procesos de separacion 2

7/23/2019 procesos de separacion 2

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ndice

Introduccin........................................................................................................2

Unidad 3 Cristalizacin3.1 Cristalizacin................................................................................................4

Pureza del producto.........................................................................................5

Importancia del tamao de los cristales..........................................................5

Geometra de los cristales...............................................................................6

Sistemas cristalogrcos.................................................................................!

Cristales in"ariantes........................................................................................#

3.2$%uipo para la cristalizacin.........................................................................&

Cristalizadores de tan%ue..............................................................................''Cristalizadores con raspadores de supercie.................................................'2

$"aporador(cristalizador con circulacin de l%uido.......................................'2

Cristalizador de "aco.....................................................................................')

Cristalizador de tu*o de aspiracin(de+ector.................................................'5

3.3Criterios para la seleccin de cristalizadores..............................................'6

3.4Criterio para la seleccin de los e%uipos....................................................'#

Unidad 4 Humidifcacin

4.1Conceptos de ,umidicacin - des,umidicacin.....................................2'

umidicacin/..............................................................................................2'

0es ,umidicacin.........................................................................................22

Procesos de ,umidicacin............................................................................24

4.2Clculo de una cmara de en1riamiento adia*tico...................................26

4.3$n1riamiento de agua.................................................................................2!

4.3.1ipos de torres de en1riamiento..............................................................2&

orres para en1riamiento de agua/.................................................................2&

4.3.2 0iseo de torres de en1riamiento............................................................)'

Conclusin........................................................................................................)4

3i*liogra1a........................................................................................................)5


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin2

Introduccin

0entro de la ingeniera %umica los procesos son el pan cotidianodel ingeniero %umico se encuentran los procesos dee"aporacin secado ,umidicacin - cristalizacin en esta

ocasin se a*ordaran dos tipos de operaciones unitarias lacristal izacin - la ,umidicacin. 7a cristal izacin es unaoperacin de trans1erencia de materia en la %ue se produce la1ormacin de un slido 8cristal o precipitado9 a partir de una 1ase,omog:nea 8soluto en disolucin o en un 1undido9.

$n este captulo - en los precedentes se ,an estudiado procesosde separacin para sistemas gas(l %uido - l %uido(l %uido.;dems se ,a estudiado tam*i:n el proceso de separacin deli


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin)

Unidad 3

Cristalizacin


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Cristalizacin.

Cristalizacin es la 1ormacin de partculas slidas a partir deuna *ase ,omog:nea. 7a 1ormacin de partculas slidas puede

tener lugar a part ir de un "apor como la nie"e mediante lasolidi1icacin de un l%uido 1undido como ocurre en la 1ormacinde grandes mono cristales o *ien como cristalizacin de unasolucin l%uida. $l tratamiento en este captulo se restringe al?ltimo caso. 7os principios - conceptos %ue se e


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C?*ico regular octa:drico o isom:trico/ cu*o.

etragonal cuadrtico o piramidal/ pr isma recto de *asecuadrada.

@m*ico ortorm*ico prismtico isoclnico o trim:trico/prisma recto de *ase rm*ica.

Aonoclnico clinorrm*ico o monosim:trico / prismao*licuo de *ase rm*ica.

ric lnico amrt ico o asim:trico/ pol iedros con tres aristas%ue 1orman ngulos desiguales entre s de )B 6BD - &BD.

@om*o:drico o trigonal/ poliedro de caras rm*icas. rese>es iguales 1ormando ngulos iguales entre s de '2BD.

e


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Importancia del tamao de los cristales.

Eo ca*e duda %ue una *uena produccin - una ele"ada purezason dos o*>eti"os importantes de la cristal izacin pero el

aspecto - el inter"alo de tamaos del producto cristalinotam*i:n es importante. Si los cristales "an a ser posteriormenteprocesados por ltracin la"ado reaccin con otros productos%umicos transporte - almacenamiento es desea*le %ue sutamao sea adecuado - uni1orme. Si los cristales secomercializan como un producto aca*ado la aceptacin por losconsumidores eeti"os %ue se tiene en cuenta en eldiseo - operacin de cristalizadores.

!eometr"a de los cristales.

=n cristal es el tipo de materia no "i"a ms altamenteorganizada. Se caracteriza por el ,ec,o de %ue sus partculasconstitu-entes %ue pueden ser tomos mol:culas o iones estndispuestas en 1ormaciones ordenadas de 1orma tridimensionalllamadas redes espaciales.

Como consecuencia de esta disposicin de partculas cuando loscristales se 1orman sin la inter1erencia de otros cristales ocuerpos e


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin!

di1raccin de ra-os . $l modelo o distr i*ucin de la redcristalina se repite en todas direcciones.

