Supervisión de cristalización

SensoTech es el especialista en el análisis y la optimización de procesos de ingeniería de procesos 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 a una tecnología de sensor extremadamente 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. Nuestra LiquiSonic^® Sistemas de medición y análisis garantizan la calidad óptima del producto, la máxima seguridad de la planta o reducen los costos mediante una gestión eficiente de recursos en 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 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 forma exacta y reproducible. Y esto en línea y sin tomas de muestras críticas para la seguridad, disponibles de inmediato 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 tecnología excelente y madura para mejorar sus procesos de producción y somos socios para soluciones exigentes, a menudo inesperadas, 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, la zona metastable. Durante el proceso de cristalización se puede medir la diferencia con la saturación (grado de saturación), el grado de sobresaturación o el contenido de cristales, y se puede derivar como una variable de control para influir específicamente en la cristalización.

La temperatura a la cual la solución se satura se denominatemperatura 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 más bajo que la temperatura de saturación sin que la sustancia sólida cristalice. La solución está entonces sobresaturada. Si se enfría más, a una cierta temperatura, la temperatura de nucleación, se produce una nucleación o cristalización espontánea.
Si la suspensión se calienta nuevamente, los cristales se disuelven. Al alcanzar la temperatura de saturación, finalmente todos los cristales se disuelven. La temperatura de saturación suele ser 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 procesos de cristalización se obtienen las siguientes ventajas para el usuario:

• mejor aprovechamiento 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

A través de la medición continua de la velocidad del sonido mediante LiquiSonic^® técnica de medición se pueden monitorear los procesos de cristalización tanto en procesos continuos como por lotes. En caso de perturbaciones o desviaciones del curso ideal del proceso, 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 términos de temperatura, velocidad del sonido y desviación estándar.

En la mayoría de los casos, una investigación preliminar determina la banda de proceso característica, que lleva 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 nuevamente en el curso ideal a través del control de temperatura.

Evaluación estadística de varias mediciones de sonido por segundo

Aplicaciones

Parámetros de cristalización

Para registrar los parámetros relevantes del proceso, se mide la velocidad del sonido y la temperatura durante el enfriamiento y calentamiento de una solución. Al representar la velocidad del sonido como función de la temperatura, se pueden determinar directamente parámetros de cristalización importantes, como la temperatura de saturación, la temperatura de nucleación y la posición en la zona metaestable. 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 figura 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 una cierta temperatura, 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 luego se vuelve a calentar la solución, muestra un comportamiento de velocidad de 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 área metaestable y la curva de solubilidad. El área metaestable 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 metaestable 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 un ejemplo del 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) puede estar disponible para el control del proceso posterior si es necesario. Con esta información, es posible optimizar el proceso a lo largo de la curva de saturación mediante 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 se produce la nucleación espontánea. El área entre la saturación y la nucleación se denomina área metaestable (sobresaturada). La sobresaturación sirve como indicador para el momento perfecto de inoculación en la nucleación controlada.

Sättigung in Abhängigkeit von Konzentration, Temperatur & Schallgélchwindigkeit

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 metaestable. 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 metaestable (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 habrá muy pocos y grandes cristales.

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

Midiendo la velocidad del sonido y la temperatura en la solución madre durante la cristalización, se puede optimizar el proceso de cristalización 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 puede representarse como una función del tiempo (curva de reducción de sobresaturación). En la siguiente ilustración 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 curvas de reducción de sobresaturación conocidas. En la ilustración, 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 la velocidad a la que crecen los cristales en la solución madre y es, por lo tanto, 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 cristales

Cada suspensión se caracteriza por un comportamiento de la velocidad del sonido dependiente de la temperatura y la concentración. Los campos 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 cristales o TS.

En los procesos de cristalización continua, la determinación del contenido de cristales permite el monitoreo y control de la separación. 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 en NaCl en agua, 25 °C

Calidad y servicio

La pasión por el progreso tecnológico es nuestra fuerza motriz para dar forma al mercado del mañana. En esto, usted, nuestro cliente, está en el centro. 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 de sistemas individuales. La creciente complejidad de los requisitos específicos de la aplicación hace que sea esencial una comprensión integral de las interrelaciones e 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 componentes electrónicos, de hardware y software.

Nuestro sistema de gestión de calidad SensoTech solo acepta el mejor rendimiento incluso en la producción. Desde 1995, estamos certificados según ISO 9001. Todos los componentes de los dispositivos 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 técnico y motivación, 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 la asociación y la confianza crecida. 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 concepción, 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 alcliente, en todo el mundo: además de la amplia experiencia en el sector, un factor clave para nuestra exitosa presencia mundial.