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Torres de arrefecimento

2019-06-22T20:12:55Z

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Trabalho realizado por: Bruno Alves e Cátia Oliveira, no âmbito da unidade curricular de Integração e Intensificação de Processos, do Mestrado Integrado em Engenharia Química. Departamento de Engenharia Química, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018 / 2019.

 

=='''Introdução'''==
[[Ficheiro:Esquema.png|miniaturadaimagem|323x323px|'''Figura 1''' - Esquema de uma torre de arrefecimento.[http://www.mccannscience.com/images/Cooling.gif <nowiki>[2]</nowiki>]]]
As torres de arrefecimento têm como fim a eliminação de calor que não pode ser utilizado de outra forma. Estas utilizam água como fluido de refrigeração, uma vez que é fácil de obter e apresenta propriedades adequadas à absorção de calor. Como tal, são equipamentos maioritariamente utilizados em instalações industriais que geram calor.[1]

O dimensionamento destes equipamentos requer o cumprimento de vários parâmetros, entre os quais destacam-se o tipo de circuito, o tipo de equipamento e a carga térmica total. Para garantir o funcionamento adequado, devem ser sujeitas a manutenção regular.
[[Ficheiro:Esquema de uma torre de arrefecimento (demostração do funcionamento)..gif|miniaturadaimagem|320x320px|'''Figura 2''' - Esquema de uma torre de arrefecimento (demonstração do funcionamento).[https://gfycat.com/delightfulvapidharpyeagle <nowiki>[3]</nowiki>]]]
O esquema de uma coluna de arrefecimento encontra-se nas figura 1 e 2.

 

=='''Tipos de equipamentos'''==
Existe uma variedade de torres de arrefecimento, cujo tipo varia consoante vários parâmetros, tais como:
 
[[Ficheiro:- Esquema parâmetros que levam ao tipo de equipamentos..png|centro|miniaturadaimagem|474x474px|'''Figura 3''' - Esquema parâmetros que levam ao tipo de equipamentos.]]

=='''Princípio de funcionamento'''==
As torres de arrefecimento têm uma serpentina de condensador e um ou mais ventiladores. A serpentina é borrifada com água de forma a aumentar a eficiência, uma vez que o ponto de orvalho é inferior à temperatura do ar, e uma superfície molhada é melhor para transferir calor.[4]

O funcionamento dos sistemas de arrefecimento pode ser de duas formas: corrente cruzada (''crossflow)'' ou contra-corrente (''counterflow),'' na figura 4 encontram-se demonstrados os respectivos esquemas.
[[Ficheiro:- Modo de funcionamento em crossflow; .png|miniaturadaimagem|'''Figura 4.1''' - Modo de funcionamento em crossflow[[wikipedia:Cooling_tower|[5]]] ]]
 
[[Ficheiro:Modo de funcionamento em counterflow..png|alt=|miniaturadaimagem|'''Figura 4.2''' - Modo de funcionamento em counterflow[[wikipedia:Cooling_tower|[5]]]]]

=='''Parâmetros Fundamentais para a Selecção'''==
A selecção de uma torre de arrefecimento requer a especificação de diversos parâmetros. Estes são, designadamente:

· descrição do serviço;

· carga térmica total;

· escoamento de água a ser arrefecida;

· temperatura de água fria;

· temperatura de água quente;

· altura manométrica permissível;

· análise da água;

· velocidade dos ventos para efeito de resistência de torre;

· tipo de torre;

· materiais básicos, estrutura e enchimento;

· tipo de ferragem;

· tratamento da madeira;

· sistema de protecção contra vibração;

· teste de performance;
 

 

=='''Condições gerais necessárias para a instalação'''==
Antes da instalação de qualquer torre de arrefecimento, devem ser tidos em consideração alguns aspectos essenciais:

· se o ''loop'' é aberto ou fechado;

· ter em conta a dimensão da torre, uma vez que, nenhum tubo deve ser instalado a uma altura superior a esta;

· a descarga seja colocada a uma altura mínima das paredes.
 
 
[[Ficheiro:Perigo de uma tomada de ar se encontrar próxima de uma torre de arrefecimento..png|miniaturadaimagem|382x382px|'''Figura 5''' - Perigo de uma tomada de ar se encontrar próxima de uma torre de arrefecimento[http://www1.ipq.pt/PT/SPQ/ComissoesSectoriais/CS04/Documents/Brochura_Legionella_2014.pdf <nowiki>[7]</nowiki>]]]

=='''Condições de utilização'''==
As normas para a instalação deste tipo de equipamentos são claras e devem ser respeitadas visando assim não comprometer a saúde pública. De entre as muitas medidas preventivas que dizem respeito às torres de arrefecimento as cinco mais importantes são[6]:

· Devem ser colocadas de modo a reduzir a exposição de pessoas a aerossóis;

· Estarem afastadas das tomadas de ar dos edifícios;

· Devem ser constituídos de materiais anticorrosivo;

· Evitar a existência de zonas com águas paradas;

· Deve ser de fácil acesso;
 

 

=='''Aplicação na indústria'''==
Quanto à aplicação deste tipo de sistemas foi possível verificar que a nível industrial é imensamente utilizado desde a indústria farmacêutica, dos solventes, petrolífera até as indústrias alimentares. É também utilizado em escalas menores como em bombas de vácuo e motores a diesel e gás[8].

 

=='''Manutenção do equipamento'''==
As torres de arrefecimento, como aliás, qualquer equipamento, devem estar em condições de limpeza tais que impeçam o seu mau funcionamento e para que não prejudiquem a saúde. Com isto, deve-se incidir nos seguintes aspectos:

· tratamento da água que irá ser utilizada, de forma a evitar contaminações;

· filtração e recirculação, de modo a prevenir a deposição de sedimentos;

· descontaminação da ''Legionella'';

· assistência técnica;

· certificação;
 

 

=='''Preço'''==
O preço varia de empresa para empresa, da qualidade das torres de aquecimento, bem como as suas especificações. A determinação do preço tem como base o motor do ventilador, a voltagem, as dimensões e peso da torre. Os valores podem variar entre 2.000 e 20.000 $.
 
 

=='''Referências'''==
[1] - http://www.worldaircond.com/cooling-tower.htm

[2] - http://www.mccannscience.com/images/Cooling.gif

[3] - https://gfycat.com/delightfulvapidharpyeagle

[4] - https://spxcooling.com/coolingtowers

[5] - https://en.wikipedia.org/wiki/Cooling_tower

[6] -https://www.coolingtowerproducts.com/blog/how-cooling-towers-work-diagram-pictures-2015.htm

[7] - http://www1.ipq.pt/PT/SPQ/ComissoesSectoriais/CS04/Documents/Brochura_Legionella_2014.pdf

[8] - https://www.towertechindia.com/cooling-tower-applications/

[[Categoria:Utilidades industriais]]

Utilizador:Tratamento de água para uso industrial

2019-06-22T20:00:54Z

Admin: Admin moveu Utilizador:Tratamento de água para uso industrial para Tratamento de água para uso industrial

#REDIRECIONAMENTO [[Tratamento de água para uso industrial]]

Tratamento de água para uso industrial

2019-06-22T20:00:54Z

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{{DISPLAYTITLE:Tratamento de água para uso industrial}}

=Tratamento de água para uso industrial=

Este trabalho foi realizado por Filomena Alfredo e Jéssica Fernandes, no âmbito da unidade curricular Integração e Intensificação de Processos.
[[Ficheiro:Figura 1-.png|miniaturadaimagem|Figura1:Esquema ilustrativo das etapas de tratamento de água bruta.]]

A maior parte dos processos industriais dependem de reacções usando produtos químicos dissolvidos em água, suspensão de sólidos em suspensões de água, uso da água para dissolver e extrair substâncias, lavar produtos e processar equipamentos. Esses processos exigem água em grandes quantidades e com uma qualidade adequada ao uso.
 
==•'''Por que fazer o tratamento da água?'''==
A presença de materiais de diferentes características na água, exige que seja feito um tratamento antes do seu uso industrial, que visa responder as especificações adequadas a cada tipo de uso.
O tratamento da água para uso industrial deve-se essencialmente ao facto de que alguns sais presentes nesta causarem alguns problemas, tais como: depósitos nas tubulações, contaminação dos produtos, corrosão dos metais, etc.
Nas indústrias em que a água é incorporada no produto final (indústrias de bebidas, cosméticos, farmacêuticas, aquelas em que esta é usada na preparação de soluções e reagentes químicos), e operações de limpeza de equipamentos é necessário um maior rigor e um nível de pureza mais elevado em relação a quando esta é usada para irrigação por exemplo.
Os sais de cálcio e magnésio são os responsáveis pelas incrustações nas tubulações, afetando o fluxo de fluídos e a pressão do sistema; o ião Cloreto destrói as películas protetoras, causando corrosão nos equipamentos e instalações, estes são exemplos claros da necessidade do tratamento das águas para o uso industrial.
A água considerada ideal para uso industrial, é aquela que não provoca a deposição de substâncias incrustantes, corrosão de metais e que não gera espuma.

===•'''Processos utilizados no tratamento de águas'''===
Na figura 3, está representado, de uma forma geral e não para uma indústria em específico, uma unidade de tratamento que pode ser utilizada para o tratamento de influentes de diferentes naturezas.
[[Ficheiro:Iip3.jpg|miniaturadaimagem|Figura2:Sistema de tratamento de água para fins industriais]]
Operações para tratamento mais comuns[3][4]:

•Pré-tratamento e Pré-Filtração: Trata-se dos tratamentos utilizados em águas para uso público onde se remove a cor, turbidez e também matéria suspensa. Tem também como objectivo a protecção de equipamentos a jusante das partículas de maior dimensão.

•Remoção de Ferro: Procedimento efectuado por arejamento, seguido de uma filtração recorrendo a filtros catalíticos .

•Coagulação e sedimentação: Adição de iões de ferro trivalentes ou sais de alumínio à água a ser tratada. Esta operação tem como objectivo a formação de partículas de tamanho suficiente para a sua precipitação e posterior sedimentação.

•Filtração: Processo comum, barato e sem complicações onde se remove partículas até tamanhos de 3 micrómetros ou mais. Utilizam-se filtros compactos de areia, onde os grãos desta medem tipicamente 0.75 mm e os leitos apresentam uma profundidade de 750 mm

•Processos de Permuta iónica: A água a tratar passa através de leitos de partículas de resina esféricas, de diâmetros 0.5-1.0 mm, e a caudais adequados até se atingir o ponto de saturação da coluna, onde posteriormente esta é lavada e regenerada quimicamente de forma a ser utilizada de novo.

•Processos de membrana: Trata dos processos de osmose inversa (OI) e eletrodiálise (ED) que removem de forma eficiente a maioria dos sólidos totais dissolvidos (STD). Normalmente, só são considerados economicamente viáveis para processos de elevados caudais e para STD entre os 300-500 mg/L.

=•'''Principais Indústrias que necessitam de um tratamento específico'''=
A qualidade da água depende muito da localização, terreno, lençol freático e condições geográficas do local, por isso é importante uma análise para determinar qual o melhor método de tratamento a ser empregue. Este método deve cumprir com as especificidades do produto final, o que varia nas diferentes indústrias. Segue o exemplo de algumas indústrias aonde é essencial esse tratamento:

'''1- Indústria farmacêutica'''
[[Ficheiro:Figura3- uso da água tratada para preparação de soluçõs.jpg|miniaturadaimagem|Figura3: uso da água tratada para a preparação de soluções]]
Figura 3: uso da água tratada para preparação de soluções

Como já foi dito, essa é das indústrias que exige um elevado grau de pureza da água, e por esta razão são necessários processos que tornem a água apta para cada tipo de necessidade dentro das normas e parâmetros já estabelecidos que devem ser seguidos à risca de formas a garantir a melhor qualidade.
De acordo com a qualidade desejada da água tratada, existem tecnologias eficazes de remoção de impurezas e contaminantes, que a tornam apta dentro das normas e parâmetros já estabelecidos que devem ser seguidos à risca de formas a garantir a melhor qualidade, dentre os quais:

•Eletrodesionização: remove os iões da água, combinando resinas de permuta iónica e membranas de seleção iónica com corrente contínua.

•Osmose reversa: remove a maior parte das impurezas de contaminação iónica, orgânica e por partículas contaminantes

•Ultrafiltração: remove partículas minúsculas através de filtros de membrana com poros de diâmetros entre 1 a 10 nm, além de bactérias e pirogénicos.
[[Ficheiro:Indústria de bebidas.jpg|miniaturadaimagem|Figura4: uso da água tratada para a preparação da cerveja]]

'''2- Indústria de bebidas'''

Dos insumos utilizados na fabricação de cervejas, refrigerantes e bebidas em geral, a água se encontra em maior quantidade, com um total aproximado de 90% do volume do líquido. Esta deve apresentar um padrão estável na sua composição, e não pode conter substâncias que possam alterar o sabor, o aspeto ou a consistência do produto, daí a importância de ser feito um tratamento a água usada nestes processos.
Para além da desinfeção que é uma etapa comum à indústria farmacêutica, aqui adicionam-se ainda outras técnicas como: coagulação-floculação e posterior separação das partículas por decantação ou floculação, filtração da areia e do carvão ativado e polimento final.
A coagulação-floculação são processos que visam capturar as impurezas que se encontram em suspensão na água, por meio de flocos volumosos formando partículas de maior tamanho e densidade suficiente para precipitar.

'''3- Indústria de cosméticos'''
[[Ficheiro:Cosméticos.jpg|miniaturadaimagem|Figura5: uso da água tratada no fabrico de cosméticos]]
A água é a principal matéria prima utilizada em indústrias de cosméticos, e por esta razão merece especial atenção desde a sua geração e captação até ao armazenamento, passando pelo processo de pré-tratamento.
Cada empresa segue os seus próprios padrões de qualidade, no entanto a maioria delas usam os padrões estabelecidos pela indústria farmacêutica, que segue as metodologias e orientações de farmacopeias americanas ou europeias.
Para estas indústrias, o processo de pré-tratamento é composto basicamente por três estágios:

• Filtração: processo mecânico usado para reter partículas de sólidos e até microrganismos. Geralmente utiliza-se a areia como meio filtrante.

• Adsorção por carvão ativado: usada para a remoção do cloro e materiais orgânicos.

• Desionização ou desmineralização: utiliza resinas para trocas iónicas e reduz a condutividade.

='''Tratamento de água para alimentação de caldeiras[8]'''=
[[Ficheiro:Caldeiras.png|miniaturadaimagem|301x301px|Figura6: unidade de tratamento de água para uso em caldeiras]]
Têm como objetivo principal a proteção dos componentes e tubagem da caldeira de certos compostos existentes na água. Estes encontram-se sob a forma de sólidos dissolvidos, sólidos suspensos e matéria orgânica

Este tipo de unidade de tratamento tipicamente remove:

• Iões de Ferro e de Cobre que se depositam nas tubagens da caldeira e que ao longo do tempo afetam a eficiência do processo e implicam limpezas com elevados custos associados.

• Gases dissolvidos: devido à presença de gases dissolvidos, como o O2 e o CO2, ocorrem reações químicas que causam corrosão em tubos e outras partes da caldeira

• Dureza visto que contribui para o fenómeno indesejado de fouling.

Uma unidade de tratamento de água de alimentação para caldeiras de uma forma geral inclui:

• Filtração/Ultrafiltração

• Permuta iónica

• Osmose inversa e/ ou Nanofiltração

• Desgaseificação

• Coagulação/ Precipitação química

'''Tratamento de água para torres de arrefecimento[9]'''
Os constituintes duma unidade de tratamento de água para torres de arrefecimento vão depender da qualidade e da composição da corrente influente. De uma forma geral, este tipo de unidades de tratamento inclui:

• '''Clarificadores'''
• '''Filtração e/ou Ultrafiltração'''
• '''Permuta Iónica'''
• '''Adição química''' (de forma a neutralizar pH’s, reduzir o crescimento microbiano e de biofilmes)
De forma a controlar a qualidade do influente que dá entrada na torre de arrefecimento, há uma série de parâmetros que necessitam de ser controlados. Como por exemplo, a alcalinidade, o teor de matéria orgânica, a quantidade de sílica, iões de ferro, e por fim, a quantidade de sólidos dissolvidos e de sólidos suspensos que contribuem para a formação de espumas e de corrosão no equipamento.

='''Quanto custa uma unidade de tratamento de água para uso industrial?[10],[11]'''=
Estimar o custo de uma unidade de tratamento depende de muitos factores, desde o nível de pureza da água necessário até às necessidades e exigências do processo. Contudo existem alguns factores principais que ajudam a determinar o custo da unidade de tratamento. Por exemplo:

1. Grandeza do Caudal de água a tratar;

2. Qual a natureza e a qualidade do influente a tratar;

3. Nível de qualidade de água exigido.

Em geral, menores caudais significam menores custos associados. Em relação à qualidade da água quanto maior for o número de constituintes que queremos tratar, o que implica maior número de etapas maiores serão os custos associados.
Em suma, para as unidades de tratamento mais simples e que tratam menores caudais os custos rondam os 45,000 dólares americanos e para unidades de tratamento mais complexas e mais exigentes, por exemplo a indústria farmacêutica, os custos associados podem atingir os milhões de dólares.
São incluídos nos cálculos sobre os custos da água, os custos de captação, transporte, armazenamento, tratamento e o de restituição ao meio ambiente nos padrões de pureza e de descontaminação impostos pela legislação local de proteção ao meio ambiente. Este último é especialmente caro para as indústrias, por esta razão umas das técnicas para economizar dinheiro e fazer um uso consciente desse recurso, é reaproveitar a água do processo sempre que for uma opção viável.

=='''Bibliografia'''==
[1] - RICHTER, Carlos A.; AZEVEDO NETTO, José M. de. Tratamento de água (Tecnologia Atualizada).

[2] - https://pt.slideshare.net/arceariane87/aguas-industriais

[3] - https://criticalprocess.com/WaterTreatment/industrial.php

[4]- Broughton, J. (1994). Process utility systems: Introduction to design, operation and maintenance. Warwickshire, UK.

[5] - https://baktron.com.br/

[6] -https://docplayer.com.br/7654758-Tratamento-de-agua-para-industria-de-refrigerantes.html

[7] - JC Mierzwa, I Hespanhol - 2005 - books.google.com

[8]-https://www.samcotech.com/solutions/water-treatment/boiler-feedwater-treatment/

[9]- https://www.samcotech.com/solutions/water-treatment/cooling-tower-water-treatment/

[10]-https://www.samcotech.com/how-much-does-an-industrial-water-treatment-system-cost/

[11]- Kon, Anita. Economia Industrial: Teoria e estratégias
[[Categoria:Utilidades industriais]]
{{DEFAULTSORT:Tratamento de água para uso industrial}}

Utilizador:JessicaFernandes

2019-06-22T19:59:58Z

Admin: Admin moveu Utilizador:JessicaFernandes para Utilizador:Tratamento de água para uso industrial: Nome apropriado

#REDIRECIONAMENTO [[Utilizador:Tratamento de água para uso industrial]]

Tratamento de água para uso industrial

2019-06-22T19:59:58Z

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Condensadores

2019-04-24T12:30:11Z

Admin: /* Condensadores Evaporativos */

O condensador é um equipamento desenvolvido especialmente para realizar um processo de transferência de calor com mudança de fase, do estado gasoso para o estado líquido<ref>Estanislau, J., António, C., Eduardo, B., Nápoles, C. (2014, 15 de novembro). Condensadores e Evaporadores. Acedido em 21 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/eltonoliveira948/3condensadores-e-evaporadores2</ref>.

O condensador também é conhecido como trocador de calor, sendo mais utilizado em segmentos industriais tais como, petroquímica, farmacêutica e alimentar. Sendo que, no ramo alimentar, a sua principal aplicação é em frigoríficos de grandes dimensões ou estufas de refrigeração<ref>2 – Rodrigo Alves, O. Condensadores. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/DilsonTavares/9-condensadores</ref>.
===Tipos de Condensadores===

====Condensadores de Superfície====
[[Ficheiro:Fig.1.jpg|Figura 1 - Diagrama Funcional de um Condensador de Superfície<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html </ref>|esquerda|miniaturadaimagem|264x264px]][[Ficheiro:Figura 2 - Esquema funcional de um sistema de vácuo com condensadores de superfície.jpg|miniaturadaimagem|Figura 2 - Esquema Funcional de um Sistema de Vácuo com Condensadores de Superfície<ref>Sistemas de vácuo com condensadores de superfície. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/sistemas-de-vacuo-a-jato-de-vapor-multiplo-estagio-da-koerting-com-condensadores-de-superficie.html</ref>]]Condensadores de superfície são a primeira escolha para soluções em engenharia de processos, onde a água de arrefecimento não se mistura com o condensado, ou seja, não ocorre contacto direto entre o vapor a ser condensado e a água de refrigeração. Portanto, o calor de condensação é removido através das paredes dos tubos do condensador<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em: 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html</ref>.

Condensadores de carcaça-tubo, também são condensadores de superfície, mas em sistemas de vácuo de múltiplos estágios. Neste tipo de sistema um dos fluidos passa no tubo e o outro na carcaça, sendo que o vapor condensa. (Os gases inertes são comprimidos à pressão atmosférica por ejetores a jato de vapor de um ou vários estágios).

