EVAPORADOR DE DOBLE EFECTO

1. 0
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y BIOQUÍMICA
LABORATORIO INTEGRAL III
PRACTICA N°4 EVAPORADOR DE DOBLE EFECTO
21 DE NOVIEMBRE DEL 2017,OAXACA DE JUAREZ, OAXACA.
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA
Departamento de Ingeniería Química y
Bioquímica

2. 1
Contenido
PRACTICA N°4 EVAPORADOR DE DOBLE EFECTO ......................................................................... 2
Objetivo................................................................................................................................ 2
Introducción...............................................................................Error! Bookmark not defined.
Equipo utilizado..................................................................................................................... 5
Procedimientoexperimental.................................................................................................. 6
Resultados............................................................................................................................ 7
Cálculos ................................................................................................................................ 8
Observaciones......................................................................................................................14
Conclusión ...........................................................................................................................14

3. 2
LABORATORIO INTEGRAL III
PRACTICA N°4 EVAPORADOR DE DOBLE EFECTO
Objetivo
El objetivode estaprácticaesla evaluaciónexperimental de loscoeficientesglobalesde
transferenciade calor,eficienciatérmica,capacidadde evaporaciónyfactoresde economíatanto
enel primercomo enel segundoefecto.
Introducción
EVAPORACION YEVAPORADORESDEMULTIPLE EFECTO
Evaporaciónenmúltiple efectoindicaque el evaporadode unefectose utilizacomomediode
calentamientoenel siguiente efecto,siempre se iniciaporel cuerpoque recibe vaporde a
caldera.Los cuerposque recibenvaporde unamismafuente soloformanunefecto
independientementede laformaenque circule lasolución.
El efectomúltiple puede operarseenparaleloocontracorriente.Enel arregloenparaleloel vapor
externoylasolucióndiluidaentranenel primerefectoyde ahí ambossiguenal segundoefecto.
El circuitoen paraleloesmuyventajoso,puesnorequiere bombasparapasarla soluciónde efecto
a efectoperotiene comoinconveniente principal que la solución másconcentradaestáenel
efectomásfrioy estopuede serungran inconveniente cuandose trate de solucionesque al
concentrarse aumentengravementeenviscosidad.
Para poderproyectarenmúltiple efectose requiere disponerde unaampliadiferenciade
temperaturaentre el vaporde calentamientoyaguade enfriamientoausarenel condensador,
para poderasí asignargradientesde temperaturarazonablemente grandesacadaefecto.Sin
embargola decisiónde usarsimple efectoomúltiple efectosoloesregidaporloscostos.
Al aumentarel númerode efectosdisminuye el costode vaporde calentamientorequerido,pero
aumentalaevaporacióninicial,el costode mantenimiento ylaamortización.
La mayoríade losevaporadoresse calientanconvaporde agua que condensasobre tubos
metálicos.Generalmente el vaporesde bajapresión,inferiora3 atm absolutas,ycon frecuencia
el líquidoque hierve se encuentraaun vacío moderado,de hasta0,05atm absolutas.Al reducirla
temperaturade ebullicióndellíquidoaumentaladiferenciade temperaturaentre el vapor
condensante yel líquidode ebullicióny,portanto,aumentalavelocidadde transmisiónde calor
enel evaporador.
El métodogeneral paraaumentarlaevaporaciónporkilogramode vaporde agua utilizandouna
serie de evaporadoresentre el suministrode vaporvivoyel condensadorrecibe el nombrede
evaporaciónenmúltiple efecto.Enel cual el vapor procedente de unode losevaporadoresse
introduce comoalimentaciónenel elementocalefactorde unsegundoevaporador,yel vapor
procedente de éste se envíaal condensador,laoperaciónrecibe el nombre de doble efecto.El
calor del vaporde agua original esreutilizadoenel segundoefecto,ylaevaporaciónobtenidapor
unidadde masa del vaporde agua de alimentaciónal primerefectoesaproximadamenteel doble.

