INDICE

1. Base teórica de la operación unitaria

1.1 Conceptos y definición -

1.2 Fundamentos teóricos
1.3 Clasificación -

2. Equipos de la industria pesquera

2.1 Función que realizan

2.1.1 Evaporadores típicos de uso en la industria pesquera

2.1.2 Transferencia de calor en evaporadores

2.2 Tipos y principios

2.2.1 capacidad de un evaporador

2.2.2 economia de un evaporador
2.2.3 balance de materia
2.2.4 balance de calor en evaporador de simple efecto
2.2.5 balance de calor en evaporador de multiple efecto

2.3 funcionamiento -

3. Cálculos de diseño

a) Balance de calor
b) Proceso de diseño del equipo de intercambiador de calor

4. Referencia
 1.1 Conceptos y definición:

1.2 Fundamentos teóricos

En los sistemas frigoríficos el evaporador opera como intercambiador de calor, por cuyo interior fluye el refrigerante el
cual cambia su estado de líquido a vapor. Este cambio de estado permite absorber el calor sensible contenido alrededor
del evaporador y de esta manera el gas, al abandonar el evaporador lo hace con una energía interna notablemente
superior debido al aumento de su entalpía, cumpliéndose así el fenómeno de refrigeración.

El flujo de refrigerante en estado líquido es controlado por un dispositivo o válvula de expansión la cual genera una
abrupta caída de presión en la entrada del evaporador. En los sistemas de expansión directa, esta válvula despide una
fina mezcla de líquido y vapor a baja presión y temperatura. Debido a las propiedades termodinámicas de los gases
refrigerantes, este descenso de presión está asociado a un cambio de estado y, lo que es más importante aún, al
descenso en la temperatura del mismo.

De esta manera, el evaporador absorbe el calor sensible del medio a refrigerar transformándolo en calor latente el cual
queda incorporado al refrigerante en estado de vapor. Este calor latente será disipado en otro intercambiador de calor
del sistema de refrigeración por compresión conocido como condensador dentro del cual se genera el cambio de estado
inverso, es decir, de vaporización a líquido.

Fellows, P. (1994). TECNOLOGIA DE PROCESAMIENTO DE ALIMENTOS.

Se conoce por evaporador al intercambiador de calor donde se produce la transferencia de energía térmica desde un
medio a ser enfriado hacia el fluido refrigerante que circula en el interior del dispositivo. Su nombre proviene del cambio
de estado sufrido por el refrigerante al recibir esta energía, luego de una brusca expansión que reduce su temperatura.
Durante el proceso de evaporación, el fluido pasa del estado líquido al gaseoso.

Los evaporadores se encuentran en todos los sistemas de refrigeración como neveras, equipos de aire acondicionado y
cámaras frigoríficas. Su diseño, tamaño y capacidad depende de la aplicación y carga térmica de cada uso.

ROSALES P. H. A. (2010). Conservación de Alimentos por Calor y Cinética de la Destrucción Térmica. Huancayo
(Perú)
1.3 Clasificación

a) Marmita abierta o artesanales

b) Evaporador de tubos horizontales con simulación natural.
c) Evaporador vertical con circulación natural.
d) Evaporador vertical de tubos largos
e) Evaporador de caída de película
f) Evaporador de circulación forzada
g) Evaporador de película agitada
h) Evaporador solar de artesa abierta

1. Marmita abierta o artesa: La forma masa simple de un evaporador es una marmita abierta o artesa en la cual
se hierve el liquido, el suministro de calor proviene de condensación de vapor de agua en una chaqueta o en
serpentines sumergidos en el liquido. En algunos casos, la marmita se calienta a fuego directo.

Estos evaporadores son económicos y de operación simple, pero el desperdicio de calor es excesivo. En
ciertos equipos se utilizan paletas o raspadores para agitar el líquido.

2. Evaporador de tubos horizontales: con simulación natural. El banco horizontal de tubos de calentamiento es
similar al banco de tubos de un intercambiador de calor. El vapor de agua entra a los tubos y se condensa; el
condensado sale por el otro extremo de los tubos. La solución a ebullición esta por fuera de ellos, el vapor se
desprende de la superficie liquida; después, casi siempre se hace pasar por dispositivos de tipo deflector para
impedir el arrastre de gotas de liquido y sale por la parte superior. Este equipo, relativamente económico,
puede utilizarse para líquidos no viscosos con altos coeficientes de transferencia de calor y para líquidos que
no formen incrustaciones puesto que la circulación del líquido no es muy buena, son poco adecuados para
materiales viscosos. En casi todos los casos, tanto este evaporador como todos los que se estudian
posteriormente después operan con régimen continuo, tanto la alimentación como la velocidad es constante.
Así mismo la velocidad de salida del concentrado es constante.

