Freddy Camilo Muñoz Velosa

407027

Maria Alejandra Ospina Portilla

408032

Leidy Patricia Orozco Moreno

407541

Jeyson Gabriel Perenguez Verdugo

408034

Juan Esteban Victoria Sierra

407538

Laboratorio de operaciones básicas de ingeniería.

INFORME FINAL EVAPORACIÓN DOBLE Y SIMPLE EFECTO.

Universidad Nacional de

Colombia – Sede Palmira

1

EVAPORACIÓN SIMPLE Y DOBLE EFECTO

RESUMEN

En la operación evaporación se caracteriza por ser un proceso físico que consiste en el paso lento y gradual de un estado líquido hacia un estado gaseoso, tras haber adquirido suficiente energía para vencer la tensión superficial. A diferencia de la ebullición, la evaporación se produce a cualquier temperatura, siendo más rápida esta operación cuando la temperatura se aumenta. En el desarrollo de esta practica se hizo dos procesos un primer efecto y segundo efecto para concentrar una solución de agua y azúcar arrojando una concentración de solidos solubles totales, volumen de condesado a un determinado tiempo. Los resultados más relevantes fueron que se logro concentrar los solidos solubles de 5,3°Brix hasta 20.5°Brix, un tiempo para el primer efecto de 57.5 minutos y 32.5 donde se calculo el coeficiente de transferencia de calor de 165W/m2.°C y 2,73 W/m2.°C con una economía de vapor de 0,825 y 0,87 respectivamente para cada efecto. En conclusión se pueden obtener ventajas de la evaporación simple cuando la cantidad de disolución a tratar es relativamente pequeña debido a que el costo del vapor seria más barato comparado con la inversión necesaria para un evaporador más complejo. Si fuese lo contrario y la cantidad requerida es grande, necesario aplicar tratamientos de doble efecto para el aprovechamiento energético y reducir los costos del proceso, lo que una mejor "economía" del vapor.

Palabras claves: Evaporación, simple y doble efecto, solidos solubles totales, coeficiente de transferencia de calor, economía de vapor.

1. INTRODUCCIÓN

La evaporación es un proceso físico que consiste en el paso lento y gradual de un estado líquido hacia un estado gaseoso, tras haber adquirido suficiente energía para vencer la tensión superficial. A diferencia de la ebullición, la evaporación se produce a cualquier temperatura, siendo más rápida esta operación cuando la temperatura se aumenta.

Esta es una operación de conservación de las materia prima por tratamiento térmico. Los sistemas de evaporación son muy variados, aunque todos ellos consisten en suministrar calor a la materia prima liquida de forma que esta llegará a la ebullición, desprendiéndose por evaporación cierta cantidad de agua en forma de vapor aumentando así la concentración de los solidos solubles del liquido inicial. Por lo tanto, la operación de evaporación significa una transformación de la materia prima mediante el fenómeno de concentración (Soeánez, 2002).

Se comprende que la evaporación, a la operación unitaria, en la cual se lleva a cabo el aumento de concentración de una solución de un líquido, que se denomina solvente, y uno o varios solutos sólidos disueltos en dicho solvente, los cuales son prácticamente no

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volátiles a la temperatura de operación, la cual es la temperatura de ebullición del solvente, a la presión de operación. En la mayor parte de las evaporaciones el solvente es agua. (McCabe., 2002).

Puesto que la evaporización implica una ebullición, la subcapa gaseosa en contacto con la fase liquida en la interfase liquido-vapor, estará constituida por vapor generado y por consiguiente no habrá resistencia a la transferencia de materia en la fase gaseosa, de ahí que esta operación está controlada por la velocidad de transferencia de calor y no por la correspondiente transferencia de materia. (Higa et al. 2009).

