ES2234863T3 - Evaporador con superficie calorica formada por un canal abierto descendente en forma de espiral concentrico. - Google Patents
Evaporador con superficie calorica formada por un canal abierto descendente en forma de espiral concentrico.Info
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Abstract
Evaporador modular de uso general constituido por dos módulos evaporadores básicos, acoplados alternativamente en un número que depende de la capacidad del equipo. Estos módulos tienen como característica principal que su superficie calórica esta formada por un canal abierto descendente en forma de espiral concéntrica circular o rectangular, en uno de los módulos el canal se desarrolla de la periferia hacia la parte central y en el otro de la parte central a la periferia. El acoplamiento permite una circulación continua del líquido sobre la superficie calórica de los módulos, desde la entrada de solución diluida en el primero hasta la salida de la solución concentrada en el último, incrementando el coeficiente total de transmisión de calor gracias a una buena conducción y convección natural, una área de interfase grande y un pequeño espesor de la corriente liquida, permitiendo que la evaporación se realice sin calentar la solución hasta su punto de ebullición necesariamente. La alimentaciónde la energía calórica para la evaporación es en la calandria del primer módulo y el vapor producido alimenta la calandria del módulo siguiente y así sucesivamente hasta que finalmente pasa a un condensador, trabajando como un múltiple efecto al vacío, optimizando la evaporación, ahorrando energía y agua.
Description
Evaporador con superficie calórica formada por un
canal abierto descendente en forma de espiral concéntrico.
Ingeniería Química, Ingeniería Petrolera,
Ingeniería Azucarera, Ingeniería de Alimentos, Ingeniería de
Procesos, Ingeniería Nuclear, Ecología, Operaciones Unitarias,
Transferencia de Energía y Materia, Transmisión de Calor,
Tratamiento de Agua, Destilación, Condensación de Vapor, Ebullición
de Líquidos, Equipos de Proceso Industriales, Evaporación,
Evaporadores, Evaporadores Cristalizadores.
Los principales modelos de evaporadores
utilizados actualmente son: De Tubos Horizontales; De tubos
Verticales; De circulación Forzada; De circulación forzada con
calentador externo; De tubos largos verticales; De película
descendente tubular, De película descendente de placas. Generalmente
están constituidos por tres partes principales que son: el fondo del
evaporador; la calandria del evaporador o cámara de vapor de
calentamiento y el cuerpo del evaporador o cámara de vapor
producido. Por una salida colocada generalmente en la parte superior
del cuerpo, el vapor producido puede pasar a la atmósfera, o a un
condensador o sirve para alimentar la calandria de otro evaporador
conectado en serie con el primero, en este caso la calandria del
segundo evaporador actuara como condensador del vapor producido en
el primer evaporador, que a su vez producirá una evaporación en el
segundo evaporador, este vapor producido puede utilizarse para
alimentar la calandria de otro evaporador y así sucesivamente hasta
llegar a un limite que estará fijado por la diferencia entre la
temperatura del punto de ebullición de la solución a evaporar y la
temperatura del vapor utilizado para el calentamiento, a este
arreglo en serie de varios evaporadores se le denomina Evaporación
en Múltiple Efecto al Vacío y se utiliza para incrementar el
aprovechamiento de la energía. El fondo del evaporador es la parte
inferior del aparato donde generalmente se localizan la entrada del
líquido o solución diluida a evaporar y la salida del líquido
residual o solución concentrada; esta parte está unida en forma
hermética a la calandria. La calandria o cámara de vapor de
calentamiento es un compartimento cerrado generalmente integrado por
las paredes exterior e interior y los espejos inferior y superior,
los espejos sirven de soporte a una gran cantidad de tubos que los
atraviesan y están mandrinados a los mismos, estos tubos tienen un
largo determinado por el modelo del evaporador; la superficie
interior o exterior de los tubos, según el caso, forma la
superficie calórica del evaporador, tiene además la calandria las
entradas de vapor para el calentamiento y las salidas de condensados
y gases incondensables. Generalmente, la calandria está unida en
forma hermética con el cuerpo del evaporador por la parte superior
de la misma y por la parte inferior está unida también en forma
hermética con el fondo del aparato. El cuerpo del evaporador o
cámara de evaporación, generalmente está colocado sobre la
calandria unido a ella en forma hermética, en la parte superior
tiene el separador de arrastres o de espuma y la salida del vapor
producido.
Estos evaporadores realizan el proceso de
evaporación en dos etapas: en la primera etapa, dentro de la
calandria calientan el líquido o solución a evaporar hasta una
temperatura igual o un poco más alta que la de su punto de
ebullición y en la segunda etapa, por conducción y convección
natural o utilizando bombas o algún otro aditamento hacen llegar
este líquido caliente hasta la cámara de evaporación o cuerpo del
aparato donde se lleva al cabo la evaporación en el área de
interfase; tienen una superficie calórica formada por tubos o placas
estampadas y para su funcionamiento intervienen múltiples factores
técnicos, siendo los principales el coeficiente de transmisión de
calor, la conducción, la convección, la velocidad de circulación del
líquido hirviente sobre la superficie de calefacción, el incremento
del punto de ebullición por la presión hidrostática, el área de
interfase líquido-vapor, la naturaleza de la
solución o líquido a evaporar, la calidad del vapor de
calentamiento. Estos evaporadores pueden trabajar en forma aislada
como simples efectos o conectados en serie en un sistema de múltiple
efecto, para lo cual es necesario conectar entre uno y otro
evaporador tuberías de gran diámetro para la salida de vapor,
tuberías para la salida de líquido o solución a evaporar, tuberías
para la salida de los condensados y tuberías para la salida de los
gases incondensables, cada evaporador o simple efecto con sus
correspondientes válvulas y sistemas de control además de la
necesaria instrumentación para la medición de la presión y
temperatura en cada evaporador y en su caso el control automatizado
de la operación. Durante su funcionamiento se pueden presentar
problemas por arrastres de solución en el vapor producido e
incrustaciones en los tubos o placas de la superficie calórica que
requieren limpieza y mantenimiento cuidadoso.
El documento
CH-A-189866 describe un evaporador
que comprende una placa evaporadora en forma de espiral con canales
abiertos.
Sobre la evaporación y evaporadores se
consultaron los siguientes libros:
"Chemical Engineering". Coulson and
Richarson. Programon Press. 1963. Cap. 6, pag.
151-229.
Enciclopedia de Tecnología Química. Kirk
Othmer. UTEHA. 1962. Tomo 7, Págs.
560-581.
Evaporación y Cristalización. G. del
Tanago. Dossat. 1954. Cap. 2. Pages. 7 - 232.
"Handbook of Cane Sugar Engineering". E.
Hugot. Elsevier. 1980. Cap. 31, Págs. 348-
458.
Ingeniería Química Operaciones Unitarias. G.
Brow. Marin. 1970. Cáp. 32. Págs.
499-518.
Manual del Azúcar de Caña. Meade Chen.
Limusa. 1991. Cáp. 9. Págs.
241-310.
Manual del Ingeniero Químico. Perry &
Chilton. McGrow Hill. 1982. Cáp.11. Pags.
29-44.
Principios de Operaciones Unitarias. Alan
Faust. CECSA. 1970. Cap. 19. Pags.
449-495.
"Transport Process & Unit Oper." C. J.
Geankopolis. CECSA. 1989. Cap. 6. Pags.
405-429.
"Technology for Sugar Refinery." Oliver
Lyle. Chapman & Hall. 1960. Cap 12.
Págs.276-289.
Y los siguientes artículos publicados en las
revistas que se mencionan a continuación:
Sugar y Azúcar.- Octubre 1962, Págs.
48-50. Los Principios de Rillieux Olvidados.
Evaporación a Múltiple efecto y Calentamiento de
Jugos. Alfred L. Webre, M.E., Jackson Industries Inc.
Birmin-
gham, Alabama.
gham, Alabama.
Sugar y Azúcar.- Enero 1963, Págs.
53-56. Los Olvidados Principios de Rillieux.
Combinaciones de Evaporadores con Calentadores.
Alfred L. Webre, M.E., Jackson Industries Inc.
Birmin-
gham, Alabama.
gham, Alabama.
Sugar y Azucar.- Mayo 1963, Págs.
55-62. Los Olvidados Principios de Rillieux.
Combinaciones de Cuádruple Efectos con
Calentadores. Alfred L. Webre, M.E., Jackson Industries
Inc. Birmin-
gham, Alabama.
gham, Alabama.
Y la información técnica comercial de las
siguientes publicaciones:
Tecnologías del Grupo Niro. Enero 1993.
Págs. 22 y 27. Publicación de Niro A/S. Ole Andersen.
Dinamarca.
Informaciones BMA. Abril 1997, 35/1997.
Págs. 21-23. Publicación de Braunschweigische
Maschinenbauanstalt AG. República Federal de Alemania.
Como puede considerarse del gran número de
elementos que intervienen en la construcción y funcionamiento de
estos evaporadores y del incremento del costo por la mano de obra
calificada requerida para el ensamblado de tantas piezas o partes
el precio de estos aparatos es elevado y con la finalidad de mejorar
algunos de los factores técnicos mencionados, lograr un mejor
funcionamiento, ahorrar energía y agua y hacer menos costosa la
operación, se pensó en el desarrollo del evaporador con superficie
calórica formada por un canal abierto descendente en forma de
espiral concéntrico, que se pretende proteger por la presente
solicitud, pues se trata de un aparato modular diferente a los
mencionados que funciona más eficientemente.
Las principales características de este
evaporador modular de uso general son: que está constituido por dos
módulos o evaporadores básicos que se acoplan alternativamente en un
número que depende de la capacidad de trabajo del equipo; que cada
uno de estos módulos o evaporadores básicos está constituido por
únicamente dos partes que son: la calandria y el cuerpo del
evaporador básico correspondiente; que la calandria de cada uno de
estos evaporadores básicos tiene la característica de utilizar una
superficie calórica formada por un canal abierto descendente en
forma de espiral concéntrico circular o rectangular; que en uno de
los módulos el canal se desarrolla de la periferia de la superficie
calórica hacia la parte central y en el otro de los módulos el canal
se desarrolla de la parte central de la superficie calórica hacia la
periferia, esto permite que el calentamiento y la evaporación del
líquido o solución en proceso se lleve a cabo en forma simultánea,
debido a que por el fondo y los lados del canal, el líquido o
solución es calentado convenientemente y por la interfase
líquido-vapor, o sea por toda la superficie del
líquido, se realiza la evaporación; que la inclinación o gradiente
hidráulico del canal abierto produce que el líquido fluya siguiendo
la forma de la espiral descendente y que el vapor producido en un
módulo es utilizado para el calentamiento del módulo siguiente
trabajando este equipo en un sistema de evaporación de múltiple
efecto al vacío, con lo cual se obtienen las siguientes
ventajas:
Primero. Ahorro de energía, la evaporación
se lleva a cabo con la mínima diferencia de temperatura entre el
líquido o solución a evaporar y el vapor, fluido o medio de
calentamiento. No es necesario calentar el líquido o solución a
evaporar a su temperatura de ebullición debido a que basta el mínimo
incremento de temperatura para provocar un aumento en la energía
cinética de las moléculas del líquido y lograr que algunas de ellas
escapen en forma de vapor a través de la superficie que está en
contacto con la fase gaseosa.
Segundo. Se incrementa el área del líquido
en contacto con la fase gaseosa debido a que la superficie del
líquido que va fluyendo por el canal abierto está en todo momento en
contacto con la fase gaseosa, esto permite que las moléculas de
líquido evaporadas escapen a través de toda el área de interfase y
sean rápidamente desalojadas, con lo cual se incrementa la capacidad
de evaporación por área, a diferencia de los evaporadores de tubos
en los cuales el líquido o solución es calentado hasta una
temperatura igual o ligeramente más alta que su punto de ebullición
dentro de los tubos y es hasta que el líquido alcanza la parte final
de los tubos cuando está en contacto con la fase gaseosa y entonces
se lleva a cabo la evaporación.
Tercero. Debido al flujo descendente de la
solución o líquido a evaporar causado por la inclinación o gradiente
hidráulico del canal abierto, que puede ser de 0.01 Mt. por Mt
hasta 0.600 Mt. por Mt., se incrementa la circulación del líquido
sobre la superficie de calefacción, mejorando la transmisión de
calor por convección y por conducción natural con lo cual se
incrementa el coeficiente total de transmisión de calor de la
película del líquido en contacto con la superficie calórica.
Cuarto. Debido a la inclinación o
gradiente hidráulico del canal abierto, que puede ser desde 0.01 Mt.
por Mt. hasta 0.600 Mt. por Mt. el espesor de la corriente liquida
que circula sobre la superficie calórica es relativamente pequeño lo
cual ocasiona un efecto de película líquida descendente con flujo
uniforme.
Quinto. La evaporación se realiza en forma
continua, ya que el líquido o solución a evaporar está en contacto
con la superficie calórica durante todo el tiempo de proceso. Debido
a que el líquido va descendiendo en espiral con una pendiente o
gradiente hidráulico que puede ser desde 0.01 Mt. por Mt. hasta
0.600 Mt. por Mt., dependiendo de las características del líquido o
solución en proceso.
Sexto. Se reduce la destrucción de las
substancias termolábil es debido a que no es necesario calentar el
líquido o solución a evaporar hasta su temperatura de ebullición, lo
cual reduce la posibilidad de incremento de color que se observa en
los jugos de frutas o productos alimenticios concentrados por
evaporación con calentamiento hasta el punto de ebullición.
Séptimo. Debido a que no existen
recalentamientos, se minimizan las posibilidades de que se presenten
las proyecciones o arrastres de líquido o solución en el vapor tan
comunes en otros tipos de evaporadores.
Octavo. Evita la elevación de la
temperatura de ebullición del líquido por el efecto de la presión
hidrostática, debido a que se trata de un canal abierto con una
pendiente calculada de tal manera que el nivel de la superficie del
líquido sobre el fondo del canal permanezca prácticamente constante
en cada uno de los módulos evaporadores bási-
cos.
cos.
Noveno. Debido al especial diseño de los
módulos evaporadores básicos y a la forma alternada en que se
encuentran acoplados, el evaporador trabaja en un sistema de
evaporación en múltiple efecto al vacío, en el cual el vapor
producido en la primera unidad evaporadora alimenta la calandria de
la segunda unidad evaporadora y el vapor producido en la segunda
unidad evaporadora alimenta la calandria de la siguiente unidad
evaporadora y así sucesivamente hasta donde lo permita la
diferencia de temperaturas entre el vapor de calentamiento y el
líquido o solución a evaporar, y la presión de trabajo o los
requerimientos del proceso.
Décimo. Por su diseño y por la forma en
que se separan los condensados, este evaporador puede ser también
utilizado como destilador, separando los condensados producidos en
cada módulo evaporador básico, circunstancia muy útil para la
obtención de agua destilada o condensada, destilación de derivados
del petróleo, separación de gasolinas, separación de aceites
esenciales, alcoholes, etc.
Décimo Primero. Por su diseño y por la
forma en que se lleva a cabo la evaporación, este evaporador puede
ser también utilizado como enfriador del líquido o solución
alimentada, funcionando como un condensador evaporativo,
circunstancia muy útil por ejemplo para enfriar el agua caliente
producida en algunos procesos y volverla a usar o en su defecto
descargarla al drenaje a baja temperatura.
Décimo Segundo. Con la instalación de un
apropiado sistema de alimentación de solución saturada y de entradas
suplementarias de vapor en algunos de los módulos evaporadores
básicos, este evaporador puede procesar una suspensión sobresaturada
de cristales en sus aguas madres y utilizarse para incrementar el
tamaño de los cristales hasta el tamaño que el proceso lo requiera,
ejemplos: cristales de azucares, cristales de sales minerales,
etc.
Décimo Tercero. Ahorro de agua. este
evaporador al operar en un sistema de evaporación en múltiple efecto
al vacío, ahorra agua necesaria para la condensación en el
condensador general que se encuentra conectado a la salida de vapor
producido del último módulo.
Esta invención se refiere a un evaporador modular
según la reivindicación 1 de uso general, integrado por dos módulos
o evaporadores básicos cuyas superficies calóricas están formadas
por un canal abierto construido en forma de una espiral concéntrica
descendente con una inclinación adecuada para provocar que el
líquido o solución a evaporar fluya hacia abajo dentro del canal,
mientras es calentado convenientemente con objeto de producir
simultáneamente la evaporación del mismo; en uno de los módulos el
canal abierto se desarrolla en forma de una espiral concéntrica que
va de la periferia hacia el centro del módulo y en el otro módulo,
el canal abierto se desarrolla en forma de una espiral concéntrica
que va de la parte central hacia la periferia de dicho módulo. El
vapor producido en cada módulo o evaporador básico es utilizado para
alimentar la calandria del siguiente módulo o evaporador básico por
lo que este evaporador modular a pesar de ser un solo equipo,
trabaja bajo el sistema de evaporación en múltiple efecto. Los
detalles característicos de este novedoso evaporador se muestran
claramente en la siguiente descripción y en los 19 dibujos que en 16
paginas se acompañan a la misma como una ilustración y siguiendo los
signos de referencia para indicar las partes y las figuras
mostradas.
La figura 1 (Pág. 1/16) es una perspectiva libre
convencional del tipo de canal abierto de fondo circular, que es uno
de los tres tipos de canal que se consideran como los más apropiados
para ser usados en este evaporador, este tipo de canal se utiliza
preferentemente cuando el evaporador es de sección circular (Figs.
16 y 17, Págs. 13/16 y 14/16), en la figura 1 (Pág. 1/16) y en el
corte transversal (Fig. 1b, Pág. 1/16) se aprecia que este canal
abierto de fondo circular está formado por tres partes que son: el
fondo circular (Núm.5, Figs. 1 y 1b, Pág. 1/16) y las dos paredes
laterales verticales (Núms. 4 y 6, Figs. 1 y 1b, Pág. 1/16), las
dimensiones varían de acuerdo a la capacidad de trabajo del aparato
y al gradiente hidráulico, generalmente el radio de giro del fondo
circular (r, Figs. 1 y 1b, Pág. 1/16) es igual a la mitad del ancho
del canal (A, Figs. 1 y 1b, Pág. 1/16) y en el comienzo de la
espiral la altura (h, fig. 1 y 1b, pág. 1/16) de las dos paredes
laterales verticales es la misma, siendo como mínimo igual al ancho
del canal (A, fig. 1, Pág. 1/16), posteriormente la altura de la
pared lateral colocada del lado del descenso de la espiral se
incrementa en función del gradiente hidráulico. El canal abierto de
fondo circular comienza en el borde interior del soporte superior de
la superficie calórica (Núm. 3, Figs. 1 y 1b, Pág. 1/16) y termina
en el borde interior del soporte inferior (Núm. 7, fig. 1 y 1b,
paga. 1/16), el largo del canal abierto está determinado por el
diámetro total del cuerpo y el diámetro del tubo central en el caso
de un evaporador circular o las dimensiones de ancho y largo del
cuerpo y las dimensiones de ancho y largo del tubo central en el
caso de un evaporador rectangular.
