Termorregulador digital

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A temperatura é um parâmetro fundamental em operações como a síntese química, a extração de moléculas naturais, a fermentação e até mesmo em processos bioquímicos.
Estas etapas de processo ocorrem numa grande variedade de equipamentos — incluindo reatores, refervedores, cristalizadores, filtros-secadores, secadores, fermentadores e biorreatores — que partilham uma característica comum: uma camisa através da qual circula um fluido térmico para controlar a temperatura do processo.
As etapas sucessivas de um processo em bateladas são realizadas na mesma unidade a temperaturas variáveis, tipicamente entre -20°C e 150°C, embora esta gama se possa estender de -100°C a +200°C em processos mais exigentes.

Os operadores têm requisitos específicos em relação a:
• Produtividade: não deve haver perda de tempo durante as transições de temperatura.
• Qualidade da produção: a temperatura deve ser precisa e uniforme; o produto não deve sofrer sobreaquecimento ao entrar em contacto com a parede do vaso. A temperatura de processo desejada deve ser atingida diretamente, sem ultrapassar o valor definido (*overshoot*).
• Segurança: o calor gerado pelas reações exotérmicas deve ser removido de forma eficaz.
• Manutenção do equipamento: a injeção repetida de vapor, água ou salmoura provoca uma corrosão altamente prejudicial. Estes fluidos são vantajosamente substituídos por um circuito secundário de fluido térmico conhecido como sistema "monofluido", no qual o mesmo fluido (isento de oxigénio) circula pela camisa do reactor em toda a gama de temperaturas.

Há muitos anos, a CELSIUS especializou-se no design e fabrico de uma unidade dedicada conhecida como *skid* térmico, *skid* monofluido ou módulo de energia. O meio térmico de "fluido único" é selecionado com base na gama de temperaturas — água, mistura água-glicol ou óleo térmico — e é aquecido ou arrefecido de acordo com as necessidades do processo, utilizando utilidades disponíveis no local, como vapor, eletricidade, água, mistura água-glicol, salmoura, óleo térmico ou mesmo azoto líquido para temperaturas criogénicas. Para evitar tensões provocadas por diferenciais e flutuações de temperatura, utilizam-se permutadores de calor do tipo serpentina espiralada.

Todos os componentes necessários para o controlo da temperatura — bomba de circulação, permutadores de calor, válvulas de controlo, válvulas de corte, instrumentação, sistemas de automação, etc. — estão montados numa única unidade compacta do tipo *skid*. A unidade é entregue no local totalmente montada, com tubagens, isolamento térmico e cablagem instalados, minimizando assim o tempo de instalação, ligação e comissionamento nas instalações (frequentemente um local classificado pela diretiva Seveso).
O módulo de energia é fornecido com uma placa de características CE e um certificado de conformidade CE, em conformidade com a Diretiva Europeia de Equipamentos sob Pressão PED 2014/68/UE e, quando aplicável, com a Diretiva ATEX 2014/34/UE para equipamentos utilizados em atmosferas explosivas; inclui ainda um protocolo de Qualificação de Instalação (QI) para facilitar a validação do equipamento junto da FDA.

Com base numa vasta experiência, a CELSIUS possui toda a competência técnica necessária para conceber e fabricar este equipamento de processo, que gere a temperatura da massa de reação no interior do vaso de produção.

Com base na temperatura alvo da massa e nas leituras das sondas de temperatura tanto no reator como no circuito de fluido único, o sistema de automação seleciona o permutador de calor adequado e controla as válvulas de bloqueio e de controlo.
Além disso, o sistema de automação da CELSIUS incorpora um twin digital do reator e do módulo de energia. O reator é modelado com base nas suas características de funcionamento — como a camisa, o sistema de agitação e o teor de solvente. Durante uma simulação operacional, os valores de temperatura comandam as válvulas de controlo. Por sua vez, as posições das válvulas permitem calcular as velocidades do fluido, as características do escoamento e os coeficientes de transferência de calor na camisa e no permutador de calor; isto permite determinar as temperaturas no interior do reactor e no circuito de fluido único para o intervalo de tempo subsequente.
Ao utilizar os parâmetros da planta do operador, esta simulação permite que o gémeo digital do sistema — composto pelo reator e pelo módulo de energia — opere durante semanas antes da entrega. Isto facilita a otimização dos parâmetros de controlo, limitando assim a fase de comissionamento a um único dia, utilizando configurações pré-calibradas para as condições reais de operação.