3. Evaporador vertical con circulación natural. En este tipo de evaporador se usan tubos verticales en lugar de
horizontales y el líquido esta dentro de los tubos, por lo que el vapor se condensa en el exterior. Debido a la
ebullición y a la disminución de densidad, el liquido se eleva por los tubos con circulación natural y fluye hacia
abajo a través de un espacio central abierto grande, Esta circulación natural aumenta el coeficiente de
transferencia de calor por lo que no es útil con líquidos viscosos. Este equipo se llama con frecuencia
evaporador de tubos cortos. Una variación de este modelo es el evaporador de canasta, que usa tubos
verticales, pero el elemento de calentamiento se cuelga en el cuerpo, de tal manera que haya un espacio
anular que sirva de bajada. El modelo de canasta difiere del evaporador vertical de circulación natural,
después este tiene un espacio central en vez del anular como bajada. Este equipo se usa con frecuencia en
las industrias del azúcar, la sal y la sosa cáustica.

4. Evaporador vertical de tubos largos puesto que los coeficientes de transferencia de calor del lado de vapor es
 muy alto en comparación con el de lado del líquido que se evapora, es conveniente contar con velocidades
altas para el líquido. En un evaporador de tipo vertical con tubos largos. Estos miden de 3 a 10 m de alto lo
que ayuda a obtener velocidades del líquido muy altas. Por lo general, el liquido pasa por los tubos una sola
vez y no se recircula. Los tiempos de contacto suelen ser bastantes breves en este modelo. En algunos
casos, como cuando la relación entre la velocidad de alimentación y la velocidad de evaporación es baja,
puede emplearse recirculación natural del producto a través del evaporador, añadiendo una conexión de
tuberías entre la salida del concentrado y la línea de alimentación este es un método muy común en la
producción de leche condensada.

5. Evaporador de caída de película. Una variación del modelo de tubos largos es el evaporador de caída de
película, en el cual el liquido se alimenta por la parte superior de los tubos y fluye por sus paredes en forme de
película delgada. Este modelo se usa mucho par la concentración de materiales sensibles al calor, como jugo
de naranja y otros zumos de frutas, debido a que el tiempo de retención es bastante bajo (entre 5 y 10 seg.) y
el coeficiente de calor es alto.

6. Evaporador de circulación forzada. El coeficiente de transferencia de calor de la película liquida puede

aumentarse por bombeo provocando una circulación forzada del liquido en el interior de los tubos, para esto
se emplea el modelo de tubos verticales largos, añadiendo una tubería conectada a una bomba entre salida
del centrifugado y la de alimentación. Sin embargo los tubos de un evaporador de circulación forzada suele
ser más cortos que los tubos largos, este modelo es muy útil para líquidos viscosos. Además en otros casos
se usa un intercambiador de calor horizontal externo e independiente.

7. Evaporador de película agitada. La principal resistencia a la transferencia de calor en un evaporador

corresponde al líquido. Por tanto, un método para aumentar la turbulencia de la película liquida y el coeficiente
de transferencia de calor, consiste en la agitación mecánica de dicha película. Esto. Se lleva a cabo en un
evaporador de caída de película modificado, usando un solo tubo grande enchaquetado que contiene un
agitador interior. El líquido penetra por la parte superior del tubo y a medida de que fluye hacia abajo se
dispersa en forma de película turbulenta por la acción de aspas de agitación vertical. La solución concentrada
sale por el fondo y el vapor pasa por un separador para salir por la parte superior. Este tipo de evaporador
es práctico para materiales muy viscosos, pues el coeficiente de transferencia de calor es mayor que en los
modelos de circulación forzada. Se usa para materiales viscosos sensibles al calor como el látex de caucho,
gelatina, antibióticos y jugo de frutas. Sin embargo, tiene costo alto y capacidad baja.

