Termorregulador digital

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La temperatura es un parámetro clave en operaciones como la síntesis química, la extracción de moléculas naturales, la fermentación e incluso los procesos bioquímicos.
Estas etapas del proceso se llevan a cabo en una gran variedad de equipos —incluidos reactores, rehervidores, cristalizadores, filtros-secadores, secadores, fermentadores y biorreactores—, todos ellos equipados con una camisa por la que circula un fluido térmico para controlar la temperatura del proceso.
Las etapas sucesivas de un proceso por lotes se realizan en la misma unidad a temperaturas variables, que suelen oscilar entre -20 °C y 150 °C, aunque este rango puede extenderse hasta los +200 °C o incluso los -100 °C en procesos exigentes.

Los operadores tienen requisitos específicos en cuanto a:
• Productividad: no debe perderse tiempo durante las transiciones de temperatura.
• Calidad de la producción: la temperatura debe ser precisa y uniforme; el producto no debe sobrecalentarse al entrar en contacto con la pared del recipiente; y la temperatura objetivo del proceso debe alcanzarse directamente, sin sobrepasarla (*overshooting*).
• Seguridad: la energía generada por reacciones exotérmicas debe evacuarse eficazmente.
• Mantenimiento del equipo: las inyecciones sucesivas de vapor, agua o salmuera provocan una corrosión muy perjudicial. Estas se sustituyen ventajosamente por un circuito secundario de fluido térmico conocido como sistema de "monofluido", en el que el mismo fluido —libre de oxígeno— circula por la camisa del reactor en todo el rango de temperaturas.

Desde hace muchos años, CELSIUS se especializa en el diseño y la fabricación de una unidad específica conocida como *skid* térmico, *skid* de monofluido o módulo de energía. El medio térmico de "fluido único" se selecciona en función del rango de temperatura (agua, mezcla de agua y glicol o aceite térmico) y se calienta o enfría según las necesidades del proceso utilizando servicios auxiliares de la planta, como vapor, electricidad, agua, mezcla de agua y glicol, salmuera, aceite térmico o incluso nitrógeno líquido para temperaturas criogénicas. Para evitar tensiones causadas por diferencias y fluctuaciones de temperatura, los intercambiadores de calor utilizados son del tipo de tubo enrollado en espiral.

Todos los componentes necesarios para el control de la temperatura —bomba de circulación, intercambiadores de calor, válvulas de control, válvulas de corte, instrumentación, sistemas de automatización, etc.— se ensamblan en una única unidad montada sobre una estructura tipo *skid*. La unidad se entrega en el emplazamiento totalmente montada, con la tubería, el aislamiento y el cableado instalados, lo que minimiza el tiempo de instalación, conexión y puesta en marcha en las instalaciones (a menudo, centros clasificados como Seveso).
El módulo energético se suministra con una placa de identificación CE y un certificado de conformidad CE, de acuerdo con la Directiva Europea de Equipos a Presión PED 2014/68/UE y, cuando procede, con la Directiva ATEX 2014/34/UE para equipos destinados a atmósferas explosivas; asimismo, incluye un protocolo de Cualificación de la Instalación (IQ) para facilitar la validación del equipo ante la FDA.

Gracias a su amplia experiencia, CELSIUS cuenta con todos los conocimientos técnicos necesarios para diseñar y fabricar este equipo de proceso, encargado de gestionar la temperatura de la masa de reacción dentro del recipiente de producción.

A partir de la temperatura objetivo de la masa y de las lecturas de las sondas de temperatura situadas tanto en el reactor como en el circuito de fluido único, el sistema de automatización selecciona el intercambiador de calor adecuado y controla las válvulas de corte y regulación.
Además, el sistema de automatización de CELSIUS incorpora un gemelo digital del reactor y del módulo energético. El reactor se modeliza basándose en sus características operativas, tales como la camisa, el sistema de agitación y el contenido de disolvente. Durante una simulación operativa, los valores de temperatura accionan las válvulas de control. A su vez, las posiciones de las válvulas permiten calcular las velocidades del fluido, las características del flujo y los coeficientes de transferencia de calor en la camisa y el intercambiador; esto posibilita determinar las temperaturas en el interior del reactor y del circuito de fluido único para el siguiente intervalo de tiempo.
Al utilizar los parámetros de planta del operador, esta simulación permite que el gemelo digital del sistema —que comprende el reactor y el módulo energético— funcione durante semanas antes de la entrega. Esto facilita la optimización de los parámetros de control, limitando así la fase de puesta en marcha a una sola jornada mediante ajustes precalibrados para las condiciones operativas reales.