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En la evaporación se elimina el vapor formado por ebullición de una solución líquida de la que se obtiene una solución más concentrada. En la gran mayoría de los casos, la operación unitaria de evaporación se refiere a la eliminación de agua de una solución acuosa.

Ejemplos:
Concentración de soluciones acuosas de azúcar, cloruro de sodio, hidróxido de sodio, glicerina, gomas, leche y jugo de naranja, siendo la solución concentrada el producto deseado desechando el agua evaporada, en otros casos se eliminan los minerales del agua y obtner agua pura para procesos químicos, actualmente se busca obtener agua potable a partir de agua de mar.

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Concentración en el líquido, la alimentación líquida a un evaporador es bastante diluida, por lo que su viscosidad es bastante baja por lo tanto se requiere una circulación o turbulencia adecuada.

Solubilidad, a medida que se calienta la solución y aumenta la concentración del soluto o sal, puede excederse el límite de solubilidad del material en solución.

Sensibilidad térmica de los materiales, muchos productos, en especial los alimentos y otros materiales biológicos, son sensibles a la temperatura

Formación de espumas, los materiales constituidos por soluciones cáusticas, soluciones de alimentos y algunas soluciones de ácidos grasos, forman espuma durante la ebullición

Presión y temperatura, el punto de ebullición de la solución está relacionado con la presióndel sistema.

Formación de incrustaciones y materiales de construcción, algunas soluciones depositan materiales solidos llamados incrustacionessobre las superficies de calentamiento.

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La evaporación consiste en la adición de calor a una solución para evaporar el disolvente que, por lo general es agua.
Marmita abierta o artesa, la forma más simple de un evaporador es una marmita abierta o artesa en la cual se hierve el líquido. El suministro de calor proviene de la condensación de vapor de agua en una chaqueta o en serpentines sumergidos en el líquido.

Evaporador de tubos horizontales con circulación natural, el banco horizontal de tubos de calentamiento es similar al banco de tubos de un intercambiador de calor. El vapor de agua entra a los tubos y se condensa.

Evaporador vertical con circulación natural, en este tipo de evaporador se usan tubos verticales en lugar de horizontales y el líquido está dentro de los tubos, por lo que el vapor se condensa en el exterior.

Evaporador vertical de tubos largos, puesto que el coeficiente de transferencia de calor del lado del vapor es muy alto en comparación con el del lado del líquido que se evapora, es conveniente contar con velocidades altas para el líquido.

Evaporador de caída de película, una variación del modelo de tubos largos es el evaporador de caída de película, en el cual el líquido se alimenta por la parte superior de los tubos y fluye por sus paredes en forma de película delgada. Por lo general, la separación de vapor y líquido se efectúa en el fondo.

Evaporador de circulación forzada, el coeficiente de transferencia de calor de la película líquida puede aumentarse por bombeo provocando una circulación forzada del líquido en el interior de los tubos.

Evaporador de película agitada, la principal resistencia a la transferencia de calor en un evaporador corresponde al líquido, por tanto, un método para aumentar la turbulencia de la película líquida y el coeficiente de transferencia de calor, consiste en la agitación mecánica de dicha película.

Evaporador solar de artesa abierta, un proceso muy antiguo pero que todavía se usa es la evaporación solar en artesas abiertas. El agua salina se introduce en artesas o bateas abiertas y de poca profundidad y se deja evaporar lentamente al sol hasta que cristalice.

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Evaporadores de efecto simple, en la figura 8.2-2 se muestra un diagrama simplificado del evaporador de una sola etapa o de efecto simple. La alimentación entra a T F K y en la sección de intercambio de calor entra vapor saturado a Ts. El vapor condensado sale en forma de pequeños chorros. Puesto que se supone que la solución del evaporador está completamente mezclada, el producto concentrado y la solución del evaporador tienen la misma composición y temperatura T ₁ que corresponde al punto de ebullición de la solución.

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Evaporadores de efecto múltiple con alimentación en retroceso, en la operación de alimentación en retroceso la alimentación entra al último efecto, que es el más frío, y continúa hacia atrás hasta que el producto concentrado sale por el primer efecto. Este método de alimentación en retroceso tiene ventajas cuando la alimentación es fría, pues la cantidad de líquido que debe calentarse a temperaturas más altas en el segundo y primer efectos es más pequeña. Sin embargo, es necesario usar bombas en cada efecto, pues el flujo va de baja a alta presión. Este método también es muy útil cuando el producto concentrado es bastante viscoso.

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Balance de calor y de materia para evaporadores

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Balance de calor y de materia para evaporadores

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La expresión básica para determinar la capacidad de un evaporador de efecto simple es la ecuación q = UA` AT donde AT K (°F) es la diferencia de temperatura entre el vapor de agua que se condensa y el líquido a ebullición en el evaporador.

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Efectos de las variables de proceso en la operación de evaporadores

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Efectos de las variables de proceso en la operación de evaporadores

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Efecto de la temperatura de alimentación, la temperatura de entrada de la alimentación tiene un gran efecto sobre la operación del evaporador el precalentamiento de la alimentación reduce el tamaño del evaporador y el área de transferencia de calor que se requiere

Efecto de la presión, en muchos casos es deseable contar con un valor más alto de AT, pues a medida que AT aumenta, el área de la superficie de calentamiento A y el costo del evaporador disminuyen. Para reducir la presión abajo de 101.32 kPa debe usarse un condensador y una bomba de vacío.

Efecto de la presión del vapor de agua, cuando se usa vapor de agua saturado a presión más alta, el valor de AT aumenta, con lo cual disminuye el tamaño y el costo del evaporador. Sin embargo, el vapor de alta presión cuesta más y suele ser más valioso como fuente de potencia en otros equipos. Por consiguiente, la presión óptima del vapor de agua se determina mediante un balance económico general.

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Geankoplis. C., (1998). Proceso de transporte y operaciones unitarias, Mexico, Compañía Editorial Continental, S.A. De C.V. México