REPORTE 5 EQUIPO A

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UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO 
 
DIVISIÓN DE CIENCIAS NATURALES Y EXTACTAS 
 
 INGENIERÍA QUÍMICA 
 
 LABORATORIO DE INGENIERÍA QUÍMICA IV 
 
PROFESOR: DR. FABRICIO OMAR BARROSO MUÑOZ 
 
PRÁCTICA: EVAPORACIÓN DE PELÍCULA ASCENDENTE 
 
EQUIPO A: 
GARCÍA GARCÍA CARLA MARÍA 
LOZANO ALVARADO LEONARDO DANIEL 
RODRÍGUEZ RIOS INGRID ANDREA 
VILLALÓN GONZÁLEZ HILDA MONTSERRAT 
 
 
ENTREGA: VIERNES 19 DE NOVIEMBRE DEL 2021 
Índice 
Objetivos ........................................................................................................................................... 3 
Introducción ..................................................................................................................................... 3 
Fundamento ..................................................................................................................................... 3 
Descripción del equipo ................................................................................................................. 4 
Sustancias utilizadas .................................................................................................................... 6 
Metodología ..................................................................................................................................... 6 
Datos teóricos y experimentales ................................................................................................ 8 
Cálculos representativos ........................................................................................................... 10 
Resultados ..................................................................................................................................... 13 
Conclusión ..................................................................................................................................... 14 
Recomendaciones ....................................................................................................................... 14 
Cuestionario .................................................................................................................................. 14 
Referencias .................................................................................................................................... 19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Objetivos 
✓ Comprender las bases teóricas y algunas aplicaciones reales de la 
evaporación de película ascendente. 
✓ Obtener el criterio adecuado para determinar las condiciones óptimas de 
operación en el proceso de evaporación de película ascendente. 
✓ Aplicar correctamente los conocimientos adquiridos para calcular el 
coeficiente global de transferencia de calor, así como la eficiencia del equipo. 
Introducción 
 La separación de componentes de una mezcla por medio de evaporación es 
una operación que analiza los conceptos generales de transferencia de calor, 
transfiriéndose dicho calor desde el vapor condensado hasta la solución a 
concentrar, el cual se puede calcular por la ecuación general de transferencia de 
calor [1]: 
𝑞 = 𝑈𝐴∆𝑇 
 La evaporación es una operación que consiste en concentrar una solución la 
cual esta compuesta por un soluto no volátil y un solvente volátil. Esta evaporación 
ocurre al vaporizar una parte del solvente para producir una solución concentrada 
de un licor espeso y en ocasiones altamente viscoso. 
 En la gran mayoría de los casos, el producto de interés obtenido por medio 
de la evaporación es el licor o líquido concentrado, dejando que el vapor condense 
y se deseche [2]. 
Fundamento 
La evaporación en película ascendente es un proceso continuo durante el cual se 
calienta la solución en un evaporador vertical mono tubular para vaporizar el 
solvente. En el ciclón de cabeza, las nubes formadas por la vaporización de la 
solución ycompuestas de vapor y de la solución concentrada se separan en dos 
fases: la fase líquida evacuada por gravedad y después almacenada, el 
vapor secondensa y se recupera en un recipiente de recolección. [3] 
Los evaporadores de película ascendente son evaporadores especiales con alto 
coeficiente de intercambio térmico y breve tiempo de residencia para la solución que 
hay que concentrar. Se utilizan sobre todo para concentrar productos 
termosensibles como los antibióticos, zumos de fruta, leche, etc. [3] 
En la evaporación en película ascendente, la solución a tratar sube en forma de 
película, impulsada por el vapor generado durante el proceso. Walthew & Whitelaw 
muestran un aumento del coeficiente de transferencia de calor debido a la formación 
de una mayor turbulencia, pues reduce la resistencia al transporte de energía. Por 
(1) 
otro lado, Pacheco et al. aseguran que una caída en el coeficiente de transferencia 
de calor en un evaporador de película ascendente/descendente, está relacionada 
con un aumento de la concentración y de la viscosidad. Así mismo, Walthew & 
Whitelaw señalan que valores altos de temperatura ocasionan un sobresecado 
(colmatación) en la parte superior de la columna, fenómeno que se acelera si se 
emplean bajos flujos de alimentación. [4] 
Descripción del equipo 
• IT-101 Intercambiador de calor de tubos concéntricos 
• SC-101 Separador ciclónico 
• TC-101 Tanque que contiene la solución a evaporar 
• TC-102 Tanque colector de líquido evaporado 
• TC-103 Tanque colector de líquido evaporado 
• CO-101 Condensador de serpentín 
• VA-101 Válvula general de acceso a la línea de vacío 
• VA-102 Válvula general de acceso a la línea de vacío 
• VA-103 Válvula general de acceso a la línea de agua 
• VA-105 Válvula de control de presión en el tablero 
• VA-106 Válvula de acceso de agua de enfriamiento CO-101 en el tablero 
• VA-107 Válvula de acceso a la línea de vacío de TC-102 
• VA-108 Válvula de acceso a la línea de vacío de TC-103 
• VA-109 Válvula de rompimiento de vacío de TC-103 
• VA-110 Válvula de paso 
• VA-111 Válvula de alimentación y/o descarga de la solución de TC-101 
• VA-112 Válvula de tres pasos 
• VA-113 Válvula de descarga del condensado del vapor 
• VA-114 Válvula de purga de líquidos de la línea de vacío 
• TV-101 Trampa de vapor de la línea general 
• MT-102 Medidor digital de temperatura 
• TV-102 Trampa de vapor de la línea proveniente de IT-101 
• MP-101 Medidor de la presión de vacío (Tipo Bourden) en el tablero 
• MT-102 Medidor de la temperatura (Sin funcionamiento) 
• TP-101 Termopozo 
En la Figura 1 se muestra un esquema del equipo utilizado en esta práctica. 
 
