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Equipo #5:• Bello Hernández
Alejando• Ortiz Ramírez José eo
• !e"allos eal José Anto• ara onzález Eduardo• $ázquez %a&arrete Ale• !allejas De la (uen
!ittlal)
OPERACIONES DE SEPAR
MECÁNICA
ING. RAFAEL BRITO HER
Universidadera!r"#ana
Fa!"$%ad de Cien!ias &"'(i!asCa()"s C*a%#a!*a$!*s
CRISTALIZACIÓN
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IMPORTANCIA INDUSTRIAL Y COMER
• L*s !ris%a$es se +an )r*d"!id* (edian%e divers*s (,%*d*s de !ris%
"e van desde $*s (/s sen!i$$*s "e !*nsis%en en de0ar re)*sar re!
"e se $$enan *ri1ina$(en%e !*n s*$"!i*nes !a$ien%es 2 !*n!en%rad
)r*!es*s !*n%in"*s ri1"r*sa(en%e !*n%r*$ad*s 2 *%r*s !*n ("!+*s
e%a)as dise4ad*s )ara )r*)*r!i*nar "n )r*d"!%* "e %en1a "ni5*r(
5*r(a3 %a(a4* de $a )ar%'!"$a3 !*n%enid* de +"(edad 2 )"re#a. La
de(andas !ada ve# (as !re!ien%es de $*s !$ien%es +a!en "e $*s
!ris%a$i#ad*res sen!i$$*s )*r $*%es se es%,n re%irand* de$ "s*3 2a "e
es)e!i6!a!i*nes de $*s )r*d"!%*s s*n !ada ve# (/s r'1idas.
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IMPORTANCIA INDUSTRIAL Y COMER
• La !ris%a$i#a!i-n es i()*r%an%e !*(* )r*!es* ind"s%ria$ )*r $*s di5eren%es (a%eria$
)"eden ser !*(er!ia$i#ad*s en 5*r(a de !ris%a$es. S" e()$e* %an di5"ndid* se de7
)r*7a7$e(en%e a $a 1ran )"re#a 2 $a 5*r(a a%ra!%iva de$ )r*d"!%* "'(i!* s-$id*3
*7%ener a )ar%ir de s*$"!i*nes re$a%iva(en%e i()"ras en "n s*$* )as* de )r*!esa(
%,r(in*s de $*s re"eri(ien%*s de ener1'a3 $a !ris%a$i#a!i-n re"iere ("!+* (en*s
se)ara!i-n "e $* "e re"iere $a des%i$a!i-n 2 *%r*s (,%*d*s de )"ri6!a!i-n "%i$i#
!*(8n(en%e. Ade(/s se )"ede rea$i#ar a %e()era%"ras re$a%iva(en%e 7a0as 2 a "
"e var'a desde "n*s !"an%*s 1ra(*s +as%a (i$es de %*ne$adas diarias. La !ris%a$i#)"ede rea$i#ar a )ar%ir de "n va)*r3 "na 5"si-n * "na s*$"!i-n. La (a2*r )ar%e de $
a)$i!a!i*nes ind"s%ria$es de $a *)era!i-n in!$"2en $a !ris%a$i#a!i-n a )ar%ir de s*$"!
e(7ar1*3 $a s*$idi6!a!i-n !ris%a$ina de $*s (e%a$es es 7/si!a(en%e "n )r*!es* de
2 se +a desarr*$$ad* 1ran !an%idad de %e*r'a en re$a!i-n !*n $a !ris%a$i#a!i-n de $*s
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IMPORTANCIA INDUSTRIAL Y COMER
• La !ris%a$i#a!i-n !*nsis%e en $a 5*r(a!i-n de )ar%'!"$as s-$idas en e$ sen* de "na 5ase +*(*1,nea.
• Las )ar%'!"$as se )"eden 5*r(ar en "na 5ase 1ase*sa !*(* en e$ !as* de $a n"eve3 (edian%e s*$idi6
de "n $'"id* !*(* en $a !*n1e$a!i-n de a1"a )ara 5*r(ar +ie$* * en $a (an"5a!%"ra de (*n*!ris%a
!ris%a$i#a!i-n de s*$"!i*nes $'"idas.