La figura 2 (Pág. 2/16) es una perspectiva libre
convencional del tipo de canal abierto de fondo plano, que es uno de
los tres tipos de canal que se consideran como los más apropiados
para ser usados en este evaporador, este tipo de canal se utiliza
preferentemente cuando el evaporador es de sección rectangular
(Figs. 18 y 19; Págs. 15/16 y 16/16). En la figura 2 (Pág. 2/16) y
en el corte transversal de la misma (Fig. 2b, Pág. 2/16) se aprecia
que este canal está formado por tres partes que son: el fondo plano
(Núm. 10, Figs. 2 y 2b; Pág. 2/16) y las dos paredes laterales
(Núms. 9 y 11; Figs. 2 y 2b; Pág. 2/16). las dimensiones varían de
acuerdo a la capacidad del aparato y el gradiente hidráulico de
trabajo, generalmente el ancho del fondo plano es igual al ancho del
canal (A, fig.2, Pág.2/16) y al comenzar la espiral la altura (h,
Figs. 2 y 2b, Pág. 2/16) de las paredes laterales son iguales,
teniendo como mínimo una altura igual al ancho del canal (A, fig. 2
y 2b; Pág. 2/16), posteriormente la altura de la pared lateral
situada del lado del descenso de la espiral se incrementa en función
del gradiente hidráulico. El canal abierto de fondo plano comienza
en el borde interior del soporte superior de la superficie calórica
(Núm. 8, Figs. 2 y 2b; Pág. 2/16) y termina en el borde del soporte
inferior (Núm. 12, Figs. 2, Pág. 2/16), el largo del canal está
determinado por el diámetro total del cuerpo y el diámetro del tubo
central en el caso de un evaporador circular o las dimensiones de
ancho y largo del cuerpo y las dimensiones de ancho y largo del tubo
central en el caso de un evaporador rectangular.
La figura 3 (Pág. 3/16) es una perspectiva libre
convencional del tipo de canal abierto de fondo cónico, y la figura
3b es el corte transversal del mismo, este es uno de los tres tipos
de canal que se consideran como los más apropiados para ser usados
en este evaporador. Este tipo de canal se utiliza preferentemente en
caso especiales en los cuales las características especificas del
material en proceso lo requieren, pudiendo ser el evaporador de
sección circular o rectangular. El canal abierto de fondo cónico
está formado por tres partes, el fondo cónico (Núms. 16 y 19, Fig. 3
y 3 b; Pág. 3/16) y las dos paredes laterales verticales (Núms. 15 y
17, Figs. 3 y 3b; Pág. 3/16) el fondo cónico está formada por la
intersección de dos secciones rectas inclinadas (Núm. 16 y 19, Fig.
3 y 3b; Pág. 3/16) que forman un ángulo que depende del material en
proceso y el gradiente hidráulico, los extremos libres de estas dos
secciones rectas inclinadas, están unidas las paredes verticales
rectas, la altura mínima de las paredes rectas verticales es igual
al ancho del canal (A, Fig. 3 y 3b; Pág.3/16) las dimensiones de
estas secciones varían de acuerdo a la capacidad del aparato y al
gradiente hidráulico de trabajo, el canal abierto de fondo cónico
comienza en el borde superior de la superficie calórica (Núm. 14,
Figs. 3 y 3b, Pág.3/16) y termina en el borde del soporte interior
(Núm. 18, Figs. 3 y 3b, Pág. 3/16), el largo del canal está
determinado por el diámetro total del cuerpo y el diámetro del tubo
central en el caso de un evaporador circular o las dimensiones de
ancho y largo del cuerpo y las dimensiones de ancho y largo del tubo
central en el caso de un evaporador rectangular.
La figura número 4 (Pág. 4/16) es una
representación esquemática de la forma de espiral concéntrica
circular que adopta el canal abierto cuando se trata de un
evaporador de forma exterior cilíndrica, el circulo mayor representa
la vista de planta del cuerpo del evaporador mostrando el diámetro
máximo interior; el circulo interior, marcado con el número 3,
representa el tubo central de paso de vapor. Cuando el flujo del
líquido o solución a evaporar es de la periferia hacia el centro, la
espiral se desarrolla del punto 1 hacia el punto 2; cuando el flujo
del líquido o solución a evaporar es desde la parte central hacia la
periferia, la espiral se desarrolla desde el punto 2 hacía el punto
1.
La figura número 5 (Pág. 4/16) es una
representación esquemática de la forma de espiral concéntrica
rectangular o cuadrada que adopta el canal abierto cuando se trata
de un evaporador de forma exterior rectangular, el rectángulo mayor
representa la vista de planta del cuerpo del evaporador mostrando
las dimensiones de ancho y largo interiores, el rectángulo interior
marcado con el número 3 representa la vista de planta del tubo
interior de vapor. Cuando el flujo del líquido o solución a evaporar
es de la periferia hacia el centro, la espiral se desarrolla del
punto 1 hacia el punto 2; cuando el flujo del líquido o solución a
evaporar es de la parte central hacia la periferia, la espiral se
desarrolla desde el punto 2 hacia el punto 1.
La figura número 6 (Pág. 5/16) es la
representación de la vista de planta de la calandria de un módulo
evaporador básico circular con superficie calórica de canal abierto
de fondo circular en espiral descendente y con flujo de líquido o
solución a evaporar de la periferia hacia la parte central,
numerándose sus partes principales de la siguiente manera: el tubo
central con el número 1, la superficie calórica con el número 5, los
soportes separadores que se encuentran debajo de la superficie
calórica con el número 6, la pared exterior de la calandria con el
número 7, las entradas de vapor de alimentación a la calandria con
el número 8, la salida de los gases incondensables con el número 11,
la salida de los condensados con el número 12, la salida de la
solución concentrada con el número 13, la entrada de la solución
diluida con el número 14 y la salida del vapor producido con el
número 15.
La figura número 7 (Pag. 6/16) es la
representación de la vista de corte transversal de la calandria de
un módulo evaporador básico circular con superficie calórica de
canal abierto de fondo circular en espiral descendente y con flujo
de líquido o solución a evaporar de la periferia hacia la parte
central, numerándose sus partes principales de la siguiente manera:
el tubo central con el número 1, las juntas con el número 2, el
soporte del tubo central con el número 3, los retenes superiores con
el número 4, la superficie calórica de canal abierto y fondo
circular con el número 5, los soportes separadores con el número 6,
la pared exterior de la calandria con el número 7, la junta para la
entrada del vapor con el número 8, la pared interior de la
calandria con el número 9, la tapa del fondo de la calandria con el
número 10, la salida de gases incondensables con el número 11, la
salida de condensados con el número 12, la salida de la solución
concentrada con el número 13, la entrada de la solución diluida con
el número 14, la salida de vapor producido con el número 15.
La figura número 8 (Pág. 7/16) es la
representación libre convencional de la calandria de un módulo
evaporador básico con superficie calórica de canal abierto con fondo
circular en espiral descendente y con flujo del líquido o la
solución a evaporar de la periferia hacia la parte central; con
objeto de mostrar la forma como se ensamblan las distintas partes de
la calandria y los componentes de cada una de las partes. Las partes
tienen la misma numeración que la de las figuras 6 (Pág. 5/16) y 7
(Pág. 6/16), los componentes están señalados con el número
correspondiente a la parte en asunto unido a una literal.
La figura número 9 (Pág. 8/16) es la
representación de la vista de planta por la parte superior de la
calandria de una un módulo evaporador básico circular con superficie
calórica de canal abierto con fondo circular en espiral descendente
y con flujo de líquido o solución a evaporar de la parte central
hacia la periferia numerándose sus partes principales de la
siguiente manera: el soporte guía del tubo central con el número 16,
la superficie calórica con el número 20, los soportes separadores
que se encuentran debajo de la superficie calórica con el número 21,
la pared exterior de la calandria con el número 24, la entrada de
vapor de alimentación a la calandria con el número 28, la salida de
los gases incondensables con el número 26, las juntas para las
salidas de los condensados con el número 22, la salida de la
solución concentrada con el número 25 y la entrada de la solución
diluida con el número 27.
La figura número 10 (Pág. 9/16) es la
representación de la vista de corte transversal de la calandria de
un módulo evaporador básico circular con superficie calórica de
canal abierto con fondo circular en espiral descendente y con flujo
de líquido o solución a evaporar de la parte central a la periferia,
numerándose sus partes principales de la siguiente manera: el
soporte guía del tubo central con el número 16, los retenes
superiores con el número 17, la superficie calórica de canal abierto
y fondo circular con el número 20, los soportes separadores con el
núm. 21, la pared exterior de la calandria con el núm. 24, la junta
para la salida de los condensados con el núm. 22, la pared interior
de la calandria con el núm. 19, la tapa del fondo de la calandria
con el núm. 23, la salida de gases incondensables con el núm. 26, la
salida de la solución concentrada con el núm. 25, la entrada de la
solución diluida con el núm. 27, la entrada del vapor de
alimentación con el núm. 28.
La figura número 11 (Pág. 10/16) es la
representación libre convencional de la calandria de un módulo
evaporador básico circular con superficie calórica de canal abierto
con fondo circular en espiral descendente y con flujo del líquido o
la solución a evaporar de la parte central hacia la periferia, con
objeto de mostrar la forma como se ensamblan las distintas partes de
la calandria y los componentes de cada una de las partes. Las partes
tienen la misma numeración que la de las figuras 9 (Pág. 8/16) y 10
(Pág. 9/16), los componentes están señalados con el número
correspondiente a la parte en asunto unido a una literal.
La figura número 12 (Pág. 11/16) es la
representación de la vista de planta de la sección del cuerpo del
evaporador que se encuentra adosada a la parte superior de la
calandria de un módulo evaporador básico circular que tiene el flujo
del líquido o solución a evaporar de la periferia a la parte
central, numerándose sus partes principales de la siguiente manera:
la sección del cuerpo del evaporador completa con el número 30, la
brida superior del cuerpo cilíndrico con el número 30a, las mirillas
de observación con el número 31, la entrada de hombre con el número
32, los soportes para los retenes superiores de la calandria (Núm.
4, Fig. 7, Pág. 6/16) están indicados con el número 33.
La figura número 13 (Pág. 11/16) es la
representación del corte transversal de la sección del cuerpo del
evaporador que se encuentra adosada a la parte superior de la
calandria de un módulo evaporador básico circular que tiene el flujo
del líquido o solución a evaporar de la periferia hacia la parte
central, numerándose sus partes principales como sigue: la sección
del cuerpo del evaporador completa con el número 30, la brida
superior del cuerpo con el número 30a, la pared de la parte
cilíndrica del cuerpo con el número 30b, la brida inferior del
cuerpo con el número 30c, las mirillas para observación con el
número 31, los soportes para los retenes superiores de la calandria
(número 4 en la figura 7, Pág. 6/16), están indicados con el número
33.
La figura número 14 (Pág. 12/16) es la
representación de la vista de planta de la sección del cuerpo del
evaporador que se encuentra adosada a la parte superior de la
calandria de un módulo evaporador básico circular que tiene el
flujo de la solución a evaporar de la parte central hacia la
periferia, numerándose sus partes principales de la siguiente
manera, la sección del evaporador completa con el número 40, la
brida superior del cuerpo cilíndrico con el número 40a, las salidas
para el vapor producido con el número 43, las mirillas con el número
41, la entrada de hombre con el número 42, los soportes de los
retenes superiores de la calandria, (Núm. 17, Fig. 10, Pág. 9/16)
están indicados con el número 44.
La figura número 15 (Pág. 12/16) es la
representación del corte transversal de la sección del cuerpo del
evaporador que se encuentra adosada a la parte superior de la
calandria de un módulo evaporador básico circular que tiene el
flujo del líquido o solución a evaporar de la parte central hacia la
periferia numerándose sus partes principales como sigue: la sección
completa con el número 40, la brida plana superior con el número
40a, la salida de vapor producido como 43a y 43b, la pared
cilíndrica como 40b, la brida plana inferior como 40c, las mirillas
de observación como 41, los soportes de los retenes superiores de la
calandria, (Núm. 17, Fig.10. Pág.9/16), están indicados como número
44.
La figura número 16 (Pág. 13/16) es la
representación del corte transversal del evaporador circular con
superficie calórica formada por un canal abierto con fondo circular
en forma de espiral concéntrico descendente, que tiene un arreglo
estructural que comienza de arriba hacia abajo con un módulo
evaporador básico con el flujo del líquido o solución a evaporar de
la periferia hacia la parte central, seguido de un módulo evaporador
básico con flujo de líquido o solución a evaporar de la parte
central hacia la periferia y luego un módulo evaporador básico igual
al primer módulo evaporador básico y así sucesivamente se pueden
acoplar tantos módulos evaporadores básicos como sea posible, las
partes están numeradas como sigue: la tapa superior del evaporador
con el número 55; la sección del cuerpo adosada a la parte superior
de una calandria con flujo de la periferia al centro, (figuras 12 y
13, Pág. 11/16) con el número 56; la calandria con flujo de la
periferia al centro, (figuras 6, 7 y 8; Págs. 5/16, 6/16 y 7/16)
con el número 57; la sección del cuerpo adosada a la parte superior
de una calandria con flujo de la parte central a la periferia,
(figuras 14 y 15, Pág. 12/16) con el número 58; la calandria con
flujo de la parte central a la periferia, (figuras 9, 10 y 11, Págs.
8/16, 9/16 y 10/16) con el número 59; la entrada del líquido o
solución a evaporar con el número 60, la entrada de vapor de
alimentación para la primera calandria con el número 61, la salida
de la solución concentrada con el número 62, la salida del vapor
producido en el último módulo evaporador básico con destino al
condensador con el número 63, la salida de condensados de cada
calandria con su correspondiente salida de gases incondensables está
indicada con el número 64.
La figura número 17 (Pág. 14/16) es la
representación del corte transversal del evaporador circular con
superficie calórica formada por un canal abierto de fondo circular,
en forma de espiral concéntrico descendente, que tiene un arreglo
estructural que comienza de arriba hacia abajo con un módulo
evaporador básico con el flujo del líquido o solución a evaporar de
la de la parte central hacia la periferia, seguido de un módulo
evaporador básico con flujo de líquido o solución a evaporar de la
periferia hacia la parte central y luego un módulo evaporador básico
igual al primer módulo y así sucesivamente se pueden acoplar tantos
módulos evaporadores básicos como sea posible, las partes están
numeradas como sigue: la tapa superior del evaporador con el número
65, la sección del cuerpo adosada a la parte superior de una
calandria con flujo de la parte central a la periferia, (figuras 14
y 15, Pág. 12/16) está indicada con el número 66; la calandria con
flujo de la parte central a la periferia, (figuras 9, 10 y 11; Págs.
8/16, 9/16 y 10/16) indicada con el número 67; la sección del cuerpo
adosada a la parte superior de una calandria con flujo de la
periferia hacia la parte central, (figuras 12 y 13, Pág. 11/16) con
el número 68; la calandria con flujo de la periferia hacia la parte
central, (figuras 6, 7 y 8; Págs. 5/16, 6/16 y 7/16) con el número
69; la entrada del líquido o solución a evaporar con el número 70,
la entrada de vapor de alimentación para la primera calandria con el
número 71, la salida del líquido o solución concentrada con el
número 72, la salida del vapor producido en el último módulo
evaporador básico con destino final al condensador con el número 73,
la salida de condensados de cada calandria junto con su salida de
gases incondensables, está marcada con el número 74.
La figura número 18 (Pág. 15/16), es la
representación del corte transversal del evaporador rectangular con
superficie calórica formada por un canal abierto de fondo plano
(Fig. 2 y 2b; Pág. 2/16) en forma de espiral concéntrico rectangular
descendente (Fig.5, Pág. 4 /16) que tiene un arreglo estructural que
comienza de arriba hacia abajo con una un módulo evaporador básico
con el flujo del líquido o solución a evaporar de la periferia hacia
la parte central, seguido de un módulo evaporador básico con flujo
de líquido o solución a evaporar de la parte central hacia la
periferia y luego un módulo evaporador básico igual al primer módulo
y así sucesivamente se pueden acoplar tantos módulos evaporadores
básicos como sea posible, las partes están numeradas como sigue: la
tapa superior del evaporador con el número 75, la sección del cuerpo
adosada a la parte superior de una calandria con flujo de la
periferia al centro con el número 76, la calandria con flujo de la
periferia al centro con el número 77, la sección del cuerpo adosada
a la parte superior de una calandria con flujo de la parte central a
la periferia con el número 78, la calandria con flujo de la parte
central a la periferia con el número 79, la entrada del líquido o
solución a evaporar con el número 80, la entrada de vapor de
alimentación para la primera calandria con el número 81, la salida
del líquido o solución concentrada con el número 82, la salida del
vapor producido en el último módulo evaporador básico con destino
final al condensador con el número 83, la salida de condensados de
cada calandria con su respectiva salida de gases incondensables
marcada con el número 84.
La figura número 19 (Fig. 16/16) es la
representación del corte transversal del evaporador con superficie
calórica formada por un canal abierto de fondo plano en forma de
espiral concéntrico rectangular descendente, que tiene un arreglo
estructural que comienza de arriba hacia abajo con un módulo
evaporador básico con el flujo del líquido o solución a evaporar de
la de la parte central hacia la periferia, seguido de un módulo
evaporador básico con flujo de líquido o solución a evaporar de la
periferia hacia la parte central y luego una un módulo evaporador
básico igual al primer módulo y así sucesivamente se pueden acoplar
tantos módulos evaporadores básicos como sea posible, las partes
están numeradas como sigue: la tapa superior del evaporador con el
número 85, la sección del cuerpo adosada a la parte superior de una
calandria con flujo de la parte central a la periferia con el número
86, la calandria con flujo de la parte central a la periferia con el
número 87, la sección del cuerpo adosada a la parte superior de una
calandria con flujo de la periferia hacía la parte central con el
número 88, la calandria con flujo de la periferia hacia la parte
central con el número 89, la entrada del líquido o solución a
evaporar con el número 90, la entrada de vapor de alimentación para
la primera calandria con el número 91, la salida del líquido o
solución concentrada con el número 92, la salida del vapor producido
en el último módulo evaporador básico con destino final al
condensador con el número 93, la salida de condensados de cada
calandria con su respectiva salida de gases incondensables indicada
con el número 94.
