Detalles de construcción

El trabajo debe ser organizado de forma tal que cuando se ha culminado el diseño de la planta piloto, un gran número de personas de distintos departamentos se ha relacionado de una forma u otra con el mismo. Los especialistas de mercadotecnia deben de haber proyectado las características que debe tener el producto y

en que tiempo se necesita; el departamento de ventas solicitado las cantidades necesarias de muestras y desarrollado especificaciones tentativas para el producto; los abogados especializados en patentes iniciado los contactos con los miembros del equipo de investigadores y comenzado la revisión de los libros de anotaciones para obtener los elementos que les permitan hacer las solicitudes de patentes pertinentes; el departamento de producción designado un representante en el proyecto y la dirección superior revisado el diseño de la planta piloto y aprobado la continuación de los trabajos, o sea la construcción de la planta y el inicio de las corridas experimentales.

Además, antes que comience formalmente la construcción, se debe emitir un Permiso de Construcción, para lo cual deben de estar de acuerdo tanto el jefe de la Planta Piloto como el miembro del colectivo encargado de las tareas de Seguridad. Para garantizar que esto se ha cumplido adecuadamente resulta muy conveniente utilizar un cuestionario, el cual debe servir para relacionar los peligros potenciales considerados en el diseño y las posibilidades de funcionamiento incorrecto consideradas y evitadas con métodos de diseño adecuados.

También debe emplearse este cuestionario para relacionar las facilidades auxiliares requeridas, las descargas de efluentes, los materiales de construcción, etc, más una lista para chequear los equipos más importantes desde el punto de vista de la seguridad y la protección del medio ambiente.

Durante la construcción debe de asignarse por lo menos a un miembro del equipo de dirección del proyecto piloto, para que se responsabilice con chequear que la planta se construye realmente como ha sido proyectada. Esto es especialmente importante cuando el trabajo de construcción de la planta piloto se realiza por el propio personal que acomete el proyecto, en lugar de contratar a una firma especializada. Eso significa que las comunicaciones son menos formales y existe por lo tanto mayores posibilidades de interpretación inadecuada de las tareas, suposiciones incorrectas, sustituciones de equipos no autorizadas y errores de construcción ocasionados por los deseos de acortar el trabajo, por lo cual hay que tener un cuidado especial en esas situaciones.

Adicionalmente a eso, los chequeos de la seguridad futura de la instalación durante la construcción, permiten poder confirmar que los instrumentos de alivio de presión se han instalado correctamente, que se han empleado los materiales de construcción especificados y que los equipos de seguridad están accesibles, que

el espacio de trabajo no está abarrotado y obstruido y que se haya previsto las rutas de escape del personal (34).

Además, mientras se realiza la construcción de la planta piloto, se deben estar desarrollando en paralelo dos actividades: la confección de los manuales de operación y el entrenamiento del personal de operación. Las sesiones de entrenamiento del personal son magníficas oportunidades para revisar el proceso en su conjunto y las reglas de seguridad de la planta piloto. Se deben chequear especialmente:

• ¡Error! Marcador no definido. Procedimientos de emergencia (en casos de daños, accidentes, derrames o descargas accidentales, falla de facilidades auxiliares, etc.).

• Los sistemas de protección contra incendios

• Equipamiento de emergencia (duchas de seguridad, fuentes para lavado de los ojos, máscaras contra gases y vapores, salidas de emergencia y sistemas energéticos de emergencia)

• Peligros especiales (por ejemplo cuartos calientes, sistemas de refrigeración, etc.) • Disposición de residuales de forma segura y legal

Finalmente, después que la planta se ha construido y después que los manuales de operación están escritos y los operadores están entrenados, pero antes de que se autorice el inicio de su funcionamiento, se debe realizar la inspección previa a la operación, la cual es un chequeo final para asegurar que, por ejemplo, todos los posicionadores de las válvulas están instalados correctamente, que están disponibles las cartas de calibración para cada unidad, que las juntas están colocadas realmente entre los platillos, que las conexiones a tierra y las uniones de seguridad están colocadas correctamente y en todos los lugares necesarios, que se emplean en todos los casos los materiales adecuados de construcción. Esto significa de hecho la realización de una Auditoria de Riesgos, igual a las que se realizan antes de la puesta en marcha de una unidad comercial (31).

En los casos en que se tenga presencia de vapores tóxicos en el proceso, se deben realizar pruebas de presión específicas para detectar salideros de gas, empleando un gas inocuo pero fácilmente detectable a la presión normal de operación. Teniendo en cuenta que el olfato humano es un instrumento extremadamente sensitivo, se puede considerar como excelente material trazador, una fragancia con un bajo umbral de olor como el etil mercaptano. Después que se detecta la existencia de salideros, para localizar los puntos en los cuales se producen, se puede emplear un detector de vapor electrónico o un método clásico como la aplicación de solución jabonosa.

Con relación al peligro de los vapores tóxicos, no se puede pasar por alto lo relacionado con los puntos de toma de muestras y en algunos casos se deben tomar precauciones extremas para evitar riesgos de contaminación ambiental o daños a los operadores. En esos casos se debe tener cuidado también con la seguridad del técnico de laboratorio que va a analizar la muestra y todos los métodos de manipulación y vertimiento deben ser analizados cuidadosamente.

