Trabajo de Transfe Ultimo

5/27/2018 Trabajo de Transfe Ultimo

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CONDENS DORES Y EV POR DORES

EVAPORADORESEL EVAPORADOR ES UN INTERCAMBIADOR TRMICO. EN EL EXTERIOR DEL CONDENSADOR

TENEMOS EL AIRE QUE SER EL ELEMENTO QUE ENFRE Y EN EL INTERIOR EL REFRIGERANTE O

ELEMENTO A ENFRIAR.

El evaporador se encuentra en el lado de baja presin del circuito.

El refrigerante entra en estado lquido, se evapora, absorbiendo calor del aire, y sale del

evaporador en estado gaseoso.

Un evaporador consiste bsicamente de un intercambiador de calor capaz de hervir una solucin y

un dispositivo para separar la fase vapor del lquido en ebullicin. La mayora de los evaporadores

se calientan con vapor de agua que condensa sobre tubos metlicos. Generalmente el vapor es de

baja presin, inferior a 3 atm absolutas, y con frecuencia el lquido que hierve se encuentra a un

vaco moderado, de hasta 0,05 atm absolutas. Al reducir la temperatura de ebullicin del lquido

aumenta la diferencia de temperatura entre el vapor condensante y el lquido de ebullicin y, por

tanto, aumenta la velocidad de transmisin de calor en el evaporador, el intercambio de calor se

incrementa de un modo muy notable, la ebullicin es sensiblemente ms violenta y la evolucin

del vapor ms rpida.

Componentes bsicos de un evaporador

Segn Brennan y Butters (1980) menciona lo siguiente:

Los sistemas de evaporadores industriales normalmente constan de:


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Un intercambiador de calor para aportar el calor sensible y el calor latente de evaporacin del

alimento lquido. En la industria de los alimentos normalmente se utiliza como medio de

calentamiento vapor saturado.

Un separador en el que el vapor se separa de la fase lquida concentrada. En los sistemas que

operan a presin atmosfrica el separador puede omitirse

Un condensador para condensar el vapor y eliminar el condensado del sistema.

EVAPORADOR COAXIAL

El evaporador est constituido por un haz de tubos multitubular con bafles, dentro de una camisa,

en donde el gas se evapora dentro del haz de tubos y el agua por la parte exterior entre la camisa

y el haz multitubular, en contracorriente.

Una longitud optimizada del intercambiador asegura unas elevadas prestaciones , un adecuado

recalentamiento del gas y una prdida de carga continua.

Limpieza

El evaporador es una zona hmeda. En presencia de humedad y altas temperaturas se desarrollan

bacterias y hongos causantes de mal olor.

El primer punto a considerar es una sustitucin peridica del filtro antipolen del habitculo para

evitar la entrada de suciedad al evaporador

TIPOS DE EQUIPOS DE EVAPORIZACION

Marmita abierta o artesa.


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La forma ms simple de un evaporador es una marmita abierta o artesa en la cual se hierve el

lquido. El suministro de calor proviene de la condensacin de vapor de agua en una chaqueta o en

serpentines sumergidos en el lquido. En algunos casos, la marmita se calienta a fuego directo.

Estos evaporadores son econmicos y de operacin simple, pero el desperdicio de calor es

excesivo. En ciertos equipos se usan paletas o raspadores para agitar el lquido

EVAPORADORES DE CIRCULACIN NATURAL

Los evaporadores de circulacin natural se emplean de manera independiente o en mltiple

efecto siempre que los requerimientos de evaporacin sean simples. Por otra parte los

evaporadores de circulacin forzada se utilizan para lquidos viscosos, aquellos que forman sales y

las soluciones que tienden a incrustarse.

Los evaporadores de circulacin natural se clasifican en cuatros clases:

* Tubos horizontales.

* Calandria con tubos verticales.

* Tubos verticales con canasta.

* Tubos verticales largos.

Evaporadores de tubos horizontales.

* Son los tipos ms antiguos de evaporadores que se utilizan en la industria qumica.

* Estos evaporadores estn constituidos por un cuerpo cilndrico o rectangular y de un haz de

tubos que usualmente es de seccin cuadrada.

* Estos evaporadores no tienen un aprovechamiento efectivo de las corrientes

Trmicas inducidas al calentamiento, por lo tanto no son tan utilizadas

especficamente.


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* Una caracterstica principal de este tipo de evaporadores es que utiliza vapor el cual fluye por

dentro de los tubos. Su principal ventaja radica en el espacio ocupado para su instalacin en la

dimensin vertical y el arreglo del haz de tubos de manera que el aire pueda purgase con el vapor

no permitiendo que bloquee superficie de calentamiento.

