TIPOS DE EVAPOR EVAPORADORES ADORES %nidad encargada de suministrar suministrar la energ!a necesaria en Evaporador; %nidad #orma de calor latente para llevar el #luido a su condición de saturación posterior vaporización. Esto con la #inalidad de que el componente más volátil pueda ser retirado en #orma de vapor, de&ando como resultado una solución más concentrada.
Se conoc conoce e como como evaporador , si se evap evapor ora a agua agua;; como como vaporizador, si se evapora un producto que no es agua como: alcohol, éter, gasolina, etc. COMPONENTES PRINCIPALES:
Ebullidor Tubular: Es donde ocurre el proceso de ebullición del agua o disolvente producto del calor transmitido por el vapor latente. Por lo general está constituido por un haz de tubos por donde circula la solución a concentrar una carcasa por la cual circula el vapor latente. donde la mezcla mezcla l!quid l!quido"v o"vapor apor provenien proveniente te del Separador Separador líquido-vap líquido-vapor: or: Es donde ebullidor es separada, obteniendo el l!quido concentrado la #ase de vapor. El separador #ue dise$ado para evitar el arrastre de l!quido concentrado en la corriente de vapor.
Área de circulación del medio de calentamiento vapor, electricidad, entre otros.
'a evaporación consiste en la adición de calor a una solución para evaporar el disolvente que, por lo general, es agua. %sualmente, el calor es suministrado por condensación de un vapor *como vapor de agua en contacto con una super#icie metálica, con el l! uido del otro lado de dicha su er#icie
TIPOS GEE!"#ES $E E%"PO!"$O!ES 'os principales tipos de evaporación tubulares calentados con vapor de agua se utilizan actualmente son:
&'- Evaporadore( de tubo( lar)o( • • •
(lu&o ascendente (lu&o descendente circulación #orzada
*'- Evaporadore( de película( a)itada(
Evaporador de película descendente.
%na variación del modelo de tubos largos es el evaporador de ca!da de pel!cula, en el cual el l!quido se alimenta por la parte superior de los tubos #lue por sus paredes en #orma de pel!cula delgada. Por lo general, la separación de vapor l!quido se e#ect)a en el #ondo. Este modelo se usa mucho para la concentración de materiales sensibles al calor, como &ugo de naran&a otros zumos de #rutas, debido a que el tiempo de retención es bastante ba&o *entre + - s el coe#iciente de trans#erencia de calor es alto. En los evaporadores de pel!cula descendente, la alimentación se realiza por la parte superior de los tubos, de manera que el vapor #ormado desciende a través del centro de los tubos como un &et a gran velocidad 'os evaporadores de pel!cula descendente son usados ampliamente para concentrar productos lácteos.
Evaporador de película ascendente.
Son t!picos los tubos de a / pulgadas de diámetro 0,+ a - metros de largo. 1omo consecuencia de la acción de ebullición el l!quido el vapor ascienden por el interior de los tubos, mientras que el l!quido que se separa desciende por gravedad hasta el #ondo de los tubos. 'a alimentación diluida, con #recuencia a temperaturas pró2imas al ambiente, se introduce en el sistema mezclándose con el l!quido que retorna del separador. 'a mezcla entra por el #ondo de los tubos, en el e2terior de los cuales condensa vapor de agua. 3l comenzar la ebullición se #orman burbu&as en el l!quido, dando lugar a un aumento de la velocidad lineal de la velocidad de transmisión de calor. 'os evaporadores de tubos largos son especialmente e#icaces para concentrar l!quidos que tienden a #ormar espuma, puesto que la espuma se rompe cuando la mezcla de vapor l!quido choca a elevada velocidad contra la placa de#lectora. Evaporador de circulación forzada
El coe#iciente de trans#erencia de calor de la pel!cula l!quida puede aumentarse por bombeo provocando una circulación #orzada del l!quido en el interior de los tubos. Para esto se emplea el modelo de tubos verticales largos a$adiendo una tuber!a conectada a una bomba entre las l!neas de salida del concentrado la de alimentación. Sin embargo, los tubos de un evaporador de circulación #orzada suelen ser más cortos que los tubos largos, 3demás, en otros casos se usa un intercambiador de calor horizontal e2terno e independiente. Este modelo es mu )til para l!quidos viscosos.