Como esta separación se realiza por medio de la adición de calor a la solución, para llevarla a la temperatura de ebullición, la forma más usual, en la cual se adiciona calor a un sistema de evaporación, es la condensación de vapor de agua de un lado de alguna superficie de contacto, de modo que el calor de la condensación o latente, que es mucho mayor que el calor requerido para el aumento de temperatura de la solución, o calor sensible, se transfiera por medio de la conducción a través de la pared y la convección en el seno del líquido. (Avalo & Varela 2008).

El aparato más simple para este proceso consiste en una caldera o recipiente abierto; un aparato algo más complicado es el evaporador de tubos horizontales (Higa et al. 2009)

Cuando se utiliza un solo evaporador, el vapor procedente del liquido en ebullición se condensa y desecha. Este método recibe el nombre de evaporación simple efecto, y aunque es sencillo, utiliza ineficazmente el vapor (McCabe., 2002).

Para el desarrollo práctico de esta operación se reconocen equipos denominados, evaporadores los cuales pueden instalarse uno o más, identificando a cada uno como efectos siendo estos alimentados por el mismo vapor. Cuando dos evaporadores se conectan en serie se denomina al conjunto evaporación en doble efecto. (Ibarz et al., 2000). En este caso el vapor procedente de uno de los evaporadores se introduce como alimentación en el elemento calefactor de un segundo evaporador, y el vapor procedente de este se envía al condensador. (McCabe., 2002).

Los evaporadores son utilizados industrialmente para concentración de residuos, concentración de productos alimenticios, industria cosmética, farmacia, industria química, producción de tintas y disolventes. Por lo general estos tienen gran aplicabilidad en la industria alimentica ya que permite eliminar el agua y concentrar los solidos soluble para el caso del azúcar, jugos, néctares permitiendo llegar a la cantidad de solidos (°Brix) deseados (varela & Avalo , 2008). La evaporación se ha utilizado de forma extensiva en diversas industrias alimentarias, como son las industrias de leche concentrada, en las industrias de zumos para obtener zumos concentrados, en industrias de conservas y mermeladas para obtener soluciones con alto contenido de azúcar. (Ibarz et al., 2000).

La evaporación simple y doble efecto tiene como objetivo permitir demostrar y observar como aumenta la concentración de solidos solubles, la cantidad de calor que es necesario

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para esto, la tasa de evaporación, la economía de vapor para cada uno de lo efectos estudiados e identificando la transferencia de calor en dicho proceso.

2. MATERIALES Y METODOS

2.1 Equipos y Materiales.

Unidad de evaporación. Industrial Quimica FIQ LTDA. Solución a evaporar. Solución acuosa de Azúcar 5,3°Brix Refractómetro. Reichert Mod AR200 Digital. USA Probeta de 100ml. Baldes plásticos de 12Lt. Marca IMUSA. Colombia Termómetro. Industrias químicas FIQ LTDA. Guantes de carnaza. Cronómetro. CASIO Mod 10059 Beakers. Marca Vit lab.

2.2. Descripción del equipo.

Se utiliza la unida de evaporación ilustrada en la figura 1 la cual transfiere el calor producido por el vapor de la caldera a una solución diluida evitando el contacto directo. La unidad está conectada al flujo de vapor vivo de la caldera, el equipo consta de un tanque de alimentación, un precalentador, 2 bombas de circulación de flujo hacia los evaporadores conectados a su vez por líneas de flujo con un condensador el cual recibe el vapor producido por los evaporadores, convirtiéndolo en liquido para mandarlo a los tanques de almacenamiento los cuales deben encontrar a vacío al estar conectados a la bomba de vacío. Para trabajar la unidad con 2 efectos el segundo evaporador también puede recibir el pavor producto del primer efecto para su calentamiento y concentración de la solución interna y poder llevar a cabo su proceso.

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Figura 1. Unidad de evaporación

2.3. Procedimiento.

Para simple efecto

1. Previamente a la evaporación se debe revisar las líneas de flujo requeridas para llevar a cabo la evaporación de simple efecto ubicando las válvulas que van a manipularse y los medidores necesarios.

