practica 1 grupo E - FCQ

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUA
FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS
REPORTE DE LABORATORIO
“EVAPORADORES DE PELICULA ASCENDENTE”
MATERIA: UNITARIAS II
PROF: DR. SALMERON OCHOA IVAN
INTEGRANTES:
AGUIRRE OLVERA OSCAR OSWALDO 232619
PACHECO MORALES ANA LAURA 232553
VAZQUEZ CARRASCO JESUS MIGUEL 245518
ARZATE ESPINOZA CARLOS ROBERTO 248841
LUJAN ORTEGA AARON 245393
SALGADO POSADA OSCAR 245454
RESUMEN
En la práctica que se realizó se concentró una solución de suero de leche por el
método de evaporación en un evaporador de película ascendente. Cada media
hora se midió la escala del tanque del condensado y del tanque del concentrado al
igual se midieron los grados Brix y las temperaturas de entrada y salida del
condensador y del evaporador. Los resultados obtenidos en el tanque de
condensado no llegaron a la escala para poder tomar medición por lo que se tuvo
que hacer una medición al final con una probeta graduada. Los resultados
obtenidos en el tanque del concentrado variaron y descendieron a la gran cantidad
de solidos que contenía la muestra de suero de leche. Los grados Brix y las
temperaturas fueron constantes en cada medición. Por lo que se concluyó que el
flujo utilizado era de una velocidad alta provocando que el condensado no llegara
a escala.
INTRODUCCIÓN
La evaporación es un de las operaciones unitarias claves en la ingeniería química,
ya que se utiliza para incrementar la concentración de sólidos de soluciones
líquidas por eliminación de disolvente por ebullición. El objetivo de la evaporación
es concentrar una disolución consistente en un soluto no volátil y un disolvente no
volátil. En la mayoría de los casos, la evaporación se refiere a la eliminación de
agua de una solución acuosa. Entre las aplicaciones de la evaporación están; la
concentración de soluciones acuosas de sal, azúcar, hidróxido de sodio, glicerina,
leche y jugo de naranja. Los sistemas de evaporadores industriales normalmente
constan de: Un intercambiador de calor para aportar calor sensible y latente de
evaporación al alimento líquido. Para lograr esto se utiliza generalmente vapor de
agua. Un separador en el que el vapor se separa de la fase liquida concentrada,
un condensador para condensar el vapor producido y una bomba de vacío. En las
plantas de proceso existen muchos tipos de evaporadores, cuya clasificación
generalmente se basa en el diseño de su intercambiador de calor.
Los evaporadores, deben funcionar siempre a vacio parcial, pues esta medida
reduce la temperatura de ebullición en la cámara de evaporación.
Calor sensible: es aquel que recibe un cuerpo o un objeto y hace que aumente su
temperatura sin afectar su estructura molecular y por lo tanto su estado.
Calor latente: es la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar
de fase, de sólido a líquido o de líquido a gaseoso.
MARCO TEORICO
Se conoce por evaporador al intercambiador de calor donde se produce la
transferencia de energía térmica desde un medio a ser enfriado hacia el fluido
refrigerante que circula en el interior del dispositivo.
Su nombre proviene del cambio de estado sufrido por el refrigerante al recibir esta
energía, luego de una brusca expansión que reduce su temperatura. Durante el
proceso de evaporación, el fluido pasa del estado líquido al gaseoso.
Los evaporadores se encuentran en todos los sistemas de refrigeración como
neveras, equipos de aire acondicionado y cámaras frigoríficas. Su diseño, tamaño
y capacidad depende de la aplicación y carga térmica de cada uso.
Al considerar el tipo de evaporador que debe usarse, se deben tener en cuenta las
propiedades físicas y químicas del líquido, como concentración, solubilidad,
sensibilidad térmica, formación de espumas, liberación de gases durante la
ebullición, toxicidad, peligro de explosión, deposición de metales e impurezas,
corrosión, presión y temperatura.
Evaporadores de Película ascendente
Estos operan bajo el principio del termo sifón. La alimentación de producto entra
por el fondo de los tubos de calentamiento y al ser calentado el vapor comienza a
formarse. La fuerza ascendente de este vapor producido durante la ebullición
causa que el líquido y el vapor asciendan en un flujo paralelo. Al mismo tiempo la
producción de vapor se incrementa y el producto es presionado como una película
delgada hacia las paredes de los tubos, y el líquido sube hacia arriba. Este
movimiento corriente hacia arriba en contra de la gravedad tiene el efecto benéfico
de crear un alto grado de turbulencia en el líquido. Esto es ventajoso durante la
evaporación de productos altamente viscosos y productos que tienen una
tendencia a ensuciar las superficies de calentamiento.
MATERIAL Y EQUIPO
•
EVAPORADOR
•
REFRACTOMETRO
•
BURETA
•
CALDERA
•
CUBETA
•
AGUA
•
HIELO
•
TERMOMETRO
METODOLOGÍA
Se prendió la caldera dos horas antes de empezar a utilizar el evaporador.
Se preparó una solución de suero de leche previamente descremada para bajar
sus índices de lípidos saturados.
