Termorregulador analógico

con visualizador gráfico TFTcon pantalla táctilelectrónico

La temperatura es el parámetro clave en operaciones como la síntesis química, la extracción de moléculas naturales, la fermentación e incluso los procesos bioquímicos. Estas etapas del proceso tienen lugar en una amplia variedad de equipos —entre los que se incluyen reactores, rehervidores, cristalizadores, secadores de filtro, secadores, fermentadores y biorreactores—, todos los cuales comparten una característica común: una camisa por la que circula un fluido térmico para controlar la temperatura del proceso. Las etapas sucesivas de un proceso por lotes se llevan a cabo dentro de la misma unidad a temperaturas variables, que suelen oscilar entre -20 °C y 150 °C, aunque pueden llegar a +200 °C o incluso -100 °C en el caso de procesos exigentes. El dispositivo que aquí se presenta es una unidad de control de temperatura utilizada para un reactor criogénico cuya temperatura de proceso se sitúa en el rango de -100 °C / +200 °C. Los servicios necesarios son vapor para el calentamiento, agua para la primera etapa de enfriamiento, agua con glicol para la segunda etapa de enfriamiento y, por último, nitrógeno líquido para alcanzar la temperatura más baja. 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. La temperatura objetivo del proceso debe alcanzarse directamente, sin «sobrepasarla». • Seguridad: el calor generado por las reacciones exotérmicas debe eliminarse de forma eficaz. • Mantenimiento de los equipos: la inyección repetida de vapor, agua o salmuera provoca una corrosión muy dañina. Estos se sustituyen ventajosamente por un circuito secundario de fluido térmico conocido como sistema «monofluido», en el que el mismo fluido libre de oxígeno circula por la camisa del reactor en todo el rango de temperaturas. Durante muchos años, CELSIUS se ha especializado en el diseño y la fabricación de una unidad específica conocida como «skid térmico», «skid monofluido» o Unidad de Control de Temperatura. El «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 los requisitos del proceso utilizando una fuente de energía in situ, 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 tubos en espiral. Todos los componentes necesarios para el control de temperatura —bomba de circulación, intercambiadores de calor, válvulas de control, válvulas de cierre, instrumentación, sistemas de automatización, etc.— se montan en una única unidad montada sobre patines. La unidad se entrega en la instalación completamente montada, con las tuberías instaladas, aislada y cableada, lo que minimiza el tiempo de instalación, conexión y puesta en marcha en las instalaciones (a menudo un emplazamiento clasificado según la Directiva Seveso). El módulo energético se suministra con una placa de identificación CE y un certificado de conformidad CE de acuerdo con la Directiva europea sobre equipos a presión PED 2014/68/UE y, cuando procede, la Directiva ATEX 2014/34/UE para equipos utilizados en atmósferas explosivas; también incluye un protocolo de cualificación de la instalación (IQ) para facilitar la validación del equipo por parte de la FDA. Gracias a su amplia experiencia, CELSIUS cuenta con todos los conocimientos técnicos necesarios para diseñar y fabricar este equipo de proceso, que gestiona la temperatura de la masa de reacción dentro del recipiente de producción. Basándose en la temperatura objetivo de la masa y en las lecturas de las sondas de temperatura tanto del reactor como del circuito de un solo fluido, el sistema de automatización selecciona el intercambiador de calor adecuado y controla las válvulas de cierre y de regulación. Además, el sistema de automatización de CELSIUS incorpora un gemelo digital del reactor y del módulo energético. El reactor se modela en función de sus características de funcionamiento, 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 de los fluidos, las características de flujo y los coeficientes de transferencia de calor dentro de la camisa y del intercambiador de calor; esto permite determinar las temperaturas en el interior del reactor y del circuito de un solo fluido para el siguiente intervalo de tiempo.

• Al utilizar los parámetros de la planta facilitados por el operador, esta simulación permite que el gemelo digital del sistema —compuesto por el reactor y el módulo energético— funcione durante semanas antes de su entrega. Esto facilita la optimización de los parámetros de control, lo que permite reducir la fase de puesta en marcha a un solo día utilizando ajustes precalibrados según las condiciones reales de funcionamiento.