tema - repositorio.ug.edu.ecrepositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/33130/1/401-1305 - evaluac... ·...
TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA
TRABAJO DE TITULACIÓN
PREVIA A LA OBTENCION DEL TÍTULO DE:
INGENIERO QUÍMICO
TEMA:
EVALUACIÓN DE LOS EFECTOS DEL NIVEL DEL LÍQUIDO SOBRE EL
COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN UN EVAPORADOR DE
TUBOS VERTICALES.
AUTOR:
VALENTINA MARTHA HIDROVO ENCALADA
PABLO ALFREDO BARZOLA ORTIZ
DIRECTOR DE TRABAJO DE TITULACIÓN
ING. JOSÉ CÁRDENAS MURILLO MSC.
GUAYAQUIL-ECUADOR
2017 -2018
II
AGRADECIMIENTO
Deseamos expresar nuestro más
grande agradecimiento:
A Dios por las bendiciones
derramadas en todos nuestros seres
queridos y sobre nosotros, por
habernos ayudado y guiarnos por el
camino correcto de nuestra vida.
A nuestros padres por haber sido ese
ejemplo de vida, fortaleza, dedicación,
esfuerzo total y apoyo incondicional.
Al Ing. José Cárdenas MSc. quien nos
ha sabido dirigir con su paciencia y
por haber compartido sus
conocimientos con nosotros para
sabernos guiar a lo largo del proceso.
GRACIAS.
III
DEDICATORIA
Este trabajo de titulación es dedicado a:
A Dios, por habernos dado la vida y
permitirnos llegar hasta este momento
muy importante en nuestras vidas de
formación profesional.
Nuestros Padres
José Hidrovo, Martha Encalada y Elvia
Ortiz Velasco, quienes nos han
demostrado que con la ayuda de
nuestro Padre celestial Dios como pilar
fundamental en la familia todo es
posible, por ser nuestro ejemplo de
fortaleza, vida y dedicación a nuestra
familia, por ayudarnos a alcanzar
nuestras metas, por habernos inculcado
los valores correctos para poder
conllevar una vida correcta y justa.
A nuestros hermanos quienes han sido
nuestra compañía y mejores amigos
dándonos apoyo incondicional.
IV
DERECHOS DE AUTORÍA
VALENTINA MARTHA HIDROVO ENCALADA y PABLO ALFREDO BARZOLA
ORTIZ declaramos bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de nuestra
autoría, que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación
profesional, y que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen
en este documento.
A través de la presente declaración cedemos los derechos de propiedad
intelectual a la UNIVERSIDAD DE GUAYQUIL FACULTAD DE INGENIERÍA
QUÍMICA, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual y su
reglamento.
_________________________________________
VALENTINA MARTHA HIDROVO ENCALADA
_________________________________________
PABLO ALFREDO BARZOLA ORTIZ
V
CERTIFICACIÓN DE TUTOR
ING. JOSÉ CÁRDENAS MSC. certifica haber tutelado el trabajo de titulación
EVALUACIÓN DE LOS EFECTOS DEL NIVEL DEL LÍQUIDO SOBRE EL
COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN UN EVAPORADOR DE
TUBOS VERTICALES, que ha sido desarrollada por VALENTINA MARTHA
HIDROVO ENCALADA y PABLO ALFREDO BARZOLA ORTIZ, previa la
obtención del título de Ingeniero en QUIMICA, de acuerdo al REGLAMENTO
PARA LA ELABORACIÓN DEL TRABAJO DE TITULACIÓN DE TERCER
NIVEL de la UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL, FACULTAD DE INGENIERIA
QUIMICA.
Ing. José Cárdenas Murillo MSc.
C.I 090577842-9
VI
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA INGENIERÍA QUÍMICA
“EVALUACIÓN DE LOS EFECTOS DEL NIVEL DEL LÍQUIDO SOBRE EL COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN UN EVAPORADOR DE
TUBOS VERTICALES” Autor: Valentina Hidrovo Encalada Pablo Barzola Ortiz
Tutor: Ing. José Cárdenas Murillo MSc.
RESUMEN
Los evaporadores de tubos verticales cortos por su versatilidad son utilizados en la
industria química y alimenticia, el control de las variables de operación inciden de
manera directa sobre el Coeficiente Global de Transferencia de Calor, en el caso
específico de un evaporador de tubos verticales cortos, la solución asciende por el
interior de los tubos en un proceso de circulación natural y desciende por el tubo
central, formándose un movimiento ascendente-descendente que facilita el
desprendimiento de vapor de la solución, aumentando la eficiencia del proceso. El
nivel del líquido en los tubos incide directamente sobre la velocidad de la
circulación de la solución en el interior de los tubos, a menor altura disminuye la
carga hidráulica de la columna de líquido ocasionando una evaporación más
eficiente. La presente investigación nos permitirá conocer cuál es la altura más
óptima del nivel de la solución y su incidencia sobre el coeficiente global de
transferencia de calor, siendo éste directamente proporcional a la cantidad de
calor necesaria para concentrar la solución.
Palabras Claves: Evaporador, Coeficiente Global de Transferencia de Calor,
Circulación Natural, Nivel de líquido
ANEXO 13
VII
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA INGENIERÍA QUÍMICA
UNIDAD DE TITULACIÓN
"Evaluation of the effects of the level of the liquid on the heat transfer
coefficient in a vertical tube evaporator."
Author: Valentina Hidrovo Encalada
Pablo Barzola Ortiz
Advisor: Ing. José Cárdenas Murillo MSc.
SUMMARY
The evaporators of short vertical tubes for their versatility are used in the chemical
and food industry, the control of the variables of operation directly influence the
Global Coefficient of Heat Transfer, in the specific case of a short vertical tube
evaporator, the solution ascends inside the tubes in a natural circulation process
and descends through the central tube, forming an ascending-descending
movement that facilitates the detachment of steam from the solution, increasing the
efficiency of the process. The level of the liquid in the tubes directly influence the
speed of the circulation of the solution inside the tubes, at a lower height
decreases the hydraulic load of the liquid column, causing a more efficient
evaporation. The present investigation will allow to know which is the most optimal
height of the level of the solution and its incidence on the global coefficient of heat
transfer, being this directly proportional to the amount of heat necessary to
concentrate the solution.
KEY WORDS: Evaporator, Global Coefficient of Heat Transfer, Natural Circulation,
Liquid Level
VIII
INDICE GENERAL
AGRADECIMIENTO .......................................................................................................... II
DEDICATORIA ................................................................................................................. III
DERECHOS DE AUTORÍA .............................................................................................. IV
CERTIFICACIÓN DE TUTOR ............................................................................................ V
RESUMEN ........................................................................................................................ VI
INDICE GENERAL ......................................................................................................... VIII
CAPITULO 1: LA INVESTIGACIÓN .................................................................................. 1
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 1
1.1 TEMA ............................................................................................................................................................ 1
1.2 PROBLEMA ................................................................................................................................................. 1
1.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ............................................................................................................. 1
1.4 LIMITACIÓN DEL ESTUDIO ........................................................................................................................ 2
1.5 ALCANCE DEL TRABAJO .......................................................................................................................... 2
1.6 OBJETIVOS ................................................................................................................................................. 3
1.6.1 OBJETIVO GENERAL ........................................................................................................................... 3
1.6.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................................................. 3
1.7 IDEA A DEFENDER ..................................................................................................................................... 3
1.8 PREGUNTAS A CONTESTAR ..................................................................................................................... 3
1.9 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA (BENEFICIARIOS).............................................................................. 4
1.10 HIPÓTESIS ................................................................................................................................................. 4
CAPÍTULO 2: REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ..................................................................... 7
2.1 EVAPORACIÓN ........................................................................................................................................... 7
2.2 TIPOS DE EVAPORADORES ...................................................................................................................... 7
2.3 FACTORES QUE AFECTAN LA EVAPORACIÓN .................................................................................... 11
IX
2.3.1 CONCENTRACIÓN ............................................................................................................................. 12
2.3.2 ELEVACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN ...................................................................................... 12
2.3.3 PRESIÓN Y TEMPERATURA ............................................................................................................. 12
2.3.4 CAPACIDAD CALORÍFICA ................................................................................................................. 13
2.3.5 PRESIÓN DE VAPOR ......................................................................................................................... 14
2.4 PROCESOS DE EVAPORACIÓN .............................................................................................................. 14
2.4.1 EVAPORACIÓN DE EFECTO SIMPLE ............................................................................................... 14
2.4.2 EVAPORACIÓN DE EFECTO DOBLE ................................................................................................ 15
2.5 CONVECCIÓN LIBRE O NATURAL .......................................................................................................... 17
2.5.1 MODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR ....................................................................................... 17
2.5.2 INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN ........... 17
2.6 TEORÍA DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR CONVECTIVA ............................................................... 19
2.6.1 DEFINICIÓN DEL COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR............................................... 19
2.6.2 COEFICIENTE TOTAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR ................................................................ 21
2.6.3 COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR PARA FLUJO DE FLUIDOS EN TUBOS
VERTICALES PARA CONVECCIÓN LIBRE ................................................................................................ 22
CAPITULO 3: DESARROLLO EXPERIMENTAL ............................................................ 24
3.1 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................................................ 24
3.2 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE PRUEBA .............................................................................................. 29
3.3 INSTRUCCIONES DE OPERACIÓN GENERAL ....................................................................................... 30
3.4 CORRIDAS DEL EQUIPO .......................................................................................................................... 33
3.5 RESULTADOS ........................................................................................................................................... 39
CAPÍTULO 4 ................................................................................................................... 51
4.1 ANALISIS DE LOS RESULTADOS ........................................................................................................... 51
CONCLUSIONES ............................................................................................................ 52
RECOMENDACIONES .................................................................................................... 53
LISTA DE SIMBOLOS Y CONSTANTES ........................................................................ 54
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................... 57
1
CAPITULO 1: LA INVESTIGACIÓN
INTRODUCCIÓN
1.1 TEMA
Evaluación de los efectos del nivel del líquido sobre el coeficiente de transferencia
de calor en un evaporador de tubos verticales.