Se añadió la solución al depósito del evaporador y se conectó la bomba del
condensador, se decidió la velocidad de flujo de 10 Lt/h, la presión de vapor a 0.4
y la temperatura de alimentación a 60˚C
Cada 30 minutos se tomó muestra de la solución concentrada y se midió la
concentración con un refractómetro, así como la temperatura de la alimentación
para compararla con la que mostraba en el evaporador.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
•
•
Al iniciar el proceso de condensado y concentrado del suero de leche en el
evaporador:
Fluxómetro: 10 Lt./hora.
Precalentado: 60°C.
Presión de vapor: 0.4 Kg/cm2
Tabla No. 1 termopares T1 y T2 (entrada y salida del condensador)= 25°C.
NOTA: En cada medición fue constante.
•
Tabla No. 2: T7 y T6 salida y entrada del evaporador fue constante en todas
las mediciones.
•
Tabla No. 3 Medición en el Refractómetro en grados Brix a las 10:13AM.
6
5
4
Medición en el
refractómetro
en° Brix
3
2
1
0
1 Lectura
de inicio
10:13 AM
2 Lectura
10:43 AM
3 Lectura
11:15 AM
4 Lectura
11:50 AM
5 Lectura
12:25 PM
•
Tabla No. 4 Medición del tanque de condensado, concentrado y
refractómetro a las 10:43 AM
•
Tabla No. 5 Medición del tanque de condensado, concentrado y
refractómetro a las 11:15 AM
•
Tabla No. 6 Medición del tanque de condensado, concentrado y
refractómetro a las 11:50 AM
•
Tabla No. 7 Medición del tanque de condensado, concentrado y
refractómetro a las 12:25 PM.
•
Tabla No. 8 medición del condensado por una probeta porque no llego a la
escala.
DISCUSIÓN
•
Se dedujo que estaba la escala en pulgadas cubicas porque era lo que más
se asemejaba a lo que estaba entrando ya que la escala del tanque de
condensado y del tanque de concentrado no está definida en ninguna
escala (se le pregunto a varios profesores y encargados del evaporador y
no supieron darnos una escala). Como lo muestra las tablas 4, 5, 6 y 7.
•
En las tablas 4, 5, 6 y 7 se observa que en el tanque de los condensados
no se logró leer porque no llegó a la escala ya que el flujo era muy rápido,
aparte la muestra del suero de leche venía muy grasosa y no muy bien
descremada, tenía muchos sólidos. Se cree que en el tanque de
concentrado los resultados variaban ya que el tubo donde se evaporaban
quedaban solidos de la muestra pegados, disminuyendo así nuestra
transferencia de calor. La variación en el tanque evaporador cada media
hora se debió a la eliminación del líquido (agua) ya que se fue eliminando el
agua de suero.
•
En la tabla 1, 2 y 3 los resultados fueron constantes en cada una de las
mediciones. En la tabla No. 1 T1 y T2 son la entrada y salida de la
temperatura del condensador y fue constante en cada una de las
mediciones a 25°C. En la tabla No. 2 se muestra T6 y T7 que es entrada y
salida de temperatura en el evaporador y se mantuvo constante. En la tabla
No. 3 se muestra el resultado de la muestra en grados Brix medida en el
refractómetro, cabe de mencionar que la muestra de suero de leche debe
estar a 20°C, el resultado fue de 6° Brix y fue constante en cada una de las
mediciones.
•
En la tabla No. 8 se muestra que al finalizar la práctica se tomó la muestra
completa del tanque de condensado ya que no alcanzó a llegar a la escala
se midió con una probeta para el registro total en mililitros obteniendo 322
ml de agua.
NOTA 1: También podemos suponer que los resultados variaron ya que al termino
de nuestra práctica el evaporador se tapó debido a la gran cantidad de solidos de
la muestra del suero de leche, ya que las prácticas pasadas lo habían dejado
bastante sucio y nosotros lo desarmamos y limpiamos completamente.
NOTA 2: La escala del tanque en el que se obtenía el concentrado es desconocido
por lo que se supuso era en (pulg³) ya que al convertirlos a litros el resultado era
el más cercano a la cantidad que se utilizo.
CONCLUCION
En esta práctica se conoció las partes y manejo de un evaporador para su uso
posible en la industria, así como conocer las condiciones óptimas de manejo para
la concentración de solución, observando que a mayor flujo de alimentación la
concentración disminuirá ya que es muy poco el tiempo de contacto en el
evaporador, para obtener una concentración elevada con un flujo alto puede
utilizarse la recirculación en el equipo para aumentar la concentración del
producto.
BIBLIOGRAFIA
http://mariacrom.files.wordpress.com/2011/01/guia_evaporadores_2010012.pdf
Geankoplis, Ch. J. (2004) Procesos de transporte y operaciones unitarias. 3a Edición,
México: Editorial CECSA.
http://www.eumed.net/rev/tlatemoani/02/rcm.htm
http://www.gea-niro.com.mx/lo-que-suministros/evaporadores_pelicula_ascendente.asp