Definici贸n: Destilaci贸n馃搶
2 Seg煤n Andreas Jess y Reinhard Schuch ingenieros qu铆micos alemanes, definen la destilaci贸n como un proceso de separaci贸n en el que una mezcla l铆quida se calienta para convertir parte de ella en vapor y luego se condensa para recuperar los componentes deseados. Subrayan la importancia de los equilibrios de fase y los gradientes de temperatura.
3 Seg煤n Richard J. Lewis un qu铆mico y autor reconocido por su trabajo en qu铆mica y seguridad qu铆mica, describe la destilaci贸n como un m茅todo de separaci贸n que aprovecha las diferencias en las volatilidades de los componentes de una mezcla. Destaca la importancia de entender las propiedades f铆sicas y qu铆micas de los compuestos involucrados.
Principios y fundamentos馃搶
|
Principios b谩sicos |
|
|
Punto de Ebullici贸n: La destilaci贸n aprovecha las
diferencias en los puntos de ebullici贸n de los componentes de una mezcla
l铆quida. Los componentes con puntos de
ebullici贸n m谩s bajos tienden a evaporarse primero, formando vapores que se
pueden condensar para obtener l铆quidos m谩s puros.
|
Fraccionamiento: La destilaci贸n fraccionada es un
proceso en el que la mezcla se calienta y los vapores se hacen pasar a trav茅s
de una columna de destilaci贸n. Esta columna tiene varios platos o empaques
que permiten la condensaci贸n y re-evaporaci贸n de los vapores, separando
gradualmente los componentes. |
|
Factores Clave en Destilaci贸n
Industrial y control de equipo |
||
|
Presi贸n: La presi贸n afecta los puntos de
ebullici贸n. La destilaci贸n al vac铆o se utiliza para reducir la presi贸n y
permitir la separaci贸n de componentes a temperaturas m谩s bajas. |
Control de Temperatura: El control preciso de la temperatura es esencial para garantizar la separaci贸n efectiva de componentes. El uso de termopares y sistemas de control autom谩tico es com煤n. |
Selecci贸n del Solvente o Medio de Destilaci贸n: La elecci贸n del solvente o medio de
destilaci贸n depende de la naturaleza de los componentes a separar y las
condiciones espec铆ficas del proceso. |
Esquema: Detalle de partes principales, diagrama y funcionamiento del equipo. 馃搶
Las partes de las cuales consta un
destilador de manera general.
Columna de Destilaci贸n (Gonz谩lez M. 2012).
Las partes m谩s importantes de un
destilador son:
饾憠饾懄饾懁 = 饾憼饾憥饾憴饾憱饾憫饾憥 饾憫饾憭饾憴 饾懀饾憥饾憹饾憸饾憻
饾惪饾憛 = 饾惗饾憸饾憻饾憻饾憱饾憭饾憶饾憽饾憭 饾憴饾憱饾憺饾憿饾憱饾憫饾憥 (饾憻饾憭饾憮饾憴饾憿饾憲饾憸)
饾惙1 = 饾惙饾憭饾憼饾憽饾憱饾憴饾憥饾憫饾憸 饾惪饾憱饾憺饾憿饾憱饾憫饾憸
饾憠 = 饾憠饾憥饾憹饾憸饾憻 饾憼饾憿饾憹饾憭饾憻饾憱饾憸饾憻.
Funcionamiento
El funcionamiento del destilador consiste
en que el vapor que se desprende en la columna debido a la mezcla y el l铆quido
desciende, entonces se produce una transferencia de materia y energ铆a en cada
etapa. Aunque la alimentaci贸n sea un l铆quido subenfriado, el vapor aparece como
consecuencia del evaporador situado en la parte inferior de la columna. Se debe
tener en cuenta que los 煤nicos aportes de calor a lo largo de la columna se
realizan en el hervidor y el condensador, cuya funci贸n es almacenar energ铆a en
forma de campo electr贸nico. A medida que se aproxima el vapor a la parte
superior de la columna, se enriquece en los componentes vol谩tiles de la mezcla,
mientras que el l铆quido que circula en contracorriente arrastra los componentes
m谩s pasados.
