La intensificación de procesos tiene como objetivo mejorar la interacción entre la reacción, la transferencia de calor, la transferencia de masa, la separación y el control del proceso, al tiempo que se reduce el consumo energético, el espacio que ocupan los equipos o el tiempo de procesamiento.
Estas mejoras pueden acarrear nuevas limitaciones. Unas velocidades de transferencia más elevadas pueden aumentar los requisitos de gestión térmica; unos tiempos de residencia más cortos reducen los márgenes de control; y el funcionamiento continuo hace que la consistencia de la materia prima y la estabilidad del proceso cobren mayor importancia.
Por lo tanto, la implantación industrial no depende únicamente de la compactibilidad de los equipos. La ingeniería de procesos, la validación en escala piloto, el aumento de escala y la integración determinan si las tecnologías de intensificación de procesos pueden mantener la calidad del producto y un funcionamiento estable a un rendimiento comercial.
Este artículo analiza diez empresas que contribuyen a diferentes ámbitos de este panorama de la ingeniería, desde los flujos continuos y la separación hasta la simulación, la automatización y la comercialización de procesos. La selección de estas empresas refleja sus diferentes capacidades y no constituye una clasificación numérica.
Criterios de evaluación para empresas dedicadas a la intensificación de procesos
Una tecnología que ofrece buenos resultados a escala de laboratorio puede dejar de ser viable a medida que aumentan el rendimiento, la carga térmica y las interacciones entre los equipos. Los siguientes criterios se centran en las capacidades relevantes para su implantación industrial.
| Criterios | Enfoque de la evaluación |
|---|---|
| Ingeniería de procesos | Diseño y optimización de procesos industriales |
| Capacidad de ampliación | Transición de piloto a piloto comercial |
| Integración de procesos | Integración de reacciones, separación y control |
| Fabricación en continuo | Capacidad de producción continua |
| Implantación industrial | Puesta en marcha y explotación comercial |
Empresas que impulsan la intensificación de procesos
Las empresas que se indican a continuación abordan diferentes limitaciones de los procesos, en lugar de ofrecer soluciones intercambiables.
| Empresa | Áreas de especialización | Aplicaciones típicas |
|---|---|---|
| DODGEN | Ingeniería de comercialización y ampliación de procesos | Productos químicos especializados, materiales para baterías |
| Corning Incorporated | Microrreactores y flujo continuo | Sistemas de reacción intensificados |
| Alfa Laval | Transferencia de calor y separación | Procesamiento energéticamente eficiente |
| Honeywell | Tecnología de procesos e integración de la automatización | Optimización de procesos químicos |
| Sulzer | Transferencia de masa, mezcla y separación | Productos químicos especializados y polímeros |
| ABB | Automatización y control digital de procesos | Mejora de la estabilidad del proceso |
| Aspen Technology | Simulación y optimización de procesos | Diseño de procesos y viabilidad |
| Emerson | Medición, automatización y control | Producción continua |
| Thermo Fisher Scientific | Tecnologías de bioprocesamiento y análisis | Fabricación de productos farmacéuticos y biotecnológicos |
| Linde | Tratamiento de gases e ingeniería de procesos | Procesos químicos industriales |
DODGEN
Áreas de especialización
DODGEN Se centra en la ingeniería de reacciones químicas y procesos de separación, la comercialización de procesos y la ampliación de la escala piloto a la comercial. Sus capacidades incluyen la simulación de procesos, el análisis hidráulico y de CFD, la ingeniería de reacciones, la destilación, la evaporación, la extracción, la cristalización y las tecnologías de reactores intensificados.
Aplicaciones industriales
Su enfoque resulta relevante para los productos químicos especializados, los materiales para baterías y los materiales avanzados, ámbitos en los que la purificación, la eficiencia energética, la escalabilidad y la estabilidad de la producción deben abordarse de forma conjunta durante la industrialización.
Corning
Áreas de especialización
Corning desarrolla tecnologías avanzadas de reactores de flujo que utilizan canales de fluido estructurados para intensificar la transferencia de calor, la transferencia de masa y el control de la reacción en condiciones de procesamiento continuo.
