Diseño, construcción y evaluación de la eficiencia de un evaporador de efecto simple para el laboratorio de operaciones y procesos unitarios de la facultad de Ingeniería Química. - Moran Vilcapoma, Ruth Janeth (2013)
La Facultad de Ingeniería Química de la universidad Nacional del Centro del Perú cuenta con un Laboratorio de Operaciones y Proceso Unitarios (LOPU), como parte fundamental en el desarrollo de capacidades de los estudiantes y el conocimiento de las operaciones y procesos propios de los procesos industriales. Una de las operaciones muy empleadas en los procesos industriales es la evaporación, lo que hace necesario conocer los principios, los fenómenos y variables involucradas y como el LOPU no cuenta con un evaporador, con un diseño didáctico y de fácil manipulación, surge la necesidad de Diseñar, construir y evaluar un evaporador de simple efecto para concentrar soluciones diluidas y obtener datos experimentales, de un proceso de evaporación, a las condiciones atmosféricas de Huancayo (520 mmHg). En vista de que la Facultad de Ingeniería Química no dispone del equipo necesario, el objetivo de este estudio es el diseño, construcción y evaluación de la eficiencia de un evaporador de efecto simple, teniendo en cuenta la cantidad de vapor alimentado y la cantidad de vapor consumido y las concentraciones iníciales y finales, durante 1 hora de operación. Para alcanzar este fin se diseñó y construyó un evaporador de tipo calandria de 16 L de capacidad, en acero inoxidable austenitico 304 para evitar la corrosión y la oxidación del equipo a temperaturas elevadas y, evitar la contaminación de la sustancias utilizadas. Se realizaron corridas experimentales con el compuesto en estudio y se realizaron pruebas preliminares utilizando agua pura, con la finalidad de determinar los parámetros que influyen en el proceso de evaporación. De los resultados de las corridas experimentales con los compuestos en estudio y realizando el balance de materia y energía, se determinó lo siguiente: la concentración de la solución, la elevación del punto de ebullición, el coeficiente global de transferencia de calor práctico, el flujo de calor y la eficiencia varían en función de la temperatura de alimentación, concentración y el tiempo de operación. Para el tiempo de operación de 1 hora y alimentando a diferentes temperaturas 10 L de solución de NaOH a 10% en peso, se obtuvo una eficiencia mínima de 36,49% y una eficiencia máxima de 92,33% en función de la concentración inicial alimentada y la concentración final obtenida; también se determinó la eficiencia en función del vapor alimentado y consumido (Economía), obteniendo un valor máximo de 90,94% y un valor mínimo de 73,34 %. De todas estas pruebas realizadas, se concluye que el NaOH de una concentración de 2.97 M alcanza una concentración máxima de 4,06 M. Para las pruebas experimentales de NaCl se obtuvo una eficiencia mínima de 42,96% y una eficiencia máxima de 50,95% y para el azúcar doméstica se obtuvo una eficiencia constante de 58%. De los resultados obtenidos experimentalmente con los diferentes reactivos utilizados, de determina que para un mejor uso del evaporador se debería trabajar con una solución de NaOH ya que con este reactivo se obtiene la máxima eficiencia, pero no se descarta la opción de hacer uso de otros reactivos que el alumno quiera utilizar con fines de investigación. Cabe destacar que esta tesis contribuye al desarrollo profesional de los estudiantes de la Facultad Ingeniería Química para comprender el proceso de evaporación y los factores que influyen en este proceso a las condiciones atmosféricas de Huancayo.