Tipos de evaporadores Segn el mtodo de calentamiento

Tipos de evaporadores Según el método de calentamiento, los evaporadores se pueden clasificar en : 1. Medio de calentamiento separado del líquido que se evapora por superficies de calefacción tubulares 2. Medio de calefacción esté confinado en serpentines, camisas, paredes dobles, platos planos, etc 3. Medio de calentamiento entra en contacto directo con el líquido que se evapora 4. Calentamiento pór radiación solar

Evaporador de tubos horizontales cortos Estos evaporadores están formados por una cámara, cuya parte inferior está atravesada por un banco de tubos horizontales e interiores a través de los cuales circula vapor como fluido de calefacción. Por encima de los tubos está un Vapor espacio que permite la separación por gravedad de las gotas arrastradas por el vapor liberado en la base por un banco de tubos horizontales interiores, por los que circula vapor. Bafles de impacto se acomodan para facilitar la separación de las gotas. Vapor de agua Alimentación Disolución concentrada condensado Ya que el banco de tubos dificulta la separación del líquido, estos evaporadores presentan pobres coeficientes de transferencia de calor global. Usualmente se emplean para concentrar líquidos de baja viscosidad.

Evaporador de tubos horizontales cortos Son baratos Requieren poca altura Son de fácil instalación Adecuados a líquidos que no cristalicen Para líquidos no viscosos Buena transmisión de calor

Ventajas de los evaporadores de tubos horizontales: 1. Muy baja altura 2. Gran área desacoplada lìquido vapor tipo tubo sumergido 3. Relativamente bajo costo 4. Buenos coeficientes de transferencia de calor 5. Fàcil desincrustaciòn semiautomàtica Desventajas de los evaporadores de tubos horizontales: 1. Inadecuado para líquidos con incrustaciones Aplicaciones 1. Altura limitada 2. Baja capacidad

Evaporador de circulación natural tubos cortos verticales El En alimento producto líquido los evaporadores liquido sesevalocaliza concentrando puede retorna circulación al mientras fondo natural antes del se se recipiente produce distribuyen ser introducido la aevaporación través decortos aluna evaporador dentro sección en de La calandria enprecalentarse el fondo del recipiente Cuando seconcentrado calienta eldeproducto éste asciende ade través de lostubos por circulación mediante vertical, los anular tubos central normalmente un cambiador deuno calor ocondensa dos tubular metros normal, deellongitud, situado dentro fuera de delun evaporador cuerpo de natural mientras que eldevapor exterior de los tubos principal vapor (calandria) Vapor Evaporador Al Condensador Alimentación pre-calentada vapor Pre-calentador Vapor Salida de producto Vapor condensado Evaporador de circulación natural Concentrado

Evaporador de circulación natural de tubos cortos verticales El vapor se condensa en el exterior de los tubos verticalmente arreglados dentro de la cámara de evaporación Vapor Alimentación La calandria tiene un gran tubo central de retorno a través del cual un líquido más frío que el líquido que Vapor circula en los tubos de calentamiento de agua ascendente, formando así corrientes de circulación natural condensado Circulación de fluido Disolución concentrada La longitud de los tubos usualmente varían entre 0. 5 y 2 m, con un diámetro de 2. 5 a 7. 5 cm, mientras que el tubo central presenta una sección transversal entre 25 y 40 % de la sección total ocupada por los tubos.

Evaporadores de circulación natural de tubos cortos verticales Estos evaporadores muestran adecuadas velocidades de evaporación para líquidos no corrosivos con viscosidad moderada. Los evaporadores de tubos cortos verticales usualmente se emplean para la concentración de jugos de azúcar de caña y remolacha, así como también en la concentración de jugos de frutas, extractos de malta, glucosa y sal

Evaporadores de circulación natural de tubos cortos verticales (de cesta) Las unidades pueden ser equipadas con una calandria de cesta que facilita la limpieza, ya que pueden ser fácilmente desmontables.

