{"id":4775,"date":"2017-05-29T15:42:47","date_gmt":"2017-05-29T13:42:47","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.wika.es\/?p=4775"},"modified":"2017-10-27T10:27:25","modified_gmt":"2017-10-27T08:27:25","slug":"control-de-nivel-por-flotador-en-fermentadores","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog-stage.wika.cloudpowered.services\/es\/aplicaciones\/control-de-nivel-por-flotador-en-fermentadores\/","title":{"rendered":"Control de nivel por flotador en fermentadores"},"content":{"rendered":"

Por qu\u00e9 el control\u00a0de nivel por flotador resulta id\u00f3nea para los fermentadores<\/strong> \u00bfSin contacto o de flotador? En el caso de los fermentadores en la industria farmac\u00e9utica, existe una respuesta clara cuando se busca un m\u00e9todo ideal para medir el nivel: los instrumentos que utilizan un flotador como transmisor de se\u00f1al se adaptan de manera \u00f3ptima a las condiciones que el medio presenta en el interior del biorreactor y proporcionan unos resultados extremadamente precisos. Los fermentadores son elementos indispensables en las plantas de fabricaci\u00f3n o investigaci\u00f3n en la industria farmac\u00e9utica. Las primeras materias para los nuevos principios activos o medicamentos se fabrican en biorreactores; para que las c\u00e9lulas puedan crecer y proliferar como es debido, se les debe suministrar nutrientes y ox\u00edgeno de manera eficaz, los cuales se distribuyen uniformemente mediante agitadores.<\/p>\n\n

\"Control

Modelo FLM-H con magnetorestricci\u00f3n (izquierda) y modelo FLR-H\/FLS\/H con cadena reed (derecha)<\/p><\/div>\n \n

Este proceso afecta la medici\u00f3n y el control de nivel en los dep\u00f3sitos; la mezcla de medios diferentes provoca distribuciones de densidad heterog\u00e9neas y, adem\u00e1s, el medio l\u00edquido del fermentador contiene prote\u00ednas, que provocan la formaci\u00f3n de una capa superficial de espuma relativamente estable. Teniendo en cuenta estos procesos y sus condiciones hacen que los instrumentos de medida de nivel sin contacto no tarden en alcanzar sus limitaciones. Los m\u00e9todos de medida hidrost\u00e1ticos que emplean sensores de presi\u00f3n sumergibles resultan inadecuados debido a las diferencias de densidad; el m\u00e9todo por radar, incluso en su versi\u00f3n guiada, no puede obviar completamente las reacciones en la espuma, lo cual significa que no se puede determinar el nivel del dep\u00f3sito con total certeza.<\/p>\n

Los instrumentos de medida que emplean un flotador no se ven afectados ni por la formaci\u00f3n de espuma ni por la conductividad el\u00e9ctrica o las constantes diel\u00e9ctricas; resultan adecuados tanto para una medici\u00f3n continua como para la detecci\u00f3n de l\u00edmites de nivel por puntos. El dise\u00f1o b\u00e1sico del sistema de control de nivel no var\u00eda: consiste en un flotador con un tubo interior y un flotador con im\u00e1n que se desplaza a lo largo de un tubo gu\u00eda, siguiendo el nivel del l\u00edquido; el flotador act\u00faa como transmisor de se\u00f1al y sus impulsos se convierten en una se\u00f1al de salida de 4-20 mA, de bus de campo o HART\u00ae. El flotador se puede dise\u00f1ar de manera que siempre est\u00e9 sobre la superficie real del l\u00edquido, lastr\u00e1ndolo y calculando la densidad nominal; su forma depende de la presi\u00f3n: se recomienda un flotador de bola para las presiones m\u00e1s elevadas, mientras que una forma cil\u00edndrica es mejor para las presiones m\u00e1s bajas. As\u00ed, los flotadores se pueden adaptar en cada caso a los procesos y a las condiciones del medio del fermentador.<\/p>\n

Sistemas se medici\u00f3n continua de nivel<\/h2>\n\n
\"Control<\/a>

Base de soporte del sensor, separada, dise\u00f1ada seg\u00fan la norma sanitaria 3-A (74-06).<\/p><\/div>\n \n

Para el m\u00e9todo de flotador destinado a la medici\u00f3n continua de nivel existen dos sistemas diferentes: por magnetoestricci\u00f3n y por cadena de contactos reed. En el primero, se fija un hilo de material magnetoestrictivo en el tubo gu\u00eda del sensor de nivel; un impulso de corriente produce un campo magn\u00e9tico circular que ejerce una torsi\u00f3n sobre el hilo, y un flotador dotado de un im\u00e1n permanente indica el nivel del l\u00edquido. La interacci\u00f3n de los dos campos magn\u00e9ticos genera una onda mec\u00e1nica en el hilo que se convierte en una se\u00f1al el\u00e9ctrica de salida en su terminal y es recogida en el cabezal del sensor por un captador piezocer\u00e1mico.<\/p>\n

Las mediciones de nivel magnetoestrictivas pueden alcanzar una exactitud de hasta un 0,1 %; este principio de funcionamiento proporciona al mismo tiempo una resoluci\u00f3n muy elevada (\u2264 1 mm). Por ello, los sensores de nivel magnetoestrictivos est\u00e1n especialmente indicados en aplicaciones donde una precisi\u00f3n elevada resulta cr\u00edtica, mayormente en procesos que manejan principios activos costosos o sensibles, en los que es preciso detectar inmediatamente cualquier reacci\u00f3n o cambio. El centro de investigaci\u00f3n de una compa\u00f1\u00eda farmac\u00e9utica alemana especializada en terapias contra el c\u00e1ncer constituye un claro ejemplo.<\/p>\n