2. Se abre la válvula de agua de enfriamiento en el condensador.3. Hacer las purgas necesarias en los conductos de flujo del vapor aliviando las

válvulas y compartimientos..4. Realizar la dilución deseada para operar el equipo.5. Alimentar el tanque con la solución realizada.6. Abrir la válvula de entrada del vapor al equipo.7. Se toman los datos de temperaturas, volumen de líquido destilado, peso de vapor

condensado de caldera y concentración de los sólidos disueltos dentro del primer efecto cada tiempo de muestreo (5min) hasta llegar a la concentración de °brix deseada.

8. Se aumenta la alimentación de la solución diluida cuando el nivel del líquido en la cámara de evaporación disminuye. Se hace paulatinamente a para evitar un descenso en la temperatura del evaporador muy brusca.

9. Al llegar a la concentración de °Brix deseada, cerramos la entrada de vapor y se procede a bombearlos al segundo efecto del sistema.

5

Para doble efecto

1. Regular las válvulas de flujo y de vapor para una evaporación de doble efecto.2. Bombear la solución semi-concentrada del primer evaporador al segundo

evaporador.3. Alimentar paulatinamente solución nueva en la cámara del primer efecto una vez

haya retirado la solución anterior y seguir de esta forma hasta terminar con el proceso.

4. Abrir la válvula de entrada del vapor a la unidad de evaporación.5. Tomar los datos de temperaturas, volumen de líquido destilado, peso de vapor

condensado de caldera y concentración de los sólidos disueltos dentro del segundo efecto cada tiempo de muestreo (5min) hasta llegar a la concentración de °brix deseada.

6. Al obtener la concentración de °brix deseada se cierra el paso de vapor al equipo y se procede a retirar la solución concentrada en el sistema y del tanque de recepción.

7. Al terminar con el proceso de alimentación se lava el equipo para evitar residuos de solución concentrada dentro de la unidad de evaporación.

6

2.4 Diagrama de procesos para evaporación simple y doble efecto.

Abrir las válvulas de agua de enfriamiento al condensador

Bombear la solución hasta cubrir la mitad de la primera ventanilla.

Ubicar las válvulas que van a utilizarse

Evaporación de simple efecto

Cerrar válvula de entrada del vapor al evaporador

Cierra la entrada de vapor de la caldera.

Bombear la solución semi-concentrada (12°Brix) del primer efecto al segundo efecto.

Tomar los datos requeridos cada 5 minutos hasta llegar a una concentración

de 12°Brix

Alimentar la solución dentro del tanque de alimentación

Se bombea la concentración diluida al segundo evaporador para dar inicio al

doble efecto.

Realizar la dilución de azúcar y agua

Abrir la válvula de entrada del vapor al equipo

Diagrama 1. Diagrama de procesos para evaporación de simple efecto.

7

2.5 TABLAS DE DATOS.

Bombear la solución paulatinamente hasta cubrir la mitad de la primera ventanilla. para evitar un cambio

brusco en la temperatura del evaporador.

Abrir la válvula de entrada del vapor al equipo

Después de retirar la solución se procede a limpiar y lavar el equipo

Tomar los datos requeridos cada 5 minutos hasta llegar a una concentración

de 22°Brix

Se retira la solución concentrada del equipo

Cerrar válvula de entrada del vapor al evaporador

Evaporación de doble efecto

Ubicar las válvulas que van a utilizarse

Bombear la solución semi-concentrada (12°Brix) del primer efecto al segundo efecto.

Abrir las válvulas de agua de enfriamiento al condensador

Diagrama 2. Diagrama de procesos para evaporación de doble efecto.

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Tabla 1. Temperaturas medidas por la unidad de evaporación

Termocupla Ubicación en el equipo

T1 Entrada del vapor al sistema

T2 Salida del vapor condensado en el segundo efecto

T3 En el fondo del primer efecto

T4 Parte superior del segundo efecto

T5 Parte superior del primer efecto

T6 Temperatura de alimentación

T8 Entrada del vapor al primer efecto y al precalentador

T9 Salida del vapor condensado del primer efecto

T10 Temperatura en el fondo del segundo efecto

Tabla 2. Condiciones iniciales para cada grupo

Tabla 3. Características de la caldera.