Funcionamiento del Destilador de agua
El funcionamiento de un
destilador est谩 basado en un fen贸meno que se presenta libremente en la
naturaleza y es conocido como el ciclo del agua. La energ铆a proveniente del sol calienta el agua
de los mares y transforma parte de la misma en vapor de agua. Dicho vapor se
concentra en nubes que, cuando las condiciones atmosf茅ricas son adecuadas, se
enfr铆a y condensa, volviendo a la superficie en forma de lluvia.
El destilador de agua reproduce el fen贸meno natural. Su configuraci贸n y dise帽o var铆an dependiendo de los vol煤menes de agua requeridos. Se presenta a continuaci贸n una explicaci贸n general de las partes que integran un destilador y se describe c贸mo funcionan.
|
Generador de vapor |
Tambi茅n se le conoce como tanque de ebullici贸n. Este
componente es el recipiente en el cual se almacena el agua que va a ser
destilada. Por lo general, dispone de una acometida hidr谩ulica que permite
reponer el agua que se evapora y destila. Se fabrica generalmente en vidrio
en peque帽os destiladores o en acero inoxidable, cobre recubierto con esta帽o o
titanio en m谩quinas de gran capacidad. Puede disponer de controles de nivel,
flujo y calidad del agua de alimentaci贸n, que protegen el destilador en caso de
que se presente alguna irregularidad en el suministro de agua. Como fuente de
energ铆a se utiliza el vapor de agua proveniente de una caldera o generador de
vapor, o la energ铆a t茅rmica generada mediante resistencias el茅ctricas de
inmersi贸n, que transmiten, mediante conducci贸n directa, energ铆a t茅rmica al
agua. Esto hace que la temperatura del agua aumente, hasta que, a condiciones
normales (presi贸n atmosf茅rica igual a una atm贸sfera, y aceleraci贸n de la
gravedad igual a 9,80665 m/s2), el agua en fase l铆quida se transforma en agua
en fase vapor a 100 °C. |
|
Nivel de agua |
Es un dispositivo que permite regular la cantidad de
agua dentro del generador de vapor. Se encuentra conectado directamente a la
acometida que suministra el agua que utiliza el destilador. Cuando la
cantidad de agua en fase l铆quida contenida en el tanque de ebullici贸n
disminuye, el dispositivo permite recuperar la cantidad de l铆quido que se ha
evaporado. |
|
V谩lvula de control |
Es un dispositivo mec谩nico o electromec谩nico que
permite regular el flujo de agua hacia el tanque del generador de vapor. |
|
Acometida hidr谩ulica |
Es la red que suministra el agua en fase l铆quida al
tanque del generador de vapor. |
|
Agua en fase l铆quida |
Es el agua que se encuentra dentro del tanque del
generador de vapor. Recibe la energ铆a t茅rmica que transfieren las
resistencias de inmersi贸n y se convierte a fase vapor, cuando se cumplen las
condiciones de presi贸n y temperatura requeridas. |
|
Resistencias de inmersi贸n |
Son dispositivos que generan calor cuando a trav茅s
de los mismos circula una corriente el茅ctrica. Se encuentran aisladas por una
capa de cer谩mica y protegidas del ambiente externo por una coraza met谩lica. |
|
Salida del agua de refrigeraci贸n |
Es la l铆nea que conduce el agua que se ha utilizado
para condensar el vapor de agua, retirando al mismo energ铆a t茅rmica. |
|
Condensador |
Es un dispositivo en el cual el vapor pierde energ铆a
t茅rmica, se enfr铆a y vuelve a la fase l铆quida. Para acelerar el proceso se
utilizan m茅todos de convecci贸n forzada, mediante la circulaci贸n de fluidos
–aire o agua– a baja temperatura alrededor del conducto, a trav茅s del cual
fluye el vapor. |
|
Filtro |
Los destiladores disponen de filtros de carb贸n
activado que se colocan a la salida del condensador o a la salida del
colector, con el fin de eliminar sabores o part铆culas que pudieran estar
presentes en el vapor que se condensa.