 
Figura 1. Esquema del equipo. Recuperado de [1] 
Equipos auxiliares 
En la Tabla 1 se puede observar el equipo utilizado durante la práctica. 
 Tabla 1. Equipo Auxiliar. 
Termómetro 
digital 
 
Cronómetro 
 
Probeta de 2 L 
 
2 cubetas de 8 L 
 
Termómetro 
escala 10 a 150°C 
 
Hidrómetro 
 
Refractómetro 
 
Fuente: Elaboración propia (2021). 
 
Sustancias utilizadas 
• Agua de la llave 
• Agua destilada 
• Solución de sosa NaOH 
• Solución de hipoclorito de sodio (NaClO) comercial 
• Sustancia para concentrar (6 lts de jugo de naranja) 
 
Metodología 
a) Revisión y lavado del aparato 
1. Revise que el equipo se encuentre en buen estado. 
2. Revise que todas las válvulas estén cerradas. 
3. Abra las siguientes válvulas: Válvula de control de vacío VP-101. Válvula 
reguladora de entrada de vapor VP-102. Válvula reguladora de agua de 
enfriamiento VP-103. Válvula reguladora de agua de enfriamiento que se 
encuentra en el tablero. 
4. Abra la válvula reguladora de presión de vacío que se encuentra en el tablero 
(VP-104) hasta que la presión registrada en el manómetro (MP-101) sea de 
300 mmHg a 500mmHg. 
5. Abra la válvula de alimentación (VP-111), cargue el equipo con agua de la 
llave y enjuague el equipo. Cierre la válvula de vacío (VP-104). 
6. Abra la válvula que permite hacer rompimiento de vacío(VP-109), descargue 
el sistema, cierre las válvulas reguladoras. 
7. Cierre nuevamente todas las válvulas a excepción de las válvulas de agua 
de enfriamiento (VP-106) que se encuentra en el tablero, la válvula general 
de acceso a la línea de vacío (VP-101), la válvula general de acceso a la 
línea de vapor (VP-102), la válvula general de acceso a la línea de acceso 
(VP-103). 
b) Evaporación y concentración de la solución 
1. Abra la válvula reguladora de presión de vacío (VP-104) que se encuentra en 
el tablero, hasta una presión de vacío entre 300 y 500 mmHg. 
2. Mida la densidad de la solución a concentrar. 
3. Abra la válvula de alimentación (VP-111) y cargue el sistema con el líquido a 
concentrar (en este caso el jugo) hasta que llegue a la marca de 4 o 5 litros 
en el recipiente que contiene la solución a evaporar (TC-101); cierre la válvula 
de alimentación (VP-111). 
4. Coloque el termómetro digital en el termopar (TP-101). 
5. Abra la válvula reguladora de vapor (VP-103), empiece a tomar el tiempo y 
colecte el vapor condensado. 
6. Regule la válvula de vapor (VP-105), para obtener una presión de vapor 
saturado constante y evitar que la temperatura registrada en el termómetro 
digital sea igual o superior a la temperatura de ebullición de la solución a 
concentrar (depende de la presión de vacío a menor de 20 lbs). 
7. Alimente lentamente el resto de la solución a concentrar por medio de la 
válvula de alimentación (VP-101) con el objeto de mantener el volumen de 
solución a concentrar que se encuentre en el tanque de almacenamiento (TC-
101) más o menos constante. 
8. Opere el sistema hasta obtener un volumen de concentrado de ¼ o 1/5 parte 