Características de la caldera

Eficiencia 1,2 galones ACPM/hTemperatura 150°CPotencia 1Hpcapacidad de función 60psicapacidad maxima 30Psicapacidad 420000BTU/h

Tabla 4. Medida de las diferentes temperaturas para primer efecto.

Datos Tiempo T1(°C) T2(°C) T3(°C) (°C)T4 T5(°C) T6(°C) T8(°C) T9(°C) T10(°C)

condiciones Grupo 1 Grupo2ºBrix 5,3 5kg de azucar 3 3,25ml de agua 50000 60000Temperatura 23°C 27°C

9

(min)Grupo 1 0 144 33 30 24 34 27 23 124 95

5 140 33 101 28 35 98 23 132 10410 139 32 100 38 34 98 23 130 10615 138 32 101 42 34 97 23 131 10620 138 32 101 36 33 98 23 131 10625 136 32 100 40 34 97 23 127 10630 137 32 100 43 34 96 24 124 10535 134 32 100 42 34 96 24 124 10540 134 33 100 42 34 96 24 124 10645 134 32 100 42 34 97 24 124 10650 133 32 100 42 34 96 25 124 105

Grupo 2 5 128 30 101 27 26 95 27 119 10410 122 31 101 33 27 98 27 115 10515 118 31 101 33 27 98 28 111 10420 115 31 101 32 27 97 28 109 10325 114 32 100 30 27 98 28 108 10030 112 32 100 29 28 98 29 108 9835 115 32 101 31 28 91 28 106 10540 114 32 101 28 28 98 28 109 10545 116 32 101 31 28 98 29 109 10550 116 33 101 33 29 98 29 109 10555 117 33 101 33 29 98 29 110 10560 118 33 101 33 29 98 30 110 10565 117 33 101 33 29 98 30 110 10570 118 33 101 32 29 97 30 120 98

Tabla 5. Medidas de las diferentes temperaturas para el segundo efecto.

Datos Tiempo (min)

T1(°C) T2(°C) T3(°C) (°C)T4 T5(°C) T6(°C) T8(°C) T9(°C) T10(°C)

Grupo 1 45 111 98 102 29 65 99 32 107 10450 113 92 99 31 79 98 30 108 10555 113 98 102 29 83 99 31 108 10660 114 99 102 28 80 99 31 109 10665 115 99 102 30 77 100 31 109 10770 115 98 103 28 77 100 30 108 10775 116 98 103 31 74 99 31 109 10680 117 99 104 28 75 101 31 110 10885 120 98 103 28 79 98 31 115 11590 122 100 106 27 78 102 31 115 110

Grupo 2 5 134 58 97 36 71 95 31 130 10410 134 98 103 35 86 103 31 129 112

10

15 137 102 106 33 71 104 31 136 10920 138 106 109 34 73 106 31 138 110

3. ECUACIONES. Transferencia de calor en el evaporador.

Q = U A ΔT ecuación (01)

Balance general del evaporador.

F = L + V + P ecuación (02)

Fx F = Lx L + Px P ecuación (03)

Economía simple efecto.

E = VMs

ecuación (04)

Economía doble efecto.

E = V 1+V 2Ms

ecuación (05)

Calor cedido por la caldera.

Q = Ms . Δhs ecuación (06)

4. MUESTRA DE CÁLCULO

Balance de materia global para evaporación de simple efecto.

F = L + V + P

(25L) = 18,07L + 5L + P

P = 1,93L

Perdidas en la unidad de evaporación.

P = Ptuberias + Ppurga + Pbomba

1,93L = 1,23L + 0,5L + 0,2L

11

1,93L = 1,93L

Balance de materia por componentes en el primer efecto.