• Se )"ede de!ir "e $a !ris%a$i#a!i-n es "n ar%e3 dand* a en%ender "e $a rea$idad %,!ni!a es s*7re)a
*!asi*nes )*r %*d*s $*s 5a!%*res e()'ri!*s "e es%/n inv*$"!rad*s en $a *)era!i-n.
• Es%*s sis%e(as 1e*(,%ri!*s s*n !*ns%an%es )ara $*s !ris%a$es de$ (is(* !*()"es%* "'(i!*3 inde)e
de s" %a(a4*. L*s !ris%a$es s*n $a 5*r(a (/s )"ra de $a (a%eria3 s" 7ien s"!ede "e )re!i)i%an si("!ris%a$es de varias s"s%an!ias 5*r(and* s*$"!i*nes s-$idas de vari*s !*$*res !*(* s*n $*s (inera$es
ve%ead*3 e$ 0ade3 *ni93 %"r"esas3 e%!.3 en $*s !"a$es !ada !*$*r es de !ris%a$es de "na sa$ di5eren%e.
!"and* !ris%a$i#a s*$a(en%e "n s*$* !*()"es%* "'(i!*3 $*s !ris%a$es s*n :;;< )"r*s.
• Ade(/s de s" 5*r(a 1e*(,%ri!a3 $*s !ris%a$es s*n !ara!%eri#ad*s )*r s" densidad3 s" 'ndi!e de re5ra
d"re#a.
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Teoría de cristalizac
La !ris%a$i#a!i-n se )"ede ana$i#ardesde $*s )"n%*s de vis%a de )"re#a3rendi(ien%*3 !*ns"(* de ener1'a3 *ve$*!idades de 5*r(a!i-n 2!re!i(ien%*.*o"resatura+i,nLa !ris%a$i#a!i-n a )ar%ir de "nas*$"!i-n es "n e0e()$* de $a !rea!i-nde "na n"eva 5ase den%r* de "na(e#!$a +*(*1,nea. E$ )r*!es* %"ene$"1ar en d*s e%a)as. La )ri(era dee$$as !*nsis%e en $a 5*r(a!i-n de$!ris%a$ 2 re!i7e e$ n*(7re de
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CRISTALIZACIÓNC*n!e)%*s 2 5"nda(en%*s
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¿QUÉ ES?• La !ris%a$i#a!i-n es "n )r*!es* )*r
e$ !"a$ a )ar%ir de "n 1as3 "n$'"id* * "na dis*$"!i-n3 $*s i*nes3
/%*(*s * (*$,!"$as es%a7$e!en
en$a!es +as%a 5*r(ar "na red
!ris%a$ina. La !ris%a$i#a!i-n se
e()$ea !*n 7as%an%e 5re!"en!ia en
&"'(i!a )ara )"ri6!ar "nas"s%an!ia s-$ida
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¿PARA QUE SIRVE?
• se "%i$i#a en $as (e#!$as +*(*1,neas!*n5*r(adas )*r "n s-$id* =s*$"%*>
dis"e$%* en a1"a =s*$ven%e> )ara se)arar
$a s"s%an!ia s-$ida3 e$i(inand* $a $'"ida
"e n* in%eresa re!")erar3 )*r
eva)*ra!i-n3 "s/nd*se 5re!"en%e(en%e
en $a )"ri6!a!i-n de s-$id*s.
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¿CÓMO SE HACE?• Se "%i$i#a )ara e$$* "n !ris%a$i#ad*r3 "e es "n
re!i)ien%e de )*!a a$%"ra3 de vidri* 2 dea()$ia 7*!a3 d*nde se !*$*!a $a (e#!$a 2 se
)r*!ede a !a$en%ar$a. A$ eva)*rarse e$
$'"id*3 )*r e$ a"(en%* de $a
ener1'a !in,%i!a de s"s (*$,!"$as3 e$ s-$id*
)re!i)i%a =!ae> 2 "eda en e$ !ris%a$i#ad*r3
!*n 5*r(a !ris%a$ina3 * sea3 !*ns%i%"2,nd*se"n s-$id* +*(*1,ne*3 de (*$,!"$as es%/%i!as
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• La )ar%e (/s i()*r%an%e de$ )r*!es* de !ris%a$i#a!i-n3 es e$ !re!i(
!ris%a$es. Las 5*r(as * $*s di5eren%es %a(a4*s "e ad"ieran $*s !ri
de7en a dis%in%as !*ndi!i*nes3 !*(* )*r e0e()$* e$ dis*$ven%e "e
!*n!en%ra!i-n "%i$i#ada de $*s di5eren%es !*()"es%*s. L*s !ris%a$es 5*r(and* !a)as de (*$,!"$as en%*rn* a "n !ris%a$ ini!ia$.