del volumen inicial. 
9. Cierre la válvula reguladora de presión de vapor en el tablero (VP-105), la 
válvula reguladora de presión de vacío (VP-104). 
10. Registre el tiempo de operación y deje de colectar vapor condensado. 
11. Abra la válvula de rompimiento de vacío (VP-109) del tanque colector del 
líquido evaporado (TC-103). 
12. Mida la cantidad final de concentrado que se encuentra en el tanque que 
contiene la solución a evaporar (TC-101); determine densidad y registre la 
temperatura. 
13. Mida la cantidad de solvente retirado y su temperatura. 
14. Mida el volumen y la temperatura de vapor condensado. 
15. Revise y lave nuevamente el aparato. 
16. Cierre todas las válvulas y deje el equipo en las mismas condiciones que lo 
encontró. 
17. Tome una muestra de la solución de concentración final y con un 
refractómetro determine el porcentaje de sólidos en suspensión. 
18. Calcule: Calor ganado por la solución. Calor cedido por el vapor. Calor 
perdido por el medio. Vapor horario. Experiencia del equipo o economía. 
Coeficiente global de transferencia de calor 
Datos teóricos y experimentales 
Los datos al iniciar la experimentación: 
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛: 0.5 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 
𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑎𝑡𝑚ó𝑠𝑓𝑒𝑟𝑖𝑐𝑎: 1.029 𝑏𝑎𝑟 = 771.81336 𝑚𝑚𝐻𝑔 
Tabla 2. Datos teóricos de la solución a concentrar. Elaboración propia. 
Solución para concentrar: Jugo de naranja 
Volumen inicial, 𝑉3 (ml) 4,400 
Temperatura inicial, 𝑇3 (°C) 16.5 
Densidad relativa inicial, 𝜌3 (gr/ml) 1.38 
Capacidad calorífica, 𝐶𝑝3 (kJ/kgºC) 0.85 – 0.95 
Fuente: Elaboración propia. 
Al realizar la experimentación se obtuvieron los siguientes datos: 
Tabla 3. Datos experimentales. 
Tiempo (min) T (°C) 
P vacío, 𝑷𝟓 
(mmHg) 
P vapor (lb/in2) 
0 19.9 380 0 
5 58.3 340 18 
10 61.2 360 19 
15 60.1 350 19 
20 62.2 300 14 
25 70.6 80 18 
30 60.6 0 0 
Fuente: Elaboración propia. 
Los datos al finalizar la experimentación: 
Tabla 4. Datos del vapor condensado. 
Vapor condensado 
Volumen, 𝑉2 (ml) 4,880 
Temperatura del vapor saturado alimentado, 𝑇𝑖 118.05 
Temperatura final, 𝑇2 (°C) 70 
Presión del vapor absoluta, 𝑃𝑖 (bar) 1.875 
Calor latente de vaporización del vapor saturado, 
𝜆𝑖 (kcal/kg) 
527.4036 
Densidad del vapor condensado a 𝑇2, 𝜌2 (kg/m3) 977.63 
Fuente: Elaboración propia. 
Tabla 5. Datos de la solución concentrada. 
Solución concentrada 
Volumen, 𝑉4 (ml) 1,400 
Temperatura final, 𝑇4 (°C) 45 
Densidad relativa final, 𝜌4 (gr/ml) 1.96 
Volumen de agua evaporada, 𝑉5 (ml) 3,000 
Temperatura del agua evaporada, 𝑇5 (ºC) 25 
Densidad del agua evaporada, 𝜌5 (kg/m3) 997.13 
Fuente: Elaboración propia. 
Otros datos: 
𝑃6 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 − 𝑃5(𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜) = 771.81336 𝑚𝑚𝐻𝑔 − 258.5712 𝑚𝑚𝐻𝑔 
Tabla 6. Datos de operación del sistema. 
Sistema 
Presión de operación, 𝑃6 (mmHg) 513.24216 
Temperatura de ebullición del sistema (ºC) 
89.1164 
 
