Evaporadores

Métodos de operación para evaporadores
Ing. Gabriela Barraza J.

Eliminación del agua por ebullición
• El aporte de calor al alimento aumenta su temperatura hasta alcanzar el punto de ebullición
• Calor sensible : calor que suministrado (o extraído) a una sustancia produce un aumento (disminución) de su temperatura. Qsensible = cp x Masa x T

cp : calor específico
cp (agua a 25C) =4.18 J / g C
Ing. Gabriela Barraza J.

Eliminación del agua por ebullición
• Una vez alcanzado el punto de ebullición, el calor suministrado produce la evaporación del agua. • La separación se lleva a cabo debido a la diferencia de volatilidad del agua con respecto al resto de los componentes del alimento • Calor latente : calor que suministrado a temperatura constante produce el cambio deestado de una sustancia Qlatente = Masa x 
 : calor latente  agua a 100 C = 2260 J/g
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Mecanismos de transferencia de calor
• Conducción (sólidos) • Convección (fluidos: gases y líquidos) • La transferencia de calor puede llevarse a cabo en:
– Estado estacionario – Estado no estacionario.

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Proceso global de transferencia de caloralimento (leche)
pared sólida

fluido caliente (vapor de agua)
Tf

T2 Ta

T1
kA T f  Ta  Qc  x

espesor capa convectiva alimento líquido

x

espesor capa convectiva fluido de calentamiento

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Proceso global de transferencia de calor
alimento (leche)
pared sólida

fluido caliente (vapor de agua) Tf

T2
Ta

T1

Qf = hf A (Tf - T1)

Qa = ha A(T2 - Ta)
x
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Coeficiente global de transferencia de calor (U)

Q  UA(T f  Ta )
Q Q 1 x 1  T f  Ta   UA  A  h  k  h    a   f 1 1  U h x 1 f k ha
suma de resistencias en serie

Ing. Gabriela Barraza J.

Factores de obstrucción
• Cuando los equipos llevan tiempo de uso se generan incrustaciones en el interior de los tubos, aumentando lasresistencias en el calculo de U. Donde: Ud = Coeficiente Global de diseño Uc= Coeficiente global limpio Rd= Resistencia de obstrucción o incrustación: Rdi + Rdo Rdi= Resistencia de incrustación del lado interior referido al área externa Rdo = Resistencia de incrustación del lado externo referido al área externa 1 /Ud = 1/ Uc + Rd

• • • • •

•

T

f

 Ta  

 Q Q 1 x 1   Rd i    Rd o   UA A  h f k ha  

1 1  U Rd  1  x  1  Rd i o h f k ha
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Coeficiente global de transferencia de calor

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Efecto de las variables de proceso en la operación de evaporadores
• Efecto de la temperatura de alimentación de la solución • Efecto de la presión de trabajo • Efecto de la presión del vapor de calefacción

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Elevación del punto (temperatura) de ebullición de las soluciones (EPE)

• Propiedades térmicas de soluciones son diferentas a las del agua • Concentración de sólidos hace modificar la capacidad calorífica y la temperatura de ebullición de las soluciones • EPE soluciones azucaradas: Diagrama de DÜRING • Relación empírica: EPE (°C) = 0.33 exp (4x)

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Métodos de evaporación
• Efecto simple
– Capacidad de operación pequeña o el costo del vapor es relativamente barato comparado con el costo del evaporador.

• Efecto múltiple
– Operación de gran capacidad, al usar más de un efecto, reducirá de manera significativa los costos del vapor.
Ing. GabrielaBarraza J.

Efecto simple

V F

F

C S L

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Efecto múltiple
• • •
• •

• •

Alimentación hacia delante: Es el sistema de alimentación más simple y común. El liquido de alimentación va hacia delante en la misma dirección que los evaporadores. Solo se requiere una bomba de extracción y el efecto final opera a baja presión. En este sistema de alimentación...