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EQUIPOS DECRISTALIZACIÓN
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TIPOS DE CRISTALIZADORES
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PRINCIPIOS BÁSICOS PARA EL DISCRISTALIZADORES
• Es%a7$e!i(ien%* de $as re$a!i*nes de e• F*r(a de *)erar e$ !ris%a$i#ad*r =(,%*1enerar $a s*7resa%"ra!i-n>
• Es%i$* de$ !ris%a$i#ad*r "e se va a e()
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Una ve# *7%enid* e$ dise4*de$ !ris%a$i#ad*r3 e$ )r*7$e(res%an%e !*nsis%e en dedise4* 5"n!i*na$ "e )er(i$*s re"eri(ien%*s de %a(a
(edian%e e$ es%"di* !sis%e(a.
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CRISTALIZADORHOWARD
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CRISTALIZADOR SWENSON-WALKE
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CRISTALIZADOR TANQUE AGITADO CSERPENTINES
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CRISTALIZADOR POR REFRIGERACIÓN TIP (DRAFT TUBE BAFLE)
CRISTALIZADOREVAPORADORDECIRCU
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CRISTALIZADOR EVAPORADOR DE CIRCUFORZADA
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CRISTALIZADOR EVAPORADOR DE T ASPIRADOR CON DESVIADOR
CRISTALIZADOREVAPORADORDET
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CRISTALIZADOR EVAPORADOR DE T ASPIRADOR CON DESVIADOR
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CATALIZADORENFRIADORPORCONT
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CATALIZADOR ENFRIADOR POR CONTDIRECTO
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CRISTALIZADOROSLO
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APLICACIONES INDUSTRIALESDEL EQUIPO DE CRISTALIZACIÓN
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APLICACIONESCristalización de sacarosa industrias azucareras
La Industria Azucarera en la actualidad pasa por un período donde de
aumentar su competitividad debido a la aparición de diferen
tecnologías orientadas a la producción de edulcorantes, muchos de elcon propiedades atractivas para el mercado del primer mundo. Ta
edulcorantes renen características especiales, como poseer a
potencia, resultar no calóricos, no criog!nicos, prebióticos, etc, "#angu
$ %ern&ndez, '(()*. +l nivel de competitividad de la industria azucare
ue ho$ conocemos parece depender de su eficiencia $ capacidad
ofrecer a la sacarosa como un edulcorante barato de propiedad
nutricionales reconocidas, ue puede ser materia prima para
elaboración de innumerables productos, entre los ue pueden esderivados de inter!s para el propio mercado de los edulcorantes.
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en $a 5a7ri!a!i-n de )ane$es 5*%*v*$%ai!*sse "san !ris%a$es de s'$i!e 2a "e es%*s s*n!a)a!es a$ ser es%i("$ad*s )*r "n 5*%-n3de des)render e$e!%r*nes "e s*nre!*1id*s de "n (a%eria$ !*nd"!%*r
!ris%a$i#a!i-n. en 5a7ri!a!i-n de saUn e0e()$* de es%* se en!"en%ra e$as Sa$inas. A$$' se $$enan en*r(ese(7a$ses !*n a1"a de (ar3 2 $*sde0an )*r (eses3 +as%a "e se
eva)*ra e$ a1"a3 "edand* as' "n(a%eria$ s-$id* "e !*n%ienen"(er*sas sa$es %a$es !*(* !$*r"rde s-$id*3 de )*%asi*3 e%! 2 $"e1*es%as sa$es !ris%a$i#an
C/$!"$* de$ es)es*r 2 (edidas de $*s !ris%a$es@
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C/$!"$* de$ es)es*r 2 (edidas de $*s !ris%a$es@
Usare(*s !*(* e0e()$* "n %an"e de :;;!(. de $ar1* 9 ;!(. de 9 ;!(. de a$%*.
