UNIVERSIDAD NACIONALPEDRO RUIZ GALLO FACULTAD : FACULTAD DE INGENIERÍA MECANICA Y ELECTRICA ALUMNO : MONTEZA MEGO RAMON JUVENAL CURSO : TERMODINÁMICA I PROFESOR : NECIOSUP INCIO CARLOS . después de haber oído acerca de la investigación en Rillieux la refinación de azúcar. Forstall. su padre. Norbert Soulie. Mientras tanto. Rillieux era primo del pintor Edgar Degas. que en su mayoría eran esclavos. donde se calienta y se deja hasta la mayor parte del agua evaporada. Norbert Rillieux comenzó a investigar formas de mejorar el proceso de refinado de azúcar. en Louisiana. 1894). una parte del azúcar se perdió. es más conocido por su invención del evaporador de múltiple efecto. Los trabajadores. En 1833. Una cantidad considerable de azúcar también fue quemada porque era difícil de controlar y mantener los niveles adecuados de calor para las ollas. el proceso de refinamiento de azúcar era lento. Estos desacuerdos creado resentimientos a largo plazo entre la familia y Rillieux Forstall Edmund. un arquitecto. Mientras que en Francia. Vincent Rillieux y Forstall Edmund. Cada vez que se vierte el líquido. 1806 hasta octubre 8. un criollo americano inventor e ingeniero. Edmond. El proceso era también peligroso para los trabajadores. que tenían habitualmente para transferir el líquido caliente. El método más común de convertir la caña en azúcar fue llamado el "Tren de Jamaica" método. el hermano de Norberto. Este invento fue un acontecimiento importante en el crecimiento de la azúcar en la industria. En la década de 1800. principalmente Edmond Rillieux. la refinería de azúcar nunca fue terminado debido a los desacuerdos entre los principales. junto con su primo. vertió el líquido espeso resultante a macetas más pequeñas que el líquido continúa a espesar. un constructor. Sin embargo.PRINCIPIO DE RILLIEUX INTRODUCCION: Norbert Rillieux (marzo 17. le ofreció el cargo de Ingeniero Jefe de la refinería de azúcar que aún no es completa. Rillieux aceptó la oferta y regresó a Louisiana para tomar posesión de su nuevo cargo. un medio de eficiencia energética de la evaporación del agua. costoso e ineficiente. El jugo de caña de azúcar fue presionado de la caña y después se vertió en una caldera grande. comenzó a trabajar con Edmundo Forstall para construir una nueva refinería de Louisiana Sugar. Dentro de estos se apilan varias bandejas para contener el jugo de caña de azúcar.A pesar del fracaso de la colaboración. . la caña de azúcar no se derrama y se encuentran en un riesgo reducido para las quemaduras. Antes de 1849. ambos fueron considerados extranjeros en la sociedad muy consciente de clase de Luisiana. porque una fuente que se necesita. una plantación propiedad de socio de negocios de Packwood. No mucho después de esto. Los evaporadores eran tan eficientes que los fabricantes de azúcar eran capaces de cubrir los costos dela nueva máquina con las enormes ganancias del azúcar producido con el sistema de Norbert Rillieux. liberan vapor para transferir calor a los moldes anteriores. El calor se controla más fácilmente que en el método de tren de Jamaica. Norbert Rillieux exitosamente instalado en Myrtle Theodore Packwood la plantación de Grove. así como hacer el proceso más seguro para los trabajadores. Merrick & Towne en Filadelfia ofrecían los fabricantes de azúcar de una opción de tres diferentes sistemas de evaporación de efecto múltiple. Judá P Benjamin . el desarrollo de su máquina entre 1834 y 1843. Después de estos éxitos. Norbert Rillieux mantenido enfocados en mejorar el proceso de refinación del azúcar. el nuevo sistema Rillieux se instaló en Bellechasse. El sistema de evaporación de efecto múltiple que dijo el vertido dirigida tanto que el resultado de la transferencia y la aplicación desigual de calor. Como la parte inferior cacerolas calor. 