Principales tipos existentes

Existen dos tipos fundamentales de plantas piloto, las llamadas plantas piloto multipropósito y las de tipo específica o unipropósito (28). Hay autores que señalan otro tipo más de planta, las de

tipo general (29), aunque realmente las de tipo general no son más que una variante de las multipropósito, por lo cual en este texto se considerarán solamente los tipos. multipropósito y

unipropósito.

6.4.1. Plantas piloto multipropósito

Este tipo se caracteriza por una instalación o edificio, con el nombre genérico de "planta piloto", lleno de equipos de proceso pequeños (tanques, reactores, columnas, intercambiadores de calor, centrífugas, secadores, bombas, etc.) disponibles todos para unirse en la configuración deseada para en los trabajos específicos (1, 3, 10,17).

Esas facilidades para pruebas son especialmente útiles para operaciones discontinuas y programas de objetivo único. Como regla general los tamaños de los reactores están en el rango desde 20 a 2000 litros, las columnas entre 100 y 300 mm de diámetro y los materiales de construcción son principalmente, acero inoxidable y acero recubierto con vidrio. En ocasiones se instalan también unidades de destilación totalmente de vidrio y se cuentan con equipos especializados como tubos de intercambiadores de calor de tántalo, reactores recubiertos con titanio y equipos con aleaciones especiales, aunque generalmente este tipo de equipamiento han quedado de plantas pilotos anteriores.

Las plantas mayores de este tipo se hallan en Europa, para las cuales se han construido grandes edificios con todas las facilidades auxiliares disponibles en su conjunto y están provistas de filas de reactores, de diferente tamaño, normalmente de acero inoxidable o acero recubierto con vidrio, con conjuntos de destilación individuales, tanques de alimentación y recepción, bombas,

instrumentación, aparatos de separación, secadores de diverso tipo y los medios necesarios para interconectar prácticamente cualquier cosa.

Ese tipo de plantas resulta muy cara en su concepción inicial, pero después de construida, cubre prácticamente todas las necesidades posibles de los ingenieros de plantas piloto y, cuando es necesario realizar una corrida de planta piloto en específico, los gastos en equipos son prácticamente nulos, limitándose a alguna reconstrucción de tuberías.

El uso de este tipo de plantas lleva a la necesidad de que los equipos cumplan diferentes tareas en diferentes proyectos y para ello hay que tener en cuenta dos puntos importantes:

1- Hay que asegurarse que cada configuración tenga todos los dispositivos de seguridad necesarios para cada reacción específica. Por ejemplo: ¿Están los discos de ruptura o válvulas de seguridad ajustadas para que accionen a la presión requerida y son del diámetro correcto? ¿Existen restricciones en la línea de venteo o es ésta demasiado larga? ¿Puede suministrar el condensador de la columna, la carga de enfriamiento esperada? ¿Se cuenta con sistemas secundarios de seguridad tales como sistemas de drenaje total rápido o de enfriamiento súbito (quench)? ¿Puede este equipo operarse de forma segura con independencia de cómo se desarrolle la reacción química?

2- Hay que estar seguro de que la instalación esté suficientemente instrumentada para que pueda dar los datos de diseño necesarios. Normalmente las instalaciones permanentes tienen los sensores para indicar, registrar o controlar la temperatura de la chaqueta de los reactores (mediante vapor o flujo de un medio de enfriamiento y calentamiento), temperaturas internas, presión interna, caída de presión a través de la columna, temperatura en el tope de la columna y temperatura de salida del condensador y ocasionalmente se mide también la potencia del agitador. Cuando se tiene disponible instrumentación adicional es porque quedó instalado de un trabajo anterior de la instalación. Cuando se analice lo relacionado con la instrumentación que se requiere se debe tener en cuenta los requisitos con relación a la velocidad, sensibilidad y precisión de la respuesta de los instrumentos; localización de los puntos sensores; selección entre indicación local o remota; velocidad de búsqueda y análisis de la información y las funciones de control que se requieren.

6.4.2. Plantas Piloto específicas o unipropósisto

En una planta piloto específica o unipropósito, los equipos se instalan y se interconectan con tuberías para realizar el trabajo específico requerido por el proyecto, de manera muy similar a como estaría montada la planta a escala comercial.

Un ejemplo de planta piloto específica puede ser una instalación experimental para probar el proceso de obtención de un nuevo polímero y a la vez producir cantidades apreciables de dicho producto (5, 13, 32). Esta planta debe consistir en un reactor diseñado especialmente para producir el monómero, un sistema de reciclo de productos intermedios, una sección de recuperación de solventes, una cadena de purificación, la sección de polimerización, el secador, el equipo de reducción de tamaño y los dispositivos para la manipulación de los materiales y su embalaje.

En ese caso se construye una versión muy especial a pequeña escala, de la planta grande, o sea un verdadero modelo, lo cual resulta obviamente más caro que unir diferentes piezas de una planta multipropósito. Sin embargo, este modo de proceder tiene algunas ventajas reales, como son:

1- El escalado ascendente (scale-up) será más directo, debido a la semejanza del equipamiento utilizado.

2- El entrenamiento de los ingenieros de plantas y supervisores será más realista y útil. 3- La planta piloto quedará disponible para más trabajo experimental cuando la planta a escala total entre en funcionamiento, lo que permite su empleo para resolver problemas específicos del proceso, incluso empleando corrientes reales de la planta.

4- La unidad específica puede ser montada sobre esquíes y transportada hasta el lugar donde se instalará la planta definitiva para entrenamiento del personal y para la solución de problemas.

5- El personal de dirección puede ser más comprensivo con el costo y necesidad de la planta piloto si puede visualizar la relación física entre la planta piloto y la planta grande.

6.5 Diseño de plantas piloto