TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TAPACHULA

Carretera a Puerto Madero Km. 2, Centro, 30700
Tapachula de Córdova y Ordoñez, Chis. 16 de mayo de 1983

CARRERA:
INGENIERÍA QUÍMICA

SEMESTRE:
Q7A

MATERIA:
LABORATORIO INTEGRAL III

DOCENTE:
ING. JOSÉ ALFREDO LEÓN HERNÁNDEZ

REPORTE DE PRÁCTICA:
PRÁCTICA 2: EVAPORACIÓN

INTEGRANTES DEL EQUIPO 3:

DOMÍNGUEZ RICO SEBASTIAN ALBERTO - 17510251
LÓPEZ JUÁREZ INARIO FELICIANO - 17510744
RIVAS SOSA FRIDA MICHELLE - 17510270
ROBLES AGUILAR ANDRÉS TAKESHI - 17510272
RODRÍGUEZ DÁVILA DAFNE MARÍA - 17510274
VENTURA MONTES CITLALI MAHETSI - 17510284

TAPACHULA CHIAPAS, MAYO DEL 2021

Contenido
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 3
2. OBJETIVOS .................................................................................................... 4
OBJETIVO GENERAL: ....................................................................................... 4
OBJETIVOS ESPECIFÍCOS:.............................................................................. 4
3. FUNDAMENTO TEÓRICO.............................................................................. 4
4. METODOLOGÍA ............................................................................................. 7
5. RESULTADOS................................................................................................ 9
6. CONCLUSIONES ........................................................................................... 9
7. DISCUSIONES: ............................................................................................ 10
8. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................. 11
 1. INTRODUCCIÓN
“La evaporación se define generalmente como la transferencia de un líquido hacia
un gas debido a la volatilización originada por transición de calor.”

(E.J. Henley & J.D. Seader)

En la evaporación, se elimina el vapor formado por ebullición de una solución liquida

de la cual se obtiene una solución más concentrada. Este proceso, solamente se
lleva a cabo en la superficie entre un líquido y el gas, también se dice que es un
proceso endotérmico ya que se requiere de calor para generar el cambio de una
fase a otra. Dicho proceso dependerá de la intensidad del movimiento térmico de
las moléculas, esto quiere decir que en cuanto más rápido se mueven las moléculas,
la evaporación sucederá más rápido.

Las propiedades físicas y químicas de la solución que se desea concentrar y del

vapor a separar tienen un efecto considerable sobre el tipo de evaporador que debe
usarse y sobre la presión y la temperatura del proceso. Algunas propiedades que
afectan al proceso son:

• Concentración del líquido: la alimentación líquida a un evaporador es

bastante diluida, por lo que su viscosidad, bastante baja, es similar a la del agua y
se opera con coeficientes de transferencia de calor bastante altos.

• Solubilidad: Mientras más se calienta la solución y aumenta la concentración

del soluto, puede excederse el límite de solubilidad del material en solución y se
formaran cristales.

• Solubilidad térmica de los materiales: Diversos productos, en especial los

alimentos y otros materiales biológicos, son sensibles a la temperatura y se
degradan cuando ésta sube o el calentamiento es muy prolongado.

• Formación de espumas: En algunos casos, dependiendo el material se llega

a formar espuma durante la ebullición, esta espuma es arrastrada por el vapor que
sale del evaporador y puede producir pérdidas del material.
• Presión y temperatura: El punto de ebullición de la solución está relacionado
con la presión del sistema. Cuanto más elevada sea la presión de operación del
evaporador, mayor será la temperatura de ebullición. Además, la temperatura de
ebullición también se eleva a medida que aumenta la concentración del material
disuelto por la acción de la evaporación.

