Supervisión de cristalización

SensoTech es el especialista en el análisis y la optimización de procesos tecnológicos en líquidos. Desde su fundación en 1990, nos hemos convertido en la empresa líder en instrumentos 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 hasta convertirlo en una tecnología de sensores de alta precisión 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. Nuestro Liquisonico^® Sistemas de medición y análisis aseguran una calidad óptima del producto, la máxima seguridad de la planta o reducen los costos mediante una gestión eficiente de los recursos en las industrias más diversas, 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 al máximo 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, de manera exacta y reproducible. Y esto en línea y sin muestreo crítico para la seguridad, disponible de inmediato para su sistema de automatización. Además, todos los parámetros del sistema se pueden ajustar con herramientas de configuración potentes para que pueda reaccionar de inmediato y sin complicaciones a los cambios.

Ofrecemos tecnología excelente y madura para mejorar sus procesos de fabricación y somos socios para enfoques de solución exigentes y a menudo insospechados en su industria, para sus aplicaciones, por muy específicas que sean. Cuando se trata de líquidos, establecemos los estándares.

Fundamentos de la cristalización

Para determinar los parámetros de cristalización y controlar 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 saturacióntemperatura 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.

A temperatura constante se aplica:

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 sigue enfriando, a una cierta temperatura, la temperatura de nucleación, se produce una nucleación o cristalización espontánea.
Si la suspensión se calienta, los cristales se disuelven nuevamente. Al alcanzar la temperatura de saturación, finalmente se disuelven todos los cristales. La temperatura de saturación es generalmente 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 Liquisonico^® sistemas en 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
  • evitación de la nucleación espontánea
    
• ahorro de energía mediante
  • rápido ajuste 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 Liquisonico^® técnica de medición se pueden monitorear los procesos de cristalización tanto en procesos continuos como por lotes. En caso de perturbaciones o desviaciones del proceso ideal, se puede reaccionar de inmediato para lograr la calidad de producto deseada. La siguiente figura incluye la evaluación de tres diferentes ejecuciones de lotes en cuanto a temperatura, velocidad del sonido y desviación estándar.

En la mayoría de los casos, una investigación preliminar determina la banda de proceso característica, 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 del proceso a través de interfaces analógicas o digitales típicas, por ejemplo, para controlar la cristalización a través del control de temperatura y volver al curso ideal.

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. Al representar la velocidad del sonido como una función de la temperatura, se pueden determinar directamente parámetros importantes de cristalización como la temperatura de saturación, la temperatura de nucleación y la ubicación en la zona metastable. La siguiente figura describe la característica de cristalización de un 42,6% en masa de sulfato de amonio durante el calentamiento y enfriamiento en diferentesrampas de temperatura.

La ilustración 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 cierta temperatura, la velocidad del sonido cambia más debido a la formación de cristales y la reducción de la supersaturación. Esta temperatura representa la temperatura de nucleación. Si luego 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 nuevamente.

Por lo tanto, la velocidad del sonido se puede usar para determinar el área metastable y la curva de solubilidad. El área 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 área 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 figura muestra de manera ejemplar el comportamiento de saturación de un proceso de cristalización a gran escala.

La medición de la velocidad del sonido y la temperatura determina la concentración actual. Además, la diferencia con 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.

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

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

Sobresaturación

Con la velocidad del sonido como función de la temperatura, también se puede determinar el grado de sobresaturación. Como se muestra 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.

A medida que se acerca al límite superior del área metastable (sobresaturación 2), aumenta el riesgo de nucleación espontánea de un producto final demasiado fino. Si la cristalización ocurre demasiado cerca de la curva de saturación (sobresaturación 1), solo hay 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.

Midiendo la velocidad del sonido y la temperatura en la solución madre durante la cristalización, el proceso de cristalización se puede llevar de manera óptima en la región 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 detectadas por 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 dependiente de la temperatura y la concentración. Los campos característicos correspondientes también están en Liquisonico^® Sistema almacenados, lo que permite la medición en línea directa de la concentración de sólidos o del contenido de cristal o TS.

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

Dependencia de la velocidad del sonido de la concentración en 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 del sistema a medida. 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 diseños de sensores y materiales novedosos o la funcionalidad bien pensada de los componentes electrónicos, de hardware y software.

Nuestro sistema de gestión de calidad de SensoTech solo acepta la excelencia en la producción. Estamos certificados según la norma ISO 9001 desde 1995. Todos los componentes del equipo pasan por diversos procedimientos de prueba en las diferentes etapas de fabricación; los sistemas se someten a un proceso de rodaje en nuestras instalaciones. Nuestra máxima: máxima funcionalidad, durabilidad y seguridad.

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

Mantenemos las relaciones con nuestros clientes. Se basan en asociación y 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 del cliente. En la fase de concepción, analizamos sus condiciones situacionales directamente en el sitio y realizamos mediciones de prueba si es necesario. Nuestros dispositivos de medición son capaces de lograr la más alta 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 alcliente, en todo el mundo: además de la amplia experiencia en la industria, un factor clave para nuestra exitosa presencia a nivel mundial.