Fx F = Lx L + Px P

Teniendo en cuenta que la densidad del agua es para:1. 5,3°Brix una densidad de ρ = 1030Kg/m3 2. 17,4°birx una densidad de ρ = 1077Kg/m3

Donde,

Msln 5,3°Brix = 1030Kg/m3 de solución x 0,025m3 = 25,75Kg

Msln 17,4°Brix = 1077Kg/m3 de solución x 0,0065m3 = 7,0005Kg

27,75 Kg x (0,053Kgde azúcar

1Kgde solución) = 7,0005Kg x (

0,174Kgdeazúcar1Kgde solución

) +P

1,36Kg de azúcar = 1,218 Kg de azúcar + P

P = 0,14Kg de azúcar

Balance de materia global para evaporación doble efecto

F = L + V + P(5L) = 3L + 1,62L + P

P = 0,38L

Balance de material por componentes para evaporación por doble efecto.

Fx F = Lx L + Px P Teniendo en cuenta que la densidad del agua es para

1. 13°Brix una densidad de ρ = 1060Kg/m3

2. 20,7°Brix una densidad de ρ = 1092Kg/m3

Donde,

Msln 13°Brix = 1060Kg/m3 de solución x 0,005m3 = 5,3Kg

Msln 20,7°Brix = 1092Kg/m3 de solución x 0,003m3 = 3,276Kg

5,3 Kg x (0,13Kgde azúcar1Kgde solución

) = 3,276Kg x ( 0,207Kgdeazúcar

1Kgde solución ) +P

0,689Kg de azúcar = 0,678Kg de azúcar + P

P = 0,11Kg de azúcar.

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Calor perdido por el vapor de caldera necesario para el proceso del primer efecto (se toma la temperatura promedio de la termocupla de la tabla 4 ) hSentrada a 137°C = 2153,7Kj / Kg, interpolando de la tabla A-9 (Cengel, 2ed)hSsalida a 109,8°C = 2230,54 Kj/kg, intrpolando de la tabla A-9 (Cengel, 2ed)

Q = Ms . Δhs

Q = MS. (hSsalida –hSentrada)

Q = (23,8Kg) . (2230,54Kj/kg - 2153,7kj/Kg)

Q = (8,8x10-3Kg/s) . (76,84 kJ/kg)

Q = 0,676KW

Calor perdido por el vapor de caldera necesario para el proceso del Segundo efecto (se toma la temperatura promedio de la termocupla de la tabla 5 ) hSentrada a 115,6°C = 2214Kj / Kg, interpolando de la tabla A-9 (Cengel, 2ed)hSsalida 97,9°C = 2262,46 Kj/kg, intrpolando de la tabla A-9 (Cengel, 2ed)

Q = Ms . Δhs

Q = MS. (hSsalida –hSentrada)

Q = (4,84Kg) . (2262,46Kj/kg - 2214kj/Kg)

Q = (1,79x10-3Kg/s) . (48,46 kJ/kg)

Q = 0,087KW

Economía del vapor

Simple efecto:E = V / Ms

Temperatura del condensador = 38,9°C

ρ = 992,1 Kg / m3 x 18,07L . 0,001m3/ 1L = 17,927125Kg

E = 17,92125Kg

23,8Kg = 0,75

Doble efecto:

T = 28,9°C; ρ = 996Kg / m3; M = 1,61Kg

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E = 4,61Kg4,84Kg

= 0,93

Balance de energía para el primer efecto: Temperatura (°C) de salida del vapor del primer efecto

A= 0,96 m2 (según el manuela UTP equipo. PDF)

Q = U A ΔT0,676 KW = U. (0,96m2) ( Ts –T1)

T1= temperatura promedio en el fondo del primer efecto0,676KW = U (0,96m2) (137 – 93,90)°C

U= 170W/m2.°C

Balance de energía para el segundo efecto:

