl (0)+ vhv
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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS q = .4709(2241) (1000) (3600)=3799032840 q=293.168W U=293.168/.08 (105.8571-100) U=625.667W/m^2˚C SEGUNDA HORA F=6l/h= 6Kg/h R=10l/h= 10Kg/h L=15.497 l/h= 15.497 Kg/h V=.503l/h= 0.503 Kg/h S=(.503x2676) - (6x-907439)/2236 S=.845Kg/h q=.845*1000*2236/3600 q=525.1365 W U=525.136/.08(107.83-100) U=837.987 W/m^2 ˚C
Se logro concentrar la solución de azúcar, ya que se comenzó con 4.1 Brix de concentración terminando con una concentración de 5.05 a 5.36 Brix. El cambio de la temperatura en la segunda hora influyo de manera en que se obtuvo una mayor concentración. CONCLUSIONES:
El objetivo de la práctica se logro, el cual era concentrar una solución de azúcar por medio de un evaporador simple. Se pudo apreciar el funcionamiento de un evaporador de película ascendente, se aprendió como se prepara el equipo para su correcto funcionamiento, así como la utilidad de la recirculación para alargar un proceso y garantizar un aumento en la c oncentración de entrada a la que se lograría sin recirculacion, sin embargo cabe mencionar que la bomba de la temperatura del pre-calentador se encontraba mal calibrada.
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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS BIBLIOGRAFIA:
C.J GEANKOPLIS, PROCESOS DE TRANSPORTE Y OPERACIONES UNITARIAS, 3RA EDICION, MEXICO 1998, COMPANIA EDITORIAL CONTINENTAL, S.A DE C.V, CAPITULO 8 PAGINAS 545-549 OPERACIONES UNITARIAS EN INGENIERÍA QUÍMICA, EVAPORACIÓN, CAPITULO 16; WARREN L. MC.CABE
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