Evaporación completo U6

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Evaporación
2017
Facultad Regional Resistencia
Departamento de Ingeniería Química
Cátedra Tecnología de la Energía Térmica 2015
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Objetivos:
1. Concentración de productos
2. Reducción del volumen
3. Recuperación de agua / solventes
4. Cristalización 
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Criterios de selección de evaporadores
Factores de análisis:
Características del producto
Criterios de eficiencia del equipo
Criterios operativos
Criterios económicos
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Clasificación
Circulación natural
Tubos cortos
Calandria (tubos verticales)
Tubos horizontales
Calandria exterior
Tubos verticales largos
Película ascendente
Película descendente
De platos
Circulación forzada:
Tubos horizontales
Tubos verticales
Diseños especiales:
Con sistema de recompresión
De película delgada mecánica
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Tubos cortos calandria exterior
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A: Producto
B: Vapor
C: Concentrado 
D: Vapor de calefacción
E: Condensado
Tubos 10-15 m
Baja viscosidad alimento
Dif min 14°C 
Elevados coeficientes
Recirculación
Retención: 3-4 min
Película ascendente
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A: Producto
B: Vapor 
C: Concentrado 
D: Vapor de calefacción
E: Condensado
1- Cabeza 
2- Calandria
3- Cámara inferior calandria
4- Canal de mezcla
5- Separador de vapor 
Mayor aprovechamiento de dif de 
temperatura.
Buen desempeño con fluidos 
viscosos
Ideal para productos sensibles a 
calor: jugos cítricos
Tiempos de residencia 20-30 s
Película descendente
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EVAPORADORES DE PLACAS
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A: Producto
B: Vapor
C: Concentrado 
D: Vapor de calefacción
E: Condensado
F: Exceso de vapor
1- Evaporador de platos
2- Separador
25-30 tn agua/hora
De platos
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Circulación forzada
A: Producto
B: Vapor
C: Concentrado 
D: Vapor de calefacción
E: Condensado
1- Intercambiador de calor
2- Separador flash
3- Bomba de circulación
4- Bomba de concentrado 
Velocidades : 2-6 m/s
Dif temperatura en sup cal 3-5 °C.
Bajos costos
Bombas flujo axial
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Circulación forzada 
tubos horizontales
Circulación forzada 
tubos verticales
Sistema de recompresión 
TERMOCOMPRESION
De película delgada mecánica
o película agitada
Alimentos alta viscosidad
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Evaporadores en efectos múltiples
Alimentación en paralelo
Alimentación en contracorriente
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Instalaciones 
Dimensionamiento
Balance de masa:
Balance de energía:
Ecuación de diseño:
Materiales:
Dimensiones:
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Efecto de la carga del líquido sobre la caída de 
temperatura
Efecto de la fricción sobre la caída de temperatura
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COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE 
CALOR
• Ensuciamiento interior y exterior, muy 
pequeños, generalmente se desprecian
• Resistencia de la pared despreciable salvo 
evap. de película agitada
• Coeficiente película lado vapor condensante 
(elevado).Eliminar no condensables y evitar 
fugas de aire hacia el interior
• Coeficiente del lado líquido depende de la 
velocidad del líquido sobre la superficie 
(controla la velocidad global)
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Estimación del coeficiente de transferencia de calor
DM
0.57 . vS
3.6/L
µ0.25 . Δt0.1
U = k
Ecuación de Fragen-Badger
Nu= 0.0278 . Re0.8 . Pr0.4
Ecuación de Dittus Boelter
Determinación de U partir de gráficas 
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CAPACIDAD: kg de agua vaporizados por hora 
(kg/h)
ECONOMIA: kg vaporizados por kg de vapor 
vivo que entra cómo alimentación (kg/kg vap). 
f(Número de efectos, temperatura alimentación)
���������
�����	��
= CONSUMO DE VAPOR (kg/h)
� = 
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−
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Lado vapor cond.
Lado solución
� = �� � − �
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Ejemplo:
Se necesita concentrar 10 tn/h de NaOH 5% hasta 25% p/p
Determinar la temperatura de ebullición a presión atmosférica
Ídem, trabajando con un vacío de 600 mm Hg
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Escriba	aquí	la	ecuación.
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Bibliografía:
Singh, P; Heldman D. Introduction to Food Engineering, Fourth Edition
Food Science and Technology
International Series 2009
Kern, Donald 
Procesos de Transferencia de Calor- México –
CIA Editorial Continental – 1997
Levenspiel, Octave 
Flujo de Fluidos – Intercambio de Calor – Barcelona –
Ed. Reverté- 1993-
McCabe Smith Harriot
Operaciones básicas de Ingeniería Química – Madrid- McGraw Hill- 1991
Perry 
Manual del Ingeniero Químico – México –
McGraw Hill- 1992
GEA Engineerin Inc.
www.niroinc.com/evaporators_crystallizers/crystallization.asp