584. Destilacion.
Cuando la vaporización se hace con objeto de separar dos cuerpos
que tienen diferente temperatura de ebullicion, sabemos que se la da el
nombre de
destilacion (417). Esta operacion necesita aparatos que
se diferencian de los de vaporizacion.
585. Partes de un alambique.
En un aparato destilatorio, llamado por lo general
alambique, hay
que considerar tres partes: una es la caldera ó recipiente donde se
coloca el líquido, otra es la cubierta donde se reune el vapor, y
otra el condensador ó espacio donde este vapor se convierte en líquido
ó sólido.
586. Calculos para calentar el líquido.
La caldera se coloca en un hornillo con sus conductos de humo y demás
partes, según queda esplicado en las de vapor, y sus dimensiones se
calcularán como hemos dicho para el agua (569); buscaremos la cantidad
de calor necesaria para evaporar 1 kil. del líquido, y comparando
con el agua tendremos el combustible, superficie de caldeo y demás
partes del hogar. Supongamos que hay que destilar 40 arrobas de vino con 5
por 100 de alcohol, ó sea 400 kil. próximamente; en las 40 arrobas
hay 2 de alcohol ó sean 23 kil., pero la esperiencia ha demostrado
que para destilar todo el alcohol, es necesario evaporar próximamente
la 4.ª parte del vino, es decir, 10 arrobas en el caso presente, ó
sean 115 kil. de agua y alcohol, que es lo qué se llama aguardiente;
de estos 115 kil. son 23 de alcohol, luego el resto 115 - 23 = 92 son de
agua: según esto, para la destilacion propuesta hay que reducir á
vapor 23 kil. de alcohol y 92 de agua, y calentar el líquido restante,
que será agua, ó 460 - 115 = 345 kil., á 100º:
calculemos al combustible necesario para convertir en vapor 23 kil. de alcohol,
y para esto veamos qué calor necesita este líquido para convenirse
en vapor desde 0 grados: su temperatura de ebullición (430) es 79°,
de modo que si su capacidad calorífica fuera igual á la del
agua, 1 kil. de alcohol nocesitaria 79 unidades de calor para pasar desde
0 á la ebullición; pero la capacidad calorífica del
alcohol (406), es 0,622; luego siendo la capacidad calorífica 1, el
numero de unidades es 79; cuando esta capacidad sea 0,622, el número
de unidades será 1 : 79 : : 0,062 : x = 79 x 0,622 = 49 próximamente:
el calórico latente del vapor de alcohol (418) es 332, de modo que
sumando las dos cantidades, tendremos 49 + 332 = 381 calorías que necesita
1 kil. de alcohol para pasar á vapor desde 0. Sabido esto, calculemos
la cantidad de combustible necesario en la destilacion propuesta, suponiendo
que sea hulla. Con 381 calorías se forma 1 kil. de vapor de alcohol;
con 640, que son las necesarias para convertir en vapor 1 kil. de agua,
se formarán 381 : 1 : : 640 : x = 640 : 381 = l
k,68, de
modo que con el calor que se forma 1 kil. de vapor de agua, se forman 1
k,68
de vapor de alcohol; luego con el calor que se forman 6 kil. de vapor de
agua que es 1 de hulla (569), se formarán 6 x 1,68 = l0
k
de alcohol: en el ejemplo propuesto hay 23 kil. de alcohol; de modo que será
23 : 10 = 2
k,3 la hulla necesaria: además para 92
k
de agua contando por cada kil. de hulla 6 de vapor, serán 92
: 0 = 15
k,3; para calentar á 100° los 318 kil. de agua,
necesitaremos 345 x 100 = 34500 calorías, y dividiendo por las que
produce 1 kil. de hulla, tendremos los necesarios para calentar el agua; sabemos
que 1 kil. de hulla produce 7500 calorías (501), pero no se aprovecha
todo este calor porque hemos contado que solo da 6 de vapor, que son 6 x
640 = 3840 calorías; luego se pierde el resto del calor, que es la
mitad próximamente, y por lo tanto debemos contar solamente 3800 calorías
aprovechadas de cada kil. de hulla: así el agua para calentarse necesita
34500 : 3800 = 9 kil., y sumando todo el combustible necesario para la operación
resultan 2
k,3 + 15
k,3 + 9
k = 26
k,6
de hulla. Para superficie de caldeo tenemos que si cada kil. de hulla produce
6 de vapor de agua, los 26,6 kil. producirían 26
k,6
x 6 = 159
k,6 suponiendo todo agua; y como cada metro cuadrado
produce 17 de vapor (569), los metros cuadrados necesarios serán 159,6
: 17 = 9
m,4: si en lugar de hulla fuera leña, contando
que esta produce la tercera parte del calor de aquella próximamente
(501), se tendrían 26,6 x 3= 79
k,8 ó sean escasas
7 arrobas. En este cálculo hemos supuesto el vino como mezcla de agua
y alcohol, y que las temperaturas suben desde 0, porque es evidente que no
deben tenerse en cuenta todas las circunstancias particulares, variables en
cada momento ni es necesario, en cálculos semejantes. De lo dicho resulta
que cuando se trata de destilar líquidos diferentes del agua, tendremos
presente el cálculo que hemos hecho para solo el alcohol; y si se
trata de un líquido mezclado con agua, nos servirá el cálculo
del ejemplo propuesto para el vino. La capacidad de la caldera se conocerá
por la superficie de caldeo y el líquido que ha de contener, teniendo
en cuenta que la superficie es la que influye en la vaporización,
y no el volumen.