1.2 PROBLEMA
La Operación Unitaria evaporación se utiliza en la industria para la concentración
de soluciones diluidas o soluciones de origen natural, al ser un proceso de
transferencia de calor, se utiliza fuentes de energía para producir el calentamiento
y la posterior evaporación del solvente hasta lograr la concentración de la
solución.
El proceso consume grandes cantidades de energía que van desde el
calentamiento de la solución (calor sensible), hasta la evaporación del solvente
(calor latente), en ese contexto el manejo de las variables de operación de manera
eficiente, permitirá el ahorro de energía y costos de operación.
1.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
El presente estudio permite la identificación y evaluación de las variables del
proceso de la operación unitaria evaporación, se utilizará el prototipo instalado en
el laboratorio de Operaciones Unitarias, de manera específica se evaluará el nivel
2
de solución de los tubos en el evaporador. Actualmente el evaporador de doble
efecto tiene un sistema de control de las variables de procesos que se realizan de
manera manual la cual afecta al rendimiento del proceso.
Los datos obtenidos en prácticas de evaporación nos permiten inferir las causas
que afectan la estabilidad del proceso.
1.4 LIMITACIÓN DEL ESTUDIO
• El equipo a evaluar en el proyecto de titulación se encuentra en las
instalaciones del laboratorio de operaciones unitarias de la Facultad de
Ingeniería Química de la Universidad de Guayaquil.
• Se utilizará el evaporador para realizar la evaluación del coeficiente de
transferencia de calor en el evaporador de tubos verticales.
1.5 ALCANCE DEL TRABAJO
Se va a realizar una evaluación de los niveles del líquido sobre el coeficiente de
transferencia de calor en un evaporador de tubos verticales la cual va a permitir
mejorar la exactitud y la precisión de las variables que gobiernan el proceso de
evaporación. Se realizaran prácticas en el prototipo los cuales van estar siendo
tomadas en cuenta las variables a trabajar.
Se obtendrán los datos de múltiples corridas del equipo de las diversas lecturas
tomadas y realizar el análisis de los resultados.
3
1.6 OBJETIVOS
1.6.1 OBJETIVO GENERAL
Determinar la variación del coeficiente global de transferencia de calor a
diferentes niveles de operación en un evaporador piloto.
1.6.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Establecer las variables que afectan al proceso de evaporación y al
desarrollo de la evaporación.
Realizar las corridas en el prototipo del Laboratorio de Operaciones
Unitarias.
Evaluar la incidencia del coeficiente de transferencia de calor en el proceso
de la evaporación.
Validar la simulación de la evaporación con respecto a la variación del
coeficiente de transferencia de calor.
1.7 IDEA A DEFENDER
Es posible evaluar los efectos del nivel del líquido sobre el coeficiente de
transferencia de calor en un evaporador de tubos verticales para mejorar la
eficiencia del proceso con el consiguiente ahorro energético y la cantidad
de vapor de calefacción.
1.8 PREGUNTAS A CONTESTAR
¿Qué efectos tiene el nivel del líquido sobre el coeficiente de transferencia
de calor en el evaporador de doble efecto?
4
¿Qué cálculos se deben de implementar para el correcto funcionamiento
del proceso de evaporación?
¿Por qué es necesario la evaluación del coeficiente de transferencia de
calor en el evaporador de tubos verticales?
1.9 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA (BENEFICIARIOS)
El estudio va a permitir el control del nivel de líquido que va a circular en el equipo
para el correcto funcionamiento del mismo, esto permitirá diferenciar las variables
que se encuentren en el equipo, específicamente el coeficiente de transferencia de
calor, ya que con la variación del mismo, varían algunas variables que funcionan
en el evaporador, lo cual va a permitir que los estudiantes de la Universidad de
Guayaquil de la Facultad de Ingeniería Química realicen una práctica acorde con
los conocimientos básico del proceso de la evaporación, operación unitaria muy
utilizada en la industria.
1.10 HIPÓTESIS
La variación del nivel de la solución en los tubos de un evaporador, permitirá
determinar de manera experimental el cálculo del Coeficiente Global Externo de
Transferencia de Calor y su incidencia en la economía del vapor de calefacción,
para un proceso en estado estacionario.
1.11 FUNDAMENTOS TEORICOS
En la transmisión del calor por conducción, éste se propaga por contacto directo
entre las partículas de un cuerpo y las de otro cuerpo que se encuentra a distinta
5
temperatura o entre partes del mismo cuerpo a distinta T. En la teoría analítica de
la conducción del calor, no se tiene en cuenta la estructura molecular de la
sustancia, ni como es el mecanismo microscópico de transmisión, sino que se
considera la materia como un medio continuo.
La transferencia de calor por convección puede ser muy complicada, pero a
menudo es posible modelarla satisfactoriamente mediante una ley muy sencilla
conocida como la ley del enfriamiento de Newton. Esta ley se aplica al
enfriamiento o al calentamiento por convección de un cuerpo en contacto con un
fluido. En vez de prestar atención al comportamiento detallado del sistema, la ley
del enfriamiento de Newton se centra en alguna temperatura de referencia bien
definida del fluido y una temperatura también bien definida del cuerpo a calentar o
enfriar. La ley de enfriamiento de Newton establece que la tasa de transferencia
de calor que abandona una superficie a una temperatura Ts para pasar a un fluido
del entorno a temperatura Tf se establece por la ecuación:
𝑄 = 𝑈0𝐴(𝑇𝐹 − 𝑇𝑆)
Donde el coeficiente de transferencia de calor U tiene las unidades de
W/m2.KoBtu/s.in2.0F. El coeficiente U no es una propiedad termodinámica. Es una
correlación simplificada entre el estado del fluido y las condiciones de flujo, por lo
cual generalmente se la conoce como una propiedad de flujo.
La convección está ligada al concepto de una capa de contorno que es una
delgada capa de transición entre una superficie, que se supone adyacente a las
moléculas estacionarias, y el flujo de fluido en el entorno.
6
Esto es la ley del enfriamiento de Newton. La potencia es positiva cuando el flujo
de calor va del fluido al cuerpo y es negativa cuando va del cuerpo al fluido. La
constante de proporcionalidad k depende de las características del sistema en
cuestión y es positiva para que la potencia recibida sea positiva cuando el fluido
está más caliente que el cuerpo. Esta ley es un análogo discreto de la ley de
Fourier para la conducción térmica.
Con conocimiento de los principios básicos de la transferencia de calor por
conducción (uno de los tres principales mecanismos macroscópicos de
transferencia de calor), podemos echarle un vistazo a la que posiblemente es la
forma más popular de modelarla: la ley de Fourier. Esta ley dice que la densidad
de flujo de calor q en un medio material es proporcional al gradiente espacial de la
temperatura T:
q ≡ -k ∇T.
En este modelo, la constante de proporcionalidad k (la conductividad térmica) es
positiva (de manera que el flujo de calor se opone al gradiente de temperatura) y
es una propiedad del material en cuestión. Esta ley es adecuada cuando no hay
que tener en cuenta efectos relativistas. Se trata de la ley más sencilla que
podemos expresar que refleja como mínimo el comportamiento cualitativo de la
conducción de calor: la conducción de calor es nula cuando la temperatura es
uniforme; la conducción de calor depende de las diferencias de temperatura (aquí,
a través del gradiente); el flujo de calor tiende a oponerse al gradiente de
temperatura.
7
CAPÍTULO 2: REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
MARCO TEÓRICO
2.1 EVAPORACIÓN
La evaporación es una operación unitaria que consiste en la eliminación de agua
de un alimento fluido mediante el aumento de concentración de una solución de un
líquido el cual se lo denomina solvente. Esta separación se la realiza por la adición
de calor a la solución, para llevarla a la temperatura de vaporización, de tal forma
que el solvente se volatilice y el soluto permanezca en la solución, de modo que
aumente la concentración del mismo.
La forma más común en la cual se adiciona calor al sistema de evaporación, es la
condensación de vapor de agua de un lado de alguna superficie de contacto, de
modo que el calor latente o de la condensación que es mucho mayor que el calor
requerido para el aumento de la temperatura de la solución se transfiera por medio
de la conducción a través de la pared y la convección en el seno del líquido.
(Salazar H. , 2006)
La transferencia de la energía depende en gran parte en la disposición física del
equipo a utilizar, de esta cuenta, existen múltiples evaporadores.
2.2 TIPOS DE EVAPORADORES
El tipo de evaporador que se debe usar en un proceso determinado, depende de
la cantidad de energía que se requiera para la operación, ya que algunos
evaporadores son más eficientes que otros.
