-Descripción de la operación unitaria: La mayoría de evaporadores se calienta con vapor de agua que se condensa sobre tubos metálicos. Excepto en algunos casos de evaporadores de tubos horizontales, el material a evaporarse fluye dentro de los tubos. Generalmente vapor de  baja presión, Inferior a 3 atm absolutas, y con frecuencia el liquido que hierve se encuentra a un vacio moderado,  exactamente a 0.05 atm absolutas. Al reducir la temperatura de ebullición del liquido, aumenta la diferencia de temperatura entre el vapor y el liquido en ebullición y, por lo tanto, aumenta la velocidad de transferencia de calor en el evaporador.
Cuando se utiliza un solo evaporador, el vapor procedente del liquido en ebullición se condensa y se desecha. Este método recibe el nombre de evaporación de simple efecto, y aunque es sencillo utiliza con poca efectividad el  vapor. Para evaporar 1 kg de agua de la solución se requieren 1.3 kg de vapor. Si el vapor procede de uno de los evaporadores se introduce como alimentación en el elemento calefactor de un segundo evaporador, y el vapor procedente de este se envía al condensador, la operación recibe el nombre de evaporación de doble efecto. El calor de vapor de agua original se reutiliza en el segundo efecto, y la evaporación obtenida por unidad de masa del vapor de agua de alimentación al primer efecto es aproximadamente el doble. Es posible añadir efectos de la misma forma. El método general para aumentar la evaporación por kilogramo de vapor de agua es utilizar una serie de evaporador entre el suministro de vapor y el condensador, este método recibe el nombre de evaporación de efecto múltiple.

Las principales características de los líquidos que se evaporan:

a) Concentración: Aunque la solución de alimentación que entra como licor a un evaporador puede estar suficientemente diluida teniendo muchas de las propiedades físicas  del agua, a medida que aumenta la concentración la solución adquiere cada vez individualista. La densidad y la viscosidad aumenta con el contenido de sólidos hasta que la solución se transforma en saturado o el licor se vuelve demasiado viscoso para una transferencia de calor adecuada. La ebullición continuada de una solución saturada da lugar a la formación de cristales, que es preciso separar, pues de lo contrario los tubos de obstruyen. La temperatura de ebullición de la solución puede también aumentar en forma considerable al aumentar el contenido de sólidos, de modo que la temperatura de ebullición de una solución concentrada puede ser mucho mayor que la del agua a la misma presión.

b) Formación de espuma: Algunos materiales, en especial la sustancias orgánicas, forman espuma durante la vaporación. Una espuma estable acompaña al vapor que sale del evaporador, causando un fuerte arrastre.

c) Sensibilidad a la temperatura: Muchos productos químicos, se deterioran cuando se calientan a temperaturas moderadas durante tiempos relativamente cortos. En la concentración de estos materiales se necesitan técnicas especiales  para reducir tanto la temperatura del liquido como el tiempo de calentamiento.

d) Incrustaciones: Algunas soluciones depositan costras sobre superficie de calentamiento. En estos casos, el coeficiente global disminuye progresivamente hasta que llega a un momento en que es preciso interrumpir la operación de evaporación y limpiar los tubos.

Para construir un evaporador tenemos que tener encuentra los materiales empleados, la mayoría de evaporadores se construye  de acero. Sin embargo, hay muchas soluciones que atacan a los metales ferrosos y se produce contaminación. En estos casos se utilizan materiales especiales como, cobre, níquel, acero inoxidable, aluminio, grafito y plomo. Debido a que los materiales son caros, resulta especialmente deseable obtener elevadas velocidades de transferencia de calor con el fin de minimizar los costos del equipo.
-Evaporadores mas utilizados a escala industrial: Lo principales evaporadores calentados por vapor de agua son:       1. Flujo de tubos largos verticales
    1.1Flujo ascendente
    1.2Flujo descendente
    1.3Circulacion forzada
2.Evaporadores de película agitada 
3.Evaporadores de tubo vertical
4.Evaporadores de tubo horizontal                                           

Si hablamos de evaporadores de tubo vertical debemos definir el concepto de calandria, que son unos tubos por los que circula el fluido calefactor en un evaporador.