A= 0,96 m2 (según el manuela UTP equipo. PDF)

Q = U A ΔT0,087 KW = U. (0,96m2) ( Ts –T1)

T1= temperatura promedio en el fondo del primer efecto0,087KW = U (0,96m2) (137 – 99,5)°C

U= 2,41 W/M2.°C5. ANÁLISIS ESTADÍSTICO

Durante la práctica en la toma de datos se realizan repeticiones, por lo cual es necesario utilizar herramientas estadísticas como el promedio que permiten obtener datos confiable para posteriormente realizar cálculos que darán resultados confiables solo se usa esta herramienta ya que los datos del grupo 1 y 2 son muy dispersos y no permiten elaborar un diseño experimental.El Promedio o Media Aritmética (X ¿¿ : es una medida de tendencia central, hace referencia únicamente a la posición de estos parámetros dentro de una distribución, independientemente de que ésta esté más o menos centrada, se define como la suma de todos los datos dividido el número total de datos tomados.

6. RESULTADOS.

Tabla 5. Datos de peso y temperatura del condesando para el primer efecto.

14

Datos Tiempo Temperatura del

condensado

Peso del condensad

o (kg)

15

Grupo 1 5 31 310 32,8 2,6415 33,4 2,6420 32 3,0625 31,5 2,5430 31,3 2,5235 32,9 3,0440 32,2 2,2445 36,2 2,14

Promedio 32,59 2,65Grupo 2 0 77,7 2,24

5 78,1 1,4310 75,1 1,8615 73,2 1,6420 74,1 1,7425 73,8 1,6430 70 1,4435 71,3 1,5440 73,1 1,4445 73,2 1,6450 73,1 1,7455 74,5 1,7460 74,6 1,7965 74,9 1,8270 70,6 1,42

Promedio 73,82 1,67

Tabla 6. Datos de peso y temperatura del condensado para el segundo efecto

Datos Tiempo Temperatura del

condensado

Peso del condensad

o (kg)

Grupo 1 5 32,3 1,1410 33,5 0,7215 33,7 0,2420 33,9 0,3225 34,4 0,6830 35 0,3835 33,8 0,6440 33,6 0,1645 35 0,56

Promedio 33,9 0,54

16

Grupo 2 5 74 2,2815 78,6 2,5620 61 0,16

Promedio 71,2 1,7

Tabla 7. Datos obtenidos de °Brix para el primer efecto

Tiempo (min)

ºBrix grupo 1 ºBrix grupo 2

Promedio ºBrix

0 5,3 6 5,65 3,3 6,5 4,9

10 3,8 7 5,415 4,6 8,2 6,420 5,5 8,5 725 6,7 9 7,830 6,7 10 8,335 8,8 8 8,440 11,9 8 9,945 17,4 9 13,250 10,555 11,760 1665 19

0 10 20 30 40 50 60 7002468

101214161820

Diferencias en obtencion de °brix para el primer efecto

Grupo 1Grupo 2promedios de °brix vs tiempo

Tiempo (s)

°brix

Grafica 1. Deferencias en la obtención de °Brix para el primer efecto.

17

Tabla 8. Datos para obtener de °Brix para el segundo efecto

Tiempo (min)

ºBrix grupo 1

ºBrix grupo 2

Promedio ºBrix

0 13 18 15,55 15 18,5 16,7

10 15,4 22 18,715 17,6 23 20,320 18,125 2130 20,535 2140 21,445 20,7

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500

5

10

15

20

25

Diferencias en obtencion de °brix para el segundo efecto

Grupo 1

Grupo 2

Promedios de °brix vs tiempo

Tiempo (s)

°brix

Grafica 2. Diferencias en la obtención de °Brix para el segundo efecto.