8
Entre los factores que se deben utilizar para elegir un evaporador, se encuentra la
formación de espumas del fluido a evaporar, la salinidad de los solutos, la
cristalización, la corrosividad de la solución, etc. Uno de los factores como lo es la
salinización influye en el proceso de la selección del evaporador, si el soluto es
muy poco soluble, se dará la cristalización en las paredes del evaporador,
disminuyendo el coeficiente de transferencia de calor, lo cual implica elevaciones
de temperatura, lo cual puede ser fatal para un fluido termolábil.
También otro factor a considerar, es la calidad del producto de salida, puesto que
existen fluidos que se ven alterados por la temperatura, es decir, termolábiles, los
cuales deben de considerarse con mucha cautela, pues abundan en la industria.
Se debe considerar la presión de operación, ya que en la mayoría de estos casos
debe usarse un evaporador de vacío. (OCWUS, 2007)
Otro factor es el tiempo de permanencia, puesto a que el mismo deja descartados
a varios tipos de evaporadores, pues los mismos no ofrecen un tiempo adecuado
de contacto, lo cual va a dejar sin posibilidad de evaporar los fluidos con tiempos y
capacidades caloríficas muy elevadas.
Entre los evaporadores más comunes se mencionan los siguientes:
EVAPORADOR DE MARMITA ABIERTA
Este evaporador es uno de los más simples que existe; consiste en un recipiente
abierto a presión atmosférica, con una chaqueta rodeándolo por medio de la cual
se logra transferir la energía de vapor que condensa la superficie de la marmita.
Utiliza serpentines sumergidos en el líquido para calentar por contacto directo,
9
este tipo de evaporador puede ser usado cuando el proceso necesite agitación o
cuando las cantidades de vapor no son muy grandes.
EVAPORADOR DE TUBOS HORIZONTALES
Este evaporador continuo en cuestión es el más sencillo que existe, funciona de
igual forma que un intercambiador de calor de coraza y tubos. La parte física del
evaporador es un recipiente que posee tubos horizontales que entran por un
extremo y salen por el otro, por un lado entra el vapor y por el otro condensado; en
la parte exterior de los tubos e interior al recipiente. Es útil este tipo de evaporador
cuando se trabajan con líquidos viscosos y con un elevado coeficiente de
transferencia de calor, ya que el flujo dentro de los tubos no es muy óptimo y
puede haber incrustaciones que disminuyen el coeficiente global de transmisión de
calor. La mayor ventaja de este evaporador es que es sencillo de construir y de
precio muy bajo, no obstante el costo de operación puede aumentar dependiendo
del trabajo con un flujo elevado de caudal o fluidos de bajo coeficiente de
transferencia de calor. (Procesos Químicos de la UNIDEG, 2013)
EVAPORADOR VERTICAL CON CIRCULACION NATURAL
Se lo conoce también con el nombre de evaporador de tubos cortos, consiste en
una serie de tubos dispuestos de forma vertical, en cuyo interior se alimenta el
fluido que se va a evaporar y fluye hacia arriba, con circulación natural y por la
parte exterior circula el vapor que condensa para ceder calor. Dicho evaporador
aumenta considerablemente el área de transferencia de calor, por lo que es más
económico de operar. La forma en que funciona este evaporador consiste en una
10
alimentación en la parte inferior el cual fluye con naturalidad por la misma succión
realizada por la diferencia de presión en cada efecto del evaporador. Uno de los
inconvenientes de este equipo es que la eficiencia de transferencia de calor,
depende de la altura a la cual se encuentra el líquido, pues se debe formar un
sólido y en el caso en que se detenga la evaporación no habría energía para que
el líquido suba, por lo que se produce un tapón en los tubos.
EVAPORADOR VERTICAL DE TUBOS LARGOS
En general los evaporadores de tubos largos hay flujo natural y un solo paso, no
obstante, es posible que se puede realizar una recirculación en los casos en que
los coeficientes de transferencia de calor sean muy bajos, este tipo de evaporador
es muy común en ingenios azucareros; este evaporador es sencillo pues consiste
en un intercambiador de coraza y tubos dispuesto de manera vertical, con un
rebosadero angosto. Este tipo de evaporador es el más económico por libra de
vapor, refiriéndonos a los costos de operación, pues debido a los altos coeficientes
de transferencia de calor se requiere menos vapor en la alimentación. (MCCABE
W. SMITH, 1998)
EVAPORADOR DE CAIDA DE PELICULA
El sistema de este evaporador es similar al anterior, salvo que la alimentación se
encuentra en la parte superior y la circulación es natural fluyendo sobre las
paredes del evaporador, este tipo de evaporador tiene tiempos de residencia muy
bajos casi diez segundos, esto debido a que el coeficiente de transferencia de
calores muy alto. El problema de este evaporador es la alimentación del fluido,
11
debido a que la pared de cada tubo debe de estar mojado todo el tiempo y no se
debe de inundar el tubo, pues si no está mojado hay una cantidad buena de
energía perdida en el evaporador. Este problema se lo evita usando platos en la
parte superior de cada tubo para que los mismos distribuyan uniformemente el
fluido, esta solución se la usa especialmente en la industria lechera, es colocar un
aspersor sobre cada tubo para que la película descienda en forma de goteo lo cual
disminuye el tiempo de permanencia, temperatura de operación y aumenta la
transferencia de calor.
EVAPORADOR DE PELICULA AGITADA
Este evaporador se diseñó para aumentar por medio de la convección forzada, el
coeficiente de transferencia de calor por parte del líquido puesto que el vapor no
representa el factor limitante en este tipo de proceso. Este equipo consiste en un
evaporador con una marmita que lo rodea y un agitador, de esta forma se extrae el
líquido concentrado por el fondo del evaporador y el vapor sale por la parte
superior del cuerpo del mismo; la aplicación más importante de este tipo de
evaporador es para materiales muy viscosos. (VTA Verfahrenstechnische Anlagen
GmbH & Co. KG, 2017)
2.3 FACTORES QUE AFECTAN LA EVAPORACIÓN
Hay algunos factores físicos y químicos de los líquidos y factores de proceso, que
afectan en la evaporación, las cuales se van a dar a conocer a continuación.
12
2.3.1 CONCENTRACIÓN
Es un factor en el proceso de la evaporación debido a que la concentración
determina la transferencia de calor, por medio de la capacidad calorífica de la
solución a tratar y el punto de ebullición de la misma, ya que el soluto a tratar no
es volátil, lo que ocasiona un aumento del punto de ebullición y una energía
adicional para lograr evaporar el agua.
2.3.2 ELEVACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN
Cuando se disuelve en una solución un soluto no volátil, la presión de vapor del
solvente disminuye, ya que inversamente proporcional el punto de ebullición
aumenta, pues requiere de más energía para que la solución llegue a la presión
ideal del sistema. El aumento de las soluciones diluidas puede tener una relación
de forma lineal, sin embargo en los evaporadores se usan soluciones con
concentraciones que se acercan a la saturación para lo cual se debe hacer una
correlación de cada fluido, ya que el caso no es ideal y no es una correlación
recta.
El método de Contrell, el método isoteniscópico son algunos de los métodos que
se usan para la determinación de los aumentos de presiones, también se pueden
usar instrumentos como un condensador a reflujo el cual va conectado a un
manómetro, lo que indica la presión que alcance el sistema. (OCWUS, 2007)
2.3.3 PRESIÓN Y TEMPERATURA
Como se ha mencionado en puntos anteriores la presión y la temperatura van
ligadas debidos a que la presión de operación determina el punto de ebullición, por
13
lo consiguiente la temperatura. Los ensayos experimentales de Classius y
Clappeyron demostraron que el aumento de la presión es directamente
proporcional a la temperatura.
Hay muchos equipos que se utilizan en las industrias para trabajar a presiones
bajas, sin embargo se considera los costos operacionales y las propiedades de los
fluidos a tratar ya que si se exceden con la temperatura y se puede degradar el
mismo a tratar, por lo que estas dos variantes son importantes en el proceso.
(OCWUS, 2007)
2.3.4 CAPACIDAD CALORÍFICA
La definición de la capacidad calorífica es la cantidad de energía que se requiere
para aumentar un grado por unidad de masa. Un ejemplo puede ser la capacidad
calorífica del agua a 20ºC es de 4.184 J/kgºC; lo que nos indica que 4184 J se
necesita para elevar un kilogramo de agua desde 20 a 21ºC. De este concepto
resurge la ecuación diferencial del balanceo de calor.
∆𝑄 = 𝑚 𝐶𝑝∆𝑇 Ecuación 1
En esta ecuación aunque parezca sencilla hay una variable que es el diferencial
de calor ya que depende del diferencial de temperatura; la masa es una de las
propiedades que no es constante con respecto a la temperatura ya que varía con
el tiempo. En conclusión la capacidad calorífica puede variar con la temperatura.
14
2.3.5 PRESIÓN DE VAPOR
La presión de vapor es una propiedad que poseen los líquidos que determina la
presión que formará en un sistema cerrado, el vapor del líquido a una temperatura
requerida. Es de conocimiento general que el agua se ebulle a 100ºC con presión
de 1 atm, pero no es conocido que el agua se evapora a partir del punto triple que
se encuentra por arriba de los 0ºC; esto es por el erróneo concepto entre
ebullición y evaporación, ya que la ebullición se da cuando la presión de vapor
iguala la presión del sistema.