-Principales ecuación de evaporación

    Capacidad  de un evaporador. La velocidad de transferencia de calor q atreves de la superficie de un evaporado, es el producto de tres factores: el are A de la superficie de transferencia de calor, el coeficiente global de transferencia de calor U y la caída global de temperatura, incremento de T

Ecuación para el calor transferido a temperatura constante.

Q =UA DTML= UA (ti – to)/ ln (ti – tr) / (to – tr)

Q = m Cp (ti – to)

Q= mCp  (1 -  e^(-UA/mCp))(ti – tr)

El coeficiente DTML equivale al incremento de t, es decir, la diferencia entra la temperatura con la que entro el liquido y a la que salió.

-Aplicaciones industriales de los evaporadores

Una de sus numerosos usos es del transformar agua de mar en agua potable, se usa también en la industria alimenticia, un uso que se le puede dar es de refrigerador industrial, también se usa en el secado spray
que consiste en pulveriza una sustancia (usualmente liquida o semilíquida) en un recinto metálico que atraviesa durante un instante muy corto y por el que circula gas caliente a alta temperatura. Esto evita la degradación (porque el secado es casi instantáneo) y permite la evaporación de agua o líquidos. Se utiliza para producir leche en polvo, sangre en polvo,  etc.

-Preguntas sobre la evaporación
        -¿Cuál es la diferencia entre evaporación y sacado?
        -¿Cómo se llama el tipo de evaporación que usa mas de dos evaporadores?
        -¿Cuántos tipos de evaporadores existen?
        -¿Qué es el concepto de calandria?

¿que os parece? si dais el visto bueno lo empezaremos a subir a la wiki, decirlo rapido que la wiki debe estar lista para el viernes

La humidificación de aire se consigue al poner en contacto el aire seco, a una temperatura tal que el aire aumente su contenido en humedad.

La deshumidificación por el contrario se conseguirá poniendo en contacto aire húmedo con un líquido más frío, de tal manera que la temperatura del gas disminuya por debajo del punto de rocío y condense el agua, disminuyendo así la humedad absoluta del aire hasta el calor deseado. El aire puede posteriormente calentarse hasta una temperatura tal que su humedad relativa tenga el valor deseado.

El enfriamiento de agua puede que sea la faceta industrialmente hablando más importante de esta operación unitaria de humidificación. El agua caliente procedente de la refrigeración de las unidades de una planta puede enfriarse y reutilizarse con este método.

Para explicar como funciona esta operación, vamos a explicar como trabaja una columna de enfriamiento industrial a grandes rasgos.

El proceso que tiene lugar en la operación de humidificación es el siguiente:

1.- La corriente de agua (pulverizada) caliente entra por la parte superior de la columna de enfriamiento y se pone en contacto con una de aire seco o de bajo contenido en humedad, normalmente aire atmosférico, que entra por la parte inferior de la torre.

La columna es su interior tiene una serie de persianas o superficies de contacto optimizando así la transferencia de materia y calor.

2.- Parte del agua pulverizada se evapora, enfriándose así la interfase.

3.- El líquido cede entonces calor a la interfase, y por lo tanto se enfría.

4.- A su vez, el agua evaporada en la interfase se transfiere al aire, por lo que este se humidifica.

5.- Finalmente el agua fría sale por abajo y el vapor de agua o aire húmedo sale por la parte posterior de la torre. Decir que la corriente de agua fría deberá de ser repuesta, ya que parte de esta se fue en forma de vapor con el aire(a razón de un 10% del caudal).

La humidificación generalmente trabaja en régimen estacionario, por lo que transcurre de forma continua, donde el flujo es a contracorriente optimizando así la eficiencia y rendimiento y el contacto entre fases es directo.

Respecto al diseño, aparte de los balances de materia y energía, debemos considerar el llamado diagrama psicometrico que simplemente representa la temperatura frente a la humedad absoluta y se obtiene la humedad relativa.

Existen multitud de procesos químicos donde se encuentra esta operación, por no decir prácticamente en todos. El aire lo obtenemos de manera gratuita y tan solo nos hace falta una torre y un ventilador.