Con referencia a dichas figuras tenemos que el
evaporador con superficie calórica formada por un canal abierto
descendente en forma de espiral concéntrico (Fig. 16, Pág. 13/16;
Fig. 17, Pág. 14/16; Fig. 18; Pág. 15/16 y Fig. 19; Pág. 16/16) es
un evaporador modular formado por la combinación de dos módulos o
evaporadores básicos, en uno de ellos el canal abierto descendente
en forma de espiral concéntrico se desarrolla de la parte periférica
del módulo hacia la parte central del mismo (Figs. 6, 7 y 8, Págs.
5/16, 6/16 y 7/16) provocando que el flujo del líquido o solución a
evaporar que se alimenta a este canal vaya de la periferia al centro
y en el otro módulo el canal abierto descendente en forma de espiral
concéntrico se desarrolla de la parte central del módulo hacia la
parte periférica del mismo (Figs. 9, 10 y 11, Págs. 8/16, 9/16 y
10/16) provocando que el flujo del líquido o solución a evaporar que
se alimenta al canal vaya del centro a la periferia, estos módulos o
evaporadores básicos, que describiremos más adelante, están
colocados alternadamente de tal manera que se pueda aprovechar el
vapor producido por cada evaporador básico para alimentar la
calandria del siguiente evaporador básico y finalmente en el último
módulo el vapor producido pasa a un condensador, todo esto está
integrado como un solo equipo cuya forma exterior dependerá de la
forma de la espiral utilizada en la superficie calórica de los
evaporadores básicos, ya que tenemos dos tipos de espiral
utilizables, uno es la espiral circular concéntrica descendente que
se muestra en la figura 4 (Pág. 4/16) en la que apreciamos que
cuando la espiral circular concéntrica se desarrolla de la periferia
hacia el centro el canal va descendiendo del punto indicado con el
número 1 hacia el punto indicado con el número 2 y cuando la espiral
circular concéntrica descendente se desarrolla de la parte central
hacia la periferia el canal va descendiendo del punto indicado como
número 2 hacia el punto indicado como número 1, siendo el área
circular indicada con el número 3 en la figura 4 (Pág. 4/16) el área
de paso del tubo central de vapor. Cuando se utiliza la espiral
concéntrica descendente mostrada en la figura 4 (Pág. 4/16) la forma
exterior del evaporador modular será la de un cilindro circular
recto. La otra forma de espiral utilizable es la de la espiral
rectangular concéntrica descendente, que se muestra en la figura 5
(Pág. 4/16), en la cual se indica que cuando la espiral rectangular
concéntrica descendente se desarrolla de la parte periférica hacia
el centro, el canal va descendiendo del punto indicado como número 1
hacia el punto indicado como número 2 y cuando la espiral
rectangular concéntrica descendente se desarrolla de la parte
central hacia la parte periférica, el canal va descendiendo del
punto indicado como número 2 hacia el punto indicado como número 1,
siendo el área rectangular indicada con el número 3 en la figura 5
(Pág. 4/16) el área de paso del tubo central de vapor. En este caso
la forma exterior del evaporador modular será la de un
paralelepípedo rectangular recto.
Cada evaporador básico está integrado por dos
partes que son: la calandria y la sección del cuerpo del evaporador
que se encuentra adosada a la parte superior de la mencionada
calandria. Tenemos dos tipos de evaporadores básicos uno es aquel en
el cual el flujo del líquido o solución a evaporar es de la parte
periférica de la espiral (Núm. 1, Figs. 4 y 5, Pág. 4/16) y va hacia
la parte central (Núm. 2, Figs. 4 y 5, Pág. 4/16) y que
denominaremos de aquí en adelante como evaporador básico periferia
al centro, el otro evaporador básico es el cual el flujo del líquido
o solución a evaporar va de la parte central (Núm. 2, Figs. 4 y 5,
Pág. 4/16) hacia la parte periférica de la espiral (Núm. 1, Figs 4 y
5, Pág. 4/16) a este evaporador básico lo denominaremos de aquí en
adelante evaporador básico centro a la periferia. El evaporador
básico periferia al centro está formado por una calandria con flujo
de líquido de la periferia al centro que se muestra en las figuras
6, 7 y 8 (Págs. 5/16, 6/16 y 7/16) a la cual va adosado la sección
del cuerpo del evaporador que se muestra en las figuras 12 y 13
(Pág. 11/16). La calandria por su diseño hace las veces de fondo del
evaporador básico. La calandria del evaporador básico Periferia al
Centro según podemos ver en las figuras 6 (Pág. 5/16), Fig. 7 (Pág.
6/16) y Fig. 8 (Pág. 7/16) está constituida por cuatro partes
principales que son: el cuerpo de la calandria, los soportes
separadores, la tapa de la calandria o superficie calórica Periferia
al Centro y el Tubo Central, estas partes están unidas unas a otras
en forma hermética. El cuerpo de la calandria como podemos apreciar
en la figura 7 (Pág. 6/16), está compuesto por la pared exterior
(Núm. 7, Fig. 7, Pág. 6/16 y Núms. 7a, 7b y 7c, Fig. 8, Pág. 7/16)
que está soldada por la parte inferior en todo su perímetro al fondo
de la calandria (Núm 10, Fig. 7, Pág. 6/16 y Núm. 10, Fig. 8, Pág.
7/16) tiene además soldadas las entradas de vapor (Núm. 8, Figs. 6,
7 y 8, Págs. 5/16, 6/16 y 7/16), el fondo de la calandria (Núm. 10,
Figs. 7 y 8, Págs. 6/16 y 7/16) que es una pieza en forma de un
cono truncado invertido está soldada a su vez en todo el perímetro
de la base menor con la pared interior de la calandria (Núm. 9,
Figs. 7 y 8, Págs. 6/16 y 7/16) formando un receptáculo cilíndrico
donde se reciben los condensados, que a su vez salen por la tubería
de condensados (Núm. 12, Figs. 6,7 y 8; Págs. 5/16, 6/16 y 7/16) a
partir de la junta que está soldada a esta parte de la pared
interior (Núm. 9a, Fig. 8, Pág. 7/16), la tubería de condensados
atraviesa la pared del cuerpo del evaporador centro a la periferia y
sale al exterior del evaporador donde tiene una válvula de control
para dirigirla al almacén de condensados, los gases incondensables
presentes en el vapor de calentamiento, salen por la tubería
asignada para ellos que atraviesa esta parte de la pared interior de
la calandria y la pared de la sección del cuerpo del evaporador
centro a la periferia y sale al exterior donde tiene una válvula de
control que permite que sean expulsados hacia la atmósfera o hacia
el condensador general según sea la presión de trabajo. Los soportes
separadores tienen forma de "T" de ramas iguales (Núm. 6, Fig.
6, 7 y 8, Págs. 5/16, 6/16 y 7/16), el eje de la "T" (Núm. 6b,
Fig. 8, Pág. 7/16) tiene varias perforaciones circulares para
permitir el libre paso del vapor y además se encuentra soldada por
la parte inferior a todo lo largo al fondo de la calandria, la
superficie formada por los brazos de la "T" (Núm. 6a, Fig. 8,
Pág. 7/16) sirve de soporte a la superficie calórica o tapa de la
calandria. La superficie calórica constituye la tapa de la
calandria, es una pieza (Núm. 5; Figs. 6, 7 y 8; Págs. 5/16, 6/16 y
7/16) que comienza a partir de un borde plano ancho que sirve para
hacer el ensamble con la pared exterior de la calandria (Núms. 7 y
7b; Figs. 7 y 8; Págs. 6/16 y 7/16) y con el cuerpo del evaporador
periferia al centro (Núm. 30c; Fig. 13; Pág. 11/16) y luego continua
en forma de un cono truncado invertido que termina en el borde plano
ancho que sirve para efectuar el ensamble con la pared interior de
la calandria (Núm. 9d; Fig. 8; Pág. 7/16) y el soporte del tubo
central (Núms. 3 y 3a; Figs. 7 y 8; Págs. 6/16 y 7/16), construcción
que podemos ver en las figuras 7 y 8 (Págs. 6/16 y 7/16), apreciamos
en la vista de planta que se muestra en la Fig. 6 (Pág. 5/16) que la
forma del canal descendente es una espiral circular concéntrica que
se desarrolla de la periferia (Núm. 14; Fig. 6; Pág. 5/16) hacia el
centro (Núm. 13; Fig. 6; Pág. 5/16), siendo el canal abierto
descendente del tipo rectangular de fondo circular, como podemos
apreciar en las figuras 7 y 8 (Págs. 6/16 y 7/16), la tapa de la
calandria o superficie calórica está apoyada por su parte inferior
sobre los soportes separadores (Núm. 6, Figs. 7 y 8; Págs. 6/16 y
7/16). Como parte del ensamble de la calandria del evaporador básico
periferia al centro, tenemos el tubo central (Núm. 1; Figs. 6, 7 y
8; Págs. 5/16, 6/16 y 7/16) que está colocado al centro de la
calandria y mantenido en su sitio por el soporte del tubo central
(Núm. 3; Figs. 7 y 8; Págs. 6/16 y 7/16), este soporte está
ensamblado con la pared interna de la calandria y con la tapa de la
calandria en forma hermética, tenemos además como parte de la
calandria periferia al centro los retenes superiores Núm. 4; Figs. 7
y 8; Págs. 6/16 y 7/16) que son unas "T" de ramas iguales
colocadas en forma invertida sobre la parte cónica de la tapa de la
calandria y fijas en los extremos del eje de la "T" por medio
de pasadores o tornillos a los soportes que para el efecto, se
encuentran por un lado en la parte inferior del cuerpo del
evaporador periferia centro (Núm. 33; Fig. 13; Pág. 11/16) y por el
otro en la pared del soporte del tubo central (Núm. 3; Figs. 7 y 8;
Págs. 6/16 y 7/16). Los retenes superiores sirven para evitar en lo
posible deformaciones en la tapa de la calandria. La calandria
periferia al centro así integrada, se constituye en un recipiente
cerrado donde el vapor de alimentación que entra por las entradas de
vapor (Núm. 8; Figs. 6, 7 y 8; Págs. 5/16; 6/16 y 7/16) se
distribuye por todo el interior de la calandria a través de los
agujeros de los soportes separadores (Núm. 6; Figs. 6, 7 y 8; Págs.
5/16, 6/16 y 7/16), calienta la parte inferior de la tapa de la
calandria o superficie calórica y al hacerlo pierde calor, se
condensa y se transforma en agua condensada que es recolectada en el
centro de la calandria y sale por la salida de condensados (Núm. 12;
Figs. 6, 7 y 8; Págs. 5/16 6/16 y 7/16), mientras que los gases
incondensables que acompañan al vapor de calentamiento son también
recolectados y salen por la salida de gases incondensables (Núm. 11;
Figs. 6, 7 y 8; Págs. 5/16, 6/16 y 7/16). Por la parte superior de
la tapa de la calandria o superficie calórica, donde comienza el
canal (Núm. 14; Figs. 6 y 7; Págs. 5/16 y 6/16), se alimenta en
forma tangencial al mismo, el líquido o solución a evaporar el cual
fluye siguiendo la forma del canal descendente hasta que llega al
punto (Núm. 13; Figs. 6 y 7; Págs. 5/16 y 6/16) donde este canal
termina en un tubo vertical, que después de atravesar el fondo de la
calandria hace un codo de 90º amplio y luego un arco de circulo
lateral de aproximadamente 180º descendiendo y acoplándose por medio
de una terminación de reducción en bayoneta al punto (Núm. 27; Figs.
9 y 10; Págs. 8/16 y 9/16) donde empieza el canal descendente de la
calandria siguiente, de manera que la alimentación del líquido sea
tangencial a la superficie del fondo del canal, pasando el líquido
de esta manera de un evaporador básico al otro. En el trayecto del
líquido sobre la superficie calórica del evaporador básico periferia
al centro ha sufrido una evaporación y se ha producido vapor, este
vapor producido es recolectado en la sección del cuerpo del
evaporador básico periferia al centro (Figs. 12 y 13; Pág. 11/16) y
pasa por el tubo central (Núm. 1; Figs. 6, 7 y 8; Págs. 5/16, 6/16 y
7/16) para alimentar la calandria del siguiente evaporador básico.
El cuerpo del evaporador básico acoplado a la calandria periferia al
centro es un cilindro circular recto tubular (Núm. 30; Figs. 12 y
13; Pág. 11/16) que tiene en la parte inferior una brida de
acoplamiento con la calandria (Núm. 30c; Fig. 13; Pág. 11/16) y en
la parte superior otra brida (Núm. 30a; Fig. 12 y 13; Pág. 11/16);
para acoplarse a la tapa superior del evaporador modular o al fondo
de la calandria del evaporador básico que de arriba hacia abajo lo
antecede, en su pared lateral (Núm. 30b; Fig. 13; Pág. 11/16) lleva
una o dos lucetas (Núm. 31; Figs. 12 y 13; Pág. 11/16) para la
observación del interior del aparato y en el caso de que el tamaño
del equipo lo permita lleva también una entrada de hombre (Núm. 32;
Fig. 12; Pág. 11/16); en el borde interno de la brida inferior (Núm.
30c; Fig. 13; Pág. 11/16) lleva los soportes (Núm. 33; Fig. 13; Pág.
11/16) para los retenes superiores (Núm. 4; Fig. 7 y 8; Págs. 6/16 y
7/16) de la calandria periferia al centro. El objetivo del cuerpo
del evaporador periferia al centro es proporcionar una cámara donde
se almacene momentáneamente el vapor producido antes de pasar por la
salida de vapor (Núm. 15, Fig. 6 y 7; Págs. 5/16 y 6/16) a través
del tubo central (Núm. 1; Figs. 6, 7 y 8; Págs. 5/16, 6/16 y 7/16)
hacia el siguiente módulo. Cada evaporador básico del centro a la
periferia está integrado por dos partes que son: la calandria y la
sección del cuerpo del evaporador que se encuentra adosada a la
parte superior de la mencionada calandria. La calandria por su
diseño hace las veces de fondo del evaporador básico. La calandria
del evaporador básico centro a la periferia, según podemos ver en
las figuras 9 (Pág. 8/16), Fig. 10 (Pág. 9/16) y Fig. 11 (Pág.
10/16) está constituida por cuatro partes principales que son: el
cuerpo de la calandria, los soportes separadores, la tapa de la
calandria o superficie calórica Centro-Periferia y
el Tubo Central, estas partes están unidas unas a otras en forma
hermética. El cuerpo de la calandria como podemos apreciar en la
figura 10 Pág. 9/16, está compuesto por la pared exterior (Núm. 24,
Fig. 10, Pág. 9/16 y Núms. 24a, 24b y 24c, Fig. 11, Pág. 10/16) que
está soldada por la parte inferior interna en todo su perímetro al
fondo de la calandria (Núm 23, Fig. 10, Pág. 9/16 y Núm. 23, Fig.
11, Pág. 10/16) tiene además soldados las juntas para conectar la
las salidas de condensados (Núm. 22, Figs. 9, 10 y 11, Págs. 8/16,
9/16 y 10/16) que van al exterior del evaporador por medio de una
tubería con su válvula de control para dirigirse al almacén de
condensados. El fondo de la calandria (Núm. 23, Figs. 10 y 11; Págs.
9/16 y 10/16) es una pieza en forma de un cono truncado, está
soldado en todo el perímetro de la base menor con la pared interior
de la calandria (Núm. 19; Figs. 10 y 11; Págs. 9/16 y 10/16) para
formar un receptáculo circular donde se recibe al tubo central (Núm.
1; Figs. 6, 7 y 8; Págs. 5/16, 6/16 y 7/16) por donde entra el vapor
de alimentación que pasa a través de las entradas (Núm. 28; Figs. 10
y 11; Págs. 9/16 y 10/16) que tiene la pared interior, los gases
incondensables del vapor de alimentación son recogidos en la parte
superior de la pared exterior y salen por la tubería asignada para
ellos (Núm. 26; Fig. 9, 10 y 11; Págs. 8/16, 9/16 y 10/16) que
atraviesa esta pared exterior de la calandria y sale al exterior del
equipo donde tiene una válvula de control que permite que sean
expulsados hacia la atmósfera o hacia el condensador general según
sea la presión de trabajo. Los soportes separadores (Núm. 21; Figs.
9, 10 y 11; Págs. 8/16, 9/16 y 10/16) tienen forma de "T" de
ramas iguales y el eje de la "T" tiene varias perforaciones
circulares para permitir el libre paso del vapor y además se
encuentra soldada por la parte inferior a todo lo largo al fondo de
la calandria (Núm. 23; Figs.10 y 11; Págs. 9/16 y 10/16), la
superficie formada por los brazos de la "T" (Núm. 21a; Fig.
11; Pág. 10/16) sirve de soporte a la superficie calórica o tapa de
la calandria. La superficie calórica (Núm. 20, Figs. 9, 10 y 11;
Págs. 8/16, 9/16 y 10/16) constituye la tapa de la calandria, es una
pieza que como podemos ver en la figura 10 (Pág. 9/16) comienza a
partir de un borde plano ancho que sirve para hacer el ensamble con
la pared interior de la calandria (Núm. 19a, Fig. 11; Pág. 10/16) y
con el soporte guía del tubo central (Núms. 16 y 16a, Figs. 10 y 11;
Págs. 9/16 y 10 /16) y luego continua siguiendo la forma de un cono
truncado que termina en el borde plano ancho que sirve para efectuar
el ensamble con la pared exterior de la calandria (Núms. 24 y 24a;
Figs. 10 y 11; Págs. 9/16 y 10/16) y la sección del cuerpo del
evaporador básico Centro a la Periferia (Núm. 40c; Fig. 15; Pág.
12/16), construcción que podemos ver en la vista de planta que se
muestra en la Fig. 9 donde también apreciamos que el canal abierto
descendente tiene la forma de una espiral circular concéntrica que
se desarrolla del punto de alimentación del líquido que se encuentra
en la parte central (Núm. 27; Figs. 9 y 10; Págs. 8/16 y 9/16) hacia
la periferia donde termina en un tubo vertical (Núm. 25; Fig. 9 y
10; Págs. 8/16 y 9/16) siendo el canal abierto descendente del tipo
rectangular de fondo circular (Fig. 1; Pág. 1/16) por tratarse de
una espiral circular circunstancia que se manifiesta también en las
figuras 10 y 11 (Págs. 9/16 y 10/16), por otra parte la tapa de la
calandria o superficie calórica (Núm. 20; Figs. 9, 10 y 11; Págs.