La presión de vapor es una propiedad de los líquidos y no del vapor como tal,
concluyendo que la presión de vapor de un líquido es la presión que formará el
envase cerrado a una temperatura determinada. (REID, Robert C y SHERWOOD,
Thomas K. propiedades de los gases y líquidos. México., 1968)
2.4 PROCESOS DE EVAPORACIÓN
2.4.1 EVAPORACIÓN DE EFECTO SIMPLE
Los evaporadores de este tipo están conformados por uno solo, el cual se ve
alimentado con vapor vivo que proviene de una caldera la que es alimentada con
líquido frío, el mismo que puede ser calentado previamente antes de llegar al
evaporador. Si se desea sacar un mejor provecho del calor, se usa un sistema de
termo compresión el cual permite reutilizar el vapor vegetal extraído del equipo,
mezclándolo con el vapor vivo de la caldera debido a que pierde presión; este
proceso le hará ganar flujo másico, obteniendo mejores rendimientos y ayudará a
economizar el vapor.
15
Figura 1.- Diagrama Evaporador simple
Fuente: (BARREIRO, 1990)
2.4.2 EVAPORACIÓN DE EFECTO DOBLE
La evaporación de efecto doble se desarrolla en un equipo compuesto por varios
evaporadores de efecto simple donde la alimentación se da por el primer
evaporador y el concentrado que sale de este efecto, alimenta a su vez al segundo
efecto. La solución concentrada que sale de un evaporador se retira del líquido
contenido en el equipo; como el líquido que ingresa a los tubos posee varias
partes del concentrado, algunas variables tales como la concentración, densidad,
F, Tf, Xf
S, TS
V, TV
Sc, TSC
P, Tp, Xp
P, T
16
temperatura de ebullición son aproximadamente correspondientes a la
concentración máxima. Por este motivo el coeficiente de transferencia de calor es
propenso a ser muy bajo.
Estos tipos de evaporadores no son adecuados para concentrar líquidos que sean
muy sensibles al calor, a pesar del uso de un vacío relativamente bajo, el
recipiente está en contacto con los tubos y en consecuencia una parte del mismo
se calienta a temperaturas elevadas. Pueden funcionar en un extenso intervalo de
concentraciones que se encuentren correspondidas entre las de alimentación y del
líquido concentrado en un cada efecto y se acoplan muy bien a la evaporación con
circulación natural tanto como con circulación forzada. (McCabe-C.Smith.McGraw-
Hil, 2001)
Figura 2.- Diagrama Evaporador doble
Fuente: (BARREIRO, 1990)
17
2.5 CONVECCIÓN LIBRE O NATURAL
2.5.1 MODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
La convección es aquella operación unitaria que se refiere al flujo de calor
asociado con el movimiento de un fluido, como cuando el aire caliente de un horno
ingresa en una habitación o a la transmisión de calor de una superficie cálida a un
fluido que se encuentre en movimiento. Otro concepto es más importante para las
operaciones unitarias ya que incluye la transferencia de calor a partir de paredes
de metal, partículas sólidas y superficies líquidas. El flujo convectivo por unidad de
aire es proporcional a la diferencia entre la temperatura del fluido y de la
superficie, como lo manifiesta la ley de Newton de enfriamiento. (McCabe-
C.Smith.McGraw-Hil, 2001)
𝑄
𝐴𝑡𝑚= 𝑈(𝑇𝑠 − 𝑇𝑓) (ECUACIÓN 2)
Dónde: Ts es la temperatura de la superficie
Tf es la temperatura global del fluido
U es el coeficiente global de transferencia de calor
2.5.2 INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR POR
CONVECCIÓN
Tal como se mencionó con anterioridad la convección es el término que se usa
para describir la transmisión de calor de una superficie a un fluido en movimiento;
el flujo puede ser forzado como un líquido que se bombea por una tubería o el flujo
podría ser natural causado por fuerzas de empuje consecuentes de una variación
18
de densidad como en el caso de una torre de enfriamiento de corriente natural.
Estos tipos de flujos pueden ser internos o externos, ya sea forzado o natural
puede ser laminar o turbulento; el flujo laminar es común cuando las velocidades
del fluido son bajas, las dimensiones son pequeñas y los fluidos son muy viscosos.
(Kern, 1986)
El flujo en una tubería es turbulento cuando el número de Reynolds (ReD) es
mayor que 2300. La velocidad de la transmisión de calor logra ser mayor en los
fluidos turbulentos que en los laminares, debido al impacto violento que sufre el
fluido. En consecuencia, la velocidad por transmisión de calor por convección es
una función compleja de la geometría y la temperatura de las superficies, la
velocidad y temperatura del fluido y de las propiedades termo físicas del mismo.
Uno de los problemas de importancia práctica es el de la transferencia de calor por
convección a un fluido que circula por dentro de una tubería como ocurre en los
intercambiadores de calor, condensadores y en variaos tipos de calderas debido a
la diferencia de temperatura entre la temperatura de la superficie y la temperatura
media del fluido; si la temperatura de la pared de las tuberías es uniforme sobre
toda su longitud y el flujo es laminar, entonces el coeficiente de transferencia de
calor estará dado por la siguiente relación:
𝑈 =3.66 𝑘
𝐷
(ECUACIÓN 3)
Donde k es la conductividad térmica del fluido y D es el diámetro de la tubería. El
coeficiente de transferencia de calor es inversamente proporcional al diámetro de
19
la tubería y directamente proporcional a la conductividad térmica
independientemente del flujo en el sistema.
La complejidad en algunos casos en los que interviene la transferencia de calor
por convección hace improbable un análisis exacto y se debe utilizar correlaciones
de datos experimentales. (IRWIN, 1994)
2.6 TEORÍA DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR CONVECTIVA
Existen dos métodos básicos de transferencia de calor convectiva; el primero
ocurre cuando el movimiento del fluido es inducido por gradientes de densidad
dentro del fluido en sí mismo que son generados por una variación de temperatura
en el sistema, a este proceso se lo conoce como convección libre; el segundo
método ocurre cuando el campo de flujo es impuesto mecánicamente sobre un
fluido a través del cual los gradientes térmicos están ocurriendo, dicho proceso se
lo conoce como convección forzada.
2.6.1 DEFINICIÓN DEL COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR
La relación entre la transferencia de calor de un fluido y una superficie fue
propuesta en primer lugar por Isaac Newton al ser proporcional el área a través de
la cual el calor fue transferido y la diferencia de temperaturas entre el fluido y la
superficie. Matemáticamente esta definición puede ser expresada por el siguiente
diferencial:
𝑑𝑄 = 𝑈(𝑇𝑠 − 𝑇𝑓) ∗ 𝑑𝐴
(ECUACIÓN 4)
20
Donde 𝑈 es el coeficiente de transferencia de calor, Ts es la temperatura de la
superficie y Tf es la temperatura del fluido.
Se sugiere que la resistencia principal de la transferencia de calor ocurre en una
capa delgada de fluido de espesor (y) o coeficiente de película que es adyacente a
la superficie y donde se asumió que el proceso de transporte a través de la
película tomó lugar por conducción, por lo tanto:
𝑑𝑄 = 𝑘∆𝑇
𝑦𝑑𝐴
(ECUACIÓN 5)
Donde k es la conductividad térmica del fluido y ∆𝑇=𝑇𝑠 − 𝑇𝑓 es la fuerza impulsora
de la temperatura; lo que sacamos en conclusión que 𝑈 =𝑘
𝑦
Una definición más significativa del coeficiente de transferencia de calor surge
cuando se integra la ecuación sobre el área de transferencia de calor.
𝑄 = ∬ 𝑈∆𝑇𝑑𝐴𝐴
→ ℎ𝐴∆𝑇𝑙𝑚
(ECUACIÓN 6)
En este punto U llega a ser el coeficiente promedio y ∆𝑇𝑙𝑚 es la fuerza impulsora
media logarítmica definida por
∆𝑇𝑙𝑚 =∆𝑇1 − ∆𝑇2
ln (∆𝑇1
∆𝑇2)
(ECUACIÓN 7)
21
Donde ∆𝑇1 𝑦 ∆𝑇2 son las diferencias de temperatura en los extremos de la
superficie bajo consideración. (IRWIN, 1994)
2.6.2 COEFICIENTE TOTAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR
Cuando se considera el intercambio de calor que ocurre entre dos fluidos en un
equipo es implicada la siguiente relación
𝑄 = ℎ𝑐𝐴(𝑇𝑓𝑐 − 𝑇𝑠) = ℎ𝑓𝐴(𝑇𝑠 − 𝑇𝑓𝑓)
(ECUACIÓN 8)
Donde 𝑇𝑓𝑐 𝑦 𝑇𝑓𝑓 son las temperaturas promedio de los fluidos calientes y fríos.
También se puede utilizar la ecuación de convección directamente a los fluidos
calientes y fríos que es
𝑄 = 𝑈𝐴(𝑇𝑓𝑐 − 𝑇𝑓𝑓)
(ECUACIÓN 9)
Donde U es el coeficiente total de transferencia de calor, el cual puede ayudar a
obtener una relación entre el coeficiente global de transferencia de calor y el
coeficiente parcial de transferencia de calor (h)
𝑇𝑓𝑐 − 𝑇𝑠 =𝑄
ℎ𝑐𝐴 𝑇𝑠 − 𝑇𝑓𝑓 =
𝑄
ℎ𝑓𝐴
(ECUACIÓN 10)
Al unir estas dos ecuaciones logramos obtener:
22
𝑇𝑓𝑐 − 𝑇𝑓𝑓 = 𝑄 (1
ℎ𝑐𝐴+
1
ℎ𝑓𝐴)
(ECUACIÓN 11)
Cuando se logra unir las ecuaciones 9 y 11 se obtiene finalmente
𝑈 =1
1ℎ𝑐
+1ℎ𝑓
(ECUACIÓN 12)
2.6.3 COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR PARA FLUJO DE
FLUIDOS EN TUBOS VERTICALES PARA CONVECCIÓN LIBRE
Por causa de que la transferencia de calor depende principalmente del movimiento
natural del fluido en convección libre, es de esta manera considerablemente
determinada por el balance entre las fuerzas de viscosidad y flotación.
