Evaporació: operació de concentrar una solució

L'evaporació

L'evaporació és l'operació de concentrar una solució mitjançant l'eliminació del dissolvent per ebullició.

Objectiu de l'evaporació

L'objectiu de l'evaporació és concentrar una dissolució consistent en un solut no volàtil i un dissolvent volàtil.

Propietats de les dissolucions a concentrar

Concentració: la temperatura d'ebullició de la dissolució dependrà de la concentració d'aquesta, a major concentració major temperatura d'ebullició, respecte al dissolvent pur.

Si la dissolució és diluïda, les propietats d'aquesta poden ser iguals a les de l'aigua (o el dissolvent pur); per exemple el punt d'ebullició.

La densitat i viscositat augmenten amb la concentració fins que la dissolució es transforma en saturada o resulta inadequada per a una transmissió de calor adequada.

Viscositat: la viscositat d'una dissolució, en general, augmenta amb la concentració.

Formació d'escumes: algunes substàncies orgàniques formen escumes durant la seva evaporació, el que provoca un arrossegament de líquid amb el vapor.

Formació de dipòsits: algunes dissolucions formen dipòsits sobre les superfícies de calefacció, el que provoca que el coeficient global de transmissió de calor disminueixi.

Punt d'ebullició d'una dissolució

Un líquid bull quan la pressió de vapor que exerceix és igual a la pressió externa a la que està sotmès.

La pressió de vapor de la majoria de les dissolucions aquoses és menor que la de l'aigua a la mateixa temperatura. Per tant, per a una pressió determinada la temperatura d'ebullició de les dissolucions aquoses és major que la de l'aigua pura.

Tipus d'evaporadors

Segons el tipus de calefacció

Escalfats a foc directe: Aquests estan escalfats directament amb el foc dels cremadors.

Escalfats mitjançant camises, dobles parets: Aquest sistema de calefacció consisteix en fer circular per la camisa o la doble paret un fluid calefactor, que podria ser vapor d'aigua o algun líquid amb temperatura adequada.

Escalfats per vapor circulant per tubs: Aquests es poden dividir en:

1. Tubs horitzontals
2. Tubs verticals:
   1. Tubs standard (Consta d'una caixa de tubs verticals, que normalment té un tub de retorn central. El líquid bull i puja en forma de doll pels tubs, arriba a la placa superior i cau pel tub central. El líquid que està situat en el tub central està més fred que el que està entre els tubs escalfadors, es creen corrents naturals (de convecció). Aquest tipus d'evaporador s'utilitza per a líquids de viscositat moderada, no corrosius i poc tendents a la formació de dipòsits.)
   2. Tubs cistella (En aquest tipus d'evaporador el líquid a concentrar circula per l'interior dels tubs i el vapor de calefacció circula per l'exterior. La caiguda del líquid ara es fa de manera anular, no central com en el d'abans. La diferència principal és que aquest té la calandria (tubs de calefacció) independent, el que fa que es pugui extreure sencera per reparar-la. A aquest tipus d'evaporador és molt fàcil acoblar-li un deflector, per a disminuir els arrossegaments produïts per l'ebullició del líquid.)
3. Tubs llargs
4. Tubs amb formes especials (serpentins, tubs en U, etc)

Evaporadors de tubs horitzontals

En aquest tipus d'evaporador la part inferior de la càmara està travessada per un banc de tubs horitzontals, per l'interior dels quals circula el vapor de calefacció.

S'utilitza per a l'evaporació de líquids de baixa viscositat que no formen escumes ni dipòsits.

Evaporadors de tubs verticals

De pel·lícula fina mecànica: Consten d'una cambra recoberta per d'una camisa d'escalfament, en l'interior de la qual hi ha un rotor amb múltiples làmines, pot estar muntat vertical u horitzontalment.

Segons l'efecte

Efecte simple: el vapor produït no s'utilitza com element calefactor.

Efecte múltiple: el vapor produït s'utilitza com element calefactor d'un altre evaporador.

Segons el tipus de circulació

Circulació natural: el fluid circula sense cap sistema d'impulsió extern.

Circulació forçada: el fluid circula per l'acció d'un sistema d'impulsió extern (bomba).