Cristalizacion

1. CONCEPTUALIZACIÓN

1.1 Definición, importancia y aplicación

La cristalización es una operación básica de la ingeniería de procesos térmicos, que sirve ante todo para la separación y purificación de materiales cristalinos.

También se define como el proceso de separación sólido líquido en el que hay transferencia de masa de un soluto de la solución líquida a una fase cristalina sólidapura.

La cristalización es un proceso donde se forman partículas sólidas a partir de una fase homogénea. Este proceso puede ser la congelación del agua para formar hielo, la formación de partículas de nieve a partir de un vapor, la formación de partículas sólidas en un material fundido o la formación de cristales sólidos en el seno de una solución líquida. En la cristalización la solución seconcentra y casi siempre se enfría hasta que la concentración del soluto es superior a su solubilidad a dicha temperatura. Entonces, el soluto sale de la solución formando cristales casi puros (Geankoplis, 2002).

1. Tipos de geometría cristalina

Un cristal se puede definir como un sólido formado por átomos, iones o moléculas, que guardan una distribución ordenada y repetitiva. Es una de lasformas de la materia más altamente organizada. Los átomos, iones o moléculas están situados en redes tridimensionales o cristalinas.

Existen siete clases de cristales, dependiendo de la distribución de los ejes a los que se refieren los ángulos:

a) Sistema cúbico. Tres ejes iguales que forman ángulos rectos entre sí
b) Sistema tetragonal. Tres ejes que forman ángulos rectos entre sí,con uno de los ejes más largos que los otros dos
c) Sistema ortorrómbico. Tres ejes a ángulos rectos entre sí, todos de tamaño diferente
d) Sistema hexagonal. Tres ejes iguales en un plano formando ángulos de 60º entre sí y un cuarto eje formando un ángulo recto con este plano y no necesariamente de la misma longitud
e) Sistema monoclínico. Tres ejes desiguales, dos ángulos rectos enun plano y el tercero formando cierto ángulo con dicho plano
f) Sistema triclínico. Tres ejes desiguales que forman ángulos desiguales entre sí que no son de 30º, 60º ni de 90º
g) Sistema trigonal. Tres ejes iguales con la misma inclinación

El desarrollo relativo de lasa diferentes caras de un cristal puede diferir en la cristalización de un soluto. El cloruro de sodio cristaliza desoluciones acuosas únicamente con caras cúbicas. En otro caso, si el cloruro de sodio cristaliza de una solución acuosa que contenga una ligera impureza, los cristales tendrán caras octaédricas. Ambos tipos de cristales pertenecen al sistema cúbico, pero difieren en su hábito cristalográfico (Geankoplis, 2002).

2. Importancia y aplicación de la cristalización en la industria

En muchos casos,el producto que sale para la venta de una planta, tiene que estar bajo la forma de cristales. Los cristales se han producido mediante diversos métodos de cristalización que van desde los más sencillos que consisten en dejar reposar recipientes que se llenan originalmente con soluciones calientes y concentradas, hasta procesos continuos rigurosamente controlados y otros con muchos pasos o etapasdiseñados para proporcionar un producto que tenga uniformidad en la forma, tamaño de la partícula, contenido de humedad y pureza. Las demandas cada vez mas crecientes de los clientes hacen que los cristalizadores sencillos por lotes se estén retirando del uso, ya que las especificaciones de los productos son cada vez más rígidas.

La cristalización es importante como proceso industrial por losdiferentes materiales que son y pueden ser comercializados en forma de cristales. Su empleo tan difundido se debe probablemente a la gran pureza y la forma atractiva del producto químico sólido, que se puede obtener a partir de soluciones relativamente impuras en un solo paso de procesamiento. En términos de los requerimientos de energía, la cristalización requiere mucho menos para la separación...