Considerando un balance de momentos sobre un elemento en el fluido donde la
transferencia de calor ocurre desde la superficie hasta el fluido se da de la
siguiente forma:
ℎ𝐷
𝑘= 𝑓 [(
𝜌2𝑔𝛽∆𝑇𝑅3
𝜇2) (
𝑐𝑝𝜇
𝑘) (
𝐷
𝐿)]
Donde hD el coeficiente de transferencia del sistema, k es la conductividad
térmica, 𝜌 es la densidad del fluido, g es la gravedad del sistema, 𝛽 es el
coeficiente de expansión térmica, ∆𝑇 es el diferencial de temperatura, R es el radio
23
del tubo, 𝜇 es la viscosidad del fluido, 𝑐𝑝 es el calor específico, D es el diámetro
del tubo, L es la longitud del tubo.
24
CAPITULO 3: DESARROLLO EXPERIMENTAL
3.1 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
La investigación es una agrupación de procesos sistemáticos, empíricos y críticos
que se desarrolla en el estudio de un problema. En la historia de la investigación
han surgido múltiples marcos interpretativos como el realismo y el constructivismo
los cuales han logrado abrir diferentes caminos a la búsqueda del conocimiento.
Existen dos tipos de enfoques de la investigación: cualitativo y cuantitativo.
Ambos enfoques poseen procesos empíricos, metódicos y cuidadosos en el
esfuerzo para poder lograr generar el conocimiento; por esto mismo la definición
previa de investigación se aplica a las dos por igual. Estos métodos usan cinco
estrategias relacionadas entre sí:
Llevar a cabo la evaluación y observación de fenómenos.
Establecer ideas o suposiciones como resultado de la observación y
evaluación realizadas.
Demostrar que el grado de las suposiciones o ideas tienen fundamento.
Revisar tales ideas o suposiciones sobre la base de las pruebas o del análisis.
Proponer nuevas evaluaciones y observaciones para aclarar, modificar y dar
fundamento de las ideas o suposiciones para incluso generar otras.
Aunque cada una de los enfoques comparte estas estrategias cada una tiene sus
características propias.
25
El enfoque cuantitativo usa la recolección de datos para probar hipótesis con base
en la medición de números y análisis estadístico, con el fin lograr pautas de
comportamientos y probar teorías. Cada etapa del enfoque es rigurosa, ya que
parte de una idea que va acortándose y una vez definida se derivan objetivos y
consultas de investigación se revisa la literatura y se construye un marco teórico.
De las preguntas se establecen hipótesis y determinan variables; se realiza un
plan para probarlas, medir las variables en un determinado contexto se analizan
las mediciones obtenidas, y se extraen las conclusiones con respecto a la
hipótesis. (Hernández, 2014)
El enfoque cuantitativo tiene las siguientes características:
Reflejar la necesidad de medir y estimar magnitudes de los fenómenos o
problemas de investigación.
El investigador plantea un problema de estudio sobre el fenómeno en cuestión.
Una vez que se ha planteado el problema el investigador construye un marco
teórico del cual se deriva varias hipótesis y se las somete a pruebas mediante
diseños de investigación apropiados; si los resultados son correctos se
aprueban pero si se refutan, se descartan en busca de mejores explicaciones.
Al aprobar hipótesis se genera confianza en las teorías, y si no es así se
rechazan las teorías.
Las hipótesis se generan antes de la recolección de datos.
26
La recolección de datos se lleva a cabo al usar procedimientos estandarizados
y aceptados por la comunidad científica; para que la investigación sea
aceptada y creíble por otros investigadores, deben demostrarse los procesos
que se siguieron.
Los datos son productos de mediciones que se representan mediante números
y se analizan con métodos estadísticos.
En el proceso se trata de obtener el mayor control para lograr que otras
explicaciones se desechen y se minimicen los errores; es por esto que se
confían en las experimentaciones.
Los análisis cuantitativos se interpretan de las predicciones iniciales y de
estudios previos, la interpretación constituye una explicación de cómo los
resultados encajan en el conocimiento que ya existen.
La investigación cuantitativa debe ser lo más objetiva posible, los fenómenos
que se observan no deben de ser afectados por el investigador que deben
evitar en lo posible que sus creencias, deseos, tendencias y temores influyan,
interfieran o alteren los resultados del estudio.
Los estudios cuantitativos siguen un patrón estructurado y se debe tener en
cuenta que las decisiones críticas del método se deben de tomar antes de
recolectar los datos.
Se generalizan los resultados encontrados en un grupo a una comunidad
mayor.
27
Se pretenden confirmar y predecir los fenómenos investigados, buscando
relaciones causales entre elementos; esto no es más que la formulación y
demostración de las teorías.
Si los datos generados poseen los respectivos estándares de validez y
confiabilidad, las conclusiones que se deriven contribuirán a la generación del
conocimiento.
La medición cuantitativa se basa en la fundamentación de la medición de las
características de los fenómenos sociales lo cual supone derivar de un marco
conceptual pertinente al problema estudiado, también en una serie de postulados
que expresen relaciones entre las variables estudiadas. (Bernal, 2010)
Las fases de la metodología cuantitativa son:
Conceptual: Es aquella en la que se da la formulación y delimitación del problema,
la revisión de la literatura, la construcción del marco teórico, y la formulación de la
hipótesis.
Planeación y diseño: En esta fase se realiza la selección de un diseño de
investigación, la identificación de la población que se va a estudiar, la selección de
los instrumentos y métodos, el diseño de un plan de muestreo, el término y
revisión del plan de investigación y la realización del estudio piloto y las revisiones.
Empírica: Es la fase en la que se da la recolección de datos y la preparación de
los mismos para el análisis.
28
Analítica: Se realiza en esta fase los análisis de los datos y la interpretación de los
resultados.
Difusión: En esta fase final se realiza la comunicación delas observaciones y la
aplicación de las mismas. (Álvarez, 2011)
Con respecto a la tecnología de hoy en día el trabajo de investigación a desarrollar
para la realización de esta tesis es factible ya que todos los procesos en la
actualidad son automatizados y controlados por cada una de las variables que
están en funcionamiento con respecto al sistema. En nuestra investigación se va a
evaluar los efectos que ocurren en el nivel del líquido en un evaporador de doble
efecto con respecto al coeficiente de transferencia de calor, ya que dicha variable
influye en el funcionamiento del sistema para obtener una mejor eficiencia y
ahorrar energía en el desarrollo del proceso del equipo.
Las actividades que se van a realizar en el evaporador son:
1) Escoger el flujo con el que se va a operar en el equipo.
2) Observar que el equipo se encuentre en perfecto estado para su
funcionamiento.
3) Realizar las corridas respectivas para evaluar el efecto del nivel del líquido
con respecto al coeficiente de transferencia de calor y anotar los valores
obtenidos.
Para la realización de la tesis previamente se dieron a conocer todas las
definiciones de la evaporación y sus tipos, de esta forma se pudo observar cual
era la mejor opción para utilizar. También una vez seleccionada el tipo de
29
evaporador a utilizar se procede al ingreso del flujo respectivo y se realiza la toma
de datos de todas las variables en cada simulación para el funcionamiento y
control del proceso.
Con este desarrollo mencionado con anterioridad se logra analizar y verificar el
uso correcto del equipo y la importancia del coeficiente de transferencia de calor
con respecto al nivel del líquido que se encuentre en el proceso y lograr una
eficiencia alta de funcionamiento.
3.2 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE PRUEBA
El equipo en el que vamos a trabajar es un evaporador de doble efecto que se
encuentra en el laboratorio de Operaciones Unitarias de la tesis realizada en el
año 1984 por los estudiantes en; dicho trabajo reposa en la biblioteca de la
Universidad de Guayaquil Facultad de Ingeniería Química Archivo 401-0252 de la
biblioteca de la Facultad. (José Cárdenas Murillo, 1984)
Las partes del equipo donde se desarrolla el proceso en el equipo de prueba son:
Cámara de calefacción
- Carcaza
- Elemento tubular
- Tubo central
- Tubos de evaporación
- Espejos o placas de centrado
- Bridas
30
- Cabezas de vapor y Conos
Cámara de evaporación
- Conos
- Cilindro
- Neplos
Evaporador
- Calandrias
- Tanque de alimentación
- Tuberías
- Aislante térmico
- Empaques
- Pinturas
- Pernos
- Platinas
- Sellantes
- Templadores
- Revestimientos
- Válvulas de control
3.3 INSTRUCCIONES DE OPERACIÓN GENERAL
El proceso de operación general se da en diferentes condiciones las cuales se
van a mencionar a continuación.
