CClasificacion y aplicaciones lasificacion y aplicaciones de los sistemas de de los sistemas de

evaporacionevaporacion

Procesos de separacion 2Procesos de separacion 2

Definición:Definición:• Un evaporador, es un Un evaporador, es un

intercambiador de intercambiador de calor en el que se calor en el que se producen cambios de producen cambios de fase y pueden darse fase y pueden darse otros fenómenos otros fenómenos asociados a la asociados a la concentración de una concentración de una disolución, como la disolución, como la formación de sólidos, formación de sólidos, la descomposición de la descomposición de sustancias, etc.sustancias, etc.

• Los evaporadores se Los evaporadores se fabrican en muy fabrican en muy diversos tamaños y con diversos tamaños y con distintas disposiciones.distintas disposiciones.

• Los evaporadores, deben funcionar Los evaporadores, deben funcionar siempre al vacío parcial, pues esto reduce siempre al vacío parcial, pues esto reduce la temperatura de ebullición en la la temperatura de ebullición en la cámara de evaporación.cámara de evaporación.

• Cuando se procede a la instalación de Cuando se procede a la instalación de cascadas de etapas en serie, estas deben cascadas de etapas en serie, estas deben de ir en vacio sucesivo, es decir en la de ir en vacio sucesivo, es decir en la cámara de cada evaporador debe haber cámara de cada evaporador debe haber siempre menos presión que en el siempre menos presión que en el anterior, y en el primero de ellos siempre anterior, y en el primero de ellos siempre menos de la atmosférica. De no ser así la menos de la atmosférica. De no ser así la evaporación no tendría efecto.evaporación no tendría efecto.

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.

Evaporador de simple efecto

Evaporador de múltiple efecto

Evaporación de Simple Efecto

De circulación forzadaCon un paso a través

Distintos modelos de alimentación en evaporación de múltiple efecto

Alimentación directa Alimentación

inversa

Alimentación mixta Alimentación

paralela

Clasificacion

Clasificacion de de

Evaporador

Evaporadores:es:

Evaporador de circulación naturalEvaporador de circulación natural

• En un evaporador de circulación natural En un evaporador de circulación natural se distribuyen una serie de tubos cortos se distribuyen una serie de tubos cortos verticales dentro de una carcasa por verticales dentro de una carcasa por donde circula el vapor. Cuando se donde circula el vapor. Cuando se calienta el producto, la propia calienta el producto, la propia evaporación de este hace que vaya evaporación de este hace que vaya subiendo por el interior de los tubos subiendo por el interior de los tubos (evaporación súbita que arrastra el (evaporación súbita que arrastra el líquido), mientras que por el exterior de líquido), mientras que por el exterior de los mismos condensa el vapor los mismos condensa el vapor calefactor.calefactor.

• El producto concentrado junto con el El producto concentrado junto con el vapor generado pasa a una cámara de vapor generado pasa a una cámara de vacio, donde el vapor se destina al vacio, donde el vapor se destina al condensador o se libera, y el producto condensador o se libera, y el producto concentrado puede volver a introducirse concentrado puede volver a introducirse como alimentación si se requiere mayor como alimentación si se requiere mayor concentración, o extraerlo del equipo concentración, o extraerlo del equipo como producto final como producto final

Evaporador de Circulación NaturalEvaporador de Circulación Natural

Se utiliza para concentrar productos agresivos tales como ácido Sulfúrico, Clorhídrico, Fluorhídrico, etc. Fabricado de Plástico resistente a la corrosión.

• Los evaporadores de circulación forzada son empleados si se desea evitar la evaporación del producto sobre la superficie de calentamiento debido a las características de ensuciamiento del producto o para evitar la cristalización. La velocidad de flujo en los tubos debe ser alta y se requieren bombas de alta capacidad.