 
=====Vantagens dos Condensadores de Superfície=====

#Não há contacto direto entre a água de refrigeração e o condensado;
# A água de refrigeração não é poluída;
# Instalação horizontal ou vertical;
# Condensação no lado dos tubos ou no lado do casco;

 

====Condensadores Evaporativos====
Condensador evaporativo é um trocador de calor cuja troca térmica é feita através de uma superfície metálica, onde o gás a ser condensado tem contacto com a água do sistema de refrigeração<ref name=":0">Condensador Evaporativo Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://www.procknor.com.br/br/equipamentos/condensador-evaporativo</ref>.

[[File:Condensadores evaporativos - EVAPCO.mp4|868|centro|Figura 3 - Demonstração do funcionamento de condensadores evaporativos.<ref>Condensador Evaporativo LSC-E. Acedido em: 24 de fevereiro de 2018, em: https://www.evapco.com.br/pt-br/products/condensers/condensador-evaporativo-lsc-e</ref>|]]

Neste tipo de sistemas, o vapor a ser condensado é enviado para dentro dos tubos de um feixe tubular de um trocador de calor. Por fora dos tubos é providenciada uma “chuva” de água na temperatura ambiente, que se encontra num circuito fechado, o qual deve receber água de reposição de forma constante (geralmente o próprio condensado proveniente do vapor que entra no equipamento ou líquido de selagem da bomba de vácuo). O calor de condensação transferido para esta “chuva” é removido através da evaporação da água correspondente para uma corrente de ar proporcionada por um ventilador<ref>Condensador Evaporativo Acedido em: 19 de fevereiro de 2018, em: http://www.cleanwaterwtc.com.br/site/aplicacoes/condensador-evaporativo/</ref>.

As desvantagens ao utilizar este tipo de sistemas que têm contacto direto com o ar são a formação de incrustação, biofilme e corrosão. Esses processos resultam na perda de eficiência na troca de calor e podem causar danos irreparáveis aos equipamentos envolvidos<ref name=":0" />. 

 

===Aplicação na Indústria Química===

====Condensador no Topo de uma Coluna de Destilação====
[[Ficheiro:Fig04.jpg|miniaturadaimagem|Figura 4 - Coluna de Destilação <ref>Condensadores. Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/Ap12.pdf</ref>|200x200px]]
O condensador no topo da coluna de destilação tem como principal objetivo transformar o vapor em líquido através do processo de condensação, utilizando normalmente água fria. Neste condensador, o vapor condensante é o líquido quente, o calor libertado para o fluido frio é o calor latente de condensação, sendo que a temperatura do fluido quente permanece constante devido a mudança de fase. Se um dos fluidos tiver temperatura constante, não irá existir uma diferença significativa entre as operações em co-corrente, contra-corrente ou multipasso<ref>Equipamentos de troca térmica. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/CAP2.pdf</ref>. 
 

===Tipos de Condensação===
[[Ficheiro:Fig.5.jpg|miniaturadaimagem|Figura 5 - Modos de condensação. (a) Condensação em filme (b) Condensação em gotas (c) Condensação homogénea (d) Condensação por contacto direto<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011.</ref>|250x250px]]
A forma dominante de condensação é aquela em que o líquido cobre toda a superfície de condensação e, sob a ação da gravidade, o filme escoa continuamente deixando a superfície. A condensação pode ocorrer de várias formas, dependendo do tipo de superfície, como podemos visualizar na Figura 5.
A ''condensação em filme'' é, geralmente característica de superfícies limpas e isentas de contaminação. Entretanto, se a superfície for revestida com uma substância que induza uma baixa molhabilidade, é possível manter a ''condensação em gotas''. As gotículas deixam a superfície devido à ação da gravidade. A ''condensação homogénea'' ocorre quando o vapor condessa em gotículas que permanecem suspensas em uma fase gasosa, formando uma nevoa. Já a ''condensação de contacto direto'' ocorre quando o vapor é colocado em contato direto com um líquido frio<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011</ref>. 

===Bibliografia===
<references /> 
[[Category: Utilidades industriais]]

Condensadores

2019-04-24T12:29:56Z

Admin: /* Condensadores Evaporativos */

O condensador é um equipamento desenvolvido especialmente para realizar um processo de transferência de calor com mudança de fase, do estado gasoso para o estado líquido<ref>Estanislau, J., António, C., Eduardo, B., Nápoles, C. (2014, 15 de novembro). Condensadores e Evaporadores. Acedido em 21 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/eltonoliveira948/3condensadores-e-evaporadores2</ref>.

O condensador também é conhecido como trocador de calor, sendo mais utilizado em segmentos industriais tais como, petroquímica, farmacêutica e alimentar. Sendo que, no ramo alimentar, a sua principal aplicação é em frigoríficos de grandes dimensões ou estufas de refrigeração<ref>2 – Rodrigo Alves, O. Condensadores. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/DilsonTavares/9-condensadores</ref>.
===Tipos de Condensadores===

====Condensadores de Superfície====
[[Ficheiro:Fig.1.jpg|Figura 1 - Diagrama Funcional de um Condensador de Superfície<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html </ref>|esquerda|miniaturadaimagem|264x264px]][[Ficheiro:Figura 2 - Esquema funcional de um sistema de vácuo com condensadores de superfície.jpg|miniaturadaimagem|Figura 2 - Esquema Funcional de um Sistema de Vácuo com Condensadores de Superfície<ref>Sistemas de vácuo com condensadores de superfície. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/sistemas-de-vacuo-a-jato-de-vapor-multiplo-estagio-da-koerting-com-condensadores-de-superficie.html</ref>]]Condensadores de superfície são a primeira escolha para soluções em engenharia de processos, onde a água de arrefecimento não se mistura com o condensado, ou seja, não ocorre contacto direto entre o vapor a ser condensado e a água de refrigeração. Portanto, o calor de condensação é removido através das paredes dos tubos do condensador<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em: 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html</ref>.

Condensadores de carcaça-tubo, também são condensadores de superfície, mas em sistemas de vácuo de múltiplos estágios. Neste tipo de sistema um dos fluidos passa no tubo e o outro na carcaça, sendo que o vapor condensa. (Os gases inertes são comprimidos à pressão atmosférica por ejetores a jato de vapor de um ou vários estágios).

 
=====Vantagens dos Condensadores de Superfície=====

#Não há contacto direto entre a água de refrigeração e o condensado;
# A água de refrigeração não é poluída;
# Instalação horizontal ou vertical;
# Condensação no lado dos tubos ou no lado do casco;

 

====Condensadores Evaporativos====
Condensador evaporativo é um trocador de calor cuja troca térmica é feita através de uma superfície metálica, onde o gás a ser condensado tem contacto com a água do sistema de refrigeração<ref name=":0">Condensador Evaporativo Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://www.procknor.com.br/br/equipamentos/condensador-evaporativo</ref>.

[[File:Condensadores evaporativos - EVAPCO.mp4|868|centro|baseline|Figura 3 - Demonstração do funcionamento de condensadores evaporativos.<ref>Condensador Evaporativo LSC-E. Acedido em: 24 de fevereiro de 2018, em: https://www.evapco.com.br/pt-br/products/condensers/condensador-evaporativo-lsc-e</ref>|]]

Neste tipo de sistemas, o vapor a ser condensado é enviado para dentro dos tubos de um feixe tubular de um trocador de calor. Por fora dos tubos é providenciada uma “chuva” de água na temperatura ambiente, que se encontra num circuito fechado, o qual deve receber água de reposição de forma constante (geralmente o próprio condensado proveniente do vapor que entra no equipamento ou líquido de selagem da bomba de vácuo). O calor de condensação transferido para esta “chuva” é removido através da evaporação da água correspondente para uma corrente de ar proporcionada por um ventilador<ref>Condensador Evaporativo Acedido em: 19 de fevereiro de 2018, em: http://www.cleanwaterwtc.com.br/site/aplicacoes/condensador-evaporativo/</ref>.

As desvantagens ao utilizar este tipo de sistemas que têm contacto direto com o ar são a formação de incrustação, biofilme e corrosão. Esses processos resultam na perda de eficiência na troca de calor e podem causar danos irreparáveis aos equipamentos envolvidos<ref name=":0" />. 

 

===Aplicação na Indústria Química===

====Condensador no Topo de uma Coluna de Destilação====
[[Ficheiro:Fig04.jpg|miniaturadaimagem|Figura 4 - Coluna de Destilação <ref>Condensadores. Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/Ap12.pdf</ref>|200x200px]]
O condensador no topo da coluna de destilação tem como principal objetivo transformar o vapor em líquido através do processo de condensação, utilizando normalmente água fria. Neste condensador, o vapor condensante é o líquido quente, o calor libertado para o fluido frio é o calor latente de condensação, sendo que a temperatura do fluido quente permanece constante devido a mudança de fase. Se um dos fluidos tiver temperatura constante, não irá existir uma diferença significativa entre as operações em co-corrente, contra-corrente ou multipasso<ref>Equipamentos de troca térmica. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/CAP2.pdf</ref>. 
 

===Tipos de Condensação===
[[Ficheiro:Fig.5.jpg|miniaturadaimagem|Figura 5 - Modos de condensação. (a) Condensação em filme (b) Condensação em gotas (c) Condensação homogénea (d) Condensação por contacto direto<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011.</ref>|250x250px]]
A forma dominante de condensação é aquela em que o líquido cobre toda a superfície de condensação e, sob a ação da gravidade, o filme escoa continuamente deixando a superfície. A condensação pode ocorrer de várias formas, dependendo do tipo de superfície, como podemos visualizar na Figura 5.
A ''condensação em filme'' é, geralmente característica de superfícies limpas e isentas de contaminação. Entretanto, se a superfície for revestida com uma substância que induza uma baixa molhabilidade, é possível manter a ''condensação em gotas''. As gotículas deixam a superfície devido à ação da gravidade. A ''condensação homogénea'' ocorre quando o vapor condessa em gotículas que permanecem suspensas em uma fase gasosa, formando uma nevoa. Já a ''condensação de contacto direto'' ocorre quando o vapor é colocado em contato direto com um líquido frio<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011</ref>. 

===Bibliografia===
<references /> 
[[Category: Utilidades industriais]]

Condensadores

2019-04-24T12:29:02Z

Admin: /* Condensadores Evaporativos */

Condensadores

2019-04-24T12:26:55Z

Admin: /* Condensadores Evaporativos */

O condensador é um equipamento desenvolvido especialmente para realizar um processo de transferência de calor com mudança de fase, do estado gasoso para o estado líquido<ref>Estanislau, J., António, C., Eduardo, B., Nápoles, C. (2014, 15 de novembro). Condensadores e Evaporadores. Acedido em 21 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/eltonoliveira948/3condensadores-e-evaporadores2</ref>.

O condensador também é conhecido como trocador de calor, sendo mais utilizado em segmentos industriais tais como, petroquímica, farmacêutica e alimentar. Sendo que, no ramo alimentar, a sua principal aplicação é em frigoríficos de grandes dimensões ou estufas de refrigeração<ref>2 – Rodrigo Alves, O. Condensadores. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/DilsonTavares/9-condensadores</ref>.
===Tipos de Condensadores===

====Condensadores de Superfície====
[[Ficheiro:Fig.1.jpg|Figura 1 - Diagrama Funcional de um Condensador de Superfície<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html </ref>|esquerda|miniaturadaimagem|264x264px]][[Ficheiro:Figura 2 - Esquema funcional de um sistema de vácuo com condensadores de superfície.jpg|miniaturadaimagem|Figura 2 - Esquema Funcional de um Sistema de Vácuo com Condensadores de Superfície<ref>Sistemas de vácuo com condensadores de superfície. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/sistemas-de-vacuo-a-jato-de-vapor-multiplo-estagio-da-koerting-com-condensadores-de-superficie.html</ref>]]Condensadores de superfície são a primeira escolha para soluções em engenharia de processos, onde a água de arrefecimento não se mistura com o condensado, ou seja, não ocorre contacto direto entre o vapor a ser condensado e a água de refrigeração. Portanto, o calor de condensação é removido através das paredes dos tubos do condensador<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em: 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html</ref>.

Condensadores de carcaça-tubo, também são condensadores de superfície, mas em sistemas de vácuo de múltiplos estágios. Neste tipo de sistema um dos fluidos passa no tubo e o outro na carcaça, sendo que o vapor condensa. (Os gases inertes são comprimidos à pressão atmosférica por ejetores a jato de vapor de um ou vários estágios).

 
=====Vantagens dos Condensadores de Superfície=====

#Não há contacto direto entre a água de refrigeração e o condensado;
# A água de refrigeração não é poluída;
# Instalação horizontal ou vertical;
# Condensação no lado dos tubos ou no lado do casco;

 

====Condensadores Evaporativos====
Condensador evaporativo é um trocador de calor cuja troca térmica é feita através de uma superfície metálica, onde o gás a ser condensado tem contacto com a água do sistema de refrigeração<ref name=":0">Condensador Evaporativo Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://www.procknor.com.br/br/equipamentos/condensador-evaporativo</ref>.

[[File:Condensadores evaporativos - EVAPCO.mp4|868|centro|Demonstração do funcionamento de condensadores evaporativos.<ref>Condensador Evaporativo LSC-E. Acedido em: 24 de fevereiro de 2018, em: https://www.evapco.com.br/pt-br/products/condensers/condensador-evaporativo-lsc-e</ref>|]]

Neste tipo de sistemas, o vapor a ser condensado é enviado para dentro dos tubos de um feixe tubular de um trocador de calor. Por fora dos tubos é providenciada uma “chuva” de água na temperatura ambiente, que se encontra num circuito fechado, o qual deve receber água de reposição de forma constante (geralmente o próprio condensado proveniente do vapor que entra no equipamento ou líquido de selagem da bomba de vácuo). O calor de condensação transferido para esta “chuva” é removido através da evaporação da água correspondente para uma corrente de ar proporcionada por um ventilador<ref>Condensador Evaporativo Acedido em: 19 de fevereiro de 2018, em: http://www.cleanwaterwtc.com.br/site/aplicacoes/condensador-evaporativo/</ref>.

As desvantagens ao utilizar este tipo de sistemas que têm contacto direto com o ar são a formação de incrustação, biofilme e corrosão. Esses processos resultam na perda de eficiência na troca de calor e podem causar danos irreparáveis aos equipamentos envolvidos<ref name=":0" />. 

 

===Aplicação na Indústria Química===

====Condensador no Topo de uma Coluna de Destilação====
[[Ficheiro:Fig04.jpg|miniaturadaimagem|Figura 4 - Coluna de Destilação <ref>Condensadores. Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/Ap12.pdf</ref>|200x200px]]
O condensador no topo da coluna de destilação tem como principal objetivo transformar o vapor em líquido através do processo de condensação, utilizando normalmente água fria. Neste condensador, o vapor condensante é o líquido quente, o calor libertado para o fluido frio é o calor latente de condensação, sendo que a temperatura do fluido quente permanece constante devido a mudança de fase. Se um dos fluidos tiver temperatura constante, não irá existir uma diferença significativa entre as operações em co-corrente, contra-corrente ou multipasso<ref>Equipamentos de troca térmica. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/CAP2.pdf</ref>. 
 

===Tipos de Condensação===
[[Ficheiro:Fig.5.jpg|miniaturadaimagem|Figura 5 - Modos de condensação. (a) Condensação em filme (b) Condensação em gotas (c) Condensação homogénea (d) Condensação por contacto direto<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011.</ref>|250x250px]]
A forma dominante de condensação é aquela em que o líquido cobre toda a superfície de condensação e, sob a ação da gravidade, o filme escoa continuamente deixando a superfície. A condensação pode ocorrer de várias formas, dependendo do tipo de superfície, como podemos visualizar na Figura 5.
A ''condensação em filme'' é, geralmente característica de superfícies limpas e isentas de contaminação. Entretanto, se a superfície for revestida com uma substância que induza uma baixa molhabilidade, é possível manter a ''condensação em gotas''. As gotículas deixam a superfície devido à ação da gravidade. A ''condensação homogénea'' ocorre quando o vapor condessa em gotículas que permanecem suspensas em uma fase gasosa, formando uma nevoa. Já a ''condensação de contacto direto'' ocorre quando o vapor é colocado em contato direto com um líquido frio<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011</ref>. 

===Bibliografia===
<references /> 
[[Category: Utilidades industriais]]

Condensadores

2019-04-24T12:26:34Z

Admin: /* Condensadores Evaporativos */

O condensador é um equipamento desenvolvido especialmente para realizar um processo de transferência de calor com mudança de fase, do estado gasoso para o estado líquido<ref>Estanislau, J., António, C., Eduardo, B., Nápoles, C. (2014, 15 de novembro). Condensadores e Evaporadores. Acedido em 21 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/eltonoliveira948/3condensadores-e-evaporadores2</ref>.

O condensador também é conhecido como trocador de calor, sendo mais utilizado em segmentos industriais tais como, petroquímica, farmacêutica e alimentar. Sendo que, no ramo alimentar, a sua principal aplicação é em frigoríficos de grandes dimensões ou estufas de refrigeração<ref>2 – Rodrigo Alves, O. Condensadores. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/DilsonTavares/9-condensadores</ref>.
===Tipos de Condensadores===

====Condensadores de Superfície====
[[Ficheiro:Fig.1.jpg|Figura 1 - Diagrama Funcional de um Condensador de Superfície<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html </ref>|esquerda|miniaturadaimagem|264x264px]][[Ficheiro:Figura 2 - Esquema funcional de um sistema de vácuo com condensadores de superfície.jpg|miniaturadaimagem|Figura 2 - Esquema Funcional de um Sistema de Vácuo com Condensadores de Superfície<ref>Sistemas de vácuo com condensadores de superfície. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/sistemas-de-vacuo-a-jato-de-vapor-multiplo-estagio-da-koerting-com-condensadores-de-superficie.html</ref>]]Condensadores de superfície são a primeira escolha para soluções em engenharia de processos, onde a água de arrefecimento não se mistura com o condensado, ou seja, não ocorre contacto direto entre o vapor a ser condensado e a água de refrigeração. Portanto, o calor de condensação é removido através das paredes dos tubos do condensador<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em: 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html</ref>.

Condensadores de carcaça-tubo, também são condensadores de superfície, mas em sistemas de vácuo de múltiplos estágios. Neste tipo de sistema um dos fluidos passa no tubo e o outro na carcaça, sendo que o vapor condensa. (Os gases inertes são comprimidos à pressão atmosférica por ejetores a jato de vapor de um ou vários estágios).

 
=====Vantagens dos Condensadores de Superfície=====

#Não há contacto direto entre a água de refrigeração e o condensado;
# A água de refrigeração não é poluída;
# Instalação horizontal ou vertical;
# Condensação no lado dos tubos ou no lado do casco;

 

====Condensadores Evaporativos====
Condensador evaporativo é um trocador de calor cuja troca térmica é feita através de uma superfície metálica, onde o gás a ser condensado tem contacto com a água do sistema de refrigeração<ref name=":0">Condensador Evaporativo Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://www.procknor.com.br/br/equipamentos/condensador-evaporativo</ref>.

[[File:Condensadores evaporativos - EVAPCO.mp4|868|commoldura|centro|Demonstração do funcionamento de condensadores evaporativos.<ref>Condensador Evaporativo LSC-E. Acedido em: 24 de fevereiro de 2018, em: https://www.evapco.com.br/pt-br/products/condensers/condensador-evaporativo-lsc-e</ref>|]]

Neste tipo de sistemas, o vapor a ser condensado é enviado para dentro dos tubos de um feixe tubular de um trocador de calor. Por fora dos tubos é providenciada uma “chuva” de água na temperatura ambiente, que se encontra num circuito fechado, o qual deve receber água de reposição de forma constante (geralmente o próprio condensado proveniente do vapor que entra no equipamento ou líquido de selagem da bomba de vácuo). O calor de condensação transferido para esta “chuva” é removido através da evaporação da água correspondente para uma corrente de ar proporcionada por um ventilador<ref>Condensador Evaporativo Acedido em: 19 de fevereiro de 2018, em: http://www.cleanwaterwtc.com.br/site/aplicacoes/condensador-evaporativo/</ref>.

As desvantagens ao utilizar este tipo de sistemas que têm contacto direto com o ar são a formação de incrustação, biofilme e corrosão. Esses processos resultam na perda de eficiência na troca de calor e podem causar danos irreparáveis aos equipamentos envolvidos<ref name=":0" />. 

 

===Aplicação na Indústria Química===

====Condensador no Topo de uma Coluna de Destilação====
[[Ficheiro:Fig04.jpg|miniaturadaimagem|Figura 4 - Coluna de Destilação <ref>Condensadores. Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/Ap12.pdf</ref>|200x200px]]
O condensador no topo da coluna de destilação tem como principal objetivo transformar o vapor em líquido através do processo de condensação, utilizando normalmente água fria. Neste condensador, o vapor condensante é o líquido quente, o calor libertado para o fluido frio é o calor latente de condensação, sendo que a temperatura do fluido quente permanece constante devido a mudança de fase. Se um dos fluidos tiver temperatura constante, não irá existir uma diferença significativa entre as operações em co-corrente, contra-corrente ou multipasso<ref>Equipamentos de troca térmica. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/CAP2.pdf</ref>. 
 