31
PUESTA EN MARCHA DE LA UNIDAD DE EVAPORACIÓN
PROCESO EN EL FUNCIONAMIENTO AL VACÍO
- Se alimenta con la solución a concentrarse el evaporador hasta un nivel
determinado.
- Se hace vacío al evaporador
- Se da paso al evaporador que proviene de la caldera y se regula la presión
de la operación.
PROCESO EN EL FUNCIONAMIENTO A PRESIÓN ATMOSFÉRICA
- Se omite el paso 2 del proceso anterior ya que al trabajar a presión
atmosférica no se realiza vacío.
REGULACIÓN DEL EQUIPO
- Regulación de la presión de operación.- Se fija la presión de operación en
la entrada del primer efecto por medio de la válvula reguladora de presión la
cual sostendrá un flujo constante de vapor. Esta presión se mantendrá
durante todo el proceso verificándose la presión del vapor del caldero y el
flujo de condensado de las trampas constantemente.
- Regulación de los flujos de alimentación.- Cuando la solución que se
encuentra en los evaporadores logra su punto de ebullición, ésta genera
vapor lo cual trae como consecuencia un descenso en los niveles; para
equiparar este descenso alimentamos con solución regulando el flujo de tal
manera que los niveles se mantengan constantes.
32
- Regulación de la descarga del concentrado.- Cuando el último efecto ha
logrado la concentración deseada, se da apertura de la válvula de descarga
dejando salir el producto. Esta operación hace necesario un reajuste en los
flujos de alimentación.
33
3.4 CORRIDAS DEL EQUIPO
PRUEBA # 1 (SACAROSA)
TIEMPO vs CONCENTRACIÓN
TIEMPO NIVEL DE LA
SOLUCIÓN P V Xi Xf Tv hs S Tf A ΔT
0
41 cm 48,26 kPa 45 kg/hr
7 7
111,26 ºC 532,18 kcal/kg 20,86 kg/hr 85,93 ºC 1,02m2 45,59 ºC
5 7 7,5
10 7 8,1
15 7 9
20 7 10,5
25 7 11,1
30 7 12
y = 0.1609x + 7R² = 0.971
7
8
9
10
11
12
13
0 5 10 15 20 25 30
CO
NC
ENTR
AC
IÓN
(X
f)
TIEMPO (min)
34
PRUEBA # 2 (SACAROSA)
TIEMPO vs CONCENTRACIÓN
TIEMPO NIVEL DE LA
SOLUCIÓN P V Xi Xf Tv hs S Tf A ΔT
0
35 cm 48,26 kPa 45
kg/hr
7 7
111,26 ºC 532,18 kcal/kg
21,32 kg/hr
90 ºC 1,02m2 38,27 ºC
5 7 7,4
10 7 8,1
15 7 8,8
20 7 9,9
25 7 11
30 7 12
y = 0.153x + 7R² = 0.9625
7
8
9
10
11
12
13
0 5 10 15 20 25 30
CO
NC
ENTR
AC
IÓN
(X
f)
TIEMPO (min)
35
PRUEBA # 3 (SACAROSA)
TIEMPO vs CONCENTRACIÓN
TIEMPO NIVEL DE LA
SOLUCIÓN P V Xi Xf Tv hs S Tf A ΔT
0
30 cm 48,26 kPa
45 kg/hr
7 7
111,26 ºC 532,18 kcal/kg
19,96 kg/hr
92 ºC 1,02m2 34,67 ºC
5 7 8,1
10 7 8,4
15 7 9,5
20 7 10,6
25 7 12
30 7 13
y = 0.1908x + 7R² = 0.9794
7
8
9
10
11
12
13
14
0 5 10 15 20 25 30
CO
NC
ENTR
AC
IÓN
(X
f)
TIEMPO (min)
36
PRUEBA # 4 (SACAROSA)
TIEMPO vs CONCENTRACIÓN
TIEMPO NIVEL DE LA
SOLUCIÓN P V Xi Xf Tv hs S Tf A ΔT
0
27 cm 48,26 kPa
45 kg/hr
7 7
111,26 ºC 532,18 kcal/kg
20,41 kg/hr
94 ºC 1,02m2 31,07 ºC
5 7 7,6
10 7 8,7
15 7 9,8
20 7 10,2
25 7 11,9
30 7 12
y = 0.1752x + 7R² = 0.9767
7
8
9
10
11
12
13
0 5 10 15 20 25 30
CO
NC
ENTR
AC
IÓN
(X
f)
TIEMPO (min)
37
PRUEBA # 5 (SACAROSA)
TIEMPO vs CONCENTRACIÓN
TIEMPO NIVEL DE LA
SOLUCIÓN P V Xi Xf Tv hs S Tf A ΔT
0
24 cm 48,26 kPa
45 kg/hr
7 7
111,26 ºC 532,18 kcal/kg
20,2 kg/hr
96,5 ºC 1,02m2 26,57 ºC
5 7 8,5
10 7 9,6
15 7 10,2
20 7 11,6
25 7 13
30 7 14
y = 0.2345x + 7R² = 0.9918
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0 5 10 15 20 25 30
CO
NC
ENTR
AC
IÓN
(X
f)
TIEMPO (min)
38
PRUEBA # 6 (SACAROSA)
TIEMPO vs CONCENTRACIÓN
TIEMPO NIVEL DE LA
SOLUCIÓN P V Xi Xf Tv hs S Tf A ΔT
0
20 cm 48,26 kPa
45 kg/hr
7 7
111,26 ºC 532,18 kcal/kg
20,02 kg/hr
98,8 ºC 1,02m2 22,43 ºC
5 7 8,2
10 7 9,4
15 7 10,6
20 7 11,8
25 7 13
30 7 14
y = 0.2374x + 7R² = 0.9994
7
8
9
10
11
12
13
14
0 5 10 15 20 25 30
CO
NC
ENTR
AC
IÓN
(X
f)
TIEMPO (min)
39
3.5 RESULTADOS
PRUEBA # 1
CÁLCULO DE FLUJO DE VAPOR CONDENSADO
𝐹 = 𝐿 + 𝑉
𝐹 = 𝐿
𝐹𝑋𝑖 = 𝐿𝑋𝑓
40 ∗ 0,07 = 𝐿 ∗ 0,12
𝐿 = 23,33 𝑘𝑔
ℎ𝑟
𝐹 = 𝐿 + 𝑉
𝐹 − 𝐿 = 𝑉
𝑉 = 40 − 23,33
𝑉 = 16,67 𝑘𝑔
ℎ𝑟
CÁLCULO DE LA EFICIENCIA
𝐸 =𝑉
𝑆∗ 100
𝐸 =16,67
20,86∗ 100
𝐸 = 79,9%
CÁLCULO DE Q
𝑄 = 𝑆 ∗ s
𝑄 = 20,86 𝐾𝑔/ℎ𝑟 ∗ 1173,57 𝑘𝐽/𝐾𝑔
𝑄 = 24480,67 𝑘𝐽/ℎ𝑟
40
CÁLCULO DE ∆T
∆𝑇 = 𝑇𝑠 − 𝑇𝑓
∆𝑇 = 131,52 − 85,93
∆𝑇 = 45,59 º𝐶
CÁLCULO DE U
𝑈 =𝑄
𝐴 ∗ ∆𝑇
𝑈 =24480,67 𝑘𝐽/ℎ𝑟
1,02𝑚2 ∗ 45,59 º𝐶
𝑈 = 526,44kJ
ℎ𝑟 𝑚2ºC
41
PRUEBA # 2
CÁLCULO DE FLUJO DE VAPOR CONDENSADO
𝐹 = 𝐿 + 𝑉
𝐹 = 𝐿
𝐹𝑋𝑖 = 𝐿𝑋𝑓
40 ∗ 0,07 = 𝐿 ∗ 0,12
𝐿 = 23,33 𝑘𝑔
ℎ𝑟
𝐹 = 𝐿 + 𝑉
𝐹 − 𝐿 = 𝑉
𝑉 = 40 − 23,33
𝑉 = 16,67 𝑘𝑔
ℎ𝑟
CÁLCULO DE LA EFICIENCIA
𝐸 =𝑉
𝑆∗ 100
𝐸 =16,67
21,32∗ 100
𝐸 = 78,18%
CÁLCULO DE Q
𝑄 = 𝑆 ∗ s
𝑄 = 21,32 𝐾𝑔/ℎ𝑟 ∗ 1173,57 𝑘𝐽/𝐾𝑔
𝑄 = 25020.51 𝑘𝐽/ℎ𝑟
42
CÁLCULO DE ∆T
∆𝑇 = 𝑇𝑠 − 𝑇𝑓
∆𝑇 = 128,27 − 90
∆𝑇 = 38,27 º𝐶
CÁLCULO DE U
𝑈 =𝑄
𝐴 ∗ ∆𝑇
𝑈 =25020.51 𝑘𝐽/ℎ𝑟
1,02𝑚2 ∗ 38,27 º𝐶
𝑈 = 640,97kJ
ℎ𝑟 𝑚2ºC
43
PRUEBA # 3
CÁLCULO DE FLUJO DE VAPOR CONDENSADO
𝐹 = 𝐿 + 𝑉
𝐹 = 𝐿
𝐹𝑋𝑖 = 𝐿𝑋𝑓
40 ∗ 0,07 = 𝐿 ∗ 0,13
𝐿 = 21,53 𝑘𝑔
ℎ𝑟
𝐹 = 𝐿 + 𝑉
𝐹 − 𝐿 = 𝑉
𝑉 = 40 − 21,53
𝑉 = 18,47 𝑘𝑔
ℎ𝑟
CÁLCULO DE LA EFICIENCIA
𝐸 =𝑉
𝑆∗ 100
𝐸 =18,47
19,96∗ 100
𝐸 = 92,54%
CÁLCULO DE Q
𝑄 = 𝑆 ∗ s
𝑄 = 19,96 𝐾𝑔/ℎ𝑟 ∗ 1173,57 𝑘𝐽/𝐾𝑔
