Por lo general, los procesos industriales se componen de varias etapas para conseguir el producto final.
En algunas de ellas sólo se realizan procesos físicos como la condensación, destilación, extracción, filtración o vaporización, mientras que en otras se efectúan procesos químicos como la calefacción, cristalización, disolución, dispersión, homogeneización, mezclado, refrigeración, entre otras.
Para poder llevar a cabo los procesos químicos se requieren de equipos llamados reactores industriales en los que tienen lugar reacciones químicas que son responsables de conseguir productos con el color, la consistencia, la densidad, el olor y el sabor deseados.
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¿Qué son y qué características tienen?
Los reactores industriales (también llamados reactores químicos) son equipos que fueron creados con el propósito de que en su interior se produzcan reacciones químicas, es decir, transformaciones desencadenadas por la combinación de sustancias distintas para la fabricación de diversos productos de la industria alimentaria y cosmética, principalmente.
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El componente principal de estos equipos es un recipiente hermético donde tienen lugar la reacción o reacciones químicas. Usualmente, estos están hechos de acero inoxidable, lo que garantiza una excelente durabilidad y resistencia a la corrosión e higiene máxima.
El recipiente que funge como elemento central contiene líneas de entrada y salida para que puedan, primero, introducirse las diferentes sustancias y, segundo, para que el producto ya formulado pueda desembocar y ser almacenado en los envases en los que se va a comercializar.
Los reactores industriales hacen uso de un algoritmo de control que se encarga de garantizar que se produzca el contacto adecuado entre las sustancias que se modifican en el recipiente y de que se mantengan las condiciones de presión, temperatura y velocidad necesarias para obtener la reacción esperada (1).
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El diseño de los reactores industriales garantiza una menor inversión de tiempo y dinero y una eficiencia máxima.
También es preciso decir que los reactores se complementan con diversos accesorios como agitadores; compuertas; cubiertas externas; emulsionadores; sensores de temperatura, presión y peso; serpentines y algunos otros, según las reacciones que suceden al interior del recipiente.
Los más comunes son los agitadores que, generalmente, cuentan con un motor y se encuentran en la parte superior de los recipientes. El diseño de un reactor industrial (recipiente y accesorios) depende de las propiedades físicas que posean las sustancias a modificarse y de las reacciones químicas que se produzcan dentro de estos.
En Grupo Acura diseñamos y fabricamos reactores industriales para dar respuesta a las necesidades de tu empresa. Nuestros diseños también incluyen otro tipo de contenedores como tanques atmosféricos, de almacenamiento, enchaquetados, tanques a presión, estacionarios, clean in place y silos. ¡Contáctanos y conoce nuestros productos!
Hay distintos tipos de tanques a presión según su uso (almacenamiento o proceso), forma (esféricos y cilíndricos) y objeto (generador de vapor o recipientes). Lee las características de cada uno aquí.
Tipos de reactores industriales
Los reactores industriales pueden clasificarse según tres criterios: la fase en la que se encuentren las sustancias o reactivos (de reacciones homogéneas y heterogéneas), el grado de mezclado que se logre (de mezcla perfecta y de flujo de pistón) y la forma de operación (discontinuos, continuos y semicontinuos) (2).
Reactores según la fase
Las reacciones químicas que se producen en los recipientes se generan entre sustancias de fase sólida, líquida o gaseosa. De acuerdo con lo anterior se dividen en:
- De reacciones homogéneas. Se producen, mayormente, entre gases y, en menor medida, entre líquidos. Las moléculas de estos se conectan directamente sin interfases.
- De reacciones heterogéneas. Se dan entre un gas y un líquido, un gas y un sólido, un sólido y un líquido o componentes disueltos en fases líquidas inmiscibles. La transferencia de masa que se produce entre estas puede influenciar la velocidad del proceso.
Reactores según el grado de mezclado
Los reactores también pueden dividirse según el grado de mezcla o modelo de flujo:
- De mezcla perfecta. Tienen forma de cilindro o esfera y comparten alto y diámetro. Su forma de operación puede ser continua, discontinua o semicontinua.
La reacción que se produce en el interior se encuentra completamente agitada, es decir, unida y con características uniformes, por lo que las propiedades intensivas son las mismas en cualquier espacio. Los reactores industriales de tanque agitado son los más comunes y utilizados.
- De flujo pistón. Poseen forma de tubo. La mezcla que tienen en el interior del recipiente del reactor va de un extremo a otro emulando un pistón, es decir, en forma lineal y constante, por lo que no se crea ninguna mezcla en la dirección del flujo. Su modo de operar es siempre de forma continua.
Reactores según la forma de operación
El último criterio del que te contamos es el de la forma o modo de operación que pueden tener los reactores químicos:
- Continuos
Este tipo recibe este nombre porque en ellos se produce un flujo continuo de reactivos en el recipiente, así como una salida continua de reactivos o sustancias residuales. En los reactores industriales continuos no hay una variación en las propiedades de las sustancias, según el tiempo.
Son preferidos por las industrias de gran tamaño porque crean mayor constancia en la calidad del producto y sus condiciones de reacción, además de que permiten el control automático y reducen los precios de mano de obra.