En este centro se operan seis fermentadores en procesos por lotes; anteriormente, sus niveles se vigilaban con sensores capacitivos; sin embargo, lleg\u00f3 el momento en el que esos sensores ya no cumpl\u00edan con los requisitos de precisi\u00f3n del fabricante; en consecuencia, se sustituyeron por sensores magnetoestrictivos FLM-H de WIKA que, en funci\u00f3n de su longitud (entre 400 y 1300 mm), registran ahora los niveles de los dep\u00f3sitos con una exactitud diez veces superior. Gracias a su alta resoluci\u00f3n, los instrumentos de medida magnetoestrictivos permiten reducir las p\u00e9rdidas por fugas a unos m\u00ednimos muy inferiores al habitual: cualquier disminuci\u00f3n de nivel no esperada se notifica al instante, de modo que el operador podr\u00e1 actuar de forma adecuada y r\u00e1pida.<\/p>\n

Los sensores de nivel con contactos reed en serie se dirigen a las aplicaciones de control de nivel para las que un nivel de precisi\u00f3n menor resulta suficiente. El tubo gu\u00eda contiene una placa de circuito impreso con resistencias, sobre la que el im\u00e1n del flotador energiza contactos reed individuales, ubicados en intervalos definidos. La serie de sensores energizados resultante genera una tensi\u00f3n proporcional a la altura de llenado, que se convierte a la se\u00f1al de salida deseada, bien mediante un transmisor integrado en el sensor o bien con un transmisor ubicado en la sala de control. La exactitud del sistema de contactos reed viene determinada por la separaci\u00f3n entre los contactos montados en serie. Los instrumentos de WIKA, por ejemplo, se suministran con separaciones de 5, 10, 15 o 18 mm; as\u00ed se consiguen exactitudes de entre 0,2 y 1,8 %, con resoluciones de entre 2,5 y 9 mm.<\/p>\n

Control de nivel mediante interruptores de flotador magn\u00e9tico<\/h2>\n\n
\"Control

Ejemplo de aplicaci\u00f3n.<\/p><\/div>\n \n

La detecci\u00f3n de l\u00edmites por puntos en los niveles de llenado mediante interruptores de flotador magn\u00e9tico se basa igualmente en contactos reed. Los instrumentos convencionales de este tipo permiten especificar hasta ocho puntos de conmutaci\u00f3n para vigilar niveles de l\u00edquido definidos; los contactos reed, instalados en los puntos adecuados del tubo gu\u00eda, se energizan al aproximarse el im\u00e1n del flotador; tanto el tubo gu\u00eda como el flotador son de material no magn\u00e9tico y no hay contacto directo con el l\u00edquido durante la conmutaci\u00f3n, por lo que no se produce desgaste ni requiere alimentaci\u00f3n el\u00e9ctrica.<\/p>\n

En este caso, la fiabilidad de la medida tambi\u00e9n depende de la capacidad del flotador de adaptarse a los distintos medios \u2014una caracter\u00edstica que no queda garantizada por los m\u00e9todos alternativos a la medida de niveles por puntos como los basados en electrodos, diapasones o sensores \u00f3pticos\u2014. Otro aspecto clave del control de nivel en fermentadores, aparte de la calidad de la medida, es que tanto los materiales como los acabados superficiales y los elementos de sellado del sistema de medici\u00f3n deben satisfacer los requisitos de las aplicaciones sanitarias.<\/p>\n

El dise\u00f1o de los instrumentos de medida de WIKA, por ejemplo, cumple con las normas sanitarias 3-A, que la FDA denomina Directiva de Dise\u00f1o de Equipos Higi\u00e9nicos; los instrumentos de medici\u00f3n por flotador se fabrican habitualmente en acero inoxidable 316L, no presentan espacios muertos y est\u00e1n soldados en su totalidad; el espacio entre el tubo gu\u00eda y el flotador se determina de manera que no se produzca capilaridad ni fuerzas de adhesi\u00f3n; se puede limpiar el instrumento entero sin que queden residuos y es compatible con los procesos de limpieza y esterilizaci\u00f3n in situ CIP y SIP. Existen dos versiones de sensor para instalar en los dep\u00f3sitos: con extremo del tubo para soldar o con base de soporte; esta \u00faltima se suelda por separado a la base del dep\u00f3sito y el tubo gu\u00eda va fijado con tres pasadores que aumentan su resistencia a las turbulencias intensas que la agitaci\u00f3n provoca en el fermentador.<\/p>\n

En conclusi\u00f3n<\/strong>: si bien los instrumentos de medida sin contacto se utilizan cada vez m\u00e1s para vigilar los niveles de los l\u00edquidos en los procesos industriales, la experiencia con la medici\u00f3n de este par\u00e1metro en los fermentadores confirma que los m\u00e9todos basados en flotador siguen siendo una opci\u00f3n adecuada. Su principio mec\u00e1nico se puede adaptar \u00f3ptimamente a las condiciones cr\u00edticas de los medios, al mismo tiempo que garantiza unos resultados extremadamente precisos \u2014un aspecto irrenunciable en muchos procesos farmac\u00e9uticos\u2014.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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