• La circulación de producto es calentada cuando fluye a través del intercambiador de calor y entonces es parcialmente evaporada cuando la presión es reducida in la cámara flash (separador). El líquido producido es generalmente calentado solo unos cuantos grados por cada pasada a través del intercambiador de calor. Para mantener una buena transferencia de calor dentro del intercambiador es necesario tener un alto valor en el flujo de recirculación.

Evaporador de película descendenteEvaporador de película descendente• En los evaporadores de película descendente el

producto líquido (A) usualmente entra al evaporador por la parte superior (1) o cabezal del evaporador. En el cabezal, el producto es uniformemente distribuido dentro de los tubos de calentamiento. Una película fina entra a los tubos de calentamiento fluyendo hacia abajo, donde es calentada a temperatura de ebullición y así, es parcialmente evaporada. En la mayoría de los casos es usado vapor (D) para calentar el evaporador. El producto y los vahos, ambos fluyen hacia abajo en un flujo paralelo. Este movimiento de gravedad inducida hacia abajo es aumentado cada vez más por el flujo a co-corriente de vapor. La separación del producto concentrado (C) forma su vapor (B) lo que se lleva a cabo en la parte baja del intercambiador de calor (3) y en el separador (5).

A: ProductoB: VaporC: ConcentradoD: Vapor de CalentamientoE: Condensado

1: Cabezal2: Calandria3: Parte baja de la Calandria4: Zona de Mezcla5: Separador de Vahos

Evaporador de película ascendenteEvaporador de película ascendente

• Estos operan bajo el principio del termo sifón. La alimentación de producto (A) entra por el fondo de los tubos de calentamiento y al ser calentado el vapor comienza a formarse. La fuerza ascendente de este vapor producido durante la ebullición causa que el líquido y el vapor asciendan en un flujo paralelo. Al mismo tiempo la producción de vapor se incrementa y el producto es presionado como una película delgada hacia las paredes de los tubos, y el líquido sube hacia arriba. Este movimiento co-corriente hacia arriba en contra de la gravedad tiene el efecto benéfico de crear un alto grado de turbulencia en el líquido. Esto es ventajoso durante la evaporación de productos altamente viscosos y productos que tienen una tendencia a ensuciar las superficies de calentamiento.

• En lugar de intercambiadores de calor de coraza y tubos, un banco de placas puede ser utilizado como superficie de calentamiento. Este ensamble de placas es semejante a intercambiadores de calor de placas, pero son equipados con grandes espacios para el flujo de vapor. En estas unidades una placa para producto y una placa para vapor son conectadas alternadamente. El espacio para el producto es diseñado para una distribución uniforme de líquido sobre la superficie de la placa y una baja caída de presión en la fase de vapor.

Evaporadores de vacío con serpentina sumergida

Particularidades de la serpentina:                                  Evaporadores de vacío con recubrimientoanticorrosivo y desincrustante.

Evaporador discontinuoEvaporador discontinuo

• El evaporador discontinuo El evaporador discontinuo consiste en que un producto se consiste en que un producto se calienta en un recipiente calienta en un recipiente (normalmente esférico) rodeado (normalmente esférico) rodeado por un encamisado por el que por un encamisado por el que circula el fluido calefactor circula el fluido calefactor (comúnmente agua caliente o (comúnmente agua caliente o vapor, en función del grado de vapor, en función del grado de evaporación deseado). evaporación deseado).

• El calentamiento generado es El calentamiento generado es capaz de elevar la temperatura de capaz de elevar la temperatura de la disolución a evaporar hasta el la disolución a evaporar hasta el punto en que su disolvente punto en que su disolvente alcanza su punto de ebullición a la alcanza su punto de ebullición a la presión de la cámara. presión de la cámara.

• A partir de ese momento la A partir de ese momento la temperatura de la disolución temperatura de la disolución permanecerá constante hasta que permanecerá constante hasta que finalice la evaporación del finalice la evaporación del disolvente a eliminar.disolvente a eliminar.

a) Tubo horizontal b) Tubo verticalc) Tubos largosd) Circulación forzada

Diseño compacto del evaporador

• Ideal para productos termo sensibles, remoción de agua arriba de las 20,000 lbs/hr (-9,000kg/h) y temperaturas de ebullición tan bajas como 115°F (46°C).