Tabla 9. Datos de volúmenes de agua para el segundo efecto

Tiempo (min) Volúmenes de agua destilado acumulado(ml)

G1

Volumen de agua destilado

acumulado (ml) G2

Promedios de Volumen de agua

destilado acumulado (ml)

0 0 0 05 400 550 475

10 860 1220 1040

18

15 950 1320 113520 116025 126030 144035 150040 156045 1620

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500

200400600800

10001200140016001800 Diferencias en Acumulados vs

tiempo

Grupo 1Grupo 2Promedio

Tiempo (min)

Vol a

cum

ulad

o (m

l)

Grafica 3. Diferencias en acumulados contra tiempo.

Tabla 10. Valores de la los cálculos de la muestra de calculo para cada grupo del primer efecto.

Temperatura entrada del vapor

(°C)

Temperatura de

salida del vapor (°C)

flujo másico

(kg /seg)

Calor cedido por la

caldera (KW)

Economía de vapor primer efecto

Temperatura en el fondo

del efecto 1(°C)

Perdidas en el

primer efecto

(kg Azúcar/k

g sln)

Coeficiente de

transferencia

de calor(W/m2.°C)

Grupo 1 137 109,8 0,0088 0,676 0,75 93,90 0,14 170Grupo 2 117,1 110,9 0,00558 0,096 0,9 100,85 0,0101 160Promed

io 127,05 110,35 0,00719 0,386 0,825 97,38 0,07505 165

Tabla 11. Valores de la los cálculos de la muestra de calculo para cada grupo del segundo efecto.

Temperatura entrada del vapor

Temperatura de

salida del

flujo másico

(kg /seg)

Calor cedido por la

Economía de vapor segundo

Temperatura en el fondo

Perdidas en el

primer

Coeficiente de

transfer

19

(°C) vapor (°C)caldera

(KW) efecto

del efecto 2(°C)

efecto (kg

Azúcar/kg sln)

encia de

calor(W/m2.°C)

Grupo 1 115,6 97,9 0,000179 0,087 0,93 95,7 0,0101 2,41Grupo 2 135,75 91 0,000947 0,0996 0,81 102 5,37 3,05Promed

io 127,05 110,35 0,000563 0,0933 0,87 98,85 2,73 2,73

7. DISCUSIÓN.

La evaporación se comprobó que esta elimina el vapor formado por ebullición de una solución líquida de la que se obtuvo una solución mas concentrada, como se puede nota en la grafica 1 y 2 donde se ven aumentados los solidos soluble totales mientras pasa el tiempo estos indica que para las grupos analizados los solidos se concentran a través del tiempo. Pero sin embargo se nota que los comportamientos son muy distintos entre el primer efecto mostrando un promedio de obtención de °Brix del 18.2 a un tiempo promedio de 57,5 minutos con una temperatura de vapor de caldera de 127,05°C y el segundo con un promedio de 20.5 °Brix a 32.5 minutos esto indica que a pesar del uso de la bomba de vacío la velocidad de concentración de solidos es menor.

Se pudo corroborar tanto para el grupo uno como para el dos mostrado en la grafica 3 que para el segundo efecto los datos obtenidos del volumen de destilado del evaporado se ven aumentados con respecto al tiempo y una grandes cantidades de volumen medidos. Por lo tanto la cantidad de volumen condensado en la evaporación es directamente proporcional a la concentración (Geankoplis, 1999).

Según Geankoplis, 1999 la alimentación liquida diluida depende de la viscosidad ya que esta es bastante baja similar a la del agua operando con un coeficiente de transferencia de calor es alto esto sucede mientras la operación transcurren la solución se concentra haciendo que la viscosidad aumente generando una disminución en la transferencia de calor. Esto se observo claramente en las tablas 10 y 11 donde el coeficiente de transferencia de calor en el primer efecto fue aproximadamente de 165 W/m2°C para el primer efecto y de 2,73W/m2°C para el segundo efecto.