8/16, 9/16 y 10/16) se apoya por su parte inferior sobre los
soportes separadores (Núm. 21 y 21a; Figs. 10 y 11; Págs. 9/16 y
10/16). Como parte del ensamble de la calandria tenemos el soporte
guía del tubo central Núm. 16; Figs. 9, 10 y 11; Págs. 8/16, 9/16 y
10/16), este soporte está ensamblado con la pared interna de la
calandria (Núm. 19 y 19a; Figs. 10 y 11; Págs. 9/16 y 10/16) y con
la tapa de la calandria Núm. 20; Figs. 9, 10 y 11; Págs. 8/16, 9/16
y 10/16) en forma hermética, tenemos además los retenes superiores
que son unas "T" de ramas iguales colocadas en forma invertida
sobre la parte cónica de la tapa de la calandria y fijas en los
extremos del eje de la Te por medio de pasadores o tornillos a los
soportes que para el efecto se encuentran por un lado en la parte
inferior del cuerpo del evaporador centro periferia (Núm. 44; Fig.
15; Pág. 12/16) y por el otro en la pared del soporte guía del tubo
central (Núm. 16, Figs. 10 y 11; Págs. 9/16 y 10/16), los retenes
superiores sirven para evitar en lo posible deformaciones en la tapa
de la calandria. La calandria así integrada se constituye en un
recipiente cerrado donde el vapor de alimentación que entra por las
entradas de vapor (Núm. 28; Figs. 10 y 11; Págs. 9/16 y 10/16) se
distribuye por todo el interior de la calandria a través de los
agujeros de los soportes separadores (Núm. 21; Figs. 10 y 11; Págs.
9/16 y 10/16), calienta la parte inferior de la tapa de la calandria
o superficie calórica (Núm. 20; Figs. 9, 10 y11; Págs. 8/16, 9/16 y
10/16) y al hacerlo pierde calor y se transforma en agua condensada
que es recolectada en la periferia de la calandria y sale por la
salida de condensados (Núm. 22; Figs. 9, 10 y 11; Págs. 8/16, 9/16 y
10/16), mientras que los gases incondensables que acompañan al vapor
de calentamiento son también recolectados y salen por la salida de
gases incondensables (Núm. 26; Figs. 9, 10 y 11; Págs. 8/16, 9/16 y
10/16). Por la parte superior de la tapa de la calandria o
superficie calórica, donde comienza el canal descendente (Núm. 27,
Figs. 9 y 10; Págs. 8/16 y 9/16) se alimenta, en forma tangencial a
dicho canal, el líquido o solución a evaporar el cual fluye
siguiendo la forma del canal descendente hasta que llega al punto
donde este canal termina (Núm. 25, Figs. 9 y 10, Págs. 8/16 y 9/16)
en un tubo vertical que después de atravesar el fondo de la
calandria (Núm. 23, Figs. 10 y 11; Págs. 9/16 y 10/16) hace un
codo de 90º amplio y luego un arco de circulo lateral de
aproximadamente 90º paralelo al cuerpo del evaporador, descendiendo
y acoplándose por medio de una terminación de reducción en bayoneta
al punto donde empieza el canal descendente de la calandria
siguiente (Núm. 14, Figs. 6 y 7; Págs. 5/16 y 6/16) de manera que la
alimentación del líquido sea tangencial a la superficie del fondo
del canal, pasando el líquido de esta manera de un evaporador básico
al otro. En el trayecto del líquido sobre la superficie calórica del
evaporador básico centro a la periferia se calienta y se produce
vapor, este vapor producido es recolectado en la sección del cuerpo
del evaporador básico centro a la periferia (Núm. 40; Figs. 14 y 15;
Pág. 12/16) y pasa a través de las salidas de vapor (Núm. 43 y 43a;
Figs. 14 y 15; Pág. 12/16) para alimentar la calandria del siguiente
evaporador básico. El cuerpo del evaporador básico (Núm. 40; Fig.
15; Pág. 12/16) acoplado a la calandria centro a la periferia es un
cilindro circular recto tubular que tiene en la parte inferior una
brida de acoplamiento (Núm. 40c; Fig. 15; Pág. 12/16) con la
calandria y en la parte superior otra brida (Núm. 40a; Figs. 14 y
15; Pág. 12/16) para acoplarse a la tapa superior del evaporador
modular o al fondo de la calandria del evaporador básico que de
arriba hacia abajo lo antecede, en su pared lateral (Núm. 40b ;
Fig. 15; Pág. 12/16) lleva una o dos lucetas (Núm. 41; Figs 14 y
15; Pág. 12/16) para la observación del interior del aparato y en el
caso de que el tamaño del equipo lo permita lleva también una
entrada de hombre (Núm. 42; fig. 15; Pág. 12/16); en el borde
interno de la brida inferior (Núm. 40c; Fig. 15; Pág. 12/16) lleva
los soportes para los retenes superiores de la calandria centro a la
periferia (Núm. 17; Fig. 10 y 11; Págs. 9/16 y 10/16) Tiene también
en la parte superior de la pared lateral las salidas para el vapor
producido (Núms. 43 y 43a Figs. 14 y 15; Pág. 12/16) que pueden ser
de dos en adelante, generalmente cuatro, que están conectadas por
medio de unas juntas (Núm. 43b; Fig. 15; Pág. 12/16) a unas tuberías
verticales que bajan hasta la altura donde se encuentra la entrada
de vapor (Núm. 8; Figs. 6, 7 y 8; Págs. 5/16, 6/16 y 7/16) de la
siguiente calandria y por medio de un codo de 90º y un niple se
conectan a los juntas de entrada, llevando el vapor producido al
siguiente evaporador básico o condensador; es conveniente soldar en
la rama descendente del codo de 90º una junta de tamaño apropiado
con objeto de tener la posibilidad de acceso para una entrada
suplementaria de vapor o para introducir algún líquido para
limpieza de la calandria. El objetivo del cuerpo del evaporador
centro a la periferia (Núm. 40; Fig. 14 y 15; Pág. 12/16) es
proporcionar una cámara donde momentáneamente se almacene el vapor
producido antes de pasar por las salidas de vapor (Núm. 43; Figs. 14
y 15; Pág. 12/16) hacia el siguiente módulo.
Teóricamente el número de evaporadores básicos
que pueden acoplarse para formar un evaporador modular dependerá de
que exista una diferencia de temperatura entre el vapor de
alimentación de la calandria y la temperatura del líquido o solución
alimentada favorable al vapor de alimentación y de la presión de
trabajo en el interior del evaporador. Por su diseño el evaporador
de superficie calórica formada por un canal abierto descendente en
forma de espiral concéntrica puede constituirse a partir de un solo
evaporador básico en adelante, sin embargo en la practica este
número dependerá de las consideraciones costo beneficio, del
material en proceso, de consideraciones técnicas sobre los
resultados, del espacio disponible o de diseño de acuerdo al proceso
de que se trate. Debido a la evaporación, el volumen del líquido o
solución en proceso disminuye; es conveniente en ocasiones ir
disminuyendo el ancho del canal de una unidad básica a la siguiente,
de tal manera que la que se encuentre colocada arriba tenga un canal
de un ancho mayor que la que se encuentra abajo para mantener la
altura del líquido sobre el fondo del canal abierto a la mitad de la
altura y mantener una buena relación entre la superficie calórica y
el líquido a evaporar. También es de hacerse notar que en las
figuras relacionadas con las superficies calóricas (Figs. 6 y 9,
Págs. 5/16 y 8/16) el sentido del flujo del líquido está considerado
de izquierda a derecha razón por la cual las espirales formadas por
los canales abiertos se desarrollan en este sentido, sin embargo si
se desea que el sentido del flujo del líquido sea de derecha a
izquierda las espirales formadas por los canales abiertos pueden
desarrollarse de derecha a izquierda sin que exista ningún problema
en el diseño o funcionamiento del equipo. En cuanto al tipo de canal
utilizado para formar la superficie calórica, tenemos tres tipos
principales que son: el canal abierto de sección rectangular y fondo
circular que se muestra en las figuras 1 y 1b, Pág. 1/16, donde se
aprecia en el corte transversal que este canal está formado por tres
partes que son: el fondo circular (Núm. 5, Figs. 1 y 1b, Pág. 1/16)
y las dos paredes laterales verticales (Núms. 4 y 6, Figs. 1 y 1b,
Pág. 1/16), con las características que se mencionaron en la
descripción de la Figura 1 (Pág. 5); este tipo de canal se usa
preferentemente cuando el canal tiene la forma de una espiral
concéntrica circular descendente, como es el caso de los cortes
transversales del evaporador modular que se muestran en las figuras
16 (Pág. 13/16) y 17 (Pág. 14/16). El segundo tipo de canal abierto
es el de sección rectangular y fondo plano que se muestra en las
figuras 2 y 2b, Pág. (2/16) donde se aprecia que este canal está
formado por tres partes que son el fondo plano (Núm. 10, Figs. 2 y
2b, Pág. 2/16) y las dos paredes laterales verticales (Núms. 9 y 11,
Figs. 2 y 2b, Pág. 2/16), con las características que se
mencionaron en la descripción de la Figura 2 (Pág. 5) este tipo de
canal se usa preferentemente cuando el canal tiene la forma de una
espiral concéntrica rectangular descendente, como es el caso de los
cortes transversales del evaporador modular que se muestran en las
figuras 18 (Pág. 15/16) y 19 (Pág. 16/16).
El tercer tipo de canal se muestra en las figuras
3 y 3b (Pág. 3/16), donde se aprecia que este canal está formado por
tres partes que son: el fondo cónico formado por la intersección de
dos secciones rectas inclinadas (Núms. 16 y 19, Fig. 3, Pág. 1/16) y
las dos paredes rectas verticales (Núms. 15 y 17, Fig. 3, Pág. 1/16)
con las características vistas en la descripción de la Fig. 3 (Pág.
6).
Considerando la colocación relativa de cada uno
de los módulos dentro del aparato de arriba hacia abajo, las
principales secuencias de colocación son cuatro La primera secuencia
(Fig. 16; Pág. 13/16 y Fig. 18; Pág. 15/16) será cuando el aparato
comienza con un evaporador básico con superficie calórica formada
por un canal en forma de una espiral concéntrica descendente de la
periferia al centro, (Núms. 56 y 57; Fig. 16; Pág. 13/16 o Núms. 76
y 77; Fig. 18; Pág. 15/16) seguido por un evaporador básico con
superficie calórica formada por un canal en forma de una espiral
concéntrica descendente del centro a la periferia (Núms. 58 y 59;
Fig.16; Pág. 13/16 o Núms. 76 y 77; Fig. 18; Pág. 15/16) y así
sucesivamente, terminando el aparato con un último módulo evaporador
básico con superficie calórica formada por un canal en forma de una
espiral concéntrica descendente de la periferia al centro tal como
se muestra en las figuras 16 y 18 (Págs. 13/16 y 15/16). Los
evaporadores modulares mostrados en las figuras 16 y 18 (Págs. 13/16
y 15/16) tienen la misma secuencia, la diferencia es que la figura
16 (Pág. 13/16) corresponde a un evaporador modular formado por
evaporadores básicos con superficie calórica en forma de espiral
descendente circular y con canal abierto del tipo de sección
rectangular con fondo circular por lo que este aparato externamente
tendrá la forma de un cilindro circular recto con base circular de
menor tamaño que la altura y la figura 18 (Pág. 15/16) nos ilustra
un evaporador modular formado por evaporadores básicos con
superficie calórica en forma de espiral descendente rectangular y
con canal abierto del tipo de sección rectangular con fondo plano
por lo que este aparato externamente presentará la forma de un
paralelepípedo rectangular recto, con base cuadrada o rectangular de
menor tamaño que la altura. La segunda secuencia (Figs. 17 y 19;
Págs. 14/16 y 16/16) será cuando el evaporador modular comienza con
un módulo o evaporador básico con superficie calórica formada por un
canal en forma de una espiral concéntrica descendente del centro a
la periferia (Núms. 66 y 67; Fig. 17; Pág. 14/16 o Núms. 86 y 87;
Fig. 19; Pág. 16/16) seguido de un módulo o evaporador básico con
una superficie calórica formada por un canal en forma de una
espiral concéntrica descendente de la periferia al centro (Núms. 68
y 69; Fig. 17; Pág. 14/16 o Núms. 88 y 89; Fig. 19; Pág. 16/16) y
así sucesivamente, siendo el último módulo un evaporador básico con
superficie calórica formada por un canal en forma de una espiral
concéntrica descendente de la periferia al centro (Núms. 68 y 69;
Fig. 17; Pág. 14/16 o Núms. 88 y 89; Fig. 19; Pág. 16/16). Los
evaporadores modulares mostrados en las figuras 17 y 19 (Págs. 14/16
y 16/16) tienen a misma secuencia, la diferencia es que la figura 17
(Pág. 14/16) corresponde a un evaporador modular formado por
evaporadores básicos con superficie calórica formada por un canal
abierto descendente en forma de espiral circular con canal del tipo
de sección rectangular y fondo circular por lo que este aparato
externamente presentara la forma de un cilindro circular recto con
base circular de menor tamaño que la altura. La figura 19 (Pág.
16/16) corresponde a un evaporador modular formado por evaporadores
básicos cuya superficie calórica está formada por un canal
descendente en forma de espiral concéntrica rectangular y con canal
abierto del tipo de sección rectangular y fondo plano por lo que
este aparato presentara externamente la forma de un paralelepípedo
rectangular recto con base cuadrada o rectangular y de mayor altura
que la base. La tercera secuencia será cuando el evaporador modular
comienza con un módulo o evaporador básico con superficie calórica
formada por un canal en forma de una espiral concéntrica descendente
de la periferia al centro seguido de un módulo o evaporador básico
con superficie calórica formada por un canal en forma de una espiral
concéntrica del centro a la periferia y así sucesivamente siendo el
último módulo un evaporador básico con superficie calórica formada
por un canal en forma de una espiral concéntrica descendente del
centro a la periferia. La cuarta secuencia será cuando el evaporador
modular comienza con un módulo o evaporador básico con superficie
calórica formada por un canal en forma de una espiral concéntrica
descendente del centro a la periferia seguido de un módulo o
evaporador básico con superficie calórica formada por un canal en
forma una espiral concéntrica descendente de la periferia al centro,
siendo el último módulo un evaporador básico con superficie calórica
formada por un canal en forma de una espiral concéntrica descendente
del centro a la periferia.
El evaporador con superficie calórica formada por
un canal descendente en forma de espiral concéntrico es un
evaporador modular de uso general (Figs. 16, 17, 18 y 19; Págs.
13/16, 14/16, 15/16 y 16/16), siendo sus principales aplicaciones
las cuatro siguientes: (a) Usarlo para incrementar la concentración
de una solución o suspensión evaporando parte del líquido solvente o
diluyente, refiriéndonos como ejemplo al evaporador modular mostrado
en la figura 16 (Pág. 13/16), el aparato funciona de la siguiente
manera: el evaporador modular recibe la solución en proceso, que es
un líquido que contiene cierta cantidad de substancias no volátiles
disueltas en el mismo, por la entrada de alimentación de líquido
(Núm. 60, Fig. 16, Pág. 13/16) del primer módulo evaporador básico
colocada en la parte superior del aparato donde comienza el canal
(Núm. 14; Fig. 6; Pág. 5/16) descendente que constituye la
superficie calórica de la calandria (Núm. 57, Fig. 16, Pág. 13/16) y
el calor necesario para el proceso se alimenta por la entrada de
vapor de la primera calandria (Núm. 61, Fig. 16, Pág. 13/16) esta
alimentación puede ser usualmente vapor de agua a presión o algún
fluido lo suficientemente caliente; debido al calentamiento parte
del líquido en proceso se transforma en vapor y es alimentado a la
calandria del siguiente módulo evaporador básico (Núm. 59; Fig. 16;
Pág. 13/16) por la entrada de vapor (Núm. 28, Fig. 9, Pág. 8/16),
donde al calentar esta calandria se transforma en agua condensada
que sale por la salida de condensados de este segundo módulo
evaporador básico (Núm. 64; Fig. 16; Pág. 13/16 ó Núm. 22, Fig. 9,
Pág. 8/16) mientras que el resto de la solución continua fluyendo
hacia abajo en forma de una película delgada y llega al punto donde
termina el canal (Núm. 13; Fig. 6; Pág. 5/16) de la superficie
calórica de la calandria (Núm. 57; Fig. 16; Pág. 13/16) del primer
módulo evaporador básico pasando a través de la salida de solución
concentrada al segundo módulo donde se alimenta al canal (Núm. 27,
Fig. 9, Pág. 8/16) que constituye la superficie calórica de la
calandria (Núm. 59; Fig. 16; Pág.13/16) de este módulo, la cual fue
calentada por el vapor producido en el primer módulo y nuevamente
parte del líquido en proceso es convertido en vapor que se alimenta
a la calandria (Núm. 57; Fig. 16; Pág. 13/16) del tercer módulo
evaporador básico por sus entradas de vapor (Núm. 8; Fig. 6, Pág.
5/16), calentando esta calandria y transformándose en agua
condensada que sale del equipo por la salida de condensados (Núm.
12; Fig. 6; Pág. 5/16) del tercer evaporador básico (Núm. 64, Fig.
16, Pág. 13/16), mientras que el resto de la solución continua
fluyendo hacia abajo en forma de una película delgada llegando al
punto donde termina el canal (Núm. 25; Fig. 9, Pág. 8/16) de la
superficie calórica de la calandria (Núm. 59; Fig. 16; Pág.
13/16)del segundo módulo evaporador básico y pasando a través
de la salida de solución concentrada al tercer módulo donde se
alimenta al canal (Núm. 14, Fig. 6, Pág. 5/16) que constituye la
superficie calórica de la calandria (Núm. 57; Fig. 16; Pág. 13/16)
de este módulo, repitiéndose de esta manera este ciclo de
calentamiento - evaporación tantas veces como módulos evaporadores
básicos tenga el evaporador modular, dando como resultado final que
el volumen de la solución concentrada que sale a través de la salida
de solución concentrada del último módulo evaporador básico (Núm.