12000. Varios años después de patentar el sistema. a una temperatura inferior. Benjamin y Rillieux hizo muy buenos amigos. Esto evita que el azúcar se queme y descolorido. para sartenes múltiples de jugo de caña de azúcar. Norbert Rillieux logró convencer a 13 fábricas de azúcar de Louisiana para utilizar su invento. A medida que los trabajadores no tienen que transferir el líquido. cuando se patentó la misma. Ellos fueron capaces de seleccionar máquinas capaces de hacer 6000. posiblemente debido a su situación social similar. o 18000 libras de azúcar por día. El sistema utiliza un vacío de cámara o en un contenedor con aire reducida para reducir el punto de ebullición de los líquidos. Si los evaporadores se numeran en el sentido en que disminuye la presión. en 1830. ya que este vapor no es utilizado como elemento o agente de calefacción. el vapor de agua producido en este último efecto se recoge en un condensador conectado a su vez con un sistema de vacío.EVAPORADORES DE MÚLTIPLES EFECTO: PRINCIPIOS GENERALES En un evaporador de efecto simple. en el cual se condensa a una temperatura superior a la de ebullición de la disolución que se evapora en el mismo. . El vapor producido en el primer efecto es utilizado como agente de calefacción en el segundo. En la figura 10. está representado esquemáticamente un sistema de evaporación de triple efecto.5. y T1. y P3. P2. la entalpía del vapor producido no es aprovechada. Las concentraciones. El vapor producido en este segundo evaporador se lleva a un tercero en el que se condensa a una temperatura superior a la de ebullición de la disolución que se encuentra en el mismo. y los efectos de la carga hidrostática son despreciables. y T3. introducidos por Rillieux. b) Las disoluciones no presentan elevación del punto de ebullición. las presiones y las temperaturas en cada evaporador se mantienen constantes. respectivamente. sí puede usarse en un segundo evaporador si la disolución contenida en este último tiene un punto de ebullición suficientemente bajo para que la diferencia de temperatura entre el vapor de calefacción y la disolución hirviente proporcione un flujo de calor adecuado. Esta es la idea básica de los evaporadores de múltiple efecto. Las velocidades de flujo de masa son tales que en ningún evaporador hay acumulación o disminución de disolvente o soluto. Sin embargo. y las presiones y las temperaturas en cada unidad son. T2. P1. se cumple que: P1 > P2 > P3 Y T1 > T2 > T3 El estudio de un sistema de evaporación de efecto múltiple se puede realizar tomando como base las siguientes suposiciones: a) El sistema opera en condiciones de flujo y estado estacionarios. inversamente proporcional al valor del coeficiente global de transmisión de calor en el mismo. de tal forma que la cantidad de calor proporcionada por el vapor de calefacción en el primer efecto se encuentra como calor latente en el vapor que sale del mismo. hasta la temperatura de ebullición. d) Las entalpías de dilución no se toman en consideración. la presión es inferior a la atmosférica. TF. El paso de la alimentación de un efecto a otro no requiere bombas. (cabeza): En este sistema. Se requiere una bomba para introducir esa alimentación en el primer efecto. superior a la atmosférica. por lo que se puede escribir: de donde se deduce que. generalmente. de forma aproximada. la diferencia de temperatura es. Si se considera que no hay elevación en el punto de ebullición. como consecuencia de estar a una temperatura por encima de la de ebullición. Como la cantidad de calor cedida en un evaporador por el vapor de calefacción procedente del evaporador anterior es igual a la cedida en el evaporador anterior. ya que en éste la presión es. se cumplirá: MÉTODOS DE ALIMENTACIÓN A) Alimentación directa. en cambio. Para la extracción de la disolución concentrada del último efecto también se requiere una bomba. En los evaporadores de múltiples efectos las áreas son iguales. también se considera despreciable. la alimentación se introduce en el primer efecto y sucesivamente pasa a los elementos siguientes. cuando pasa de un efecto a otro. sólo se precisan de válvulas de control para regular el caudal de líquido. Los errores cometidos con estas suposiciones son cuantitativamente pequeños. ya que la circulación se realiza en el sentido de las presiones decrecientes. pues en éste. T1. e) También se desprecia el calor que lleva el líquido.c) La cantidad de calor necesaria para llevar la alimentación desde su temperatura inicial. . en ellos. se pueden establecer las ecuaciones anteriores con carácter aproximado. contracorriente): En este caso la alimentación se introduce en el último efecto. con lo que la economía disminuye. Con esta alimentación se requiere una bomba entre cada