• Flexible, proceso de operación simple con automatización completa permite manejar una variedad de productos.

• Bajos costos de mantenimiento, con componentes en acero inoxidable y mínimas partes móviles.

• Su diseño tubular con pocas juntas reduce al mínimo la posibilidad de escapes del vacío.

• Aprobación 3A de acuerdo con requisitos para la elaboración de lácteos.

• Incorporación completa de preparaciones para CIP de ser necesario.• Diseño modular con bajo espacio libre y bajo requerimiento de área

de cimentación, fácilmente ubicables en edificios existentes.• Pre ensamblado completo sobre bastidores permite una fácil

instalación en sitio sin trabajos excesivos de cimentación.

Evaporadores Modernos:Evaporadores Modernos:

• Evaporadores al vacío Evaporadores al vacío

• Evaporadores por termo Evaporadores por termo compresión compresión

• Evaporadores alimentados Evaporadores alimentados con fuentes energéticas con fuentes energéticas externas externas

Industrias Alimenticias, Lácteas y de Bebidas

PRODUCTOS LÁCTEOS•Leche entera y descremada•Leche condensada•Crema•Mantequilla de leche•Permeado de leche•Proteínas de leche•Productos mezclados de leche•Suero dulce y suero amargo•Permeado de suero•Proteína de suero•Soluciones de lactosa

Industrias Alimenticias, Lácteas y de Bebidas

JUGOS DE ALTA PROTEÍNA

•Suero de soya•Extracto de levadura•Levadura del forraje

JUGOS DE FRUTAS•Jugo de naranja y otros cítricos•Jugo de manzana y néctares de otros frutos•Jugos mezclados•Jugos de frutas tropicales•Leche de coco

Industrias Alimenticias, Lácteas y de Bebidas

EXTRACTOS•Extracto de hueso y carne•Extracto de café y Té•Extracto del salto•Extracto de malta•Extracto de levadura•Pectina

HIDROLIZADOS

•Hidrolizado de suero•Hidrolizado de leche•Condimentos de sopa•Proteína hidrolizada

Industrias Alimenticias, Lácteas y de Bebidas

JUGOS VEGETALES

•Jugo de Tomate•Jugo de zanahoria•Jugo de hierba•Jugo de remolacha

CARBOHIDRATOS•Azúcar (De caña y remolacha)•Almidón (amylum) (del arroz, trigo, maíz, patatas y mandioca, avena, sagú, zahína, patata dulce, ñames, etc.)•Edulcorantes derivados del almidón (jarabe de maíz, fructosa, malto dextrina, dextrosa (glucosa), sorbitol, etc.)

PROCESOS

ORGÁNICOS•Caldos de fermentación•Pegamento y gelatina•Emulsiones•Extractos•Stick water•Efluentes Orgánicos•Sangre•Ácidos Orgánicos (cítrico)•Glicerina (proceso de sal)

INORGÁNICOS•Aluminica•Pulpa y papel•Textiles•Fertilizantes•Acidos•Metalurgia

• Costo moderado en la gran mayoría de los evaporadores.

• Calefactores de gran superficie en un solo cuerpo.

• Bajo tiempo y volúmenes de residencia.

• Ocupan poco espacio.

• Buenos coeficientes de transferencia de calor a diferencias de temperaturas razonables.

• La mayoría de los evaporadores utilizados poseen gran altura (hasta 18 m).

• Por lo general, no son apropiados para soluciones precipitantes o incrustantes.

• Con diferencias de temperaturas pequeñas, sus coeficientes de transferencia de calor son pobres.

• Presentan demasiada sensibilidad hacia el cambio en las condiciones de operación.