Pri(er* de7e(*s !a$!"$ar $a )resi-n "e e0er!er/ $a !*$"(na de a1
7ase a $a a$%"ra. Mien%ras (/s a$%* (/s )resi-n %endre(*s en e$ 5*n
Presi-n Pes* es)e!'6!* 9 A$%"ra =(%s>
E$ )es* es)e!'6!* de$ a1"a a C es de J:3J K1(%
En e$ e0e()$*@ Presi-n J:3J K1(% 9 ;3; (%s 3 )as!
Median%e es%a %,!ni!a3 7asada en $a
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Median%e es%a %,!ni!a3 7asada en $adi5eren%e s*$"7i$idad "e %ienen $*s!*()*nen%es de "na (e#!$a a$variar $a %e()era%"ra3 )*de(*sse)arar "n s-$id* dis"e$%* en "n$'"id*.Para e$$*3 !a$en%a(*s $a dis*$"!i-n)ara e$i(inar )ar%e de$ a1"a 2 $ade0a(*s en re)*s* en "n re!i)ien%ede vidri* de 1ran s")er6!ie3den*(inad* !ris%a$i#ad*r )asad*"n %ie()*3 e$ $'"id* se +a7r/en5riad* 2 e$ s-$id*3 a$ dis(in"ir s"s*$"7i$idad3 5*r(ar/ !ris%a$es en e$
5*nd*
Pr*!edi(ien%*s de !a$!"$*
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Pr*!edi(ien%*s de !a$!"$*P*r $a 1e(e%ria de$ !ris%a$@ E$ %a(a4* de$ !ris%a$ )"ede ser es)e!i6!ad* )*r es%$*n1i%"d !ara!%er's%i!a L3 de6nida !*(* ) 2 D) d*nde Vp 2 Sp s*n e$ v*$"(en 2 e$ /rea de $a s")er6!ie %*%a$ de$ !ris%a$3res)e!%iva(en%e32 øs es $a es5eri!idad.
Es%* es sa%is5a!%*ri* !*n s-$id*s re1"$ares )ara $*s !"a$es øs es!er!ana a :.;3 )er* n* )ara dis!*s 2 a1"0as !*n va$*res ("2 )e"e4*s de øs.
+l conocimiento de la region de sobresaturacion permite determinar regiones de
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operación.
-peracion Intermitente
Proposito: lograr un tamano de cristal lo mas uniforme posible
Grado de sobresaturacion: /egión metaestable, crecimiento de cristales
$a e0istentes $ no formación de nuevos ncleos
-peración continua
Propósito: Crecimiento $ formación de nuevos ncleosGrado de sobresaturación: Limite inferior de la región Intermedia.
Adem&s es necesario proveer un mecanismo de clasificación de cristales, de tal manera
ue solo se retiren cristales de un mismo tama1o
Nucleación
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NucleaciónLa ve$*!idad de n"!$ea!i-n a5e!%a e$ %a(a4* "e$*s !ris%a$es )"eden a$!an#ar@En "n !ris%a$i#ad*r in%er(i%en%e3 !*n5*r(e (a2*rsea $a ve$*!idad de n"!$ea!i-n (en*r ese$ %a(a4* de $*s !ris%a$es *7%enid*s.
En e$ !as* de "na !ris%a$i#a!i-n !*n%in"a e$a"(en%* de $a ve$*!idad de n"!$ea!i-n se%rad"!e en "n (a2*r %ie()* de residen!ia de $*s!ris%a$es.