62, Fig. 16, Pág. 13/16) colocado en la parte inferior del aparato
sea menor que el volumen alimentado en la entrada de alimentación
del primer módulo (Núm. 60, Fig. 16, Pág. 13/16), pero la cantidad
de sustancia no volátil que está disuelta en la solución concentrada
es la misma que se alimentó en el primer módulo, siendo la
concentración el resultado de dividir la cantidad de substancias no
volátiles entre el volumen de la solución, tenemos que se puede
incrementar la concentración de una solución hasta su punto de
saturación, por medio del evaporador modular, pudiendo usarse este
aparato por ejemplo: para incrementar la concentración de sólidos en
jugos de frutas o jugo de plantas o soluciones salinas; (b) Otro de
los usos de este evaporador modular es utilizarlo para purificar un
líquido por evaporación y posterior condensación; este es el caso
cuando se alimenta al evaporador modular una solución formada por un
líquido que contiene una cierta cantidad de substancias no volátiles
como impurezas y se trata de obtener el líquido diluyente libre de
impurezas, el funcionamiento del aparato es el mismo descrito
anteriormente y lo que se hace es separar los condensados producidos
libres de substancias no volátiles disueltas, considerando la
solución concentrada que sale del último módulo como un subproducto,
pudiendo usarse el aparato por ejemplo: para la obtención de agua
condensada baja en sales disueltas; (c) Otro de los usos de este
evaporador modular es utilizarlo para enfriar un líquido o solución
caliente actuando como un evaporador condensador adiabático, en este
caso, el evaporador modular recibe la solución caliente en proceso,
por la entrada de alimentación de líquido del primer módulo
evaporador básico (Núm. 60, Fig. 16, Pág. 13/16) colocado en la
parte superior del aparato, sin ninguna alimentación de calor en la
entrada de vapor de la primera calandria (Núm. 61, Fig. 16, Pág.
13/16); debido a su propio calentamiento parte del líquido en
proceso se transforma en vapor que es alimentado a la calandria
(Núm. 59; Fig. 16; Pág. 13/16) del siguiente módulo evaporador
básico donde calienta esta calandria y se transforma en agua
condensada que sale por la salida de condensados de este segundo
módulo evaporador básico (Núm. 64, Fig. 16, Pág. 13/16), mientras
que el resto de la solución continua fluyendo hacia abajo en forma
de una película delgada llegando al punto donde termina el canal
(Núm. 13; Fig. 6; Pág. 5/16) de la superficie calórica de la
calandria (Núm. 57; Fig. 16; Pág. 13/16) del primer módulo
evaporador básico, pasando a través de la salida de solución
concentrada al segundo módulo donde se alimenta al canal (Núm. 27,
Fig. 9, Pág. 8/16) que constituye la superficie calórica de la
calandria (Núm. 59; Fig. 16; Pág. 13/16) de este módulo que está
calentada por el vapor producido en el primer módulo y nuevamente
parte del líquido en proceso es convertido en vapor que se alimenta
a la calandria (Núm. 57; Fig. 16; Pág. 13/16) del tercer módulo
evaporador básico por las entradas de vapor (Núm. 8, Fig. 6, Pág.
5/16) calentando esta calandria y transformándose en agua condensada
que sale del equipo por la salida de condensados (Núm. 12, Fig. 6,
Pág. 5/16) del tercer evaporador básico, mientras que el resto de la
solución continua fluyendo hacia abajo en forma de una película
delgada llegando al punto donde termina el canal (Núm. 25; Fig. 9;
Pág. 8/16) de la superficie calórica de la calandria (Núm. 59; Fig.
16; Pág. 13/16) del segundo módulo evaporador básico pasando a
través de la salida de solución concentrada al tercer módulo donde
se alimenta al canal (Nm. 13; Fig. 6; Pág. 5/16) que constituye la
superficie calórica de la calandria (Núm. 57; Fig. 16; Pág. 13/16)
de este módulo, repitiéndose de esta manera el ciclo de
calentamiento -evaporación tantas veces como módulos evaporadores
básicos tenga el evaporador modular, como en cada ciclo evaporación-
condensación la temperatura tanto de la solución alimentada en el
primer módulo, como de los condensados producidos disminuye,
tendremos como resultado neto que tanto la temperatura de los
condensados como la temperatura de la solución concentrada que sale
del último módulo será menor que la alimentada en el primer módulo,
pudiendo usarse este condensador modular por ejemplo: para enfriar
las aguas calientes producidas durante un proceso, y poder volverlas
a usar o descargarlas al afluente de agua a baja temperatura; (d)
Otro de los usos encontrados para el evaporador modular es para
procesar una suspensión sobresaturada de cristales en sus aguas
madres e incrementar el tamaño de los cristales hasta el tamaño
requerido por el proceso actuando como un evaporador cristalizador
continuo, para este caso es necesario alimentar simultáneamente la
suspensión sobresaturada de cristales en sus aguas madres o magma
por la entrada de líquido del evaporador modular (Núm. 60, Fig. 16,
Pág. 13/16) y una solución saturada de la misma sustancia que
contienen los cristales en el canal (Núm. 13; Fig. 6; Pág. 5/16) que
constituye la superficie calórica de la calandria (Núm. 57; Fig. 16;
Pág. 13/16) del primer módulo evaporador básico, por lo que se debe
colocar una entrada de alimentación suplementaria para esta solución
concentrada tanto en el primer módulo del aparato como en cada uno
de los siguientes módulos y entradas suplementarias de vapor en cada
calandria (Núm. 57; Fig. 16; Pág. 13/16) de los módulos evaporadores
básicos de la periferia al centro, en el codo de 90º inferior de la
tubería acoplada a las entradas de vapor (Núm. 8; Fig. 6; Pág.
5/16), tanto estas entradas suplementarias de vapor como las
entradas suplementarias de solución concentrada, están controladas
por válvulas manuales o automatizadas con objeto de mantener durante
todo el proceso el nivel de sobresaturación requerido para que los
cristales aumenten de tamaño en forma continua, por ejemplo: puede
utilizarse en esta forma el evaporador modular para incrementar el
tamaño de cristales de sacarosa en la industria azucarera.
Las dimensiones del evaporador modular
dependerán de la capacidad de trabajo de diseño, considerándose que
la capacidad de trabajo de diseño o capacidad de trabajo normal
será cuando el canal de entrada del líquido o solución a evaporar
del primer evaporador básico colocado de arriba a abajo este lleno
hasta la mitad de su altura con el líquido o solución a evaporar, de
las dimensiones del canal abierto descendente que puede tener un
ancho desde 0.01 M. hasta 0.500 M., del gradiente hidráulico o
inclinación del canal requerida que se expresa en Metro por Metro y
que puede ser desde 0.01 M x M. hasta 0.60 M. x M.; de la forma del
espiral que puede ser circular concéntrico o rectangular
concéntrico, del área de interfase, del área de la superficie
calórica requerida, de las características especificas del líquido o
solución a evaporar, de la calidad y cantidad de vapor o fluido de
calentamiento y de los requerimientos del proceso, pudiendo
construirse evaporadores modulares con capacidades desde 0.010
Toneladas por hora hasta 1000 Toneladas por hora o más.
El material de construcción del evaporador
depende de la naturaleza del líquido o de la solución a evaporar;
de la presión del vapor o fluido alimentado para el calentamiento;
de la resistencia mecánica que se requiera; de la temperatura de
trabajo, etc. y puede ser: acero al carbón, acero inoxidable, acero
vidriado, hierro, cobre, bronce, aluminio, material cerámico, vidrio
pyrex, plástico, resina, etc.
El área de la interfase
líquido-gas es la superficie del líquido en contacto
con el aire y su tamaño se calcula en cada calandria multiplicando
el largo del canal abierto por el ancho del mismo y la suma de todas
las áreas de interfase de las calandrias de los evaporadores básicos
que lo integran, nos da el área de interfase total del
evaporador.
El área de la superficie calórica de cada
calandria de los evaporadores básicos depende del largo del canal
descendente, de acuerdo al número de espirales por etapa,
multiplicado por el radio hidráulica o perímetro mojado. El número
de espirales por etapa dependerá del ancho del canal descendente,
del diámetro o dimensiones del aparato y del diámetro del tubo
central o dimensiones del tubo central. El área total de la
superficie calórica del evaporador será igual a la suma de las áreas
de las superficies calóricas de todas las calandrias de los
evaporadores básicos que lo integran.
Las dimensiones y el arreglo general del
evaporador varían de acuerdo a la capacidad de diseño o cantidad de
solución o líquido a procesar y con la naturaleza y características
de la misma solución o líquido; con la presión y calidad del fluido
utilizado en el calentamiento y con algunos otros factores propios
del diseño del equipo o del proceso; por consiguiente se hace un
estudio de cada caso y de acuerdo con los resultados se hace el
diseño y planos de ingeniería de detalle para proceder a la
construcción del evaporador, como generalmente se trata de una
construcción metálica, esta se realiza en un taller mecánico de
calderería con capacidad para realizar los trabajos requeridos de
corte, doblez, rolado, soldadura de laminas metálicas y fontanería;
generalmente la tapa de la calandria o superficie calórica es
fabricada por alguna empresa especializada en estampado, rechazado,
extrusión o troquelado metálico; en la siguiente descripción que se
da como ejemplo de la construcción de un evaporador, los criterios
de construcción, datos o dimensiones que se mencionan corresponden a
un evaporador modular diseñado con una capacidad para procesar 300
toneladas por hora de una solución de jugo de caña clarificado de
16º Brix, con 98ºC de temperatura y producir 77 toneladas por hora
de solución concentrada a 62º Brix y 58ºC. de temperatura;
Alimentando 25.5 toneladas por hora de vapor saturado a 1.5106
Kg./cm. Cuadrado de presión y 112ºC de temperatura a la calandria
del primer evaporado básico y entregando en la salida de vapor del
último módulo o evaporado básico 27 Ton. Hr. de vapor producido a
0.1850 Kg./cm. Cuadrado de presión y 58ºC. a un condensador
general.
Diámetro del evaporador: 6 M. (236'');
Diámetro del tubo central 0.61 M. (24''); Altura total del
evaporador: 26.50 m (1043''); gradiente hidráulico de 0.015 M. x M;
Número de unidades básicas: 9; Primer módulo o evaporador básico:
Longitud del canal 125 M., área de evaporación: 30 M. Cuadrados,
ancho del canal: 0.254 M. (10''); Se considera como material de
construcción para las secciones del cuerpo y las calandrias acero
al carbón con la excepción de las superficies calóricas que están
construidas de lámina de acero inoxidable extrusionada o estampada
con tipo de canal de sección rectangular con fondo circular (Fig. 1
y 1b, Pág. 1/16); con el sentido del flujo del líquido de izquierda
a derecha, descendiendo en forma de espiral circular concéntrica,
con una colocación relativa de los módulos o evaporadores básicos
según la primera secuencia (Fig. 16, Pág. 13/16) de multietapas al
vacío. Por la forma y dimensiones del evaporador y su constitución
este equipo es auto soportable y está montado en una base
estructural construida especialmente para ello que además de tener
la resistencia mecánica necesaria, permite el libre acceso para
efectuar labores de operación o mantenimiento en el fondo de la
calandria del último módulo y en las tuberías de salida de solución
concentrada y vapor producido hacia el condensador.
Como puede observarse en la figura 16 (Pág.
13/16), la construcción del evaporador comienza de abajo hacia
arriba con un evaporador básico de la periferia al centro al cual se
le acopla en la parte superior del cuerpo un evaporador básico del
centro a la periferia y sobre de este va acoplado un evaporador
básico de la periferia al centro y así sucesivamente hasta llegar a
nueve módulos, acoplándose sobre el último módulo la tapa del
evaporador (Núm. 55, Fig. 16, Pág. 13/16). Los módulos evaporadores
básicos necesarios se construyen cada uno en cuatro partes
independientes que son: la base de la calandria, la tapa de la
calandria, el tubo central y el cuerpo y posteriormente se van
armando según la secuencia elegida, en este caso dado como ejemplo,
tendremos que construir cinco evaporadores básicos periferia al
centro (Figs. 6, 7, 8. Págs. 5/16, 6/16, 7/16 y Figs. 12 y 13. Pág.
11/16) y cuatro evaporadores básicos del centro a la periferia
(Figs. 9, 10, 11. Págs. 8/16, 9/16, 10/16 y Figs. 14 y 15. Pág.
12/16.) y por tratarse de la primera secuencia (Fig. 16, Pág.
13/16), comenzar la construcción de este evaporador, de abajo hacia
arriba, colocando sobre la base estructural la calandria de un
evaporador básico periferia al centro y continuar según está
indicado en la secuencia elegida (Fig. 16. Pág. 13/16).
(Figuras 6, 7 y 8. Págs. 5/16, 6/16
y
7/16)
Según se muestra en la Vista de Planta (Fig. 6.
Pág. 5/16), en la Vista de corte transversal (Fig. 7. Pág. 6/16) y
en la Vista del ensamble (Fig. 8. Pág. 7/16), La calandria Periferia
al Centro está formada por la pared exterior (Núm. 7. Págs. 5/16,
6/16 y 7/16), la tapa inferior o fondo de la calandria (Núm. 10.
Págs. 5/16, 6/16 y 7/16), la pared interior (Núm. 9. Págs. 5/16,
6/16 y 7/16), los soportes separadores (Núm. 6, Págs. 5/16, 6/16 y
7/16), la superficie calórica o tapa superior de la calandria (Núm.
5. Págs. 5/16, 6/16 y 7/16), los retenes superiores (Núm. 4. Págs.
5/16, 6/16 y 7/16), el soporte del tubo central (Núm. 3. Págs. 5/16,
6/16 y 7/16) y el tubo central (Núm. 1. Págs. 5/16, 6/16 y 7 /16),
tiene además las conexiones para las entradas de vapor (Núm. 8.
Págs.5/16, 6/16 y 7/16), salida de condensados (Núm. 12. Págs. 5/16,
6/16 y 7/16), salida de gases incondensables (Núm. 11. Págs.5/16,
6/16 y 7/16), salida de vapor producido (Núm. 15. Págs.5/16, 6/16 y
7/16), entrada de solución diluida (Núm. 14. Págs.5/16, 6/16 y 7/16)
y salida de solución concentrada (Núm. 13, Págs. 5/16, 6/16 y
7/16).
La pared exterior de la calandria, marcada con el
número 7 en las figuras 6, 7 y 8 (Págs. 5/16,6/16 y 7/16), está
formada por tres partes que son: 7a, 7b y 7c (Fig. 8, Pág.7/16). La
parte 7a es un cilindro vertical de diámetro interior igual al
cuerpo del evaporador y con una altura que depende del diámetro de
las tuberías de alimentación de vapor, Núm. 8 (Figs. 6, 7 y 8,
Págs.: 5/16, 6/16 y 7/16), por ejemplo: en este caso requerimos
entradas de vapor de 8'' (20.32 cm) de diámetro, por lo que la
altura de esta parte será aproximadamente de 24'' (60.96 cm) mínimo,
el espesor del material laminado, dependerá de las condiciones de
trabajo, principalmente de la presión del vapor utilizado en el
calentamiento, por ejemplo: si consideramos utilizar para el
calentamiento vapor con una presión de 1.0 Kg./cm. Cuadrado a 2.5
Kg./cm. Cuadrado (15 a 35 libras por pulgada cuadrada), debemos
considerar lámina de acero al carbón de ½'' (1.27 cm.) de espesor
mínimo. Además dependiendo de la altura del evaporador y de la
posición del evaporador básico en el conjunto, se considerará
incrementar este espesor con objeto de darle la resistencia mecánica
necesaria. Por la parte inferior, este cilindro está soldado y
escuadrado convenientemente a la parte media de una brida plana
horizontal de 10'' (25.40 cm) de ancho mínimo y de ¾'' (1.94 cm) de
espesor, marcado como 7c (Fig. 8. Pág. 7/16), el diámetro medio de
esta brida es igual al diámetro medio del cuerpo del evaporador, de
tal manera que quede un borde hacia la parte exterior de
aproximadamente 4 ¾'' de ancho mínimo y un borde hacia la parte
interior de aproximadamente 4 ¾'' mínimo; en la parte media del
borde exterior, distribuidos simétricamente lleva mínimo 24
perforaciones redondas con objeto de pasar a través de ellas los
tornillos de acoplamiento por la parte exterior con la sección del
cuerpo del evaporador centro a la periferia (Núm. 40C. Fig.15. Pág.
12/16). En medio de estas dos partes lleva una junta de material
apropiado para hacer hermética esta unión. El borde interior de la
parte 7c (Fig. 8. Pág.7/16) es liso con objeto de soldarle
apropiadamente la tapa inferior de la calandria (Núm. 10. Fig. 8.
Pág. 7/16). Por la parte superior el cilindro denominado 7a (Fig. 8.
Pág. 7/16), está soldado y escuadrado a una brida plana horizontal
de 10'' (24.50 cm) de ancho mínimo y de ¾'' (1.9 cm) de espesor,
marcado como 7b (Fig. 8. Pág. 7/16), el diámetro medio de esta brida
es igual al diámetro medio del cuerpo del evaporador, de tal manera
que quede un borde hacia la parte exterior de aproximadamente 4 ¾''
de ancho mínimo y un borde hacia la parte interior de
aproximadamente 4 ¾'' de ancho mínimo, en la parte media del borde
exterior, distribuidos simétricamente, lleva perforaciones redondas,
mínimo 24 perforaciones, con objeto de pasar a través de ellas los
tornillos de acoplamiento por la parte exterior con la superficie
calórica (Núm. 5. Figs. 6, 7 y 8. Págs. 5/16, 6/16 y 7/16) y con la
sección del cuerpo del evaporador básico periferia al centro (Núm.
30C. Fig. 13. Pág.11/16). En la parte media superior del borde
interior, distribuidas simétricamente lleva soldadas o atornilladas
unas espigas con cuerdas de tornillo, 24 mínimo, del largo
necesario para acoplarse por la parte interior con la superficie
calórica (Núm. 5. Figs. 6, 7 y 8. Págs. 5/16, 6/16 y 7/16) y la
sección del cuerpo del evaporador periferia al centro (Núm.30C. Fig.
13. Pág. 11/16) por medio de una tuercas. En estos acoplamientos
lleva juntas de material apropiado (Núms. 2e y 2d. Fig. 8. Pág.7/16)
para hacer herméticas las uniones.
La tapa inferior de la calandria, marcada con el
número 10 (Figs. 7 y 8. Págs. 6/16 y 7/16), en este ejemplo, está
fabricada en lámina de acero al carbón de 1.27 cm (½'') mínimo de
espesor, cortada y soldada a las medidas requeridas, tiene la forma
de un cono truncado invertido, con un borde plano horizontal de 4
½'' mínimo de ancho a todo lo largo de la circunferencia de la base
mayor, el diámetro de la base mayor del cono truncado será
aproximadamente 9 ¼'' menor que el diámetro del cuerpo del
evaporador. La inclinación de la pared cónica será igual a la de la
superficie calórica (Núm. 5. Fig. 6, 7 y 8. Págs. 5/16, 6/16 y 7/16)
que estará determinada por el gradiente hidráulico requerido. La
pared cónica de la tapa inferior de la calandria (Núm. 10. Figs. 7 y
8. Págs. 6/16 y 7/16) termina en la circunferencia correspondiente a
la base menor del cono truncado, cuyo diámetro será igual al
diámetro interior de la parte marcada como 9a (Fig. 8. Pág.7/16) que
forma parte de la pared interior de la calandria a la cual va
soldada y escuadrada.
