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EVAPORACIÓN: INTRODUCCIÓN Volver al contenido principal

EVAPORACIÓN: INTRODUCCIÓN

En Ingeniería Química, la evaporación es una operación en la que se separa, mediante ebullición, un disolvente volátil de uno o varios solutos no volátiles, con los que se encuentra mezclado formando una disolución o suspensión. En la inmensa mayoría de las evaporaciones el disolvente es el agua.

Hay otras Operaciones Básicas similares en cuanto a la transferencia de materia y energía, pero en las que se persigue un fin distinto. Así, la evaporación se diferencia del Secado en que el residuo es un líquido en vez de un sólido; de la destilación, en que el vapor es generalmente de un solo componente, y aunque fuese una mezcla, en la evaporación no se pretende separar en fracciones; de la cristalización, en que el interés se centra en concentrar una disolución, pero no en la obtención y crecimiento de los cristales. En algunos casos, como en la evaporación de salmuera para obtener sal común, no hay una separación muy marcada entre evaporación y cristalización.

La resolución práctica de un problema de evaporación, (elección del tipo de evaporador), está profundamente afectada por el carácter del líquido que se concentra, lo que hace que esta operación sea distinta de la simple transmisión de calor.

Algunas de las propiedades más importantes de las disoluciones, a tener en cuenta en un proceso de evaporación, son las siguientes:

Concentración de la disolución: Aunque el líquido que entra en un evaporador puede ser suficientemente diluido y poseer las propiedades del agua, a medida que aumenta la concentración, la densidad y viscosidad de la disolución aumentan, disminuyendo, por tanto, el coeficiente global de transmisión del calor. Si la ebullición es continuada, se puede alcanzar el estado de saturación, en cuyo caso habrá que retirar los cristales formados. Así mismo, es frecuente que con el aumento de concentración aumente también la temperatura de ebullición de la disolución, dificultando el proceso, incluso impidiéndolo, si no se prevee, ya que podría resultar mayor la temperatura de ebullición que la del propio vapor de calefacción.

Formación de espumas: Algunas sustancias, principalmente las orgánicas, forman una capa de espuma estable durante la ebullición. Esta capa de espuma es indeseable porque el vapor formado puede arrastrarla y, por tanto, perderse una cantidad importante de líquido. Las espumas se forman cuando hay una capa de líquido con distinta tensión superficial que el resto de la masa, ocasionada a veces por la presencia de pequeñísimas partículas sólidas o incluso coloidales, habiéndose dedicado un esfuerzo considerable al estudio de las técnicas antiespumantes.

A veces se utilizan métodos químicos, adicionando pequeñas cantidades de reactivos, (aceites sulfonados), para disminuir o reducir la formación de espumas. Si se quiere evitar la adición de sustancias extrañas, se pueden eliminar las espumas modificando el diseño del evaporador, con una superficie caliente que rompa la espuma, (muchas se destruyen a alta temperatura), o haciendo pasar el vapor formado a través de unas placas deflectoras, contra las que choca, evitando así el arrastre.

Sensibilidad a la temperatura: Muchos productos químicos, principalmente alimenticios y farmacéuticos, se estropean cuando se calientan a temperaturas no muy elevadas durante espacios de tiempo relativamente cortos, en cuyo caso, habría que recurrir a técnicas especiales para evitarlo.

Formación de incrustaciones: Hay sustancias que se denominan de solubilidad invertida, en las que la solubilidad disminuye con la temperatura, y tienden a depositarse sobre las superficies de calefacción. Otra causa es la descomposición térmica por el calor. En estos casos se produce una disminución del coeficiente global de transmisión del calor en el evaporador, y el proceso, se ve, en parte, impedido, siendo necesario parar el evaporador y limpiar los tubos, (con agua, ácidos, álcalis, rascado mecánico, etc.), cosa que a veces es difícil y costosa.

Otras características a tener en cuenta, y que no son propias del líquido, son las siguientes:

Eliminación del aire, (u otros incondensables): El vapor de agua arrastra siempre aire y otros gases no condensables, los cuales se acumulan en la cámara de calefacción, con lo que disminuye progresivamente el coeficiente de transmisión de calor.

Además de éstas, hay que considerar otras características o factores: el calor específco, la temperatura de congelación, la toxicidad, el riesgo de explosiones, los materiales de construcción, etc.

Debido a la gran variedad de factores implicados, se han desarrollado muchos diseños diferentes de evaporadores.

Copyright 2007, Autores y Colaboradores. Cite/attribute Resource. Franco, C. A., Franco, C. A., Ojeda, E. D. (2008, April 25). pagina_04. Retrieved April 19, 2014, from ocwus Web site: http://ocwus.us.es/arquitectura-e-ingenieria/operaciones-basicas/contenidos1/tema10/pagina_04.htm. Esta obra se publica bajo una licencia Creative Commons License. Creative Commons License