Evaporadores de tubos horizontales cortos
Estos evaporadores están #ormados por una cámara, cua parte in#erior está atravesada por un banco de tubos horizontales e interiores a través de los cuales circula vapor como #luido de cale#acción. Por encima de los tubos está un espacio que permite la separación por gravedad de las gotas arrastradas por el vapor liberado en la base por un banco de tubos horizontales interiores, por los que circula vapor. 4a#les de impacto se acomodan para #acilitar la separación de las gotas 5a que el banco de tubos di#iculta la separación del l!quido, estos evaporadores presentan pobres coe#icientes de trans#erencia de calor global. %sualmente se emplean para concentrar l!quidos de ba&a viscosidad ' Las ventajas de este evaporador son: • • • • •
6ran área desacoplada l7quido vapor tipo tubo sumergido 8elativamente ba&o costo 3decuados a l!quidos que no cristalicen Para l!quidos no viscosos 4uena transmisión de calor Evaporadores de un solo paso
El l!quido de alimentación pasa una sola vez a través de los tubos, desprende el vapor sale de la unidad como l!quido concentrado. Son especialmente )tiles para el tratamiento de materiales sensibles al calor, operando con un vac!o elevado se puede mantener el l!quido a ba&a temperatura. 1on un solo paso rápido a través de los tubos el l!quido concentrado está durante un corto per!odo de tiempo a la temperatura de evaporación se puede en#riar bruscamente a medida que abandona el evaporador. 'os evaporadores de pel!cula: agitada, ascendente descendente también pueden operar de esta #orma.
Evaporador vertical con circulación natural.
En este tipo de evaporador se usan tubos verticales en lugar de horizontales el l!quido está dentro de los tubos, por lo que el vapor se condensa en el e2terior. 9ebido a la ebullición a la disminución de densidad, el l!quido se eleva en los tubos por circulación natural, #lue hacia aba&o a través de un espacio central abierto grande, o ba&ada. Esta circulación natural incrementa el coe#iciente de trans#erencia de calor. o es )til con l!quidos viscosos. Este equipo se llama con #recuencia evaporador de tubos cortos.
Evaporador de película agitada
En un evaporador tipo pel!cula agitada, un sistema rotatorio de raspadores distribue el producto crudo a una pel!cula en la super#icie interior de una tuber!a que es calentada. El sistema de raspadores aumenta la velocidad del proceso de evaporación manteniendo la pel!cula con turbulencia optimizando as! la trans#erencia de masa la trans#erencia de calor. 'a #racción de componentes de ba&o punto de ebullición del material crudo se evapora de la pel!cula en un corto tiempo; el tiempo de residencia del producto en la pared del evaporador es mu corto. 'os vapores son condensados en un condensador e2terno. El concentrado es continuamente descargado por la parte in#erior del evaporador. 'a principal resistencia a la trans#erencia de calor global desde el vapor de agua que condensa hasta el l!quido que hierve en un evaporador reside del lado del l!quido. %na #orma de reducir la resistencia es por la agitación mecánica de la pel!cula liquida. 'a principal venta&a de un evaporador de pel!cula agitada es su capacidad para conseguir elevadas velocidades de trans#erencia de calor con l!quidos viscosos. El producto llega a tener una viscosidad tan elevada como --- P a la temperatura de evaporación. Este evaporador es en particular e#ectivo con materiales viscosos sensibles al calor tales como gelatina, láte2 de caucho, antibióticos &ugos de #rutas. Sus
desventa&as son el costo elevado; las partes internas móviles que requieren un mantenimiento considerable; la ba&a capacidad de cada unidad
EYECTORES
Son equipos capaces de incrementar la presión de un l!quido o un gas mediante el arrastre del #luido en cuestión por un #luido motriz a alta velocidad a través de una boquilla.
