Práctica evaporador, Balance de materia y energía PDF

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Instituto Politécnico NacionalEscuela Nacional de Ciencias BiológicasIngeniería BioquímicaLaboratorio de Balance de Materia y EnergíaPráctica: Balance de masa y energía en unevaporador.Profesora: Diana Lucia Mendoza MonroyGrupo: 3IMIntegrantes:Soriano Camacho ValeryMorales Ramírez Yael AdairGarcía V...

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Instituto Politécnico Nacional Escuela Nacional de Ciencias Biológicas Ingeniería Bioquímica Laboratorio de Balance de Materia y Energía

Práctica: Balance de masa y energía en un evaporador.

Profesora: Diana Lucia Mendoza Monroy

Grupo: 3IM3 Integrantes: Soriano Camacho Valery Morales Ramírez Yael Adair García Valencia Gustavo

INTRODUCCIÓN La evaporación al vacío es una operación unitaria que consiste en concentrar una disolución mediante la eliminación del solvente por ebullición. En este caso, se lleva a cabo a una presión inferior a la atmosférica. Así, la temperatura de ebullición es sustancialmente inferior a la correspondiente a presión atmosférica, lo que conlleva un gran ahorro energético. La evaporación al vacío supone un gran avance en el tratamiento de efluentes líquidos, permitiendo de forma eficiente, limpia, segura y compacta tratar efluentes que mediantes técnicas fisicoquímicas o biológicas no es viable.



Algunas de las ventajas y posibilidades que presenta la evaporación al vacío: Reducción drástica del volumen de residuo líquido (lo que supone ahorro en gestión de residuos)



Concentración de residuos corrosivos o incrustantes



Reutilización del agua recuperada



Implementación de sistemas de vertido cero Los evaporadores al vacío permiten tratar una corriente residual acuosa de forma eficiente, sencilla y sin utilización de reactivos. Son altamente eficaces incluso cuando las tecnologías convencionales no son viables. El hecho de trabajar en condiciones de vacío permite reducir la temperatura de ebullición, por lo que se reduce el consumo energético. Además, se puede concentrar un efluente residual tanto como se desee de forma eficiente y sencilla, llegando a obtener un vertido cero si se requiere. A modo de resumen cabe destacar que la evaporación al vacío permite el tratamiento de efluentes que por su composición, por sus características o por su complejidad de gestión no pueden ser tratados mediante técnicas fisicoquímicas convencionales. Su consumo energético contenido, hace posible reducir severamente el volumen de residuos, recuperar un gran caudal de agua para su reutilización e incluso implantar un sistema de vertido cero con un coste económico realmente asumible. Permiten obtener más de un 95% de agua limpia y una concentración de residuos, que pueden ser reaprovechados o vendidos como materia prima.

OBJETIVOS Aplicar los conocimientos sobre como efectuar balances de masa y energía en un equipo real, así como también se familiarizara con la operación del evaporador. Aplicar los conocimientos sobre como trazar diagramas de flujo y calcular capacidades caloríficas promedio.

Cuadro de datos prácticos. Parámetro Temperatura inicial de muestra °C

Valor la

Concentración inicial de la muestra (°Bx) Masa de la muestra inicial (Kg) Volumen de la muestra inicial (L) Temperatura del agua de condensación a la entrada (°C) Gasto de condesados y descarga al drenaje (L/S) Temperatura del agua + vapor condensado

19

2

38.23

40

Parámetro Presión de vapor vivo de entrada ( / ) Presión de operación en cm de Hg Masa final del producto (Kg) Temperatura de vapor de calentamiento °C

valor 1.33

34.66

6.5

120

21

Concentración de la masa final (°Bx)

7.5

1.50

Volumen final del producto (L)

6.8

48

Temperatura concentrado

del 54

Diagrama de bloques del proceso estudiado, indicando todas las corrientes, concentraciones y temperaturas.

Balance de masa para saber la concentración inicial de la solución en forma teórica. (con los 6 paquetes del pure y el agua que se ocupó para tener 40 L de solución) Balance de masa

 +  =  +  +   =−

Balance de masa para X (sólidos)  =   −  = =

 −  

(44.8 )(0.2) 0.75

 = 11.94 

0

Mediante balance de masa determine cual será la cantidad de concentrado y evaporado. Compare sus valores con los obtenidos en la práctica, considerando una concentración final del 9% Balance de materia.

 +  =  +  +   =−

Balance de masa para X (sólidos)  =   −  = =

0

 −  

(78.23 )(0.2) 0.75

 = 20.86   =−

 = 78.23  − 20.86   = 57.37 

Balance de energía.

# ∙ % = ∆ + ∆'( + ∆')

# = 0 )*+ ,-+ ./ ,0,1-2 23024210(*

% = 0 )*+ 5.- /* 10-/- *1*++, /0 )2+1-, *607-, ∆'( = 0 '7 ,0,1-2 /* -,12 -/ *600-/1* ∆') = 0 '7 ,0,1-2 /* 10-/- 271.+2 ∆ = ∑9 :;;:− ∑ 9 ?;?...