Temperatura de operación del sistema promedio, 
𝑇7 (ºC) 
56.1286 
Calor de vaporización del sistema, 𝜆7 (kcal/kg) 545.1017 
Fuente: Elaboración propia. 
Tabla 7. Datos del equipo. 
Equipo 
Diámetro del intercambiador (mm) 27 
Longitud del intercambiador (m) 2.7 
Fuente: Elaboración propia. 
Cálculos representativos 
1) Calculo del calor ganado por la solución 
 
𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 = 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑠𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 + 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 
 
a) Cálculo de calor sensible por unidad de tiempo: 
|| 
𝑄𝑆 = [
𝜌3𝑉3𝐶𝑝3(𝑇7 − 𝑇3)
𝑡
] 
𝑄𝑆 = [
1.38
𝑔
𝑚𝑙
(
1 𝑘𝑔
1000 𝑔)
(4,400 𝑚𝑙) (0.9
𝑘𝐽
𝑘𝑔º𝐶
) (56.1286 − 16.5)º𝐶
0.5 ℎ
] 
𝑸𝑺 = 𝟒𝟑𝟑. 𝟏𝟐𝟒𝟕
𝒌𝑱
𝒉
 
b) Cálculo de calor latente: 
(2) 
(3) 
𝑄𝐿 =
𝜌5𝑉5𝜆7
𝑡
 
𝑄𝐿 =
0.99713
𝑔
𝑚𝑙
(
1 𝑘𝑔
1000 𝑔)
(3,000 𝑚𝑙) (545.1017
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑔
) (
4.184 𝑘𝐽
1 𝑘𝑐𝑎𝑙
)
0.5 ℎ
 
𝑸𝑳 = 𝟏𝟑, 𝟔𝟒𝟒. 𝟗𝟓𝟗𝟑𝟑
𝒌𝑱
𝒌𝒈
 
Por lo tanto: 
𝑄𝐺 = 𝑄𝑆 + 𝑄𝐿 
𝑄𝐺 = 433.1247
𝑘𝐽
ℎ
+ 13,644.9593
𝑘𝐽
ℎ
 
𝑸𝑮 = 𝟏𝟒, 𝟎𝟕𝟖. 𝟎𝟖𝟒𝟎𝟕
𝒌𝑱
𝒉
 
 
2) Cálculo del calor cedido por el vapor 
a) Masa del condensado: 
𝑚2 = 𝜌2𝑉2 
𝑚2 = (998.08
𝑘𝑔
𝑚3
) (
1 𝑚3
1,000,000 𝑚𝑙
) (4,880 𝑚𝑙) 
𝒎𝟐 = 𝟒. 𝟖𝟕𝟎𝟔 𝒌𝒈 
 
b) Calor cedido por el vapor, por hora: 
𝑄𝐶 =
𝑚2𝜆1
𝑡
 
𝑄𝐶 =
4.8706 𝑘𝑔 (527.4036
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑔
) (
4.184 𝑘𝐽
1 𝑘𝑐𝑎𝑙
)
0.5 ℎ
 
𝑸𝑪 = 𝟐𝟏, 𝟒𝟗𝟓. 𝟔𝟏𝟖𝟎𝟒
𝒌𝑱
𝒉
 
3) Cálculo del calor perdido por el medio 
 
𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑜 = 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑐𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 − 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 
𝑄𝑃 = 𝑄𝐶 − 𝑄𝑔 
𝑄𝑃 = 21,495.61804
𝑘𝐽
ℎ
− 14,078.0841
𝑘𝐽
ℎ
 
𝑸𝑷 = 𝟕, 𝟒𝟏𝟕. 𝟓𝟑𝟑𝟗
𝒌𝑱
𝒉
 
 
 
4) Cálculo del consumo horario de vapor: 
𝐶𝐻𝑉 =
𝜌2𝑉2
𝑡
 
(4) 
(5) 
(6) 
(7) 
(8) 
(9) 
 
𝐶𝐻𝑉 =
998.08
𝑘𝑔
𝑚3
(
1 𝑚
100 𝑐𝑚)
3
(
1 𝑐𝑚3
1 𝑚𝑙
) (2,880 𝑚𝑙)
0.5 ℎ
 
 
𝑪𝑯𝑽 = 𝟓. 𝟕𝟒𝟖𝟗
𝒌𝒈
𝒉
 
5) Cálculo de la eficiencia del equipo o economía 
a) Masa de vapor generado: 
𝑚5 = 𝜌5𝑉5 
𝑚5 = 997.13
𝑘𝑔
𝑚3
(
1 𝑚
100 𝑐𝑚
)
3
(
1 𝑐𝑚3
1 𝑚𝑙
) (3,000 𝑚𝑙) 
 
