Evaporadores Quimicos

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Elevación del punto de ebullición (EPE)
Un soluto no volátil origina una disminución
en la presión de vapor o un aumento del
punto de ebullición del disolvente.
“La diferencia entre el punto de ebullición
de la solución y la temperatura de
condensación del vapor a la P del espacio
que lo contiene es denominada elevación
del punto de ebullición (EPE) del efecto”.

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En la mayoríade los casos de evaporación,
las soluciones no son diluidas por lo tanto,
las propiedades térmicas de las soluciones
que se evaporan pueden ser muy
diferentes a las del agua.
Las concentraciones de las soluciones son
bastante altas por lo cual los valores de
capacidad calorífica y punto de ebullición
son muy distintos de los del agua.

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En soluciones concentradas de solutos
disueltos no esposible predecir la
elevación del punto de ebullición debido a
la presencia del soluto. Sin embargo, se
puede usar una ley empírica muy útil
conocida como regla de Dühring. Con esta
técnica se obtiene una línea recta cuando
se grafica el punto de ebullición de una
solución en ºC o ºF en función del punto de
ebullición del agua pura a la misma presión
para determinada concentración a
diferentespresiones.

Para cada concentración se obtiene
una línea recta diferente.
 La figura muestra una gráfica de líneas
de Dühring para soluciones de hidróxido
de sodio en agua.
 Sólo es necesario conocer el punto de
ebullición de una solución sujeta a dos
presiones para trazar la línea.


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

Cuando el calor de disolución de la
solución acuosa que se está concentrando
en el evaporador es bastantealto,
despreciarlo en los balances de calor
puede causar errores considerables.
Este fenómeno del calor de disolución se
explica como sigue:
Cuando se disuelven lentejas de NaOH en
cierta cantidad de agua, se observa que
se presenta una elevación considerable de
la temperatura, esto es, se desprende
calor, al cual se le llama calor de
disolución.

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

La cantidad de calor desprendida
dependedel tipo de sustancia y de la
cantidad de agua usada.
Además, cuando una solución
concentrada de NaOH se diluye a
concentraciones más bajas también se
libera calor.
Por consiguiente, cuando una solución se
concentra de una concentración baja a
una más alta, es necesario suministrar calor.

El algoritmo de cálculo utilizando el método
de Badger y Mc Cabe es:
 1) Conociendo la concentraciónde salida X3 y
la P3 en el último efecto determinar el punto
de ebullición y si hay EPE, este puede
determinarse con la gráfica de Dühring.
 2) En caso de no conocer los datos del último
efecto asumir T1 y T2.
 3) Determinar la cantidad total de vapor
producido mediante un balance total de
materia F = L3 + V1 + V2+ V3, suponiendo que
se producen iguales cantidades de vapor en
c/efecto(V1=V2=V3).




4) Plantear un balance de materia en
cada efecto permite calcular L1, L2, L3.

F=V1+L1 ………… L1= F-V1
 L1=V2+L2 ……… L2=L1-V2
 L2=V3+L3 ……… L3=L2-V3


5) Calcular la concentración de sólidos
en c/efecto mediante el sig., balance.
 F xf – Lj xj = 0 se obtiene x1, x2,…..




6) Estimar la caída de temperatura en c/efecto



Si las A son iguales se tienen las siguientes
ecuaciones.1/U1
 T1 =  T -------------------1/U1 + 1/U2 + 1/U3
1/U2
 T2 =  T -------------------1/U1 + 1/U2 + 1/U3
Donde:


T = Ts – T3

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7) Cuando se calcula el punto de
ebullición en los efectos si hay EPE debe
ser considerada.



 T disponible = Ts – T3 – (EPE1 +EPE2
+EPE3)

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8) Utilizando el balance de calor y
materia en c/efecto calcular la
cantidad de vaporizado y de líquido en
c/u,si estos valores difieren mucho de
los supuestos en la etapa anterior,
entonces se debe repetir los cálculos
partiendo con los valores calculados.
Repetir 2,3 y 4

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9) Calcular Q en cada efecto y A1, A2, A3



Q1=Vss





Q1
A1= --------U1 T1



Q2=(F-L1)1
Q2
A2=-------U2 T2
A1=A2=A3

Q3=(L1-L2)2
Q3
A3=-------U3 T3

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10) Si las áreas no dan valores cercanos
se deben corregir los...