Evaporadores, ascenso ebulloscópico y presión

¿Por qué en evaporadores la T2<T1 y P2<P1?

Para aclarar las ideas, repasemos cada punto:

Sistema de Evaporadores en Paralelo

1. Temperatura de Ebullición del Disolvente Puro (Tºi):

   • $T{\text{º}}_1$ es la temperatura de ebullición del disolvente puro en el primer evaporador.
   • $T{\text{º}}_2$ es la temperatura de ebullición del disolvente puro en el segundo evaporador.
   • Si el disolvente puro que se evapora en el primer evaporador se utiliza para suministrar calor al segundo evaporador, se espera que $T{\text{º}}_1>T{\text{º}}_{\mathrm{2 }}$debido a que el calor latente de vaporización del disolvente en el primer evaporador se transfiere al segundo.

2. Temperatura de Ebullición de la Mezcla (Ti):

   • $T_1$es la temperatura de ebullición de la mezcla en el primer evaporador.
   • $T_2$ es la temperatura de ebullición de la mezcla en el segundo evaporador.
   • Por el ascenso ebulloscópico, $T_1>T{\text{º}}_1$ porque la mezcla tiene un punto de ebullición más alto que el disolvente puro debido a la presencia del soluto.

Concentración y Efectos de Vacío

• En el segundo evaporador, la alimentación es el concentrado del primer evaporador, lo que lleva a una mayor concentración de soluto y, en ausencia de otros efectos, debería resultar en una temperatura de ebullición aún mayor debido al mayor ascenso ebulloscópico. Esto llevaría a pensar que $T_2>T_1$.

Efectos del Vacío

Sin embargo, la diapositiva menciona la introducción del vacío en los evaporadores sucesivos. Aquí es donde entra el factor crucial:

• Efecto del Vacío: Al aplicar vacío en los sucesivos evaporadores, se reduce la presión de operación, lo que a su vez reduce la temperatura de ebullición del líquido en esos evaporadores. Este es un aspecto fundamental en el diseño de sistemas de evaporación de múltiple efecto (MEV).

Explicación Final

Para conciliar estos puntos, la clave es entender cómo el vacío afecta las temperaturas:

1. Primero Evaporador (sin vacío):

   • El primer evaporador opera a una presión mayor que el segundo. Por lo tanto, su temperatura de ebullición de la mezcla ($T_1$) es alta debido al ascenso ebulloscópico.

2. Segundo Evaporador (con vacío):

   • El segundo evaporador opera a una presión reducida debido al vacío aplicado. Aunque la concentración de la mezcla es mayor (lo que por sí solo aumentaría la temperatura de ebullición), la reducción de presión disminuye la temperatura de ebullición significativamente.

Por tanto, el vacío aplicado en el segundo evaporador reduce su temperatura de ebullición de la mezcla a un valor más bajo que el del primer evaporador, aunque la solución esté más concentrada.

En resumen, la conclusión de que $T_2<T_1$ se debe al hecho de que el segundo evaporador opera bajo vacío, lo que disminuye su temperatura de ebullición a pesar del ascenso ebulloscópico por la mayor concentración de soluto. Esto hace que, en sistemas de evaporadores en serie con vacío, la temperatura de ebullición de la mezcla en cada evaporador sucesivo sea menor debido a la reducción de presión aplicada en cada etapa.