Entre los sistemas de evaporación podemos encontrar los siguientes:

• Evaporadores de película descendente

• Evaporadores de película ascendente

• Evaporadores de circulación forzada

• Evaporadores de placa

• Evaporadores compactos

Como aplicación, la evaporación es una técnica muy utilizada en el laboratorio para

concentrar una muestra, en este caso, se aplicará para determinar la cantidad de
azúcar que contiene la bebida Coca – Cola. La Coca – Cola, es una bebida gaseosa
de mezcla homogénea compuesta por agua, azúcar, ácido fosfórico y colorante
caramelo, actualmente es vendida a nivel mundial en diversas tiendas, restaurantes
y máquinas expendedoras.

2. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL:
Obtener la cantidad de azúcar que contiene la bebida Coca – Cola por medio
de evaporación

OBJETIVOS ESPECIFÍCOS:
Calcular la cantidad de agua que se evapora.
Observar los fenómenos que ocurren durante el proceso.

3. FUNDAMENTO TEÓRICO
La transferencia de calor a un líquido en ebullición es un tipo importante de
transferencia de calor bastaste frecuente en las industrias de proceso que recibe el
nombre general de Evaporación. En la evaporación se elimina el vapor formado por
la ebullición de una solución líquida obteniéndose una solución más concentrada.
En la gran mayoría de los casos, la operación unitaria de evaporación se refiere a
la eliminación de agua de una solución acuosa. Entre los ejemplos típicos de
procesos de evaporación están la concentración de soluciones acuosas de azúcar,
gomas, leche, jugos de frutas y extractos y pulpas de verduras. En estos casos, la
solución concentrada es el producto deseado y el agua evaporada suele
desecharse. En otros casos, el agua que contiene pequeñas cantidades de
minerales se evapora para obtener agua libre de sólidos utilizada en la alimentación
de calderas, para procesos químicos especiales o para otros propósitos. En ciertos
casos, el principal objetivo de la evaporación consiste en concentrar una solución
de tal manera que, al enfriarse ésta, se formen cristales que pueden separarse.
Este proceso especial se denomina Cristalización.
Factores del proceso
Las propiedades físicas y químicas de la solución que se está concentrando y del
vapor que se separa tienen efecto considerable sobre el tipo de evaporador que
debe usarse y sobre la presión y la temperatura del proceso. Las propiedades que
afectan a los métodos de procesamiento son las siguientes:
a. Concentración de la solución alimenticia. Por lo general, la alimentación líquida a
un evaporador es bastante diluida, por lo que su viscosidad, bastante baja, es similar
a la del agua y se opera con coeficientes de transferencia de calor bastante altos.
A medida que se verifica la evaporación, la solución se concentra y su viscosidad
pude elevarse notablemente, causando una marcada disminución del coeficiente de
transferencia de calor. Debe existir entonces una circulación y/o turbulencia
adecuada para evitar que el coeficiente se reduzca demasiado.
b. Solubilidad. A medida que se calienta la solución y aumenta la concentración del
soluto, puede excederse el límite de solubilidad del material en solución y se
formaran cristales. Esto puede limitar la concentración máxima que pueda
obtenerse por evaporación de la solución. En la mayoría de los casos, la solubilidad
del soluto aumenta con la temperatura. Esto significa que, al enfriar una solución
concentrada caliente proveniente de un evaporador a una determinada temperatura,
puede presentarse una cristalización.
c. Sensibilidad térmica de los materiales. Muchos productos, en especial las
soluciones alimenticias y otros materiales biológicos, pueden ser sensibles a la
temperatura y en consecuencia pueden degradarse cuando ésta sube o el
calentamiento es muy prolongado. En estos productos están la leche, jugos de
frutas y extractos vegetales. La cantidad de degradación es una función de la
temperatura y del tiempo.
d. Formación de espumas. En algunos casos las soluciones alimenticias como la
leche desnatada y algunas soluciones de ácidos grasos forman espumas durante la
ebullición. Esta espuma es arrastrada por el vapor que sale del evaporador y puede
haber pérdidas del material alimenticio.
e. Presión y temperatura. El punto de ebullición de la solución está relacionado con
la presión del sistema. Cuanto más elevada sea la presión de operación del
evaporador, mayor será la temperatura de ebullición. Además, la temperatura de
ebullición también se eleva a medida que aumenta la concentración de la solución
alimenticia por la acción de la evaporación. Este fenómeno se denomina elevación
del punto de ebullición. Para mantener a nivel bajo la temperatura de los materiales
termo sensibles suele ser necesario operar a presiones inferiores a 1 atm., esto es,
al vacío.
f. Formación de incrustaciones y materiales de construcción. Algunas soluciones
depositan materiales sólidos llamados incrustaciones sobre las superficies de
calentamiento. Estas incrustaciones pueden formarse a causa de los productos de
descomposición o por disminución de la solubilidad. El resultado es una reducción
del coeficiente de transferencia de calor, lo que obliga a limpiar el evaporador. La
selección de los materiales de construcción del evaporador tiene importancia en la
prevención de la corrosión.
g. velocidad de evaporación. Depende de la temperatura: a mayor temperatura,
mayor velocidad de evaporación. La energía necesaria para que un gramo de
líquido pase al estado gaseoso se denomina calor latente de vaporización (Lv)
h. cambio de temperatura dependiendo de la concentración. En este estado de
equilibrio dinámico, la concentración de las moléculas en el vapor es constante y
por lo tanto también es constante la presión. La presión ejercida por el vapor cuando
se encuentra en equilibrio con el líquido, a una determinada temperatura, se
denomina presión de vapor y su valor aumenta al aumentar la temperatura.
i. Convección natural. Las corrientes de convección natural son las responsables
del movimiento del fluido cerca de la superficie. El líquido próximo a la superficie
caliente está ligeramente sobrecalentado y, por consiguiente, se evapora cuando
sube a la superficie

