TIPOS DE EVAPORADORES

TIPOS DE EVAPORADORES

Los evaporadores pueden clasificarse según los métodos de aplicación del calor:

A) Equipos calentados a fuego directo, (calor solar).

B) Equipos calentados mediante camisas o dobles paredes, (Pequeña velocidad de transmisión del calor, pueden operar a vacío, útiles para la evaporación de líquidos a pequeña escala).

C) Equipos calentados mediante vapor, con tubos como superficies calefactoras.

De ellos, los más importantes son los evaporadores tubulares.

Una nueva clasificación de éstos últimos es: Evaporadores de un solo paso y de circulación: En la operación de un sólo paso, la alimentación pasa una sola vez a través de los tubos, desprende el vapor y sale como líquido concentrado. Son especialmente útiles para el tratamiento de materiales sensibles al calor pues operando a vacío elevado se puede mantener el líquido a baja temperatura durante poco tiempo de contacto. También se adaptan muy bien a la operación de múltiple efecto.

Los evaporadores de circulación operan con una carga de líquido dentro del aparato. La alimentación que entra se mezcla con el líquido contenido en el evaporador, y la mezcla pasa posteriormente a través de los tubos, de forma que, en cada paso, se produce una parte de la evaporación total. Estos tipos de evaporadores no son aptos para concentrar líquidos sensibles al calor, pues aunque se trabaje a vacío, el líquido se pone en contacto con la superficie caliente varias veces. Se adaptan muy bien a la evaporación en simple efecto, pudiendo ser la circulación natural, (debido a diferencias de densidad), o forzada, (cuando se impulsa el líquido con una bomba).

Finalmente, los evaporadores tubulares pueden ser, (Figura 10.6):

A) De tubos horizontales: Son relativamente baratos; requieren poca altura disponible, fácil instalación, proporcionan una buena transmisión de calor, pequeña circulación de líquido, no adecuados para líquidos viscosos, y adecuados para líquidos que no cristalicen.

B) De tubos verticales: Los hay de tubos cortos y de tubos largos, los cuales pueden tener circulación forzada, utilizados para líquidos viscosos, porque se mejora el coeficiente U. Sin embargo, no son apropiados para disoluciones diluidas, pues los costes adicionales no compensan los beneficios obtenidos. Con muy diversos modelos, todos constan de un cambiador tubular con el líquido que se concentra en los tubos y el vapor por fuera, un espacio de vapor para separar el vapor formado del líquido, y una rama de retorno cuando son de circulación, (Flujo ascendente). Para productos muy sensibles al calor, (zumos de frutas, plasma sanguíneo, vitaminas, etc.) se utilizan otras variantes con flujo descendente a través de los tubos. En ellos, el vapor formado es arrastrado por el líquido y sale por el fondo de la unidad. (También hay evaporadores de tubos con evaporación súbita).

a) de tubos horizontales;

b) de tubos verticales cortos; 

c) de tubos largos; d) de tubos verticales y circulación forzada.

Otros tipos de evaporadores menos empleados son:

Evaporador de película agitada: En los evaporadores de tubos largos, especialmente los de circulación forzada, el grado de turbulencia del líquido es alto y la velocidad de transmisión del calor es grande. Otro modo de aumentar la turbulencia es agitando la película de líquido. Este tipo es un evaporador de película descendente, modificado, con un solo tubo encamisado provisto de un agitador interno. Es muy eficaz para productos muy viscosos sensibles al calor, (gelatina, latex de caucho, antibióticos, zumos, etc.). Por contra, sus desventajas son el elevado coste, el mantenimiento elevado de las partes internas móviles, y su pequeña capacidad.

Evaporador de placas: Consta de una serie de placas provistas de juntas montadas en un marco. El evaporador funciona con un solo paso, constando cada unidad de una película ascendente, otra descendente, y dos secciones de vapor. El líquido concentrado y el vapor pasan a un separador tipo ciclón, donde se separan ambos, pasando el vapor a un condensador o al siguiente efecto. También se han desarrollado diversos modelos según las características del líquido.

Evaporador de serpentín: Carcasa cilíndrica por cuyo interior pasa el vapor en serpentines.

INGLES

TYPES OF EVAPORATORS

The evaporators can be classified according to the methods of application of the heat:

A) Equipment heated by direct heat, (solar heat).

B) Equipment heated by liners or double walls, (Small speed of heat transmission, can operate in vacuum, useful for small scale evaporation of liquids).

C) Equipment heated by steam, with tubes as heating surfaces.

Of these, the most important are tubular evaporators.

A new classification of the latter is: Single-pass and circulating evaporators: In a one-step operation, the feed passes only once through the tubes, evolves the vapor and exits as concentrated liquid. They are especially useful for the treatment of heat-sensitive materials because by operating under high vacuum the liquid can be maintained at low temperature for a short time of contact. They also adapt very well to the multi-effect operation.

Circulation evaporators operate with a load of liquid inside the apparatus. The incoming feed is mixed with the liquid contained in the evaporator, and the mixture is then passed through the tubes, so that at each step a part of the total evaporation takes place. These types of evaporators are not suitable for concentrating liquids sensitive to heat, because even if it is operated under vacuum, the liquid is brought into contact with the hot surface several times. They are very well adapted to evaporation in simple effect, being it the natural circulation (due to differences in density) or forced (when the liquid is driven with a pump).

Finally, the tubular evaporators may be (Figure 10.6):

A) Horizontal tubes: They are relatively cheap; Require little height available, easy installation, provide good heat transfer, small liquid circulation, not suitable for viscous liquids, and suitable for liquids that do not crystallize.

B) Vertical tubes: There are short tubes and long tubes, which may have forced circulation, used for viscous liquids, because the U coefficient is improved. However, they are not suitable for dilute solutions, as the additional costs do not Compensate the benefits obtained. With very diverse models, they all consist of a tubular changer with the liquid concentrating in the tubes and the steam on the outside, a space of vapor to separate the formed vapor of the liquid, and a branch of return when they are of circulation, upward). For products that are very sensitive to heat (fruit juices, blood plasma, vitamins, etc.), other variants with downstream flow through the tubes are used. In them, the vapor formed is drawn by the liquid and exits through the bottom of the unit. (There are also evaporators of tubes with sudden evaporation).

A) of horizontal tubes;

B) of short vertical tubes;

C) of long tubes; D) vertical tubes and forced circulation.

Other types of less-used evaporators are:

Agitated film evaporator: In long tube evaporators, especially forced circulation, the degree of turbulence of the liquid is high and the heat transmission rate is great. Another way of increasing turbulence is by stirring the liquid film. This type is a modified, downstream film evaporator with a single jacketed tube provided with an internal stirrer. It is very effective for very viscous products sensitive to heat, (gelatin, rubber latex, antibiotics, juices, etc.). On the contrary, its disadvantages are the high cost, the high maintenance of the moving internal parts, and its small capacity.

Plate Evaporator: Consists of a series of plates provided with joints mounted in a frame. The evaporator operates in a single step, each unit consisting of one ascending, one descending, and two steam sections. The concentrated liquid and the steam pass to a cyclone separator, where both are separated, passing the steam to a condenser or to the following effect. Different models have also been developed according to the characteristics of the liquid.