7os cristales se muestran como poliedros de caras planas -":rtices agudos. 7os tamaos relati"os de las caras - de los*ordes de di1erentes cristales de un mismo material puedendi1erir *astante. Sin em*argo los ngulos entre las carase%ui"alentes de todos los cristales de un mismo material sonsiempre iguales - caractersticos del mismo. 0e esta 1orma loscristales se clasican con *ase en los ngulos inter1aciales.

$es a los %ue se reeren los ngulos/

'. Sistema c?*ico. res e>es iguales %ue 1orman ngulos rectosentre s.

2. Sistema tetragonal. res e>es %ue 1orman ngulos rectos entres con uno de los e>es ms largo %ue los otros dos.

). Sistema ortorrm*ico. res e>es a ngulos rectos entre stodos de tamao di1erente.

4. Sistema ,ees iguales en un plano 1ormandongulos de 6B entre s - un cuarto e>e 1ormando un ngulorecto con este plano - no necesariamente de la misma longitud.

5. Sistema monoclnico. res e>es desiguales dos a ngulosrectos en un plano - el tercero 1ormando cierto ngulo con dic,o

plano.

6. Sistema triclnico. res e>es desiguales %ue 1orman ngulosdesiguales entre s %ue no son de )B 6B ni de &B.

!. Sistema trigonal. res e>es iguales con la misma inclinacin.

$l desarrollo relati"o de las di1erentes caras de un cristal puededi1erir en la cristalizacin de un soluto.

$l cloruro de sodio cristaliza de soluciones acuosas ?nicamentecon caras c?*icas. $n otro caso si el cloruro de sodio cristaliza

de una solucin acuosa %ue contenga una ligera impureza loscristales tendrn caras octa:dricas.

;m*os tipos de cristales pertenecen al sistema c?*ico perodieren en su ,*ito cristalogrco. 7a cristalizacin general enlaminillas o agu>as no tiene relacin con el ,*ito cristalogrconi con el sistema de cristalizacinF por lo general depende de lascondiciones del proceso en el %ue crecen los cristales.


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin#

#istemas cristalo$r%fcos.

Puesto %ue todos los cristales de una determinada sustanciatienen los mismos ngulos entre las supercies de contacto a

pesar de %ue e


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin&

localizacin del n?cleo original desde el %ue ,a crecido el cristal.7a "elocidad de crecimiento de una cara cual%uiera se mide porsu "eloc idad de traslacin de la cara desde una posicin dadasiguiendo la direccin de la recta %ue parte del centro delcr istal - es perpendicular a la super1icie de la cara. $as "elocidades translacionales desaparecen sloa%u:llas con las "eloc idades ms altas so*re"i"en.

'(uipo para la cristalizacin.

7os cristalizadores comerciales pueden di1erir en distintosaspectos. =na di1erencia importante reside en la manera en %ue

los cr istales se ponen en contacto con el l%uido so*resaturado.$n la primera t:cnica denominada mtodo de lquido circulante,se ,ace pasar una corriente de solucin so*resaturada a tra":sde un lec,o 1'uidizado de los cr istales en crecimiento sin la cualla so*re saturacin se elimina por nucleacin - crecimiento.

$l l%uido saturado se *om*ea despu:s a tra":s de una zona deen1riamiento o de e"aporacin donde se genera la


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin'B

so*resaturacin - 1inalmente la solucin so*resaturada serecircula a tra":s de la zona de cristalizacin. $n una segundat:cnica llamada mtodo del magma circulante, todo el magmacircula a tra":s de am*as etapas de cr istalizacin -so*resaturacin sin separar el l%uido del slido. anto la

so*resaturacin como la cristalizacin tienen lugar en presenciade los cristales. $n am*os m:todos la solucin de alimentacinse aade a la corriente circulante entre las zonas decr istalizacin - so*resaturacin.

=n tipo de cristalizador utiliza dispositi"os de clasicacin detamao con el n de retener los pe%ueos cristales en la zona decrecimiento - permitir %ue slo los cristales de un tamaomnimo especicado salgan de la unidad corro producto. 0emanera ideal tales cristalizadores darn lugar a un productoclasicado de un tamao uni1orme ?nico. Htros cristalizadores se

disean para mantener una suspensin glo*almente mezclada enla zona de cristal izacin en la %ue estn uni1ormementedistri*uidos en el magma cristales de todos los tamaos desden?cleos ,asta cristales grandes. 0e manera ideal la distri*ucinde tamaos en el producto de una unidad de suspensinmezclada es id:ntica a la del magma de cristalizacin.