Ventajas de los evaporadores de tubos cortos verticales 1. Altos coeficientes de transferencia de calor a altas diferencias de temperatura 2. Baja altura 3. Desincrustación mecánica fácil 4. Relativamente baratos Desventajas de los evaporadores de tubos cortos verticales 1. Pobre transferencia de calor a bajas diferencias de temperatura y bajas temperaturas 2. Alto peso y espacio de suelo 3. Relativamente alta retención 4. Pobre transferencia de calor con líquidos viscosos

Aplicaciones de los evaporadores de tubos cortos verticales 1. Líquidos claros 2. Líquidos relativamente no corrosivos, ya que el cuerpo es grande y caro si se construye de materiales diferentes al acero dulce o hierro fundido 4. Las soluciones que descaman levemente requieren de limpieza mecánica ya que los tubos son cortos y grandes en diámetro

Evaporadores de circulación forzada Placa de impacto En estos evaporadores la circulación se realiza mediante una bomba que impele la solución a través de la calandria dentro de la cámara de separación donde el vapor y el concentrado se separan

Evaporador de circulación forzada Los evaporadores de circulación forzada pueden no Para mantener elevadas ser tan económicos, pero son velocidades de circulación se El evaporador de circulación Dentro Los costes del separador, de fabricación se y La diferencia de temperaturas La carga hidrostática existente necesarios cuando los utilizan bombas de flujo axial forzada consta de un mantiene de operación un presión de este absoluta tipo dede a lo largo de la superficie en la parte superior de los productos involucrados en la , cambiador alcanzándose velocidades deinferior calor con ligeramente evaporadores son muy a la bajos calentamiento en el tubos elimina cualquier evaporación tienen lineales de 2 -6 m/s, altas calefacción indirecta en elsi se, de existente en comparación en el haz con de otros tubos cambiador delas calor es altas posibilidad de ebullición propiedades incrustantes, comparan con velocidades que el liquido circula a del tal tipos manera de evaporadores. que el liquido que generalmente 3 -5 ºC liquido viscosidades, precipitaciones, de 0, 3 -1 m/s existentes en los elevadas velocidades entra al separador se evapora cristalizaciones o ciertas evaporadores de circulación instantáneamente características térmicas que natural imposibilitan una circulación natural

Evaporadores de circulación forzada La bomba hace circular al fluido a velocidades entre 2 y 6 m/s; cuando pasa a través del banco de tubos el fluido gana suficiente calor como para recalentarse, pero el líquido está sujeto a una carga estática que evita la ebullición dentro de los tubos. Sin embargo, cuando el fluido alcanza la cámara, hay una evaporación súbita y la placa de impacto facilita la separación de la fase líquida del vapor Estos evaporadores son capaces de concentrar líquidos viscosos donde la bomba impele al líquido a una velocidad adecuada Si los líquidos presentan baja viscosidad se usan bombas centrífugas. Si el líquido tiene más alta viscosidad, se deberían usar bombas de desplazamiento positivo

Evaporadores de circulación forzada evaporadores de circulación forzada de tubos sumergidos Cristalizador tipo Oslo

Evaporadores de circulación forzada Ventajas de los evaporadores de circulación forzada 1. Altos coeficientes de transferencia de calor 2. Circulación positiva 3. Relativa libertad con las incrustaciones y ensuciamiento Desventajas de los evaporadores de circulación forzada 1. Alto costo 2. Se requiere potencia para la circulación de la bomba 3. Relativamente alto tiempo de residencia Principales aplicaciones de los evaporadores de circulación forzada 1. Productos que cristalizan 2. Soluciones corrosivas 3. Soluciones viscosas

Principales dificultades con los evaporadores de circulación forzada 1. Taponamiento de la entrada de los tubos por depósitos salinos desprendidos de las paredes del equipo. 2. Pobre circulación debido a las pérdidas de calor mayores a las esperadas 3. Acumulación de sales por ebullición en los tubos 4. Corrosión. erosión.