4. 3
El primerefectode unevaporadorde flujomúltipleesaquél enel que se introduce el vaporvivoy
enel que la presiónenel espaciode vaporesla más elevada.El últimoefectoesel que tienela
presiónmínimaenel espaciode vapor.
La presiónencadaefectoesmenorque ladel efectodel cual recibe el vaporde agua y superiora
la del efectoal cual suministravapor.Cadaefecto,porsí solo,actúa como un evaporadorde un
soloefecto,ycada uno de ellostiene unacaídade temperaturaa travésde su superficie de
calefacciónCorrespondiente alacaída de presión endicho efecto.
El acoplamientode unaserie de cuerposdel evaporadorenunsistemade múltiple efectoesuna
cuestiónde tuberíasde interconexiónynode laestructura de las unidadesindividuales.La
numeraciónde losefectosesindependientedel ordenenel que lasdisolucionesentrencomo
alimentaciónde losmismos.Enfiguralaalimentación diluidaentraenel primerefecto,dondese
concentraparcialmente,pasaal segundo efectoparaunaconcentraciónadicional y,porúltimo,en
el tercerefectoalcanzala concentraciónfinal.Ladisoluciónconcentradase extrae del tercer
efectomediante unabomba.Enlaoperaciónenestadoestacionariolasvelocidadesde flujoylas
velocidades de evaporaciónsontalesque tantoel disolvente comoel solutonose acumulanni
disminuyenencadaefecto.
La concentración,temperaturayvelocidadde flujode la alimentaciónestánligadas,laspresiones
enla entradadel vaporvivoy el condensador estánestablecidas,ytodoslosnivelesde las
disolucionesse mantienenencadaefecto. Portanto,todas lasconcentracionesinternas,
velocidadesde flujo,presionesy temperaturasse mantienenautomáticamente constantesporsí
mismasdurante laoperacióndel proceso.Laconcentraciónde ladisoluciónconcentrada
solamente se puede modificarcambiandolavelocidadde flujode laalimentación.Si ladisolución
concentradaesdemasiadodiluida,se reduce lavelocidadde alimentaciónal primer efectoy,
contrariamente,se aumentasi esdemasiadoconcentrada.Laconcentraciónenel últimoefectoy
de la disoluciónconcentradaque descargadel mismoalcanzará eventualmente unnuevoestado
estacionarioparael nivel deseado.

5. 4
Tiposde Alimentación
La alimentaciónalosevaporadoresde másde unefectopuede ser:
• Directa.
• Inversa.
• Mixta.
• Paralela.
Alimentación Directa
Consiste enintroducirmediante unabombaladilucióndiluidaenel primerefectoyhacerla
circulardespuésatravésde losdemásefectos,sinbombas,puestoque el flujoesenel sentidode
presionesdecrecientes,ytodoloque se requiere esválvulasde control enlaslíneasde unión.Es
el modelode flujode líquidomássencillo.Laconcentraciónde lasoluciónaumentadesde el
primerefectohastael último,del cual esextraídaporuna bomba.
Alimentación Inversa
En estala solucióndiluidase alimentaenel últimoefectoyse bombeahastalossucesivosefectos
hasta el primero,estarequiereunabombaentre cadaparejade efectosademásde bombapara
extraerlasoluciónconcentrada,yaque el flujoesensentidode presionescrecientes.
La alimentacióninversaconduce confrecuenciaaunamayor capacidadque la alimentación
directacuandola disoluciónviscosa,peropuede producirmenoreconomíacuandolaalimentación
estafría.
Alimentación Mixta.
En este tipola solucióndiluidaesalimentadaenunefectointermedio,circulaconalimentación
directahasta el extremode laserie,ydespuésse bombeahaciaatrása losprimerosefectospara

6. 5
conseguirlaconcentraciónfinal. Estaformapermite eliminaralgunade lasbombasque se
requierenenlainversaypermite realizarlaevaporaciónfinalatemperaturasmáselevadas.
Alimentación Paralela.
La solucióndiluidaesalimentadadirectamente encadaefecto,nohaytransporte de líquidoentre
losefectos. Se utilizaenlosevaporadoresque presentancristalizaciónydonde se retiran
suspensionesde cristalesyaguasmadres.
Equipo utilizado
El evaporadorde doble efectodisponible enel laboratoriopararealizarlaparte experimental de
estapráctica estáconectadoen circuitode alimentaciónenparaleloysusdimensionessonlasde
un equipode plantapilotode estaformalosresultadosobtenidossonextrapolablesaescala
industrial.
As partesque constituyenel múltiple efectosonlassiguientes:
a) Dos evaporadores
b) Dos separadores
c) Un tanque de alimentaciónde solucióndiluida,dotadode unabombacentrifuga
d) Dos tanquesde vapor,unoconectadoa la calandriadel primerefectoyal segundoefecto
que descargaal tanque de mediciónde condensado
e) Un tanque herméticopararecibirel productoconcentrado que sale del separadordel
segundoefecto
f) Un condensadorde doscuerpospara recibirel productoconcentradoque sale del
separadordel segundoefecto
g) Una bombade vacio