;dems para ,acer el tamao promedio del cristal ms grande%ue para una unidad de suspensin mezclada algunoscristalizadores estn e%uipados con dispositi"os para segregar

los cristales nos lo ms pronto posi*le despu:s de la nucleacin- retirarIos de la zona de cristalizacin. 7os cristales pe%ueosse redisuel"en - se regresan al cristalizador . Htroscristalizadores tienen dos lneas de salida una para cristalesgrandes - otra para cristales pe%ueos. 7as dos corrientes deproducto las cuales pueden di1erir considera*lemente en"olumen se com*inan - se en"an a un ltro u otra unidad deseparacin. $sta t:cnica de aumento del tamao de cristal seeorar la "elocidad de crecimiento parapre"enir la segregacin de la solucin so*resaturada %ue dalugar a una nucleacin e


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin''

tra":s de las zonas de so*resaturacin o de cristalizacin. $ste?ltimo m:todo reci*e el nom*re de circulacin 1orzada. =na"enta>a de las unidades de circulacin 1orzada con calentadorese


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin'2

so*resaturacin es el ms importante para produccin a granescala.

Htro m:todo de clasicacin 8PI9 para cristalizadores agrupa lasunidades de acuerdo con el m:todo para mantener ensuspensin los cristales en crecimiento. $ntre ellos puedencitarse los cristalizadores donde la suspensin se agita en untan%ue se ,ace circular por medio de un intercam*iador decalor o en un intercam*iador con raspadores de supercie.

=na di1erencia importante en muc,os cristalizadores comercialeses la manera en %ue el l%uido so*resaturado est en contactocon los cristales en crecimiento. $n el mtodo de circulacin demagma, la totalidad del magma de cristales - el l %uidoso*resaturado circulan a tra":s de las etapas de so*resaturacin- cr istalizacin s in separar el slido - el l%uido en dos

corrientes. 7a cristalizacin - la so*resaturacin se "ericansimultneamente en presencia de los cristales. $n el segundosistema llamado mtodo de circulacin de lquido, una corrienteseparada de l%uido so*resaturado se ,ace pasar a tra":s de unlec,o +uidizado donde crecen los cristales - se 1orman otrosnue"os por nucleacin. 0espu:s el l %uido saturado se ,acepasar a tra":s de una zona de e"aporacin o en1riamiento para"ol"er a producir una so*resaturacin - se recircula.

Cristalizadores de tan(ue.7a cristalizacin en tan%ues 8un m:todo antiguo %ue toda"a seusa en casos especiales9 consiste en en1riar solucionessaturadas en tan%ues a*iertos. 0espu:s de cierto tiempo sedrena el licor madre - se e


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin')

Cristalizadores con raspadores de superfcie.

=n tipo de cristalizador con raspadores de supercie es el deSenson(JaIKer %ue consiste en una artesa a*ierta de B.6 m deanc,o con 1ondo semicircular - c,a%ueta de en1riamiento en elea "elocidad de un agitador en espiralmantiene los cristales en suspensin. 7as aspas pasan cerca delas paredes - rompen los depsitos %ue se 1orman en lasupercie de en1riamiento. Por lo general el producto tiene unadistri*ucin de tamaos de cristal *astante amplia.

$n el cristalizador de tu*o do*le con raspadores el agua deen1riamiento pasa por el espacio anular. =n agitador interno esadaptado con raspadores de resorte %ue l impian la pared -proporcionan un *uen coeciente de trans1erencia de calor. $stemodelo se llama "otator - se usa en la cristalizacin de

mantecado - para la plasticacin de margarina.

'&aporador)cristalizador con circulacin de l"(uido.

$n la com*inacin de e"aporador(cristalizador laso*resaturacin se produce por e"aporacin.

Figura 2. Tipos de cristalizadores a! evaporador-cristalizador con circulacin de lquido,b! cristalizador al vaco.

$l l%uido circulante se e


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agua. $l l%uido caliente +u-e despu:s ,acia el espacio del "apordonde se produce una "apor izacin repentina %ue causaso*resaturacin. $l "apor de salida se condensa el l%uido so*resaturado +u-e ,acia el tu*o de *a>ada - despu:s asciende atra":s del lec,o de cristales +uidizados - agitados %ue de esta

manera crecen. $ l l%uido saturado de salida "uel"e alcalentador como corriente de recirculacin donde se une a laalimentacin de entrada. 7os cristales grandes se sedimentan -el producto se e


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magma circula desde el 1ondo cnico del cuerpo delcr istalizador a tra":s de un tu*o descendente ,asta una

Figura ". Cristalizador contin#o.