===Tipos de Condensação===
[[Ficheiro:Fig.5.jpg|miniaturadaimagem|Figura 5 - Modos de condensação. (a) Condensação em filme (b) Condensação em gotas (c) Condensação homogénea (d) Condensação por contacto direto<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011.</ref>|250x250px]]
A forma dominante de condensação é aquela em que o líquido cobre toda a superfície de condensação e, sob a ação da gravidade, o filme escoa continuamente deixando a superfície. A condensação pode ocorrer de várias formas, dependendo do tipo de superfície, como podemos visualizar na Figura 5.
A ''condensação em filme'' é, geralmente característica de superfícies limpas e isentas de contaminação. Entretanto, se a superfície for revestida com uma substância que induza uma baixa molhabilidade, é possível manter a ''condensação em gotas''. As gotículas deixam a superfície devido à ação da gravidade. A ''condensação homogénea'' ocorre quando o vapor condessa em gotículas que permanecem suspensas em uma fase gasosa, formando uma nevoa. Já a ''condensação de contacto direto'' ocorre quando o vapor é colocado em contato direto com um líquido frio<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011</ref>. 

===Bibliografia===
<references /> 
[[Category: Utilidades industriais]]

Condensadores

2019-04-24T12:23:49Z

Admin:

O condensador é um equipamento desenvolvido especialmente para realizar um processo de transferência de calor com mudança de fase, do estado gasoso para o estado líquido<ref>Estanislau, J., António, C., Eduardo, B., Nápoles, C. (2014, 15 de novembro). Condensadores e Evaporadores. Acedido em 21 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/eltonoliveira948/3condensadores-e-evaporadores2</ref>.

O condensador também é conhecido como trocador de calor, sendo mais utilizado em segmentos industriais tais como, petroquímica, farmacêutica e alimentar. Sendo que, no ramo alimentar, a sua principal aplicação é em frigoríficos de grandes dimensões ou estufas de refrigeração<ref>2 – Rodrigo Alves, O. Condensadores. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/DilsonTavares/9-condensadores</ref>.
===Tipos de Condensadores===

====Condensadores de Superfície====
[[Ficheiro:Fig.1.jpg|Figura 1 - Diagrama Funcional de um Condensador de Superfície<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html </ref>|esquerda|miniaturadaimagem|264x264px]][[Ficheiro:Figura 2 - Esquema funcional de um sistema de vácuo com condensadores de superfície.jpg|miniaturadaimagem|Figura 2 - Esquema Funcional de um Sistema de Vácuo com Condensadores de Superfície<ref>Sistemas de vácuo com condensadores de superfície. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/sistemas-de-vacuo-a-jato-de-vapor-multiplo-estagio-da-koerting-com-condensadores-de-superficie.html</ref>]]Condensadores de superfície são a primeira escolha para soluções em engenharia de processos, onde a água de arrefecimento não se mistura com o condensado, ou seja, não ocorre contacto direto entre o vapor a ser condensado e a água de refrigeração. Portanto, o calor de condensação é removido através das paredes dos tubos do condensador<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em: 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html</ref>.

Condensadores de carcaça-tubo, também são condensadores de superfície, mas em sistemas de vácuo de múltiplos estágios. Neste tipo de sistema um dos fluidos passa no tubo e o outro na carcaça, sendo que o vapor condensa. (Os gases inertes são comprimidos à pressão atmosférica por ejetores a jato de vapor de um ou vários estágios).

 
=====Vantagens dos Condensadores de Superfície=====

#Não há contacto direto entre a água de refrigeração e o condensado;
# A água de refrigeração não é poluída;
# Instalação horizontal ou vertical;
# Condensação no lado dos tubos ou no lado do casco;

 

====Condensadores Evaporativos====
Condensador evaporativo é um trocador de calor cuja troca térmica é feita através de uma superfície metálica, onde o gás a ser condensado tem contacto com a água do sistema de refrigeração<ref name=":0">Condensador Evaporativo Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://www.procknor.com.br/br/equipamentos/condensador-evaporativo</ref>.

[[File:Condensadores evaporativos - EVAPCO.mp4|center|868|frame|Demonstração do funcionamento de condensadores evaporativos.<ref>Condensador Evaporativo LSC-E. Acedido em: 24 de fevereiro de 2018, em: https://www.evapco.com.br/pt-br/products/condensers/condensador-evaporativo-lsc-e</ref>|]]

Neste tipo de sistemas, o vapor a ser condensado é enviado para dentro dos tubos de um feixe tubular de um trocador de calor. Por fora dos tubos é providenciada uma “chuva” de água na temperatura ambiente, que se encontra num circuito fechado, o qual deve receber água de reposição de forma constante (geralmente o próprio condensado proveniente do vapor que entra no equipamento ou líquido de selagem da bomba de vácuo). O calor de condensação transferido para esta “chuva” é removido através da evaporação da água correspondente para uma corrente de ar proporcionada por um ventilador<ref>Condensador Evaporativo Acedido em: 19 de fevereiro de 2018, em: http://www.cleanwaterwtc.com.br/site/aplicacoes/condensador-evaporativo/</ref>.

As desvantagens ao utilizar este tipo de sistemas que têm contacto direto com o ar são a formação de incrustação, biofilme e corrosão. Esses processos resultam na perda de eficiência na troca de calor e podem causar danos irreparáveis aos equipamentos envolvidos<ref name=":0" />. 

 

===Aplicação na Indústria Química===

====Condensador no Topo de uma Coluna de Destilação====
[[Ficheiro:Fig04.jpg|miniaturadaimagem|Figura 4 - Coluna de Destilação <ref>Condensadores. Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/Ap12.pdf</ref>|200x200px]]
O condensador no topo da coluna de destilação tem como principal objetivo transformar o vapor em líquido através do processo de condensação, utilizando normalmente água fria. Neste condensador, o vapor condensante é o líquido quente, o calor libertado para o fluido frio é o calor latente de condensação, sendo que a temperatura do fluido quente permanece constante devido a mudança de fase. Se um dos fluidos tiver temperatura constante, não irá existir uma diferença significativa entre as operações em co-corrente, contra-corrente ou multipasso<ref>Equipamentos de troca térmica. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/CAP2.pdf</ref>. 
 

===Tipos de Condensação===
[[Ficheiro:Fig.5.jpg|miniaturadaimagem|Figura 5 - Modos de condensação. (a) Condensação em filme (b) Condensação em gotas (c) Condensação homogénea (d) Condensação por contacto direto<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011.</ref>|250x250px]]
A forma dominante de condensação é aquela em que o líquido cobre toda a superfície de condensação e, sob a ação da gravidade, o filme escoa continuamente deixando a superfície. A condensação pode ocorrer de várias formas, dependendo do tipo de superfície, como podemos visualizar na Figura 5.
A ''condensação em filme'' é, geralmente característica de superfícies limpas e isentas de contaminação. Entretanto, se a superfície for revestida com uma substância que induza uma baixa molhabilidade, é possível manter a ''condensação em gotas''. As gotículas deixam a superfície devido à ação da gravidade. A ''condensação homogénea'' ocorre quando o vapor condessa em gotículas que permanecem suspensas em uma fase gasosa, formando uma nevoa. Já a ''condensação de contacto direto'' ocorre quando o vapor é colocado em contato direto com um líquido frio<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011</ref>. 

===Bibliografia===
<references /> 
[[Category: Utilidades industriais]]

Condensadores

2019-04-24T12:22:45Z

Admin: /* Condensadores Evaporativos */

O condensador é um equipamento desenvolvido especialmente para realizar um processo de transferência de calor com mudança de fase, do estado gasoso para o estado líquido<ref>Estanislau, J., António, C., Eduardo, B., Nápoles, C. (2014, 15 de novembro). Condensadores e Evaporadores. Acedido em 21 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/eltonoliveira948/3condensadores-e-evaporadores2</ref>.

O condensador também é conhecido como trocador de calor, sendo mais utilizado em segmentos industriais tais como, petroquímica, farmacêutica e alimentar. Sendo que, no ramo alimentar, a sua principal aplicação é em frigoríficos de grandes dimensões ou estufas de refrigeração<ref>2 – Rodrigo Alves, O. Condensadores. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/DilsonTavares/9-condensadores</ref>.
===Tipos de Condensadores===

====Condensadores de Superfície====
[[Ficheiro:Fig.1.jpg|Figura 1 - Diagrama Funcional de um Condensador de Superfície<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html </ref>|esquerda|miniaturadaimagem|264x264px]][[Ficheiro:Figura 2 - Esquema funcional de um sistema de vácuo com condensadores de superfície.jpg|miniaturadaimagem|Figura 2 - Esquema Funcional de um Sistema de Vácuo com Condensadores de Superfície<ref>Sistemas de vácuo com condensadores de superfície. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/sistemas-de-vacuo-a-jato-de-vapor-multiplo-estagio-da-koerting-com-condensadores-de-superficie.html</ref>]]Condensadores de superfície são a primeira escolha para soluções em engenharia de processos, onde a água de arrefecimento não se mistura com o condensado, ou seja, não ocorre contacto direto entre o vapor a ser condensado e a água de refrigeração. Portanto, o calor de condensação é removido através das paredes dos tubos do condensador<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em: 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html</ref>.

Condensadores de carcaça-tubo, também são condensadores de superfície, mas em sistemas de vácuo de múltiplos estágios. Neste tipo de sistema um dos fluidos passa no tubo e o outro na carcaça, sendo que o vapor condensa. (Os gases inertes são comprimidos à pressão atmosférica por ejetores a jato de vapor de um ou vários estágios).

 
=====Vantagens dos Condensadores de Superfície=====

#Não há contacto direto entre a água de refrigeração e o condensado;
# A água de refrigeração não é poluída;
# Instalação horizontal ou vertical;
# Condensação no lado dos tubos ou no lado do casco;

 

====Condensadores Evaporativos====
Condensador evaporativo é um trocador de calor cuja troca térmica é feita através de uma superfície metálica, onde o gás a ser condensado tem contacto com a água do sistema de refrigeração<ref name=":0">Condensador Evaporativo Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://www.procknor.com.br/br/equipamentos/condensador-evaporativo</ref>.

[[File:Condensadores evaporativos - EVAPCO.mp4|center|868|container="frame"|description="Demonstração do funcionamento de condensadores evaporativos.<ref>Condensador Evaporativo LSC-E. Acedido em: 24 de fevereiro de 2018, em: https://www.evapco.com.br/pt-br/products/condensers/condensador-evaporativo-lsc-e</ref>"|]]

Neste tipo de sistemas, o vapor a ser condensado é enviado para dentro dos tubos de um feixe tubular de um trocador de calor. Por fora dos tubos é providenciada uma “chuva” de água na temperatura ambiente, que se encontra num circuito fechado, o qual deve receber água de reposição de forma constante (geralmente o próprio condensado proveniente do vapor que entra no equipamento ou líquido de selagem da bomba de vácuo). O calor de condensação transferido para esta “chuva” é removido através da evaporação da água correspondente para uma corrente de ar proporcionada por um ventilador<ref>Condensador Evaporativo Acedido em: 19 de fevereiro de 2018, em: http://www.cleanwaterwtc.com.br/site/aplicacoes/condensador-evaporativo/</ref>.

As desvantagens ao utilizar este tipo de sistemas que têm contacto direto com o ar são a formação de incrustação, biofilme e corrosão. Esses processos resultam na perda de eficiência na troca de calor e podem causar danos irreparáveis aos equipamentos envolvidos<ref name=":0" />. 

 

===Aplicação na Indústria Química===

====Condensador no Topo de uma Coluna de Destilação====
[[Ficheiro:Fig04.jpg|miniaturadaimagem|Figura 4 - Coluna de Destilação <ref>Condensadores. Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/Ap12.pdf</ref>|200x200px]]
O condensador no topo da coluna de destilação tem como principal objetivo transformar o vapor em líquido através do processo de condensação, utilizando normalmente água fria. Neste condensador, o vapor condensante é o líquido quente, o calor libertado para o fluido frio é o calor latente de condensação, sendo que a temperatura do fluido quente permanece constante devido a mudança de fase. Se um dos fluidos tiver temperatura constante, não irá existir uma diferença significativa entre as operações em co-corrente, contra-corrente ou multipasso<ref>Equipamentos de troca térmica. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/CAP2.pdf</ref>. 
 

===Tipos de Condensação===
[[Ficheiro:Fig.5.jpg|miniaturadaimagem|Figura 5 - Modos de condensação. (a) Condensação em filme (b) Condensação em gotas (c) Condensação homogénea (d) Condensação por contacto direto<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011.</ref>|250x250px]]
A forma dominante de condensação é aquela em que o líquido cobre toda a superfície de condensação e, sob a ação da gravidade, o filme escoa continuamente deixando a superfície. A condensação pode ocorrer de várias formas, dependendo do tipo de superfície, como podemos visualizar na Figura 5.
A ''condensação em filme'' é, geralmente característica de superfícies limpas e isentas de contaminação. Entretanto, se a superfície for revestida com uma substância que induza uma baixa molhabilidade, é possível manter a ''condensação em gotas''. As gotículas deixam a superfície devido à ação da gravidade. A ''condensação homogénea'' ocorre quando o vapor condessa em gotículas que permanecem suspensas em uma fase gasosa, formando uma nevoa. Já a ''condensação de contacto direto'' ocorre quando o vapor é colocado em contato direto com um líquido frio<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011</ref>. 

===Bibliografia===
<references /> 
[[Category: Utilidades industriais]]

Condensadores

2019-04-24T12:21:35Z

Admin: /* Condensadores Evaporativos */

O condensador é um equipamento desenvolvido especialmente para realizar um processo de transferência de calor com mudança de fase, do estado gasoso para o estado líquido<ref>Estanislau, J., António, C., Eduardo, B., Nápoles, C. (2014, 15 de novembro). Condensadores e Evaporadores. Acedido em 21 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/eltonoliveira948/3condensadores-e-evaporadores2</ref>.

O condensador também é conhecido como trocador de calor, sendo mais utilizado em segmentos industriais tais como, petroquímica, farmacêutica e alimentar. Sendo que, no ramo alimentar, a sua principal aplicação é em frigoríficos de grandes dimensões ou estufas de refrigeração<ref>2 – Rodrigo Alves, O. Condensadores. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/DilsonTavares/9-condensadores</ref>.
===Tipos de Condensadores===

====Condensadores de Superfície====
[[Ficheiro:Fig.1.jpg|Figura 1 - Diagrama Funcional de um Condensador de Superfície<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html </ref>|esquerda|miniaturadaimagem|264x264px]][[Ficheiro:Figura 2 - Esquema funcional de um sistema de vácuo com condensadores de superfície.jpg|miniaturadaimagem|Figura 2 - Esquema Funcional de um Sistema de Vácuo com Condensadores de Superfície<ref>Sistemas de vácuo com condensadores de superfície. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/sistemas-de-vacuo-a-jato-de-vapor-multiplo-estagio-da-koerting-com-condensadores-de-superficie.html</ref>]]Condensadores de superfície são a primeira escolha para soluções em engenharia de processos, onde a água de arrefecimento não se mistura com o condensado, ou seja, não ocorre contacto direto entre o vapor a ser condensado e a água de refrigeração. Portanto, o calor de condensação é removido através das paredes dos tubos do condensador<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em: 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html</ref>.

Condensadores de carcaça-tubo, também são condensadores de superfície, mas em sistemas de vácuo de múltiplos estágios. Neste tipo de sistema um dos fluidos passa no tubo e o outro na carcaça, sendo que o vapor condensa. (Os gases inertes são comprimidos à pressão atmosférica por ejetores a jato de vapor de um ou vários estágios).

 
=====Vantagens dos Condensadores de Superfície=====

#Não há contacto direto entre a água de refrigeração e o condensado;
# A água de refrigeração não é poluída;
# Instalação horizontal ou vertical;
# Condensação no lado dos tubos ou no lado do casco;

 

====Condensadores Evaporativos====
Condensador evaporativo é um trocador de calor cuja troca térmica é feita através de uma superfície metálica, onde o gás a ser condensado tem contacto com a água do sistema de refrigeração<ref name=":0">Condensador Evaporativo Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://www.procknor.com.br/br/equipamentos/condensador-evaporativo</ref>.

[[File:Condensadores evaporativos - EVAPCO.mp4|center|868|description="Demonstração do funcionamento de condensadores evaporativos.<ref>Condensador Evaporativo LSC-E. Acedido em: 24 de fevereiro de 2018, em: https://www.evapco.com.br/pt-br/products/condensers/condensador-evaporativo-lsc-e</ref>"|]]

Neste tipo de sistemas, o vapor a ser condensado é enviado para dentro dos tubos de um feixe tubular de um trocador de calor. Por fora dos tubos é providenciada uma “chuva” de água na temperatura ambiente, que se encontra num circuito fechado, o qual deve receber água de reposição de forma constante (geralmente o próprio condensado proveniente do vapor que entra no equipamento ou líquido de selagem da bomba de vácuo). O calor de condensação transferido para esta “chuva” é removido através da evaporação da água correspondente para uma corrente de ar proporcionada por um ventilador<ref>Condensador Evaporativo Acedido em: 19 de fevereiro de 2018, em: http://www.cleanwaterwtc.com.br/site/aplicacoes/condensador-evaporativo/</ref>.

As desvantagens ao utilizar este tipo de sistemas que têm contacto direto com o ar são a formação de incrustação, biofilme e corrosão. Esses processos resultam na perda de eficiência na troca de calor e podem causar danos irreparáveis aos equipamentos envolvidos<ref name=":0" />. 

 

===Aplicação na Indústria Química===

====Condensador no Topo de uma Coluna de Destilação====
[[Ficheiro:Fig04.jpg|miniaturadaimagem|Figura 4 - Coluna de Destilação <ref>Condensadores. Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/Ap12.pdf</ref>|200x200px]]
O condensador no topo da coluna de destilação tem como principal objetivo transformar o vapor em líquido através do processo de condensação, utilizando normalmente água fria. Neste condensador, o vapor condensante é o líquido quente, o calor libertado para o fluido frio é o calor latente de condensação, sendo que a temperatura do fluido quente permanece constante devido a mudança de fase. Se um dos fluidos tiver temperatura constante, não irá existir uma diferença significativa entre as operações em co-corrente, contra-corrente ou multipasso<ref>Equipamentos de troca térmica. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/CAP2.pdf</ref>. 
 

===Tipos de Condensação===
[[Ficheiro:Fig.5.jpg|miniaturadaimagem|Figura 5 - Modos de condensação. (a) Condensação em filme (b) Condensação em gotas (c) Condensação homogénea (d) Condensação por contacto direto<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011.</ref>|250x250px]]
A forma dominante de condensação é aquela em que o líquido cobre toda a superfície de condensação e, sob a ação da gravidade, o filme escoa continuamente deixando a superfície. A condensação pode ocorrer de várias formas, dependendo do tipo de superfície, como podemos visualizar na Figura 5.
A ''condensação em filme'' é, geralmente característica de superfícies limpas e isentas de contaminação. Entretanto, se a superfície for revestida com uma substância que induza uma baixa molhabilidade, é possível manter a ''condensação em gotas''. As gotículas deixam a superfície devido à ação da gravidade. A ''condensação homogénea'' ocorre quando o vapor condessa em gotículas que permanecem suspensas em uma fase gasosa, formando uma nevoa. Já a ''condensação de contacto direto'' ocorre quando o vapor é colocado em contato direto com um líquido frio<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011</ref>. 

===Bibliografia===
<references /> 
[[Category: Utilidades industriais]]

Condensadores

2019-04-24T12:20:49Z

Admin: /* Condensadores Evaporativos */

O condensador é um equipamento desenvolvido especialmente para realizar um processo de transferência de calor com mudança de fase, do estado gasoso para o estado líquido<ref>Estanislau, J., António, C., Eduardo, B., Nápoles, C. (2014, 15 de novembro). Condensadores e Evaporadores. Acedido em 21 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/eltonoliveira948/3condensadores-e-evaporadores2</ref>.

O condensador também é conhecido como trocador de calor, sendo mais utilizado em segmentos industriais tais como, petroquímica, farmacêutica e alimentar. Sendo que, no ramo alimentar, a sua principal aplicação é em frigoríficos de grandes dimensões ou estufas de refrigeração<ref>2 – Rodrigo Alves, O. Condensadores. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/DilsonTavares/9-condensadores</ref>.
===Tipos de Condensadores===

====Condensadores de Superfície====
[[Ficheiro:Fig.1.jpg|Figura 1 - Diagrama Funcional de um Condensador de Superfície<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html </ref>|esquerda|miniaturadaimagem|264x264px]][[Ficheiro:Figura 2 - Esquema funcional de um sistema de vácuo com condensadores de superfície.jpg|miniaturadaimagem|Figura 2 - Esquema Funcional de um Sistema de Vácuo com Condensadores de Superfície<ref>Sistemas de vácuo com condensadores de superfície. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/sistemas-de-vacuo-a-jato-de-vapor-multiplo-estagio-da-koerting-com-condensadores-de-superficie.html</ref>]]Condensadores de superfície são a primeira escolha para soluções em engenharia de processos, onde a água de arrefecimento não se mistura com o condensado, ou seja, não ocorre contacto direto entre o vapor a ser condensado e a água de refrigeração. Portanto, o calor de condensação é removido através das paredes dos tubos do condensador<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em: 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html</ref>.

Condensadores de carcaça-tubo, também são condensadores de superfície, mas em sistemas de vácuo de múltiplos estágios. Neste tipo de sistema um dos fluidos passa no tubo e o outro na carcaça, sendo que o vapor condensa. (Os gases inertes são comprimidos à pressão atmosférica por ejetores a jato de vapor de um ou vários estágios).

