Plantas Piloto de Química Aplicada Educativa
Planta Piloto Educativa Multirreactor para Operaciones Unitarias de Ingeniería de Reacciones
Número de artículo : LPK-DGNFY
El precio varía según Especificaciones y personalizaciones
- Configuraciones del Reactor
- Lecho Fijo, Lecho Fluidizado, Tanque Agitado
- Control y Software
- PLC con pantalla táctil, Gemelo Digital WebGL y Acceso Remoto
- Interbloqueos de Seguridad
- Protección contra sobrecalentamiento y sobrepresión
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Introducción
La Planta Piloto Educativa Multifuncional de Operaciones Unitarias de Ingeniería de Reacciones es un sistema de laboratorio integrado a escala de banco, diseñado para departamentos de ingeniería química y tecnología de procesos a nivel universitario. Esta planta piloto combina tres configuraciones fundamentales de reactores químicos—un Reactor de Lecho Fijo (FBR) catalítico gas-sólido, un Reactor de Lecho Fluidizado (FLBR) y un Reactor de Tanque Agitado (STR)—en un marco único y compacto. Al compartir un sistema centralizado de alimentación y precalentamiento de gases, los estudiantes pueden comparar la hidrodinámica de los reactores, las características de transferencia de calor y masa, y el rendimiento del catalizador. Equipada con controles digitales modernos y una interfaz de gestión de aprendizaje basada en web, esta planta piloto educativa cierra la brecha entre la cinética de reacción teórica y las operaciones prácticas de procesos industriales.
Diseño Personalizable de Hardware y Software
Reconociendo que cada laboratorio universitario tiene requisitos curriculares, limitaciones de espacio y enfoques de investigación únicos, esta planta piloto está diseñada con una arquitectura altamente flexible. Tanto los componentes de hardware como los sistemas de control de software se pueden personalizar para alinearse con sus objetivos de enseñanza específicos.
En el lado del hardware, se pueden realizar modificaciones en las dimensiones del reactor, especificaciones de materiales (como aleaciones de alta temperatura o vidrio resistente a la corrosión), configuraciones de sensores y líneas de alimentación auxiliares. En el lado del software, la interfaz de control, los parámetros de adquisición de datos y los portales de acceso remoto se pueden adaptar para integrarse con los Sistemas de Gestión de Aprendizaje (LMS) existentes de su institución o con estándares específicos de laboratorio virtual, garantizando que el equipo se ajuste a su marco de laboratorio.
Funciones y Ventajas Clave de Enseñanza
- Estudios Comparativos Multirreactor: Los estudiantes pueden ejecutar reacciones catalíticas idénticas de forma secuencial en los reactores de lecho fijo, lecho fluidizado y tanque agitado, permitiéndoles observar y analizar directamente el impacto de la geometría del reactor y la dinámica de fluidos en la conversión y la selectividad.
- Flujo de Proceso a Escala de Ingeniería: El sistema cuenta con precalentadores independientes para gases reactivos y un colector de válvulas de tres vías, enseñando a los estudiantes las complejidades del enrutamiento de procesos, la mezcla de gases y la gestión térmica.
- Control Térmico Avanzado y Seguridad: Cada zona del reactor cuenta con controladores de temperatura programables de alta precisión con camisas de calentamiento de tipo dividido para facilitar la inspección y el reemplazo del recipiente. Los interlocks de seguridad integrados para condiciones de sobre-temperatura y sobre-presión enseñan a los estudiantes los protocolos de seguridad industrial.
- Gemelo Digital Habilitado para Web y Pedagogía: Utilizando tecnología WebGL, el sistema admite un portal interactivo en línea basado en web. Los estudiantes pueden acceder a esquemas del sistema, prepararse para laboratorios de forma remota y completar evaluaciones a través de un portal integrado para instructores que incluye generación y calificación automática de pruebas.