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Figura $. %os tipos de cristalizadores al vaco. &mbas unidades utilizan un e'ector dere(uerzo que alimenta a un condensador baromtrico. )a! Cristalizador con placas dedesviacin para reducir la temperatura de los gases, intermitente. )b! Cristalizadorcontin#o a vaco con recirculacin del magma de cristales.

Cristalizador de tu*o de aspiracin)de+ector.

=n e%uipo ms "erstil - e1icaz es el cristalizador de tu*o deaspiracin(de+ector 8039.

'l cuerpo del cristal izador est e%uipado con un tu*o deaspiracin %ue tam*i:n act?a como una placa de+ectora paracontrolar la circulacin del magma - un agitador de tur*inadir igido ,acia a*a>o para proporcionar una circulacincontrola*le dentro del cristalizador. =n sistema adicional decirculacin e


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin'!

Figura *. Cristalizador de tubo de aspiracin-de+ector con sistema interno paraseparacin ' eliminacin.

Criterios para la seleccin de cristalizadores.

7os cristalizadores comerciales pueden operar de 1orma continua

o por cargas. $emplo el nitrato de sodio


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin'#

puede catalizarse con satis1accin en1riando sin e"aporare"aporando sin en1riar o *ien mediante una com*inacin deen1riamiento - e"aporacin.

@e%uisitos de operacin de un cristalizador/

'. 7a operacin transcurre en estado estacionario.2. $n todo momento el cristalizador contiene un magma de

suspensin mezclada sin clasicacin del producto.

). $n todo momento ,a- una so*resaturacin uni1orme entodo el magma.

4. Se cumple la le- de L para el crecimiento de los

cristales.

5. Eo se uti liza ning?n sistema de retirada de tamaosclasicados.

6. Eo ,a- cristales en la alimentacin.

!. $l magma producto a*andona el cristalizador en e%uili*riode 1orma %ue el l%uido madre en el magma producto estsaturado.

#. Eo ,a- ruptura de cristales en partculas de tamao nito.


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin'&


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin2B

Criterio para la seleccin de los e(uipos.

7a eleccin nal del e%uipo depender de aspectos tales como/ipo - tamao de cr istales a producir Caracter sticas 1sicas de laalimentacin @esistencia a la corrosin. $spacio disponi*le.$tapas posteriores 8la"ado centri1ugado secado etc.9

P@IA$@H/ $legir un medio de generacin de

so*resaturacin en *ase a las caractersticas de las cur"assolu*ilidad(temperatura.

S$G=E0H/ 0ecidir s i la cr ista lizacin ser *atc, ocontin?a. 3atc,/ 0iseo ms simple pero ms control paraalcanzar la 0..C. deseada. Contin?a/ Grandesproducciones 8ms de ' ton. al da o caudales ma-ores a2B m)L,r9.

Poder del sol"ente/ 0e*e ser capaz de disol"er 1cilmente elsoluto - permitir despu:s la o*tencin de cristales deseados.

Pureza/ Eo de*e introducir impurezas %ue a1ecten la apariencia -propiedades del cristal.@eacti"idad %umica/ 0e*e ser esta*le.Aane>o - procesamiento/ 0e pre1erencia poco "iscosa - contemperatura de 1usin a*a>o de 5MC. 0e *a>a in+ama*ilidad -to


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin2'

Propiedades del sol"ente

;spectos econmicos

@iesgo industrial Para sustancias inorgnicas 2H

Htros sol"entes usados a "eces son/ Ocido ac:tico - sus :steres(;lco,oles - cetonas (teres (3enceno Qolueno.

0atos mnimos a especicar/ In1ormacin de las corrientes deentrada - salida.

0atos importantes para el diseo/ amao nal del productotasa de crecimiento 0e*ido a la amplia "ariedad dere%uerimientos para di1erentes aplicaciones es raro encontrarse%ue e%uipos en di1erentes sitios sean id:nticos sin em*argoalgunos principios *sicos aplican para el diseo de cada unidadindi"idual.

Controlar el ni"el de so*resaturacin. Aantener un n?merosuciente de cristales de siem*ra. Poner en contacto loscristales de siem*ra con la suspensin tan pronto como seaposi*le. Ainimizar la nucleacin secundaria Aantener unadensidad del magma tan alta como sea posi*le 8tamaopromedio de los cristales9 Hperar a gradientes de temperatura ode so*resaturacin tan *a>os como sea posi*le. Pro"eer unam*iente %umico %ue 1a"orezca la 1orma - crecimiento de loscristales.


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Unidad4

Humidifcacin


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin2)

Conceptos de ,umidifcacin - des,umidifcacin.