'os eectores no tienen piezas móviles, pero son menos e#icientes que las bombas o compresores. Se usan cuando se dispone de grandes cantidades de vapor o gas como #luidos motrices a ba&o costo. Su uso más amplio es para producir vac!o. El principio de #uncionamiento es el siguiente: el #luido motriz, generalmente vapor, es acelerado en una tobera convergente"divergente, convirtiendo la presión en velocidad. 9ebido al e#ecto enturi, la presión en la descarga es mu ba&a, produciendo una succión del #luido aspirado en la cámara de mezcla. 'a mezcla del #luido motriz aspirado es introducida en el di#usor, donde se trans#orma la velocidad en presión, obteniendo en la descarga una presión intermedia entre la del #luido motriz el impulsado.
+",TO!ES $E SE#E,,I:
emperatura de succión en la brida de aspiración del eector. Presión de descarga requerida. aturaleza de la carga *composición, vapores corrosivos, etc.. 1apacidad requerida. ?!nima presión de vapor disponible para el sistema eector.
?á2ima temperatura del agua de entrada a condensadores *si se requieren. >ipo de condensador requerido: barométrico o de super#icie.
Eector: término general que cubre todos los equipos a chorro, los cuales descargan a vierta presión intermedia entre la motriz la de succión. •
Eductor: Eector en el que el #luido motriz es un l!quido
El eductor es un eector l!quido" l!quido, que utiliza agua a presión para bombear otro l!quido desde un nivel in#erior a otro superior. Permite el empleo de todo tipo de l!quido o soluciones, siempre que no e2ista impedimento de mezclarlos. •
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Si.ón: Eector en el que el #luido motriz es un gas. Son eectores que se basan en el transporte de cantidad de movimiento de un segundo #luido al l!quido que se quiere transportar. 'a e#icacia es ba&a además mezcla los dos #luidos Scrubber: Eector para comprimir grandes cantidades de vapor de agua u otros vapores condensables desde una presión absoluta de succión relativamente ba&a respecto a la presión de descarga. 'a mezcla debe ser condensada usando condensadores Termocompre(or: >érmino com)n utilizado para comprimir grandes cantidades de vapor desde una presión de succión atmos#érica o cercana a la atmos#érica hasta una presión de descarga superior a la atmos#érica. E/0au(ter: Eector en el cual el #luido de succión es un gas. El #luido motriz puede ser un l!quido o un gas.
1O21"S $E %",3O
'as bombas de vac!o son aquellos dispositivos que se encargan de e2traer moléculas de gas de un volumen sellado, #ormando un vac!o parcial, también llegan a e2traer sustancias no deseadas en el producto, sistema o proceso.
(%1@A3?@E>A: El #uncionamiento se de#ine por la velocidad de bombeo la cantidad de gas evacuado por una unidad de tiempo de las bombas de vac!o. 9os caracter!sticas esenciales de las bombas de vacio son: •
'a presión limite, también llamada presión m!nima de entrada.
•
El tiempo necesario para alcanzar dicha presión.
3mbos #actores no dependen necesariamente del tipo de bomba sino del recipiente a evacuar.
TIPOS $E 1O21"S
E2isten actualmente varios tipos de bombas de vac!o, los más utilizados son: • • •
8otativas de paletas 4omba de membrana o de dia#ragma 9e 1anal 'ateral
•
8A>3>@3 9E P3'E>3S
Funcionamiento: En los e2tremos de la bomba de paletas
se aprietan en el interior el estator las paletas deslizan por él. 'a cámara de traba&o es llenada entre dos paletas contiguas, el estator el rotor. 9urante el giro rotor el volumen de producto aumenta hasta alcanzar un valor má2imo que tras alcanzar este se cierra para trasladar el producto a la cavidad de impulsión de la bomba. 3 la par, se inicia el desalo&o del l!quido de la cámara de traba&o en una cantidad igual a su volumen )til.
,"!",TE!3STI,"S B
Sentido de #lu&o del #luido independiente del sentido de rotación del e&e *para las bombas de e&ecución especial.