4. METODOLOGÍA
Materiales

• 2 vasos de precipitado de 100 ml

• Mechero o parrilla eléctrica
• Tripié

• Malla de asbesto
Procedimiento
1. Pesar dos vasos de precipitado de 100 ml.

2. Añadir 50 ml de la bebida Coca – Cola en cada vaso de precipitado de 100

ml.
3. Calentar en el mechero o en la parrilla eléctrica en cada vaso con la bebida
Coca – Cola.
4. Esperar hasta que el líquido se evapore por completo y solo quede una pasta
muy viscosa.

5. Tomar el tiempo en que tarda en evaporarse el agua.

6. Pesar en la balanza analítica el vaso con la pasta resultante.
7. Restar el peso del vaso de precipitado vacío y la diferencia es el resultado el
peso de azúcar en 50 ml de Coca – Cola.
 METODOLOGÍA

Pesar dos vasos de

precipitado de 100 ml.

Añadir 50 ml de la bebida
Coca – Cola en cada vaso
de precipitado de 100 ml.

Calentar en el mechero o en
la parrilla eléctrica en cada
vaso con la bebida Coca –
Cola.

Esperar hasta que el

líquido se evapore por
completo y solo quede
una pasta muy viscosa.

Tomar el tiempo en que

tarda en evaporarse el
agua.

Pesar en la balanza
analítica el vaso con la
pasta resultante.

Restar el peso del vaso de

precipitado vacío y la diferencia
es el resultado el peso de azúcar
en 50 ml de Coca – Cola.

RESULTADOS
 5. RESULTADOS
Los resultados obtenidos en la práctica se observaron después de calentar la
sustancia en el vaso (Coca-Cola) por aproximadamente 31 minutos, los cuales
fueron necesarios para evaporar por completo el líquido (agua) teniendo como
resultado solo la pasta viscosa (azúcar) en el fondo del vaso de ppt. Los vasos de
ppt de 100 ml totalmente vacíos pesaron: Vaso no.1 = 51.589 g y Vaso no.2 =
48.2420 g. Después de calentar por 31 min y evaporar por completo los vasos de
ppt. de 100ml ya solo con la pasta (azúcar), estos pesaron: Vaso no.1 = 55.9568 g
y Vaso no.2 = 52.9 g.