 
=====Vantagens dos Condensadores de Superfície=====

#Não há contacto direto entre a água de refrigeração e o condensado;
# A água de refrigeração não é poluída;
# Instalação horizontal ou vertical;
# Condensação no lado dos tubos ou no lado do casco;

 

====Condensadores Evaporativos====
Condensador evaporativo é um trocador de calor cuja troca térmica é feita através de uma superfície metálica, onde o gás a ser condensado tem contacto com a água do sistema de refrigeração<ref name=":0">Condensador Evaporativo Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://www.procknor.com.br/br/equipamentos/condensador-evaporativo</ref>.

[[File:Condensadores evaporativos - EVAPCO.mp4|center|868|description="Demonstração do funcionamento de condensadores evaporativos.<ref>Condensador Evaporativo LSC-E. Acedido em: 24 de fevereiro de 2018, em: https://www.evapco.com.br/pt-br/products/condensers/condensador-evaporativo-lsc-e</ref>"|]]

[https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/images/f/f2/Figura_3_-_Demonstra%C3%A7%C3%A3o_do_funcionamento_de_condensadores_evaporativos.mp4 Figura 3 - Demonstração do funcionamento de condensadores evaporativos]<ref>Condensador Evaporativo LSC-E. Acedido em: 24 de fevereiro de 2018, em: https://www.evapco.com.br/pt-br/products/condensers/condensador-evaporativo-lsc-e</ref>

Neste tipo de sistemas, o vapor a ser condensado é enviado para dentro dos tubos de um feixe tubular de um trocador de calor. Por fora dos tubos é providenciada uma “chuva” de água na temperatura ambiente, que se encontra num circuito fechado, o qual deve receber água de reposição de forma constante (geralmente o próprio condensado proveniente do vapor que entra no equipamento ou líquido de selagem da bomba de vácuo). O calor de condensação transferido para esta “chuva” é removido através da evaporação da água correspondente para uma corrente de ar proporcionada por um ventilador<ref>Condensador Evaporativo Acedido em: 19 de fevereiro de 2018, em: http://www.cleanwaterwtc.com.br/site/aplicacoes/condensador-evaporativo/</ref>.

As desvantagens ao utilizar este tipo de sistemas que têm contacto direto com o ar são a formação de incrustação, biofilme e corrosão. Esses processos resultam na perda de eficiência na troca de calor e podem causar danos irreparáveis aos equipamentos envolvidos<ref name=":0" />. 

 

===Aplicação na Indústria Química===

====Condensador no Topo de uma Coluna de Destilação====
[[Ficheiro:Fig04.jpg|miniaturadaimagem|Figura 4 - Coluna de Destilação <ref>Condensadores. Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/Ap12.pdf</ref>|200x200px]]
O condensador no topo da coluna de destilação tem como principal objetivo transformar o vapor em líquido através do processo de condensação, utilizando normalmente água fria. Neste condensador, o vapor condensante é o líquido quente, o calor libertado para o fluido frio é o calor latente de condensação, sendo que a temperatura do fluido quente permanece constante devido a mudança de fase. Se um dos fluidos tiver temperatura constante, não irá existir uma diferença significativa entre as operações em co-corrente, contra-corrente ou multipasso<ref>Equipamentos de troca térmica. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/CAP2.pdf</ref>. 
 

===Tipos de Condensação===
[[Ficheiro:Fig.5.jpg|miniaturadaimagem|Figura 5 - Modos de condensação. (a) Condensação em filme (b) Condensação em gotas (c) Condensação homogénea (d) Condensação por contacto direto<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011.</ref>|250x250px]]
A forma dominante de condensação é aquela em que o líquido cobre toda a superfície de condensação e, sob a ação da gravidade, o filme escoa continuamente deixando a superfície. A condensação pode ocorrer de várias formas, dependendo do tipo de superfície, como podemos visualizar na Figura 5.
A ''condensação em filme'' é, geralmente característica de superfícies limpas e isentas de contaminação. Entretanto, se a superfície for revestida com uma substância que induza uma baixa molhabilidade, é possível manter a ''condensação em gotas''. As gotículas deixam a superfície devido à ação da gravidade. A ''condensação homogénea'' ocorre quando o vapor condessa em gotículas que permanecem suspensas em uma fase gasosa, formando uma nevoa. Já a ''condensação de contacto direto'' ocorre quando o vapor é colocado em contato direto com um líquido frio<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011</ref>. 

===Bibliografia===
<references /> 
[[Category: Utilidades industriais]]

Condensadores

2019-04-24T12:19:36Z

Admin: /* Condensadores Evaporativos */

O condensador é um equipamento desenvolvido especialmente para realizar um processo de transferência de calor com mudança de fase, do estado gasoso para o estado líquido<ref>Estanislau, J., António, C., Eduardo, B., Nápoles, C. (2014, 15 de novembro). Condensadores e Evaporadores. Acedido em 21 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/eltonoliveira948/3condensadores-e-evaporadores2</ref>.

O condensador também é conhecido como trocador de calor, sendo mais utilizado em segmentos industriais tais como, petroquímica, farmacêutica e alimentar. Sendo que, no ramo alimentar, a sua principal aplicação é em frigoríficos de grandes dimensões ou estufas de refrigeração<ref>2 – Rodrigo Alves, O. Condensadores. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/DilsonTavares/9-condensadores</ref>.
===Tipos de Condensadores===

====Condensadores de Superfície====
[[Ficheiro:Fig.1.jpg|Figura 1 - Diagrama Funcional de um Condensador de Superfície<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html </ref>|esquerda|miniaturadaimagem|264x264px]][[Ficheiro:Figura 2 - Esquema funcional de um sistema de vácuo com condensadores de superfície.jpg|miniaturadaimagem|Figura 2 - Esquema Funcional de um Sistema de Vácuo com Condensadores de Superfície<ref>Sistemas de vácuo com condensadores de superfície. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/sistemas-de-vacuo-a-jato-de-vapor-multiplo-estagio-da-koerting-com-condensadores-de-superficie.html</ref>]]Condensadores de superfície são a primeira escolha para soluções em engenharia de processos, onde a água de arrefecimento não se mistura com o condensado, ou seja, não ocorre contacto direto entre o vapor a ser condensado e a água de refrigeração. Portanto, o calor de condensação é removido através das paredes dos tubos do condensador<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em: 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html</ref>.

Condensadores de carcaça-tubo, também são condensadores de superfície, mas em sistemas de vácuo de múltiplos estágios. Neste tipo de sistema um dos fluidos passa no tubo e o outro na carcaça, sendo que o vapor condensa. (Os gases inertes são comprimidos à pressão atmosférica por ejetores a jato de vapor de um ou vários estágios).

 
=====Vantagens dos Condensadores de Superfície=====

#Não há contacto direto entre a água de refrigeração e o condensado;
# A água de refrigeração não é poluída;
# Instalação horizontal ou vertical;
# Condensação no lado dos tubos ou no lado do casco;

 

====Condensadores Evaporativos====
Condensador evaporativo é um trocador de calor cuja troca térmica é feita através de uma superfície metálica, onde o gás a ser condensado tem contacto com a água do sistema de refrigeração<ref name=":0">Condensador Evaporativo Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://www.procknor.com.br/br/equipamentos/condensador-evaporativo</ref>.

[[File:Condensadores evaporativos - EVAPCO.mp4|center|868|description="Demonstração do funcionamento de condensadores evaporativos."|]]

[https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/images/f/f2/Figura_3_-_Demonstra%C3%A7%C3%A3o_do_funcionamento_de_condensadores_evaporativos.mp4 Figura 3 - Demonstração do funcionamento de condensadores evaporativos]<ref>Condensador Evaporativo LSC-E. Acedido em: 24 de fevereiro de 2018, em: https://www.evapco.com.br/pt-br/products/condensers/condensador-evaporativo-lsc-e</ref>

Neste tipo de sistemas, o vapor a ser condensado é enviado para dentro dos tubos de um feixe tubular de um trocador de calor. Por fora dos tubos é providenciada uma “chuva” de água na temperatura ambiente, que se encontra num circuito fechado, o qual deve receber água de reposição de forma constante (geralmente o próprio condensado proveniente do vapor que entra no equipamento ou líquido de selagem da bomba de vácuo). O calor de condensação transferido para esta “chuva” é removido através da evaporação da água correspondente para uma corrente de ar proporcionada por um ventilador<ref>Condensador Evaporativo Acedido em: 19 de fevereiro de 2018, em: http://www.cleanwaterwtc.com.br/site/aplicacoes/condensador-evaporativo/</ref>.

As desvantagens ao utilizar este tipo de sistemas que têm contacto direto com o ar são a formação de incrustação, biofilme e corrosão. Esses processos resultam na perda de eficiência na troca de calor e podem causar danos irreparáveis aos equipamentos envolvidos<ref name=":0" />. 

 

===Aplicação na Indústria Química===

====Condensador no Topo de uma Coluna de Destilação====
[[Ficheiro:Fig04.jpg|miniaturadaimagem|Figura 4 - Coluna de Destilação <ref>Condensadores. Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/Ap12.pdf</ref>|200x200px]]
O condensador no topo da coluna de destilação tem como principal objetivo transformar o vapor em líquido através do processo de condensação, utilizando normalmente água fria. Neste condensador, o vapor condensante é o líquido quente, o calor libertado para o fluido frio é o calor latente de condensação, sendo que a temperatura do fluido quente permanece constante devido a mudança de fase. Se um dos fluidos tiver temperatura constante, não irá existir uma diferença significativa entre as operações em co-corrente, contra-corrente ou multipasso<ref>Equipamentos de troca térmica. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/CAP2.pdf</ref>. 
 

===Tipos de Condensação===
[[Ficheiro:Fig.5.jpg|miniaturadaimagem|Figura 5 - Modos de condensação. (a) Condensação em filme (b) Condensação em gotas (c) Condensação homogénea (d) Condensação por contacto direto<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011.</ref>|250x250px]]
A forma dominante de condensação é aquela em que o líquido cobre toda a superfície de condensação e, sob a ação da gravidade, o filme escoa continuamente deixando a superfície. A condensação pode ocorrer de várias formas, dependendo do tipo de superfície, como podemos visualizar na Figura 5.
A ''condensação em filme'' é, geralmente característica de superfícies limpas e isentas de contaminação. Entretanto, se a superfície for revestida com uma substância que induza uma baixa molhabilidade, é possível manter a ''condensação em gotas''. As gotículas deixam a superfície devido à ação da gravidade. A ''condensação homogénea'' ocorre quando o vapor condessa em gotículas que permanecem suspensas em uma fase gasosa, formando uma nevoa. Já a ''condensação de contacto direto'' ocorre quando o vapor é colocado em contato direto com um líquido frio<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011</ref>. 

===Bibliografia===
<references /> 
[[Category: Utilidades industriais]]

Condensadores

2019-04-24T12:16:57Z

Admin: /* Condensadores Evaporativos */

O condensador é um equipamento desenvolvido especialmente para realizar um processo de transferência de calor com mudança de fase, do estado gasoso para o estado líquido<ref>Estanislau, J., António, C., Eduardo, B., Nápoles, C. (2014, 15 de novembro). Condensadores e Evaporadores. Acedido em 21 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/eltonoliveira948/3condensadores-e-evaporadores2</ref>.

O condensador também é conhecido como trocador de calor, sendo mais utilizado em segmentos industriais tais como, petroquímica, farmacêutica e alimentar. Sendo que, no ramo alimentar, a sua principal aplicação é em frigoríficos de grandes dimensões ou estufas de refrigeração<ref>2 – Rodrigo Alves, O. Condensadores. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/DilsonTavares/9-condensadores</ref>.
===Tipos de Condensadores===

====Condensadores de Superfície====
[[Ficheiro:Fig.1.jpg|Figura 1 - Diagrama Funcional de um Condensador de Superfície<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html </ref>|esquerda|miniaturadaimagem|264x264px]][[Ficheiro:Figura 2 - Esquema funcional de um sistema de vácuo com condensadores de superfície.jpg|miniaturadaimagem|Figura 2 - Esquema Funcional de um Sistema de Vácuo com Condensadores de Superfície<ref>Sistemas de vácuo com condensadores de superfície. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/sistemas-de-vacuo-a-jato-de-vapor-multiplo-estagio-da-koerting-com-condensadores-de-superficie.html</ref>]]Condensadores de superfície são a primeira escolha para soluções em engenharia de processos, onde a água de arrefecimento não se mistura com o condensado, ou seja, não ocorre contacto direto entre o vapor a ser condensado e a água de refrigeração. Portanto, o calor de condensação é removido através das paredes dos tubos do condensador<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em: 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html</ref>.

Condensadores de carcaça-tubo, também são condensadores de superfície, mas em sistemas de vácuo de múltiplos estágios. Neste tipo de sistema um dos fluidos passa no tubo e o outro na carcaça, sendo que o vapor condensa. (Os gases inertes são comprimidos à pressão atmosférica por ejetores a jato de vapor de um ou vários estágios).

 
=====Vantagens dos Condensadores de Superfície=====

#Não há contacto direto entre a água de refrigeração e o condensado;
# A água de refrigeração não é poluída;
# Instalação horizontal ou vertical;
# Condensação no lado dos tubos ou no lado do casco;

 

====Condensadores Evaporativos====
Condensador evaporativo é um trocador de calor cuja troca térmica é feita através de uma superfície metálica, onde o gás a ser condensado tem contacto com a água do sistema de refrigeração<ref name=":0">Condensador Evaporativo Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://www.procknor.com.br/br/equipamentos/condensador-evaporativo</ref>.

[[File:Condensadores evaporativos - EVAPCO.mp4|alignment=center|dimensions="868x436"]]

[https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/images/f/f2/Figura_3_-_Demonstra%C3%A7%C3%A3o_do_funcionamento_de_condensadores_evaporativos.mp4 Figura 3 - Demonstração do funcionamento de condensadores evaporativos]<ref>Condensador Evaporativo LSC-E. Acedido em: 24 de fevereiro de 2018, em: https://www.evapco.com.br/pt-br/products/condensers/condensador-evaporativo-lsc-e</ref>

Neste tipo de sistemas, o vapor a ser condensado é enviado para dentro dos tubos de um feixe tubular de um trocador de calor. Por fora dos tubos é providenciada uma “chuva” de água na temperatura ambiente, que se encontra num circuito fechado, o qual deve receber água de reposição de forma constante (geralmente o próprio condensado proveniente do vapor que entra no equipamento ou líquido de selagem da bomba de vácuo). O calor de condensação transferido para esta “chuva” é removido através da evaporação da água correspondente para uma corrente de ar proporcionada por um ventilador<ref>Condensador Evaporativo Acedido em: 19 de fevereiro de 2018, em: http://www.cleanwaterwtc.com.br/site/aplicacoes/condensador-evaporativo/</ref>.

As desvantagens ao utilizar este tipo de sistemas que têm contacto direto com o ar são a formação de incrustação, biofilme e corrosão. Esses processos resultam na perda de eficiência na troca de calor e podem causar danos irreparáveis aos equipamentos envolvidos<ref name=":0" />. 

 

===Aplicação na Indústria Química===

====Condensador no Topo de uma Coluna de Destilação====
[[Ficheiro:Fig04.jpg|miniaturadaimagem|Figura 4 - Coluna de Destilação <ref>Condensadores. Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/Ap12.pdf</ref>|200x200px]]
O condensador no topo da coluna de destilação tem como principal objetivo transformar o vapor em líquido através do processo de condensação, utilizando normalmente água fria. Neste condensador, o vapor condensante é o líquido quente, o calor libertado para o fluido frio é o calor latente de condensação, sendo que a temperatura do fluido quente permanece constante devido a mudança de fase. Se um dos fluidos tiver temperatura constante, não irá existir uma diferença significativa entre as operações em co-corrente, contra-corrente ou multipasso<ref>Equipamentos de troca térmica. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/CAP2.pdf</ref>. 
 

===Tipos de Condensação===
[[Ficheiro:Fig.5.jpg|miniaturadaimagem|Figura 5 - Modos de condensação. (a) Condensação em filme (b) Condensação em gotas (c) Condensação homogénea (d) Condensação por contacto direto<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011.</ref>|250x250px]]
A forma dominante de condensação é aquela em que o líquido cobre toda a superfície de condensação e, sob a ação da gravidade, o filme escoa continuamente deixando a superfície. A condensação pode ocorrer de várias formas, dependendo do tipo de superfície, como podemos visualizar na Figura 5.
A ''condensação em filme'' é, geralmente característica de superfícies limpas e isentas de contaminação. Entretanto, se a superfície for revestida com uma substância que induza uma baixa molhabilidade, é possível manter a ''condensação em gotas''. As gotículas deixam a superfície devido à ação da gravidade. A ''condensação homogénea'' ocorre quando o vapor condessa em gotículas que permanecem suspensas em uma fase gasosa, formando uma nevoa. Já a ''condensação de contacto direto'' ocorre quando o vapor é colocado em contato direto com um líquido frio<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011</ref>. 

===Bibliografia===
<references /> 
[[Category: Utilidades industriais]]

Condensadores

2019-04-24T12:14:27Z

Admin: /* Condensadores Evaporativos */

O condensador é um equipamento desenvolvido especialmente para realizar um processo de transferência de calor com mudança de fase, do estado gasoso para o estado líquido<ref>Estanislau, J., António, C., Eduardo, B., Nápoles, C. (2014, 15 de novembro). Condensadores e Evaporadores. Acedido em 21 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/eltonoliveira948/3condensadores-e-evaporadores2</ref>.

O condensador também é conhecido como trocador de calor, sendo mais utilizado em segmentos industriais tais como, petroquímica, farmacêutica e alimentar. Sendo que, no ramo alimentar, a sua principal aplicação é em frigoríficos de grandes dimensões ou estufas de refrigeração<ref>2 – Rodrigo Alves, O. Condensadores. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/DilsonTavares/9-condensadores</ref>.
===Tipos de Condensadores===

====Condensadores de Superfície====
[[Ficheiro:Fig.1.jpg|Figura 1 - Diagrama Funcional de um Condensador de Superfície<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html </ref>|esquerda|miniaturadaimagem|264x264px]][[Ficheiro:Figura 2 - Esquema funcional de um sistema de vácuo com condensadores de superfície.jpg|miniaturadaimagem|Figura 2 - Esquema Funcional de um Sistema de Vácuo com Condensadores de Superfície<ref>Sistemas de vácuo com condensadores de superfície. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/sistemas-de-vacuo-a-jato-de-vapor-multiplo-estagio-da-koerting-com-condensadores-de-superficie.html</ref>]]Condensadores de superfície são a primeira escolha para soluções em engenharia de processos, onde a água de arrefecimento não se mistura com o condensado, ou seja, não ocorre contacto direto entre o vapor a ser condensado e a água de refrigeração. Portanto, o calor de condensação é removido através das paredes dos tubos do condensador<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em: 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html</ref>.

Condensadores de carcaça-tubo, também são condensadores de superfície, mas em sistemas de vácuo de múltiplos estágios. Neste tipo de sistema um dos fluidos passa no tubo e o outro na carcaça, sendo que o vapor condensa. (Os gases inertes são comprimidos à pressão atmosférica por ejetores a jato de vapor de um ou vários estágios).

 
=====Vantagens dos Condensadores de Superfície=====

#Não há contacto direto entre a água de refrigeração e o condensado;
# A água de refrigeração não é poluída;
# Instalação horizontal ou vertical;
# Condensação no lado dos tubos ou no lado do casco;

 

====Condensadores Evaporativos====
Condensador evaporativo é um trocador de calor cuja troca térmica é feita através de uma superfície metálica, onde o gás a ser condensado tem contacto com a água do sistema de refrigeração<ref name=":0">Condensador Evaporativo Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://www.procknor.com.br/br/equipamentos/condensador-evaporativo</ref>.
[[File:Condensadores evaporativos - EVAPCO.mp4|alignment=center]]

[https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/images/f/f2/Figura_3_-_Demonstra%C3%A7%C3%A3o_do_funcionamento_de_condensadores_evaporativos.mp4 Figura 3 - Demonstração do funcionamento de condensadores evaporativos]<ref>Condensador Evaporativo LSC-E. Acedido em: 24 de fevereiro de 2018, em: https://www.evapco.com.br/pt-br/products/condensers/condensador-evaporativo-lsc-e</ref>

Neste tipo de sistemas, o vapor a ser condensado é enviado para dentro dos tubos de um feixe tubular de um trocador de calor. Por fora dos tubos é providenciada uma “chuva” de água na temperatura ambiente, que se encontra num circuito fechado, o qual deve receber água de reposição de forma constante (geralmente o próprio condensado proveniente do vapor que entra no equipamento ou líquido de selagem da bomba de vácuo). O calor de condensação transferido para esta “chuva” é removido através da evaporação da água correspondente para uma corrente de ar proporcionada por um ventilador<ref>Condensador Evaporativo Acedido em: 19 de fevereiro de 2018, em: http://www.cleanwaterwtc.com.br/site/aplicacoes/condensador-evaporativo/</ref>.

As desvantagens ao utilizar este tipo de sistemas que têm contacto direto com o ar são a formação de incrustação, biofilme e corrosão. Esses processos resultam na perda de eficiência na troca de calor e podem causar danos irreparáveis aos equipamentos envolvidos<ref name=":0" />. 