7. 6
Procedimiento experimental
Para lograr régimenpermanente esnecesariorecordarque todaslasvariablesde
operacióndel múltiple efectosonindependientesyporlotanto deben eliminarse
movimientosbruscosde válvulas yenningúncaso se debe esperarreaccióninstantánea
de las variablespuesporestarinterrelacionadas,tardanunmínimode dos o tresminutos
enbuscar su reajuste de equilibrio.
Lograr régimenpermanentenoesmuyfácil y enun momentodadopuede legarseala
evaporacióntotal encualquierade losefectos.
a) Llenarde soluciónel tanque de alimentación
b) Arrancar a bomba para hacer vacío entodo el equipo
c) Abrirtodas lasválvulasde equipoexceptoade alimentaciónde vapor
d) Una vez logradoe vacío uniforme entodoel equipose llenade soluciónel primer
efectoyaumentarvapor hastalograr 0.4 Kg/cm2
de presiónena calandria.Al
alimentarvaporlaválvulade purgade gasesincondensablesdebe estartotalmente
abiertay cuandosalga vaporfranco cerrarlacasi totalmente
e) Alimentaraguaal serpentínde enfriamiento
f) Cuandose esté succionandoel separadordel primerefectoabrirlaalimentaciónde
que sale al segundoefecto,peroteniendomuchocuidadode mantenerel nivel visible
de solución endichoseparadorpara garantizarque no pase evaporadoporla línea
que solodebe llevarsoluciónal segundoefecto
g) Una vez logradosgastosconstantesypresionesconstantesentodoel equipodebe
ponerse enmarchael registradorde temperaturasconstantes
h) Cuandoya estáoperandoel doble efectoarégimenpermanentese tomaran
temperaturasinicialesde tiempo,niveles,se anotarantodaslastemperaturas y
presionesydespuésde transcurrir40 minutosse tomaran laslecturasde niveles
finales
i) Parar equipo:1) cortar vapor,2)rompervacío, 3)vaciartodoslos tanques,4) cerrar
agua a loscondensadores
Arreglo del equipo

8. 7
Resultados
Efecto 1
Datos de la solución alimentada
Solucióntotal preparada 222.497 kg
Soluciónalimentada al evaporador 137.03 kg
Entalpia de la soluciónalimentada 40 BTU/Ib
Masa del solutoempleada 4 kg
Temperatura de la soluciónalimentada 22°C
Masa de agua 218.497 Kg
Fracción masa del solutoen la solución 0.0179
soluciónsobrante enel tanque 85.467 Kg
Datos del vapor de calefacción
Presión del vapor de alimentación 1.6331 atm
Temperatura de entrada del vapor de
calefacción
114.35 °C
Entalpia del vapor a la entrada 1159.8 BTU/Ib
Masa de vapor empleado 31.776 Kg
Temperatura de salida del vapor de
calefacción
90°C
Presión de salida del vapor 0.691 atm
Entalpia del vapor a la salida 162.1 BTU/Ib
Datos del vapor generado en el efecto 1
Masa de vapor generado 16.166 kg
Temperatura del vapor generado 86 °C
Entalpia del vapor generado 1140.9 BTU/Ib
Datos del licor del efecto 1
Masa de la solución obtenida 120.864 kg
Temperatura de la solución obtenida 86 °C
Entalpia de la solución obtenida 155 BTU/Ib
Efecto 2
Datos de la solución alimentada
Soluciónalimentada al evaporador 120.864 kg
Entalpia de la soluciónalimentada 155 BTU/Ib
Temperatura de la soluciónalimentada 86°C