Análisis de resultados.

Debido a los resultados obtenidos en la experimentación podemos describir los

siguientes resultados. Al restarle el peso de los vasos vacíos como diferencia
obtuvimos que el total de gramos de azúcar en 50 ml de Coca-Cola fueron:

Vaso 1:55.9568-51.589=4.3678g Vaso 2:52.9-48.2420=4.658g

Vaso no.1 = 4.3678g y Vaso no.2 = 4.658g

De acuerdo con lo investigado en fuentes de información, los datos son que por
cada 600ml de bebida Coca-Cola contiene 63gr de azúcar, esto quiere decir que la
comparación con lo realizado en esta práctica es que si en 600 ml hay 63 se espera
que en 50ml sean 5.25ml.

Concluimos que efectivamente los resultados obtenidos no están muy lejos de lo

esperado ya que la diferencia con los resultados obtenidos y los esperados son de
menos de .8g esto quiere decir que puede ser dañino para la salud ya que
prácticamente por cada 600ml de bebida serian 12 cucharadas de azúcar, lo cual
se excede de los límites recomendados para una buena salud y alimentación.

6. CONCLUSIONES
La evaporación es un proceso sumamente importante dentro del ciclo del agua y el
clima, porque va a permitir que las masas de agua lleguen a la atmósfera, puedan
condensarse y a la vez formar las nubes para que luego se produzcan las
precipitaciones o lluvias. Asimismo, la evaporación interviene el proceso de
formación del fenómeno de enfriamiento, denominado evaporativo, este fenómeno
se origina, al momento que las moléculas comienzan a evaporarse y la temperatura
que tienen el líquido baja de manera considerable.

La energía que se usa mientras se produce la evaporación, intensifica el movimiento

de partículas y moléculas que van a escapar en forma de vapor. Aquí intervine la
energía cinética, porque esta sobrepasa la fuerza de cohesión que aplica la tensión
superficial, ya que, la energía cinética que poseen las moléculas va a ser mayor, si
la temperatura es mayor. La evaporación es mucho más rápida y fluida cuando las
temperaturas son más altas.

La evaporación, es un fenómeno necesario para que se realice el ciclo de la vida,

porque el agua en estado gaseoso se condensa y se forman las nubes, luego las
nubes a través de la lluvia vuelven al estado líquido, de esta manera se mantienen
fértiles los suelos. Otra manera de volver el agua condensada a l atierra es por
medio de la niebla, rocío y nevadas.

7. DISCUSIONES:
En primera instancia los fenómenos que ocurren en la práctica es de la conducción
de calor del fuego al recipiente que “es un proceso de transmisión de calor basado
en el contacto directo entre los cuerpos, sin intercambio de materia, porque el calor
fluye desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura que está
en contacto con el primero”. (Serway, Raymond A.; Faughn, Jerry S.)

Después la convección de calor en el interior del líquido (la convección en sí es el

transporte de calor por medio del movimiento del fluido) y luego el cambio de fase
del agua contenida en la bebida (Coca-Cola) pues “los procesos de transferencia
de calor acompañados por un cambio de fase son más complejos que el simple
intercambio de calor entre fluidos.” (McCabe, W. L., Smith, J.C., Harriot, P., 2007)

Un cambio de fase implica la adición o sustracción de cantidades considerables de

calor a temperatura constante o casi constante. La velocidad del cambio de fase
está regida por la velocidad de transferencia de calor, pero con frecuencia influye
sobre ella la velocidad de nucleación de las burbujas, gotas o cristales, así como el
comportamiento de la nueva fase una vez formada.

