Supervisión de cristalización

SensoTech es el especialista en el análisis y la optimización de procesos de ingeniería en líquidos. Desde su fundación en 1990, nos hemos convertido en la empresa líder en dispositivos de medición para la determinación en línea de concentraciones en líquidos. Nuestros sistemas de análisis marcan la tendencia a nivel mundial.

Ingeniería innovadora hecha en Alemania, cuyo principio es la medición de la velocidad absoluta del sonido en el proceso en curso. Un método que hemos perfeccionado en una tecnología de sensores altamente precisa y excepcionalmente fácil de usar.

Aplicaciones típicas además de la medición de concentración y densidad son la detección de fases o el seguimiento de reacciones complejas como la polimerización y cristalización. Nuestros LiquiSonic^® Sistemas de medición y análisis aseguran la óptima calidad del producto, la máxima seguridad de la planta o reducen costos mediante una gestión eficiente de los recursos en las más diversas industrias, como la industria química y farmacéutica, la industria del acero, la tecnología alimentaria, la ingeniería mecánica y de plantas, la tecnología automotriz y otras.

Queremos que aproveche plenamente el potencial de sus instalaciones de producción en todo momento. Los sistemas de SensoTech proporcionan resultados de medición de alta precisión incluso en condiciones de proceso difíciles, exactos y reproducibles. Y esto en línea y sin muestreos críticos para la seguridad, disponibles inmediatamente para su sistema de automatización. Además, todos los parámetros del sistema se pueden ajustar con potentes herramientas de configuración para que pueda reaccionar de inmediato y sin complicaciones a los cambios.

Ofrecemos así una tecnología excelente y madura para la mejora de sus procesos de fabricación y somos socios para soluciones exigentes, a menudo insospechadas, en su industria, para sus aplicaciones, por específicas que sean. Cuando se trata de líquidos, establecemos los estándares.

Fundamentos de la cristalización

Para la determinación de parámetros de cristalización y el control de los procesos de cristalización se utiliza la medición de la velocidad del sonido. Con este método de medición se puede determinar el punto de nucleación y saturación y, por lo tanto, el área metastable. En el proceso, durante la cristalización se puede medir la diferencia con respecto a la saturación (grado de saturación), el grado de sobresaturación o el contenido de cristales y derivarse como una variable de control para influir específicamente en la cristalización.

temperatura de saturación. Si se aumenta la temperatura, se puede disolver más sustancia (excepto en el caso de solubilidad negativa). En consecuencia, la concentración de saturación aumenta.temperatura de saturación. Si se aumenta la temperatura, se puede disolver más sustancia (excepto en el caso de solubilidad negativa). En consecuencia, la concentración de saturación aumenta.

Si la concentración es menor que la concentración de saturación, se habla de una solución insaturada. Si se reduce la temperatura de una solución insaturada, en muchas soluciones puede enfriarse a un valor inferior a la temperatura de saturación sin que la sustancia sólida cristalice. La solución está entonces sobresaturada. Si se enfría más, a una determinada temperatura, la temperatura de nucleación, se produce una nucleación o cristalización espontánea.
Si la suspensión se calienta, los cristales se disuelven de nuevo. Al alcanzar la temperatura de saturación, finalmente todos los cristales están disueltos. La temperatura de saturación generalmente es mayor que la temperatura de nucleación.

El área sobresaturada entre la temperatura de saturación y la temperatura de nucleación se denomina área metastable. Mediante el uso de LiquiSonic^® sistemas en los procesos de cristalización se obtienen las siguientes ventajas para el usuario:

• mejor utilización de la planta mediante
  • visualización continua de la sub- y sobresaturación
  • control del proceso a través de los parámetros de cristalización
  • evitar la nucleación espontánea
• ahorro de energía mediante
  • rápida activación del momento de inoculación deseado
  • determinación continua del contenido de cristales
  • arranque óptimo del punto final del proceso
• ahorro de materias primas mediante
  • ajuste óptimo de la calidad del producto deseada
  • arranque reproducible del momento de inoculación

procesos

Mediante la medición continua de la velocidad del sonido mediante LiquiSonic^® técnica de medición los procesos de cristalización pueden ser monitoreados tanto en procesos continuos como en procesos por lotes. En caso de perturbaciones o desviaciones del curso ideal del proceso, se puede reaccionar de inmediato para lograr la calidad del producto deseada. La siguiente figura contiene la evaluación de tres lotes diferentes en términos de temperatura, velocidad del sonido y desviación estándar.