 

===Aplicação na Indústria Química===

====Condensador no Topo de uma Coluna de Destilação====
[[Ficheiro:Fig04.jpg|miniaturadaimagem|Figura 4 - Coluna de Destilação <ref>Condensadores. Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/Ap12.pdf</ref>|200x200px]]
O condensador no topo da coluna de destilação tem como principal objetivo transformar o vapor em líquido através do processo de condensação, utilizando normalmente água fria. Neste condensador, o vapor condensante é o líquido quente, o calor libertado para o fluido frio é o calor latente de condensação, sendo que a temperatura do fluido quente permanece constante devido a mudança de fase. Se um dos fluidos tiver temperatura constante, não irá existir uma diferença significativa entre as operações em co-corrente, contra-corrente ou multipasso<ref>Equipamentos de troca térmica. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/CAP2.pdf</ref>. 
 

===Tipos de Condensação===
[[Ficheiro:Fig.5.jpg|miniaturadaimagem|Figura 5 - Modos de condensação. (a) Condensação em filme (b) Condensação em gotas (c) Condensação homogénea (d) Condensação por contacto direto<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011.</ref>|250x250px]]
A forma dominante de condensação é aquela em que o líquido cobre toda a superfície de condensação e, sob a ação da gravidade, o filme escoa continuamente deixando a superfície. A condensação pode ocorrer de várias formas, dependendo do tipo de superfície, como podemos visualizar na Figura 5.
A ''condensação em filme'' é, geralmente característica de superfícies limpas e isentas de contaminação. Entretanto, se a superfície for revestida com uma substância que induza uma baixa molhabilidade, é possível manter a ''condensação em gotas''. As gotículas deixam a superfície devido à ação da gravidade. A ''condensação homogénea'' ocorre quando o vapor condessa em gotículas que permanecem suspensas em uma fase gasosa, formando uma nevoa. Já a ''condensação de contacto direto'' ocorre quando o vapor é colocado em contato direto com um líquido frio<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011</ref>. 

===Bibliografia===
<references /> 
[[Category: Utilidades industriais]]

Ficheiro:Figura 3 - Demonstração do funcionamento de condensadores evaporativos.mp4

2019-04-24T12:11:14Z

Admin: Admin moveu Ficheiro:Figura 3 - Demonstração do funcionamento de condensadores evaporativos.mp4 para Ficheiro:Condensadores evaporativos - EVAPCO.mp4: Condensadores evaporativos - EVAPCO

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Ficheiro:Condensadores evaporativos - EVAPCO.mp4

2019-04-24T12:11:14Z

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gif

Condensadores

2019-04-24T12:07:14Z

Admin: /* Condensadores Evaporativos */

O condensador é um equipamento desenvolvido especialmente para realizar um processo de transferência de calor com mudança de fase, do estado gasoso para o estado líquido<ref>Estanislau, J., António, C., Eduardo, B., Nápoles, C. (2014, 15 de novembro). Condensadores e Evaporadores. Acedido em 21 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/eltonoliveira948/3condensadores-e-evaporadores2</ref>.

O condensador também é conhecido como trocador de calor, sendo mais utilizado em segmentos industriais tais como, petroquímica, farmacêutica e alimentar. Sendo que, no ramo alimentar, a sua principal aplicação é em frigoríficos de grandes dimensões ou estufas de refrigeração<ref>2 – Rodrigo Alves, O. Condensadores. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://pt.slideshare.net/DilsonTavares/9-condensadores</ref>.
===Tipos de Condensadores===

====Condensadores de Superfície====
[[Ficheiro:Fig.1.jpg|Figura 1 - Diagrama Funcional de um Condensador de Superfície<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html </ref>|esquerda|miniaturadaimagem|264x264px]][[Ficheiro:Figura 2 - Esquema funcional de um sistema de vácuo com condensadores de superfície.jpg|miniaturadaimagem|Figura 2 - Esquema Funcional de um Sistema de Vácuo com Condensadores de Superfície<ref>Sistemas de vácuo com condensadores de superfície. Acedido em : 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/sistemas-de-vacuo-a-jato-de-vapor-multiplo-estagio-da-koerting-com-condensadores-de-superficie.html</ref>]]Condensadores de superfície são a primeira escolha para soluções em engenharia de processos, onde a água de arrefecimento não se mistura com o condensado, ou seja, não ocorre contacto direto entre o vapor a ser condensado e a água de refrigeração. Portanto, o calor de condensação é removido através das paredes dos tubos do condensador<ref>Condensadores de superfície/trocadores de calor casco-tubo. Acedido em: 21 de fevereiro de 2018, em: https://www.koerting.de/pt/condensadores-de-superficie.html</ref>.

Condensadores de carcaça-tubo, também são condensadores de superfície, mas em sistemas de vácuo de múltiplos estágios. Neste tipo de sistema um dos fluidos passa no tubo e o outro na carcaça, sendo que o vapor condensa. (Os gases inertes são comprimidos à pressão atmosférica por ejetores a jato de vapor de um ou vários estágios).

 
=====Vantagens dos Condensadores de Superfície=====

#Não há contacto direto entre a água de refrigeração e o condensado;
# A água de refrigeração não é poluída;
# Instalação horizontal ou vertical;
# Condensação no lado dos tubos ou no lado do casco;

 

====Condensadores Evaporativos====
Condensador evaporativo é um trocador de calor cuja troca térmica é feita através de uma superfície metálica, onde o gás a ser condensado tem contacto com a água do sistema de refrigeração<ref name=":0">Condensador Evaporativo Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://www.procknor.com.br/br/equipamentos/condensador-evaporativo</ref>.

[https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/images/f/f2/Figura_3_-_Demonstra%C3%A7%C3%A3o_do_funcionamento_de_condensadores_evaporativos.mp4 Figura 3 - Demonstração do funcionamento de condensadores evaporativos]<ref>Condensador Evaporativo LSC-E. Acedido em: 24 de fevereiro de 2018, em: https://www.evapco.com.br/pt-br/products/condensers/condensador-evaporativo-lsc-e</ref>

Neste tipo de sistemas, o vapor a ser condensado é enviado para dentro dos tubos de um feixe tubular de um trocador de calor. Por fora dos tubos é providenciada uma “chuva” de água na temperatura ambiente, que se encontra num circuito fechado, o qual deve receber água de reposição de forma constante (geralmente o próprio condensado proveniente do vapor que entra no equipamento ou líquido de selagem da bomba de vácuo). O calor de condensação transferido para esta “chuva” é removido através da evaporação da água correspondente para uma corrente de ar proporcionada por um ventilador<ref>Condensador Evaporativo Acedido em: 19 de fevereiro de 2018, em: http://www.cleanwaterwtc.com.br/site/aplicacoes/condensador-evaporativo/</ref>.

As desvantagens ao utilizar este tipo de sistemas que têm contacto direto com o ar são a formação de incrustação, biofilme e corrosão. Esses processos resultam na perda de eficiência na troca de calor e podem causar danos irreparáveis aos equipamentos envolvidos<ref name=":0" />. 

 

===Aplicação na Indústria Química===

====Condensador no Topo de uma Coluna de Destilação====
[[Ficheiro:Fig04.jpg|miniaturadaimagem|Figura 4 - Coluna de Destilação <ref>Condensadores. Acedido em: 23 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/Ap12.pdf</ref>|200x200px]]
O condensador no topo da coluna de destilação tem como principal objetivo transformar o vapor em líquido através do processo de condensação, utilizando normalmente água fria. Neste condensador, o vapor condensante é o líquido quente, o calor libertado para o fluido frio é o calor latente de condensação, sendo que a temperatura do fluido quente permanece constante devido a mudança de fase. Se um dos fluidos tiver temperatura constante, não irá existir uma diferença significativa entre as operações em co-corrente, contra-corrente ou multipasso<ref>Equipamentos de troca térmica. Acedido em 19 de fevereiro de 2018, em: https://essel.com.br/cursos/material/03/CAP2.pdf</ref>. 
 

===Tipos de Condensação===
[[Ficheiro:Fig.5.jpg|miniaturadaimagem|Figura 5 - Modos de condensação. (a) Condensação em filme (b) Condensação em gotas (c) Condensação homogénea (d) Condensação por contacto direto<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011.</ref>|250x250px]]
A forma dominante de condensação é aquela em que o líquido cobre toda a superfície de condensação e, sob a ação da gravidade, o filme escoa continuamente deixando a superfície. A condensação pode ocorrer de várias formas, dependendo do tipo de superfície, como podemos visualizar na Figura 5.
A ''condensação em filme'' é, geralmente característica de superfícies limpas e isentas de contaminação. Entretanto, se a superfície for revestida com uma substância que induza uma baixa molhabilidade, é possível manter a ''condensação em gotas''. As gotículas deixam a superfície devido à ação da gravidade. A ''condensação homogénea'' ocorre quando o vapor condessa em gotículas que permanecem suspensas em uma fase gasosa, formando uma nevoa. Já a ''condensação de contacto direto'' ocorre quando o vapor é colocado em contato direto com um líquido frio<ref>Bergman, T.L.; Lavine, A.S.; Incropera, F.P.; de Witt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed, J. Wiley & Sons, N.Y., 2011</ref>. 

===Bibliografia===
<references /> 
[[Category: Utilidades industriais]]

Caldeiras de Condensação

2019-04-21T17:19:36Z

Admin: /* Referências */

Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018/2019.

='''Caldeira de condensação'''=
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.
 
=='''História e desenvolvimento notório:'''==
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <ref>https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder</ref>''.

O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.
 

=='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''==
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional.
 
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de <ref name=":0">'''Satyavada H., Baldi S.''' "Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation", ''Energy'', 2018;142(1):121-29.</ref>|345x319px]]
 
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações <ref name=":0" />:
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]
 
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]
 
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) Cg é o calor específico dos gases de combustão e Cw da água em [kJ/Kg °C], wg o caudal mássico dos gases de combustão e ww o da corrente de água em [kg/s], ρg a densidade dos gases de combustão e ρw da água em [kg/m3], sendo que as temperaturas ( Tg e Ts ) se encontram em [°C]. As constantes hs e ht representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m2°C], Ds e Dt são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], As e At são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m2].
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]
 
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]
 
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρt é a densidade em [kg / m3], Ct é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.
 
As constantes dt, ds e Rts e Dm são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m2°C].
 
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρs é a densidade em [kg / m3], e Cs calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.
 
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno.
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<ref>https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung</ref>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<ref>http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.</ref>.
O condensado resultante tem carácter ácido<ref>https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.</ref> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.
 

=='''Custos '''==
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<ref>https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.</ref>.
 
=='''Conclusões'''==
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.
 
=='''Referências'''==
[[Categoria:Utilidades industriais]]
<references />

Caldeiras de Condensação

2019-04-21T17:12:30Z

Admin:

Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018/2019.

='''Caldeira de condensação'''=
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.
 
== '''História e desenvolvimento notório:''' ==
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <ref>https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder</ref>''.

O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.
 

=='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''==
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional[2].
 
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de|345x319px]]
 
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações:
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]
 
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]
 
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) Cg é o calor específico dos gases de combustão e Cw da água em [kJ/Kg °C], wg o caudal mássico dos gases de combustão e ww o da corrente de água em [kg/s], ρg a densidade dos gases de combustão e ρw da água em [kg/m3], sendo que as temperaturas ( Tg e Ts ) se encontram em [°C]. As constantes hs e ht representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m2°C], Ds e Dt são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], As e At são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m2].
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]
 
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]
 
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρt é a densidade em [kg / m3], Ct é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.
 
As constantes dt, ds e Rts e Dm são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m2°C].
 
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρs é a densidade em [kg / m3], e Cs calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.
 
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno.
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<ref>https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung</ref>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<ref>http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.</ref>.
O condensado resultante tem carácter ácido<ref>https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.</ref> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.
 

=='''Custos '''==
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<ref>https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.</ref>.
 
=='''Conclusões'''==
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.
 
=='''Referências'''==
[[Categoria:Utilidades industriais]]
<references />

Utilizador:CarlaBernardo

2019-04-21T17:00:41Z

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#REDIRECIONAMENTO [[Evaporadores]]

Evaporadores

2019-04-21T17:00:41Z

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{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.<ref name=":0">'''Carvalho''', M. Graça, ''Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase'', 2016/2017.</ref><ref>Evaporator | instrument | Britannica.com, https://www.britannica.com/science/evaporator.</ref>

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.<ref name=":0" />

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos).<ref name=":0" />

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte.<ref name=":0" />

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes: 
{| class="wikitable"
|+
![[Ficheiro:Figura1..png|alt=Evaporador de efeito simples|miniaturadaimagem|Evaporador de efeito simples.<ref name=":1">Chemical Adda, ''Comparision of Single and Multiple Effect Evaporator'', https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html.</ref>]]
![[Ficheiro:Figura 2..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em co-corrente)|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em co-corrente).<ref name=":1" />]]
![[Ficheiro:Figura 3..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente).<ref name=":1" />]]
|-
|[[Ficheiro:Figura 4..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em paralelo).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em paralelo).<ref name=":1" />]]
|[[Ficheiro:Figura 5..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação mista).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação mista).<ref>Willa '''Nichols''', ''Evaporation'', https://slideplayer.com/slide/4385825/.</ref>]]
|
|}

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.<ref name=":1" />

Em termos de construção:[1]
{| class="wikitable"
|+
!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
|Circulação Forçada
|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
|-
|Filme Agitado
|Filme Agitado
|}
 

===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
[[Ficheiro:Figura 10..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador circulação forçada, retirado de [3]|238x238px]]
[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
***Custo adicional devido ao agitador auxiliar
*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
<references />
[[Categoria:Utilidades industriais]]
{{DEFAULTSORT:Evaporadores}}

Categoria:Caldeiras de Condensação

2019-04-21T16:58:50Z

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#REDIRECIONAMENTO [[Caldeiras de Condensação]]

Caldeiras de Condensação

2019-04-21T16:58:50Z

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Feito por: Diogo Salgueiro & Johnny Baptista para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2018/2019.

='''Caldeira de condensação'''=
As Caldeiras de condensação, são caldeiras que produzem água quente, mas ao contrário das comuns caldeiras que libertam os gases de combustão livremente para a atmosfera, estas ditas caldeiras de condensação permitem a utilização da energia contida nestes gases, o que se traduz num maior rendimento energético do equipamento, visto que aproveitam quase integralmente o poder calorífico do combustível utilizado.
 
== '''História e desenvolvimento notório:''' ==
As primeiras caldeiras de condensação modernas foram desenvolvidas por Richard Vetter em 1982 (para gás) e 1984 (para óleo) sendo que desde da década de 90 a tecnologia de caldeiras de condensação é considerada a tecnologia de preferência ganhando terreno no mercado a meio da década 90. Richard Vetter é um dos maiores inventores da Alemanha sendo actualmente detentor de mais de 100 patentes alemãs e internacionais das quais 22 estão implementadas na caldeira de condensação total ''VERITHERM <ref>https://www.veritherm.com/index.php/wir-ueber-uns/die-vetter-story/der-erfinder</ref>''.

O trabalho de Richard Vetter na tecnologia de caldeiras de condensação é notório, devido ao facto de ter sido o primeiro a desenvolver a tecnologia de modo a aproveitar quase na integridade o poder calorífico dos combustíveis (gás e óleo). Isto foi possível através do aproveitamento do calor latente de condensação dos gases de escape resultantes da combustão nas chamadas caldeiras de condensação total.
 

=='''Funcionamento da caldeira de condensação:'''==
Primeiramente o combustível (gás ou óleo) é injetado no queimador da caldeira de modo a aquecer a água circulante na rede de tubos do permutador primário (Figura 1), após a queima do combustível os gases de escape gerados passam pelo permutador secundário aproveitando-se o calor latente de condensação do vapor de água contido nos gases de escape, isto traduz-se num aumento da eficiência na ordem dos 10-12%, quando comparada com uma caldeira convencional[2].
 
[[Ficheiro:Figura .jpg|miniaturadaimagem|centro|Figura 1: Caldeira de condensação dependente da carga e temperatura do retorno,retirado de [2]|345x319px]]
 
A evolução do comportamento dinâmico da transferência de calor entre os gases de combustão (que se encontram à temperatura da chama logo após saírem do queimador) e a água circulante no sistema da tubagens, como representado na figura 2, pode ser descrito pelas seguintes equações<ref>Satyavada H., Baldi S. Energy, Monitoring energy efficiency of condensing boilers via hybrid first-principle modelling and estimation2018;142(1):121-29</ref>:
[[Ficheiro:GLEICHUNG 1.png|centro|1]]
 
[[Ficheiro:GLEICHUNG 2.png|centro|2]]
 
A equação 1 apenas descreve a transferência de calor entre a corrente de gases de combustão e a segunda já trata da transferência de calor com a corrente de água das tubagens da caldeira. Em (1) Cg é o calor específico dos gases de combustão e Cw da água em [kJ/Kg °C], wg o caudal mássico dos gases de combustão e ww o da corrente de água em [kg/s], ρg a densidade dos gases de combustão e ρw da água em [kg/m3], sendo que as temperaturas ( Tg e Ts ) se encontram em [°C]. As constantes hs e ht representam os coeficientes de transferência de calor em [KW/m2°C], Ds e Dt são os perímetros da superfície onde ocorre transferência de calor em [m], As e At são as áreas de superfície onde ocorre transferência de calor em [m2].
[[Ficheiro:GLEICHUNG 3.png|centro|(3)]]
 
[[Ficheiro:GLEICHUNG 4.png|centro]]
 
O primeiro termo do lado direito de (3) descreve a troca de calor com água e o segundo termo vem da troca de calor com as tubagens da caldeira. Em (3), ρt é a densidade em [kg / m3], Ct é o calor específico em [kJ / kg °C] da parede da tubagem do permutador.
 
As constantes dt, ds e Rts e Dm são, respectivamente, a espessura da parede da tubagem em [m], a espessura da parede em [m], e a resistência térmica entre a parede da tubagem e a extensão do núcleo da tubagem em [kW / m2°C].
 
O primeiro termo do lado direito de (4) descreve a troca de calor com gás e o segundo termo descreve a troca de calor com a parede da tubagem. Em (4),ρs é a densidade em [kg / m3], e Cs calor específico em [kJ / kg °C] de material da superfície da tubagem.
 
Na tecnologia de caldeiras de condensação existem duas alternativas, as caldeiras de condensação dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno e as caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno.
Nas caldeiras dependentes da carga e temperatura da corrente de retorno só é possível ocorrer condensação dos gases de escape e consequente aproveitamento do calor latente de condensação se a corrente de água de retorno, que passa pelo permutador secundário está abaixo da temperatura de orvalho dos gases de escape, daí ser crucial a existência de uma regulação eficaz da temperatura da corrente de retorno através de bombas de recirculação reguladas por pressão diferencial<ref>https://de.wikipedia.org/wiki/Umw%C3%A4lzpumpe_(Heiztechnik)#Differenzdruckregelung</ref>, bem como um dimensionamento adequado do sistema (caldeira e utilizadores). Nas caldeiras de condensação dependente da carga e temperatura da corrente de retorno geralmente ocorre só uma condensação parcial dos gases de escape.
Nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno, desenvolvidas por Richard Vetter, os gases de escape são totalmente condensados num permutador de calor polimérico qual é arrefecido através do ar fresco da alimentação do queimador, condição necessária para tal ocorrer é uma temperatura de gases de escape suficientemente baixa para que não se dê a degradação térmica deste permutador. Só nas caldeiras de condensação independentes da carga e temperatura da corrente de retorno é possível aproveitar ao máximo o calor latente da condensação dos gases de escape, visto que só nestas ocorre a condensação total<ref>http://www.vollbrennwerttechnik.de/technik/technik.html.</ref>.
O condensado resultante tem carácter ácido<ref>https://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/07/kondenswasser.pdf.</ref> e como tal as superfícies do permutador secundário bem como chaminé de evacuação devem ser resistentes à corrosão isto é possível através da aplicação de revestimentos com materiais cerâmicos, aço inoxidável ou polímeros (PTFE ou PPS), sendo o condensado efluente resultante evacuado da caldeira, poderá ainda ser neutralizado ou diretamente evacuado para a rede de esgoto.
O gás de escape resultante, já arrefecido é evacuado através duma bomba de exaustão (“power exhaust”), isto é necessário visto que o efeito chaminé não é predominante às baixas temperaturas a que se encontram os gases de escape na etapa final.
 

=='''Custos '''==
Caldeiras de condensação requerem na aquisição um investimento maior em comparação com as caldeiras convencionais, contudo têm um bom potencial de amortização a médio-longo prazo já que têm uma tecnologia mais eficiente em termos energéticos apesar de terem um consumo de eletricidade 30-40% maior devido à bomba de recirculação de elevada eficiência, regulação e controlo da caldeira. O consumo de eletricidade das caldeiras de condensação corresponde a cerca de 3% do consumo de combustível onde cerca 2% são consumidos pela bomba de recirculação de elevada eficiência e cerca de 1% são consumidos pela regulação e controlo (queimador, bomba de exaustão e controlo). Perdas de energia adicionais causadas pela queda de pressão do fluxo dos gases de escape são estimadas em pouco menos de 0,3% do consumo de combustível, mas os ganhos energéticos associados à tecnologia de condensação permitem um rendimento apreciável na razão de eletricidade consumida e calor útil (Electro-thermal Amplification Factor ou Elektrothermischer Verstärkungsfaktor - ETV)<ref>https://web.archive.org/web/20131110164044/http://www.eicher-pauli.ch/upload/pdf/publications/FAGO-Zus_Schlussbericht.pdf.</ref>.
 
