Evaporación al vacío para el tratamiento de aguas residuales industriales

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Sistemas de evaporación al vacío

Sistemas de evaporacion
Sistema de evaporacion al vacio
Evaporadores

Evaporación al vacío por bomba de calor: se basa en el ciclo frigorífico del gas freón, mediante la acción de la compresión del gas que se condensa, y cede calor al líquido a evaporar mediante intercambio térmico. Posteriormente se procede a la expansión del gas por medio de una válvula termostática y de la acción de un condensador que refrigera el líquido evaporado y extrae el destilado. El freón discurre en circuito cerrado y hermético. Al estar sometido el reactor de evaporación al vacío, permite evaporar a temperaturas sobre los 40 ºC), por lo que no se precisa de ninguna otra fuente de calor ni refrigeración convirtiéndose en un proceso muy atractivo desde el punto de vista económico y de gestión.

La energía absorbida en este procedimiento varía según la aplicación y el fluido a tratar entre 150 y 250 W por litro de destilado.

Este sistema de baja temperatura de evaporación permite una gran diversidad de aplicaciones, incluso para líquidos muy corrosivos mediante aleaciones especiales, sistemas de evaporación hasta residuo seco, líquidos fuertemente incrustantes o que cristalizan, etc.

Evaporación al vacío por compresión mecánica del vapor: trata de recuperar el calor latente de condensación del destilado como fuente de calentamiento del líquido a evaporar. A este fin, la temperatura del vapor generado en la evaporación, se incrementa mediante compresión del propio vapor. De esta manera el vapor sobrecalentado puede ser reciclado por medio de un intercambiador del propio evaporador consiguiéndose un doble objetivo: a) ahorro de energía para la evaporación y b) evitar el medio refrigerante para la condensación (torre de refrigeración, etc.).

Existen dos posibilidades, uno que emplea la circulación natural del vapor y otro que mediante un diseño más sofisticado recircula el fluido, creando una película descendente en la zona de evaporación que favorece la destrucción de espuma y reduce el ensuciamiento.

Sin duda, la evaporación con compresión mecánica del vapor es el sistema de evaporación mediante corriente eléctrica de mayor eficacia energética (mín. 36 W por litro de destilado).

Evaporación al vacío con vapor o agua caliente por múltiple efecto: se trata de una serie de evaporadores en cuyo interior la presión decrece progresivamente del primero al último, por lo cual el vapor producido en el primer evaporador se utiliza como medio de calentamiento del evaporador sucesivo, a la vez este condensa a líquido. El último efecto o evaporador precisa de un sistema externo de enfriamiento, se suele emplear un condensador de bulbo húmedo, que a efectos prácticos resulta ser una torre evaporativa cerrada, que consume una modesta cantidad de agua comparada con las de tipo abierto.

Las ventajas del sistema multiefecto, respecto al monoefecto o simple efecto, consisten en el ahorro del fluido de calentamiento, debido al uso más efectivo de la energía térmica y a la del agua de enfriamiento, ya que el propio líquido a evaporar contribuye a la condensación parcial del vapor producido. Para calentar el primer efecto se emplea agua caliente a 90º C, vapor o agua caliente sobrecalentada. Se calcula que para evaporar 1 Kg. de agua, es decir, pasar de líquido a vapor, se precisan 540 calorías. Si este vapor se aprovecha en una segunda etapa permite evaporar otro Kg. de agua, sin consumir más energía. Si se instala otro efecto, permite nuevamente evaporar otro Kg. de agua. Es decir, con un triple efecto conseguimos con 540 Kcal. evaporar 3 Kg. de agua. Para conseguir este calor se suelen emplear calderas de gas natural o gasóleo. Otra posibilidad muy interesante es aprovechar el circuito de agua caliente de un equipo de cogeneración, de esta forma el aprovechamiento energético es total. Sin ninguna duda es un sistema de bajo coste de gestión energética de entre los que existen para tratar caudales elevados.

La gran ventaja del proceso de múltiple efecto es que, por ejemplo, se puede empezar con un doble efecto (dos calderas) para producir 5.000 l/día de destilado, y ampliar en el futuro insertando un tercer módulo o caldera para producir 7.500 l/día, es decir un 50% más de producción sin mayor coste energético y con un bajo coste de inversión.

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