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La velocidad de nucleación generalmente se e0presa por
medio de una correlación empirica
donde
B 2elocidad de nucleacion 34ucleos5t6volumen de
solvente7
4mero de ncleos por unidad de volumen del solvente
385L97
k n :arametro empirico
i :arametro empiricoc-c* ;obresaturacion 385L97
c Concentracion de soluto en la solucion 385L97
c* Concentracion de saturacion del soluto 385L97
E $ i d % 5 i d % i $ i
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En $as *)era!i*nes de %rans5eren!ia de (a%eria en 1enera$ se s")*ne "e e9ise"i$i7ri*en $a s")er6!ie de !*n%a!%* si%"ada en%re $as 5ases. Si es%* 5"ese !ier%* en $a!ris%a$i#a!i-n3 $a!*n!en%ra!i-n de $a s*$"!i-n en $a !ara de$ !ris%a$ ser'a e$ va$*r de sa%"ra!i-n y2 $a 5"er#a
i()"$s*ra %*%a$ )ara $a %rans5eren!ia de (a%eria ser'a y ys3 d*nde y es $a!*n!en%ra!i-n a "nade%er(inada dis%an!ia de $a !ara de$ !ris%a$. Sin e(7ar1*3 de7id* a $a rea!!i-ns")er6!ia$3 sere"iere "na 5"er#a i()"$s*ra )ara $a e%a)a en%re 5ases3 de 5*r(a "e $a!*n!en%ra!i-n en $as")er6!ie de !*n%a!%* es y´ 3 d*nde ys Q y Q y 3 "edand* s-$* y y !*(*5"er#a i()"$s*ra)ara $a %rans5eren!ia de (a%eria
L*s !*e6!ien%es %an%* )ara %rans5eren!ia de (a%eria !*(* )ara $a rea!!i-n s")di6eren de "na !ara !ris%a$ina a *%ra3 )er* !asi sie()re res"$%a ade!"ad* !*nsis-$* va$*res (edi*s )ara %*d* e$ !ris%a$.
La e!"a!i-n de %ras5eren!ia de (asa se es!ri7e !*(*
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La e!"a!i-n de %ras5eren!ia de (asa se es!ri7e !*(*.
D*nde NA densidad de "9 (*$ar3 (*$es )*r "nidad de %ie()* 2 )*r "nidad de /rea
( ve$*!idad de %rans5eren!ia de (asa3 (*$+sp /rea de $a s")er6!ie de$ !ris%a$ky !*e6!ien%e de %rans5eren!ia de (asa
La e!"a!i-n )ara $a rea!!i-n s")er6!ia$ "%i$i#and*e$ !*e6!ien%e k ses
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EJEMPLO 1
• Una s*$"!i-n !*nsis%en%e en ;
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de M1SO 2 J;< de HO seen5r'a +as%a ; F. D"ran%e e$en5ria(ien%* se eva)*ra < de$a1"a %*%a$ de$ sis%e(a. C"/n%*si$*1ra(*s de !ris%a$es se
*7%endr/n )*r : ;;; 1 de(e#!$a *ri1ina$V
S*$"!i-n@ A )ar%ir de $a61"ra =:> se *7serva "e$*s !ris%a$es s*n M1SO
JHO 2 "e $a!*n!en%ra!i-n de$ $'"id*(adre es .< de M1SOan+idr* 2 J.< de HO.
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P*r !ada : ;;; 1 de s*$"!i-n *ri1ina$3 e$ a1"a %*%a$ es ;.J; 9 : ;;; La eva)*ra!i-n es ;.; J;; 1.
L*s )es*s (*$e!"$ares de$ M1SO 2 M1SO JHO s*n :;. 2 .3res)e!%iva(en%e3 de 5*r(a "e $a !an%idad %*%a$ de M1SO JHO en
: ;;; 9 ;.;=.:;.> : 13 2 e$ a1"a $i7re es : ;;; 1. En :;; 1 de $'"id* (adre +a2 .=.:;.> ;.: 1 deJHO 2 :;; ;.: . 1 de a1"a $i7re.
P*r $* %an%*3 e$ M1SO JHO en e$ $'"id* (adre es =;.:.>
a +ose+-a .nal es /01 2 353 4 /0 678
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PROBLEMAS PROPUESTOS
• Una s*$"!i-n !*nsis%en%e en ;< de M1SO 2 ;< de HO se en5rF. D"ran%e e$ en5ria(ien%* se eva)*ra < de$ a1"a %*%a$ de$ sis%e(
C"/n%*s i$*1ra(*s de !ris%a$es se *7%endr/n )*r : ;;; 1 de (e
*ri1ina$V
•Una s*$"!i-n !*nsis%en%e en ;< de M1SO 2 ;< de HO se en5rF. D"ran%e e$ en5ria(ien%* se eva)*ra < de$ a1"a %*%a$ de$ sis%e(
C"/n%*s i$*1ra(*s de !ris%a$es se *7%endr/n )*r : ;;; 1 de (e
*ri1ina$V