Termoregolatore analogico

con display grafico TFTcon touch screenelettronico

La temperatura è il parametro chiave in operazioni quali la sintesi chimica, l’estrazione di molecole naturali, la fermentazione e persino i processi biochimici. Queste fasi di processo si svolgono in un’ampia varietà di apparecchiature — tra cui reattori, ribollitori, cristallizzatori, filtratori-essiccatori, essiccatori, fermentatori e bioreattori — che condividono tutte una caratteristica comune: una camicia attraverso la quale circola un fluido termovettore per controllare la temperatura di processo. Le fasi successive di un processo discontinuo vengono eseguite all’interno della stessa unità a temperature variabili, che in genere vanno da -20 °C a 150 °C, sebbene possano estendersi fino a +200 °C o addirittura -100 °C per processi particolarmente esigenti. Il dispositivo qui presentato è un Unità di controllo della temperatura utilizzata per reattori criogenici con temperatura di processo compresa nell’intervallo -100 °C / +200 °C. Le utenze necessarie sono vapore per il riscaldamento, acqua per il raffreddamento di prima fase, acqua glicolata per il raffreddamento di seconda fase e, infine, azoto liquido per raggiungere la temperatura più bassa. Gli operatori hanno requisiti specifici riguardo a: • Produttività: non si deve perdere tempo durante le transizioni di temperatura. • Qualità della produzione: la temperatura deve essere precisa e uniforme; il prodotto non deve surriscaldarsi al contatto con la parete del recipiente. La temperatura di processo desiderata deve essere raggiunta direttamente, senza "superamento del setpoint". • Sicurezza: il calore generato dalle reazioni esotermiche deve essere efficacemente dissipato. • Manutenzione delle apparecchiature: l’iniezione ripetuta di vapore, acqua o salamoia provoca una corrosione altamente dannosa. Queste operazioni vengono vantaggiosamente sostituite da un circuito secondario di fluido termico noto come sistema “monofluido”, in cui lo stesso fluido privo di ossigeno circola attraverso la camicia del reattore per l’intero intervallo di temperatura. Da molti anni, CELSIUS è specializzata nella progettazione e nella produzione di un’unità dedicata nota come skid termico, skid monofluido o Unità di controllo della temperatura. Il "fluido unico" viene selezionato in base all’intervallo di temperatura — acqua, miscela acqua-glicole o olio termico — e viene riscaldato o raffreddato secondo le esigenze di processo utilizzando una fonte di energia in loco come vapore, elettricità, acqua, miscela acqua-glicole, salamoia, olio termico o persino azoto liquido per temperature criogeniche. Per evitare sollecitazioni causate da differenziali e fluttuazioni di temperatura, gli scambiatori di calore utilizzati sono del tipo a tubi a spirale. Tutti i componenti necessari per il controllo della temperatura — pompa di circolazione, scambiatori di calore, valvole di regolazione, valvole di intercettazione, strumentazione, sistemi di automazione, ecc. — sono assemblati in un’unica unità montata su skid. L’unità viene consegnata in loco completamente assemblata, tubata, coibentata e cablata, riducendo così al minimo i tempi di installazione, collegamento e messa in servizio presso l’impianto (spesso un sito classificato Seveso). Il modulo energetico viene fornito con una targhetta CE e un certificato di conformità CE in conformità con la Direttiva europea sulle attrezzature a pressione PED 2014/68/UE e, ove applicabile, la Direttiva ATEX 2014/34/UE per le apparecchiature utilizzate in atmosfere esplosive; include inoltre un protocollo di qualificazione dell’installazione (IQ) per facilitare la convalida delle apparecchiature da parte della FDA. Attingendo a una vasta esperienza, CELSIUS possiede l’intera gamma di competenze necessarie per progettare e produrre questa apparecchiatura di processo, che gestisce la temperatura della massa di reazione all’interno del serbatoio di produzione. In base alla temperatura target della massa e alle letture delle sonde di temperatura sia nel reattore che nel circuito a fluido singolo, il sistema di automazione seleziona lo scambiatore di calore appropriato e controlla le valvole di intercettazione e di regolazione. Inoltre, il sistema di automazione CELSIUS incorpora un gemello digitale del reattore e del modulo energetico. Il reattore viene modellato in base alle sue caratteristiche operative, quali la camicia, il sistema di agitazione e il contenuto di solvente. Durante una simulazione operativa, i valori di temperatura comandano le valvole di controllo. A loro volta, le posizioni delle valvole consentono il calcolo delle velocità dei fluidi, delle caratteristiche di flusso e dei coefficienti di trasferimento termico all’interno della camicia e dello scambiatore di calore; ciò permette di determinare le temperature all’interno del reattore e del circuito a fluido singolo per il passo temporale successivo.

• Utilizzando i parametri dell’impianto forniti dall’operatore, questa simulazione consente al gemello digitale del sistema — composto dal reattore e dal modulo energetico — di funzionare per settimane prima della consegna. Ciò facilita l’ottimizzazione dei parametri di controllo, limitando così la fase di messa in servizio a un solo giorno grazie all’utilizzo di impostazioni precalibrate in base alle condizioni operative effettive.