Aplicaciones industriales
Estas tecnologías son relevantes para los productos químicos especializados, los intermedios farmacéuticos y las reacciones en las que la rápida disipación del calor, el tiempo de residencia controlado o la mezcla homogénea pueden subsanar las limitaciones del procesamiento por lotes.
Alfa Laval
Áreas de especialización
Alfa Laval contribuye a la intensificación de procesos mediante la transferencia de calor, la separación y la gestión de fluidos. Su gama de productos incluye intercambiadores de calor, separadores, centrifugadoras, filtros y membranas para mejorar el rendimiento térmico y de separación.
Aplicaciones industriales
Estas tecnologías de intensificación de procesos resultan pertinentes cuando la recuperación de calor, el consumo energético o la eficiencia de separación suponen una limitación significativa en los procesos químicos o en las modernizaciones de las plantas.
Honeywell
Áreas de especialización
Honeywell combina la tecnología de procesos con la automatización industrial, el software y la optimización. Sus sistemas conectan los activos de las plantas, los datos operativos y las funciones de control en entornos de procesamiento integrados.
Aplicaciones industriales
Estas capacidades son relevantes para los sectores químico, petroquímico y de refinería, en los que las operaciones unitarias intensificadas deben interactuar con el control de toda la planta, la gestión energética y la infraestructura de producción existente.
Sulzer
Áreas de especialización
Las actividades de Chemtech de Sulzer abarcan la transferencia de masa, la mezcla estática, la separación y el procesamiento de polímeros. En el ámbito de la intensificación de procesos, estas tecnologías abordan la eficiencia del contacto, la distribución de fluidos y el rendimiento de la separación.
Aplicaciones industriales
Sus aplicaciones abarcan los productos químicos especializados, los polímeros, los productos químicos de origen biológico, el reciclaje y la captura de carbono, ámbitos en los que la mezcla, la transferencia de masa o la separación limitan el rendimiento de los procesos.
ABB
Áreas de especialización
ABB contribuye mediante la automatización, la electrificación y el control digital de procesos. Sus tecnologías proporcionan una infraestructura de supervisión y control para procesos con dinámicas más rápidas, equipos interconectados o márgenes de funcionamiento muy estrechos.
Aplicaciones industriales
Esta capacidad cobra importancia en la producción continua e intensificada, en la que es necesario detectar y controlar las perturbaciones en la alimentación, la temperatura, la presión o el caudal antes de que afecten a la estabilidad del proceso o a la uniformidad del producto.
Aspen Technology
Áreas de especialización
Aspen Technology ofrece tecnologías de modelización de procesos, simulación, optimización y gemelos digitales. Los ingenieros pueden utilizar estas herramientas para comparar configuraciones de procesos, requisitos energéticos y condiciones de funcionamiento antes de la puesta en marcha física.
Aplicaciones industriales
Su software permite realizar estudios de viabilidad, análisis energéticos, eliminación de cuellos de botella y diseño de procesos cuando es necesario comparar conceptos intensificados con configuraciones convencionales o vías de producción alternativas.
Emerson
Áreas de especialización
Emerson ofrece tecnologías de medición industrial, automatización, control final y software. Sus sistemas integran instrumentación, control de procesos y datos operativos en distintos entornos de producción.
Aplicaciones industriales
Estas capacidades cobran relevancia cuando los tiempos de residencia más cortos o las operaciones unitarias interconectadas reducen el tiempo disponible para detectar desviaciones, lo que aumenta la importancia de contar con mediciones fiables y un control ágil.
Thermo Fisher Scientific
Áreas de especialización
Thermo Fisher Scientific ofrece tecnologías para la investigación en ciencias de la vida, la medición analítica, los bioprocesos y el desarrollo y la fabricación de productos farmacéuticos. Su catálogo abarca instrumentos analíticos, tecnologías de laboratorio y soluciones para bioprocesos.