* Su uso industrial est determinado en procesos en los el producto final es un lquido en lugar de

un slido, donde el gran volumen de lquido almacenado en el evaporador puede permitir unajuste preciso de la densidad final cambiando la cantidad retenida en evaporador.

* La longitud de los tubos est determinado por el tamao de los evaporadores. El evaporador de

tubo horizontal usa dimetros de tubos menores que cualquier otro, de a 4 1 1 de pulg de

dimetro exterior.

Evaporadores de calandria.

* Este tipo de evaporadores consisten en un haz de tubos vertical, corto,

usualmente de no ms de 60 de altura, colocado entre dos espejos que se replican en las bridas

del cuerpo del evaporador.* A diferencia de los anteriores el vapor fluye por fuera de los tubos en la

calandria, habiendo un gran paso circular de derrame en el centro del haz de tubos donde el

lquido ms fro recircula hacia la parte inferir de los tubos.

* Los tubos son grandes con mediciones de 3 pulg. de DE con el fin de reducir la cada de presin y

permitir un rpida recirculacin, y una instalacin de espejos encasquillados.

* Un de las desventajas de los evaporadores de calandria es la de colocar

deflectores en el espacio vapor, de manera que haya una distribucin relativamente completa del

vapor en los tubos.

* Su principal uso industrial es la eliminacin centrifuga de las gotitas de lquido.

* Son denominados tambin evaporadores estndar debido a su uso muy a menudo. Adems la

mayora de las incrustaciones ocurren dentro de los tubos, lo que hace posible utilizar dicho

evaporador para operaciones ms rigurosas que los evaporadores de tubos horizontales.

Evaporadores de canasta.

* Tienen una similitud con los evaporadores de calandria, sin embargo tiene el haz de tubos

desmontables, lo que le permiten una limpieza instantnea.

* El su interior el haz de tubos se soporta sobre mnsulas interiores, y el derrame est situado

entre el haz de tubos y el cuerpo del evaporador, est ubicado en la parte central.* Los espejos en este tipo de evaporadores estn soportados libremente, adems frecuentemente

se disean con fondo cnico y se le pueden instalar un agitador para aumentar la circulacin.

* La ventaja que poseen les permite ser empleados para la fabricacin de licores con tendencia a

incrustar, aun cuando ser recomienda para lquidos con altas viscosidades o muy incrustantes


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Evaporadores de tubos verticales largos.

* Estos evaporadores estn formados por un elemento calefactor tubular diseado para el paso

de los lquidos a travs de los tubos solo una vez, movidos por circulacin natural.

* El espejo superior de los tubos esta libre, y sobre este hay un deflector de vapor con el fin dereducir el arrastre.

* Estos evaporadores son muy empleados para el manejo de lquidos espumosos o que forman

natas.

* Una caracterstica muy fundamental es que el vapor que sale de los tubos es mayor que en los

tipos de tubos verticales cortos.

* Los tubos para estos evaporadores son usualmente de 4 1 1 pulg. a 2 pulg. DE, y de 12 a 14 pies

de longitud. Adems la liberacin del vapor ocurre fuera del cuerpo del evaporador.

CIRCULACION FORZADA

Los evaporadores de circulacin forzada se fabrican en una gran variedad de arreglos, hacindolos

no tan econmicos en operacin como s lo son los evaporadores de circulacin natural, sin

embargo son necesarios cuando los problemas de concentracin involucran soluciones de flujo

pobre, incrustaciones, y ciertas caractersticas trmicas.

Este tipo de evaporadores se adaptan muy bien para un control preciso del flujo, particularmente

cuando un tiempo de contacto excesivo puede ser perjudicial a la solucin qumica. Los tubos en

los evaporadores de circulacin forzada son mas pequeos que en los tipos de circulacin natural,

y por lo general no exceden alas 2pulg. El vapor de calentamiento para estos evaporadores entra

al haz de tubos por la parte exterior del cuerpo del evaporar, teniendo este un contacto superior

del haz en el espejo anular provisto para este fin. Los deflectores son colocados en la parte

superior del espejo y la bomba de recirculacin se instala al nivel del piso.


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EVAPORACIN DE EFECTOS MLTIPLES

El vapor que sale de un evaporador puede utilizarse como medio de calentamiento de la calandria

de un segundo evaporador siempre que la temperatura de ebullicin de este evaporador sea lo

suficientemente baja para mantener una diferencia de temperatura apropiada.

Esto se consigue mediante la operacin de efectos sucesivos a presiones cada vez ms reducidas.

La reutilizacin del calor por este mtodo puede extenderse a varios efectos y se denomina

evaporacin de efectos mltiples.

Debe entenderse que la evaporacin de efectos mltiples no proporciona mayores rendimientos

que los que se obtienen con los sistemas de efecto nico de igual superficie cambiadora de calor.