dos efectos y otra para extraer la disolución concentrada del primer efecto. De todo lo expuesto se deduce que una alimentación caliente es preferible tratarla en corriente directa. con lo que la capacidad total disminuye. parte del calor cedido por el vapor de calefacción se invierte en calentar la alimentación hasta su punto de ebullición. pero no en la producción de vapor en el primer efecto. Por otra parte. el coeficiente global de transmisión del calor es muy bajo. mientras que con una alimentación fría resulta más económica la alimentación inversa. del último efecto pasa a los primeros. C) Alimentación mixta: Se emplea en aquellos casos en los que se presenta un fuerte aumento de la viscosidad con la concentración. Por ello. en el último efecto. El aumento de viscosidad que experimenta la disolución a medida que se concentra se ve compensado con el aumento del punto de ebullición en la misma al pasar de un efecto a otro. La alimentación se introduce en el segundo o tercer efectos. Sin embargo. la economía aumenta con una disolución fría ya que esta no requiere tanto calentamiento para alcanzar su punto de ebullición en el último efecto. a medida que se va concentrando y su viscosidad aumentando. finalmente. y sale como disolución concentrada del primer efecto. su temperatura va disminuyendo. . al pasar de un efecto a otro. va pasando de un efecto a otro en el sentido de las presiones crecientes. ya que en cada uno de ellos la disolución entra a una temperatura inferior a la de ebullición. Con ello se eliminan algunas bombas y se produce la concentración final de la disolución más viscosa en el efecto que se encuentra a mayor temperatura.Presenta los siguientes inconvenientes: a) si la disolución que se va a concentrar es viscosa. B) Alimentación inversa (cola. y. Con este sistema de alimentación se evitan los dos inconvenientes de la alimentación directa. también la capacidad. y consiguientemente. y eso contribuye a un mayor aumento en la viscosidad. este aumento de economía está contrarrestado por el calentamiento que la disolución experimenta al pasar de un efecto a otro. después circula en corriente directa. b) Si la alimentación se introduce fría en el primer efecto. un coeficiente global de transmisión de calor U = UM . El vapor de calefacción se introduce en el primer efecto y circula como en el caso de corriente directa de un efecto a otro. Por tanto. A. . En cambio. la capacidad por metro cuadrado de superficie en un evaporador de N efectos es aproximadamente igual a 1/N veces la capacidad del evaporador de efecto simple. (producción de sal común). En un evaporador de tres efectos con la misma superficie de calefacción en cada uno de ellos y con el coeficiente global medio de transmisión del calor. La capacidad de estos sistemas también se ve reducida por la elevación del punto de ebullición de la disolución. Este sistema de alimentación se emplea en aquellos casos en los que la alimentación está muy concentrada y el producto resultante está formado por cristales sólidos. y una diferencia de temperatura igual a la diferencia de temperatura total en el triple efecto. Como la entalpía de vaporización es prácticamente constante en el rango de presiones utilizado. dado que la variación de la entalpía de vaporización al pasar de un efecto a otro es muy pequeña. cuando se condensa 1 kg de vapor de calefacción se vaporiza en la disolución hirviente aproximadamente un kg de agua. pero no así la economía. aumenta la economía N veces. y así. existe una proporcionalidad entre la cantidad de líquido evaporado y la cantidad de calor transmitido. la capacidad es: Por lo tanto. UM. la capacidad es la misma que en uno de efecto simple que tenga el mismo coeficiente global. pues. la misma superficie de calefacción que una de las unidades del efecto múltiple y que opere con una diferencia de temperatura igual a la diferencia total de temperatura con la que opera el sistema de múltiple efecto. en un evaporador de efectos múltiples.D) Alimentación en paralelo: En este sistema se introduce alimentación nueva en cada efecto y se extrae disolución concentrada. CAPACIDAD Y ECONOMÍA EN UN MÚLTIPLE EFECTO Se define la capacidad de un evaporador como la cantidad de líquido evaporado en la unidad de tiempo. la