Humidifcacin

7a ,umidicacin comienza desde ,ace muc,os aos s in

em*argo ,o- en da se ,ace una necesidad para la industria - elcon1ort. Ra %ue ,a- muc,as aplicaciones donde el control de la,umedad es re%uerida por lo %ue en la actualidad ,a- una gran"ar iedad de umidicadores - des,umidicadores paracontrolarla siendo parte mu- esencial en el acondicionamientodel aire.

Contamos con ,umidicadores - des,umidicadores de "ariostipos tales como/

umidicadores Centr1ugos

ipo electrodo

0e "apor "i"o

Por atomizacin

Comercializamos una gran "ariedad de e%uipos ,umidicadorespara lograr las condiciones %ue usted re%uiera con1orme a susnecesidades.

umidicadores centr1ugos/

7os ,umidicadores centr1ugos tra*a>an con un motor - un discorompe gotas %ue ,ace %ue el agua %ue pasa por el disco seacentri1ugada ,acia el rompe gotas - pul"erizada para lograr"apor de agua este sistema es uno de los ms comunes - seutiliza en espacios a*iertos o para ductos.

Humidifcadores de 'lectrodo

$stos e%uipos tra*a>an con electricidad con *ase a un cilindro%ue tiene electrodos donde entra el agua - por medio de esta segenera una resistencia calentando el agua ,asta el punto dee*ullicin - generando "apor estos e%uipos tam*i:n pueden serutilizados para espacios a*iertos - para instalacin en ductos.

Humidifcadores de /apor /i&o

$stos e%uipos son util izados normalmente para aplicacionesdonde cuenten con "apor "i"o este ,umidicador se con1ormapor medio de una trampa de "apor una "l"ula %ue ,a*r: -


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cierra la in-eccin de "apor un distr i*uidor entre otroscomponentesF estos ,umidicadores son para instalarse enductos de in-eccin de aire.

Humidifcadores por 0tomizacin7os ,umidicadores por atomizacin son los %ue utilizan agua apresin o agua - aire comprimidoF normalmente se utilizan paraespacios a*iertos por e>emplo en la industr ia papelerain"ernaderos teo del punto de roco por el incremento de la presin totallo cual causa la condensacin - por ?ltimo poner en contacto undesecante con el aire con lo cual la ,umedad del aire migra,acia el desecante impulsado por la di1erencia en las presionesde "apor entre el aire - el desecante.

0es,umidicadores/

0es,umidicador por re1rigeracin o en1riamiento. 0es,umidicador a *ase de Silica Gel o desecantes.

es,umidifcacin por reri$eracin o enriamiento

$l aire puede des,umidicarse con sistemas de aireacondicionado con"encionales de compresin de "apor. $stosen1ran al aire a una presin constante ,asta una temperaturaa*a>o de la temperatura del punto de roco ocurre %ue se

condensa parte del "apor de agua presente en el aire. $ste tipode des,umidicacin es el ms utilizado en los e%uipos de aireacondicionado comercial - residencial. Para realizar este procesoel e"aporador del sistema de compresin de "apor de*e operara una temperatura ms *a>a %ue la %ue es re%uer ida paraeoscoecientes de operacin 8CHP9. ;dems algunas "eces es


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necesario recalentar el aire para e"itar un e


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de la radiacin directa producida por el sol para no a1ectar lalectura de la temperatura.

emperatura de *ul*o ,?medo/ 7a temperatura de *ul*o ,?medodel aire es a%uella %ue se mide con un termmetro ordinario conel *ul*o cu*ierto por un pa*ilo ,umedecido con agua limpia,aci:ndole circular aire. $l aire circulado e"aporar parte delagua del pa*ilo para tratar de saturarseF el calor necesario para%ue se e"apore el agua es tomado del agua restante del pa*ilo%ue al permanecer ,?meda disminuir su temperatura ,asta unlmite. ; este lmite se le llama temperatura de *ul*o ,?medo.

emperatura de punto de roco/ $s la temperatura %ue alcanza elaire ,?medo cuando se en1ra a presin constante ,astasaturarse por de*a>o de la cual se condensa el "apor de aguapersistiendo las condiciones de saturacin.

Procesos de ,umidifcacin.

7os procesos de ,umidicacin pueden lle"arse a ca*o paracontrolar la ,umedad de un espacio o *ien con ma-or1recuenciapara en1riar - recuperar agua poni:ndola en contactocon aire de *a>a ,umedad. $l agua %ue ,a perdido calor a laatms1era puede uti lizarse una "ez ms de esta manera enintercam*iadores de calor en toda la planta. 0e maneraalternati"a el agua podra en1riarse en intercam*iadores decalor de supercie . 7a seleccin cae dentro del m*ito

econmico con el diseador e"aluando la p:rdida de agua deen1riamiento in,erente al contacto aire(agua contra el costo desuministro - mane>o de la 1uente de en1riamiento al en1riador desupercie - el ma-or costo de las unidades de supercie.