La pared interior de la calandria, marcada con el
número 9 (Figs. 7 y 8. Págs. 6/16 y 7/16), está integrada por cuatro
partes que son: 9a, 9b, 9c y 9d (Fig. 8. Pág.7/16); construidas de
lámina de acero al carbón de ½'' mínimo de espesor, cortadas y
soldadas de acuerdo a las medidas requeridas; la parte 9a (Fig. 8.
Pág.7/16) es un cilindro metálico vertical con un diámetro por lo
menos 6'' mayor que el diámetro de la parte marcada como 9c (Fig. 8.
Pág.7/16), la altura de esta parte depende del diámetro de las
juntas soldadas (Núm. 12. Fig. 8. Pág.7/16) para los tubos de salida
de condensados, que a su vez dependen de la cantidad de condensados
producidos en la calandria; por ejemplo: si las juntas son de un
diámetro de 6'', la altura mínima debe ser el doble o sea 12'', el
número de juntas depende también de la cantidad de condensados,
mínimo dos y están colocados diametralmente opuestos, estas tuberías
de salida de condensados posteriormente atraviesan la pared de la
sección del cuerpo centro periferia (Fig. 14 y 15. Pág. 12/16) y van
al depósito almacenador de agua de condensados, además a la parte 9a
(Fig. 8. Pág. 7/16) le atraviesan las tuberías para la salida de
gases incondensables (Núm.11. Fig. 6, 7 y 8. Págs. 5/16, 6/16 y
7/16), en este caso son tuberías de ½'' de diámetro que
posteriormente atraviesan también la pared de la sección del cuerpo
centro periferia (Núm. 40b. Fig. 14 y 15. Pág. 12/16) y van a la
atmósfera o al condensador general. Esta parte 9a (Fig.8. Pág.7/16)
está soldada y escuadrada por la parte superior al borde de la tapa
inferior de la calandria (Núm.10. Fig. 8. Pág. 7/16) y por la parte
inferior está soldada y escuadrada al borde exterior de la pieza
marcada como 9b (Fig. 8. Pág. 7/16) que es una brida plana
horizontal de lámina de ½'' de espesor, con un ancho mínimo de 6'',
esta pieza está soldada y escuadrada a la pieza 9c (Fig. 8. Pág.
7/16) que es un cilindro vertical de diámetro interior 1/8'' mayor
que el diámetro exterior del tubo central (Núm.1. Figs. 6, 7 y 8.
Págs. 5/16, 6/16 y 7/16), en este ejemplo el diámetro de esta pieza
seria 24 ¼'' y cuya altura está determinada por el gradiente
hidráulico de la superficie calórica, en el ejemplo tiene una altura
mínima de 1.0 M.; el cilindro 9c (Fig. 8. Pag.7/16) tiene soldado y
escuadrado a su parte superior la pieza 9d (Fig. 8. Pág. 7/16) que
es una brida plana horizontal de ½'' de espesor, de 5'' de ancho,
con un diámetro interior igual al diámetro de la pieza 9c (Fig. 8.
Pág.7/16) a la cual está soldada y escuadrada. En el diámetro medio
del borde formado por esta brida, en la parte superior, tiene
soldadas o atornilladas y distribuidas simétricamente unas espigas
con cuerdas de tornillo, 24 mínimo, del largo necesario para acoplar
la superficie calórica (Núm. 5. Figs, 6, 7 y 8. Págs. 5/16, 6/16 y
7/16) y el soporte del tubo central (Núm. 3. Figs. 7 y 8. Págs. 6/16
y 7/16) por medio de tuercas. En estos acoplamientos lleva juntas de
material conveniente (2c y 2b. Fig. 8. Pág.7/16) con objeto de hacer
dichas uniones herméticas. Por la parte inferior, este mismo borde
tiene soldados los soportes del recolector de gases incondensables,
pieza marcada como 11 (Fig. 8. Pág. 7/16) que es un tubo de ½'' de
diámetro nominal en forma de un anillo con perforaciones, este tubo
tiene un diámetro 3'' más grande que el diámetro medio de la pieza
9c y que está conectado con las tuberías de salida de gases
incondensables, mínimo dos, que están simétricamente
distribuidas.
Los soportes separadores, marcados con el número
6 (Figs. 6, 7 y 8. Págs. 5/16, 6/16 y 7/16), están fabricados de
lámina de acero al carbón de ½'' de espesor, son unas piezas en
forma de "T", formada por la pieza 6a y 6b (Fig. 8. Pág.7/16).
La pieza 6a (Fig. 8. Pág. 7/16), es una placa plana de 4'' de ancho
mínimo y de ½'' de espesor mínimo, con el largo necesario para ser
soldada a todo su ancho por una parte a pared exterior de la
calandria en la pieza 7a (Fig. 8. Pág.7/16) y por la otra parte a la
pared interior de la calandria en la pieza 9c (Fig. 8. Pág. 7/16), a
todo lo largo en la parte media por la parte inferior está soldada y
escuadrada a la pieza 6b (Fig. 8. Pág. 7/16), la pieza 6b (Fig. 8.
Pág. 7/16) constituye el eje de la T, es una placa plana vertical de
un espesor de ½'' con una altura que está determinada por el
gradiente hidráulico de la superficie calórica y por la altura de la
pieza 7a (Fig. 8. Pág. 7/16), con orificios en su superficie
vertical en la cantidad suficiente para permitir el paso del vapor,
está también soldada y escuadrada a todo lo largo por su parte
inferior con la pared cónica del fondo de la calandria (Núm. 10.
Fig. 8. Pág. 7/16), en uno de sus extremos está soldada a todo lo
ancho a la parte 7a (Fig. 8. Pág. 7/16) de la pared exterior y por
el otro extremo está también soldada a todo lo ancho con la parte
9c (Fig. 8. Pág. 7/16) de la pared interior de la calandria. La
parte superior del soporte separador, pieza 6a (Fig. 8. Pág.7/16),
es una superficie plana que va a servir de soporte a la superficie
calórica, el Número mínimo de soportes separadores en este ejemplo
es de 6 distribuidos simétricamente a 60ºCada uno del otro.
La superficie calórica (Núm. 5. Figs. 6, 7 y 8.
Págs. 5/16, 6/16 y 7/16), constituye también la tapa superior de la
calandria, está construida en una sola pieza, es una lámina de
material de espesor determinado por la presión del vapor o fluido
utilizado para el calentamiento; dependiendo del diámetro del
evaporador, la superficie calórica pude ser construida en una sola
lámina de material moldeado, extrusionado o rechazado con la forma
del canal o por varias piezas de lámina moldeada, extrusionada o
rechazada soldadas entre sí de manera que formen una sola pieza de
la forma y dimensiones requeridas; en este caso vamos a considerar
una lámina de acero inoxidable con un espesor de 4.763 mm (3/16'' o
0.1875'') moldeada, extrusionada o rechazada con la forma del canal
abierto de fondo circular descendente en espiral de la periferia a
la parte central, donde termina en el conducto (Núm. 13. Figs. 6 y
7. Págs. 5/16 y 6/16) especialmente diseñado que permite el paso del
líquido en forma tangencial hacia la siguiente calandria. La
superficie calórica tiene la forma de un cono truncado invertido con
un borde plano horizontal a todo lo largo de la circunferencia de
la base mayor, el diámetro exterior de este borde plano es igual al
diámetro exterior de la pieza 7b (Fig. 8. Pág. 7/16), el ancho de
este borde es 1/2'' mayor que el ancho de la pieza 7b (Fig. 8. Pág.
7/16) y por consiguiente; el diámetro de la base mayor del cono es
igual al diámetro interior de 7b (Fig.8. Pág. 7/16) menos 1'', este
borde lleva en la parte exterior los agujeros para pasar los
tornillos de acoplamiento de igual manera que la pieza 7b (Fig. 8.
Pág. 7/16) y en la parte interior los agujeros para pasar las
espigas de tornillo de acoplamiento correspondientes, la inclinación
de la parte cónica estará determinada por el gradiente hidráulico
requerido, esta parte cónica termina también en un borde plano
horizontal cuyo diámetro mayor será 1'' más grande que el diámetro
exterior de la pieza 9c (Fig. 8. Pág. 7/16), el ancho de este borde
será igual al ancho de la pieza 9c (Fig. 8. Pág. 7 /16) más la ½''
considerada, el diámetro menor de este borde será igual al diámetro
interior de la pieza 9c (Fig. 8. Pág. 7/16), este borde tiene
agujeros para permitir el paso de las espigas de los tornillos de
acoplamiento colocadas en la pieza 9d (Fig. 8. Pág. 7/16).
Los retenes superiores son unas piezas fabricadas
de acero al carbón de ½'' de espesor en forma de una T invertida
integrada por dos partes, la marcada como 4a (Fig. 8. Pág. 7/16) es
el eje de la "T" tiene un ancho mínimo de 4'' y el largo
necesario para llegar desde la pared de la sección del cuerpo
periferia al centro (Parte 30b. Figs. 12 y 13. Pág. 11/16), hasta la
pared del soporte del tubo central marcada como 3b (Fig. 8. Pág.
7/16), la parte 4a (Fig. 8. Pág. 7/16) está colocada verticalmente
en medio de dos soportes verticales marcados como 4c (Fig. 8. Pág.
7/16 ò Núm 33. Fig.13. Pág. 11/16) y fijada en su lugar por medio
de un perno cónico pasado, por lo que en sus extremos la parte 4a
(Fig. 8. Pág. 7/16) lleva los correspondientes agujeros. La pieza 4b
(Fig. 8. Pág. 7/16) que forma los brazos de la T invertida tiene un
espesor mínimo de ½'' un ancho mínimo de 4'' y un largo igual a la
distancia que exista entre el diámetro interior del borde inferior
(Núm. 30c. Fig.13. Pág. 11/16) de la sección del cuerpo periferia al
centro (Fig. 12 y 13. Pág. 11/16) y el diámetro exterior del borde
3a (Fig. 8. Pág. 7/16) del soporte del tubo central. La pieza 4b
(Fig. 8. Pág. 7/16) está soldada a todo lo largo en su parte media
con el borde inferior de la pieza 4a (Fig. 8. Pág. 7/16); los
retenes superiores descansan, por medio de la superficie plana
inferior de la pieza 4b (Fig. 8. Pág. 7/16) sobre la superficie
calórica y deben ser en este ejemplo como mínimo 6 retenes
distribuidos simétricamente.
El soporte guía del tubo central está integrado
por tres piezas soldadas entre si que son 3a, 3b y 3c (Fig. 8.
Pág. 7/16); La pieza 3a es una brida horizontal de ½'' de espesor
mínimo, 5'' de ancho mínimo con un diámetro interior igual al
diámetro interior de la pieza 9d (Fig. 8. Pág. 7/16), lleva en su
parte media los agujeros, de diámetro apropiado, correspondientes
para dar paso a las cuerdas de tornillo soldadas a la pieza 9d
(Fig. 8. Pág. 7/16). Por la parte interior a todo lo largo de su
circunferencia está soldado y escuadrado a la pieza 3b (Fig. 8. Pág.
7 /16). La pieza 3b (Fig. 8. Pág. 7/16) es un cilindro vertical de
½'' de espesor mínimo con la altura apropiada, que debe ser como
mínimo dos veces la altura de la pieza 7a (Fig. 8. Pág. 7/16) y un
diámetro interior igual al de la pieza 9c (Fig. 8. Pág. 7/16), está
soldado y escuadrado por su parte inferior con la pieza 3a (Fig. 8.
Pág. 7/16) y por la parte superior con la pieza 3c (Fig. 8. Pág. 7
/16). La pieza 3c (Fig. 8. Pág. 7/16) es una brida horizontal de ½''
de espesor mínimo, 5'' de ancho mínimo y un diámetro interior igual
al diámetro de la pieza 9c (Fig. 8. Pág. 7/16), lleva en su parte
media agujeros de diámetro apropiado, distribuidos simétricamente,
para permitir el paso de los tornillos de acoplamiento al tubo
central. En las uniones se utilizan juntas (Núm 2. Figs. 7 y 8.
Págs. 6/16 y 7/16) de material apropiado para hacerlas
herméticas.
El tubo central (Núm. 1. Figs. 6, 7 y 8. Págs.
5/16, 6/16 y 7/16) está constituido por dos piezas que son 1a y 1b
(Fig. 8. Pág. 7/16). La pieza 1a (Fig. 8. Pág. 7/16) es el tubo
central de ½'' de espesor mínimo y del diámetro correspondiente al
vapor que se calcula desalojar, en este ejemplo 24'', la altura de
este tubo debe ser la necesaria para que, acoplado al soporte del
tubo central (Núm. 3. Fig. 8. Pág. 7/16), llegue a apoyarse por la
parte inferior en la parte central de la tapa inferior de la
calandria (Núm. 23. Figs. 10 y 11. Págs. 9/16 y 10/16) del
evaporador básico Centro a la Periferia (Figs. 9, 10 y 11. Págs.
8/16, 9/16 y 10/16), este tubo tiene en la parte inferior, tomando
como centro una distancia de 4'' a partir del borde inferior, como
mínimo 4 agujeros de 6'' de diámetro mínimo (Núm.1c. Fig. 8. Pág.
7/16) distribuidos simétricamente, para permitir el paso del vapor
producido a la calandria del evaporador básico del Centro a la
Periferia (Figs 9, 10 y 11. Págs. 8/16, 9/16 y 10/16). La pieza 1b
(Fig. 8. Pág.7/16) es una brida horizontal de ½'' de espesor mínimo,
5'' de ancho mínimo y un diámetro interior igual al diámetro
exterior del tubo central, está colocado a una distancia mínima de
1.0 M. del borde superior del tubo central, soldada y cartaboneada a
todo lo largo de su circunferencia interior con el tubo central y
tiene en su parte media agujeros, de diámetro apropiado,
correspondientes al paso de los tornillos de acoplamiento con la
pieza 3c (Fig. 8. Pág. 7/16).
Según se muestra en las figuras 9, 10, 11; Págs.
8/16, 9/16 y 10/16, la calandria del evaporador básico del Centro a
la Periferia está formada por la pared exterior (Núm. 24. Fig. 9,
10 y 11. Págs. 8/16, 9/16 y 10/16), la tapa inferior o fondo de la
calandria (Núm. 23. Fig. 9, 10, y 11. Págs. 8/16, 9/16 y 10/16), la
pared interior (Núm.19. Figs. 9, 10, 11. Págs. 8/16, 9/16 y 10/16),
los soportes separadores (Núm. 21. Fig. 9, 10 y 11. Págs. 8/16, 9/16
y 10/16), la superficie calórica o tapa superior de la calandria
(Núm. 20. Figs. 9, 10 y 11. Págs. 8/16, 9/16 y 10/16), los retenes
superiores (Núm. 17. Fig. 10 y 11. Págs. 9/16 y 10/16), el soporte
superior guía del tubo central (Núm. 16. Fig. 9, 10 y 11. Págs.
8/16, 9/16 y 10/16), tiene además las conexiones para la entrada de
vapor (Núm. 28. Figs. 9, 10 y 11. Págs. 8/16, 9/16 y 10/16), salidas
de condensados (Núm. 22. Figs. 9, 10 y 11. Págs. 8/16, 9/16 y
10/16), salidas de gases incondensables (Núm. 26. Figs. 9, 10 y 11.
Págs. 8/16, 9/16 y 10/16), entrada de solución diluida (Núm. 27.
Figs. 9, 10 y 11. Págs. 8/16, 9/16 y 10/16) y salida de solución
concentrada (Núm. 25. Figs. 9, 10 y 11. Págs. 8/16, 9/16 y
10/16).
La pared exterior de la calandria, marcada con el
número 24 en las figuras 9, 10 y 11. (Págs. 8/16, 9/16 y 10/16),
está formada por tres partes que son: 24a, 24b y 24c. (Fig. 11.
Pág.10/16). La parte 24b (Fig. 11. Pág. 10/16) es un cilindro
vertical de diámetro interior igual al diámetro interior del cuerpo
del evaporador y con una altura que depende del gradiente hidráulico
y de la altura de la pieza 19b (Fig. 11. Pág. 10/16) de modo que
permita la colocación de las juntas para conectar la tubería de las
salidas de condensados, por ejemplo, si el diámetro de estas
tuberías es de 4'', la altura debe ser mínima 12''; el espesor del
material laminado, dependerá de las condiciones de trabajo,
principalmente de la presión del vapor utilizado en el
calentamiento, por ejemplo, si utilizamos para el calentamiento
vapor con una presión de 1.0 Kg./cm. Cuadrado a 2.5 Kg./cm. cuadrado
(15 a 35 libras por pulgada cuadrada), debemos considerar lámina de
acero al carbón de ½'' de espesor mínimo. Por la parte inferior,
este cilindro está soldado y escuadrado convenientemente a la parte
media de una brida plana horizontal de 10'' de ancho mínimo y de ¾''
de espesor mínimo, marcado como 24c (Fig. 11. Pág. 10/16), el
diámetro medio de esta brida es igual al diámetro medio del cuerpo
del evaporador, de tal manera que quede un borde hacia la parte
exterior de aproximadamente 4 ¾'' de ancho y con un borde hacia la
parte interior de aproximadamente 4 ¾''; simétricamente distribuidas
en la parte media del borde exterior, lleva perforaciones redondas
de diámetro apropiado, con objeto de pasar a través de ellas los
tornillos de acoplamiento para la sección del cuerpo del evaporador
básico periferia al centro (Núm. 30a. Fig. 12 y 13. Pág. 11/16). El
borde interior es liso con objeto de soldarle la tapa inferior de la
calandria (Núm. 23. Fig. 11. Pág. 10/16). Por la parte superior el
cilindro denominado 24b (Fig. 11. Pág.10/16) está soldado y
escuadrado a una brida plana horizontal de 10'' de ancho mínimo y
de ¾'' de espesor mínimo, marcado como 24a (Fig. 11. Pág. 10/16), el
diámetro medio de esta brida es igual al diámetro medio del cuerpo
del evaporador, de tal manera que quede un borde hacia la parte
exterior de aproximadamente 4 ¾'' de ancho y un borde hacia la parte
interior de aproximadamente 4 ¾'', en la parte media del borde
exterior, distribuidas simétricamente lleva mínimo 24 perforaciones
redondas de diámetro apropiado, con objeto de pasar a través de
ellas los tornillos de acoplamiento a la superficie calórica (Núm.
20. Fig. 11. Pág. 10/16) y a la sección del cuerpo del evaporador
básico centro a la periferia (Núm. 40c. Fig. 14 y 15, Pág. 12/16).
En la parte media superior del borde interior, la parte 24a (Fig.11.
