EKATO

Ingeniería

Diseño Mecánicamente Seguro, Robusto y Fiable

Hoy en día, un diseño de agitador o de equipo de procesamiento mecánicamente seguro, robusto y fiable es imprescindible para una operación económica y sin problemas. Las exigencias en el diseño mecánico de los equipos han aumentado enormemente, sobre todo debido al tamaño cada vez mayor de las unidades de planta. ¡En EKATO nos enfrentamos exactamente a estos desafíos!

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Los Agitadores Más Potentes del Mundo

En las últimas décadas, ha habido una tendencia masiva en la industria de procesos hacia la fabricación de unidades de planta más grandes y el escalado de equipos para lograr los beneficios de las “economías de escala”. Seguir el enfoque de las “economías de escala” conduce a ventajas de costes. A medida que aumenta el tamaño de los equipos, el coste de producción por unidad de producción disminuye. Esto a menudo va de la mano con la reducción de las líneas de producción y mediante el crecimiento del proceso, es decir, una mayor productividad y rendimiento. Esto se puede observar particularmente en las industrias petroquímica, de plásticos y polímeros, en la hidrometalurgia o en los fermentadores industriales utilizados en la biotecnología. En algunas de estas industrias, los volúmenes de los reactores han aumentado en un factor de diez desde la década de 1990.

EKATO trabaja en estrecha colaboración con sus clientes para desarrollar la próxima generación de equipos de procesamiento industrial y, junto con ellos, desarrolla las soluciones tecnológicas de agitadores adecuadas que comprenden agitadores y los diseños de reactor correspondientes.

¿Cuáles son los desafíos del escalado?

El mayor desafío reside en la transferencia del diseño desde la escala piloto a una planta a escala mundial, a menudo entre 100 y 1.000 veces mayor en volumen. Basándose en los resultados de las pruebas, nuestros expertos realizan un escalado fiable y seguro, no solo en términos de tecnología de procesos, sino también mecánicamente. Esto a menudo se apoya en los análisis CFD correspondientes. El diseño del agitador y del reactor para tales equipos debe soportar las cargas más altas para garantizar a nuestros clientes la máxima fiabilidad operativa. Para ello, se realizan cálculos de elementos finitos de varios componentes, pero también del sistema global de agitador y reactor, antes de la construcción para asegurar la máxima vida útil del equipo.

Método de Elementos Finitos (MEF)

De acuerdo con su importancia, el Método de Elementos Finitos (MEF) ha encontrado su camino en casi todas las disciplinas físicas imaginables. Los métodos más importantes en el campo de la tecnología de mezclado, que pueden ser realizados por EKATO, son:

Cálculos de mecánica estructural (estabilidad operativa, deformaciones)
Análisis modales / de vibración para la evaluación de riesgos de resonancia
Cálculos térmicos
Acoplamiento fluido-estructura (frecuencias de excitación, frecuencia natural, amortiguación por fluido en el recipiente)

Además de las cargas típicamente estáticas causadas por la presión y la temperatura del proceso, los recipientes agitados y sus componentes internos están sujetos a altas tensiones cíclicas generadas por el agitador.

Los agitadores más potentes

Agitadores con una potencia de accionamiento de hasta 4.000 kW, diámetros de correa de agitador de más de 6 m o diámetros de eje de más de 500 mm no son una rareza para EKATO. El peso total de estos agitadores a menudo supera las 100 toneladas. Estas dimensiones conllevan enormes cargas estáticas y dinámicas. Esto requiere un cálculo aún más preciso y fiable de las fuerzas que actúan sobre todo el recipiente, sus componentes internos y la estructura de soporte. EKATO cuenta con décadas de experiencia en este campo, en el que los métodos de cálculo se desarrollan constantemente.

Reactores Agitados – de una Sola Fuente

Un desafío en el diseño de reactores agitados es la coordinación de las interfaces entre el agitador, el recipiente y sus componentes internos asociados necesarios para el proceso. A menudo, estos componentes individuales son suministrados por diferentes fabricantes, lo que puede conducir fácilmente a problemas de coordinación e información. Por razones de productividad y economía, tiene sentido no solo adaptar el agitador a un recipiente predefinido, sino también elaborar un concepto global óptimo junto con el operador de la planta y el fabricante del equipo.

EKATO ofrece una amplia gama de servicios de ingeniería y suministro para garantizar a los clientes un progreso eficiente y fluido en el proyecto con el menor número de interfaces posible. Además de los agitadores, también nos encargamos de la tecnología de procesos asociada, como intercambiadores de calor, deflectores, posiciones óptimas de las tuberías de alimentación y descarga, así como la ingeniería del recipiente, todo ello de una sola fuente.