El fenómeno principal que es la evaporación tiene como objetivo concentrar una

solución consistente en un soluto no volátil y un solvente volátil. En la mayor parte
de las evaporaciones, el solvente es agua (igual que en esta práctica). (McCabe,
W. L., Smith, J.C., Harriot, P., 2007)

La evaporación se realiza vaporizando una parte del solvente para producir una
solución concentrada de licor espeso (el residuo o pasta viscosa que queda en el
vaso según la práctica). La evaporación difiere del secado en que el residuo es un
líquido —a veces altamente viscoso— en vez de un sólido; difiere de la destilación
en que el vapor es generalmente un solo componente y, aun cuando el vapor sea
una mezcla, en la evaporación no se intenta separar el vapor en fracciones; difiere
de la cristalización en que su interés reside en concentrar una solución y no en
formar cristales.

El agua en la Coca-Cola se evapora cuando esta supera su punto de ebullición,

pero cabe mencionar que como esta no es una sustancia pura también sufre un
aumento del punto de ebullición lo que quiere decir que el agua hará ebullición por
arriba de 100°C (si estamos hablando de una P= 1 atm.)

A esto se le conoce como elevación del punto de ebullición y lo describe la regla de

Dühring, la presión de vapor de la mayor parte de las soluciones acuosas es menor
que la del agua a la misma temperatura. En consecuencia, para una presión dada,
la temperatura de ebullición de las soluciones es mayor que la del agua pura. El
aumento del punto de ebullición sobre el del agua se conoce con el nombre de
elevación del punto de ebullición BPE, boiling point elevation de la solución.
(Geankoplis, 1998)

8. BIBLIOGRAFÍA
C. Smith , J., & L. McCabe , W. (1986). Reducción de tamaño. En J. C. Smith, & W.
L. McCabe, OPERACIONES BÁSICAS EN INGENIERÍA QUÍMICA (Vol. II,
págs. 365-380). México, México: Reverté. Recuperado el 17 de Marzo de
2021
Foust, A. S., Wenzel, L., Maus, L., & Bryce Andersen, L. (2006). Operaciones en
etapas. En A. S. Foust, L. A. Wenzel, L. Maus, & L. Bryce Andersen,
PRINCIPIOS DE OPERACIONES UNITARIAS (F. Torres Roldán, Trad.,
Segunda ed.). México: Continental. Recuperado el 16 de Marzo de 2021
Geankoplis, C. J. (1998). Filtración en la separación sólido-líquido. En C. J.
Geankoplis, Procesos de transporte y operaciones unitarias (pág. 885).
México: Continental. Recuperado el 17 de Marzo de 2021
McCabe, W. L., C. Smith, J., & Harriott, P. (2007). Ecuaciones básicas del flujo de
fluidos. En W. L. McCabe, J. C. Smith, & P. Harriott, Operaciones Unitarias
en Ingenieria Quimica (Septima ed., págs. 71-84). México: McGrawHill.
Recuperado el 17 de marzo de 2021
Procesos de transferencia de calor. Donald Quentin Kern TRIGÉSIMA PRIMERA
REIMPRESIÓN MÉXICO, 1999, Q. KERND. Q. Kem Asociadosy Catedrático
Instructor en Ingeniería WmicaCase Institute of Technolog TRIGÉSIMA PRIMERA
REIMPRESIÓNMÉXICO, 1999 COMPAÑÍA EDITORIAL CONTINENTAL, S.A. DE
C.V.MÉXICO
Fenômenos de Transporte (2a. Ed.). Edwin N. Lightfoot, Robert Byron Bird y Warren
E. Stewart. Libro de Edwin N. Lightfoot, Robert Byron Bird y Warren E. Stewart
Transferencia de calor y masa: fundamentos y aplicaciones. Yunus A. Çengel.
FUNDAMENTOS Y APLICACIONES Cuarta edición. YUNUS A. ÇENGEL
University of Nevada, Reno AFSHIN J. GHAJAR Oklahoma State University,
Stillwater