Pág. 10/16) lleva distribuidas simétricamente soldadas o
atornilladas unas espigas con cuerdas de tornillo del largo
necesario para acoplar la superficie calórica y la sección del
cuerpo del evaporador básico centro a la periferia (Núm. 40c. Figs.
14 y 15. Pág. 12/16), por medio de tuercas. En los acoplamientos
lleva juntas (Núm.18. Fig. 10 y 11. Pág. 9/16 y 10/16) de material
conveniente para hacer herméticos. En la parte inferior del borde
interior de la brida 24a (Fig.11. Pág. 10/16) se encuentra soportado
el recolector de gases incondensables, que es un anillo de tubo de
½'' de diámetro con perforaciones que está conectado a las salidas
de gases incondensables, marcadas como Núm. 26 (Figs. 9, 10 y 11.
Págs. 8/16, 9/16 y 10/16), que atraviesan la pared exterior 24b
(Fig. 9, 10 y 11. Págs. 8/16, 9/16 y 10/16) y van a la atmósfera o
al condensador general, el diámetro del anillo recolector de gases
incondensables es aproximadamente 3'' menor que el diámetro interior
de la parte 24b (Fig. 11. Pág. 10/16).
La tapa inferior de la calandria, marcada con el
número 23 (Figs. 10 y 11. Págs. 9/16 y 10/16), está fabricada en
lámina de acero al carbón de ½'' de espesor mínimo, cortada y
soldada a las medidas requeridas, tiene la forma de un cono
truncado, con un borde plano horizontal de 4 ½'' de ancho mínimo a
todo lo largo de la circunferencia de la base mayor, el diámetro de
la base mayor del cono truncado será aproximadamente 9 ¼'' menor
que el diámetro del cuerpo del evaporador. La inclinación de la
pared cónica será igual a la de la superficie calórica (Núm. 20,
Figs. 9, 10 y 11. Págs. 8/16, 9/16 y 10/16) y ambas estarán
determinadas por el gradiente hidráulico requerido. Esta pared
cónica termina en la circunferencia correspondiente a la base menor
del cono truncado, cuyo diámetro será igual al diámetro exterior de
la parte marcada como 19c (Fig. 11. Pág. 10/16) que forma parte de
la pared interior de la calandria a la cual va soldada.
La pared interior de la calandria, marcada con el
número 19 (Figs. 10 y 11. Págs. 9/16 y 10/16), está integrada por
tres partes que son 19a, 19b y 19c (Fig. 11. Pág. 10/16);
construida de lámina de acero al carbón de ½'' de espesor mínimo,
cortada y soldada de acuerdo a las medidas requeridas; la parte 19b
(Fig. 11. Pág. 10/16) es un cilindro metálico vertical con un
diámetro interior 1/8'' más grande que el diámetro exterior del tubo
central (Núm. 1 en las figuras 6, 7 y 8. Págs. 5/16, 6/16 y 7/16)
con una altura mínima de 24'', tiene en la parte inferior orificios
de 6'' de diámetro (Núm. 28. Fig. 11. Pág. 10/16), colocados
simétricamente, con el centro a una altura de 4'' medida a partir de
la superficie superior de la base menor del cono truncado formado
por la tapa inferior de la calandria (Núm. 23. Fig. 11. Pág. 10/16),
de tal manera que estos orificios concuerden con los que tiene el
tubo central (Núm. 1c. Fig. 8. Pág. 7/16) y permitan la alimentación
del vapor a la calandria. Esta parte 19b (Fig. 11. Pág. 10/16) está
soldada y escuadrada por su parte inferior al borde interior de la
parte 19c (Fig. 11. Pág. 10/16) y por su parte superior está soldada
y escuadrada con la parte 19a (Fig.11. Pág.10/16). La parte 19c
(Fig. 11. Pág. 10/16) es una brida plana horizontal de ½'' de
espesor mínimo, 5'' de ancho mínimo y con un diámetro interior igual
al diámetro interior de la parte 19b (Fig. 11. Pág. 10/16), la
superficie de esta brida es plana y está también soldado a la tapa
inferior de la calandria a lo largo de sus circunferencias interior
y exterior. La parte 19a (Fig. 11. Pág. 10/16) es una brida plana
horizontal de ½'' de espesor mínimo, 5'' de ancho mínimo y con un
diámetro interior igual al diámetro interior de la parte 19b (Fig.
11. Pág. 10/16), está soldado y escuadrado a la parte superior del
cilindro 19b (Fig. 11. Pág. 10/16). En el diámetro medio del borde
formado por esta brida tiene distribuidas simétricamente soldadas o
atornilladas espigas con cuerdas de tornillo o birlos del largo
necesario para acoplar la superficie calórica y el soporte guía
superior del tubo central por medio de tuercas. En estos
acoplamientos lleva unas juntas de material apropiado (Núm.18a y
18b. Fig.11. Pág. 10/16) para hacerlos herméticos.
Los soportes separadores, (Núm. 21. Fig. 11. Pág.
10/16), están fabricados de lámina de acero al carbón de ½'' de
espesor mínimo, son unas piezas en forma de T, (Núm. 21a y 21b. Fig.
11. Pág. 10/16), la pieza 21a (Fig. 11. Pág. 10/16) es una placa
horizontal de ½'' de espesor mínimo, 4'' de ancho mínimo y con el
largo necesario para ser soldada a todo su ancho por una parte a
pared interior de la calandria en la pieza 19b (Fig. 11. Pág. 10/16)
y por la otra parte a la pared exterior de la calandria en la pieza
24b (Fig. 11. Pág. 10/16) a todo su ancho. A todo lo largo en la
parte media por el lado inferior está soldada y escuadrada a la
pieza 21b (Fig. 11. Pág. 10/16) que constituye el eje de la T; la
pieza 21b (Fig. 11. Pág. 10/16) es una placa vertical de un espesor
de ½'' mínimo, con una altura que depende del gradiente hidráulico
de la superficie calórica, este ejemplo tiene un valor mínimo de
24'' con orificios en su superficie vertical en un número suficiente
para permitir el paso del vapor y está también soldada y escuadrada
a todo lo largo por su parte inferior con la pared cónica del fondo
de la calandria (Núm. 23. Fig. 11. Pág. 10/16), en uno de sus
extremos está soldada a todo lo ancho con la pieza 19b (Fig. 11.
Pág. 10/16) de la pared interior de la calandria y por el otro de
sus extremos con la parte 24b (Fig. 11. Pág. 10/16) de la pared
exterior de la calandria; la parte superior del soporte separador
(21a. Fig. 11; Pág. 10/16) es una superficie plana que va a servir
de soporte a la superficie calórica (Núm. 20. Fig. 11. Pág. 10/16),
el Número mínimo de soportes separadores es de 6 distribuidos
simétricamente.
La superficie calórica o tapa superior de la
calandria (Núm. 20. Fig. 9, 10 y 11. Págs. 8/16, 9/16 y 10/16) está
construida en una sola pieza, es una lámina de material de espesor
determinado por la presión del vapor o fluido utilizado para el
calentamiento, en este caso, vamos a considerar una lámina de acero
inoxidable con un espesor de aproximadamente 4.763 mm (3/16 o
0.1875''), moldeada, rechazada o extruida con la forma del canal
abierto de fondo circular descendente en espiral de la parte central
a la periferia, donde termina en el conducto (Núm. 25. Figs. 9 y 10.
Págs. 8/16 y 9/16) especialmente diseñado que permite el paso del
líquido en forma tangencial hacia la siguiente unidad de
evaporación. La superficie calórica tiene la forma de un cono
truncado con un borde en forma de brida o anillo plano horizontal a
todo lo largo de la circunferencia de la base mayor, el diámetro
exterior de este borde plano es igual al diámetro exterior de la
pieza 24a (Fig. 11. Pág. 10/16), el ancho de este borde es ½''
mayor que el ancho de la pieza 24a (Fig. 11. Pág.10/16) y por
consiguiente; el diámetro de la base mayor del cono es igual al
diámetro interior de la pieza 24a (Fig. 11. Pág. 10/16) menos 1'',
este borde lleva en la parte exterior los agujeros para pasar los
tornillos de acoplamiento de igual manera que la pieza 24a (Fig. 11.
Pág. 10/16) y en la parte interior los agujeros para pasar las
espigas de tornillo de acoplamiento correspondientes, la inclinación
de la parte cónica estará determinada por el gradiente hidráulico
requerido, hacia el centro esta parte cónica termina en un borde en
forma de una brida plana horizontal cuyo diámetro mayor será 1''
más grande que el diámetro exterior de la pieza 19a (Fig. 11. Pág.
10/16), el ancho de esta brida será igual al ancho de la pieza 19a
(Fig. 11. Pág. 10/16) más la ½'' considerada, el diámetro menor de
esta brida será igual al diámetro interior de la pieza 19a (Fig. 11.
Pág. 10/16), esta brida tiene agujeros para permitir el paso de las
espigas de los tornillos de acoplamiento colocadas en la pieza 19a
(Fig. 11. Pág. 10/16). En todos los acoplamientos se usaran entre
las partes juntas de material apropiado (Núms. 18a y 18b. Fig. 11.
Pág. 10/16) para hacerlas herméticas.
Los retenes superiores (Núm. 17. Figs. 10 y 11.
Págs. 9/16 y 10/16) son unas piezas en forma de una T invertida,
integrada por dos partes, la marcada como 17a (Fig. 11. Pág. 10/16)
es el eje de la "T" tiene un espesor mínimo de ½'', un ancho
mínimo de 4'' y el largo necesario para llegar desde la pared de la
sección del cuerpo centro-periferia (Figs. 14 y 15.
Pág. 12/16) hasta la pared del soporte superior guía del tubo
central marcada como 16b (Fig. 11. Pág. 10/16), la parte 17a (Fig.
11. Pág. 10/16) está colocada verticalmente en medio de dos soportes
verticales marcados como 17c (Fig.11. Pág. 10/16) o como parte 44
(Fig. 15. Pág. 12/16) y fijada en su lugar por medio de un perno
cónico pasado, por lo que en sus extremos la parte 17a (Fig. 11.
Pág. 10/16) lleva los correspondientes agujeros. La pieza 17b (Fig.
11. Pág. 10/16) que forma los brazos de la T invertida tiene un
espesor mínimo de ½'' un ancho mínimo de 4'' y un largo igual a la
distancia que exista entre el diámetro interior del arillo de la
sección del cuerpo centro-periferia (Núm. 40c. Fig.
15. Pág. 12/16) y el diámetro exterior del arillo 16c (Fig. 11. Pág.
10/16) del soporte superior guía del tubo central. La pieza 17b
(Fig. 11. Pág. 10/16) está soldada a todo lo largo en su parte media
con el borde inferior de la pieza 17a.(Fig. 11. Pág.10/16); los
retenes superiores descansan, por medio de la superficie plana
inferior de la pieza 17b (Fig.11. Pág.10/16) sobre la superficie
calórica (Núm.20. Figs. 9, 10 y 11. Págs. 8/16, 9/16 y 10/16) y
deben ser como mínimo 6 retenes superiores distribuidos
simétricamente.
El soporte superior guía del tubo central (Núm.
16. Figs. 9, 10 y 11. Págs. 8/16, 9/16 y 10/16) está integrado por
tres piezas soldadas entre si que son 16a, 16b y 16c (Fig. 11. Pág.
10/16). La pieza 16c (Fig. 11. Pág. 10/16) es una brida plana
horizontal de ½'' de espesor mínimo, 5'' de ancho mínimo con un
diámetro interior igual al diámetro interior de la pieza 19b (Fig.
11. Pág. 10/16), lleva en su parte media los agujeros
correspondientes para dar paso a las cuerdas de tornillo soldadas a
la pieza 19a (Fig. 11. Pág. 10/16). A todo lo largo de su
circunferencia por el lado interno está soldado y escuadrado a la
pieza 16b (Fig.11. Pág. 10/16). La pieza 16b (Fig. 11. Pág. 10/16)
es un cilindro vertical de ½'' de espesor mínimo con la altura
apropiada, que debe ser como mínimo igual a la altura de la pieza
24b (Fig. 11. Pág. 10/16) y un diámetro interior igual al de la
pieza 19b (Fig. 11. Pág. 10/16), está soldado y escuadrado por su
parte inferior con la pieza 16c (Fig. 11. Pág. 10/16) y por la parte
superior con la pieza 16a (Fig. 11. Pág. 10/16). La pieza 16a (Fig.
11. Pág. 10/16) es una brida plana horizontal de ½'' de espesor
mínimo, 5'' de ancho mínimo y un diámetro interior igual al diámetro
de la pieza 19b (Fig. 11. Pág. 10/16), la superficie de su cara
superior es plana con objeto de que sirva de soporte a la parte
inferior de la pared interior de la calandria periferia centro (Núm.
9b, Fig. 8. Pág. 7/16).
La alimentación del vapor se hará de manera
especifica para cada evaporador básico, de igual manera sucede con
las salidas de condensados y gases incondensables, por lo que a
continuación se describe la construcción de cada uno.
Para el módulo Periferia al Centro, (Fig. 6, 7 y
8. Págs. 5/16, 6/16 y 7/16) la alimentación del vapor se hará por
cuatro entradas (Núm. 8. Figs. 6, 7 y 8. Págs. 5/16, 6/16 y 7/16))
situadas simétricamente en la pared exterior (Núm. 7a. Fig. 8. Pág.
7/16); considerando que de arriba hacia abajo, el evaporador
comienza (Fig. 16. Pág. 13/16) por un evaporador básico de la
periferia al centro (Figs. 6, 7 y 8. Págs. 5/16, 6/16 y 7/16 y Figs.
12 y 13. Pag. 11/16), en la primera calandria las entradas de vapor
estarán conectadas a un cabezal formado por un tubo distribuidor de
forma circular de diámetro mayor que la calandria, este tubo estará
conectado a la fuente de suministro de vapor y tendrá sus válvulas
de control de alimentación y de seguridad colocadas
convenientemente. En las siguientes calandrias de los evaporadores
básicos Periferia al Centro (Figs. 6, 7 y 8. Págs. 5/16, 6/16 y
7/16) cada una de las cuatro entradas de vapor estarán conectadas
respectivamente a la correspondiente salida del vapor producido
(Núm. 43, 43a y 43b. Figs. 14 y 15. Pág. 12/16) por un evaporador
básico Centro a la Periferia por medio de tuberías, el flujo de
vapor dentro de la calandria de un evaporador básico Periferia al
Centro (Figs. 6, 7 y 8. Págs. 5/16, 6/16 y 7/16) será de la
periferia al centro.
Las salidas de condensados (núm. 12. Figs. 6, 7 y
8. Págs. 5/16, 6/16 y 7/16) están constituidas por tubos conectados
a las juntas (Núm. 12. Fig. 8, Pág. 7/16) soldados a la pared
interior de la calandria (Núm. 9a. Fig. 8. Pág. 7/16) el número de
estas salidas serán determinadas de acuerdo al volumen de
condensados a desalojar, los tubos atravesaran la pared de la
sección del cuerpo del evaporador básico Centro a la Periferia (Núm.
40b. Fig.14 y 15. Pág.12/16) estando soldados por su parte externa
tanto en el interior como en el exterior de dicha pared para evitar
fugas (Núms. 64, 74, 84 y 94. Figs. 16, 17, 18 y 19. Págs. 13/16,
14/16, 15/16 y 16/16) y se conectaran a un cabezal o tubo circular
exterior en forma de anillo de un diámetro mayor al del evaporador,
este cabezal recolectará los condensados y los llevara al tanque de
almacenamiento.
La salida de gases incondensables (Núm. 11. Figs.
6, 7 y 8. Págs. 5/16, 6/16 y 7/16) está constituida por un tubo
perforado de ½'' de diámetro en forma de cabezal circular que estará
soportado por la pared interior debajo de la parte marcada como 9d
(Fig. 8. Pág.7/16), tendrá salidas colocadas simétricamente que
atravesaran la parte 9a (Fig. 8. Pág. 7/16) y la pared del cuerpo
del evaporador básico Centro a la Periferia (Núm. 40b. Figs. 14 y
15. Pág. 12/16) estando soldados por su parte externa tanto en el
interior como en el exterior de dicha pared para evitar fugas (Núms.
64, 74, 84 y 94. Figs. 16, 17, 18 y 19. Págs. 13/16, 14/16, 15/16 y
16/16) en la parte exterior del evaporador tendrán su válvula de
control y estarán conectadas a la atmósfera o al condensador según
el caso.
Las entradas de vapor para los evaporadores
básicos del centro a la periferia, (Figs. 9, 10 y 11. Págs. 8/16,
9/16 y 10/16) únicamente en el caso de que el aparato comience de
arriba hacia abajo por un evaporador básico del centro a la
periferia (Figs. 17 y 19. Págs. 14/16 y 16/16), donde la entrada de
vapor de este primer módulo se hará por un cabezal conectado a la
fuente de alimentación de vapor por medio de una válvula de control
con objeto de introducir el vapor por el tubo central ubicado en la
parte central de la unidad por las entradas Núm. 28, (Figs. 9, 10, y
11. Págs. 8/16, 9/16 y 10/16), situadas simétricamente en el pared
interior 19b (Figs. 9, 10 y 11. Págs. 8/16, 9/16 y 10/16), en las
siguientes calandrias de los evaporadores básicos Centro a la
Periferia, (Figs. 9, 10 y 11; Págs. 8/16, 9/16 y 10/16) el vapor de
alimentación será el vapor producido por un evaporador básico
Periferia al Centro (Figs. 6, 7 y 8 y Figs. 12 y 13. Págs. 5/16,
6/16, 7/16 y 11/16) y se alimentará naturalmente por medio del tubo
central (Núm. 1. Figs. 6, 7, 8. Págs. 5/16, 6/16 y 7/16) a las
entradas de vapor (Núm. 28. Figs. 9,10 y 11. Págs. 8/16, 9/16 y
10/16) de la calandria del evaporador básico centro a la periferia
(Figs. 9, 10 y 11. Págs. 8/16, 9/16 y 10/16), el flujo del vapor
dentro de la calandria será del centro hacia la periferia.
Las salidas de condensados serán conectadas a los
juntas (núm. 22. Figs. 9, 10 y 11. Págs. 8/16, 9/16 y
10/16),colocados simétricamente en la pared exterior (Núm. 24. Parte
24b. Figs. 9, 10 y 11. Págs. 8/16, 9/16 y 10/16) y posteriormente
pueden ser conectadas a un cabezal o tubo circular exterior en forma
de anillo de un diámetro mayor que el evaporador donde los
condensados serán recolectados y llevados al tanque de
almacenamiento de condensados, arreglo que no se muestra en las
figuras por tratarse de equipo auxiliar.