𝑄 = 23424.45 𝑘𝐽/ℎ𝑟
44
CÁLCULO DE ∆T
∆𝑇 = 𝑇𝑠 − 𝑇𝑓
∆𝑇 = 126,67 − 92
∆𝑇 = 34,67 º𝐶
CÁLCULO DE U
𝑈 =𝑄
𝐴 ∗ ∆𝑇
𝑈 =23424.45 𝑘𝐽/ℎ𝑟
1,02𝑚2 ∗ 34,67 º𝐶
𝑈 = 662,39kJ
ℎ𝑟 𝑚2ºC
45
PRUEBA # 4
CÁLCULO DE FLUJO DE VAPOR CONDENSADO
𝐹 = 𝐿 + 𝑉
𝐹 = 𝐿
𝐹𝑋𝑖 = 𝐿𝑋𝑓
40 ∗ 0,07 = 𝐿 ∗ 0,12
𝐿 = 23,33 𝑘𝑔
ℎ𝑟
𝐹 = 𝐿 + 𝑉
𝐹 − 𝐿 = 𝑉
𝑉 = 40 − 23,33
𝑉 = 16,67 𝑘𝑔
ℎ𝑟
CÁLCULO DE LA EFICIENCIA
𝐸 =𝑉
𝑆∗ 100
𝐸 =16,67
20,41∗ 100
𝐸 = 81,67%
CÁLCULO DE Q
𝑄 = 𝑆 ∗ s
𝑄 = 20,41 𝐾𝑔/ℎ𝑟 ∗ 1173,57 𝑘𝐽/𝐾𝑔
𝑄 = 23952,56 𝑘𝐽/ℎ𝑟
46
CÁLCULO DE ∆T
∆𝑇 = 𝑇𝑠 − 𝑇𝑓
∆𝑇 = 125,07 − 94
∆𝑇 = 31,07 º𝐶
CÁLCULO DE U
𝑈 =𝑄
𝐴 ∗ ∆𝑇
𝑈 =23952,56 𝑘𝐽/ℎ𝑟
1,02𝑚2 ∗ 31,07 º𝐶
𝑈 = 755,81kJ
ℎ𝑟 𝑚2ºC
47
PRUEBA # 5
CÁLCULO DE FLUJO DE VAPOR CONDENSADO
𝐹 = 𝐿 + 𝑉
𝐹 = 𝐿
𝐹𝑋𝑖 = 𝐿𝑋𝑓
40 ∗ 0,07 = 𝐿 ∗ 0,14
𝐿 = 20 𝑘𝑔
ℎ𝑟
𝐹 = 𝐿 + 𝑉
𝐹 − 𝐿 = 𝑉
𝑉 = 40 − 20
𝑉 = 20 𝑘𝑔
ℎ𝑟
CÁLCULO DE LA EFICIENCIA
𝐸 =𝑉
𝑆∗ 100
𝐸 =20
20.2∗ 100
𝐸 = 99%
CÁLCULO DE Q
𝑄 = 𝑆 ∗ s
𝑄 = 19,5 𝐾𝑔/ℎ𝑟 ∗ 1173,57 𝑘𝐽/𝐾𝑔
𝑄 = 22884,61 𝑘𝐽/ℎ𝑟
48
CÁLCULO DE ∆T
∆𝑇 = 𝑇𝑠 − 𝑇𝑓
∆𝑇 = 123,07 − 96,5
∆𝑇 = 26,57 ºC
CÁLCULO DE U
𝑈 =𝑄
𝐴 ∗ ∆𝑇
𝑈 =22884,61 𝑘𝐽/ℎ𝑟
1,02𝑚2 ∗ 26,57 ºC
𝑈 = 844,41kJ
ℎ𝑟 𝑚2ºC
49
PRUEBA # 6
CÁLCULO DE FLUJO DE VAPOR CONDENSADO
𝐹 = 𝐿 + 𝑉
𝐹 = 𝐿
𝐹𝑋𝑖 = 𝐿𝑋𝑓
𝐹 = 𝐿
𝐹𝑋𝑖 = 𝐿𝑋𝑓
40 ∗ 0,07 = 𝐿 ∗ 0,14
𝐿 = 20 𝑘𝑔
ℎ𝑟
𝐹 = 𝐿 + 𝑉
𝐹 − 𝐿 = 𝑉
𝑉 = 40 − 20
𝑉 = 20 𝑘𝑔
ℎ𝑟
CÁLCULO DE LA EFICIENCIA
𝐸 =𝑉
𝑆∗ 100
𝐸 =20
20.02∗ 100
𝐸 = 99,9%
CÁLCULO DE Q
𝑄 = 𝑆 ∗ s
𝑄 = 19,05 𝐾𝑔/ℎ𝑟 ∗ 1173,57 𝑘𝐽/𝐾𝑔
𝑄 = 22356,50 kJ/hr
50
CÁLCULO DE ∆T
∆𝑇 = 𝑇𝑠 − 𝑇𝑓
∆𝑇 = 121,23 − 98,8
∆𝑇 = 22,43 ºC
CÁLCULO DE U
𝑈 =𝑄
𝐴 ∗ ∆𝑇
𝑈 =22356,50 kJ/hr
1,02𝑚2 ∗ 22,43 ºC
𝑈 = 977,18kJ
ℎ𝑟 𝑚2ºC
51
CAPÍTULO 4
4.1 ANALISIS DE LOS RESULTADOS
Los resultados obtenidos en cada prueba que se realizó en el laboratorio de
Operaciones Unitarias fueron satisfactorios en cada uno de las 6 prácticas
realizadas en el evaporador de doble efecto los cuales dieron como resultado a
una misma presión de 48,26 kPa lo siguiente: en la primera prueba nos dio un
resultado del 79,9 % de eficiencia de funcionamiento del equipo y un coeficiente
global de transferencia de calor 526,44kJ
ℎ𝑟 𝑚2ºC .
En la segunda prueba obtuvimos como resultado un 78,18% de eficiencia y un
coeficiente global de transferencia de calor de 𝑈 = 640,97kJ
ℎ𝑟 𝑚2ºC , en la tercera
prueba se obtuvo una eficiencia del 92,54% y un 𝑈 = 662,39kJ
ℎ𝑟 𝑚2ºC. En la cuarta
corrida del equipo nos resultó una eficiencia del 81,67% y un 𝑈 = 755,81kJ
ℎ𝑟 𝑚2ºC.
Al realizar la quinta y sexta prueba ocurrió algo significativo ya que se obtuvo una
eficiencia del 99% y 99,9% lo cual significa un funcionamiento ideal del equipo y
un 𝑈 = 844,41kJ
ℎ𝑟 𝑚2ºC y 𝑈 = 977,18
kJ
ℎ𝑟 𝑚2ºC que nos da a entender que la variación
de la presión en el nivel de la solución influye en el rendimiento del proceso.
52
CONCLUSIONES
- En las practicas a nivel general se logró obtener una eficiencia del
evaporador cuyo valor promedio es de 88,53%, los cuales son muy
favorables y aceptables para este tipo de evaporadores.
- Luego de las corridas realizadas se realizó los cálculos respectivos del
coeficiente global de transferencia de calor (U) trabajando con vapor entre
los 40 a 60 kPa y una variación de temperatura entre (20 y 50) °C están en
el orden de (500 – 1000) kJ
ℎ𝑟 𝑚2ºC con respecto a la sacarosa que
corresponden a valores aceptables.
- El tiempo utilizado en cada prueba fue de 30 minutos ya que en este lapso
se alcanza el punto de ebullición de la solución a tratar y dichas condiciones
nos permiten manifestar que los coeficientes globales de transferencia de
calor son factibles para que el equipo sea utilizado en las diversas sesiones
que se realicen en el laboratorio de Operaciones Unitarias.
- La validación de la simulación se vio representada por el nivel del líquido
con respecto al coeficiente global de transferencia de calor, ya que mientras
el nivel del líquido en los evaporadores disminuye el coeficiente aumenta
satisfactoriamente, es decir son inversamente proporcionales
53
RECOMENDACIONES
- Es recomendable después de cada prueba es que se realice una limpieza
por 10 minutos con el fin de eliminar impurezas y rastros de las soluciones
utilizadas con anterioridad para poder obtener una mayor eficiencia de
funcionamiento del evaporador.
- Realizar un mantenimiento adecuado del equipo cada 6 meses revisando
todos los accesorios del equipo que no se encuentren obstruidos para que
el evaporador tenga un tiempo de vida útil considerable.
- Establecer el nivel del líquido sobre los tubos verticales del equipo para
lograr obtener una concentración homogénea como en la prueba 5 y 6 y
mantener un margen considerable del coeficiente global de transferencia de
calor establecido teóricamente en las tablas.
- Realizar las simulaciones con niveles de líquido bajos ya que se obtienen
coeficientes globales de transferencia de calor altos y obtener una eficiencia
rentable y viable.