6.6.2 Materiales de construcción

En el caso de las plantas piloto dedicadas o unipropósito, éstas deben ser construidas, de ser posible, con los mismos materiales con que se construirá la planta final. Si en esa etapa del diseño hay todavía dudas sobre los materiales que se deben emplear en algunas áreas críticas, es necesario considerar la colocación de pruebas de corrosión de manera tal que se puedan evaluar adecuadamente los materiales más adecuados.

Cuando la planta piloto es multipropósito, no son muy amplias las posibilidades de selección de los materiales ya que los equipos son generalmente de acero inoxidable. de acero recubierto de vidrio o totalmente de vidrio y por ello, en los casos en que se empleen productos químicos muy corrosivos, se deben extremar las precauciones para evitar que se somete a los equipos a una corrosión indebida.

Cuando se conoce que las características del proceso requiere de una aleación especial se debe tratar de obtener el equipamiento piloto construido con dicho material o en su defecto deberá realizarse un compromiso y utilizar la opción más próxima. Sin embargo, aunque en muchas ocasiones es suficientemente amplia la selección de los materiales a emplear en los equipos de pequeña escala, en la práctica en la mayoría de los casos la selección se realiza entre el vidrio, el acero recubierto con vidrio, la cerámica, los recubrimientos de goma y los plásticos especiales.

6.6.3 Construcción en el exterior o bajo techo

Un elemento importante del diseño es dilucidar si la planta se construye en exteriores o en el interior de un edificio y ello depende generalmente de diversos factores, entre los que se

encuentran las condiciones climáticas, el espacio disponible (incluyendo la altura de los locales interiores), la protección del medio ambiente y la seguridad.

Cuando la configuración del equipamiento es razonablemente pequeña y hay suficiente espacio en el interior del edificio, probablemente la mejor opción es construir la planta bajo techo. De esa forma se protegerá la operación de las inclemencias del tiempo, se prolonga la vida de los componentes más sensibles de la planta y se crean mejores condiciones para una operación continua de la misma.

Un aspecto importante a tener en cuenta para decidir si la planta se construye en interiores o no, es la disponibilidad de altura en el interior del edificio y la existencia de columnas altas o de un sistemas de tuberías altas para vacío. Cuando la altura disponible no alcanza para acomodar esas instalaciones, lo más aconsejable es situarlas afuera, ya que si se realizan cortes en el techo es muy difícil asegurar posteriormente el sellaje del mismo y eso conlleva múltiples dificultades en la operación posterior.

En esos casos una variante aceptable puede ser construir en el interior, el reactor y las demás instalaciones que no tengan dificultades con la altura del edificio y dejar la columna en la pared exterior, colocando los condensadores en el techo. La instrumentación en todos los casos debe dejarse preferentemente en una locación interior protegida contra las inclemencias del tiempo, no sólo para proteger los instrumentos en sí, sino también para la protección del personal de operación y para asegurar que los instrumentos sean atendidos adecuadamente, aún en condiciones de mal tiempo.

6.6.3 Flexibilidad de diseño

La flexibilidad es normalmente un asunto relacionado con el costo. Una pequeña unidad piloto unipropósito, construida en un espacio muy reducido, conectada rígidamente por tuberías debe tener un costo relativamente bajo, pero permite muy poca flexibilidad si las condiciones del proceso llegan a cambiar significativamente.

Por otra parte, equipos instalados de forma espaciada, conectados por tuberías y accesorios fácilmente desmontables, permitirán fácilmente cambios, adición de más equipos o variaciones en la configuración de la planta, aunque debe resultar algo más caros que la variante menos flexible.

Lo mejor es considerar desde el inicio la posibilidad de que durante la realización del proyecto, ocurran cambios considerables en el proceso y analizar si esa posibilidad es suficiente para pagar los costos de una mayor flexibilidad del proceso o al menos para dejar posibilidades para esa flexibilidad. Con esta decisión se debe considerar que más tarde o más temprano los equipos piloto deberán requerir algún tipo de ajuste, servicio o mantenimiento y por consiguiente es imprescindible diseñar considerando la serviciabilidad, aunque los costos se incrementen ligeramente y con independencia de la flexibilidad que se defina para la instalación. El ahorro que se realizará posteriormente a la hora de realizar esos trabajos, debe compensar con creces el incremento que pueda representar en la construcción de la instalación.

Para lograr la accesibilidad de una instalación piloto, hay un grupo de reglas básicas para el diseño y la disposición de los equipos, que son muy similares a los de las plantas grandes, entre las que se destacan:

1. Mantener una distancia razonable entre los recipientes grandes y las distintas partes de los equipos de manera tal que una persona pueda moverse alrededor de los mismos con facilidad. Esto incluye la distancia a las paredes y la consideración de que los operarios de mantenimiento deben acceder con sus herramientas a las áreas con problemas y trabajar sin restricciones ni dificultades.

2. Aislar las tuberías y superficies calientes, no sólo para la conservación del calor, sino también para la protección del personal.

