Caldera con Camisa Calefactora o Tanques de Evaporación

Principio

La caldera con camisa calefactora, o tanque de evaporación, es una caldera que puede ser utilizada para la evaporación de agua de líquidos acuosos. Viene construida con la forma de un caparazón hemisférico, y suele estar hecha de acero inoxidable y está compuesta por un tanque interior, la caldera, y un tanque exterior, la camisa, o jacket. El vapor fluye a través del espacio entre los tanques interiores y exteriores a una presión ligeramente elevada. El vapor caliente hace que el calor pase a través del tanque interior, por conducción, a la solución que debe ser evaporada. Mientras la temperatura de la solución sube, las moléculas del disolvente se evaporan. El tanque puede quedarse instalado de manera permanente y el producto viene vaciado a través de una salida en la parte inferior del tanque, o también puede instalarse de tal manera que pueda inclinarse el tanque para permitir la salir del producto.

Construcción y operación

El cobre, el cual goza de buena conductividad térmica, puede utilizarse para construir una caldera con camisa calefactora o tanque de evaporación. El cobre estañado suele ser mejor, ya que los materiales ácidos tienden a reaccionar con el cobre sin tratar. De manera parecida, el hierro puede ser utilizado en la construcción del tanque exterior, siempre y cuando la superficie interior esté recubierta de esmalte o un metal de protección. Sin embargo, el acero inoxidable es el material preferido para la construcción de evaporadores utilizados en la industria farmacéutica, debido a su versatilidad con una gama de soluciones acuosas y no acuosas. En la parte superior de la camisa se encuentran una entrada para el vapor y una salida o respiradero para los gases no condensados. El vapor condensado se acumula en la parte inferior de la camisa donde está situada una salida. El disolvente evaporado sale por la parte superior del evaporador. En el caso de soluciones acuosas, el material evaporado es simplemente vapor, el cual puede permitirse que se descarque en el aire. Para evitar que se forme una niebla de vapor condensado, es importante que haya una buena ventilación, ya que esta ayuda a eliminar el vapor. Es posible instalar ventiladores para disipar el vapor y evitar que haya condensación. Para disolventes orgánicos, el evaporador está sellado con una tapa que incluye un orificio de ventilación por el cual el disolvente viene descargado con seguridad. En la parte inferior del evaporador se encuentra un agujero taponado para la descarga del producto.

Las cantidades pequeñas de material acuoso pueden ser mezcladas a mano, mientras que los volúmenes grandes o las soluciones no acuosas necesitarán el uso de un agitador automatizado. En las fases iniciales, la velocidad de evaporación es rápida.

Aplicaciones farmacéuticas

• Concentración de líquidos acuosos
• Concentración de licores termoestables (p. ej. extractos de regaliz)

Funciones

• Las calderas pueden construirse para operaciones de pequeña o grande escala
• Fácil de manejar y mantener, de construcción simple
• Bajo coste de instalación y mantenimiento
• Amplia variedad de materiales de construcción (p. ej., cobre, aluminio, acero inoxidable)
• Puede agitarse manualmente y la recogida del producto es fácil y veloz

Inconvenientes

• Salvo que no venga agitada mecánicamente, la circulación natural del producto se traduce en una mala transferencia de calor, haciendo que los sólidos vengan depositados fuera de la solución y una posible descomposición del producto.
• Hay una superficie calentada limitada y esta viene reducida de manera proporcional según se vaya aumentando el tamaño del tanque.
• No es ideal para materiales termolábiles, ya que la materia líquida viene calentada de manera constante y suele estar abierta a la atmósfera. Ten en cuenta que algunos sistemas pueden incluir una tapa, la cual podría permitir que la solución evaporada salga de manera segura.
• Con un tanque abierto, los vapores disolventes pueden moverse por la habitación, creando malestar entre los trabajadores y ya que el vapor no ha sido evacuado, podría ralentizar el proceso de evaporación.

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