B
?antenimiento sencillo rápido.
B
o ha compresión, empu&a, arrastre.
B
1apacidad para transportar productos de alta viscosidad.
B
6ran poder de aspiración.
B
Sencillez técnica.
B
6ran vida )til.
B
olumen de traba&o variable.
B
álvula de seguridad integrada permitiendo la protección del circuito.
4A?43S 9E 9@3(836?3 'as bombas de dia#ragma son un tipo de bombas de desplazamiento positivo *generalmente alternativo que utilizan paredes elásticas *membranas o dia#ragmas en combinación con válvulas de retención *checC para introducir sacar #luido de una cámara de
Principio de Funcionamiento
El #uncionamiento de las bombas de membrana está basado #undamentalmente en la acción con&unta de cuatro elementos: B %n par de membranas. B %n e&e que los une. B %na válvula distribuidora de aire. B 1uatro válvulas de es#era. El aumento de presión se realiza por el empu&e de unas paredes elástica que var!an el volumen de la cámara aumentándolo disminuéndolo alternativamente. 'as válvulas de retención *normalmente de bolas de elastómero controlan que el movimiento del #luido se realice de la zona de menor presión a la de maor presión. Se describe el #uncionamiento a partir de una bomba sin suministro de aire sin estar previamente cebada. %na vez conectado el aire comprimido, la válvula distribuidora lo enviará a la parte posterior de uno de los dia#ragmas, haciendo que el mismo se ale&e del centro de la bomba. 5a que ambas membranas se encuentran unidas por el e&e, en el mismo movimiento el dia#ragma de la izquierda se verá atra!do hacia el centro de la bomba, generando una depresión en la cámara de l!quido e2pulsando al e2terior el aire que se encontraba en su parte posterior. 9ada la di#erencia de presiones entre la cámara de l!quido el e2terior, el producto a bombear ingresa al equipo abriendo la válvula de es#era. 1uando el e&e llega al #inal de su carrera, la válvula distribuidora cambia el sentido del #lu&o de aire, enviándolo a la parte posterior de la otra membrana 3 partir de este momento, ambos dia#ragmas el e&e e#ect)an un recorrido inverso al anterior, produciendo el vaciamiento de la cámara de l!quido izquierda generando vac!o en la de la derecha *las válvulas de es#era que estaban abiertas se cierran
viceversa debido al cambio de sentido del #lu&o. Este ciclo se repite inde#inidamente mientras esté conectado el suministro de aire, independientemente de si la bomba está alimentada con l!quido o no.
,aracterí(tica( B E2isten modelos sumergibles no sumergibles. B Son mu versátiles B Estas bombas son capaces de mane&ar inclusive materiales cr!ticos de una manera con#iable segura. B >raba&o libre de aceite #uncionan sin obstáculos. B (uncionamiento en seco. B 1audal altura de elevación regulables. B 8egulación #inal de velocidad de presión. B ?antenimiento simple rápido. B Son usadas e2tensamente en traba&os de trans#erencia dosi#icación que requieran #lu&os hasta 0-- 6P? *+- lt=min B ?ane&an una amplia variedad de #luidos, incluendo qu!micos, polvos secos, aditivos para alimentos, gomas, pinturas, productos #armacéuticos, lodos aguas servidas. B 1arecen de sellos o empaques, lo que signi#ica que pueden ser utilizadas en aplicaciones que requieran cero #ugas.
4A?43S 9E 31DA 9E 133' '3>E83' 'as bombas de vac!o de canal lateral aspiran aire o gas lo #uerzan a ingresar en el interior del canal lateral. 3l girar el rotor que se encuentra acoplado directamente al e&e del motor, los alabes empu&an el gas hacia adelante también hacia el e2terior debido a la #uerza centr!#uga, #ormando una serie de remolinos. El aire aspirado está obligado a seguir un recorrido en espiral asimismo sometido a reiteradas aceleraciones incrementando as! la presión di#erencial del #luido transportado a través del soplante.
