E
VAPOR
AÇÃO
DEFINIÇÃO
Evaporação é uma operação unitária destinada a promover a concentração de um dado soluto (constituinte não volátil) em uma dada solução por meio da evaporação do solvente (componente menos volátil).
A evaporação acontece no evaporador. Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.
OBJETIVOS
Agregar valor ao produto final e diminuir custos de transporte.
Aumentar a estabilidade do produto reduzindo a atividade provocada pelo solvente.
Ser um intermediário de um processo fabril.
APLICAÇÕES
Concentrações de soluções e suspensões
Processo de obtenção de água potável a partir da água do mar.
Processo de obtenção de celulose e fabricação do papel
Processo de obtenção da pasta de tomate
Processo de obtenção do açúcar de cana
Processo de obtenção de leite em pó
FUNCIONAMENTO
Promove-se a ebulição da solução que contém o soluto. Como o soluto não é volátil, o vapor produzido está isento de soluto, ocasionando um aumento da concentração da solução resultante.
O trocador de calor eleva a temperatura da solução até o ponto de ebulição realizando assim a separação da fase vapor do liquido em ebulição
A superfície térmica, cuja a função é transferir calor para a solução e um compartimento, denominado de estação de vapor, separa o vapor da solução alimentada e impede o arraste da solução ocasionada pela geração de vapor.
Podem operar de forma continua ou em batelada.
ESTRUTURA SIMPLES
ALIMENTAÇÃO
ENTRADA DO VAPOR SATURADO
SAÍDA DO LÍQUIDO CONCENTRADO
TROCADOR DE CALOR
SAÍDA DO VAPOR
CÂMARA DE EVAPORAÇÃO
COMPONENTES BÁSICOS
Trocador de Calor
Separador de Vapor
Condensador
Acessórios
Purgadores
Válvulas de segurança
Válvulas reguladoras de pressão
Bomba de Vácuo
Registros diversos.
OPERAÇÃO
SIMPLES EFEITO
Processo em que se utiliza apenas 1 evaporador, e o vapor originado no processo de evaporação é descartado ou
utilizado em outros processos que não a evaporação.
MÚLTIPLO EFEITO
Já no sistema de múltiplos efeitos, se utilizam uma série de evaporadores e o vapor oriundo de um efeito anterior é usado como meio de aquecimento para um efeito subsequente com ebulição a uma pressão menor. Dessa forma, há uma economia de vapor aquecido. Porém, devido ao uso de bombas no sistema, este não gera economia de energia para a indústria.
POSSÍVEIS PROBLEMAS
Formação de incrustações
Causada por corrosão, entrada de material sólido na alimentação, ou acúmulo de matéria ao longo do meio de aquecimento.
Salinização
Ocasiona perdas relacionadas a transferência de calor.
Formação de escamas do soluto
A ocorrência da escamação pode fazer com que o coeficiente global de troca de calor sofra uma diminuição.
Formação de espuma
Ocasiona perda de produto.
Sensibilidade de alguns materiais
O aquecimento sob temperaturas moderadas, mesmo que em tempos relativamente pequenos, pode danificar alguns tipos de materiais.
TIPO DE EVAPORADORES
Circulação Natural
Tubos horizontais
Vantagens:
Deve utilizar-se em pequenas instalações;
Deve-se aplicar a soluções diluídas.
Desvantagens:
Baixo coeficiente global de transferência de calor;
Formação de espuma;
Equipamento de limpeza difícil;
Não se deve aplicar a soluções viscosas.
Tubos Verticais Curtos
Vantagens:
Circulação interna facilitada;
Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais;
Fácil limpeza de depósitos;
Formação de espuma reduzida;
É possível usar em soluções viscosas.
Desvantagens:
Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações;
Continua a existir formação de espuma;
Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa;
Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos.
Tubos Verticais Longos
Vantagens:
Não produz espuma
Coeficientes de transferência de calor altos
Elevada fração de líquido evaporado
Desvantagens:
Grandes dimensões;
Não se utiliza com misturas viscosas.
Circulação Forçada
Tubos Horizontais Curtos
Evaporador de Tubos Horizontais
Vantagens:
Deve utilizar-se em pequenas instalações;
Deve-se aplicar a soluções diluídas.
Tubos Horizontais Longos
Evaporador de Tubos Horizontais
Desvantagens:
Baixo coeficiente global de transferência de calor;
Formação de espuma;
Equipamento de limpeza difícil;
Não se deve aplicar a soluções viscosas.
Tubos Verticais Longos e Curtos
Filme Agitado
Filme Agitado
Vantagens:
Útil para misturas viscosas;
Acumulação de sólidos baixa;
Baixos tempos de residência;
Desvantagens:
Equipamento de grandes dimensões;
Custo adicional devido ao agitador auxiliar.