Para llevar a cabo esta forma de operación se utilizan reactores tubulares y de tanque agitado. Los primeros con reacciones en fase gas y algunas en líquida; además, son muy populares para obtener reacciones catalíticas. El segundo se usa con reacciones de partículas sólidas en suspensión de fase líquida o para reacciones en fase líquida-líquida.
Los reactores industriales pueden estar formados por un solo recipiente o varios conectados en serie que conforman una batería de estos (2).
- Discontinuos
La masa o sustancia reaccionante (la que se va formando de la unión de las sustancias) es agitada y mezclada perfectamente hasta conseguir uniformidad tanto en la composición como en la temperatura, en todos los espacios a cada instante.
Este tipo se utiliza para generar reacciones entre líquidos y, en ocasiones, entre un líquido y un sólido. También hay que mencionar que en este modo de operación ningún material o sustancia es incorporado o extraído del recipiente.
Estos reactores son usados en industrias que tienen producciones pequeñas o medianas en las que se ocupan para la obtención de diferentes productos.
No se recomiendan para producciones muy grandes debido a que los costos pueden ser muy altos dado que se necesita llenar, descargar y limpiar el reactor cada vez que se utiliza.
- Semicontinuos
Los semicontinuos no se pueden definir en ninguna de las formas anteriores, sino como una combinación de ambos. Este modo de operar sucede cuando se generan dos productos distintos, pero solamente es uno el que interesa como sucede con la cloración de benceno.
Estos reactores también se prefieren cuando todas las sustancias o reactivos necesarios son cargados desde un inicio, pero en algún momento uno de ellos es extraído de forma continua como pasa con las reacciones reversibles. Un ejemplo de esto es la esterificación (transformar un compuesto químico en un éster, es decir, en un líquido incoloro con olor a frutas).
En Grupo Acura somos especialistas en el diseño y la fabricación de todo tipo de reactores industriales. Nuestros reactores y contenedores son fabricados según los lineamientos establecidos en la American Society of Mechanical Engineers (ASME). Cotiza ahora y consigue el reactor adecuado para tu negocio.
Importancia de los reactores industriales
Estos son fundamentales en muchas industrias porque permiten la generación de nuevos productos a través de diferentes procesos químicos:
- Calefacción. Elevación de temperatura.
- Cristalización. Formación de porciones de materia con estructura cristalina.
- Disolución. Disminución de la concentración de una sustancia.
- Dispersión. Distribución de partículas finamente divididas.
- Homogeneización. Dotación de características iguales a la nueva unidad.
- Mezclado. Incorporación con la que se obtiene uniformidad.
- Refrigeración. Reducción de temperatura.
Las industrias que más hacen uso de los reactores industriales son:
- Alimentaria
- Constructora
- De papel
- Farmacéutica
- Metalúrgica
- Química
Algunos de los productos que se obtienen en la industria alimentaria son los jugos, las mermeladas y las salsas; en la cosmética, los acondicionadores, geles, jabones líquidos y shampoos y en la farmacéutica, los jarabes, ungüentos y las vacunas.
Los reactores continuos son especialmente necesarios en la industria química donde existen requerimientos muy específicos de agitación, como el mantenimiento de burbujas de gas (2).
En Grupo Acura hemos trabajado de la mano con empresas que necesitan de reactores industriales como las de alimentos y bebidas, cosmética, farmacéutica y química. Tenemos más de 30 años de servicio. Cotiza con nosotros y comprueba la calidad de nuestras soluciones industriales.
El tanque enchaquetado es un recipiente equipado con una chaqueta de enfriamiento o calentamiento. Conoce más sobre estos equipos en este artículo que preparamos para ti.
Ventajas
Además de servir a muchas industrias, los reactores industriales tienen otros beneficios entre los que destaca su diseño personalizado. Estos pueden ser creados según las necesidades de tu empresa. Ingenieros especialistas pueden asesorarte para diseñar el reactor industrial que requieres y así obtener productos de calidad.
El diseño personalizado incluye la cantidad, el tamaño y el volumen de los recipientes y la presión y temperatura, según la reacción química que va a tener lugar y las propiedades de las sustancias o reactivos.
Los reactores industriales pueden identificarse por medio de una combinación de sus características, por ejemplo, existe el reactor continuo de tanque agitado o mezcla perfecta.
Otra ventaja es que los discontinuos pueden servir para obtener diferentes productos con un mismo aparato. Esto puede representar un apoyo, sobre todo para los negocios que apenas comienzan y necesitan usar al máximo el equipo del que disponen.
En Grupo Acura sabemos lo que tu empresa necesita, por lo que ponemos a tu alcance los reactores industriales de la más alta calidad.
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Referencias de consulta
1. Samuel Ibáñez. Sistemas de control “on line” de reactores químicos Batch. Universitat Politécnica de Catalunya, 2019-2020. Consultado el 10 de marzo de 2022.
2. Alberto Castro, Sergio De Miguel, Teresita Garetto y Mario Sad. Reactores químicos: curso introductorio. Universidad Nacional del Litoral, 2020. Consultado el 10 de marzo de 2022.