La salida de gases incondensables estará
constituida por un cabezal circular formado por un tubo perforado de
½'' de diámetro colocado en la parte interior y soportado por la
parte 24a (Fig.11. Pág. 10/16), tendrá salidas colocadas
simétricamente (Núm. 26. Figs. 9, 10, 11. Págs. 8/16, 9/16 y 10/16)
que atravesaran la pared exterior en la parte 24b (Fig. 11. Pág.
10/16) y después deberán tener una válvula de control y podrán estar
conectadas al condensador general o descargar libremente a la
atmósfera, según el caso.
El cuerpo del evaporador estará integrado por
secciones. Estas secciones tendrán el mismo diámetro pero distinto
diseño de acuerdo a su función, les denominaremos: Sección del
Cuerpo Periferia al Centro, (Fig. 12 y 13. Pág. 11/16) y Sección del
Cuerpo Centro a la Periferia, (Figs: 14 y 15. Pág. 12/16),. A la
sección del cuerpo que se encuentra sobre una unidad de
calentamiento de la Periferia al Centro, (Figs. 6, 7 y 8. Págs.
5/16, 6/16 y 7/16) le denominaremos Sección del Cuerpo Periferia al
Centro, (Figs. 12 y 13. Pág. 11/16). A la sección del cuerpo que se
encuentre sobre una unidad de calentamiento del centro a la
periferia (Figs. 9, 10 y 11. Págs. 8/16, 9/16 y 10/16), le
denominaremos Sección Cuerpo Centro a la Periferia (Figs. 14 y 15.
Pág. 12/16).
La sección del cuerpo que se encuentra colocada
sobre la calandria de un evaporador básico de la periferia al centro
(Figs. 12 y 13. Pág. 11/16), está integrada por tres partes que son
30a, 30b, 30c (Figs. 12 y 13. Pág. 11/16). La parte 30b (Fig. 13.
Pág. 11/16) tiene una forma cilíndrica de diámetro igual al
diámetro del evaporador básico mencionado, con una altura apropiada
a su posición y función dentro del evaporador, en el ejemplo, tiene
un máximo en el primer módulo evaporador de 2.20 M. y en los
siguientes evaporadores básicos periferia al centro un mínimo 0.60
M. (Núms. 56. Fig. 16. Pág. 13/16), en los extremos inferior y
superior tiene soldados y escuadrados bridas planas de ¾'' de
espesor mínimo y 10'' de ancho mínimo con un diámetro medio igual al
de la calandria (partes 30a y 30c; Figs. 12 y 13; Pág. 11/16), de
tal manera que en cada brida queda un borde hacia la parte exterior
y otro hacia la parte interior de aproximadamente 4 ¾'' de ancho
cada uno, en la parte media de cada borde se encuentran los
correspondientes agujeros para el paso de los tornillos de ensamble.
Únicamente cuando el evaporador comienza de arriba hacia abajo con
un evaporador básico Periferia al Centro (Figs. 16 y 18. Págs. 13/16
y 15/16), esta sección del cuerpo colocada sobre la primera unidad
de calentamiento está unida por su parte superior con la tapa
circular del aparato (Núm. 55 y 75. Fig. 16 y 18. Págs. 13/16 y
15/16) y por la parte inferior con la calandria del evaporador
básico (Núms. 57 y 77. Figs. 16 y 18. Págs.: 13/16 y 15/16). La tapa
del evaporador (Núm. 55 y 75. Figs. 16 y 18. Págs. 13/16 y 15/16)
tiene la entrada para la alimentación del líquido o solución a
evaporar (núm. 60 y 80. Figs. 16 y 18. Págs. 13/16 y 15/16),
existiendo la opción, no mostrada en las figuras, de que dicha
entrada de alimentación sea a través de la sección 30b (Fig. 13.
Pág. 11/16) si las circunstancias lo requieren. Las restantes
secciones del Cuerpo del evaporador básico Periferia al Centro (Figs
12 y 13. Pág. 11/16) están unidas por la parte superior por medio de
la parte 30a con la parte inferior de una calandria de un evaporador
básico Centro a la Periferia, (Figs. 9, 10 y 11. Págs. 8/16, 9/16 y
10/16) y por la parte inferior por medio de la parte 30c ( Fig. 13.
Pág. 11/16) con la parte superior de una calandria de un evaporador
básico Periferia al Centro (Figs. 6, 7 y 8. Págs. 5/16, 6/16 y
7/16). Las secciones del cuerpo del evaporador básico periferia al
centro (Núm. 30. Fig.13. Pág. 11/16), tienen colocadas en la parte
del frente dos lucetas o mirillas (Núm. 31. Figs. 12 y 13. Pág.
11/16), para observar el interior del aparato y en la parte
posterior una entrada de hombre (Núm. 32. Fig.12. Pág. 11/13) del
tipo de tortuga empleada comúnmente en los evaporadores. En el borde
interior de la brida plana inferior (Núm. 30c. Fig. 13. Pág. 11/16)
tiene también soldados los soportes (Núm. 33. Fig. 13. Pág. 11/16)
para los retenes superiores del evaporador básico Periferia Centro
(Núm. 4. Figs. 6, 7 y 8. Págs. 5/16, 6/16 y 7/16).
Las secciones del cuerpo que se encuentran
colocadas sobre las calandrias de los evaporadores básicos del
centro a la periferia (Fig. 14 y 15. Pág. 12/16), están integradas
por tres partes que son: 40a, 40b y 40c. La parte 40b (Fig. 15. Pág.
12/16) tienen forma cilíndrica de diámetro igual al diámetro de la
pieza 24b (Fig. 11. Pág. 10/16) de la unidad de evaporación
mencionada, con una altura apropiada a su posición y función dentro
del aparato, en el ejemplo esta altura es de 3.60 M. En la parte
inferior tiene soldada y cartaboneada la parte 40c (Fig. 15. Pág.
12/16) que es una brida plana de 10'' de ancho mínimo y ¾'' de
espesor mínimo con un diámetro medio igual al de la parte 40b (Fig.
15. Pág. 12/16), en el borde exterior de aproximadamente 4 ¾'' de
ancho, así como en el borde interior del mismo ancho lleva en la
parte media de ambos bordes una serie de agujeros para permitir el
paso de los tornillos de acoplamiento con la calandria del
evaporador básico Centro a la Periferia.(Figs. 9, 10 y 11. Págs.
8/16, 9/16 y 10/16). La parte 40b (Fig. 15. Pág. 12/16) tiene en la
parte superior soldado y escuadrado la parte 40a (Figs. 14 y 15.
Pág. 12/16) que es una brida plana horizontal de ¾'' de espesor
mínimo, 10'' de ancho mínimo con un diámetro medio igual al diámetro
de la parte 40b (Fig. 15. Pág. 12/16), en el borde interior de
aproximadamente 4 ¾'' así como en el borde exterior de
aproximadamente el mismo ancho lleva una serie de agujeros para
permitir el paso a los tornillos de acoplamiento con la parte
inferior de una calandria de un evaporador básico Periferia al
Centro (Figs. 6, 7 y 8. Págs. 5/16, 6/16 y 7/16). A una distancia
aproximada de 2'' debajo de la brida 40a (Fig. 14 y 15. Pág.
12/16), la parte 40b (Fig. 15. Pág. 12/16) tiene distribuidas
simétricamente, cuatro ranuras anchas y largas horizontales por
donde sale el vapor producido (Núm. 43. Fig. 15. Pág. 12/16), en el
ejemplo, estas ranuras tienen como mínimo 8'' de ancho y 24'' de
largo; estas ranuras van al interior de una caja de forma apropiada,
cónica, soldada por la parte exterior a la pared de la sección del
cuerpo (Núm. 40b. Fig. 15. Pág. 12/16) y conectada cada una a un
tubo de un diámetro mínimo de 8'', que lleva al vapor producido a la
entrada de vapor de la siguiente calandria de un evaporador básico
de la periferia al centro (Núm. 8. Fig. 6, 7 y 8. Págs. 5/16, 6/16 y
7/16). En la parte frontal de la parte 40b se encuentran dos lucetas
o mirillas, (Núm. 41. Figs. 14 y 15. Pág. 12/16), y en la parte
posterior una entrada de hombre (Núm. 42. Fig. 14. Pág. 12/16) del
tipo de tortuga empleadas comúnmente en los evaporadores. En el
borde interior de la parte 40c tiene soldados los soportes (Núm.44.
Fig.15. Pág. 12/16) de los Retenes Superiores de la unidad
Periferia-Centro, (Núm. 17. Fig. 10 y 11. Pág. 9/16
y 10/16). Únicamente cuando el evaporador comienza con un evaporador
básico del centro a la periferia (Figs. 17 y 19. Págs. 14/16 y
16/16) arreglo general según la segunda secuencia, la parte superior
de la sección del cuerpo centro a la periferia (Fig. 14 y 15. Pág.
12/16) está conectada con la tapa superior del evaporador, (Núm. 65
y 85. Fig. 17 y 19. Págs. 14/16 y 16/16) en las siguientes secciones
del cuerpo de un evaporador básico centro a la periferia (Fig.14 y
15. Pág. 12/16), están conectadas a la parte inferior de una
calandria de un evaporador básico periferia al centro (Fig. 6, 7 y
8. Págs. 5/16, 6/16 y 7/16). La tapa del evaporador (Núm.65 y 85.
Figs. 17 y 19. Págs. 14/16 y 16/16) tiene en la parte central la
entrada de vapor, (Núm. 71 y 91. Figs. 17 y 19. Págs. 14/16 y
16/16) y la entrada del líquido o solución a evaporar, ( Núm. 70 y
90. Fig. 17 y 19. Págs. 14/16 y 16/16).
Se instalarán manómetros y termómetros en cada
calandria y en cada sección del cuerpo de cada evaporador básico,
en la entrada de alimentación de líquido, en la entrada de
alimentación de vapor; también las válvulas de paso, válvulas de
seguridad y control necesarias, estos aparatos no aparecen en las
figuras.
Claims (5)
1. Evaporador con superficie calórica formada por
un canal abierto descendente en forma de una espiral concéntrica
circular o espiral concéntrica rectangular, el evaporador está
integrado por el acoplamiento alternativo de dos módulos
evaporadores básicos en un número que depende de la capacidad de
trabajo del equipo que puede ser desde 0.010 Toneladas por hora
hasta 1000 Toneladas por hora, estos evaporadores básicos están
formados cada uno por dos partes que son la sección del cuerpo del
evaporador y la calandria, tienen como característica principal que
su superficie calórica está formada por un canal abierto descendente
en forma de espiral concéntrica circular o rectangular, pudiéndose
utilizar según el caso tres tipos de canal abierto que son: de
sección rectangular con fondo circular, de sección rectangular con
fondo plano y de sección rectangular con fondo cónico, teniendo el
canal un ancho que puede ser desde 0.001 m hasta 0.50 m lo cual
está determinado por la capacidad de trabajo del evaporador; en uno
de los módulos el canal en espiral descendente se desarrolla de la
parte periférica de la superficie calórica hacia la parte central y
en el otro módulo el canal en espiral descendente se desarrolla de
la parte central de la superficie calórica hacia la parte
periférica, el acoplamiento de estos dos módulos evaporadores
básicos da como resultado que la superficie calórica del evaporador
se integre como una sola superficie calórica en forma de un canal
abierto descendente en espiral circular o rectangular, permitiendo
que el líquido, solución o sustancia en proceso, circule sobre la
superficie calórica de todos los módulos de arriba hacia abajo a
partir de la entrada de alimentación colocada en el primer módulo
hasta la salida del último módulo colocado en la parte de abajo,
permitiendo con esto que en forma simultánea se lleve a efecto tanto
el calentamiento del líquido alimentado como la evaporación del
mismo, incrementándose la evaporación debido a que gracias a la
inclinación del canal o gradiente hidráulico, que puede ser desde
0.01 M. por M hasta 0.600 M. por M., la circulación del líquido
sobre la superficie calórica es uniforme y continua lo cual favorece
la convección y conducción natural, lo que unido a una área de
interfase grande y a un espesor de la corriente liquida
relativamente pequeño, incrementa el coeficiente total de
transmisión de calor, mejorando la eficiencia térmica del equipo
ahorrando energía, optimizando el proceso de evaporación; por otra
parte, gracias al diseño de los evaporadores básicos, el
acoplamiento de estos módulos permite que el vapor o fluido caliente
necesario para llevar al cabo el proceso se alimente a la calandria
del primer módulo colocado en la parte superior del evaporador y que
el vapor producido en el primer módulo, alimente la calandria del
siguiente módulo y así sucesivamente hasta llegar al último módulo,
colocado en la parte inferior del evaporador, de donde el vapor
producido pasa a un condensador, trabajando de esta manera el
evaporador como un múltiple efecto al vacío, ahorrando agua
necesaria para la condensación. Siendo un evaporador modular se
puede fabricar en cuatro distintos modelos según la colocación
relativa de los módulos dentro del aparato, estos modelos son: Uno.
Cuando el evaporador comienza en su parte superior con un módulo
evaporador básico con superficie calórica formada por un canal
abierto descendente en forma de espiral que se desarrolla de la
periferia hacia el centro de la superficie calórica y termina con
un último módulo evaporador básico con superficie calórica formada
por un canal abierto descendente en forma de espiral que se
desarrolla de la periferia hacia el centro de la superficie
calórica. Dos. cuando el evaporador comienza en su parte superior
con un módulo evaporador básico con superficie calórica formada por
un canal abierto en forma de espiral que se desarrolla de la parte
central hacia la periferia de la superficie calórica y termina con
un último módulo evaporador básico con superficie calórica formada
por un canal abierto descendente en forma de espiral que se
desarrolla de la periferia hacia el centro de la superficie
calórica. Tres. Cuando el evaporador comienza en su parte superior
con un módulo evaporador básico con superficie calórica formada por
un canal abierto descendente en forma de espiral que se desarrolla
de la periferia hacia el centro de la superficie calórica y termina
con un último módulo evaporador básico con superficie calórica
formada por un canal abierto descendente en forma de espiral que se
desarrolla de la parte central hacia la periferia de la superficie
calórica. Cuatro. Cuando el evaporador comienza en su parte superior
con un módulo evaporador básico con superficie calórica formada por
un canal abierto descendente en forma de espiral que se desarrolla
de la parte central hacia la periferia de la superficie calórica y
termina con un módulo evaporador básico con superficie calórica
formada por un canal abierto descendente en forma de espiral que se
desarrolla de la parte central hacia la periferia de la superficie
calórica. Este evaporador modular es de uso general pudiendo
utilizarse como evaporador, o sea para transformar un líquido en
vapor; como destilador para purificación de líquidos; como
condensador evaporativo, para enfriamiento de líquidos; como
evaporador cristalizador para incrementar el tamaño de cristales
colocados en suspensión en una solución sobresaturada de sus aguas
madres.
2. Evaporador según la reivindicación 1, que está
constituido por dos partes principales que son: el cuerpo del
evaporador básico y la calandria y por tener su superficie calórica
formada por un canal abierto descendente en forma de espiral
concéntrica, circular o rectangular, que se desarrolla desde la
parte periférica de la superficie calórica hasta la parte central de
la misma, lo cual permite que el calentamiento y la evaporación del
líquido o solución que circula sobre la superficie calórica se
lleven al cabo en forma simultánea mejorando la eficiencia térmica y
permitiendo este diseño que el vapor producido que sale a través de
un tubo o conducto colocado en el centro de la calandria pueda
utilizarse para alimentar la calandria de otro evaporador básico que
esté acoplado con el mismo, trabajando en un sistema de múltiple
efecto o en su defecto pueda trabajar este evaporador básico en
forma individual como un simple efecto, si se le acopla una tapa
ciega en la parte superior y se envía el vapor producido
directamente a la atmósfera o a un condensador.
3. Evaporador básico según la reivindicación 1,
que está constituido por dos partes principales que son: el cuerpo
del evaporador básico y la calandria y por tener su superficie
calórica formada por un canal abierto descendente en forma de
espiral concéntrica, circular o rectangular, que se desarrolla desde
la parte central de la superficie calórica hasta la parte
periférica de la misma, lo cual permite que el calentamiento y la
evaporación del líquido o solución que circula sobre la superficie
calórica se lleven a cabo en forma simultánea mejorando la
eficiencia térmica y permitiendo este diseño que el vapor producido,
que sale a través de las salidas colocadas en la parte superior de
la sección del cuerpo del evaporador, pueda utilizarse para
alimentar la calandria de otro evaporador básico que esté acoplado
con el mismo trabajando en un sistema de múltiple efecto o en su
defecto puede trabajar este evaporador básico en forma individual
como simple efecto si se le acopla una tapa ciega en la parte
superior y se envía el vapor producido directamente a la atmósfera o
a un condensador.
4. Modelos de evaporadores modulares que
comprenden un evaporador básico como el reivindicado en la
reivindicación 1, en el que estos modelos son: Uno. Cuando el
evaporador comienza en su parte superior con un módulo evaporador
básico con superficie calórica formada por un canal abierto
descendente en forma de espiral que se desarrolla de la periferia
hacia el centro de la superficie calórica y termina con un último
módulo evaporador básico con superficie calórica formada por un
canal abierto descendente en forma de espiral que se desarrolla de
la periferia hacia el centro de la superficie calórica. Dos. cuando
el evaporador comienza en su parte superior con un módulo evaporador
básico con superficie calórica formada por un canal abierto en forma
de espiral que se desarrolla de la parte central hacia la periferia
de la superficie calórica y termina con un último módulo evaporador
básico con superficie calórica formada por un canal abierto
descendente en forma de espiral que se desarrolla de la periferia
hacia el centro de la superficie calórica. Tres. Cuando el
evaporador comienza en su parte superior con un módulo evaporador
básico con superficie calórica formada por un canal abierto
descendente en forma de espiral que se desarrolla de la periferia
hacia el centro de la superficie calórica y termina con un último
módulo evaporador básico con superficie calórica formada por un
canal abierto descendente en forma de espiral que se desarrolla de
la parte central hacia la periferia de la superficie calórica.
Cuatro. Cuando el evaporador comienza en su parte superior con un
módulo evaporador básico con superficie calórica formada por un
canal abierto descendente en forma de espiral que se desarrolla de
la parte central hacia la periferia de la superficie calórica y
termina con un módulo evaporador básico con superficie calórica
formada por un canal abierto descendente en forma de espiral que se
desarrolla de la parte central hacia la periferia de la superficie
calórica.
5. Uso del evaporador según la reivindicación 1,
en el que dicho evaporador se puede utilizar como evaporador para
transformar un líquido en vapor; como destilador separando los
condensados para la purificación de líquidos; como condensador
evaporativo para enfriamiento de líquidos por medio de una
evaporación adiabática; como evaporador cristalizador continuo para
incrementar el tamaño de cristales colocados en suspensión en una
solución sobresaturada de sus aguas madres.
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