7a des,umidicacin por lo general se practica como un paso delos sistemas de acondicionamiento de aire. am*i:n puedeut ili zarse como parte de un s istema de recuperacin dedisol"entes pero en estas aplicaciones el "apor condensa*le noes agua sino un disoEente como el tricloroetileno *enceno ometanol. Cual%uiera de estas aplicaciones en principio puede

lle"arse a ca*o en piezas de e%uipo similares. 7as direcciones detrans1erencia de masa - calor se determinan mediante larelacin entre la ,umedad - temperatura de la 1ase gaseosa deentrada - la temperatura del l%uido de contacto. $l tamao dela unidad la con"eniencia de recuperar las 1ases l%uidas ogaseosas - los materiales de construccin utilizados limitan laaplica*ilidad de una sola unidad de e%uipo.


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin2!

7a 1orma ms o*"ia del e%uipo de ,umidicacin es la cmarade aspersin. ;%u el l%uido de contacto se dispersa como unanie*la en la corriente gaseosa. Se mantiene una "elocidad *a>adel gas de manera %ue el tiempo de contacto es alto - de esta1orma slo se arrastrar una pe%uea cantidad de l%uido en la

corriente gaseosa. Por lo general estas unidades se restringen aoperaciones a pe%uea escala - se utilizan muc,o para el controlde ,umedad de un cuarto o planta donde se re%uiere,umidicar o des,umidicar el aire de entrada.

$l la"ador de "apores %ue se muestra en la Nigura 6 es una"ariacin de una cmara de aspersin. ;%u se utilizan golletespara asegurar un *uen contacto de las corrientes de gas -l%uido mientras %ue las reas a*iertas alternas permiten unaseparacin de las dos 1ases. 7as capacidades de las *o%uillasson por lo general de 5('B galLmin de agua con golletes %ue

mane>an )BB pies) L min de gas por galn por minuto de l%uido .; menudo los la"adores se aplican a la eliminacin de pol"os deuna corr iente gaseosa o para reaccionar el l %uido con uncomponente de la corriente gaseosa as como para eliminacinde un componente condensa*le de la 1ase gaseosa. ; medida%ue el agua de en1riamiento para procesos ,a sido ms "aliosael re en1riamiento - re?so de esta agua se ,a "uelto mu- com?n.Con ma-or 1recuencia se uti lizan torres de en1riamiento decon"eccin natural o mecnica aun%ue dic,o en1riamientotam*i:n puede real izarse en estan%ues de aspersin o en

grandes estan%ues de retencin. 7os estan%ues de aspersintienen la des"enta>a de una capacidad pe%uea para un rea deestan%ue dada - una p:rdida ele"ada de agua. 7as *o%uillas deaspersin tpicas para estas aplicaciones suministran 5B galLmincada una a presin de apro


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin2#

m?ltiples de ta*l il las. am*i:n se ,an l legado a uti lizarmateriales tales como aluminio acero ladri llo concreto -ta*lero de as*esto. $l agua se dispersa por encima de la ?ltimacu*ierta - desciende a tra":s de las di"ersas cu*iertas ,astauna *ase de recoleccin en el 1ondo de la torre. Para e"itar la

corrosin se utilizan materiales de construccin inertes talescomo pino de Cali1ornia acero ino


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin2&

=tilizando C como el calor ,?medo medio para el ,umidicadorla $cuacin puede integrarse para o*tener

=na ecuacin e%ui"alente *asada en la trans1erencia demateria puede deducirse a partir de la $cuacin %ue para,umidicacin adia*tica puede escri*irse as

Puesto %ue S la ,umedad de saturacin a Ts, es constanteest ecuacin se puede integrar de la misma 1orma %ue la$cuacin para dar

'nriamiento de a$ua

$l "apor de agua se di1unde de la inter1az ,acia la 1ase gaseosamasi"a con una 1uerza impulsora en la 1ase gaseosa 8i ( G9 Kgde zHLKg de aire seco. Eo ,a- 1uerza impulsora para la


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin)B

trans1erencia de masa en la 1ase l%uida puesto %ue el agua esun l%uido puro. 7a 1uerza impulsora de la temperatura es TL ( Tien la 1ase l%uida - Ti ( TG T o C en la 1ase gaseosa. a- +u>ode calor del l%uido masi"o a la inter1az en el l%uido. am*i:n,a- +u>o de calor sensi*le desde la inter1az a la 1ase gaseosa.