Al no ser un proceso adiabático a aquél en el cual el sistema generalmente, un fluido que realiza un trabajo no intercambia calor con su entorno (Soeánez, 2002) este genera perdidas e intercambia calor con el medio para cada efecto los cuales se ven en las tablas 10 y 11 con unas perdidas promedio de 0,07505 kg de Azúcar/ kg sln en el primer efecto y 2,73 kg Azúcar/ kg sln para el segundo efecto. Presentando un calor cedido por la caldera 0,386KW y 0,0933KW respectivamente para cada efecto.

La economía de vapor es un término usado en evaporación para identificar la eficiencia del sistema. Es la relación entre el vapor consumido de caldera y la evaporación de agua que se logra con ése vapor (Soeánez, 2002). Este valor calculado en las tablas 10 y 11 fueron de 0,825 para el primer efecto y 0,87 para el segundo efecto. Para una

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evaporación de efecto simple el valor de la economía debe ser cercano a 1, para los demás efectos se incrementa esto se evidencia claramente en los valores obtenidos al realizar dichos cálculos con la ecuación 4 y 5 (McCabe, 1999).

8. RECOMENDACIONES

No todo el calor latente del vapor vivo proveniente de la caldera es transferido a los evaporadores debido a perdidas en las tuberías, por lo que es necesario medidas para que se pierda el menor vapor posible y tener una evaporación más eficiente. Medidas como revisiones periódicas de los materiales aislantes, tuberías del vapor y válvulas.

9. CONCLUSIONES

Se pueden obtener ventajas de la evaporación simple cuando la cantidad de disolución a tratar es relativamente pequeña debido a que el costo del vapor seria más barato comparado con la inversión necesaria para un evaporador más complejo. Si fuese lo contrario y la cantidad requerida es grande, necesario aplicar tratamientos de doble efecto para el aprovechamiento energético y reducir los costos del proceso, lo que una mejor "economía" del vapor. Esto debido a que en los evaporadores de múltiple efecto, el vapor generado en un efecto se aprovecha en otro como medio de calefacción para el siguiente efecto.

Se identifico que debido a la reutilización del vapor del efecto 1 en el efecto 2 se llega más rápido a la temperatura adecuada por lo que agiliza el proceso y se ve en evidencia cuando en el doble efecto se alcanzan lo °brix deseados más rápido que en el simple efecto.

Cuando la presión es menor se disminuye el punto de ebullición del liquido aumentando la diferencia de temperatura entre el vapor y el liquido, lo que incrementa la velocidad de transferencia de calor en el evaporador.

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10. REFERENCIAS BIBILIOGRAFICAS.

LIBROS

Cengel Y., Transferencia de calor. Editorial Mc Graw Hill segunda edición. 2004. Mexico D.F capitulo 12.

Geankoplis, Christie John.  Procesos De Transporte Y Principios De Procesos De Separación: Incluye Operaciones Unitarias / Christie John Geankoplis; Tra. Maria Teresa Aguilar Serrano; Rev. Maria Teresa Colli Serrano. 4a. Ed.  México D.F. Compañía Editorial Continental, 2006. Xiv,.

Ibarz A., Barbosa-Canovas G., Operaciones unitarias de ingeniería de alimentos. Editorial zaragosa acribia. Cuarta edición Madrid. 89-104p.

McCabe W. L., Smith J.C., Harriot P., operaciones unitarias en ingenieria química. Editorial Mc Graw Hill cuarta edición 1999. 654.-680p.

Kern D.Q. Procesos de transferencia de calor: editorial CECSA. Mexico 1990.

Seoanez. M., Tratado de reciclado y recuperación de productos de los residuos, Editorial Mundo prensa. Primera edición 200. Mexico D.F.27-47p

REVISTAS.

Avalo, B., Varela, A., (2008). Modeling and simulation of a triple effect evaporation for concentration of natural juices. Revista technology engieering unitary Zuli. Vol.30. 650-657p Maracaibo.

Higa, M., Freitas A. J., Bannwart., A. C., Zemp, R. J. (2009). Thermal integration of multiple effect evaporator in sugar plant. Applied Thermal engineering Vol 29 515-522p.

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