Nuestros ingenieros de proyecto coordinan las interfaces durante todo el proyecto, desde la fabricación y el premontaje hasta la entrega, el soporte de puesta en marcha y el curso de formación.

Equipos de Procesamiento / Unidades

La construcción y el diseño de equipos de procesamiento completos requieren una interacción perfecta entre las disciplinas de tecnología de procesos, automatización e ingeniería. Basándose en cifras clave y variables de proceso determinadas en estudios de viabilidad y pruebas, los componentes de la planta se diseñan utilizando métodos de escalado científicamente fundamentados, se identifican los requisitos y se combinan para formar una planta completamente funcional. El diseño de la planta o de los propios componentes también incluye métodos como los análisis CFD y los cálculos FEM para garantizar la funcionalidad y seguridad de la planta. La automatización desempeña un papel central en la interacción óptima de los equipos de procesamiento. Esto combina los actuadores y sensores de las plantas según los requisitos del proceso y las necesidades del cliente. El grado de automatización abarca desde la operación semiautomática hasta los procesos totalmente automáticos con control de recetas, registro de datos y la documentación del lote (BatchRecord). Se construyen plantas integradas para procesos en los campos de SOLIDMIX y UNIMIX. SOLIDMIX cubre los procesos de secado y mezclado de sólidos, mientras que UNIMIX ofrece soluciones para producir productos a base de suspensión o emulsión en el rango de baja a alta viscosidad. La gama de equipos de procesamiento varía desde soluciones prediseñadas (tiempos de entrega cortos) para productos específicos de nuestros clientes hasta soluciones de ingeniería en las que se implementan requisitos específicos de proceso y del cliente.

Diseño y Construcción de Plantas

En la división de Equipos de Procesamiento, EKATO ofrece un paquete integral de servicios y equipos como socio de desarrollo e ingeniería para equipos de procesamiento basados en procesos agitados. Con conocimientos prácticos especializados y métodos innovadores de ingeniería de procesos y aparatos, EKATO ofrece diseño conceptual, ingeniería básica, ejecución, adquisición y entrega, así como construcción y puesta en marcha del sistema.

Diseño Conceptual

En la fase conceptual de la ingeniería, EKATO define los pasos esenciales del proceso en el contexto de los análisis de procesos, así como los balances de masa y energía. Si es necesario, EKATO realiza pruebas en sus propios aparatos de laboratorio y piloto altamente resistentes a la corrosión, en los que son posibles condiciones de operación de hasta 100 bar y 300 °C. El escalado requerido a la escala operativa se basa en 80 años de experiencia. Los conceptos de proceso desarrollados de esta manera son examinados por nuestros especialistas en cuanto a su viabilidad, y se proporciona una estimación inicial aproximada de costes.

Ingeniería Básica

En la fase de ingeniería básica, EKATO interpreta técnica y mecánicamente los aparatos principales en equipos de proyecto interdisciplinares y define los servicios auxiliares, así como el concepto de control y monitorización. Se lleva a cabo un AFO (análisis funcional de operatividad) junto con el cliente. Acompañado de un análisis de riesgos adicional, el diagrama de tuberías e instrumentación (DTI) y el diseño del sistema se desarrollarán gradualmente. Con la finalización de la ingeniería básica, el sistema se evalúa en cuanto a costes con un margen de unos pocos puntos porcentuales.

Ingeniería de Detalle

En la fase de detalle, el equipo de proyecto de EKATO especifica entonces el equipo, los accesorios y los instrumentos en detalle y aclara sus interfaces. Si se solicita, estos también serán suministrados por EKATO. En este caso, EKATO se encarga de todo el procesamiento del pedido con la agilización técnica, de calidad y de plazos de entrega en los proveedores y fabricantes de componentes.

Instalación y Puesta en Marcha

EKATO lleva a cabo el premontaje mecánico, hidráulico y eléctrico de la planta, plataforma o componentes del sistema, así como las pruebas de funcionamiento y las pruebas de aceptación en fábrica (FAT) necesarias. El montaje final in situ y la tubería son planificados y organizados por profesionales experimentados e implementados por personal interno o externo, dependiendo del lugar de instalación y el alcance. Nuestros ingenieros de puesta en marcha supervisan el sistema hasta la prueba de los resultados de proceso requeridos.

Resumen

Con esta amplia gama de servicios y equipos, EKATO ofrece soluciones parciales o completas desde la idea hasta una solución técnica y económicamente sólida. Mediante el pilotaje y muchos años de experiencia en el escalado de equipos de ingeniería de procesos, EKATO ofrece al cliente garantías de proceso y proporciona fábricas de alta calidad.

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