8. Evaporador solar de artesa abierta. Un proceso muy antiguo pero que todavía se usa es la evaporación solar
en artesas abiertas. El agua salina se introduce en artesas o bateas abiertas y de poca profundidad y se deja
evaporar lentamente al sol hasta que cristalice.
 h

2. Equipos de la industria pesquera

2.1 Función que realizan

2.1.1 Evaporadores típicos de uso en la industria pesquera

En la industria pesquera la concentración del agua de cola de las plantas de harina de pescado se realiza en
evaporadores de tubos largos de 3 y 4 efectos que pueden ser de películas ascendentes o tubos inundados y
películas descendentes siendo el medio calefactor de la primer efecto y el vapor del caldero o vahos de los
secadores a vapor y para el segundo efecto y los siguientes efectos trabajan con la evaporación de los efectos
anteriores ayudados por un vacío.

Los evaporadores normales más utilizados en la industria pesquera son los tubos inundados o películas
ascendente en plantas que utilizan secado del tipo fuego directo , donde los gases de combustión están en
contacto con el producto a secar. Utilizan vapor de calderas como fuentes de energía.

Los evaporadores tipo película descendente (FF) utilizan vapor de calderas como fuentes de energía (SHE) ,
vapores generados en los equipos e secado- energía residual (WHE) , o bien combinación de estos.

La tendencia actual de la industria es utilizar equipos del tipo película descendente por las siguientes razones :
La operación de lo equipos de tubos inundados producen concentrado en un rango medio de tiempos de 3 – 4
hrs , dado el gran volumen de liquido en su interior , frente a 25 – 30 minutos en una unidad de película
descendente , lo cual se traduce en una serie de ventajas:

En las plantas de evaporación de película descendente se puede iniciar el proceso de adicion de concentrado
fresco , en un breve tiempo ; se puede concentrar la totalidad del agua de cola , a diferencia del de tubo llenos,
donde el equipo queda con una carga completa de agua de cola. Procesar pequeñas cantidades de pesca en
forma integral, los que es un fenómeno común a lo largo de un año; obtener mejores rendimientos de proceso,
al no tener almacenamiento entre días de proceso; reducir el tiempo de limpieza a 2.5 – 3 horas , frente a las 12
– 18 horas de limpieza que requiere una unidad de tubos llenos.

Al utilizar un evaporadores tipo película descendente , se obtienen harinas de mejor calidad dado que siempre
se puede agregar concentrado fresco , y presencia de concentrado ajeno será mínima. El daño térmico de las
proteínas es menor, lo que se refleja en un color mas claro, debido al menor tiempo de concentración , y
menores temperaturas de operación.

Ahorro de energía

Las plantas de evaporación de películas descendentes pueden operar con vahos de secadores a vapor con los
consiguientes ahorros energéticos.

Las partes de un evaporador son:

1) Un cambiador de calor de carcasa y tubos: vapor en la carcasa y líquido que se concentra en los tubos.
2) Un separador o espacio de vapor para separar el líquido del vapor.
3) Rama de retorno del líquido procedente del separador.

Los tubos del intercambiambiador son 1 a 2 pulgadas de diámetro y 3.5 a 10 m de largo.

El líquido y el vapor de ebullición por la acción de ebullición asciende por el interior de los tubos . el líquido que
se separa desciende por gravedad hasta el fondo de los tubos.

En los evaporadores de película descendente:

- El liquido entra por la parte superior de los tubos

3. Cálculos de diseño

c) Balance de calor
d) Proceso de diseño del equipo de intercambiador de calor
 BIBLIOGRAFÍA

FELLOWS, P. (1994). Tecnología del procesado de los alimentos: Principios y prácticas.

Editorial Acribia, S.A. Zaragoza (España).

FOOTITT R. J. (1995). Enlatado de Pescado y Carne. Editorial Acribia S.A. Zaragoza (España)

HERSON, A. C. y E. D. HULLAND (1985). Conservas alimenticias, procesado térmico y

microbiología. Editorial Acribia, S.A. Zaragoza (España).

DARIAN W. y V. A. (1989). Manual Sobre el Envasado de Pescado en Conserva. Documento

Técnico de Pesca FAO. Roma (Italia).

INSTITUTE FOR TERMAL PROCESSING SPECIALISTS, IFTPS (2000), Protocolo para la

Conducción de Estudios de Penetración de Calor (002)