=='''Conclusões'''==
O uso de caldeiras de condensação, quando comparado com as convencionais apresenta muitas vantagens do ponto de vista energético, económico e ambiental, pois ao utilizar a energia presente nos gases de escape irá aumentar o rendimento energético, através do aproveitamento quase total do poder calorífico do combustível o que se traduz num ganho económico e ambiental, pois a queima de combustível será menor o que acarreta menores custos de combustível e como tal menos emissões.
 
=='''Referências'''==
[[Categoria:Utilidades industriais]]
<references />

Evaporadores

2019-04-18T00:55:54Z

Admin: /* Método de Funcionamento */

Evaporadores

2019-04-18T00:53:49Z

Admin: /* Método de Funcionamento */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.<ref name=":0">'''Carvalho''', M. Graça, ''Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase'', 2016/2017.</ref><ref>Evaporator | instrument | Britannica.com, https://www.britannica.com/science/evaporator.</ref>

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.<ref name=":0" />

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos).<ref name=":0" />

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte.<ref name=":0" />

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes: 
{| class="wikitable"
|+
![[Ficheiro:Figura1..png|alt=Evaporador de efeito simples|miniaturadaimagem|Evaporador de efeito simples.<ref name=":1">Chemical Adda, Comparision of Single and Multiple Effect Evaporator, https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html.</ref>]]
![[Ficheiro:Figura 2..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em co-corrente)|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em co-corrente).<ref name=":1" />]]
![[Ficheiro:Figura 3..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente).<ref name=":1" />]]
|-
|[[Ficheiro:Figura 4..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em paralelo).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em paralelo).<ref name=":1" />]]
|[[Ficheiro:Figura 5..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação mista).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação mista).<ref>Willa '''Nichols''', ''Evaporation'', https://slideplayer.com/slide/4385825/.</ref>]]
|
|}

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.<ref name=":1" />

Em termos de construção:[1]
{| class="wikitable"
|+
!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
|Circulação Forçada
|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
|-
|Filme Agitado
|Filme Agitado
|}
 

===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
[[Ficheiro:Figura 10..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador circulação forçada, retirado de [3]|238x238px]]
[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
***Custo adicional devido ao agitador auxiliar
*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
<references />
[[Categoria:Utilidades industriais]]
{{DEFAULTSORT:Evaporadores}}

Evaporadores

2019-04-18T00:52:29Z

Admin: /* Método de Funcionamento */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.<ref name=":0">'''Carvalho''', M. Graça, ''Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase'', 2016/2017.</ref><ref>Evaporator | instrument | Britannica.com, https://www.britannica.com/science/evaporator.</ref>

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.<ref name=":0" />

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos).<ref name=":0" />

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte.<ref name=":0" />

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes: 
{| class="wikitable"
|+
![[Ficheiro:Figura1..png|alt=Evaporador de efeito simples|miniaturadaimagem|Evaporador de efeito simples.<ref name=":1">Comparision of Single and Multiple Effect Evaporator, https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html.</ref>]]
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|
|}

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.<ref name=":1" />

Em termos de construção:[1]
{| class="wikitable"
|+
!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
|Circulação Forçada
|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
|-
|Filme Agitado
|Filme Agitado
|}
 

===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
[[Ficheiro:Figura 10..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador circulação forçada, retirado de [3]|238x238px]]
[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
***Custo adicional devido ao agitador auxiliar
*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
<references />
[[Categoria:Utilidades industriais]]
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Evaporadores

2019-04-18T00:51:14Z

Admin: /* Referências */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.<ref name=":0">'''Carvalho''', M. Graça, ''Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase'', 2016/2017.</ref><ref>Evaporator | instrument | Britannica.com, https://www.britannica.com/science/evaporator.</ref>

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.<ref name=":0" />

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Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes: 
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![[Ficheiro:Figura1..png|alt=Evaporador de efeito simples|miniaturadaimagem|Evaporador de efeito simples.<ref name=":1">Comparision of Single and Multiple Effect Evaporator, https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html.</ref>]]
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|}

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.<ref name=":1" />

Em termos de construção:[1]
{| class="wikitable"
|+
!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
|Circulação Forçada
|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
|-
|Filme Agitado
|Filme Agitado
|}
 

===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
[[Ficheiro:Figura 10..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador circulação forçada, retirado de [3]|238x238px]]
[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
***Custo adicional devido ao agitador auxiliar
*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
<references />
[[Categoria:Utilidades industriais]]
{{DEFAULTSORT:Evaporadores}}

Evaporadores

2019-04-18T00:50:41Z

Admin: /* Método de Funcionamento */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.<ref name=":0">'''Carvalho''', M. Graça, ''Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase'', 2016/2017.</ref><ref>Evaporator | instrument | Britannica.com, https://www.britannica.com/science/evaporator.</ref>

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.<ref name=":0" />

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos).<ref name=":0" />

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte.<ref name=":0" />

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes: 
{| class="wikitable"
|+
![[Ficheiro:Figura1..png|alt=Evaporador de efeito simples|miniaturadaimagem|Evaporador de efeito simples.<ref name=":1">Comparision of Single and Multiple Effect Evaporator, https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html.</ref>]]
![[Ficheiro:Figura 2..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em co-corrente)|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em co-corrente).<ref name=":1" />]]
![[Ficheiro:Figura 3..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente).<ref name=":1" />]]
|-
|[[Ficheiro:Figura 4..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em paralelo).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em paralelo).<ref name=":1" />]]
|[[Ficheiro:Figura 5..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação mista).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação mista).<ref>Willa Nichols, ''Evaporation'', https://slideplayer.com/slide/4385825/.</ref>]]
|
|}

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.<ref name=":1" />

Em termos de construção:[1]
{| class="wikitable"
|+
!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
|Circulação Forçada
|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
|-
|Filme Agitado
|Filme Agitado
|}
 

===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
[[Ficheiro:Figura 10..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador circulação forçada, retirado de [3]|238x238px]]
[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
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*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[4]<nowiki>https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html</nowiki>

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[6] <nowiki>https://slideplayer.com/slide/4385825/</nowiki> (Apresentação publicada por Willa Nichols)

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
<references />
[[Categoria:Utilidades industriais]]
{{DEFAULTSORT:Evaporadores}}

Evaporadores

2019-04-18T00:50:16Z

Admin: /* Método de Funcionamento */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.<ref name=":0">'''Carvalho''', M. Graça, ''Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase'', 2016/2017.</ref><ref>Evaporator | instrument | Britannica.com, https://www.britannica.com/science/evaporator.</ref>

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.<ref name=":0" />

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos).<ref name=":0" />

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte.<ref name=":0" />

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes:<ref>Willa Nichols, ''Evaporation'', https://slideplayer.com/slide/4385825/.</ref> 
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![[Ficheiro:Figura1..png|alt=Evaporador de efeito simples|miniaturadaimagem|Evaporador de efeito simples.<ref name=":1">Comparision of Single and Multiple Effect Evaporator, https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html.</ref>]]
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|}

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.<ref name=":1" />

Em termos de construção:[1]
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!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
|Circulação Forçada
|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
|-
|Filme Agitado
|Filme Agitado
|}
 

===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
[[Ficheiro:Figura 10..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador circulação forçada, retirado de [3]|238x238px]]
[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
***Custo adicional devido ao agitador auxiliar
*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[4]<nowiki>https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html</nowiki>

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[6] <nowiki>https://slideplayer.com/slide/4385825/</nowiki> (Apresentação publicada por Willa Nichols)

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
<references />
[[Categoria:Utilidades industriais]]
{{DEFAULTSORT:Evaporadores}}

Evaporadores

2019-04-18T00:48:19Z

Admin: /* Método de Funcionamento */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.<ref name=":0">'''Carvalho''', M. Graça, ''Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase'', 2016/2017.</ref><ref>Evaporator | instrument | Britannica.com, https://www.britannica.com/science/evaporator.</ref>

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.<ref name=":0" />

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos).<ref name=":0" />

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte.<ref name=":0" />

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes: 
{| class="wikitable"
|+
![[Ficheiro:Figura1..png|alt=Evaporador de efeito simples|miniaturadaimagem|Evaporador de efeito simples.<ref name=":1">Comparision of Single and Multiple Effect Evaporator, https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html.</ref>]]
![[Ficheiro:Figura 2..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em co-corrente)|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em co-corrente).<ref name=":1" />]]
![[Ficheiro:Figura 3..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente).<ref name=":1" />]]
|-
|[[Ficheiro:Figura 4..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em paralelo).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em paralelo).<ref name=":1" />]]
|[[Ficheiro:Figura 5..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação mista).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação mista).]]
|
|}

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.<ref name=":1" />

Em termos de construção:[1]
{| class="wikitable"
|+
!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
|Circulação Forçada
|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
|-
|Filme Agitado
|Filme Agitado
|}
 

===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
[[Ficheiro:Figura 10..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador circulação forçada, retirado de [3]|238x238px]]
[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
***Custo adicional devido ao agitador auxiliar
*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[4]<nowiki>https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html</nowiki>

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[6] <nowiki>https://slideplayer.com/slide/4385825/</nowiki> (Apresentação publicada por Willa Nichols)

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
<references />
[[Categoria:Utilidades industriais]]
{{DEFAULTSORT:Evaporadores}}

Evaporadores

2019-04-18T00:47:46Z

Admin: /* Método de Funcionamento */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.<ref name=":0">'''Carvalho''', M. Graça, ''Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase'', 2016/2017.</ref><ref>Evaporator | instrument | Britannica.com, https://www.britannica.com/science/evaporator.</ref>

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.<ref name=":0" />

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos).<ref name=":0" />

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte.<ref name=":0" />

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes:<ref name=":1">Comparision of Single and Multiple Effect Evaporator, https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html.</ref> 
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![[Ficheiro:Figura1..png|alt=Evaporador de efeito simples|miniaturadaimagem|Evaporador de efeito simples.<ref name=":1" />]]
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|[[Ficheiro:Figura 4..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em paralelo).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em paralelo).<ref name=":1" />]]
|[[Ficheiro:Figura 5..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação mista).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação mista).]]
|
|}

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.<ref name=":1" />

Em termos de construção:[1]
{| class="wikitable"
|+
!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
|Circulação Forçada
|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
|-
|Filme Agitado
|Filme Agitado
|}
 

===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
[[Ficheiro:Figura 10..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador circulação forçada, retirado de [3]|238x238px]]
[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
***Custo adicional devido ao agitador auxiliar
*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[4]<nowiki>https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html</nowiki>

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[6] <nowiki>https://slideplayer.com/slide/4385825/</nowiki> (Apresentação publicada por Willa Nichols)

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
<references />
[[Categoria:Utilidades industriais]]
{{DEFAULTSORT:Evaporadores}}

Evaporadores

2019-04-18T00:46:48Z

Admin: /* Equipamento */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.<ref name=":0">'''Carvalho''', M. Graça, ''Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase'', 2016/2017.</ref><ref>Evaporator | instrument | Britannica.com, https://www.britannica.com/science/evaporator.</ref>

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.<ref name=":0" />

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos).<ref name=":0" />

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte.<ref name=":0" />

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes:<ref name=":1">Comparision of Single and Multiple Effect Evaporator, https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html.</ref> 
{| class="wikitable"
|+
![[Ficheiro:Figura1..png|alt=Evaporador de efeito simples|miniaturadaimagem|Evaporador de efeito simples.]]
![[Ficheiro:Figura 2..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em co-corrente)|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em co-corrente).]]
![[Ficheiro:Figura 3..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente).]]
|-
|[[Ficheiro:Figura 4..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em paralelo).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em paralelo).]]
|[[Ficheiro:Figura 5..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação mista).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação mista).]]
|
|}

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.<ref name=":1" />

Em termos de construção:[1]
{| class="wikitable"
|+
!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
|Circulação Forçada
|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
|-
|Filme Agitado
|Filme Agitado
|}
 

===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
[[Ficheiro:Figura 10..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador circulação forçada, retirado de [3]|238x238px]]
[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
***Custo adicional devido ao agitador auxiliar
*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[4]<nowiki>https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html</nowiki>

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[6] <nowiki>https://slideplayer.com/slide/4385825/</nowiki> (Apresentação publicada por Willa Nichols)

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
<references />
[[Categoria:Utilidades industriais]]
{{DEFAULTSORT:Evaporadores}}

Evaporadores

2019-04-18T00:43:36Z

Admin: /* Método de Funcionamento */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.<ref name=":0">'''Carvalho''', M. Graça, ''Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase'', 2016/2017.</ref><ref>Evaporator | instrument | Britannica.com, https://www.britannica.com/science/evaporator.</ref>

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.<ref name=":0" />

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos).<ref name=":0" />

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte.<ref name=":0" />

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes:<ref>Comparision of Single and Multiple Effect Evaporator, https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html.</ref> 
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|+
![[Ficheiro:Figura1..png|alt=Evaporador de efeito simples|miniaturadaimagem|Evaporador de efeito simples.]]
![[Ficheiro:Figura 2..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em co-corrente)|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em co-corrente).]]
![[Ficheiro:Figura 3..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente).]]
|-
|[[Ficheiro:Figura 4..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em paralelo).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em paralelo).]]
|[[Ficheiro:Figura 5..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação mista).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação mista).]]
|
|}

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.

Em termos de construção:[1]
{| class="wikitable"
|+
!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
|Circulação Forçada
|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
|-
|Filme Agitado
|Filme Agitado
|}
 

===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
[[Ficheiro:Figura 10..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador circulação forçada, retirado de [3]|238x238px]]
[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
***Custo adicional devido ao agitador auxiliar
*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[4]<nowiki>https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html</nowiki>

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[6] <nowiki>https://slideplayer.com/slide/4385825/</nowiki> (Apresentação publicada por Willa Nichols)

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
<references />
[[Categoria:Utilidades industriais]]
{{DEFAULTSORT:Evaporadores}}

Evaporadores

2019-04-18T00:39:52Z

Admin: /* Método de Funcionamento */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.<ref>'''Carvalho''', M. Graça, ''Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase'', 2016/2017.</ref><ref>Evaporator | instrument | Britannica.com, https://www.britannica.com/science/evaporator.</ref>

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.[1]

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos). [1]

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte. [1]

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes:<ref>Comparision of Single and Multiple Effect Evaporator, https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html.</ref> 
{| class="wikitable"
|+
![[Ficheiro:Figura1..png|alt=Evaporador de efeito simples|miniaturadaimagem|Evaporador de efeito simples.]]
![[Ficheiro:Figura 2..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em co-corrente)|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em co-corrente).]]
![[Ficheiro:Figura 3..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente).]]
|-
|[[Ficheiro:Figura 4..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em paralelo).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em paralelo).]]
|[[Ficheiro:Figura 5..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação mista).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação mista).]]
|
|}

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.

Em termos de construção:[1]
{| class="wikitable"
|+
!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
|Circulação Forçada
|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
|-
|Filme Agitado
|Filme Agitado
|}
 

===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
[[Ficheiro:Figura 10..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador circulação forçada, retirado de [3]|238x238px]]
[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
***Custo adicional devido ao agitador auxiliar
*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[4]<nowiki>https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html</nowiki>

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[6] <nowiki>https://slideplayer.com/slide/4385825/</nowiki> (Apresentação publicada por Willa Nichols)

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
<references />
[[Categoria:Utilidades industriais]]
{{DEFAULTSORT:Evaporadores}}

Evaporadores

2019-04-18T00:39:05Z

Admin: /* Método de Funcionamento */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.<ref>'''Carvalho''', M. Graça, ''Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase'', 2016/2017.</ref><ref>Evaporator | instrument | Britannica.com, https://www.britannica.com/science/evaporator.</ref>

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.[1]

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos). [1]

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte. [1]

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes:<ref>Comparision of Single and Multiple Effect Evaporator, https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html.</ref> 
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![[Ficheiro:Figura1..png|alt=Evaporador de efeito simples|miniaturadaimagem|Evaporador de efeito simples.]]
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[[Ficheiro:Figura1..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de evaporador de efeito simples, retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 2..png|centro|miniaturadaimagem|297x297px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em co-corrente), retirado de [4]]]
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[[Ficheiro:Figura 5..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação mista), retirado de [6]]]

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.

Em termos de construção:[1]
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!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
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|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
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|Filme Agitado
|Filme Agitado
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===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
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[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
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*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[4]<nowiki>https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html</nowiki>

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[6] <nowiki>https://slideplayer.com/slide/4385825/</nowiki> (Apresentação publicada por Willa Nichols)

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
<references />
[[Categoria:Utilidades industriais]]
{{DEFAULTSORT:Evaporadores}}

Evaporadores

2019-04-18T00:37:29Z

Admin: /* Método de Funcionamento */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.<ref>'''Carvalho''', M. Graça, ''Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase'', 2016/2017.</ref><ref>Evaporator | instrument | Britannica.com, https://www.britannica.com/science/evaporator.</ref>

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.[1]

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos). [1]

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte. [1]

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes:<ref>Comparision of Single and Multiple Effect Evaporator, https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html.</ref>
 
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[[Ficheiro:Figura 5..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação mista), retirado de [6]]]

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.

Em termos de construção:[1]
{| class="wikitable"
|+
!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
|Circulação Forçada
|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
|-
|Filme Agitado
|Filme Agitado
|}
 

===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
[[Ficheiro:Figura 10..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador circulação forçada, retirado de [3]|238x238px]]
[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
***Custo adicional devido ao agitador auxiliar
*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[4]<nowiki>https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html</nowiki>

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[6] <nowiki>https://slideplayer.com/slide/4385825/</nowiki> (Apresentação publicada por Willa Nichols)

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
<references />
[[Categoria:Utilidades industriais]]
{{DEFAULTSORT:Evaporadores}}

Evaporadores

2019-04-18T00:35:31Z

Admin: /* Método de Funcionamento */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.<ref>'''Carvalho''', M. Graça, ''Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase'', 2016/2017.</ref><ref>Evaporator | instrument | Britannica.com, https://www.britannica.com/science/evaporator.</ref>

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.[1]

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos). [1]

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte. [1]

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes:<ref>Comparision of Single and Multiple Effect Evaporator, https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html.</ref>
 
{| class="wikitable"
|+
![[Ficheiro:Figura1..png|alt=Evaporador de efeito simples|miniaturadaimagem|Evaporador de efeito simples.]]
![[Ficheiro:Figura 2..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em co-corrente)|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em co-corrente).]]
![[Ficheiro:Figura 3..png|alt=Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente).|miniaturadaimagem|Evaporador de múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente).]]
|-
|
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|}
[[Ficheiro:Figura1..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de evaporador de efeito simples, retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 2..png|centro|miniaturadaimagem|297x297px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em co-corrente), retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 3..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente), retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 4..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em paralelo), retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 5..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação mista), retirado de [6]]]

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.

Em termos de construção:[1]
{| class="wikitable"
|+
!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
|Circulação Forçada
|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
|-
|Filme Agitado
|Filme Agitado
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===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
[[Ficheiro:Figura 10..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador circulação forçada, retirado de [3]|238x238px]]
[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
***Custo adicional devido ao agitador auxiliar
*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[4]<nowiki>https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html</nowiki>

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[6] <nowiki>https://slideplayer.com/slide/4385825/</nowiki> (Apresentação publicada por Willa Nichols)

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
<references />
[[Categoria:Utilidades industriais]]
{{DEFAULTSORT:Evaporadores}}

Evaporadores

2019-04-18T00:33:20Z

Admin: /* Método de Funcionamento */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.<ref>'''Carvalho''', M. Graça, ''Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase'', 2016/2017.</ref><ref>Evaporator | instrument | Britannica.com, https://www.britannica.com/science/evaporator.</ref>

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.[1]

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos). [1]

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte. [1]

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes:<ref>Comparision of Single and Multiple Effect Evaporator, https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html.</ref>
 
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[[Ficheiro:Figura 5..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação mista), retirado de [6]]]

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.

Em termos de construção:[1]
{| class="wikitable"
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!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
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|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
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|Filme Agitado
|Filme Agitado
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===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
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[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
***Custo adicional devido ao agitador auxiliar
*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[4]<nowiki>https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html</nowiki>

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[6] <nowiki>https://slideplayer.com/slide/4385825/</nowiki> (Apresentação publicada por Willa Nichols)

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
<references />
[[Categoria:Utilidades industriais]]
{{DEFAULTSORT:Evaporadores}}

Evaporadores

2019-04-18T00:32:06Z

Admin: /* Método de Funcionamento */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.<ref>'''Carvalho''', M. Graça, ''Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase'', 2016/2017.</ref><ref>Evaporator | instrument | Britannica.com, https://www.britannica.com/science/evaporator.</ref>

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.[1]

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos). [1]

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte. [1]

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes:<ref>Comparision of Single and Multiple Effect Evaporator, https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html.</ref>
 
{| class="wikitable"
|+
![[Ficheiro:Figura1..png|alt=Evaporador de efeito simples|miniaturadaimagem|Evaporador de efeito simples.]]
!
|-
|
|
|}
[[Ficheiro:Figura1..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de evaporador de efeito simples, retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 2..png|centro|miniaturadaimagem|297x297px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em co-corrente), retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 3..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente), retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 4..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em paralelo), retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 5..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação mista), retirado de [6]]]

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.