Central Nuclear de Cofrentes (Valencia)

1. Flujo de tubos largos verticales

    1.1Flujo ascendente
    1.2Flujo descendente
    1.3Circulacion forzada

2.Evaporadores de película agitada

    1.1Flujo ascendente
En un evaporador de flujo ascendente hay entradas para el liquido de alimentación y el vapor de calentamiento, y salidas para el vapor, la solución concentrada , el vapor condensado y los gases no condensados proceden del vapor de calentamiento.
La alimentación diluida entra en el sistema y se mezcla con el liquido que remonta del separador. La solución concentrada es retirada por el fondo del calentador, el resto de la solución es parcialmente vaporizada conforme sube a través de los tubos. La mezcla de liquido y vapor fluye desde arriba de los tubos dentro del separador, donde la velocidad se reduce de forma considerable. Para eliminar las gotas de liquido, el vapor golpea sobre ellas y entonces pasa alrededor de placas reflectoras colocadas antes de la salida del separador.
Estos evaporadores son especialmente efectivos para concentrar líquidos que tienden a formar espuma. La espuma se rompe cuando la mezcla de liquido y vapor de alta velocidad choca contra las paredes deflectoras de la carga de vapor.

 Evaporador de flujo ascendente

    1.2Flujo descendente

En estos evaporadore el liquido entra por la parte superior, desciende por el interior de los tubos calentados mediante vapor de agua. El vapor procedente del liquido generalmente es arrastrado hacia abajo con el liquido y sale por el fondo de la unidad. Estos evaporaddores parecen largos intercambiadores tubulares verticales con separador de liquido y vapor en el fondo y un distribuidor de liquido en la parte superior.
Cuando la recirculacion es permitida pero sin dañar el liquido, la distribucion del liquido en los tubos se facilita mediante una recirculacion moderada del liquido hacia la parte superior de los tubos. Esto da lugar a un mayor flujo de liquidos a traves de los tubos
Ell principal problema de este tipo de evaporadores es la distribucion uniforme del liquido como en forma de pelicula dentro de lso tubos, la solucion a este problema consiste en colocar una serie de placas metalicas perforadas que se situan sobreuna placa tubular.

Evaporador descendente

1.3Evaporadores de circulación forzada

En este tipo de evaporador los tubos están sometidos a una carga estática su suficiente para asegurar que no se produzca ebullición, el liquido cuando entra empieza a sobre calentarse a medida que se reduje la carga estática con el flujo desde el calentador hasta el espacio de vapor, y se genera una mezcla de vapor y liquido pulverizado a la salida del intercambiador justo antes de entrar en el cuerpo del evaporador. La mezcla de vapor y líquido choca contra una placa deflectora en el espacio del vapor. El liquido retorna  a la entrada de la bomba, donde se mezcla con la alimentación fresca, el vapor sale por la parte superior del cuerpo del evaporador hacia el condensador, o al siguiente efecto. La parte del liquido que abandona el separador se retira de forma continua como concentrado.

2.Evaporadores de película agitada

Estos evaporadores se utilizan debido a que consiguen una elevada velocidad de transferencia de calor con líquidos viscosos. Los productos que se introducen suelen tener una viscosidad de 1000 P a la temperatura de evaporación.  En estos evaporadores el coeficiente global disminuye a medida que aumenta la viscosidad. El evaporador de película agitada es eficaz con materiales viscosos sensibles al calor tales como la gelatina, antibióticos, etc. Las desventajas de este tipo de evaporadores es el elevado coste, las partes internas móviles que necesitan un mantenimiento considerable y la baja capacidad de cada unidad que es muy inferior a la de los evaporadores multitubulares.
Evaporador de película agitada

¿alguien tiene alguna imagen de evaporadores de circulacion forzada? Miguel Angel¿en el archivo de word es necesario meter las imagenes?

Cuando se utiliza un solo evaporador, el vapor procedente del liquido en ebullición se condensa y se desecha. Este método recibe el nombre de evaporación de simple efecto, y aunque es sencillo utiliza con poca efectividad el  vapor. Para evaporar 1 kg de agua de la solución se requieren 1.3 kg de vapor. Si el vapor procede de uno de los evaporadores se introduce como alimentación en el elemento calefactor de un segundo evaporador, y el vapor procedente de este se envía al condensador, la operación recibe el nombre de evaporación de doble efecto. El calor de vapor de agua original se reutiliza en el segundo efecto, y la evaporación obtenida por unidad de masa del vapor de agua de alimentación al primer efecto es aproximadamente el doble. Es posible añadir efectos de la misma forma. El método general para aumentar la evaporación por kilogramo de vapor de agua es utilizar una serie de evaporador entre el suministro de vapor y el condensador, este método recibe el nombre de evaporación de efecto múltiple.