587. Condensador.
El vapor se reúne en la parte superior de la caldera, y desde allí
pasa al
condensador, donde vuelve al estado líquido; por lo
tanto es necesario que este condensador tenga la suficiente superficie, para
que por ella se trasmita al esterior todo el calórico latente y el
vapor pase al estado líquido: para calcular esta superficie es necesario
saber que cantidad de calor puede pasar por hora y metro cuadrado de condensador;
los esperimentos hechos al efecto han dado que 1 metro cuadrado de superficie
de diferentes metales en contacto con el aire á 15 grados, condensa
por hora una cantidad de vapor de agua que se espresa en la siguiente tabla,
en kilogramos y sus fracciones.
Plancha de hierro.................................
1,82
Fundicion............................................
1,80
Vidrio..................................................
1,76
Cobre.................................................
1,40
Hoja de lata........................................
1,07
Además se ha visto que cada metro cuadrado de cobre en contacto
con agua de 20 á 25° condensa por hora 107 kil. de vapor de agua;
con estos datos hay que calcular la superficie., sabiendo primero la cantidad
que se ha de condensar. En el problema antes propuesto se vaporizan 115 kil.
de líquido, de los cuales son 23 de alcohol y 92 de agua: supongamos
que el condensador es de cobre y se enfria con agua á 15°; como
el cobre condensa 107 kil. por metro cuadrado con una diferencia de temperatura
de 100 á 20°, es decir, de 80º, y aquí suponemos una
diferencia de 100 á 15º ó sea de 85º, admitiendo
como cierto que los cuerpos se enfrian en razón de las diferencias
de temperatura (378) á falta de otros datos mas exactos, tendremos
que si con 80º de diferencia se condensan 107
k, con 85 se
condensarán 80 : 107 : : 85 : x = 113
k,7, de modo que contaremos
con este número de kil. de vapor de agua por metro, y como hay que
condensar 92, tendremos que si 113
k,7 se condensan con 1 metro,
92 se condensarán con 113,7 : 1 : : 92 : x = 92 : 113,7 = 0
m,81:
los 23 kil. de alcohol al condensarse dejan 332 x 23 = 7636 unidades (418),
luego para saber la superficie de condensador que necesitan, tenemos que 1
metro cuadrado deja pasar en las condiciones propuestas el calor de 113
k,7
de vapor de agua, que son 113,7 x 540 = 61398 unidades; luego si estas unidades
pasan por 1 metro, las 7636 del alcohol pasarán por la cantidad que
resulta de la siguiente proporción: 61398 : 1 : : 7636 : x = 7636
: 61398 = 0
m,12: sumando las dos cantidades resultan 0
m,81
+ 0
m,12 = 0
m,93 para superficie de condensador:
será conveniente aumentar algo esta superficie por las causas de error
que el cálculo lleve consigo. Cuando el condensador está al
aire, la renovación de este se hace por sí misma, pues el
aire calentado por el contacto del condensador se eleva y es reemplazado
por otro frio: el cálculo se hará en este caso como en el anterior,
teniendo cuidado también al establecer el condensador, de ponerle
en sitio donde el aire circule libremente. Puede, fijarse la cantidad de
agua que se necesita para tomar el calórico que deja el vapor, y calentarse
hasta la temperatura mayor que hayamos fijado: en el ejemplo propuesto,
si el agua entra á 8 grados y sale á 22, será 15 la
temperatura media, que es la supuesta, y el aumento de temperatura del agua
14°; las calorías que tiene que tomar son 92 x 540 = 49680 del
vapor de agua y 7636 del de alcohol, que son 49680 + 7636 = 57316; puesto
que el agua sube 14 grados, se necesita 1 kil. por cada 14 calorías
(360); luego para las que han resultado se necesitarán 57316 : 14 =
4094 kil. de agua. La renovación no debe hacerse de una vez, sino sucesivamente,
pues cuando el agua de la parte inferior llegue á la temperatura á
que nos propongamos renovar, la de la parte superior estará mucho
mas caliente.
588. Condiciones del condensador.
El condensador debe estar dispuesto de manera que el aire que contiene
al principio de la operación sea espulsado completamente, pues no
siendo así, disminuye mucho la cantidad de vapor condensado; es también
necesario que se pueda limpiar en su interior: cuando el condensador está
en agua, se debe tener presente al renovarla, que la mas caliente habrá
subido á la parte superior por su menor densidad, y por lo tanto que
debe sacarse de arriba el agua que se renueva, haciendo entrar la fria por
la parte inferior.
589. Pequeñas destilaciones.
Cuando se trata de una pequeña destilación se puede colocar
el líquido en una retorta
A (
fig. 273); en donde
se produce el vapor que pasa á un tubo
B, y de él
á un recipiente
C que está en agua, y puede
tener encima un paño mojado;
el tubo
B está
dentro de otro
D que tiene un diámetro suficiente para
que resulte un espacio entre los dos
B y
D, que
se cierra con dos corchos en sus estremos, ó de otro modo cualquiera;
á este espacio entra agua desde el recipiente
H por
medio de un tubo que la lleva á la parte inferior, y sale por la mas
alta por medio de otro tubo
N; es evidente que
H
debe estar á mayor altura que la parte mas elevada del tubo
D.