|
|
Dep贸sito de agua destilada |
Es un dispositivo en el cual se recolecta el fluido
que se ha sometido al proceso de destilaci贸n. El agua destilada debe
almacenarse en recipientes especiales fabricados principalmente en materiales
pl谩sticos, para evitar que se presente contaminaci贸n i贸nica. Se utilizan para
el efecto recipientes de polietileno, polipropileno o
poli-tetra-fluoruro-etileno. |
Clasificaci贸n: Tipos de destiladores
Existen
varios tipos de destiladores usados en laboratorios y aplicaciones
industriales, y la elecci贸n del tipo de destilador depende de la aplicaci贸n
espec铆fica y los requisitos de separaci贸n. Aqu铆 hay una descripci贸n de algunos
de los tipos m谩s comunes de destiladores:
Clasificaci贸n: tipos de destiladores馃搶
Existen varios tipos de destiladores usados en laboratorios y aplicaciones industriales, y la elecci贸n del tipo de destilador depende de la aplicaci贸n espec铆fica y los requisitos de separaci贸n. Aqu铆 hay una descripci贸n de algunos de los tipos m谩s comunes de destiladores:
Destilador Simple o de Destilaci贸n Simple
Este es el tipo m谩s b谩sico de destilador. Consiste en un matraz de destilaci贸n conectado a un tubo de condensaci贸n. Se utiliza para separar componentes l铆quidos de una mezcla en funci贸n de sus diferentes puntos de ebullici贸n. Es adecuado para aplicaciones simples de purificaci贸n.
Tambi茅n conocido como destilador de columna, este tipo de destilador incluye una columna de destilaci贸n entre el matraz de destilaci贸n y el tubo de condensaci贸n. La columna contiene bandejas o rellenos que permiten una separaci贸n m谩s eficiente de los componentes de la mezcla. Se utiliza cuando se necesita una mayor separaci贸n de componentes con puntos de ebullici贸n cercanos.
Destilador de Agua
Estos destiladores est谩n dise帽ados espec铆ficamente para la purificaci贸n del agua. Utilizan calor para vaporizar el agua, luego condensan el vapor y recogen el agua purificada en un recipiente. Son comunes en laboratorios y en la producci贸n de agua destilada para aplicaciones m茅dicas o industriales.
Destilador de Solventes
Estos destiladores se utilizan para recuperar y purificar solventes vol谩tiles de una soluci贸n. Son esenciales en aplicaciones qu铆micas y de laboratorio donde es necesario reciclar solventes costosos o peligrosos.
Destilador de Vapor
Este tipo de destilador utiliza vapor de agua para calentar la mezcla, lo que permite la separaci贸n de componentes m谩s vol谩tiles. Es especialmente 煤til en la extracci贸n de aceites esenciales de plantas.
Destilador Molecular
Utilizado en aplicaciones de alto vac铆o, el destilador molecular es capaz de separar componentes con puntos de ebullici贸n extremadamente bajos. Se usa en la industria qu铆mica y farmac茅utica para la purificaci贸n de productos qu铆micos y sustancias sensibles al calor.
Destilador de Membrana
Estos destiladores utilizan membranas semipermeables para separar componentes en funci贸n de sus tama帽os moleculares. Son adecuados para la desalinizaci贸n de agua y otras aplicaciones de purificaci贸n.
La elecci贸n del tipo de destilador adecuado depende de la aplicaci贸n espec铆fica, la pureza requerida del producto y las condiciones de operaci贸n. Cada tipo de destilador tiene sus propias ventajas y limitaciones.
Aplicaci贸n en la industria馃搶
La destilaci贸n juega un papel crucial en diversas industrias, como la qu铆mica, petroqu铆mica, farmac茅utica y de alimentos. En el contexto de las l铆neas de procesos industriales, las aplicaciones de la destilaci贸n son diversas y esencial para separar componentes l铆quidos seg煤n sus propiedades f铆sicas. Aqu铆 hay algunas formas en que la destilaci贸n se aplica en la industria:
✅Refinaci贸n de Petr贸leo:
La destilaci贸n fraccionada es fundamental en la refinaci贸n de petr贸leo para separar los componentes crudos en fracciones como gasolina, queroseno, diesel y residuos pesados.