Las principales características de los líquidos que se evaporan:

a) Concentración: Aunque la solución de alimentación que entra como licor a un evaporador puede estar suficientemente diluida teniendo muchas de las propiedades físicas  del agua, a medida que aumenta la concentración la solución adquiere cada vez individualista. La densidad y la viscosidad aumenta con el contenido de sólidos hasta que la solución se transforma en saturado o el licor se vuelve demasiado viscoso para una transferencia de calor adecuada. La ebullición continuada de una solución saturada da lugar a la formación de cristales, que es preciso separar, pues de lo contrario los tubos de obstruyen. La temperatura de ebullición de la solución puede también aumentar en forma considerable al aumentar el contenido de sólidos, de modo que la temperatura de ebullición de una solución concentrada puede ser mucho mayor que la del agua a la misma presión.

b) Formación de espuma: Algunos materiales, en especial la sustancias orgánicas, forman espuma durante la vaporación. Una espuma estable acompaña al vapor que sale del evaporador, causando un fuerte arrastre.

c) Sensibilidad a la temperatura: Muchos productos químicos, se deterioran cuando se calientan a temperaturas moderadas durante tiempos relativamente cortos. En la concentración de estos materiales se necesitan técnicas especiales  para reducir tanto la temperatura del liquido como el tiempo de calentamiento.

d) Incrustaciones: Algunas soluciones depositan costras sobre superficie de calentamiento. En estos casos, el coeficiente global disminuye progresivamente hasta que llega a un momento en que es preciso interrumpir la operación de evaporación y limpiar los tubos.

Para construir un evaporador tenemos que tener encuentra los materiales empleados, la mayoría de evaporadores se construye  de acero. Sin embargo, hay muchas soluciones que atacan a los metales ferrosos y se produce contaminación. En estos casos se utilizan materiales especiales como, cobre, níquel, acero inoxidable, aluminio, grafito y plomo. Debido a que los materiales son caros, resulta especialmente deseable obtener elevadas velocidades de transferencia de calor con el fin de minimizar los costos del equipo.

La fisisorción es la forma más simple de adsorción, y es debida a débiles fuerzas atractivas, generalmente fuerzas de Van der Waals (véase fuerzas dispersivas). Dado que estas fuerzas son omnipresentes, resulta que rápidamente cualquier superficie limpia expuesta al ambiente acumula una capa de material fisisorbido.

Quimisorción [editar]

La quimisorción ocurre cuando un enlace químico, definido en este caso como un intercambio de electrones, se forma. El grado de intercambio y lo simétrico que sea dependen de los materiales involucrados. A menudo hay un paralelismo con las situaciones encontradas en química de coordinación. La quimisorción es particularmente importante en la catálisis heterogénea, la forma más común en la industria, donde un catalizador sólido interacciona con un flujo gaseoso, el reactivo o los reactivos, en lo que se denomina reacción en lecho fluido. La adsorción del reactivo por la superficie del catalizador crea un enlace químico, alterando la densidad electrónica alrededor de la molécula reactivo y permitiendo reacciones que normalmente no se producirían en otras circunstancias. La corrosión es un ejemplo de ello.

Aplicaciones [editar]

Una de las aplicaciones más conocidas de la adsorción en el mundo industrial, es la extracción de humedad del aire comprimido. Se consigue haciendo pasar el aire comprimido a través de un lecho de alumina activa u otros materiales con efecto de adsorción a la molécula de agua. La saturación del lecho se consigue sometiendo a presión el gas o aire, así la molécula de agua es adsorbida por la molécula del lecho, hasta su saturación. La regeneración del lecho, se consigue soltando al exterior este aire comprimido y haciendo pasar una corriente de aire presecado a través del lecho.

Lo habitual es encontrar secadores de adsorción en forma de dos columnas y mientras una adsorbe, la otra es regenerada por el mismo aire seco de la columna anterior. Este sistema se conoce como “pressure swing” o PSA

donde θ o tita es la fracción de cobertura de la superficie, P es la presión del gas o su concentración, y α alpha es una constante.

La constante α es la constante de adsorción de Langmuir y es mayor cuanto mayor sea la energía de ligadura de la adsorción y cuanto menor sea la temperatura.

Esto lo ampliaré con información de un libro de cinética que tengo, ¿qué os parece?