tecnicatura

T. P. Nº: 11 CRISTALIZACIÓN

CUESTIONARIO
1. Explique en qué consiste este mecanismo de separación.
La cristalización es un proceso de separación sólido – líquido en el que hay transferencia de masa de un soluto de la disolución a una fase cristalina solida pura. Un ejemplo importante es la producción de sacarosa de azúcar de remolacha, donde la sacarosa se cristaliza de una soluciónacuosa.
La cristalización es un proceso donde se forman partículas sólidas a partir de una fase homogénea.

2. Explicar cómo determinar el rendimiento, balance de materia y energía en la cristalización.
En la mayoría de los procesos industriales de cristalización, la solución (licor madre) y los cristales solidos están en contacto durante el tiempo necesario para alcanzar el equilibrio. Porconsiguiente, el licor madre se encuentra saturado a la temperatura final del proceso y puede determinarse la concentración final del soluto a partir de la curva de solubilidad. Entonces, el rendimiento de cristales de un proceso de cristalización se puede calcular con solo conocer la concentración inicial del soluto, la temperatura final y la solubilidad a esa temperatura.
En algunascristalizaciones comerciales, la velocidad de crecimiento de los cristales es bastante baja, debido a alta viscosidad de la solución o a superficies pequefias de los cristales expuestos a la solución. Por tanto, aún puede haber sobresaturación, lo que da lugar a un rendimiento de cristales menor que el calculado. Los balances de material se efectúan mediante cálculos bastante simples cuando los cristales desoluto son anhidros. Se procede entonces a balances simples de agua y soluto. Cuando los cristales están hidratados, parte del agua de la solución se une a los cristales hidratados
Efectos térmicos y balances de calor en la cristalización. Cuando se disuelve un compuesto cuya solubilidad aumenta al elevarse la temperatura, se presenta una absorción de calor llamada calor de disolución. Cuando lasolubilidad del compuesto disminuye al aumentar la temperatura, su disolución va acompañada de un desprendimiento de calor. En el caso de compuestos cuya solubilidad no cambia con la temperatura, no hay desprendimiento ni absorción de calor. La mayoría de los valores de calor de disolución se expresan como variación de entalpía en kJ/kg mol (kcal/g mol) de soluto, en la disolución de 1 kg mol delsólido en una gran cantidad de disolvente que equivale, en esencia, a una dilución infinita.
En la cristalización ocurre lo contrario de la disolución. En el equilibrio, el calor de cristalización es igual al negativo del calor de disolución a la misma concentración de la solución. Si el calor de dilución de la solución saturada hasta dilución infinita es pequeño y se puede despreciar, se usa entoncesel negativo del calor de disolución a dilución infinita como calor de cristalización. En muchos materiales, este calor de dilución es pequeño en comparación con el calor de disolución, por lo que esta aproximación resulta bastante cercana a la realidad.
El método más satisfactorio para el cálculo de los efectos térmicos durante un proceso de cristalización probablemente sea el que se basa en eluso de las gráficas de entalpía-concentración de soluciones con las diversas fases sólidas presentes en el sistema. No obstante, hay muy pocas gráficas de este tipo disponibles, entre ellas: cloruro de calcio-agua, sulfato de magnesio-agua y sulfato ferroso-agua. Cuando se dispone de la gráfica, se aplica el siguiente procedimiento: se lee en la gráfica la entalpía H1, de la solución de entrada ala temperatura inicial, donde Hi se da en kJ para la alimentación total. La entalpía H2 de la mezcla final de cristales y licor madre a la temperatura final también se lee en la gráfica. Si hay algo de evaporación, la entalpía Hv, del vapor de agua se obtiene de las tablas de vapor. Entonces, el calor total absorbido q en KJ es
q = (H2 + Hv) – H1
Si q es positivo, es necesario añadir calor...