Evaporadores de tubos largos verticales Estos intercambiadores consisten en una cámara vertical hecha de un intercambiador tubular y una cámara de separación El líquido diluido se precalienta antes de entrar a los tubos, hasta casi la temperatura de ebullición Una vez dentro de los tubos, el líquido comienza a hervir y la expansión debido a la vaporización produce la formación de burbujas de vapor que circulan a alta velocidad y arrastran el líquido , que continua concentrándose mientras se mueve hacia adelante

Evaporadores de tubos largos La mezcla líquido-vapor entra a la cámara de separación donde los bafles facilitan la separación del vapor El líquido concentrado obtenido puede ser extraído directamente o puede mezclarse con líquido no concentrado y ser recirculado, o puede ir a otro evaporador para aumentar la concentración Los evaporadores de tubos largos pueden ser: • De película ascendente • De película descendente • De película ascendente-descendente

Ventajas de los evaporadores de tubos largos verticales: 1. Bajo costo 2. Grtandes superficies de calentamiento en un sólo cuerpo 3. Bajo tiempo de retención 4. Pequeño espacio de piso 5. Buenos coeficientes de transferencia de calor a diferencias de temperatura razonables (película ascendente) 6. Buenos coeficientes de transferencia de calor para todas las diferencias de temperatura (película descdendente) Desventajas de los evaporadores de tubos largos verticales: 1. Mucha altura 2. Generalmente inadecuados para líquidos que ensucian 3. Pobres coeficientes de transferenica de calor para los de película ascendente a bajas diferencias de temperatura 4. Los de película descendente usualmente reuieren de recirculación

Aplicaciones de los evaporadores de tubos largos verticales: 1. Líquidos claros 2. Líquidos espumantes 3. Soluciones corrosivas 4. Altas diferenciaas de temperatura: Película ascendente, Bajas diferencias de temperatura: Película descendente 5. Operación a baja temperatura: película descendente Dificultades de los evaporadores de tubos largos verticales: 1. Sensibilidad de las unidades de pelìcula ascendente a los cambios en las condiciones de operación 2. Pobre distribuciòn de la alimentación para las unidades de película descendente

Evaporadores de tubos largos Evaporadores de película Generalmente , tienen coeficientes de transferencia de calor altos El producto no se ve afectado por el calor, por lo tanto, estos evaporadores son útiles para evaporar líquidos sensibles al calor.

Evaporadores de tubos largos Evaporadores de película ascendente En los evaporadores de película, el tiempo de residencia del líquido tratado en la zona de calentamiento es corta ya que circula a gran velocidad

Evaporadores de tubos largos Evaporadores de película ascendente En los evaporadores de película ascendente el líquido entra por el fondo de los tubos Las burbujas de vapor que ascienden a través del centro del tubo comienzan a formarse, creando una delgada película sobre la pared del tubo que asciende a gran velocidad

EVAPORADORES DE TUBOS LARGOS EVAPORADORES DE LA PELICULA ASCENDENTE La altura de los tubos es limitada, ya que la capacidad del vapor en Se utiliza para alimentos líquidos de baja viscosidad, los cuales hierven en El principio teórico que tienen estos evaporadores se asimila al 'efecto Para alcanzar una película bien desarrollada es necesaria una diferencia de arrastrar la película formada hacia la parte superior del equipo no es el interior de tubos verticales de 10 -15 metros de longitud En este tipo de evaporadores se alcanzan elevados coeficientes de sifón', ya que cuando la alimentación se pone en contacto con los tubos temperatura entre el producto y el medio de calefacción de al menos 14ºC El alimento líquido puede recircularse hasta alcanzar la concentración suficiente y determina la altura máxima posible para el diseño El movimiento ascendente de los vapores produce una película que se transferencia de calor calientes, comienza a producirse la evaporación, en donde el vapor se va deseada si esta no se consigue en el primer paso. mueve rápidamente hacia arriba generando paulatinamente hasta que el mismo, empieza a ejercer presión Los tubos se calientan con el vapor existente en el exterior , de tal manera hacia los tubos, determinando de esta manera, una película ascendente. que el liquido asciende por el interior de los tubos arrastrado por los Esta presión, también genera una turbulencia en el producto que está vapores formados en la parte inferior siendo concentrado, lo que permite mejor la transferencia térmica, y por AL CONDENSADOR O ende, la evaporación A VACIO VAPOR SALIDA DE PRODUCTO CONDENSADO ALIMENTACIÓN