𝒎𝟓 = 𝟐. 𝟗𝟗𝟏𝟒 𝒌𝒈 
b) Masa del vapor alimentado: 
𝑚2 = 𝜌2𝑉2 
 
𝑚2 = 977.63
𝑘𝑔
𝑚3
(
1 𝑚
100 𝑐𝑚
)
3
(
1 𝑐𝑚3
1 𝑚𝑙
) (4,880 𝑚𝑙) 
 
𝒎𝟐 = 𝟒. 𝟖𝟔𝟖𝟒 𝒌𝒈 
 
c) Eficiencia: 
𝜀 =
𝑚5
𝑚2
∗ 100% 
 
𝜀 =
2.9914 𝑘𝑔
4.8684 𝑘𝑔
∗ 100% 
 
𝜺 = 𝟔𝟏. 𝟒𝟒 % 
 
6) Cálculo del eficiente global de transferencia de calor 
𝑈 =
𝑄𝐺
𝐴 ∗ 𝑀𝐿𝐷𝑇
 
 
a) Cálculo del área de transferencia, A 
𝐴 = 2𝜋𝑟ℎ + 2𝜋𝑟2 
𝐴 = 2𝜋 (
27 𝑚𝑚
2
) (
1 𝑚
1,000 𝑚𝑚
) (2.7 𝑚) + 2𝜋 (
27 𝑚𝑚
2
)
2
(
1 𝑚
1,000 𝑚𝑚
) 
𝐴 = 1.3742 𝑚2 
b) Cálculo de la media logarítmica de temperatura (MLDT) 
(10) 
(11) 
(12) 
(13) 
(14) 
𝑀𝐿𝐷𝑇 = 𝑇1 − 𝑇7 
𝑀𝐿𝐷𝑇 = 118.05 º𝐶 − 56.1286 º𝐶 = 61.9214º𝐶 
Por lo tanto: 
𝑈 =
14,078.0841
𝑘𝐽
ℎ
1.3742 𝑚2 ∗ 61.9214º𝐶
 
 
𝑼 = 𝟏𝟔𝟓. 𝟒𝟒𝟒𝟕
𝒌𝑱/𝒉
𝒎𝟐º𝑪
= 𝟎. 𝟎𝟒𝟓𝟗𝟔
𝒌𝑾𝒉
𝒎𝟐º𝑪
 
Resultados 
Los resultados obtenidos fueron los siguientes: 
Tabla 7. Resultados. 
Calor ganado por la solución, por hora (𝑸𝑮) 14,078.08407
𝑘𝐽
ℎ
 
Calor cedido por el vapor, por hora (𝑸𝑪) 21,495.61804
𝑘𝐽
ℎ
 
Calor cedido por el medio, por hora (𝑸𝑷) 7,417.5339
𝑘𝐽
ℎ
 
Consumo horario de vapor (𝑪𝑯𝑽) 5.7489
𝑘𝑔ℎ
 
Eficiencia del equipo o economía (𝜺) 61.44 % 
Coeficiente global de transferencia de calor (𝑼) 
0.04596
𝑘𝑊ℎ
𝑚2º𝐶
 