9. 8
Datos del vapor de calefacción
Presión del vapor de alimentación 0.691 atm
Temperatura de entrada del vapor de
calefacción
86°C
Entalpia del vapor a la entrada 1140.9 BTU/Ib
Masa de vapor empleado 16.166 Kg
Temperatura de salida del vapor de
calefacción
44°C
Presión de salida del vapor 0.691 atm
Entalpia del vapor a la salida 80 BTU/Ib
Datos del vapor generado en el efecto 2
Masa de vapor generado 19.86 kg
Temperatura del vapor generado 50°C
Entalpia del vapor generado 1114.4 BTU/Ib
Datos del licor del efecto 1
Masa de la solución obtenida 101.004 Kg
Temperatura de la solución obtenida 50°C
Entalpia de la solución obtenida 90 BTU/Ib
Cálculos
Efecto 1
V1=16.166 kg Tv1=86°C
XV1=0
HV1=1140.9
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
F= 137.03 Kg TF= 22°C
XF= 0.0179
hF= 40
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
S=31.76 𝐾𝑔 Ts= 114.35 °C
Xs= 0
Hs=1159.8
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
S=31.76 𝐾𝑔 Ts1= 90 °C
Xs= 0
hs=162.1
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
L1=120.864Kg TL1= 86 °C
XL1= 0.0205
hL1=155
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏

10. 9
Calculode la masade lacorriente de alimentación
Densidad del agua = 0.993
Kg
L
Peso del agua en la solucion = 218.497 Kg
Peso del soluto = 4 Kg
Fraccion masa del soluto = 0.0179
Densidad de la solucion =
Masa
Volumen
=
4 kg + 218.497 kg
220 L
= 1.0113
Kg
L
𝑀𝑎𝑠𝑎 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 ∗ 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = 1.0113
Kg
L
∗ 220 𝐿 = 139.03 𝐾𝑔
Balance global de materia
𝐹 = 𝐿 + 𝑉
ConociendoFyV se puede calcularL
137.03 𝐾𝑔 = 𝐿1 + 16.166𝐾𝑔
𝐿1 = 120.864 𝐾𝑔
Balance por solutos
𝐹𝑋 𝐹 = 𝐿1𝑋 𝐿1
137.03 𝐾𝑔(0.0179) = 120.864 𝐾𝑔(𝑋 𝐿1)
𝑋 𝐿1 = 0.0205
Cantidadde solutoenla corriente L1 =2.45 Kg
Balance de energía
𝐹ℎ𝑓 + 𝑆 𝐻𝑠 = 𝐿1ℎ𝑙1 + 𝑉1 𝐻𝑉1 + 𝑆ℎ𝑆
DespejandoSparaconocer el gastode vapor
𝑆 =
𝐿1ℎ𝑙1 + 𝑉1 𝐻𝑉1 − 𝐹ℎ𝑓
𝐻𝑆 − ℎ 𝑠
𝑆 =
(266.459𝐼𝑏 (155
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
) + 35.64 𝐼𝑏(1140.9
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
)) − (302.09 𝐼𝑏)(40
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
)
(1159.8
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
− 162.1
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
)
𝑆 = 70.04 𝐼𝑏 = 31.76 𝐾𝑔

11. 10
Calorsuministradoporvaporde calefacción
𝑞 = 𝑆(𝐻𝑆 − ℎ 𝑆)
𝑞 = (70.04 𝐼𝑏) (1159.8
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
− 162.1
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
) = 69879.22 𝐵𝑇𝑈
Economía del evaporador1
𝐸 =
𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜 (𝑘𝑔)
𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜 (𝑘𝑔)
=
16.166 𝑘𝑔
31.76 𝐾𝑔
= 0.5
Se evaporan0.5 Kg de agua proveniente de lasoluciónalimentadapor1 kg de vapor suministrado
por la caldera
Calculo del coeficiente de diseño
Teniendoel tiempode llenadoyel volumenesposibledeterminarunárea de 0.2276124 m2
o
2.45 ft2
𝑞 = 𝑈𝐴∆𝑇
DespejandoUde la formula
𝑈 =
𝑞
𝐴∆𝑇
𝑈 =
69879.22 𝐵𝑇𝑈
(2.45 𝑓𝑡2)(237.83 °𝐹 − 194°𝐹)
= 650.744
𝑏𝑡𝑢
𝑓𝑡2 ∗ °𝐹 ∗ ℎ
Efecto 2
V2=19.86 kg Tv2=50 °C
XV2=0
HV2=1114.4
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
L1=120.864 Kg TL1= 86 °C
XL1= 0.0205
hL1= 155
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
V1=16.166 kg Tv1=86°C
XV1=0
HV1=1140.9
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
V1=16.166 Kg TV1= 44 °C
XV1= 0
hV1=80
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
L2=101.004Kg TL2= 50 °C
XL2= 0.0245
hL2= 90
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏

12. 11
Balance global de materia
𝐿1 = 𝐿2 + 𝑉2
ConociendoL1 y V2 se puede calcularL2
120.864 𝐾𝑔 = 𝐿2 + 19.86 𝐾𝑔
𝐿2 = 101.004 𝐾𝑔
Balance por solutos
𝐿1 𝑋 𝐿1 = 𝐿2𝑋 𝐿2
120.864 𝐾𝑔(0.0205) = 101.004 𝐾𝑔(𝑋 𝐿2)
𝑋 𝐿2 = 0.0245
Cantidadde solutoenla corriente L2 = 2.474 Kg
Balance de energía
𝑉1 𝐻𝑣1 + 𝐿1ℎ𝐿1 = 𝐿2ℎ𝑙2 + 𝑉1ℎ𝑉1 + 𝑉2 𝐻𝑉2
DespejandoSparaconocer el gastode vapor
𝑉1 =
𝐿2ℎ𝑙2 + 𝑉2 𝐻𝑉2 − 𝐿1ℎ𝐿1
𝐻 𝑉1 − ℎ 𝑉1
𝑉1 =
(222.675 𝐼𝑏 (90
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
) + 43.783 𝐼𝑏(1114.4
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
)) − (266.451 𝐼𝑏)(155
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
)
(1140.9
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
− 80
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
)
𝑉1 = 25.950 𝐼𝑏 = 11.770 𝐾𝑔
Calorsuministradoporvaporde calefacción
𝑞 = 𝑉1(𝐻 𝑉1 − ℎ 𝑉1)
𝑞 = ( 35.639 𝐼𝑏)(1140.9
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
− 80
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏
) = 37810.36 𝐵𝑇𝑈
Economía del evaporador2
𝐸 =
𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜 (𝑘𝑔)
𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜 (𝑘𝑔)
=
19.86 𝑘𝑔
16.666 𝐾𝑔
= 1.192
Se evaporan1.697 Kg de agua proveniente de lasoluciónalimentadapor1 kg de vapor
suministradoporlacaldera

13. 12
Calculo del coeficiente de diseño
Teniendoel tiempode llenadoyel volumenesposibledeterminarunáreade 0.2276124 m2
o
2.45 ft2
𝑞 = 𝑈𝐴∆𝑇
DespejandoUde la formula
𝑈 =
𝑞
𝐴∆𝑇
𝑈 =
37810.36 𝐵𝑇𝑈
(2.45 𝑓𝑡2)(186.8 °𝐹 − 111.2°𝐹)
= 204.137
𝑏𝑡𝑢
𝑓𝑡2 ∗ °𝐹 ∗ ℎ
Balance global en el evaporador de doble efecto
𝐹𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑉𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 + 𝐿 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙
137.03 𝐾𝑔 = 36.026 + 𝐿 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙
𝐿 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 101.004 𝐾𝑔
Balance total de solutos
𝐹𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑋𝐹𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐿 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑋𝐿𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙
(137.03 𝐾𝑔)(0.179) = (101.004 𝐾𝑔)(𝑋 𝐿𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙)
𝑋 𝐿𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 0.02428
Contenidototal de sólidosenlasoluciónde trabajoal final de laevaporación=2.45 Kg
Economía total del proceso
𝐸 =
𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜 (𝑘𝑔)
𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜 (𝑘𝑔)
=
36.0266 𝑘𝑔
47.926 𝐾𝑔
= 0.7517
Por cada 0.7517 Kg de agua que se evaporóde lasoluciónfue necesarioalimentar1 kgde vapor
Capacidadde evaporacióntotal
𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 =
𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜 (𝑘𝑔)
𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑎(𝑘𝑔)
=
36.026 𝑘𝑔
137.03 𝑘𝑔
= 0.2629
Se evaporan0.2629 Kg de agua por cada kilogramode soluciónalimentada