El objeto de la operacin de efectos mltiples consiste en mejorar la economa trmica global del

proceso y no en aumentar la capacidad de la planta.

OPERACIONES DE LOS SISTEMAS DE EVAPORACIN DE EFECTOS MLTIPLES

ALIMENTACIN HACIA DELANTE

Es el sistema de alimentacin ms simple y comn. El lquido de alimentacin va hacia delante en

la misma direccin que los evaporadores, es decir, del primer efecto al segundo, de este al tercero,etc. Solo se requiere una bomba de extraccin y el efecto final opera a baja presin. En este

sistema de alimentacin la viscosidad del lquido que se procesa aumenta durante su paso a travs

de la planta debido tanto al aumento progresivo de concentracin como la reduccin progresiva

de la temperatura de un efecto a otro.

El coeficiente global de transferencia de calor es por tanto bajo en los ltimos efectos. Sin


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embargo, es menor el riesgo de que el lquido ms viscoso sea daado por el calor debido a la

menor temperatura de los ltimos efectos. En la calandria del primer efecto se condensa vapor de

agua de alta calidad.

Si inicialmente el lquido de alimentacin tiene una temperatura inferior a su punto de ebullicin,

parte del calor transferido es utilizado en el precalentamiento del lquido de alimentacin. Puestoque entonces el calor disponible para la vaporizacin es menor, en el segundo efecto se condensa

menor vapor, hecho que se repite en los siguientes efectos. El resultado final es una perdida en la

economa de vapor.

ALIMENTACIN HACIA ATRS

En este sistema de alimentacin es preciso intercalar bombas entre los diferentes efectos. El

lquido de alimentacin ms fri y diluido se calienta con el vapor ms agotado, fluyendo lquido y

vapor a contracorriente. Con este sistema se consigue cierta economa de vapor. El aumento de la

viscosidad por concentracin se compensa por las mayores temperaturas que va adquiriendo el

lquido, ya que el lquido creciente viscoso encuentra superficies cada vez ms calientes al pasar de

un efecto al siguiente. En el sistema es preciso sin embargo tener cuidado para evitar el

chamuscado localizado.

ALIMENTACIN EN PARALELO

Se usa normalmente en los evaporadores de cristalizacin. Este modo de operacin permite mejor

control de la operacin de cristalizacin y evita la necesidad de bombear mezclas densas entre

diferentes efectos, con los consiguientes problemas de flujo.

Mtodos de clculo para evaporadores de efecto mltiple

* Presin final del espacio del vapor en el ltimo efecto.

*condiciones de alimentacin y flujo en el primer efecto.

* Concentracin final del lquido que sale del ltimo efecto.

* Propiedades fsicas tales como entalpas o capacidades calorficas del lquido y de los vapores.

* Los coeficientes totales de transferencia de calor en cada efecto. En general, se supone que las

reas de los efectos son iguales.

Los clculos se llevan a cabo por medio de balances de materia, balances de calor y ecuaciones de

capacidad

q = UA AT

Para cada efecto. Un mtodo conveniente para resolver estas ecuaciones es el de aproximaciones

sucesivas.


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CONDENSADORES

EL CONDENSADOR ES UN INTERCAMBIADOR TRMICO. EN EL EXTERIOR DEL CONDENSADOR

TENEMOS EL AIRE QUE SER EL ELEMENTO QUE ENFRI Y EL INTERIOR EL REFRIGERANTE O

ELEMENTO A ENFRIAR.

El condensador se encuentra en el lado de alta presin del circuito.

El refrigerante entra en estado gaseoso ``condensa``, cediendo calor al aire, y sale delcondensador en estado lquido.

El calor cedido en el condensador es igual a la suma del calor absorbido en el evaporador y la

energa (calor) absorbida por el refrigerante durante la compresin.

CONDENSADORES- Incrementos de temperatura [C]


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Condensador Coaxial.

El condensador coaxial, est fabricado en los denominados tubo en tubo, constituido por un haz

de tubo de cobre interiormente, para conseguir un buen intercambio de calor, donde el gas circula

por la zona exterior de los tubos de cobre y el agua por la parte interior, todo ello dentro de unacamisa de acero y dos cabezales especiales donde el haz multitubular va soldado con plata.

El intercambio trmico entre el agua y el gas se realiza en contracorriente, el cual nos da un alto

coeficiente trmico, y un buen subenfriamiento del refrigerante condensado.

Clasificacin de los condensadores.

Los condensadores se pueden clasificar segn la proporcin de calor intercambiado (sensible y

latente) como:

De calor sensible:

De aire:

- Circulacin natural.

- Circulacin forzada.

De agua:

- De inmersin.

- De doble tubo a contracorriente.

