Optimización de la Evaporación en Procesos Industriales

Evaporación: Operación que consiste en la eliminación parcial del disolvente de una disolución mediante aporte de calor, pasando el disolvente a la fase vapor. Se basa en la diferencia de volatilidad entre soluto y disolvente. La evaporación es la única operación de separación que implica **transporte de materia** y está controlada por el **transporte de calor**.

Parámetros clave en la operación de evaporación:

• Transporte de energía: depende de: tipo de alimento, tipo de evaporador, área de transmisión de calor.
• Eficacia en el consumo energético: precalentar el alimento, recompresión del vapor, evaporación en múltiples efectos.
• Buena separación líquido-vapor: definida por el tipo de evaporador.
• Tratamiento adecuado del producto: considerando la presencia de sustancias termosensibles, deposición de sólidos, variación de la temperatura de ebullición.

Aprovechamiento de la energía:

• Recuperación de la energía de la corriente de vapor.
• Recuperación en el propio efecto: precalentamiento de la alimentación; empleo de la energía en la cámara de calefacción (recompresión mecánica e inyección de vapor a alta presión).
• Evaporadores de múltiples efectos: sistema de varios evaporadores, donde la temperatura de evaporación disminuye entre efectos; según el sentido de circulación de la disolución que se concentra (sistema de evaporación de 3 efectos en paralelo, sistema de evaporación de 3 efectos en contracorriente, sistema de evaporación de 3 efectos independientes).

Equipo de evaporación:

• Según método de aporte de calor:
  • Transmisión de calor directa: energía solar (salinas: poco espesor, mucha área), resistencias eléctricas, gases calientes (torres de evaporación, pulverización o burbujeo).
  • Transmisión de calor indirecta: fuego directo (calderas), líquidos calientes, vapores que condensan (generalmente agua, son los más utilizados: película agitada y tubos: horizontales, verticales, cortos, largos).
• Tipos:
  • Evaporador de película agitada (disoluciones con alta viscosidad, disolventes sensibles).
  • Evaporador de tubos horizontales (baja viscosidad de disolución, formación de espuma, arrastre de líquido).
  • Evaporador de tubos verticales cortos (diferente densidad, convección natural, formación de burbujas que generan movimiento ascendente y turbulencia).
  • Evaporador de tubos verticales largos (alta velocidad genera alta eficiencia, evaporación de película ascendente y de película descendente, y de circulación forzada).