En la mayoría de los casos, una investigación preliminar determina la banda característica del proceso, que conduce a un curso de reacción óptimo y, por lo tanto, a las propiedades deseadas del producto final.

Pequeñas desviaciones del proceso ideal se ponen a disposición del operador o del control de procesos a través de interfaces analógicas o digitales típicas, por ejemplo, para volver a encaminar la cristalización al curso ideal mediante el control de temperatura.

Evaluación estadística de varias mediciones de sonido por segundo

Aplicaciones

Parámetros de cristalización

Para registrar los parámetros relevantes del proceso, se miden la velocidad del sonido y la temperatura durante el enfriamiento y calentamiento de una solución. En una representación de la velocidad del sonido como función de la temperatura, se pueden determinar directamente parámetros de cristalización importantes como temperatura de saturación, temperatura de nucleación y posición en el área metastable. La siguiente figura describe la característica de cristalización del 42,6% en masa de sulfato de amonio durante el calentamiento y enfriamiento a diferentesrampas de temperatura.

La imagen explica la determinación de los parámetros de cristalización: si la solución se enfría lentamente, la velocidad del sonido cambia con un coeficiente de temperatura específico. A partir de una temperatura determinada, la velocidad del sonido cambia más debido a la formación de cristales y la reducción de la sobresaturación. Esta temperatura representa la temperatura de nucleación. Si la solución se vuelve a calentar, muestra un comportamiento de velocidad del sonido diferente al del enfriamiento. En la temperatura de saturaciónambas curvas se encuentran de nuevo.

Por lo tanto, la velocidad del sonido se puede utilizar para determinar el rango metastable y la curva de solubilidad. El rango metastable depende de la composición química de la solución y de la velocidad de enfriamiento. Con la velocidad del sonido como función de la temperatura, se puede determinar el rango metastable de cualquier solución.

Proceso de cristalización en sulfato de amonio a una concentración de 42,6 m%

Grado de saturación

La medición en línea del grado de saturación se basa en las concentraciones de saturación variables a diferentes temperaturas. La siguiente ilustración muestra el comportamiento de saturación de un proceso de cristalización a gran escala como ejemplo.

La medición de la velocidad del sonido y de la temperatura determina la concentración actual. Además, la diferencia con respecto a la saturación (grado de saturación) se puede proporcionar al control de procesos posterior si es necesario. Con esta información, es posible ajustar óptimamente a la curva de saturación a través de la temperatura del proceso. Esto conduce a ahorros de tiempo y energía. Incluso con fluctuaciones de concentración en la solución inicial, el proceso se controla de manera reproducible.

Finalmente, en la línea de nucleación, ocurre la nucleación espontánea. El área entre la saturación y la nucleación se denomina área metastable (sobresaturada). La sobresaturación sirve como indicador para el momento perfecto de inoculación en la nucleación controlada.

Sättigung in Abhängigkeit von Konzentration, Temperatur & Schallgeschwindigkeit

Sobresaturación

Con la velocidad del sonido como función de la temperatura, también se puede determinar el grado de sobresaturación. Como se puede ver en la siguiente figura, el grado de sobresaturación refleja un punto en el área metastable. Cuanto más cerca esté este punto de la línea de nucleación, mayor será el grado de sobresaturación.

Con la aproximación al límite superior del área metastable (sobresaturación 2), aumenta el riesgo de nucleación espontánea de un producto final demasiado fino. Si la cristalización se lleva a cabo demasiado cerca de la curva de saturación (sobresaturación 1), solo habrá muy pocos y grandes cristales.

Durante la cristalización, la sobresaturación de la solución cambia debido al crecimiento del cristal. Con el crecimiento, el grado de sobresaturación se reduce. Si la temperatura de la solución madre disminuye o el solvente se evapora, la sobresaturación aumenta nuevamente.

Al medir la velocidad del sonido y la temperatura en la solución madre durante la cristalización, el proceso de cristalización se puede llevar a cabo de manera óptima en el área metastable. Esto permite una influencia directa en el crecimiento y, por lo tanto, en la morfología de los cristales.