Em termos de construção:[1]
{| class="wikitable"
|+
!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
|Circulação Forçada
|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
|-
|Filme Agitado
|Filme Agitado
|}
 

===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
[[Ficheiro:Figura 10..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador circulação forçada, retirado de [3]|238x238px]]
[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
***Custo adicional devido ao agitador auxiliar
*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[4]<nowiki>https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html</nowiki>

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[6] <nowiki>https://slideplayer.com/slide/4385825/</nowiki> (Apresentação publicada por Willa Nichols)

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
<references />
[[Categoria:Utilidades industriais]]
{{DEFAULTSORT:Evaporadores}}

Evaporadores

2019-04-18T00:12:16Z

Admin: /* Referências */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.<ref>'''Carvalho''', M. Graça, ''Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase'', 2016/2017.</ref><ref>Evaporator | instrument | Britannica.com, https://www.britannica.com/science/evaporator.</ref>

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.[1]

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos). [1]

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte. [1]

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes.
[[Ficheiro:Figura1..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de evaporador de efeito simples, retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 2..png|centro|miniaturadaimagem|297x297px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em co-corrente), retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 3..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente), retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 4..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em paralelo), retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 5..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação mista), retirado de [6]]]

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.

Em termos de construção:[1]
{| class="wikitable"
|+
!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
|Circulação Forçada
|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
|-
|Filme Agitado
|Filme Agitado
|}
 

===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
[[Ficheiro:Figura 10..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador circulação forçada, retirado de [3]|238x238px]]
[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
***Custo adicional devido ao agitador auxiliar
*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[4]<nowiki>https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html</nowiki>

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[6] <nowiki>https://slideplayer.com/slide/4385825/</nowiki> (Apresentação publicada por Willa Nichols)

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
<references />
[[Categoria:Utilidades industriais]]
{{DEFAULTSORT:Evaporadores}}

Evaporadores

2019-04-18T00:10:43Z

Admin: /* Evaporadores */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.<ref>'''Carvalho''', M. Graça, ''Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase'', 2016/2017.</ref><ref>https://www.britannica.com/science/evaporator.</ref>

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.[1]

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos). [1]

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte. [1]

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes.
[[Ficheiro:Figura1..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de evaporador de efeito simples, retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 2..png|centro|miniaturadaimagem|297x297px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em co-corrente), retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 3..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente), retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 4..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em paralelo), retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 5..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação mista), retirado de [6]]]

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.

Em termos de construção:[1]
{| class="wikitable"
|+
!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
|Circulação Forçada
|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
|-
|Filme Agitado
|Filme Agitado
|}
 

===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
[[Ficheiro:Figura 10..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador circulação forçada, retirado de [3]|238x238px]]
[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
***Custo adicional devido ao agitador auxiliar
*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[4]<nowiki>https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html</nowiki>

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[6] <nowiki>https://slideplayer.com/slide/4385825/</nowiki> (Apresentação publicada por Willa Nichols)

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
<references />
[[Categoria:Utilidades industriais]]
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Evaporadores

2019-04-18T00:08:52Z

Admin: /* Evaporadores */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases.<ref>'''Carvalho''', M. Graça, ''Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase'', 2016/2017.</ref> [12]

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.[1]

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos). [1]

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte. [1]

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes.
[[Ficheiro:Figura1..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de evaporador de efeito simples, retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 2..png|centro|miniaturadaimagem|297x297px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em co-corrente), retirado de [4]]]
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[[Ficheiro:Figura 4..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em paralelo), retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 5..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação mista), retirado de [6]]]

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.

Em termos de construção:[1]
{| class="wikitable"
|+
!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
|Circulação Forçada
|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
|-
|Filme Agitado
|Filme Agitado
|}
 

===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
[[Ficheiro:Figura 10..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador circulação forçada, retirado de [3]|238x238px]]
[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
***Custo adicional devido ao agitador auxiliar
*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[4]<nowiki>https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html</nowiki>

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[6] <nowiki>https://slideplayer.com/slide/4385825/</nowiki> (Apresentação publicada por Willa Nichols)

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
<references />
[[Categoria:Utilidades industriais]]
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Evaporadores

2019-04-17T23:54:36Z

Admin: /* Evaporadores */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos baseados na transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases. [1] [12]

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.[1]

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos). [1]

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte. [1]

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes.
[[Ficheiro:Figura1..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de evaporador de efeito simples, retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 2..png|centro|miniaturadaimagem|297x297px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em co-corrente), retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 3..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente), retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 4..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em paralelo), retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 5..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação mista), retirado de [6]]]

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.

Em termos de construção:[1]
{| class="wikitable"
|+
!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
|Circulação Forçada
|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
|-
|Filme Agitado
|Filme Agitado
|}
 

===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
[[Ficheiro:Figura 10..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador circulação forçada, retirado de [3]|238x238px]]
[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
***Custo adicional devido ao agitador auxiliar
*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[1] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase, 2016/2017

[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[4]<nowiki>https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html</nowiki>

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[6] <nowiki>https://slideplayer.com/slide/4385825/</nowiki> (Apresentação publicada por Willa Nichols)

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
[[Categoria:Utilidades industriais]]
{{DEFAULTSORT:Evaporadores}}

Evaporadores

2019-04-17T23:53:49Z

Admin: /* Esquemas de Evaporadores */

{{DISPLAYTITLE:Evaporadores}}

='''Evaporadores'''=
Os evaporadores são equipamentos cujo o princípio de funcionamento é a transferência de calor e o seu principal objetivo é a concentração de soluções. Este equipamento pode também ter como finalidade a refrigeração de correntes e a revaporização de gases. [1] [12]

Podem ser classificados consoante o seu método de funcionamento (contínuo ou descontínuo), a sua função (concentração, arrefecimento de correntes), tipo de construção (tubos verticais, horizontais, filme fino, etc) e configuração (circulação natural, forçada ou filme agitado).
 
===Método de Funcionamento===
A operação dos evaporadores baseia-se num caso específico da transferência de calor, a evaporação. [5]

Nestes equipamentos, a transferência de calor dá-se entre fluidos que estão separados por uma barreira sólida, sendo para isso também necessário, a existência de uma “''driving-force''” que, no caso da transferência de calor, é resultante da diferença de temperatura entre os dois fluidos. [10]

Um evaporador pode funcionar em contínuo ou descontínuo. A operação em contínuo é uma operação em que o evaporador é constantemente alimentado pela solução que se pretende tratar. Por outro lado, no modo descontínuo, o evaporador limita-se a trabalhar apenas em alguns intervalos de tempo.[1]

Consoante o objetivo, as variáveis de operação e o tipo de processo, pode-se projetar o equipamento de modo a ter um evaporador simples (um efeito) ou evaporadores múltiplos (vários efeitos). [1]

No caso de ser de um efeito, ter-se-á apenas uma unidade de operação enquanto que no de múltiplos efeitos, existirão vários evaporadores em série onde o vapor produzido num evaporador irá aquecer o evaporador seguinte. [1]

Nos evaporadores de múltiplo efeito podemos ter algumas variações na alimentação, tais como: [2]

*Alimentação em co-corrente (de frente);

*Alimentação em contra-corrente (à retaguarda);

*Alimentação mista;

*Alimentação em paralelo.

As diferenças observadas estão esquematizadas nas figuras seguintes.
[[Ficheiro:Figura1..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de evaporador de efeito simples, retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 2..png|centro|miniaturadaimagem|297x297px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em co-corrente), retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 3..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em contra-corrente), retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 4..png|centro|miniaturadaimagem|298x298px|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação em paralelo), retirado de [4]]]
[[Ficheiro:Figura 5..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema de Evaporador Múltiplo efeito (alimentação mista), retirado de [6]]]

==='''Equipamento'''===
Os tipos de equipamento usados dependem dos métodos de aquecimento da solução a evaporar, estando estes divididos em métodos diretos e métodos indiretos. [3]

Os métodos diretos utilizam radiação solar ou o borbulhamento de gases quentes. Nos indiretos, que são os mais usados a nível industrial, o calor transferido é resultante da condensação de vapor. Deste modo, os indiretos envolvem diferentes tipos de ebulição, tais como: [3]

*Ebulição submersa: o líquido ao evaporar inunda os tubos metálicos. No interior destes o vapor de aquecimento é condensado [3];

*Ebulição em filme: a ebulição ocorre na parte interna dos tubos que são aquecidos exteriormente [3];

*Ebulição súbita: a solução é sujeita a um aquecimento com pressão controlada de modo a que não entre em ebulição, sendo depois aplicado uma diminuição brusca de pressão que irá causar a sua ebulição parcial[3].

Num evaporador, existem cerca de 3 configurações possíveis:[1]

*Circulação Natural: causada por correntes de convecção do fluido devido ao seu aquecimento;

*Circulação Forçada: devido, geralmente, ao auxílio de uma bomba ou outro equipamento externo;

*Filme Agitado.

Em termos de construção:[1]
{| class="wikitable"
|+
!Configuração
!Tipos de Construção
|-
|Circulação Natural
|Tubos horizontais

Tubos Verticais Curtos (ou calandria)
Tubos Verticais Longos (ou filme)
|-
|Circulação Forçada
|Tubos Horizontais Curtos

Tubos Horizontais Longos

Tubos Verticais Curtos
Tubos Verticais Longos
|-
|Filme Agitado
|Filme Agitado
|}
 

===Esquemas de Evaporadores===
[[Ficheiro:Fig 6..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de calandria, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Fig7..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos horizontais, retirado de [3]|220x220px]]
[[Ficheiro:Figura 8..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador de filme fino, retirado de [3]|312x312px]]
[[Ficheiro:Figura 9..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador tubos verticais longos, retirado de [3]|367x367px]]
[[Ficheiro:Figura 10..png|centro|miniaturadaimagem|Esquema evaporador circulação forçada, retirado de [3]|238x238px]]
[[Ficheiro:Figura.png|centro|miniaturadaimagem|220x220px|Evaporadores Aplicados na Indústria, retirada de [9]]]

===Vantagens e Desvantagens===
As vantagens e desvantagens destes equipamentos são relativas a cada tipo.

A adoção de determinados equipamentos auxiliares como os evaporadores que apresentam circulação forçada ou aquecedor externo podem trazer vantagens e desvantagens próprias ao equipamento.

Assim, apresenta-se algumas vantagens e desvantagens de determinados tipos de evaporadores menos elaborados. [3] [8]

*Evaporador de Tubos Horizontais
**Vantagens
***Deve utilizar-se em pequenas instalações
***Deve-se aplicar a soluções diluídas
**Desvantagens
***Baixo coeficiente global de transferência de calor
***Formação de espuma
***Equipamento de limpeza difícil
***Não se deve aplicar a soluções viscosas
*Evaporador de Tubos Verticais Curtos (ou Calandria)
**Vantagens
***Circulação interna facilitada
***Coeficientes de transferência maiores do que nos evaporadores de tubos horizontais
***Fácil limpeza de depósitos
***Formação de espuma reduzida
***É possível usar em soluções viscosas
***O evaporador de cesto (variante do calandria) tem o processo de limpeza facilitado devido à sua desmontagem
**Desvantagens
***Devem ter acoplado diversos canais de retorno para grandes instalações
***Continua a existir formação de espuma
***Para líquidos viscosos tem-se baixos coeficientes de transferência e circulação baixa
***Não podem ser utilizados para líquidos muito viscosos
*Evaporador de Filme Agitado
**Vantagens
***Útil para misturas viscosas
***Acumulação de sólidos baixa
***Baixos tempos de residência
**Desvantagens
***Equipamento de grandes dimensões
***Custo adicional devido ao agitador auxiliar
*Evaporador de Tubos Verticais Longos
**Vantagens
***Não produz espuma
***Coeficientes de transferência de calor altos
***Elevada fração de líquido evaporado
**Desvantagens
***Grandes dimensões
***Não se utiliza com misturas viscosas

===Custo de Operação e de Equipamento===
O custo de operação prende-se com a quantidade de calor que é necessária para a solução a tratar entrar em ebulição, por isso, é um valor variável. [11]

O custo para produzir o calor necessário, pode variar consoante o método de aquecimento. O ideal será aproveitar de algum ponto do processo, vapor ou outro tipo de fluido quente, de modo a que este circule numa serpentina que passa no evaporador e aqueça a mistura. Dependendo do tempo de utilização e da quantidade de calor, pode utilizar-se também uma caldeira (biomassa, gás ou combustível) que aqueça água (que circule numa serpentina interior ao evaporador), ou, em casos cuja utilização compense, uma resistência elétrica (diretamente na mistura, ou que aqueça previamente um óleo térmico).

Todas estas opções devem ser consideradas, e serão sempre dependentes do que se pretende concentrar, do tempo de utilização do evaporador e, acima de tudo, da quantidade de energia necessária.

Em relação aos custos do equipamento, os valores também serão dependentes primeiro da finalidade do evaporador e, consequentemente, da sua capacidade, tamanho, tipo de construção e materiais envolvidos, configuração, etc. [11] Foram encontrados preços em alguns mercados que variam entre os 90000€ e os 450000€ [7].

===Projeto do Equipamento===
Para projetar um evaporador deve-se ter em atenção alguns critérios, tais como: a quantidade de calor necessária, a solução a ser separada e a eficiência energética. [11]

O evaporador deve ser projetado de modo a ter o mínimo necessário de queda de pressão e de modo a a capacidade do evaporador, isto é a quantidade de calor que deve ser transferida, ou seja, a sua capacidade, não esteja sobrestimada e/ou subestimada. Estas variáveis podem trazer algumas desvantagens como insuficiência energética, perda de eficiência, gestão do espaço de fábrica deficiente e custos desnecessários de instalação e de operação do equipamento.

No projeto e seleção do equipamento é necessário ter em conta, entre outros, os seguintes aspetos: [1]

*Decomposição;
*Localização do evaporador;
*Variação da solubilidade do soluto com a alteração da temperatura;
*Formação de incrustações dentro dos tubos;
*Limpeza do equipamento;
*Aumento da viscosidade;
*Formação de espumas.

===Aplicações===
Os evaporadores são equipamentos usados em diversas indústrias, entre elas, tem-se como exemplo a celulose e papel. [1] A madeira que dá origem ao papel é inicialmente direcionada para um processo de cozimento, formando-se um líquido que, por razões económicas e ambientais, passa por um processo de recuperação, sendo que essa se inicia na evaporação.[13] Estes equipamentos são também usados na dessalinização, para separação do sal e da água.

Na indústria alimentar, a evaporação refere-se à operação que consiste em remover a água existente nos alimentos. Recorrendo à transferência de calor, obtém-se um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de sumos de fruta concentrados ou polpas de fruta. [1] [14]

===Notas===

*A concentração de soluções ocorre por evaporação do solvente existindo também a remoção de vapor; [1]
*A operação acaba antes de ocorrer formação de precipitados (caso contrário, seria processo de cristalização); [1]
*Esta operação difere da destilação visto que existe apenas um componente volátil e que o vapor final é puro; [1]
*A circulação forçada permite obter coeficientes de transferência maiores o que leva a uma maior velocidade de transferência energética, mas por outro lado, exige um custo de energia acrescido.

 

===Referências===
[1] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Transferência de Calor em permutadores onde ocorre mudança de fase, 2016/2017

[2] Carvalho, M. Graça, Slides de Fenómenos de Transferência II: Evaporadores de Múltiplo Efeito, 2016/2017

[3] E. G. Azevedo, A. M. Alves, Engenharia de Processos de Separação, 3ª Ed., Imp. IST, 2017

[4]<nowiki>https://chemicalada.blogspot.com/2016/09/comparision-of-single-and-multiple.html</nowiki>

[5] <nowiki>http://www.thermopedia.com/content/744/</nowiki>

[6] <nowiki>https://slideplayer.com/slide/4385825/</nowiki> (Apresentação publicada por Willa Nichols)

[7]<nowiki>https://wztaikang.en.made-in-china.com/product/wXPmFsvjpWVu/China-Industrial-Evaporator-for-Environmental-Engineering-Wastewater.html</nowiki>

[8] Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen, Princípio das Operações Unitárias, 2ª Ed, LTC Editora, 1982

[9]<nowiki>https://www.gea.com/en/products/tvr-heated-evaporation-plants.jsp</nowiki> (

[10]<nowiki>https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/3194/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf</nowiki>

[11] <nowiki>https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/evaporator</nowiki>

[12] <nowiki>https://www.britannica.com/science/evaporator</nowiki>

[13]<nowiki>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2013a/engenharias/aplicacoes%20industriais.pdf</nowiki>

[14] <nowiki>http://www.ebah.pt/content/ABAAAflgoAD/evaporadores-celulose?part=4</nowiki>
[[Categoria:Utilidades industriais]]
{{DEFAULTSORT:Evaporadores}}

Caldeiras aquotubulares

2017-06-28T14:55:07Z

Admin:

=== '''INTRODUÇÃO''' ===

A redução dos consumos energéticos e a diminuição do impacto das actividades humanas no meio ambiente encontram-se no centro das atençoes.O funcionamento [1] de um processo industrial requer a inclusão de utilidades. Inserem-se neste grupo as utilidades quentes e as frias que visam satisfazer as necesidades entálpicas do processo.As correntes preocessuais podem requer aquecimento ou arrefecimeno, por eso é que se impoe uma troca entálpica. Neste contexto existem habitualmente enormes oportunidades de melhoria pois esta troca pode ser efetuada mediante outras correntes frias o quentes do processo através da análise de redes de transferência de calor.Quando este troca não é possível deve recurrir-se a utilidades externas. Quando se recorre exclusivamente a utilidades externas ao processo, o consumo de energia é maximizado.Este texto tem o principal objetico de fornecer uma introdução das utilidades externas tipícamente usadas.

=== '''Utilidades Quentes''' ===

==== '''Gerador de calor''' ====

Elemento ou grupo de elementos destinados a elevar a temperatura da àgua fría. Os equipamentos principais do sistema de generação de calor são a casa de caldeiras, elementos necessários para a produção e tranferência de calor e accesorios.

A caldeira é um recipiente de metal, fechado y destinado a aquecer água mediante a ação de calor a uma temperatura mais elevada do que a ambiente e uma pressão superior à atmosférica. Na operação das calderas consiste em uma cámara onde ocorre a combustão de um material combustível em presencia de aire comburente e a través de uma superficie de intercambio realiza-se a transeferência de calor.

[[Ficheiro:geradorcalor.jpg|400x400px|Figura 1- Gerador de vapor industrial [1].|alt=Gerador de vapor|centro|miniaturadaimagem]]

Existem muitos tipos de caldeiras, que podem ser clasificadas segundo:

-À disposição dos fluidos:

====== '''Caldeiras acuotubulares''' ======

Caldeiras onde o fluido caloportador desplaza-se pelo interior dos tubos durante o seu aquecimento e os gases de combustão circulam pelo exterior de estes.Campo de aplicação:

-Produção de vapor

-Pressão de operação >25 bar

-Geradores de água quente

-Geradores de água sobreaquicida

Desventqagens:

-Elevado custo de compra

-Elevado custo de instalação

-Qualidade do vapor baixa

-Elevado consumo de água de alimentação na caldeira

-Baixo rendimiento
[[Ficheiro:Caldeiraacuotubular.jpg|alt=Caldeira acuotubular|centro|commoldura|Figura 2 - Representação de uma caldeira acuotubular.]]

Figura 2 - Representação de uma caldeira acuotubular

====== '''Geradores Termofluido''' ======

Geradores com caldeira de tipo acuotubular mas onde o fluido caloportador é diferente à água. Aplica-se nos processos que precissam temperatura elevada a baixa pressão.
[[Ficheiro:Caldeiratermofluido.jpg|alt=Caldeira com termofluido|centro|commoldura|Figura 3- Representação de uma caldeira com termofluido.]]

====== '''Caldeiras pirotubulares''' ======

Os gases de combustão circulam pero interior dos tubos e o fluido calor portador pelo exterior dos mesmos.

Campos de aplicação:

-Produção de vapor: de 0.2 a 25 t/h

-Pressão de operação >25 bar

-Geradores de água quente

-Geradores de água sobreaquecida

Ventagens:

-Construção compacta

-Custo de compra inferior

-Menor custo de instalação

-Alta capacidade de energia acumulada

-Elevada qualidade do vapor

-Resposta rápida perante variaçoes de consumo

-Elevado rendimento

Desventagens:

-Produção límite 25 t/h

-Pressão máxima de operação de 25 bar
[[Ficheiro:Caldeirapirotubular.jpg|alt=Caldeira pirotubular|centro|commoldura|Figura 4- Representação de uma caldeira pirotubular.]]

- À sua tecnologia:

====== '''Caldeira estandar de água quente''' ======

-Produção de água quente até 105°C.

-Pressão de operação: 6, 8, 10, 13 e 16 bar.

====== '''Caldeira de água sobreaquecida''' ======

-Produção de água quente por acima de 105°C.

-Pressão de operação: 6, 8, 10, 13, 16, 18, 20, 22 e 25 bar.

====== '''Caldeira de vapor saturado sem economizador''' ======

-Produção de vapor saturado.

-Pressão de operação: 6, 8, 10, 13, 16, 18, 20, 22 e 25 bar.

-Rendimento médio; 88.5% (variável en função da pressão de operação)
====== '''Caldeira de vapor saturado com econoizador integrado''' ======

-Produção de vapor saturado.