Evaporadores de tubos largos Evaporadores de película descendente Los evaporadores de película descendente permiten instalar un mayor número de efectos que el evaporador de El evaporador desuma película descendente Este punto es de película ascendente. El diseño de estos evaporadores es puede procesar líquidos mas viscosos importancia, ya que una Los evaporadores Por ejemplo: siyaelque vapor disponible se el complicado ladedistribución que el de película ascendente, siendo insuficiente mojabilidad de los descendente encuentra depelícula liquido a 110ºC en unaypelícula la temperatura uniforme de sistema mas apropiado para el tubos traeen aparejado posibles sitios desarrollan una fina ebullición fluyendo hacia el último abajo efecto en un tubo es dees 50ºC procesado de productos altamente en donde proceso no se película de dentro , la difícil diferencia deel deliquido temperatura. sensibles allograr calor , como portotal ejemplo el de los tubos verticales desarrolla correctamente, lo disponible es dese 60ºC Parade lograrlo utilizan unoscual jugo naranja que desciende por lleva a bajos rendimientos de Teniendo endecuenta que los distribuidores especialmente El tiempo residencia en un gravedad. evaporadores de diseñados denominados boquillas evaporación, ensuciamiento evaporadores depelículaascendente descendente necesitan deotemperatura dees pulverización prematuro dediferencia los tubos, en de una 20 -30 s en comparación con de 14ºC solo esal posible disponer eventualmente taponamiento los 3 -4 , minutos necesarios en un 4 de efectos evaporadores los mismos de película ascendente Con evaporadores de película descendentes podrían instalarse 10 o incluso más

Evaporadores de tubos largos Evaporadores de película descendente En los evaporadores de película descendente, la alimentación se realiza por la parte superior de los tubos, de manera que el vapor formado desciende a través del centro de los tubos como un jet a gran velocidad Los evaporadores de película descendente son usados ampliamente para concentrar productos lácteos.

Evaporador de película descendente

Evaporadores de tubos largos Evaporadores de película ascendente-descendente Cuando se desean altas velocidades de evaporación, se usan los evaporadores de película ascendentedescendente. La evaporación de película ascendente se usa para obtener un líquido de concentración intermedia con alta viscosidad. Este líquido se evapora posteriormente en los tubos, cuando circula como película descendente.

Evaporadores de placas

Evaporadores de placas Los evaporadores de placas utilizan los principios de los evaporadores de película ascendente y descendentes, película agitada y de circulación forzada La configuración en placas le proporciona ciertas características que las hacen mas aceptables que la configuración tubular En este sentido, un evaporadores de placas de película ascendente/ descendente es más compacto, necesitando menos superficie que la unidad tubular, a la vez que pueda inspeccionarse mas fácilmente su superficie de transferencia de calor No es difícil encontrar un evaporadores de placas de película descendente con una capacidad de 25000 -30000 kg de agua / hora.

Evaporadores de placa Los evaporadores de placa consisten en un set de placas distribuidos en unidades en las cuales el vapor condensa en los canales formados entre placas. El líquido caliente hierve sobre la superficie de las placas, ascendiendo y descendiendo como una película. La mezcla de líquido y vapor formados va hacia un evaporador centrífugo Estos evaporadores se usan para concentrar productos sensibles al calor, ya que se alcanzan altas velocidades de tratamiento permitiendo buena transferencia de calor y cortos tiempos de residencia del producto en el evaporador.

Evaporadores de placa Los evaporadores de placas ocupan poco espacio sobre el piso y son fácilmente manipulables para la limpieza pues se montan y desmontan fácil y rápidamente Los evaporadores de placas se emplean para : concentrar café mermeladas dietéticas caldos (sopas) jugos de cítricos

EVAPORADORES DE FLUJO EXPANDIDO

EVAPORADORES DE FLUJO EXPANDIDO En este aparto diseñado para la concentración de productos lácteos zumos de frutas, etc. , el liquido y el vapor fluyen por espacios alternados de forma similar a como ocurre en el evaporador de placas. Las placas, sin embargo, se sustituyen por delgados conos invertidos de acero inoxidable, provistos de juntas de cierre para evitar fugas. El líquido de alimentación penetra por el eje de giro central situado en la base de la pila de conos y entra a través de boquillas de alimentación en los espacios de los conos calentados, fluyendo hacia arriba y fuera sobre las superficies calentadas por el vapor.