Fuente: Elaboración propia. 
Análisis de resultados 
El vapor administrado al equipo para llevar a cabo la evaporación del agua 
contenida en el jugo de naranja cede una gran cantidad de calor (21,495.62 kJ/h). 
Sin embargo, únicamente 14,078.08 kJ/h son absorbidos por la solución y los 
7,417.53 kJ/h restantes se pierden hacia el ambiente. La cantidad perdida de calor 
es muy elevada, lo que podría indicar que el equipo tiene una eficiencia 
relativamente baja; esto se confirma más adelante, al realizar el cálculo, ya que se 
determina que la columna de evaporación tiene una eficiencia del 61.44 %. 
En cuanto a qué tan bien se transfiere el calor del vapor hacia el jugo de naranja, 
se obtuvo un coeficiente de transferencia de calor de 
0.04596
𝑘𝑊ℎ
𝑚2º𝐶
. 
(15) 
Conclusión 
La evaporación de película en columna ascendente permite concentrar una solución 
mediante la transferencia de calor entre ésta y el vapor. Su operación se lleva a 
cabo a vacío, lo que permite una separación más rápida y eficiente debido a que la 
temperatura de ebullición de las sustancias disminuye considerablemente. Esto 
hace que el proceso sea más rápido y requiera de menos energía, en comparación 
con otros. 
La eficiencia de una columna se puede ver afectada por múltiples factores, entre 
ellos el tiempo que tiene operando el equipo o si se le ha dado o no mantenimiento; 
pero también tienen una gran influencia las variables de operación y las condiciones 
de la alimentación. 
Como Ingenieros Químicos nos es indispensable conocer los diferentes métodos de 
separación que existen, para así poder elegir el más adecuado dependiendo lo que 
se quiera lograr. Esta práctica nos permitió entender los fundamentos teóricos y 
prácticos de la operación, así como aplicar nuestros conocimientos previos a la hora 
de realizar los cálculos. 
Recomendaciones 
o Medir el volumen del jugo de naranja previamente colado, ya que la pulpa 
aumenta mucho el volumen y al retirarla éste disminuirá considerablemente. 
o Asegurarse de que la columna esté vacía y limpia antes de alimentar la 
solución. 
o Detener la operación en cuanto el flujo de solución a concentrar no alcance 
a llegar hasta la parte superior de la columna ya que, de lo contrario, se 
comenzará a formar una capa de caramelo que será muy difícil de limpiar 
después. 
o Utilizar el agua obtenida del condensador para limpiar la columna. Su 
temperatura ayudará a deshacer el caramelo que se haya podido formar 
durante la experimentación. 
Cuestionario 
1. Define evaporación 
La evaporación como fenómeno físico es cuando la presión de vapor de una 
sustancia alcanza la misma presión que la atmosférica, ocasionando un 
cambio de fase líquida a gaseosa. Como operación unitaria, es un proceso 
que añade calor a una solución para concentrar el soluto de interés mediante 
una evaporación del solvente. 
 
2. Enumera los diferentes tipos de evaporadores usados en la industria 
dando sus principales características 
Los principales tipos de evaporadores son 
1. Evaporadores de tubos largos y verticales: los evaporadores de tubos 
largos verticales son especialmente efectivos para concentrar líquidos 
que tienden a formar espuma. La espuma se rompe cuando la mezcla de 
líquido y vapor de alta velocidad choca con las paredes deflectoras de la 
carga de vapor. 
a) Evaporadores de tubos largos con flujo ascendente: sus partes 
esenciales son un intercambiador de calor tubular con vapor de agua 
en el lado de la coraza y el líquido que se desea concentrar en el 
interior de los tubos; un separador o espacio de vapor para separar el 
líquido arrastrado por el vapor. 
 
Figura 2. Evaporador de película ascendente. Fuente: [2]. 
b) Evaporadores de película descendente 
La concentración de materiales altamente sensibles al calor, tales 
como el jugo de naranja, requieren un tiempo mínimo de exposición a 
una superficie caliente. Esto se consigue con evaporadores de 
película descendente de un solo paso, en los que el líquido entra por 
la parte superior, desciende por el interior de los tubos calentados con 
vapor de agua, como una película y sale por el fondo. Los tubos son 
largos de 50 a 250 mm (2 a 10 in.) de diámetro. El vapor procedente 
del líquido generalmente es arrastrado hacia abajo con el líquido y 
sale por el fondo de la unidad. Estos evaporadores parecen largos 
intercambiadores tubulares verticales con un separador de líquido y 
vapor en el fondo y un distribuidor de líquido en la parte superior. 
 
Figura 3. Evaporador de película descendente. Fuente: [2]. 
 
c) Evaporadores de circulación forzada 
Una bomba centrífuga impulsa el líquido a través de los tubos 
entrando con una velocidad de 2 a 5.5 m/s (6 a 18 ft/s). Los tubos 
están sometidos a una carga estática suficiente para asegurar que no 
se produzca ebullición en los mismos; el líquido comienza a 
sobrecalentarse a medida que se reduce la carga estática con el flujo 
desde el calentador hasta el espacio de vapor, y se genera una mezcla 
de vapor y líquido pulverizado a la salida del intercambiador, justo 
antes de entrar en el cuerpo del evaporador. La mezcla de vapor y 
líquido choca contra una placa deflectora en el espacio de vapor. El 
líquido retorna a la entrada de la bomba, donde se mezcla con la 
alimentación fresca; el vapor sale por la parte superior del cuerpo del 
evaporador hacia el condensador, o al siguiente efecto. La parte del 
líquido que abandona el separador se retira de forma continua como 
concentrado. 
 