14. 13
Balance de energía en el condensador
Cantidadde agua de enfriamientoempleadaenlaevaporación
76.45
𝑚𝑙
𝑠
∗
1𝐿
1000 𝑚𝑙
∗
3600 𝑠
1ℎ
∗ 2ℎ = 550.44 𝐿
550.44 𝐿 ∗ 0.993
𝐾𝑔
𝐿
= 546.586 𝑘𝑔 = 1205.015 𝐼𝑏
Balance de energíaen el condensador
Calor ganado por el agua de enfriamiento
𝑄 = 𝑚𝐶𝑝∆𝑇
Sustituyendodatos
𝑄 = (1205.015 𝐼𝑏)(1
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏 ∗ °𝐹
)(82.4°𝐹 − 71.6°𝐹) = 13014.171 𝐵𝑇𝑈
Calor perdido por el vapor del efecto 2
𝑄 𝑣 = 𝑚 𝑣 𝐶𝑝𝑣∆𝑇
𝑄 𝑣 = (43.783 𝐼𝑏) (1
𝐵𝑇𝑈
𝐼𝑏 ∗ °𝐹
)(122°𝐹 − 71.6°𝐹) = 2206.7035 𝐵𝑇𝑈
Capacidadde condensación
V2 =19.86 Kg=43.783 Ib
Ta=50°C= 112°F
Te=22°C= 71.6 °F
Vflujo= 78.45 ml/s
TF=28°C= 82.4°F
Vflujo= 78.45 ml/s
V3=19.86 Kg=43.783 Ib
TS=22°C= 71.6°F

15. 14
𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 =
𝑉𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑎𝑑𝑜 (𝐾𝑔)
𝐿𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑓𝑟𝑖𝑔𝑒𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜 (𝐾𝑔)
=
19.86 𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟
546.586 𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑟𝑖𝑔𝑒𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒
= 0.036
Para condensar0.036 Kg de vaporde agua es necesarioutilizar1kg de líquidorefrigerante (agua).
Observaciones
En la realizaciónde estaprácticafue necesariopreparar220 L de una soluciónde sulfatode sodio
la cual tuvo que sermezcladade formacontante para evitarla formaciónde terronesenel fondo
del recipienteutilizado,unavezlistala solución estase alimentóal tanque de almacenamientodel
evaporadorde doble efecto,teniendolaprecauciónde mantenercerradalaválvulade bolaque
conectael tanque de almacenamientoconlabombadel equipo,puestoque enestaconexiónse
presentanfugasypor lotanto se perderíaun volumenconsiderable de solución.
Para iniciarlaoperacióndel equipofue necesarioutilizarel serviciode vacíocon la finalidadde
crear la suficientesucciónenel equipoyasí facilitarlaalimentacióndel mismo.Unavezque el
equipoalcanzóunapresiónde vacíode 520 mmHg se hace uso del serviciode aguade
enfriamientoenel condensador,paralocual fue necesariocontrolarel flujode alimentación yla
presión de aguafría mediante unaválvulade globo paraevitarel efectode cavitaciónenla
tubería.
Con losserviciosauxiliaresdispuestos,se abrierontodaslasválvulasde alimentaciónauna
determinadaaberturaque anteriormente se definióporpruebahidráulicaparaconocerel caudal
de alimentación.Unavezque lasoluciónde sulfatode sodiollegaala calandriade calefacciónfue
importante controlarlavelocidadde pasodel líquidoporel intercambiadorde calor,de tal forma
que la velocidadnoteníaque serdemasiadolentapuestoque el aguase evaporaríarápidoylas
salesse incrustaríanen lacalandria,así mismola velocidadnopodíaserdemasiadorápidapuesto
que la soluciónnoalcanzaríaa evaporarsuficienteagua.
El licorobtenidodel primerefectopasaauna segundacalandriaconel finde concentrar más la
solución,estaalimentaciónesreguladaporunalleve que de abre a unaabertura determinada
para facilitarel cálculodel caudal alimentado.El vaporde agua obtenidodel primerefectose usa
como vaporde calentamientodel efecto2.
El vaporde agua generadodel efecto2pasapor un condensador,enel cual se mide lavelocidad
de flujodel aguade enfriamientoylatemperaturade entraday salidade lamisma. Finalmenteel
agua que se condensoenel condensadorse almacenaenunmatraz esférico.
Para la realizaciónde loscálculossolicitadosfue necesariotomarmedicionesde lastemperaturas
de las distintascorrientesde entradaysalidadel equipo,asícomo medicionesde loscaudalesy
medicionesdel solutoencadacorriente
Conclusión
Con el desarrollode estaprácticafue posible conocerel funcionamientode un evaporadorde
doble efectoylarealizaciónde cálculosapartirde losdatosrecopiladosalo largo de la operación
del mismo.Parainiciarlaoperacióndel equipofue necesarioprepararunasoluciónde sulfatode
sodio,porlo cual fue necesariomedirunvolumende aguade 220 Litros,cuya densidadesde0.993