Las unidades de destilaci贸n al vac铆o se utilizan para reducir la presi贸n y mejorar la separaci贸n en fracciones m谩s pesadas.
✅Producci贸n de Alcohol y Bebidas Alcoh贸licas:
La destilaci贸n se utiliza en la producci贸n de alcohol, donde se destilan soluciones fermentadas para obtener etanol puro.
En la producci贸n de bebidas alcoh贸licas, como whisky o vodka, la destilaci贸n se emplea para refinar y concentrar el alcohol.
✅Industria Qu铆mica:
La destilaci贸n es esencial para separar y purificar productos qu铆micos en la producci贸n de productos qu铆micos industriales.
Se utiliza en la fabricaci贸n de solventes, 谩cidos, bases y otros productos qu铆micos.
✅Farmac茅utica:
En la producci贸n de medicamentos, la destilaci贸n se utiliza para purificar y separar componentes activos de las mezclas.
La destilaci贸n al vac铆o puede ser crucial para evitar la descomposici贸n de productos sensibles al calor.
✅Alimentos y Bebidas:
La destilaci贸n se emplea en la producci贸n de productos alimenticios como la concentraci贸n de jugos, la producci贸n de extractos y la destilaci贸n de licores y aceites esenciales.
✅Recuperaci贸n de Solventes:
En la industria de recubrimientos y pinturas, as铆 como en la producci贸n de productos qu铆micos, la destilaci贸n se utiliza para recuperar y reciclar solventes.
✅Purificaci贸n de Agua:
La destilaci贸n se utiliza en la purificaci贸n de agua, especialmente en la producci贸n de agua destilada para aplicaciones industriales y farmac茅uticas.
✅Producci贸n de Energ铆a:
En la producci贸n de biocombustibles, la destilaci贸n se puede utilizar para separar y purificar los componentes del material de alimentaci贸n.
En el contexto de las l铆neas de procesos industriales, es crucial contar con sistemas de control y monitoreo avanzados. La implementaci贸n de tecnolog铆as de automatizaci贸n y sistemas de control en tiempo real puede mejorar la eficiencia y la seguridad de los procesos de destilaci贸n, asegurando un rendimiento 贸ptimo y reduciendo los riesgos operativos.
Conclusi贸n馃搶
La aplicaci贸n de equipos basados en la transferencia de masa, con un enfoque espec铆fico en los equipos de destilaci贸n en la industria, desempe帽a un papel crucial y multifac茅tico en el 谩mbito de la ingenier铆a industrial. Estos equipos, al facilitar la separaci贸n y purificaci贸n de componentes l铆quidos, contribuyen directamente a la obtenci贸n de productos qu铆micos y sustancias purificadas esenciales en diversos sectores. La destilaci贸n, como proceso fundamental, no solo impulsa la eficiencia en la producci贸n, sino que tambi茅n permite a los ingenieros industriales gestionar de manera eficaz los recursos y optimizar los procesos. La importancia de estos equipos radica en su capacidad para mejorar la calidad de los productos, reducir costos y garantizar una producci贸n consistente y controlada. Al integrar el conocimiento y la aplicaci贸n de la transferencia de masa en el dise帽o y operaci贸n de estos equipos, los ingenieros industriales desempe帽an un papel vital en la mejora continua de los procesos industriales, contribuyendo as铆 al avance y la sostenibilidad en la industria.
Bibliograf铆a馃搶
脕lvarez, D. O. (15 de julio de 2021). concepto.
Obtenido de concepto: https://concepto.de/destilacion/
Barbisan, C. R. (Noviembre de 2021). significado. Obtenido de
significado: https://significado.com/destilacion/
CIS-LAB. (s.f). Tipos y Funciones del Destilador. Recuperado el 11
de 12 de 2023, de CIS-LAB:
https://www.cislab.com.mx/blog/el-blog-del-quimico-1/tipos-y-funciones-del-destilador-68
Ondarse, D. (15 de julio de 2021). Destilaci贸n. Obtenido de
Concepto: https://concepto.de/destilacion/
Link del video explicativo
.png)