2. Evaporador de película agitada: una forma de reducir la resistencia, 
especialmente con líquidos viscosos, es por la agitación mecánica de 
película líquida. Un evaporador de película descendente modificado con 
un solo tubo enchaquetado que contiene un agitador interno. La 
alimentación entra por la parte superior de la sección enchaquetada y se 
dispersa en forma de película altamente turbulenta mediante las palas 
verticales del agitador. El concentrado sale por la parte inferior de la 
sección enchaquetada; el vapor asciende desde la zona de vaporización 
hasta un separador no enchaquetado, cuyo diámetro es algo mayor que 
el tubo de evaporación. En el separador, las palas del agitador proyectan 
hacia fuera el líquido arrastrado que choca con unas placas verticales 
estacionarias. Las gotas coalescen sobre estas placas y retornan a la 
sección de evaporación. El vapor exento de líquido sale a través de los 
orificios situados en la parte superior de la unidad. 
 
Figura 4. Evaporador de película agitada. Fuente: [2]. 
3. ¿Qué es un evaporador de película ascendente?, explique su 
funcionamiento, ventajas y desventajas respecto a evaporadores de 
otro tipo 
Las partes esenciales son: 1) un intercambiador de calor tubular con vapor 
de agua en el lado de la coraza y el líquido que se desea concentrar en el 
interior de los tubos; 2) un separador o espacio de vapor para separar el 
líquido arrastrado por el vapor, y 3) cuando opera como una unidad de 
circulación, existe un brazo de recirculación para el líquido desde el 
separador hasta el fondo del intercambiador. Existen entradas para el líquido 
de alimentación y el vapor de calentamiento, y salidas para el vapor, la 
solución concentrada, el vapor condensado y los gases no condensables 
procedentes del vapor de calentamiento. 
La alimentación diluida entra al sistema y se mezcla con el líquido que retorna 
del separador. La solución concentrada es retirada por el fondo del 
calentador; el resto de la solución es parcialmente vaporizada conforme sube 
a través de los tubos. La mezcla de líquido y vapor fluye desde arriba de los 
tubos dentro del separador, donde su velocidad se reduce en forma 
considerable. Para ayudar a eliminar las gotas de líquido, el vapor golpeasobre ellas y entonces pasa alrededor de placas deflectoras colocadas antes 
de la salida del separador. 
Los evaporadores de tubos largos verticales son especialmente efectivos 
para concentrar líquidos que tienden a formar espuma. La espuma se rompe 
cuando la mezcla de líquido y vapor de alta velocidad choca con las paredes 
deflectoras de la carga de vapor. 
 
4. Dé 3 ejemplos de procesos industriales en los que se utiliza el 
evaporador de película ascendente 
• Concentración de jugos frutales 
• Producción de café 
• Tratamiento de efluentes 
 
5. ¿Qué ventajas se obtiene al hacer una evaporación al vacío? 
Al estar al vacío, se necesita una menor temperatura para alcanzar la 
temperatura de evaporación, por lo cual los requerimientos energéticos son 
menores. A su vez, podemos reutilizar el agua recuperada y reducimos el 
volumen de residuo líquido. 
 
6. ¿Cuáles son los factores que afectan la capacidad de evaporación en 
cualquier tipo de evaporación? 
• Viscosidad de la solución o del líquido 
• Concentración a la que ingresan 
• Formación de espuma 
• Temperatura y presión de operación 
 
7. ¿Qué dice la regla de Dühring? 
Para soluciones muy concentradas, el BPE se obtiene mejor a partir de una 
regla empírica conocida como regla de Dühring, según la cual la temperatura 
de ebullición de una determinada solución es una función lineal de la 
temperatura de ebullición del agua pura a la misma presión. 
 
8. Describa brevemente el aparato a usar en la práctica. Diga las partes 
que lo componen y sus características de operación. 
La solución para trabajar será ingresada por la parte inferior del equipo, para 
posteriormente pasar por el intercambiador de calor para poder evaporarse. 
Dicho intercambiador de calor es de tubos concéntricos. 
 
Una vez generado el vapor, pasará al condensador de serpentín para bajar 
su temperatura para pasar a la fase líquida. La temperatura se checará en 
todo momento en el monitor. 
Una vez condensado el líquido, pasará a los contenedores, donde 
almacenaremos nuestro líquido de interés ya enfriado y separado. 
 