cantidad de calor total transmitida en la unidad de tiempo es: En un evaporador simple con la misma superficie de calefacción. ya que ésta depende del balance de energía en cada efecto y no de la velocidad de transmisión del calor. en el sistema de múltiple efecto se consigue una gran economía. para los mismos. . Las diferencias de temperaturas útiles. son las mismas en los tres casos. Sin embargo. están representadas las pérdidas en la diferencia de temperatura en un evaporador simple. Las zonas rayadas corresponden a las pérdidas en la diferencia de temperaturas debidas a la elevación del punto de ebullición. b) alimentación inversa. uno de doble y otros de triple efecto. la economía depende de la temperatura de la alimentación y de las entalpías de vaporización en cada efecto. d) alimentación paralela. siendo necesario reducir el número de efectos. están representadas por las zonas no rayadas. de tal forma que la cesión de calor por dicho vapor se produce a la temperatura de saturación correspondiente a la presión de la cámara de evaporación. T3 . estas pérdidas podrían ser superiores a la diferencia de temperaturas disponible. en cuanto que actúa como fuerza impulsora de la transmisión del calor. c) alimentación mixta. Las temperaturas correspondientes al vapor de calefacción en el primer efecto. Por tanto. TVc . Cuando en un evaporador la disolución hirviente tiene un punto de ebullición superior al del agua pura a la presión existente en la cámara de evaporación.Según se ha visto. La elección del número de efectos está determinada por el costo mínimo de la instalación que hace posible resolver el problema planteado. Por ello en cada efecto se produce una disminución de la diferencia de temperatura en la cuantía correspondiente a la elevación del punto de ebullición. Modelos de flujo del líquido en evaporadores de múltiple efecto: a) alimentación directa. En la figura adjunta. y al vapor en estado de saturación que sale del último. el vapor producido está sobrecalentado en la cuantía correspondiente a la elevación del punto de ebullición. este vapor sobrecalentado pierde rápidamente su sobrecalentamiento.10. y no la temperatura de ebullición de la disolución en el efecto anterior. la diferencia de temperatura en un efecto se calcula tomando como base la temperatura de saturación del vapor de calefacción en la cámara de condensación. LIMITACIONES Y CÁLCULO La influencia del punto de ebullición y de la carga hidrostática en un evaporador de efectos múltiples es mucho mayor que en un efecto simple. Se observa que estas pérdidas aumentan con el número de efectos. 10. en cuyo caso el proceso de evaporación no sería posible. de forma que si éste fuera grande. Vi (N). 4.buenastareas. Se podrían obtener con balances de materia y balances de energía en cada efecto. pues ya las variaciones son pequeñas. sin hacer de nuevo los balances de entalpía. parte del calor transmitido no aparece en el segundo. y Vi. hay 2N + 1 incógnitas: (VC. 10. y un balance de masa en todo el sistema: F = VT + LN. y al revés). LINKOGRAFÍA: - http://www. 3. En la práctica. Si se supone que las áreas son iguales. T1 a TN-1 y A) En vez de resolverlas todas se hace por tanteo: 1.10. con el valor del AM.html . Si no son iguales. calculando Vc y todos los Vi. y conviene aumentar un poco el incremento de temperatura sobre el calculado a partir de los valores de U.Fig. Ai . 6. 5. Se plantean y resuelven los balances de entalpía. Se calculan los nuevos incrementos de temperatura. (Si sale un área muy grande es que el incremento de temperatura tomado es pequeño. Efecto de la elevación del punto de ebullición sobre la capacidad de los evaporadores. Se calculan las áreas a partir de las ecuaciones de transmisión del calor. 2. se toma un AM (media) pues los resultados varían poco. de modo inversamente proporcional a los coeficientes globales. Cálculo de un múltiple efecto: Existen muchas incógnitas: Vc. Se distribuyen las temperaturas de acuerdo a lo explicado anteriormente. habría que redistribuir las temperaturas y empezar de nuevo. Hay que tener presente que si en el primer efecto la alimentación entra fría.com/ensayos/Principio-De-Rillieux/6905892. la ecuación de transmisión del calor. Ti . Balances de materia permiten calcular VT y LN .