operações Unitárias 2

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Evaporadores, Geradores de Vapor e Condensadores 
 
Introdução aos Trocadores de Calor 
O que são? Equipamentos onde ocorre troca de calor entre dois 
fluídos (um esquenta e o outro resfria), sem que eles se misturem, 
pois há uma parede metálica separando. 
Classificação pelo serviço: vapor 
Condensadores: usam água para condensar. 
Resfriadores/Aquecedores: esfriam ou aquecem fluídos do 
processo. 
Evaporadores: têm o objetivo específico 
 de concentrar soluções. 
Refervedores: aquecido diretamente pela queima de um 
combustível ( óleo, biomassa). Converte energia do combustível em 
calor. 
Trocador de vaporização: Não há queima de combustível, usa o. 
calor de um fluído para vaporizar outro. Se dividindo em: 
Evaporador: usado quando o fluido vaporizado é água ou solução 
aquosa. 
Refervedor: usado na destilação. 
Evaporador de Planta de Potência 
Objetivo principal: produzir água purificada para alimentar uma 
caldeira. Isso é vital porque impurezas causam incrustação (sujeira 
presa) nos tubos da caldeira. 
Como funciona: Evapora cerca de 90% da água alimentada e 
descarta 10% (chamado de rejeitos inferiores, onde ficam as 
impurezas). 
Manutenção: Possui ciclos de limpezas diários (a cada 24 horas) 
para tirar incrustações. 
Evaporador Químico 
Diferença crucial: Ao contrário da planta de potência (onde a água 
pura é o foco), na indústria química, a parte que não evapora (o 
rejeito) é o produto principal, ou seja, a solução concentrada. 
Equação Geral da Troca de calor 
Q = U.A.Δevaporador.T 
Q: é o calor gerado 
U: é o coeficiente de troca térmica 
A: é a área 
ΔT: é a diferença de temperatura 
Tipos de Evaporadores Químicos 
Tubos Horizontais: O vapor quente passa por dentro dos tubos, e 
a solução a ser concentrada fica por fora deles. 
Vertical Calandra: O contrário do anterior. O vapor fica por fora e 
a solução passa por dentro dos tubos, subindo conforme ferve. 
Vertical Cesta: Parecido com o Calandra, mas os tubos podem ser 
removidos, facilitando muito a limpeza. 
Circulação Forçada: Usado quando a solução é muito viscosa 
(grossa). Usa uma bomba externa para forçar o líquido a circular. 
A fervura acontece no espaço de vapor, e não dentro dos tubos. 
Película Descendente: Os tubos não ficam cheios. A solução 
escorre pelas paredes como um filme fino, enquanto o vapor 
passa pelo meio. O desafio é garantir que o líquido se distribua de 
forma igual. 
 
Elevação do Ponto de Ebulição (E.P.E.) 
Conceito: Uma solução misturada ferve a uma temperatura mais 
alta do que a água pura na mesma pressão. 
O vapor gerado por essa fervura sai purinho (pois o soluto não 
evapora) e fica superaquecido. 
Equação: e.p.e =tL- tL,sat 
 
Balanços de Massa e Energia 
 
 
 
 
 
 
Economia do sistema (ε): É a razão entre o vapor produzido e o 
vapor gasto no aquecimento. 
ε=V/S 
Balanço de Massa Global: F=V+L 
Balanço do Soluto: F.xF - L.xL= 0 
Balanço de Energia Global : 
F.hF + S.Hs= S.hc + L.hL + V.Hv + Qp ou 
F.hF + S.(Hs- hc)= L.hL + V.Hv + Qp ou 
F.hF + S.λs= L.hL + V.Hv + Qp 
Dimensionamento e Considerações 
Finais 
Para dimensionar (calcular o tamanho do equipamento), foca-se na 
diferença entre a temperatura do vapor que aquece e a 
temperatura real de fervura da solução que sai. 
𝐴 =
𝑊. 𝜆𝑠
𝑈(𝑇𝑠,𝑠𝑎𝑡− 𝑇𝐿)
 
 
Use vapor de aquecimento em baixa ou moderada pressão (eles 
entregam mais calor latente). 
Trabalhe sempre sob vácuo. Isso reduz a área de troca térmica 
necessária e diminui a quantidade de vapor gasto. 
 
 
 
 
 
Sistema de Vácuo 
Como os evaporadores precisam de vácuo para serem 
eficientes, usamos: 
Ejetores: Equipamentos que "sugam" o ar e geram o vácuo. 
Condensadores Barométricos: Equipamentos que condensam os 
gases para manter esse vácuo. Eles possuem uma longa "Perna 
Barométrica" (um tubo vertical) que suporta fisicamente a 
pressão do vácuo.