Detalle y Partes
Especificaciones Técnicas y Módulos Experimentales
La siguiente tabla detalla los parámetros técnicos clave y los módulos experimentales prácticos admitidos por esta planta piloto educativa:
| Componente del Sistema / Módulo | Especificaciones Técnicas y Capacidades | Objetivos Educativos y Experimentales |
|---|---|---|
| Reactor de Lecho Fijo (FBR) | • Diseño tubular con dimensiones personalizables • Camisa de calentamiento eléctrico programable • Termopozo axial interno |
• Determinación de la actividad y selectividad del catalizador • Evaluación de perfiles de temperatura en lechos empacados • Cálculo de tiempo espacial y velocidad espacial |
| Reactor de Lecho Fluidizado (FLBR) | • Columna vertical con placa distribuidora de gas • Zona de fluidización visible • Precalentamiento independiente |
• Observación de regímenes de fluidización y expansión del lecho • Determinación de la velocidad mínima de fluidización ($u_{mf}$) • Transferencia de calor y masa en fluidización gas-sólido |
| Reactor de Tanque Agitado (STR) | • Diseño de autoclave con agitador de velocidad variable • Manómetro y puertos de muestreo líquido/gas • Calentamiento eléctrico y serpentín de enfriamiento |
• Estudio de la distribución de tiempos de residencia (RTD) • Cinética de reacciones en fase líquida y multifásicas • Coeficientes de transferencia de calor en recipientes agitados |
| Sistema de Alimentación y Precalentamiento | • Controladores de flujo másico de gas multicanal • Precalentadores de vapor/gas de doble etapa • Válvulas de enrutamiento de 3 vías resistentes a la corrosión |
• Termodinámica de mezcla de gases • Cálculos de vaporización y precalentamiento • Familiarización con diagramas de tuberías e instrumentación (P&ID) |
| Suite de Control y Software | • Panel centralizado PLC/HMI con pantalla táctil • Interfaz de acceso remoto habilitada para WebGL • Herramienta de evaluación automatizada para instructores |
• Registro de datos en tiempo real y análisis de tendencias • Conceptos de automatización de procesos y sintonización PID • Preparación y pruebas pre-laboratorio con gemelo digital |
Integración Curricular y Mapeo Académico
Esta planta piloto educativa está diseñada para apoyar y reforzar directamente los principios fundamentales que se encuentran en los currículos estándar de ingeniería química. Al integrar experimentos físicos con literatura académica clásica, los instructores universitarios pueden mapear fácilmente las sesiones de laboratorio con las clases teóricas.
Los experimentos realizados en esta unidad se alinean con las operaciones unitarias fundamentales y los fenómenos de transporte descritos en los principales libros de texto académicos:
- Operaciones Unitarias de la Ingeniería Química: La planta piloto proporciona demostraciones físicas de fluidización gas-sólido, dinámica de flujo en lechos empacados y agitación mecánica. Los estudiantes pueden relacionar las caídas de presión medidas a través del lecho fluidizado con la clásica ecuación de Ergun y las teorías de fluidización cubiertas en el texto.
- Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias: El sistema sirve como una excelente plataforma para estudiar la transferencia de calor en lechos empacados y recipientes agitados, así como las resistencias a la transferencia de masa en catálisis heterogénea (limitaciones de difusión interna y externa).
- Diseño en Ingeniería Química: Con su tubería, válvulas, sensores e interlocks de seguridad de grado industrial, esta unidad ayuda a los estudiantes a comprender la seguridad de procesos, el diseño de diagramas de tuberías e instrumentación (P&ID) y los principios de escalado de reactores.
Además, el equipo sirve como piedra angular para cursos que utilizan textos como Ingeniería de las Reacciones Químicas, donde conceptos como flujo no ideal, funciones de distribución de tiempos de residencia (RTD) (curvas $E$ y $F$) y modelado cinético catalítico se traducen de modelos matemáticos a datos de laboratorio físicos.
Para garantizar que su plan de estudios específico sea totalmente compatible, nuestro equipo de ingeniería puede personalizar tanto el diseño del hardware como los manuales de laboratorio guiados por software para que coincidan con la terminología, nomenclatura y secuencias experimentales de los libros de texto preferidos de su departamento.
Acerca de LABPARK
LABPARK es un fabricante y desarrollador dedicado de plantas piloto educativas y equipos de laboratorio, con más de 20 años de experiencia sirviendo al sector de educación superior global. Nos especializamos en proporcionar sistemas de enseñanza de alta calidad y alineados académicamente en seis disciplinas principales: Química, Ingeniería Química, Biotecnología, Ingeniería de Alimentos, Ingeniería Farmacéutica e Ingeniería Ambiental.
Impulsados por la innovación continua, LABPARK posee 209 patentes técnicas y ha establecido asociaciones de colaboración con más de 289 universidades e institutos en todo el mundo. Nuestra instalación de producción e I+D de última generación cubre 49,000 metros cuadrados, garantizando que cada pieza de equipo sea construida bajo rigurosos estándares de seguridad y educativos antes de ser desplegada en laboratorios universitarios.
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