54
LISTA DE SIMBOLOS Y CONSTANTES
°𝐶 Grado Centígrado, unidad en el sistema internacional de cambio de
temperatura.
𝐾 Grado Kelvin, unidad del sistema internacional para medir la temperatura
absoluta de un cuerpo.
𝑘𝑃𝑎 Pascales, unidad de medida de la presión en el sistema internacional de
medidas, equivale a un newton aplicado sobre un metro cuadrado. (kN/m2).
𝑘𝐽 Kilo joule, unidad del sistema internacional para medir la energía.
𝐾𝑔 Kilogramo, unidad del sistema internacional para medir la masa.
𝐹 Flujo másico de alimentación
𝑆 Flujo de vapor de calefacción
𝐿 Flujo de líquido concentrado (salida)
Sc Flujo de condensado de agua
sCalor latente del vapor de agua (1173,57 kJ/Kg)
𝑉 Flujo de vapor producido
𝑇 Temperatura
Ts Temperatura de la superficie
55
Tf Temperatura global del fluido
𝑇sc Temperatura del condensado
𝑇𝑣 Temperatura del vapor producido
𝑇𝑝 Temperatura del líquido concentrado (salida)
𝑇𝑓𝑐 Temperatura del fluido caliente
𝑇𝑓𝑓 Temperatura del fluido frío
𝑋𝑖 Concentración inicial de la solución
𝑋𝑓 Concentración final de la solución
ℎ Coeficiente parcial de transferencia de calor
ℎ𝑓 Coeficiente parcial de transferencia de calor del fluido frío
ℎ𝑐 Coeficiente parcial de transferencia de calor del fluido caliente
ℎ𝑠𝑐 Entalpia del condensado
ℎ𝑣 Entalpia del vapor producido
ℎ𝑠 Entalpia del vapor de calefacción
𝑄 Calor
𝐴 Área del evaporador.
𝐶𝑝 Coeficiente global de transferencia de calor
56
𝐶𝑝 Capacidad calorífica a 298.15 K (J/mol k)
𝐶𝑝𝑓 Capacidad calorífica del líquido de alimentación
𝐶𝑝𝑝 Capacidad calorífica del líquido concentrado
𝐶𝑝𝑏 Capacidad calorífica del soluto
∆𝑇𝑙𝑚 Fuerza impulsora media logarítmica
𝑈 Coeficiente global de transferencia de calor
hD Coeficiente de transferencia del sistema
k Conductividad térmica
𝜌 Densidad del fluido
g Gravedad del sistema
𝛽 Coeficiente de expansión térmica
∆𝑇 Diferencial de temperatura
R Radio del tubo
𝜇 Viscosidad del fluido
𝑐𝑝 Calor específico
D Diámetro del tubo
P Presión
57
BIBLIOGRAFÍA
Álvarez, C. A. (2011). Metodología de la Investigación. Obtenido de
https://carmonje.wikispaces.com/file/view/Monje+Carlos+Arturo+-
+Gu%C3%ADa+did%C3%A1ctica+Metodolog%C3%ADa+de+la+investigaci%C3%B3n.pdf
AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL. (8 de SEPTIEMBRE de 2010). AUTOMATIZACION INDUSTRIAL.
Obtenido de http://industrial-automatica.blogspot.com/2010/09/valvulas-de-presion.html
Barreiro, J. O. (1990). Problemas de Ingenieria Quimica - Operaciones Basicas . Aguilar.
Bernal. (2010). Metodología de la Investigación. Bogotá.
BLOSPOT HERNAN GUTIERREZ. (25 de MARZO de 2013). BLOGSPOT. Obtenido de
http://larocamadrehg.blogspot.com/2013/03/valvula-de-control-automatizada.html
CAROLI ENRIQUE JOSE. (2011). MONOGRAFIAS.COM. Obtenido de
http://www.monografias.com/trabajos11/valvus/valvus.shtml#INTRO
EPSEM. (2006). Universidad de Cataluña. Obtenido de http://epsem.upc.edu/evaporacio/
Felder&Rousseau. (2004). Principios Elementales de los Procesos Quimicos. 3ª Edición . Georgia:
LIMUSA WILEY.
Grados, C. (28 de Julio de 2017). https://www.0grados.com/aplicacion-y-ajuste-de-las-valvulas-de-
expansion-termostatica/. Obtenido de https://www.0grados.com/aplicacion-y-ajuste-de-
las-valvulas-de-expansion-termostatica/: https://www.0grados.com/aplicacion-y-ajuste-
de-las-valvulas-de-expansion-termostatica/
Gustavo Vargas. (10 de Otubre de 2016). Refrigeración y Climatización 3B. Obtenido de
http://refrigeracionvargas.blogspot.com/2016/10/diferentes-tipos-de-evaporadores-
para.html
Hernández, D. R. (2014). Metodología de la Investigación.
Himmelblau, D. M. (1997). Principios Basicos y Calculos en Ingenieria Quimica. Texas: PRENTICE-
HALL HISPANOAMERICANA S.A.
IRWIN. (1994). Mills, A. F. Transferencia de Calo, IRWIN.
José Cárdenas Murillo, E. C.-Q. (1984). Diseño, Construcción y Montaje de una Unidad de
Evaporación de Doble Efecto con tines Didácticos. Guayaquil.
Kern, D. Q. (1986). Kern, D. Q. Process Heat Transfer, 4a. Ed., Harper & Row, Nueva York. Nueva
York.
MCCABE W. SMITH. (15 de ENERO de 1998). ACADEMIA.EDU.EC.
58
McCabe-C.Smith.McGraw-Hil. (2001). OPERACIONES UNITARIAS EN INGENIERÍA QUÍMICA.
Microsoft. (2016). Obtenido de Developer Network: https://msdn.microsoft.com/es-
es/library/752y8abs.aspx
Microsoft. (2016). Obtenido de Developer Network: https://msdn.microsoft.com/es-
es/library/5z06z1kb.aspx
Microsoft. (2016). Obtenido de Developer network: https://msdn.microsoft.com/es-
es/library/eked04a7.aspx
Microsoft. (2016). Obtenido de Developer Network: https://msdn.microsoft.com/es-
es/library/zh1f56zs.aspx
Microsoft. (2016). Obtenido de developer network: https://msdn.microsoft.com/es-
es/library/752y8abs.aspx
OCWUS. (15 de DICIEMBRE de 2007). OpenCourseWare de la Universidad de Sevilla. Obtenido de
http://ocwus.us.es/arquitectura-e-ingenieria/operaciones-
basicas/contenidos/tema10/pagina_06.htm/view?searchterm=EVAPORADORES
Perry, R. M. (2010). Perry Manual del Ingeniero Químico - 8ª Edición. Kansas: McGRAW-HILL.
Procesos Químicos de la UNIDEG. (14 de JUNIO de 2013). CONOCIMIENTOSWEB.NET. Obtenido de
http://www.conocimientosweb.net/dcmt/ficha8772.html
REID, Robert C y SHERWOOD, Thomas K. propiedades de los gases y líquidos. México. (1968).
ECURED. Obtenido de https://www.ecured.cu/Presi%C3%B3n_de_vapor
Salazar, H. (2006). operaciones de transferencia de masa. mexico: limusa.
Salazar, I. Q. (Marzo de 2006). Obtenido de http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_0993_Q.pdf
Seber, G., & Wild, C. (1989). Nonlinear Regression. New York: John Wiley and Sons.
SPORLAN DIVISION PARKER. PDF. (MAYO de 2007). PARKER.COM. Obtenido de
https://www.parker.com/literature/Sporlan/Sporlan%20pdf%20files/Sporlan%20pdf%20E
xport/90-20_S1_052007.pdf
Universidad Loyola. (2015). Slideshare. Obtenido de
https://es.slideshare.net/AleAlCa06/evaporadores-47584450
Valvias. (2013). Valvias. Obtenido de http://www.valvias.com/coeficiente-de-caudal.php
VTA Verfahrenstechnische Anlagen GmbH & Co. KG. (2017). Obtenido de http://www.vta-
process.de/es/productos/evaporadores/evaporadores-tipo-pelicula-agitada.html
59
ANEXOS
60
Figura 1 Evaporador de un sistema de refrigeración. (Gustavo Vargas, 2016)
Figura 2 Evaporador de tubos verticales. (Universidad Loyola, 2015)
Figura 3 Evaporador de tubos horizontales. (Universidad Loyola, 2015)
61
Figura 4 Evaporador de Cesta. (EPSEM, 2006)
Figura 5 Evaporador vertical de tubos largos. (Universidad Loyola, 2015)
Figura 6 Evaporador vertical con circulación natural. (Universidad Loyola, 2015)
62
Figura 7 Evaporador de circulación forzada. (Universidad Loyola, 2015)
Figura 8 Evaporador de múltiple efecto (alimentación directa). (EPSEM, 2006)
Figura 9 Evaporador de múltiple efecto (alimentación contracorriente). (EPSEM, 2006)
63
Figura 10 Evaporador de múltiple efecto (alimentación mixta). (EPSEM, 2006)
Figura 11 Evaporador de múltiple efecto (alimentación en paralelo). (EPSEM, 2006)
64
Figura 12 Evaporador de serpentín. (EPSEM, 2006)
Figura 13 Coeficientes de transferencia de Calor. (MCCABE W. SMITH, 1998)
65
Figura 14 Tablas de propiedades físicas a diversas presiones y temperaturas.
(EPSEM, 2006)