O documento discute os processos e equipamentos de evaporação. A evaporação é o processo pelo qual um líquido é aquecido até virar vapor, concentrando soluções. Há vários tipos de evaporadores, incluindo de simples efeito, múltiplos efeitos, circulação natural e forçada. A seleção do evaporador deve considerar fatores como características do produto e ocorrência de cristalização.

1. Douglas Pul de Sousa
Pedro Augusto Lopes

2. 
 A evaporação é um fenômeno no
qual átomos ou moléculas no estado líquido (ou sólido,
se a substância sublima) ganham energia suficiente para
passar ao estado gasoso.
 A evaporação é a operação de se concentrar uma
solução mediante a eliminação do solvente por ebulição
(McCabe, 1982). Assim se reduz o volume e o peso do
produto.
 A grande maioria dos processos de evaporação utilizam
água como solvente.
Evaporação

3. 
 Qualquer sistema que permita fornecer calor ao líquido a
evaporar pode ser usado para realizar a evaporação.
 O fornecimento de calor para se realizar a evaporação
pode ser fornecido por um gás quente que é introduzido
sobre a superfície livre do líquido, ou através das paredes
de contato com o líquido do próprio recipiente ou de
tubagem de aquecimento.
 Em qualquer dos casos, há vantagem em que a
superfície de contato seja tão grande quanto possível.
Evaporação

4. 
 OBJETIVOS:
 Concentrar uma solução consistente de um soluto não
volátil e um solvente volátil, ou seja, concentrar pela
evaporação do solvente.
 Produção de vapor para produção de energia.
 Provocar arrefecimento através da vaporização
(resfriamento)
 Aumentar a estabilidade do produto reduzindo a atividade
provocada pela água, caso ela seja o solvente.
 APLICAÇÔES: concentração de sucos de frutas, do
caldo de cana para posterior obtenção do açúcar,
obtenção de água potável a partir da água do mar.
Evaporação

5. 
Basicamente um evaporador consiste num trocador de calor para
aquecer a solução à ebulição e um separador do vapor formado
pela fase líquida em ebulição. O produto de um evaporador é
geralmente uma solução concentrada.
Esquema
simplificado de
um evaporador
Evaporadores

6. 
 Simples efeito
 Múltiplos efeitos
 Circulação natural
 Circulação forçada
 Película agitada
 Serpentina rotativa
 Película ascendente
 Película descendente
Tipos de evaporadores

7. 
 Evaporadores de circulação natural de tubos
horizontais:
Tipo de evaporadores

8. 
 Evaporadores de circulação natural de tubos
verticais:
Tipo de evaporadores

9. 
Evaporador

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 A evaporação por simples
efeito é um processo em
que se utiliza apenas um
evaporador. É importante
no entendimento dos
equipamentos de
evaporação, mas na prática
não é muito usado por
gastar muita energia.
 o vapor procedente do
líquido em ebulição é
condensado e descartado.
Simples efeito

11. 
 O calor do vapor liberado no primeiro evaporador é usado
para o aquecimento da alimentação do segundo
evaporador. E o calor do segundo é utilizado no terceiro e
assim sucessivamente. As temperaturas e as pressões
vão diminuindo de um para outro.
 Vantagem em relação ao de simples efeito: os efeitos
adicionais do evaporador removem mais água por
unidade de vapor fornecida e melhoram a eficiência do
sistema.
 Vantagem: a economia de vapor gasto por quilo de água
evaporada.
Múltiplos efeitos

12. 
Múltiplos efeitos

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 Café solúvel
 Leite em pó
 Açúcar
 Celulose e papel
 Extrato de tomate
Aplicações

14. 
 Consta de um trocador de calor com aquecimento
indireto, onde o líquido circula em elevadas
velocidades, devido à presença de bombas de fluxo
axial. Devido à elevada carga hidrostática da parte
superior dos tubos, qualquer possibilidade de
ebulição do líquido é desprezada. O líquido que
entra no evaporador se evapora instantâneamente,
devido à diferença de pressão entre a parte interior e
exterior do tubo. Possui os menores custos de
fabricação e operação.
Circulação forçada

15. 
Circulação forçada

16. 
 Períodos longos de operação – a
bulição/evaporação não pode acontecer na
superfície de aquecimento e sim no separador.
Sujeiras devidas incrustação e precipitação na
calandria são então minimizadas.
 Evaporadores de circulação forçada são ótimos para
serem usados com evaporadores de cristalização
para soluções salinas.
Circulação forçada

17. 
 Líquidos com elevado teor de impurezas.
 Líquidos viscosos ou muito concentrados.
 Cristalização de soluções salinas.
Aplicações

18. 
 O líquido a ser concentrado é alimentado pelo fundo ou
centro.
 Sobe para o topo pelos tubos de aquecimento devido a
correntes de convecção.
 Devido ao aquecimento externo dos tubos, o filme líquido
dentro das paredes do tubo inicia a ebulição libertando o
vapor.
 O líquido é separado do vapor pelo separador.
 Inicio rápido e grande capacidade especifica – o
conteúdo de liquido no evaporador é baixo devido aos
tubos de aquecimento serem curtos e de pequenos
diâmetros.
Circulação natural

19. 
Circulação natural

20. 
 Aplicações:
 Produtos insensíveis a altas
temperaturas.
 Produtos que tem alta
tendência para sujar.
 Produtos viscosos onde a
viscosidade aparente pode ser
reduzida a altas velocidades.
 Evaporar água de glicerina
Circulação natural

21. 
 A configuração cilíndrica do sistema produz menores
áreas de transmissão de calor por unidade de
volume de produto, sendo necessária a utilização de
vapor à alta pressão, como meio de aquecimento
com o objetivo de conseguir elevadas temperaturas
na parede e velocidades de evaporação razoáveis. A
grande desvantagem deste sistema são os custos
de fabricação e manutenção, assim como a baixa
capacidade de processamento.
Película agitada

22. 
Além de ser necessário uma boa transferência de calor,
a seleção do melhor tipo de evaporador para uma
determinada situação deve levar em consideração:
 Característica da alimentação e do produto.
 Ocorrência de cristalização.
 Qualidade do produto a obter.
 Formação de depósito.
 Corrosão.
 Formação de espuma.
Conclusões

23. 
Obrigado!