-Pressão de operação: 6, 8, 10, 13, 16, 18, 20, 22 e 25 bar.

-Rendimento médio; 94.5% (variável en função da pressão de operação)

==== '''Instalaçoes elétricas''' ====

Neste apartado estudam-se os processos eletrotérmicos que são caracterizados pela ação da corrente elétrica unicamente para a produção de calor.

====== '''Gerador elétrico de ar quente''' ======

Equipamento em cujo interior estão dispostos alguns conjuntos de resistências que fornecem calor ao ar, por efeito de Joule. O gás é sugado do exterior através de um ventilador de alta pressão, localizado numa das extremidades do equipamento. É de grande eficiência uma vez que o gerador elétrico é instalado junto ao ponto de consumo de ar quente. Fornece o ar aquecido muito rapidamente, pois o seu projeto possibilita a mínima inercia térmica, reduzindo o tempo de partida. O grau de humidade do produto a ser processado é o fator que determina o fator de potência do conjunto de resistências. Normalmente estão ocupados com filtros, que possibilitarão o fornecimento de ar limpo, livre de contaminação. O gerador elétrico de ar apresenta altíssimos rendimentos térmicos, que asseguram um baixo custo operacional, podendo fornecer ar a temperaturas superiores a 1000°C.
[[Ficheiro:Geradorarquente.jpg|alt=Gerador de ar quente|centro|commoldura|Figura 5- Gerador elétrico de ar quente]]
====== '''Fornos elétricos e estufas''' ======

Os fornos industriais são equipamentos utilizados na industria para executar operações de cura, secagem e tratamento térmico por acima da temperatura ambiente materiais colocados no interior.
A utilização de fornos elétricos tem algumas vantagens em relação a fornos combustíveis. Dentre essas podemos citar:

-As temperaturas alcançadas com fornos elétricas são maiores e mais uniformes

-Geralmente requer menos espaço físico

-Certos produtos só podem ser obtidos com forno elétrico

-O rendimento do forno elétrico é significativamente maior.

Os fornos elétricos podems er dos seguintes tipos:

-Fornos a arco:nos quais o calor é produzido pela passagem da corrente elétrica num espaço entre dois eletrodos, ou entre a extremidade de um eletrodo e a carga

-Fornos a resistência, em que o calor é produzido pela passagem de corrente elétrica por meio de uma carga ou de resistências que irradiam o calor para a carga

-Fornos de indução, em que o calor é produzido por um enrolamento, também por efeito Joule

-Fornos mistos que são misturas dos tipos citados anteriormente

-Fornos a plasma, onde o calor é produzido por tochas de plasma.

As estufas são equipamentos com semejantes a os fornos mas operam normalmente a temperaturas mais baixas.
[[Ficheiro:Fornoeletrico.jpg|alt=Estufa eléctrica|centro|400x400px|commoldura|Figura 6– Estufa eléctrica [2].]]

Os fornos elétricos e as estufas são equipamentos de aquecimento que consomem volumes expressivos de energia nas instalações industriais. Apesar de serem considerados equipamentos de elevada eficiência, apresentam grandes perdas de energia: não só nas operações de aquecimento e fusão mas também nas ditas “operações complementares” tais como o carregamento, o transporte do material aquecido, etc.

==== '''Bomba de calor''' ====

Equipamento que essencialmente aproveita o calor disponível, que é normalmente desperdiçado, convertendo-o em energia térmica aproveitável. A energia necessária para essa conversão costuma ser muito menor que a energia final libertada constituindo a adicional vantagem da bomba de calor. A operação de uma bomba de calor pode ser explicado em 4 pasos: [3]

1)No ponto de início, o fluido refrigerante que circula pelo circuitofechado e que é a base fa bomba, encontra-se a baixa temperatura e pressão e por iso no estado líquido. Liga-se a bomba e comença a aspirar o ar do exterior. O ar passa através do evaporador onde o fluido líquido absorbe o calor presenrte no ar e evapora-se.O ar é expulsado ao exterior, a menor temperatura do que foi obsorbido.

2)No segundo paso, o fluido é no estado gaseoso mas a baixa pressão. Faze-se passar através de um compressor onde a pressão sube e para álem disso também a temperatura.

3)No terceiro paso, o fluido é un vapor muito quente. Passa através de um condensador, cede a energia ao ar que o rodea aquecendo-o para enviâ-lo quente ao exterior. Nesta estapa o fluido condensa-se e volta para o estado líquido.

4)No último ponto, o fluido passa pela válvula de expansão para retornar a suas características iniciais (baixa temperatura e baixa pressão) para començar outra vez o ciclo.
[[Ficheiro:Bomba_calor.jpg|alt=Ciclo de uma bomba de calor|centro|commoldura|Figura 7- Esquema do ciclo de uma bomba de calor.]]
=== '''Utilidades Frias''' ===

==== '''Sistemas de geração de ar comprimido''' ====

O Ar Comprimido é uma importante forma de energia, que em diversas atividades produtivas complementa ou substitui com vantagens a energia elétrica.
O Ar Comprimido está presente em mais de 90% das atividades produtivas e em quase 100% das industrias, nos hospitais, consultórios odontológicos, captação de água, tratamento de esgoto, sistemas automatizados em geral, construção civil, agricultura, aviação, navegação, siderurgia, limpeza , tratamento de superfícies, exploração mineral, transportes, brinquedos,. serviços de manutenção, tratamento de superfícies, escavação, prospecção mineral e petrolífera, exploração de petróleo e gases, etc.
Uma instalação de ar comprimido consta de duas partes: A central compresora onde o ar compromido é produzido convenientemente para o seu uso y a rede de distribução, que transporta-o até o ponto de consumo.
Central compressora: o objetivo da central compressora é produzir ar comprimido a uma determinada pressão e com uns níveis determinados de limpeza y de ausência de humedade que garantem umas condicoes de operação e de durabilidade óptimas. Geralmente tem os seguientes elementos: o compressor e o reservatório que são dois elementos imprescindíveis en uma central compressora e em conjunto são capaces de satisfazer a procura de ar comprimido, que as veces pode ser muito variável. O refrigerador, separador y el secador são equipamentos para a melhora da calidad do ar e são imprescindíveis em grandes instalacioes.
[[Ficheiro:Geradorarcomprimido.jpg|alt=Gerador de ar comprimido|centro|commoldura|Figura 8- Gerador industrial de ar comprimido [1].]]

==== '''Sistemas de refrigeração''' ====

Teoricamente, qualquer fenômeno físico ou químico de natureza endotérmica pode ser aproveitado para a produção do frio. Entre os processos endotérmicos usados na refrigeração, podemos citar: - a fusão de sólidos, como o gelo comum (0oC) e o gelo seco (neve carbônica –78,9oC); - a mistura de certos corpos com água (–20 a –40oC), com gelo de água (–20 a –50oC), ou com gelo seco (–100oC), as quais tomam o nome de misturas criogênicas; - a expansão de um gás com a produção de trabalho; - os fenômenos de adsorção; - os fenômenos termoelétricos. Os dois primeiros processos são descontínuos e se restringem a pequenas produções de frio (uso doméstico, em laboratórios, etc.), enquanto que os demais podem ser associados aos seus inversos, de modo a permitir a produção contínua do frio. Assim, a expansão de um gás associada à sua compressão é adotada nas máquinas frigoríficas a ar e na indústria da liquefação dos gases[4].
====== '''Sistemas de compressão a vapor de único estágio''' ======

O sistema de compressão a vapor é o sistema de refrigeração mais usado na prática. Neste sistema, o vapor é comprimido, condensado, tendo posteriormente sua pressão diminuída de modo que o fluido possa evaporar a baixa pressão. O principio de operação de un sistema de compressão de vapor é o mismo do que a bomba de calor, mais neste caso o calor transmite-se de dentro para fora.
[[Ficheiro:Ciclorefrigeraçao.jpg|alt=Ciclo de refrigeração|centro|commoldura|500x500px|Figura 9- Esquema de um ciclo de refrigeração por compressão de vapor [5].]]
Nestos sistemas utilizam-se fluidos refrigerantes como fluido de trabalho que alternadamente vaporiza e condensa quando absorve e libera energia térmica. O refrigerante empleado deveria possuir certas propriedades químicas, físicas e termodinâmicas que faz o seu o uso o mais seguro e econômico possível. São características desejáveis dos refrigerantes que seja não inflamável, não explosivo, não tóxico em seu estado puro ou quando misturado com o ar e também, não deve contaminar alimentos ou outros produtos armazenados no espaço refrigerado se ocorrer um vazamento no sistema. Os refrigerantes mais utilizados na indústria podem ser classificados nos seguintes grupos:

-Hidrocarbonetos halogenados

-Hidrocarbonetos puros

-Compostos inorgânicos

-Misturas azeotrópicas

-Misturas não azeotrópicas

Aspectos relacionados com saúde, segurança, meio ambiente e preocupações com a conservação de energia continuam motivando a indústria da refrigeração para melhorar e desenvolver refrigerantes novos.

====== '''Água de arrefecimento''' ======

A remoção de calor indesejável na operação de um processo industrial algumas vezes é necessária. Entre os meios utilizados a água é tida como eficaz na absorção e no afastamento desse tipo de calor. A água trata-se de uma substância química, composta de H e O encontrada em abundância na terra, sob forma líquida, gasosa ou sólida.
A água para reposição em sistemas de refrigeração e ar condicionado pode provir de diversas fontes: rede pública, poços artesianos, e, menos frequentemente, de cursos d’água, como rios e lagoas. É a matéria prima mais empregada no mundo servindo para uso humano, processos de limpeza, produção de vapor e energia, aquecimento, resfriamento, reações químicas, etc., porém os contaminantes e não a água são causadores de problemas e cada um deve ser tratado de modo específico.
Os três grupos principais de contaminantes são:
-sólidos em suspensão: areia, argila, microrganismos, vegetais em decomposição, sílicas coloidais e óleo;
-sólidos dissolvidos: Ca, Mg, Na, Fe, Al, Mn, -Cátions; HCO3, CO3, SiO3, Cl e SO4, NO3, F -Ânions;
-gases dissolvidos: O2, N2, CO2, SO2, SO3 e H2S, NH3.

PROBLEMAS NA ÁGUA DE RESFRIAMENTO:

CORROSÃO (Figura 10.a): Existem três tipos de corrosão, porém qualquer uma pode causar danos irreparáveis ao equipamento.

-Corrosão ácida ou pH baixo: Ocasiona o desgaste do material (afinam-se as paredes da tubulação até ocorrer vazamento).

-Corrosão localizada (pitting): Ocasionada por oxigênio contido na água, faz com que a tubulação seja perfurada em pontos localizados.

-Corrosão galvânica: Ocorrem quando existem dois materiais diferentes na tubulação, por exemplo, Fe + Cu, Cu + Aço, etc.

INCRUSTAÇÕES (Figura 10. b): São sólidos da água que se agregam às paredes da tubulação, aumentando sua espessura, ocasionando além de um menor fluxo de á água, uma camada térmica a qual diminui o resfriamento.

ALGAS (Figura 10. c): Em locais onde haja dois elementos: oxigênio + luz, ocorre o desenvolvimento de algas, que dentro de um sistema de água ocasionarão dois problemas específicos:

-ocorre desprendimento, entram na tubulação causando entupimento

-deterioração da espécie, gera material que polui a água ocasionando odores desagradáveis e ação corrosiva.
[[Ficheiro:Aguaresfrimento.jpg|alt=Uso de água de arrefecimento|centro|commoldura|Figura 10- Problemas causados pelo uso de água de arrefecimento [4].]]

Outros problemas causados pela corrosão, incrustação e slime são:

-queda na eficiência dos trocadores de calor

-vazamento, após perfuração, nos trocadores de calor

-redução da resistência mecânica dos materiais

-entupimento das tubulações dos trocadores de calor

-aumento da perda de carga e da redução da vazão

-aceleração da corrosão

-adsorção e consumo de produtos químicos usados no tratamento

-queda na eficiência da torre de resfriamento

-deformação ou desprendimento do enchimento da torre de resfriamento.
[[Ficheiro:Condensadorsujo.jpg|alt=Condensador com depósitos|centro|commoldura|Figura 11–Efeito de um condensador com incrustações. [4]]]

Existem programas de tratamento da água de refrigeraço que melhoram às características de operação particulares de cada circuito para o asseguramento da devida proteção do sistema dos problemas causados por corrosão, incrustação e por desenvolvimento microbiológico.

=== '''Bibliografia''' ===

[1] http://www.neoplan.com.br/?p=675

[2] http://www.lavadorasebone.com.br/forno-eletrico-industrial

[3] http://www.elconfidencial.com/tecnologia/2015-01-15/por-que-una-bomba-de-calor-es-el-sistema-de-calefaccion-mas-eficiente_621981/

[4] http://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/TM250/Refrigeracao/Apostila%20Refrigera%C3%A7%C3%A3o.pdf

[5] https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_refrigera%C3%A7%C3%A3o

Realizado por: Carmen Cádiz, no âmbito da disciplina de Integração e Intensificação de Processos, pertencente ao Mestrado Integrado em Engenharia Química (Departamento de Engenharia Química, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2016/2017).

[[Categoria:Utilidades industriais]]

Óleos térmicos

2017-06-28T14:52:13Z

Admin:

Realizado por: Rodrigo Pimenta e Rui Lopes, no âmbito da disciplina de Integração e Intensificação de Processos, pertencente ao Mestrado Integrado em Engenharia Química (Departamento de Engenharia Química, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2016/2017).

Em unidades fabris, os óleos térmicos são utilizados em processos de transferência de calor, onde a utilização de água se torna inviável ou impraticável. Os óleos podem ser aplicados tanto para retirar calor (refrigeração) ou fornecer calor (aquecimento) de unidades.
[[Ficheiro:Iip1.png|miniaturadaimagem|300px|'''Figura 1''' - Diagrama de um permutador de calor do tipo "Carcaça e Tubos"<ref>https://www.researchgate.net/figure/233997584_fig1_Fig-1-Diagram-of-a-typical-shell-and-tube-heat-exchanger-12</ref>]]
São normalmente produzidos da parafina. São altamente refinados e altamente estáveis, de forma a garantirem um bom coeficiente de transferência de calor.<ref name=":0">http://www.cenex.com/~/media/cenex/files/lubricants/heat%20transfer%20oil/heat%20transfer%20oil_pds-g19-02.ashx</ref>

Em reações químicas existe libertação ou consumo de energia. Essa energia é, normalmente libertada ou consumida sob a forma de calor. Por essa razão é necessário fornecer ou retirar energia do sistema de forma a manter o equilíbrio termodinâmico e não alterar o rendimento do sistema. <ref name=":1">http://www.abco.dk/hotoil.htm</ref><ref name=":2">http://www.thermodyneboilers.com/thermic-fluid-heaters/</ref>

Em unidades fabris, a transferência de calor apresenta-se como um dos níveis essenciais. Os óleos são aplicados em casos onde a transferência de calor se dá de forma indireta (permutadores double-pipe, carcaça e tubos, etc.) diminuindo o risco de ''‘hotspots’'', o que leva a um aumento da segurança do processo.<ref name=":0" /><ref name=":2" />

A aplicação de óleos em sistemas de transferência de calor torna-se favorável devido à estabilidade química destes e, também, devido às condições de operação.

Um dos fatores mais importantes é baixa volatilidade. Em operações à pressão atmosférica, um óleo é capaz de operar numa gama de temperaturas muito superior à da água, sem ocorrer mudança de fase. À pressão atmosférica a temperatura de ebulição da água é nos 100ºC enquanto um óleo pode chegar facilmente aos 250ºC.<ref name=":1" />

No entanto, quando se aplica pressão sobre os fluidos, o seu ponto de ebulição aumenta e, consequentemente, a gama de temperaturas de operação possível nestes sistemas. É possível aumentar a gama de temperaturas da água até aos 254ºC quando a pressão aplicada é de 41 barg, denominando-se ‘''high pressure steam’''. Os óleos têm uma resposta semelhante, no entanto a gama de temperaturas aumenta consideravelmente devido à baixa volatilidade alcançando temperaturas de 430ºC a 25 bar.

[[Ficheiro:Iip2.png|700px|miniaturadaimagem|'''Figura 2''' - Gamas de temperaturas para a água e óleos térmicos<ref name=":1" />]]
A viscosidade destes fluidos é variável dependendo do sistema de transferência de calor. No entanto são facilmente bombeáveis, requerendo baixa energia fornecida para movimentação.

A utilização de vapor de água apresenta o problema de formação de óxidos que significa problemas de corrosão em tubagens e equipamentos. Os óleos sintéticos, por sua vez, não formam óxidos, não impondo problemas de corrosão e mantendo o tempo de vida dos equipamentos intacto. Contudo, deve-se preocupar ao nível de contaminações, o que torna possível a formação de óxidos e a consequente corrosão do material.

Atendendo aos níveis de flamabilidade, os limites mínimo e máximo dependem do óleo sintético em questão, tal como o ponto de autoignição e explosão. Por exemplo, o óleo térmico DOWTHERM A tem um limite mínimo de 0,6% a 175ºC, limite máximo de 6,8% a 190ºC e um ponto de autoignição nos 599ºC.<ref>http://www.dow.com/heattrans/products/synthetic/dowtherm.htm</ref>

[[Categoria:Utilidades industriais]]

Óleos térmicos

2017-06-28T14:51:27Z

Admin:

Em unidades fabris, os óleos térmicos são utilizados em processos de transferência de calor, onde a utilização de água se torna inviável ou impraticável. Os óleos podem ser aplicados tanto para retirar calor (refrigeração) ou fornecer calor (aquecimento) de unidades.
[[Ficheiro:Iip1.png|miniaturadaimagem|300px|'''Figura 1''' - Diagrama de um permutador de calor do tipo "Carcaça e Tubos"<ref>https://www.researchgate.net/figure/233997584_fig1_Fig-1-Diagram-of-a-typical-shell-and-tube-heat-exchanger-12</ref>]]
São normalmente produzidos da parafina. São altamente refinados e altamente estáveis, de forma a garantirem um bom coeficiente de transferência de calor.<ref name=":0">http://www.cenex.com/~/media/cenex/files/lubricants/heat%20transfer%20oil/heat%20transfer%20oil_pds-g19-02.ashx</ref>

Em reações químicas existe libertação ou consumo de energia. Essa energia é, normalmente libertada ou consumida sob a forma de calor. Por essa razão é necessário fornecer ou retirar energia do sistema de forma a manter o equilíbrio termodinâmico e não alterar o rendimento do sistema. <ref name=":1">http://www.abco.dk/hotoil.htm</ref><ref name=":2">http://www.thermodyneboilers.com/thermic-fluid-heaters/</ref>

Em unidades fabris, a transferência de calor apresenta-se como um dos níveis essenciais. Os óleos são aplicados em casos onde a transferência de calor se dá de forma indireta (permutadores double-pipe, carcaça e tubos, etc.) diminuindo o risco de ''‘hotspots’'', o que leva a um aumento da segurança do processo.<ref name=":0" /><ref name=":2" />

A aplicação de óleos em sistemas de transferência de calor torna-se favorável devido à estabilidade química destes e, também, devido às condições de operação.

Um dos fatores mais importantes é baixa volatilidade. Em operações à pressão atmosférica, um óleo é capaz de operar numa gama de temperaturas muito superior à da água, sem ocorrer mudança de fase. À pressão atmosférica a temperatura de ebulição da água é nos 100ºC enquanto um óleo pode chegar facilmente aos 250ºC.<ref name=":1" />

No entanto, quando se aplica pressão sobre os fluidos, o seu ponto de ebulição aumenta e, consequentemente, a gama de temperaturas de operação possível nestes sistemas. É possível aumentar a gama de temperaturas da água até aos 254ºC quando a pressão aplicada é de 41 barg, denominando-se ‘''high pressure steam’''. Os óleos têm uma resposta semelhante, no entanto a gama de temperaturas aumenta consideravelmente devido à baixa volatilidade alcançando temperaturas de 430ºC a 25 bar.

[[Ficheiro:Iip2.png|700px|miniaturadaimagem|'''Figura 2''' - Gamas de temperaturas para a água e óleos térmicos<ref name=":1" />]]
A viscosidade destes fluidos é variável dependendo do sistema de transferência de calor. No entanto são facilmente bombeáveis, requerendo baixa energia fornecida para movimentação.

A utilização de vapor de água apresenta o problema de formação de óxidos que significa problemas de corrosão em tubagens e equipamentos. Os óleos sintéticos, por sua vez, não formam óxidos, não impondo problemas de corrosão e mantendo o tempo de vida dos equipamentos intacto. Contudo, deve-se preocupar ao nível de contaminações, o que torna possível a formação de óxidos e a consequente corrosão do material.

Atendendo aos níveis de flamabilidade, os limites mínimo e máximo dependem do óleo sintético em questão, tal como o ponto de autoignição e explosão. Por exemplo, o óleo térmico DOWTHERM A tem um limite mínimo de 0,6% a 175ºC, limite máximo de 6,8% a 190ºC e um ponto de autoignição nos 599ºC.<ref>http://www.dow.com/heattrans/products/synthetic/dowtherm.htm</ref>

Realizado por: Rodrigo Pimenta e Rui Lopes, no âmbito da disciplina de Integração e Intensificação de Processos, pertencente ao Mestrado Integrado em Engenharia Química (Departamento de Engenharia Química, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2016/2017).

[[Categoria:Utilidades industriais]]