Sesión 2 2.- Evaporación: Balance de masa.

2.1 ¿Qué es la evaporación? Operación unitaria que busca concentrar por ebullición una solución formada por un soluto y un solvente. Parte del solvente se evapora.

2.1 … La cantidad total de soluto es constante en todas las etapas de la evaporación. Solamente aumenta su concentración.

2.2 Factores que afectan a la evaporación. Concentración: A > concentración  > temperatura de ebullición. Presión: El punto de ebullición depende de la presión del sistema. Temperatura:

Selección del evaporador: f(propiedades de la solución) de circulación natural. de circulación forzada.

Aplicaciones en la industria. Industrialización del jugo de naranja: se logra evaporar parte del agua que posee el jugo (80%) concentrándolo hasta 65 Brix.

Aplicaciones en la industria. Industria azucarera. “el evaporador tipo Robert utiliza un cuerpo cilíndrico vertical con los tubos sujetos entre dos placas tubulares horizontales...”

Producción de sal. Agua de mar permanentemente bombeada a las pozas evaporadoras conectadas en serie. La energía solar causa la evaporación del agua.

Ejem 1.- (Genkoplis, 1978) Concentración de jugo de naranja, el sumo recien extraido y tamizado que contiene 7,08 % en peso de sólido, se alimenta a un evaporador al vacio, donde el contenido de sólidos aumenta a 58 %. Para 1 000 kg/h. Calcular los flujos de jugo concentrado y agua.

… solución. balance total de masa: 1 000 = W + C balance de componentes en base al sólido: 1000 ( 7,08 / 100 ) = W (0) + C ( 58 / 100) W = 877, 9 kg / h de agua. C = 122,1 kg / h de jugo concentrado.

Ejem 2.- ( Ruiz, 1989) p.46 Se alimenta a un evaporador 50 000 lb de solución c/24 % de NaCl Se produce una evaporación de 20 000 lb. Solubilidad del NaCl en el agua, a 230 ºF, es de 29 % en peso. ¿Cuál es la composición y la condición física del producto obtenido?

… solución. F = V + L 50 000 = 20 000 + L  L = 30 000 para el soluto (ClNa) en el evaporador: 50 000 * 24/100 = 20 000 * 0 + 30 000 * %p  %p = 40% L = 30 000 lb y contiene 40 % de NaCl en peso.

… solución. Como solubilidad del NaCl es 29 % , debe ser en realidad una mezcla de la solución saturada S (con 29 % de NaCl ) y cristales C (NaCl puro) balance de masa a salida del evaporador: 30 000 = S + C balance de NaCl: (0,4) (30 000) = ( 0,29) * S + C 25 350lb de solución saturada (S) y 4 650lb de cristales (C)

Felder & Rosseu (2005) p. 421 Un evaporador de doble efecto se utiliza para obtener agua dulce a partir de agua que contiene 3,5 % por peso de sales disueltas. El agua de mar entra al primer efecto a 300 K a razón de 5 000 Kg/h (no hay perdida de calor). La cantidad de agua evaporada en cada etapa es la misma. La concentración que sale del 1er. efecto es 5,5 %. Determine: La velocidad de producción de agua dulce y de la salmuera. El porcentaje de sal en la salmuera.