3. Mantener siempre que sea posible las bombas pequeñas y otras instalaciones menores que requieran frecuente mantenimiento, fuera del contacto directo con el piso. Con eso se impide la inundación de esos equipos cuando hay salideros o cuando se limpia el piso con mangueras.

4. Dejar partes del interior del edificio disponible para el desmontaje y reparación de los equipos. Como ejemplo se tiene el dejar suficiente espacio encima de los reactores para poder desmontar su tapa y el espacio necesario para extraer los haces de tubos de los intercambiadores.

5. Incluir conexiones para el enjuague con agua de los equipos y para la limpieza de los conductos. Esto es importante no sólo para eliminar tupiciones en secciones de tuberías y equipos sino que resulta fundamental para poder asegurar la limpieza de las tuberías y equipos antes que el personal de mantenimiento trabaje en los mismos. En muchos casos es suficiente con instalar conexiones tipo T en las tuberías, colocar cruces en lugar de codos y crear facilidades para introducir, además de chorros de agua u otras sustancias, cabillas u otros dispositivos que permitan eliminar obstrucciones..

6. Utilizar preferentemente el tipo de aislamiento de espuma que se produce in situ, en lugar del tipo de aislamiento prefabricado en forma de tuberías, ya que es más barato eliminar el aislamiento solamente en el segmento que se va a reparar y reponerlo luego con facilidad, que tener que desmontar una porción considerable del mismo.

7. En los equipos metálicos se deben emplear tantos cristales para la observación como sea posible, ya que de esa forma se puede tener una valoración de importantes características físicas de los fluidos como el color y el contenido de sólidos, entre otros.

8. En sistemas con vacío, se deben incluir muchas válvulas de aislamiento y conexiones para manómetros, de manera que se pueda simplificar la detección de salideros, al permitir chequear una sección corta del sistema en cada prueba.

9. Incluir a la mayor cantidad posible de personal con experiencia en el mantenimiento, en el equipo que realiza el diseño de la planta piloto, para asegurar que se tengan en cuenta los "pequeños detalles" relacionados con el mantenimiento que tanta importancia tienen posteriormente en el trabajo práctico.

6.6.4 Selección del tipo de alimentación

La selección debe hacerse entre la alimentación por gravedad y la realizada mediante el empleo de equipamiento de potencia (bombas, compresores, etc.) y para ello tiene una gran importancia las características de los fluidos que se deben alimentar, las cargas disponibles y la precisión que se requiera para la medición de las corrientes de alimentación al proceso.

Los líquidos limpios y de poca viscosidad se pueden suministrar fácilmente por gravedad y pueden ser controlados de manera precisa mediante recipientes de carga constante. Además si los recipientes se construyen de vidrio, se pueden realizar chequeos visuales de la alimentación. El control puede hacerse por válvulas de agujas, si el líquido es realmente libre de sólidos.

Sin embargo, cuando las corrientes de alimentación son sucias, es decir, contienen sólidos o tienen una alta viscosidad) o cuando se requiere un control de la proporción de múltiples corrientes de alimentación, es preferible la alimentación por bombeo. Existe disponibilidad en el mercado de muchas bombas pequeñas de desplazamiento positivo, útiles para su empleo en las plantas piloto, como son las bombas de engranaje, de diafragma, de pistón y peristálticas, en muy variados tamaños y materiales de construcción.

Si la alimentación es de sólidos, hay que pensar con mas cuidado. A pesar de que hay disponibles válvulas rotatorias de pequeño tamaño, las mismas pueden no funcionar adecuadamente por diferentes causas. También los alimentadores pequeños del tipo de tornillo sin fin tienden a tupirse fácilmente y los alimentadores vibratorios, si bien pueden trabajar bien, causan problemas cuando la alimentación sólida debe ser introducida en un sistema cerrado o bajo presión.

Una buena solución puede ser alimentar a través de una tolva, controlando la salida de la misma con válvulas de doble mariposa controladas por tiempo, combinando esto con un vibrador en la tolva para mantener los sólidos en movimiento.

No obstante, si los sólidos son pegajosos, polvorientos, con tendencia a aglomerarse o higroscópicos, la mejor solución probablemente es disolverlos o suspenderlos en un líquido adecuado y alimentarlos por esa vía. Esta solución puede resultar especialmente adecuada en los casos en que es posible la alimentación discontinua.

En algunos casos ocurre que un sistema de alimentación debe ser piloteado junto con el sistema de reacción química y en ese caso lo mejor es consultar expertos en manipulación de materiales para determinar primero la mejor opción práctica para la planta de gran escala y posteriormente realizar el escalado descendente del equipamiento de alimentación a emplear en la planta piloto. Ahora bien, si la metodología de alimentación de las materias primas no es importante para el proceso, se debe buscar la vía de adicionar los materiales al proceso de la manera más conveniente que sea posible, con independencia de que no guarde la más remota semejanza con el sistema de alimentación industrial, ya que no se debe dedicar esfuerzos en pilotear lo que no es imprescindible, de forma tal que se pueda concentrar la atención en los aspectos verdaderamente importantes.