;dems de la inter1az del "apor de agua sale calor latente %uese di1unde a la 1ase gaseosa. $l +u>o de calor sensi*le del l%uidoa la inter1az es igual al +u>o de calor sensi*le en el gas ms el+u>o de calor latente en el gas.

7as condiciones se presentan en la parte superior de la columnade en1riamiento. $n la parte in1erior de dic,a columna latemperatura de la masa de agua es ma-or %ue la del *ul*o,?medo del aire pero puede ser in1erior a la temperatura de*ul*o seco. $ntonces la direccin del tlu>o de calor sensi*le.

'cuacin de &elocidad para transerencia de calor - demasa.

Se considerar una torre empacada para en1riamiento de aguacon aire %ue +u-e ,acia arri*a - agua a contracorriente ,acia

a*a>o en la torre. $l rea inter1acial total entre las 1ases aire -agua se desconoce puesto %ue el rea supercial del empa%ueno es igual al rea inter1acial entre las gotas de agua - el aire.Por consiguiente se dene una cantidad a, %ue es mU de reainter1acial por m) de "olumen de seccin empacada o m2Lm).$sto se com*ina con el coeciente de trans1erencia de masa dela 1ase gaseosa kc en Kg molLs UmU U Pa o Kg molLs UmU. atm


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para o*tener un coeciente "olum:trico kca en Kg molLs . in de"olumen UPa o Kg molLs Um) atm 8I* molL, Upie) U atm9.

ipos de torres de enriamiento.

orres para enriamiento de a$ua

$n una torre tpica para en1riamiento de agua el agua caliente+u-e a contracorriente del aire. Por lo general el agua calienteentra por la parte superior de una torre empacada - cae encascada a tra":s del material de empa%ue - sale por el 1ondo.$l aire entra por la parte in1erior de la torre - +u-e ,acia arri*a


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a tra":s del agua %ue desciende. $l empa%ue de la torre casisiempre es de ta*lillas de madera - el agua se distri*u-e pormedio de acanaladuras - re*osaderos para %ue caiga en cascadapor el enre>ado de ta*lillas lo cual suministra un rea eo de aire ascendente a tra":s de latorre se puede inducir por medio de la tendencia natural del airecaliente a su*ir 8t iro natural9 o *ien por la acc in de un"entilador. $n otros teode su temperatura de *ul*o ,?medo. 7a 1uerza impulsora de lae"aporacin del agua es apro


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Proceso de separacin IICristalizacin - umidicacin))

en1riada. $l agua caliente %ue procede generalmente de uncondensador u otra unidad de transmisin de calor se introducepor la parte superior de la torre - se distri*u-e mediante *ateas- "ertederos de re*ose ca-endo en 1orma de cascada so*re unenre>ado de ta*lillas %ue proporciona grandes reas de contacto

entre el aire - el agua. $l +u>o ascendente de aire a tra":s de latorre es inducido por el "iento - por la + otacin del aire calienteen la torre. $n principio una torre de en1riamiento es un tipoespecial de torre de relleno. $l material de relleno ,a*itual esmadera de cipr:s

Figura /. Torre de en(riamiento de tiro natural.

%ue es el ms econmico - %ue resiste la accin com*inada del

"iento - el agua. $n la torre una parte del agua se e"apora en elaire - se transere calor sensi*le desde el agua caliente ,acia elaire ms 1ro. ;m*os procesos disminu-en la temperatura delagua. Para mantener el *alance de agua solamente se re%uierereponer las p:rdidas por e"aporacin - de arrastre por el "iento.


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iseo de torres de enriamiento.

$l diseo de la torre se realiza siguiendo los pasos siguientes/

'. Se graca la entalpa del aire saturado Hyi en 1uncin deTi en una grca de H contra T tal como se muestra en lagura 'B.5). $sta entalpa se calcula con la ecuacin8&.)4)9 usando la ,umedad de saturacin o*tenida de lagrca de ,umedad para una temperatura dada con B C82!) T9 como temperatura *ase.

2. Conociendo las condiciones del aire de entrada TG t - HI,se calcula la entalpa de este aire Hyl a partir de laecuacin 8&.)(#9. $l punto HyI - TL, 8la temperaturadeseada de salida del agua9 se inclu-e en la gura 'B.5)como uno de los puntos de la lnea de operacin. sta se

gra1ca con una pendiente de LcL LG - termina en un puntoTL2, %ue es la temperatura de entrada del agua. 8$stoproporciona Hy2.) $n otro procedimiento Hy2 se puedecalcular en la ecuacin.


