OPERACIONESUNITARIAS

PAUL TANCO F.

Operación de Evaporación

La evaporación es la operación de concentrar una solución

mediante la eliminación de disolvente por ebullición (McCabe,

1982).

El objetivo de la evaporación es concentrar una disolución consistente en un soluto no volátil y un disolvente volátil.

En la mayor parte de las evaporaciones el disolvente es agua.

Evaporador

Un evaporador consiste básicamente de un intercambiador de calor capaz de hervir la solución y un dispositivo para separar la fase vapor del liquido en ebullición. En su forma más simple puede ser una charola de líquido colocada sobre una placa caliente.

caloralimentación

vapor

liquido

Componentes básicos de un evaporador

Operación de Simple y Múltiple Efecto

Evaporación de Simple Efecto:Este es el proceso donde se utiliza un solo evaporador, el vapor procedente del líquido en ebullición se condensa y desecha. Este método recibe el nombre de evaporación.

Evaporación de Múltiple efecto:Si vapor procedente de uno de los evaporadores se introduce como alimentación enel elemento calefactor de un segundo evaporador, y el vapor procedente de éste seenvía al condensador, la operación recibe el nombre de doble efecto. Al utilizar una serie de evaporadores entre el suministro de vapor vivo y el condensador el procesorecibe el nombre de evaporación en múltiple efecto.

Operación de Simple y Múltiple Efecto

Evaporación de Simple Efecto

De circulación forzadaCon un paso a través

Operación de Simple y Múltiple Efecto

Distintos modelos de alimentación en evaporación de múltiple efecto

Alimentación directa

Alimentación inversa

Alimentación mixta

Alimentación paralela

Tipos de evaporadores

Evaporadores de circulación natural de tubos cortos horizontales

Evaporadores de circulación natural de tubos cortos verticales

De cesta

Evaporadores de circulación forzada

Evaporador de película ascendente

Un evaporador de película ascendente consta de una calandria de tubos dentro de una carcasa, la bancada de tubos es más larga que en el resto de evaporadores(10-15m).

El producto utilizado debe ser de baja viscosidad debido a que el movimiento ascendente es natural.

Los tubos se calientan con el vapor existente en el exterior de tal forma que el líquido asciende por el interior de los tubos, debido al arrastre que ejerce el vapor formado. El movimiento de dichos vapores genera una película que se mueve rápidamente hacia arriba.

Evaporador de película descendente

Estos generan una fina película de líquido dentro de los tubos, la cual desciende por gravedad.

Evaporadores de vacío con serpentina sumergida

Particularidades de la serpentina:                                  

Evaporadores de vacío con recubrimientoanticorrosivo y desincrustante.

Evaporadores de vacío con disco calentador y cepillos de limpieza.

Psicrometría Es la rama de la Física relacionada con la medición o determinación de las condiciones del aire atmosférico particularmente respecto a la mezcla de aire seco y vapor de agua.

Es una rama de la ciencia que trata de las propiedades termodinámicas del aire húmedo y del efecto de la humedad atmosférica sobre los materiales y sobre el confort humano.

Estudia las propiedades de la mezcla aire-vapor

Operación de secado

Esta operación tiene como fin eliminar la humedad residual que contiene un solido, para hacerlo mas atractivo desde el punto de vista comercial, mejorar sus condiciones de almacenamiento y emplearlo en operaciones posteriores.

Mezclado

Se utiliza para preparar una combinación uniforme de dos o más sustancias, que pueden ser solidas, liquidas o gases o combinaciones de estas.

Por medio de esta operación se pueden preparar pastas, bebidas, embutidos y se aprovecha para aumentar la superficie de contacto entre las fases en otras operaciones cono absorción, extracción y secado.

Extracción Sólido Líquido Consiste en tratar un sólido que esta formado por dos o

más sustancias con un disolvente que disuelva preferentemente uno de los sólidos, que recibe el nombre de soluto.

Esta operación recibe el nombre de lixiviación, al disolver y extraer sustancias inorgánicas.

Otro nombre empleado es de percolación; en este caso la extracción se hace con disolvente caliente o a su punto de ebullición.

Es decir que por medio de un disolvente se extrae un soluto que forma parte de un solido, como un aceite, una esencia

¿Destilación de Mezclas Binarias?

Es un proceso en el que se aprovecha la diferencia en los puntos de ebullición (temperatura) de los compuestos presentes en una mezcla homogénea formada únicamente por dos sustancias, para separarla en sus constituyentes puros o casi puros

TEMPERATURA.

Destilación Continua

El producto de tope será el que tenga el menor punto de ebullición, por lo que se llama el liviano y el compuesto que sale por el fondo es el que tiene mayor punto de ebullición, por lo que se llama el pesado.

Productos de Tope y Fondo

La mayoría de las torres de destilación son alimentadas constantemente lo que garantiza una producción continua de producto de tope y de fondo.

Partes de un Sistema de Destilación 1 - Torre de destilación, la cual es el

corazón de la operación

2 - Rehervidor

3 - Condensador

4 - Otros: recipientes, bombas y la instrumentación asociada al control de las distintas variables que intervienen en el proceso

Existen 2 principales tipos de torres de destilación:

*Torres de Platos *Torres Empacadas

La transferencia de masa se ve favorecida por dispositivos internos en la torre que pueden ser platos o empaques de relleno. En los platos se forma una laguna del líquido que baja desde los platos superiores y por medio de unos agujeros, burbujea el vapor que viene de los platos inferiores promoviendo de esta forma la transferencia de masa. En los empaques de relleno el líquido baja formando una película que entra en contacto con el vapor que asciende

Tipos de Torres de Destilación

*Este método se basa en la representación de las ecuaciones de balance de materia como las líneas de operación en un diagrama x-y. Las líneas se hacen rectas y se evita la necesidad del balance de energía mediante la suposición de que hay un derrame molar constante.

*Muy útil porque no requiere datos detallados de entalpía.

*Se adecúa a la mayoría de los fines, excepto cuando las pérdidas de calor o los calores de solución son extraordinariamente grandes.

Representación del Método de McCabe

Thiele

¿Por qué la destilación continua es el método más empleado actualmente para separar los componentes de una mezcla líquida?

Debido a que este tipo de destilación incluye el retorno de una parte del vapor condensado al equipo, de tal manera que el líquido que se regresa entra en contacto íntimo a contracorriente con los vapores que se dirigen al condensador. Este tipo de destilación es continua y permite manipular grandes cantidades de materiales y el reflujo hace posible alcanzar purezas elevadas en los productos destilados.

Aplicación Justificación e Importancia