Figura 5. Partes para destacar del equipo. 
9. ¿Cuáles son los problemas principales que puede tener un evaporador 
en operación? 
La presencia de espuma: se presenta en ciertas soluciones cáusticas y 
alimenticias, las cuales forman espuma durante la ebullición y es arrastrada 
por el vapor que sale del equipo, ocasionando pérdidas de nuestro 
compuesto de interés o a concentrar. 
Referencias 
[1] Gamiño Arroyo, Z. (s. f.). Manual de prácticas laboratorio de Ingeniería 
Química IV. A 26 de octubre del 2021 
[2] McCabe, W., Smith, J., & Harriott, P. (2007). Operaciones unitarias en ingeniería 
química (7ma ed.). McGraw-Hill. 
[3] Arcelus, J.; Atala, C. & Jolly, G. (1978) Diseños y Simulación de Sistemas de 
Evaporadores en Múltiple Efecto. Tesis para optar por el título de Licenciado en 
Ingeniería Química. Universidad Iberoamericana. México. 
[4] Benavides, O. & Muvdi, C. (2014) Evaluación de la ósmosis inversa y de la 
evaporación de película ascendente. Universidad Industrial de Santander. 
Bucaramanga, Colombia. 
ANEXO 
PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN – EVAPORACIÓN DE PELÍCULA ASCENDENTE 
a) Revisión y lavado del aparato 
1. Primero, se tiene que revisar que el equipo esté en buen estado y verificar que todas 
las válvulas se encuentren cerradas. 
 
2. Abrir las válvulas que se muestran a continuación: 
▪ Válvula de control de vacío (VP-101). 
 
▪ Válvula reguladora de agua de enfriamiento, esta válvula no tiene 
señalamiento pero es la azul clarito. 
 
 
1 
2 
 
▪ Válvula reguladora de agua de enfriamiento que se encuentra en el tablero 
(VP-106). 
 
3. Abrir la válvula reguladora de presión que se encuentra en el tablero (VP-104) a una 
presión entre 300 mmHg y 500 mmHg. 
 
4. Abrir la válvula de alimentación (VP-111) y con la manguera succionar el agua con 
cloro previamente preparada en una cubeta y enjuagar el equipo. Cerrar la válvula 
de vacío que está en el tablero (VP-104) mostrada en el Paso 3. 
3 
4 
 
 
Manómetro 
 
 
5. Abrir la válvula (VP-109) ésta válvula permite hacer rompimiento de vacío. 
Descargar el sistema y cerrar las válvulas reguladoras. 
 
6. Cerrar nuevamente todas las válvulas a excepción de la válvula de agua de 
enfriamiento (VP-106). 
7. 
 
5 
6 
 
b) Evaporación y concentración de la solución 
8. Primero, colocar el termopar en la parte de arriba del aparato y pegarlo con cinta 
masking para evitar que se caiga. 
 
9. Abrir la válvula reguladora de presión que se encuentra en el tablero (VP-104) a una 
presión entre 300 mmHg y 500 mmHg. 
 
 
 
 
 
7 
8 
 
Manómetro 
10. Abra la válvula de alimentación (VP-111) y cargue el sistema con el líquido a 
concentrar (jugo) hasta que llegue a la marca de 4 o 5 litros en el recipiente que 
contiene la solución a evaporar (TC-101); cierre la válvula de alimentación (VP-111). 
 
 
 
9 
 
 
 
Abra la válvula reguladora de vapor (VP-103), empiece a tomar el tiempo (en lapsos 
de 5 min) y colecte el vapor condensado. 
 
 
 
Regule la válvula de vapor (VP-105), para obtener una presión de vapor saturado 
constante y evitar que la temperatura registrada en el termómetro digital sea igual 
o superior a la temperatura de ebullición de la solución a concentrar (depende de la 
presión de vacío a menor de 20 lbs). 
10 
11 
 
 
Opere el sistema hasta obtener un volumen de concentrado de ¼ o 1/5 parte del 
volumen inicial. 
 
 
 
Cierre la válvula reguladora de presión de vapor en el tablero (VP-105), la válvula 
reguladora de presión de vacío (VP-104). 
 
 
12 
13 
 
Abra la válvula de rompimiento de vacío (VP-109) del tanque colector del líquido 
evaporado (TC-103). 
 
 
 
Mida la cantidad final de concentrado que se encuentra en el tanque que contiene 
la solución a evaporar (TC-101); determine densidad y registre la temperatura. 
 
14 
15 
 
 
Mida el volumen y la temperatura de vapor condensado. 
 
 
16 
Revise y lave nuevamente el aparato. Siguiendo los pasos de 1 al 6. 
 
 
 
Cierre todas las válvulas y deje el equipo en las mismas condiciones que lo encontró. 
 
 
 
 
 
 
 
17 
18