Este documento trata sobre el proceso de cristalización. Explica que la cristalización es un proceso de separación en el que se forma un sólido cristalino a partir de una fase homogénea. Describe las ventajas y desventajas de la cristalización, así como diferentes tipos de cristalizadores y cómo controlar la nucleación y el tamaño de los cristales. También incluye ejemplos de problemas resueltos sobre cálculos relacionados con la cristalización.

1. CRISTALIZACIÓN
ING: GALVEZ TORRE, Edwin
CICLO: V METALURGIA
INTEGRANTE:
 Mendoza Ventura, Jesus Noel

2. OBJETIVO
 Reconcer Productos alta pureza
 Controlar condiciones del proceso se pueden obtener de sólidos de tamaños específicos
(uniformes). Fácil empaquetamiento.
 Incluir equipos de cristalización junto con la separación sólido-líquido y de secado.
FUNDAMENTO TEORICO
La cristalización es una operación de transferencia de materia en la que se produce
la formación de un sólido (cristal o precipitado) a partir de una fase homogénea (soluto en
disolución o en un fundido).
Destaca sobre otros procesos de separación por su potencial para combinar purificación y
producción de partículas en un solo proceso. Comparado con otras operaciones de separación la
cristalización en disolución presenta varias.
VENTAJAS
El factor de separación es elevado (producto casi sin impurezas). En bastantes ocasiones se
puede recuperar un producto con una pureza mayor del 99% en una única etapa de
cristalización, separación y lavado.
Controlando las condiciones del proceso se obtiene un producto sólido constituido por
partículas discretas de tamaño y forma adecuados para ser directamente empaquetado y vendido
(el mercado actual reclama productos con propiedades específicas).
Precisa menos energía para la separación que la destilación u otros métodos empleados
habitualmente y puede realizarse a temperaturas relativamente bajas.
Sus principales DESVENTAJAS son:
En general, ni se puede purificar más de un componente ni recuperar todo el soluto en una
única etapa. Es necesario equipo adicional para retirar el soluto restante de las aguas madres.
La operación implica el manejo de sólidos, con los inconvenientes tecnológicos que esto
conlleva. En la práctica supone una secuencia de procesado de sólidos, que incluye equipos de
cristalización junto con otros de separación sólido-líquido y de secado (ver esquema general).

3. Esquema de un proceso completo de cristalización

4. Clasificación
Según el método
1. Por enfriamiento 2. Por evaporación
3. Por combinaciónde ambos
Según el contacto de los cristales y el líquido
sobresaturado
1. De líquido circulante No hay contacto
Hay contacto 2. De magma circulante

5. Variaciones en los cristalizadores
Control de tamaño:
Clasificación y retención Mezcla global Segregación
-Tamaño uniforme y único -Distribuciónuniforme -Reducir número de
núcleos para asegurar el
buen crecimiento de los
otros
Agitación:
Tubos de aspiración Bombas externas Placas deflectoras
-Mejorar velocidad de crecimiento de cristales
-Prevenir segregación de la disolución
-Mantener los cristales en la zona de cristalización

6. Control de la nucleación:
Segregación Uso de superficies lisas
Alta densidad de solución Agitación

7. -De tanque:
Tipos:
días
Alimentación con
solución caliente
después Drenado de aguas
madres
Enfriamiento en
contacto con el aire
Recolección manual
de los cristales
Uso de enfriadores Agitadores lentos

8. -De evaporación:
Alimentación Circulación por
calentadores
Sobresaturación por
evaporización
Clasificación por
sedimentación
obstaculizada
Fluidización y
agitación
causando
Condensacióndel
vapor
Realimentacióny recirculación Recolección de cristales

9. -De vacío:
Alimentación con
solución caliente
Enfriamientoespontáneo
por evaporaciónadiabática
Recolección de cristales
Circulaciónal vacío
Condensador Bomba de vacío

10. -De tubo de aspiración-deflector (DTB):
Alimentación Circulaciónal vacío
Enfriamiento espontáneo
por evaporación
adiabática
Agitador de turbina
Sistemas adicionales de
calentadores
Tubo de aspiración actúa como placa
deflectora
Sedimentacióncon placas Elutriación
Separación de
las partículas
ligeras de las
pesadas por
medio de una
corriente
Recolección de cristales Calentador/Evaporador
Disolución de pequeñas
partículas
Recirculación

11. Fundamento, aplicación e importancia
• Utilización de la curva de equilibrio para la cristalización.
• Nucleación y crecimiento de cristales.
• Balance de materia y energía en cristalizadores por
enfriamiento y por evaporación.
• Rendimiento de la operación de cristalización.
Equipo utilizado para la cristalización.
Criterio para la selección.

12. Formulas

13. Problemas Resueltos
1. Una solución acuosa a una temperatura de 25ºC contiene 21g de carbonato de sodio y 10g de sulfato de sodio por 100g de agua.
a) calcular la composición y peso por los cristales formados por enfriamiento de 100g de esta solución a 17,5ºC.
Solución
Hallando las composiciones de los componentes se tiene
Para el Na2CO3: XF=0.16
Para el Na2SO4: XF=0.076
Para el H2O: XF=0.763
a) Como en el grafico se encuentra en la parte del carbonato de sodio, entonces, se toma como base el carbonato de sodio, ya que
es el que cristaliza.
Enfriador
F=100g 17,5°C C=?
XF=0.16 XC=0.371
S=?
𝐹 = 𝑆 + 𝐶
𝐹 ∗ 𝑥 𝐹 = 𝑆 ∗ 𝑥 𝑆 + 𝐶 ∗ 𝑥 𝐶
Resolviendo las dos ecuaciones se tiene:
100 = 𝑆 + 𝐶
100 ∗ 0.16 = 𝑆 ∗ 0.13 + 𝐶 ∗ 0.371
S=78.72g
C=21.28g
2. Se satura hidrogeno con vapor de agua a la presión atmosférica y una temperatura a 45ºF y se condensa una parte del vapor
de agua el gas después de salir del refrigerante se calienta a 70ºF
a)calcúlense el peso de agua condensada en el refrigerante por libras de hidrogeno seco.
b)calcúlense el % de humedad en las condiciones finales.
Solución
Hallamos la humedad absoluta:
H =
𝑀 𝐻2𝑂∗𝑃 𝐻2𝑂
𝑀 𝐻2∗(1−𝑃 𝐻2𝑂)
La presión del agua a esa temperaturaes de 0,01 Atm
Entonces
H =
18∗0,01
2∗(1−0,01)
= 0,09114

14. Problemas Propuestos