Aplicaciones industriales
En el marco de esta comparación, su relevancia se centra principalmente en los procesos farmacéuticos y biotecnológicos, en los que las mediciones analíticas, la supervisión de los procesos y la fabricación escalable respaldan el desarrollo de los procesos y el control de la producción.
Linde
Áreas de especialización
Linde combina los gases industriales con la ingeniería de instalaciones y las tecnologías de tratamiento de gases. Entre sus capacidades se incluyen el suministro de gases de alta pureza, la separación de gases y las soluciones integradas de tratamiento.
Aplicaciones industriales
Estas tecnologías son relevantes para la fabricación de productos químicos, el hidrógeno, la captura de carbono y el procesamiento de gases, ámbitos en los que la pureza del gas, el rendimiento de la separación y la integración energética influyen en la eficiencia global del proceso.
Cómo elegir al socio adecuado para la intensificación de procesos
Las capacidades de ingeniería necesarias varían a medida que un proceso pasa de la fase de desarrollo en laboratorio a la de producción comercial.
| Escenario | Aspectos clave a tener en cuenta |
|---|---|
| Laboratorio | Viabilidad del proceso, química y evaluación de la ruta de síntesis |
| Piloto | Validación de la ampliación de escala, margen operativo y reproducibilidad |
| Comercial | Integración, estabilidad y continuidad operativa |
A escala de laboratorio, la prioridad es determinar si una vía intensificada modifica el rendimiento de la reacción, la selectividad, la disipación de calor o los requisitos de separación lo suficiente como para justificar un desarrollo posterior.
Los trabajos piloto deben comprobar si esas ventajas se mantienen a medida que aumenta el rendimiento. La transferencia de calor y masa, el comportamiento del tiempo de residencia, los perfiles de impurezas, la controlabilidad y la reproducibilidad pueden poner de manifiesto limitaciones que los experimentos a pequeña escala no revelan.
A escala comercial, las tecnologías de intensificación de procesos deben funcionar como parte de un sistema de producción integrado. Por lo tanto, la capacidad de los equipos debe evaluarse teniendo en cuenta la automatización, las interacciones en las fases previas y posteriores, la escalabilidad, los requisitos de mantenimiento y la estabilidad a largo plazo.
Consideraciones de ingeniería para la intensificación de procesos
La intensificación de un mecanismo del proceso puede desplazar la restricción limitante a otra parte del sistema.
| Compensación | Aspectos técnicos |
|---|---|
| Por lotes frente a continuo | Para lograr una mayor consistencia, puede ser necesario un control más estricto de la alimentación y del proceso. |
| Pureza frente a energía | Una mayor pureza puede aumentar la separación y el consumo energético |
| Inversiones de capital frente a eficiencia | Los sistemas avanzados pueden aumentar la complejidad inicial, al tiempo que mejoran el rendimiento a lo largo del ciclo de vida. |
Unas reacciones más rápidas pueden aumentar las necesidades de disipación de calor. Una mejor transferencia de masa puede desplazar el cuello de botella hacia la separación posterior, mientras que el funcionamiento continuo puede poner de manifiesto problemas de variabilidad o estabilidad de la materia prima que resultan menos evidentes durante campañas de lotes cortos.
Por lo tanto, el objetivo de ingeniería consiste en identificar en qué casos la intensificación elimina una limitación significativa sin generar una limitación mayor en cuanto a aspectos térmicos, de separación, de control o de ampliación de escala.
Conclusión
Las tecnologías de intensificación de procesos abordan diferentes limitaciones en los ámbitos de la reacción, la transferencia de calor, la transferencia de masa, la separación y el control de procesos. Su valor industrial depende de que estas mejoras sigan siendo controlables, escalables y estables a medida que aumenta el rendimiento.
Para los fabricantes que evalúan empresas especializadas en la intensificación de procesos, la cuestión relevante no es qué tecnología es la más intensificada, sino qué capacidad de ingeniería se adapta a la limitación dominante del proceso y a la fase de desarrollo. La validación en escala piloto, la integración y la estabilidad operativa a largo plazo siguen siendo fundamentales para la implantación comercial.