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). Conociendo ,7a - Kca se gracan l neas con pendiente(,7alKGaA3 P como se indica en la gura 'B.5). $n laecuacin 8'B.5'49 el punto P representa a R - a 7 en lalnea de operacin - el punto Arepresenta a -i - i %ueson las condiciones de inter1az. Por consiguiente la lneaAS o -i ( - representa a la 1uerza impulsora en laecuacin 8' HS( ')9.

4. Se calcula la 1uerza impulsora -i ( - para "arios "aloresde 7 entre 7' ( 72. $ntonces al graticar lL8-i ( 9 en1uncin de - desde -l ,asta -2 se l le"a a ca*o unaintegracin grca para o*tener el "alor integral en laecuacin 8'B.5(')9. Ninalmente se calcula la altura z con laecuacin.

iseo de una torre de enriamiento de a$ua utilizando loscoefcientes $lo*ales de transerencia de masa.

; menudo slo se dispone de un coeciente glo*al detrans1erencia de masa TGa en Kg molLsUm). Pa o KgmolLsUm)Uatm - la ecuacin se trans1orma en


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$l "alor de -i se determina "erticalmente desde el "alor de 0'en el punto P ,asta la lnea de e%uili*rio para dar 0' en el punto.

$n muc,os casos no se dispone de los coecientes de pelculae


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Conclusin.

Como conclusin %ueda decir %ue la cristalizacin ms %ue nadaes una operacin unitaria de trans1erencia de materia - energa

en la cual se produce la 1ormacin de un slido a partir de una1ase ,omog:nea asimismo la cristalizacin es un proceso %ue seemplea en %umica con *astante 1recuencia para puricar unasustancia slida una de las caractersticas %ue una sustanciade*e cumplir para 1ormar cristales Su estado natural de*e sersl ido =n cristal es una estructura tridimensional de 1ormageom:trica %ue est 1ormado por una sola mol:cula de sustanciaposteriormente el estado natural del agua es l%uido. $n cuantoal proceso de ,umidicacin es tam*i:n una operacin unitariamu- importante para el ingeniero %umico 7os procesos de,umidicacin pueden lle"arse a ca*o para controlar la ,umedadde un espacio o *ien con ma-or 1recuencia para en1riar -recuperar agua poni:ndola en contacto con aire de *a>a,umedad. $l agua %ue ,a perdido calor a la atms1era puedeutilizarse una "ez ms de esta manera en intercam*iadores decalor en toda la planta. 0e manera alternati"a el agua podraen1riarse en intercam*iadores de calor de supercie. 7aseleccin cae dentro del m*ito econmico con el diseadore"aluando la p:rdida de agua de en1riamiento in,erente alcontacto aire(agua contra el costo de suministro - mane>o de la1uente de en1r iamiento al en1riador de supercie - el ma-or

costo de las unidades de supercie. Por otro lado 7ades,umidicacin por lo general se practica como un paso de lossistemas de acondicionamiento de aire. am*i:n puede utilizarsecomo parte de un sistema de recuperacin de disol"entes peroen estas aplicaciones el "apor condensa*le no es agua sino undisoEente como e l tric loroet ileno *enceno o metanol.Cual%uiera de estas aplicaciones en principio puede lle"arse aca*o en piezas de e%uipo simi lares. 7as direcciones detrans1erencia de masa - calor se determinan mediante larelacin entre la ,umedad - temperatura de la 1ase gaseosa de

entrada - la temperatura del l%uido de contacto. $l tamao dela unidad la con"eniencia de recuperar las 1ases l%uidas ogaseosas - los materiales de construccin utilizados limitan laaplica*ilidad de una sola unidad de e%uipo. Ca*e sealar %ueesta in1ormacin es de suma importancia para el perl delingeniero %umico.


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5i*lio$ra"a.

HP$@;CIHE$S =EI;@I;S $E IEG$EI$@X; Y=XAIC; S$;$0ICIZE Jarren 7. AcCa*e Vulian C. Smit, Peter arriott.$ditorial/ AcG@;J(I77.

Procesos de transporte - principios de procesos de separacinC,ristie Vo,n GeanKoplis. $ditorial/ C$CS;

P@IECIPIHS 0$ HP$@;CIHE$S =EI;@I;S Segunda $dicin. ;lan

s. Noust 7eonard ;. Jenzel Curtis . 7ouis Aaus 7. 3r-ce;ndersen. $ditorial/ C$CS;.

Hperaciones de Separacin en Ingeniera Yumica Pedro V.Aartnez de la Cuesta $losa @us Aartnez. $ditorial/ P$;@SHE.

procesos de separacion 2

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