16. 15
Kg/L, y enloscualesse disolvieron 4Kilogramosde sulfatode sodio,el solvente yel solutose
llevaronaagitaciónconstante hastaobtenerunamezclahomogéneade 222.497 Kg de peso.
Una vez preparadalasolución,se enciendelabombade vacío del equipo,lacual generauna
presiónal interiordel mismode 520 mmHg con locual se facilitaralaalimentaciónde lasolución
posteriormente,asímismose hace usodel serviciode aguade enfriamientoque se alimentaal
condensador,lacual alcanza uncaudal de 78.45 ml/s.
Del total de lasoluciónpreparadasolose alimentanal equipoalrededorde 137.03 Kg,a una
temperaturade 22°C y una fracciónde masa de solutode 0.0179. Así mismose alimentó31,76 Kg
de vapor a una presiónde 0.8 Kg/cm2
y una temperaturade 114.35 °C a una calandriala cual
evaporóparte del agua de la soluciónde sulfatode sodioalimentada,unavezque el vapor
suministradopasóporlacalandriaeste sale a una temperaturade 90°C. El calorsuministradopor
vapor de calefacciónfue de 69879.22 BTU, el coeficiente de diseño paralacalandriafue de
650.744
𝑏𝑡𝑢
𝑓𝑡2∗°𝐹∗ℎ
, loque indicade acuerdo con labibliografíaunacirculaciónforzadade lasolución
alimentada,laeconomíadel evaporadorenel primerefectoesde 0.5, esdecirse evaporan0.5 Kg
de agua provenientede lasoluciónalimentadapor1kg de vaporsuministradoporlacaldera
Del primerefectose obtuvieron16.166 Kg de vaporde agua a una temperaturade 86°C, así
mismose obtuvounlicor de 120.864 Kga unatemperaturade 86°C y fracciónmásica del solutode
0.0205.
Para el efecto2 se alimenta120.864 Kg de la soluciónde sulfatode sodioaunatemperaturade
86 °C y unafracción másicade solutosde 0.0205. El vaporsuministradoalacalandriafue de
16.166 kg a una temperaturade 86°C, despuésde supaso porla calandriael vapor alcanzauna
temperaturade 44 °C a la salida.El Calorsuministradoporvaporde calefacción fue de 37810.36
BTU, el coeficiente de diseñode lacalandriafue de204.137
𝑏𝑡𝑢
𝑓𝑡2∗°𝐹∗ℎ
,que de acuerdoa la
bibliografíade consultase corresponde aunacirculaciónnoforzadade la soluciónalimentadayla
presenciade incrustacionesenel evaporador.Laeconomíadel evaporador2fue de 1.192, es
decir,se evaporan1.697 Kg de agua proveniente de lasoluciónalimentadapor1 kg de vapor
suministradoporlacaldera.
Del segundoefectose obtuvieron19.86 Kg de vaporde agua a una temperaturade 50 °C,así
mismose obtuvounlicor de 101.004Kg a una temperaturade 50°C y fracciónmásicadel solutode
0.0245.
Para el condensadorse alimentó19.86 Kg de vaporde agua a una temperaturade 50°C, siendosu
temperaturafinal despuésde pasarporel condensadorde 22°C. La masa de agua de enfriamiento
utilizadadurante el procesofue de 546.586 𝑘𝑔 siendosutemperaturade alimentaciónde 22°Cy
su temperaturafinal de 28°C. El calor ganadopor el agua de enfriamiento fue de 13014.171 BTU y
la capacidadde condensaciónfue de 0.036, es decir, para condensar0.036 Kg de vapor de agua es
necesarioutilizar1 kgde líquidorefrigerante.
De estaformala soluciónalimentadaal iniciode laevaporacióncuyaconcentraciónde solutosera
de 1.79% paso a tenerunaconcentraciónde 2.05% despuésde pasarpor el primerefecto,loque
indicaunaumentodel 0.26%. Y finalmente alcanzóunaconcentracióndel 2.45% al salirdel
evaporador2, con locual se observaun incrementoenlaconcentracióndel ordende 0.40%.

17. 16
Bibliografía
Geankoplis,C.(2005).Procesosde transporte y operacionesunitarias.México:Continental.
Holland,C.(1981). Fundamentosymodelosde procesosde separación.EnglewoodCliffs:Prentice-
Hall Internacional