- Multitubulares.

De calor latente:

Atmosfricos:

- Multitubulares verticales.

- De lluvia.

- De lluvia a contracorriente.


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Condensadores enfriados por agua.

Condensadores enfriados por aire.

Condensadores evaporativos (combinacin de ambos)

Tipos de Condensadores en refrigeracin industrial:

Enfriadores por aire (intercambiadores a flujo cruzado aleteados con ventiladores axiales). Menor

costo inicial y menor costo de mantenimiento.

Enfriadores por agua (la mayora condensan el refrigerante en la carcasa, puede estar conectado a

una torre de refrigeracin o a una red de agua bruta: pozo, rio, etc. Tambin se usan

intercambiadores de placas). Menor temperatura de condensacin que las de aire debido a que la

fuente del enfriamiento es la temperatura de bulbo hmedo en lugar de la de bulbo seco del aire

exterior. Cuando la distancia entre en compresor y el lugar donde se evacua el calor es grande, es

mejor bombear agua que refrigerante (vapor).

Evaporativos. Es el que menor temperatura de condensacin consigue.

Son los equipos encargados de transferir al ambiente el calor absorbido en el evaporador y en la

etapa de compresin.

Reciben el vapor recalentado proveniente del compresor y deben ser aptos para eliminar el

recalentamiento y efectuar la condensacin.

Los enfriados por aire se emplean mayoritariamente en refrigeracin para aire acondicionado.

Los otros dos son ms utilizados en refrigeracin industrial.

Condensador enfriado por aire


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Condensador casco y tubos

Condensador evaporativo


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Condensadores enfriados por agua:

Son intercambiadores de calor del tipo camisa y tubos. el agua circula por los tubos, en 2 0 4

pasos, mientras el vapor condensa en la camisa.

Este tipo de condensadores requiere contar con una torre de enfriamiento para poder recircular el

agua, salvo excepciones. Dentro de este tipo, una variante reciente es el uso del i.c. a placas.

Disposicin carcasa - tubos. Temperaturas


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Disposicin carcasa - tubos. Caudal agua

Disposicin carcasa - tubos. Coeficientes


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Disposicin carcasa - tubos. Coeficientes

CONDENSADORES DE AGUA- Con subenfriamiento de lquido

LOS CONDENSADORES DE AIRE.


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Comparacin con condensacin por agua

Los condensadores de aire son universalmente utilizados tanto en aplicaciones domsticascomo en industriales. El aumento experimentado en su uso, frente a los de agua, se debe:

Dficit de recursos hidrulicos, sobre todo en centros urbanos. Proteccin medioambiental.

Presentan dos inconvenientes principales frente a la condensacin con agua: Una mayor presin de condensacin. Mayores niveles sonoros.

Caractersticas

Condensador evaporativo:

Es una combinacin entre condensador y torre de enfriamiento, con los tubos mojados por una

lluvia de agua la condensacin se produce dentro de tubos y el calor generado es absorbido por el

agua, que se calienta hasta la tbh del aire, y pasa a vapor.

FUNCIONAMIENTO


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ESQUEMA GENRICO

CARACTERSTICAS MEDIAS


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CONDENSADORES- Consumo especfico de agua

Mecanismo de condensacin:

El fenmeno fue estudiado por nusselt, quien hall un coeficiente de correlacin para

condensacin sobre una superficie vertical.

Ese coeficiente depende de la densidad del condensado, del calor latente de condensacin, de laconductividad trmica, de la viscosidad, de la diferencia de temperatura entre el vapor y la pared y

del largo de la superficie.

Condensadores

Coeficientes de condensacin exterior a tubos para varios refrigerantes.


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t cond = 30c; 6 tubos, d=25mm, en fila vertical.

Tasa de eliminacin de calor

tec (hrr) = calor cedido en el condensador / calor absorbido en el evaporador.

tec = (cap. refrigeracin + potencia compresor) / cap. refrigeracin.

tec = (t cond / t evap )1.7 (son t absolutas)

Condensadores evaporativos

Caractersticas del agua de enfriamiento

Problemas frecuentes causados por el agua:

De origen fsico-qumico

Incrustacin


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Corrosin

De origen biolgico:

alga

caractersticas del agua:

Parmetro superficie acero galv.

ph 7.09.0

Dureza (caco3) 30 a 500 ppm (mx)

Alcalinidad (ca co3) 500 ppm (mx)

sl. Disueltos totales 1000 ppm (mx)

Cloruros 125 ppm (mx)

Sulfatos 125 ppm (mx)

Factores a controlar:

Prdida de eficiencia por acumulacin de aceite,especialmenteen los sistemas de amonaco.

Idem por acumulacin de aire; especialmente en sistemas de baja temperatura

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