EVAPORADORES DE FLUJO EXPANDIDO Puesto que se opera a vacío, el líquido alcanza rápidamente el punto de ebullición. Del sistema de conos sale tangencialmente, pasando el vapor separado hacia la parte superior por donde sale de la cámara interna a la externa. La alta velocidad que adquiere el líquido en los espacios entre los conos determina la formación de delgadas películas turbulentas del líquido en evaporación que permiten elevadas velocidades de transferencia de calor y cortos tiempos de residencia. La unidad se ha diseñado para su limpieza in situ (en el lugar).

Evaporadores de película agitada La configuración Cuando se utilizancilíndrica alimentosdel sistema menores líquidosproduce muy viscosos , laáreas de de calor porel alimentación se dispersa Latransferencia mayor desventaja de en este unidad volumen de producto interior de la los superficie decostes , sistemade son elevados siendo necesario vapor a calentamiento cilíndrica de fabricación y utilizar mantenimiento, alta presión medio de Se mediante paletas así como la como baja rotatorias. capacidad de calefacción fin de altas obtienen de con esta el manera procesamiento conseguir elevadas temperaturas velocidades de transferencia de en la pared y, por tanto, calor velocidades de vaporación razonables

APLICACIONES INDUSTRIALES Industria Lechera evaporadores verticales de tubos largos Industria de jugos de frutas evaporadores de película descendente y el de Hidrolizados película agitada Extractos Industria frigorífica Industria avícola

LECHE en POLVO Rodrigo Llorens - Tec. Superior Industrias Alimentarias

LECHE en POLVO Elaboración • Su obtención es a partir del sometimiento de la leche fluida a distintos tipos de procesos en los cuales se extrae parcialmente el agua que esta contiene. A partir de la aplicación de estos métodos el producto tratado muestras grandes cambios en su estructura y apariencia física, pasando de un líquido diluido como agua a un polvo seco.

LECHE en POLVO Procesos • Los procesos más utilizados desde hace varios años hasta la actualidad, son dos, aplicados simultáneamente y conformando un solo proceso con dos etapas: 1. Evaporación 2. Secado por atomización ( spray ).

LECHE en POLVO Evaporación • Evaporadores: 1 - Precalentamiento 2 - Pasteurización 3 - Evaporación

LECHE en POLVO 3 -Evaporación • Características de un Evaporador. 1. 2. 3. 4. Multietapas Trabajo vacío RTV ( recompresión térmica de vahos ) Película descendente.

LECHE en POLVO 3 -Evaporación • Multietapas: genera un ahorro de energia tal que por kg de agua evaporada se utiliza 1/4 kg de vapor vivo. ( aplicable a un evaporador de 4 efectos ). • Vacío: hace que la T° de ebullición/evaporación del agua disminuya. En estos equipos el rango de T° va desde los 80°C a 45°C

LECHE en POLVO 3 -Evaporación • RTV (recompresión térmica de vahos ): aprovechamiento del vapor de leche remanente de uno de los efectos, para utilizar menos vapor de caldera para la calefacción del 1° efecto. Con este sistema sumamos ahorro de energía utilizada para evaporar: 1 kg de agua / 1/5 kg vapor vivo. • Película descendente: la denominación hace referencia a que el producto es inyectado desde la parte superior del equipo y cae por gravedad formando una fina película sobre toda la superficie del tubo, habiendo mayor contacto con la parte calefaccionada.

Evaporación

Evaporación Cuerpo de calentamiento ( calandria )

Evaporación

LECHE en POLVO 3 -Evaporación • La extracción del agua de la leche se hace a través de vapor, este vapor se separa del producto en los separadores de vahos, y es reutilizado para calefaccionar el cuerpo siguiente. • Los vahos del último cuerpo son condensados en un condensador, que puede ser de mezcla o de superficie.

Evaporación

Evaporación

LECHE en POLVO 3 -Evaporación • Los evaporadores son equipos para procesos continuos. • Generalmente trabajan entre 20 a 28 hs. • Los volúmenes de procesos diarios van desde los 400 a 1000 m 3 de leche. • En la actualidad están altamente automatizados e informatizados.

LECHE en POLVO 3 -Evaporación • El producto obtenido es un concentrado de leche, con un contenido de sólidos totales de 48 – 50%. LECHE FLUIDA ( 11, 5 – 12% ST ) CONCENTRADO ( 48 – 50 % ) Agua contenida ( 88. 5 – 88 % ) EVAPORACION Agua contenida ( 52 – 50% )

Secado - Spray