Identifica si una reacción química puede perder el control y define medidas para evitar aumentos peligrosos de temperatura y presión.
En los procesos químicos, el calor generado puede superar la capacidad de refrigeración del reactor. Si la temperatura acelera la propia reacción, puede producirse una reacción fuera de control o thermal runaway, con riesgo de sobrepresión, liberación de sustancias, incendio o explosión.
En TÜV SÜD estudiamos el comportamiento térmico de materias primas, mezclas, intermedios y productos para determinar si el proceso puede operarse y escalarse de forma segura, incluso ante desviaciones o fallos previsibles.
Solicita un análisis de seguridad térmica
¿Cuándo necesitas evaluar la seguridad térmica?
El análisis está especialmente indicado cuando:
- desarrollas una nueva reacción o formulación;
- pasas del laboratorio a planta piloto o producción;
- aumentas el tamaño del lote o la capacidad del reactor;
- modificas temperaturas, tiempos, concentraciones o dosificaciones;
- introduces una nueva materia prima, catalizador o disolvente;
- existe una reacción exotérmica o una posible descomposición;
- quieres conocer qué ocurriría ante un fallo de refrigeración;
- necesitas evaluar la estabilidad durante el secado o almacenamiento;
- un HAZOP ha identificado escenarios de temperatura alta, acumulación o pérdida de agitación;
- has sufrido una desviación, incidente o reacción inesperada.
Un proceso seguro a pequeña escala puede presentar riesgos diferentes cuando aumenta el volumen, cambia la transferencia de calor o se modifica la dosificación. La calorimetría de reacción permite estudiar la transferencia del proceso desde el laboratorio hasta fabricación y detectar problemas relacionados con generación de calor, mezcla o transferencia de masa.
¿Qué analizamos?
El alcance se adapta al proceso y puede incluir:
- estabilidad térmica de reactivos, intermedios, mezclas y productos;
- reacciones deseadas, secundarias y de descomposición;
- calor generado y velocidad de generación;
- acumulación de reactivos;
- efecto de cambios de temperatura, concentración o dosificación;
- comportamiento ante pérdida de refrigeración o agitación;
- generación de gases y aumento de presión;
- procesos de secado, concentración o almacenamiento;
- condiciones térmicas seguras de operación;
- medidas preventivas, de control y mitigación.
Un enfoque progresivo adaptado a tu proceso
Parámetros clave para evaluar el riesgo
- MTSR: La temperatura máxima de la reacción de síntesis permite estimar la temperatura que podría alcanzar el sistema debido a la energía acumulada en la reacción.
- TMRad: El tiempo hasta alcanzar la velocidad máxima de reacción en condiciones adiabáticas ayuda a conocer el margen disponible antes de que una descomposición o reacción no deseada se acelere.
Según el alcance también pueden evaluarse otros parámetros de estabilidad, generación de calor y presión necesarios para interpretar el escenario.
¿Qué recibirás?
El resultado puede incluir:
- revisión del proceso y de la información disponible;
- definición del programa de ensayos;
- resultados térmicos y calorimétricos;
- identificación de exotermias y descomposiciones;
- evaluación de escenarios de pérdida de control;
- interpretación de MTSR, TMRad u otros parámetros;
- límites y condiciones recomendadas de operación;
- medidas preventivas y de mitigación;
- necesidades de estudios complementarios;
- informe técnico con resultados y conclusiones.
Obtendrás una base técnica para decidir si el proceso puede escalarse, qué condiciones deben controlarse y qué medidas deben incorporarse.
Del laboratorio a una operación segura
La seguridad térmica debe considerarse durante todo el ciclo de vida del proceso:
- desarrollo de la reacción;
- selección de las condiciones de operación;
- escalado;
- diseño del reactor;
- revisión HAZOP;
- puesta en marcha;
- gestión de cambios;
- investigación de desviaciones.
Evaluar la reacción antes del escalado reduce el riesgo de descubrir problemas térmicos cuando el proceso ya está diseñado o en producción.
¿Por qué elegir TÜV SÜD?
- Experiencia en seguridad de procesos y riesgos de reacción.
- Evaluación independiente del comportamiento térmico.
- Combinación de ensayos, interpretación y consultoría.
- Integración con HAZOP, LoPA y seguridad funcional.
- Recomendaciones orientadas al diseño y la operación.
- Análisis adaptado al grado de madurez del proceso.
- Capacidad para evaluar reacciones, descomposiciones y escenarios de fallo.
Evita que una reacción inesperada comprometa tu proceso
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Servicio ofrecido por TÜV SÜD Iberia S.A.U.
Preguntas frecuentes
- ¿Qué es una reacción runaway? Es una reacción que se acelera porque el calor generado no se elimina con suficiente rapidez. El aumento de temperatura incrementa la velocidad de reacción y puede provocar una subida rápida de temperatura y presión.
- ¿Cuándo conviene realizar el análisis? Antes de escalar una reacción, modificar sus condiciones, cambiar materias primas o diseñar el proceso industrial. También puede realizarse tras una desviación, incidente o resultado inesperado.
- ¿Qué diferencia existe entre DSC y calorimetría de reacción? La DSC puede utilizarse como técnica inicial para detectar fenómenos térmicos y descomposiciones en pequeñas muestras. La calorimetría de reacción permite estudiar la generación de calor durante el proceso y aportar información para su escalado y control.
- ¿Qué ocurre si falla la refrigeración? El estudio puede evaluar el calor y el reactivo acumulados para estimar cómo evolucionaría la temperatura y si podrían iniciarse reacciones secundarias o descomposiciones.
- ¿También se pueden estudiar procesos de secado? Sí. Durante el secado pueden producirse concentraciones, autocalentamientos o descomposiciones que deben evaluarse según el material y las condiciones del proceso.
- ¿Este análisis sustituye a un HAZOP? No. La caracterización térmica aporta datos experimentales sobre la reacción. El HAZOP utiliza la información disponible para analizar desviaciones del proceso. Ambos servicios son complementarios.
- ¿Qué cantidad de muestra se necesita? Depende de la técnica, el número de ensayos y las características de la sustancia o mezcla. La cantidad y las condiciones de envío se definirán al preparar el programa experimental.
- ¿Puede analizarse una reacción de polimerización? Sí, cuando el objetivo sea estudiar su comportamiento térmico, la generación de calor, posibles reacciones secundarias o escenarios de pérdida de control. La generación o composición de gases puede requerir ensayos adicionales.