Sobresaturación en función de la concentración, temperatura y velocidad del sonido

Reducción de sobresaturación y cinética de crecimiento cristalino

El grado de reducción de la sobresaturación durante la cristalización se puede representar como una función del tiempo (curva de reducción de sobresaturación). En la siguiente figura se muestran diferentes cinéticas de crecimiento que se detectaron mediante la disminución de la velocidad del sonido y la sobresaturación.

Se muestra que el curso temporal de la velocidad del sonido durante la cristalización presenta el mismo comportamiento que las conocidas curvas de reducción de sobresaturación. En la figura, la curva de reducción de sobresaturación calculada a partir de la velocidad del sonido se compara con el análisis químico según Tavare y Chivate.

A partir de la curva de reducción de sobresaturación se puede determinar la cinética de crecimiento cristalino. Esto indica qué tan rápido crecen los cristales en la solución madre y, por lo tanto, es un parámetro importante para el diseño y dimensionamiento de cristalizadores.

La relación entre la sobresaturación y la velocidad del sonido permite medir directamente la curva de reducción de sobresaturación.

Reducción de sobresaturación como función del tiempo

Contenido de cristal

Cada suspensión se caracteriza por un curso de la velocidad del sonido que depende de la temperatura y la concentración. Los campos de curvas característicos correspondientes también están en LiquiSonic^® Sistema almacenados, lo que permite la medición en línea directa de la concentración de sólidos o del contenido de cristal o contenido de TS.

En los procesos de cristalización continua, es posible supervisar y controlar la separación determinando el contenido de cristales. En los procesos por lotes, se puede determinar y supervisar el punto final de la cristalización y el crecimiento de los cristales.

Dependencia de la velocidad del sonido de la concentración de NaCl en agua, 25 °C

Calidad y servicio

La pasión por el progreso tecnológico es nuestra fuerza impulsora para dar forma al mercado del mañana. Usted, nuestro cliente, está en el centro de todo. Nos sentimos comprometidos a ofrecerle el máximo rendimiento.

En estrecha colaboración con usted, seguimos el camino de la innovación, desarrollando la respuesta adecuada a su exigente tarea de medición o realizando adaptaciones individuales del sistema. La creciente complejidad de los requisitos específicos de la aplicación hace que sea esencial una comprensión integral de las interrelaciones y las interacciones.

La investigación creativa es otro pilar fundamental de nuestra empresa. Los especialistas de nuestro equipo de investigación y desarrollo contribuyen valiosamente a la optimización de las propiedades del producto, como la prueba de nuevos diseños de sensores y materiales o la funcionalidad bien pensada de los componentes electrónicos, de hardware y software.

Nuestro sistema de gestión de calidad SensoTech solo acepta el mejor rendimiento, incluso en la producción. Estamos certificados según ISO 9001 desde 1995. Todos los componentes del equipo pasan por diversos procedimientos de prueba en las diferentes etapas de producción; los sistemas ya se someten a un procedimiento de burn-in en nuestra empresa. Nuestra máxima: máxima funcionalidad, durabilidad y seguridad.

Todo esto solo es posible gracias al compromiso y la fuerte conciencia de calidad de nuestros empleados. A su excelente conocimiento especializado y su motivación debemos nuestro éxito. Juntos, con pasión y convicción, trabajamos con una excelencia que no tiene parangón.

Mantenemos relaciones con nuestros clientes. Se basan en la asociación y la confianza desarrollada. Dado que nuestros dispositivos funcionan sin mantenimiento, podemos concentrarnos completamente en sus preocupaciones en términos de servicio y apoyarlo activamente a través de asesoramiento profesional, instalación interna cómoda y capacitación de clientes. En la fase de diseño, analizamos sus condiciones de situación directamente en el sitio y realizamos mediciones de prueba si es necesario. Nuestros dispositivos de medición son capaces de lograr la máxima precisión incluso en condiciones desfavorables.y fiabilidad. Incluso después de la instalación: estamos aquí para usted, nuestros tiempos de respuesta son cortos, gracias a las opciones de acceso remoto específicamente adaptadas a usted.

La proximidad aClientes, en todo el mundo: además de la amplia experiencia en el sector, un factor clave para nuestra exitosa presencia a nivel mundial.