Los MOF, acrónimo en inglés de Metal Organic Frameworks, son una clase de nanomateriales con una gran área superficial y estructuras porosas que ofrecen ventajas en una gran variedad de aplicaciones, incluyendo el almacenamiento de hidrógeno, la purificación del agua y la cicatrización de heridas. A pesar de su gran potencial, no se ha logrado un uso generalizado de los MOF debido a la falta de procesos de síntesis de fabricación a gran escala.

Investigadores del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Washington en Seattle están realizando investigaciones para estudiar cómo la termodinámica de los fluidos supercríticos impacta en la síntesis de los MOF. Descubrieron que el uso de un regulador de contrapresión (BPR) resistente a obstrucciones les ayuda de forma notable en su investigación: manteniendo una presión estable en un reactor de síntesis de nanomateriales que está cerca del punto crítico de dióxido de carbono.

La doctora Elizabeth Rasmussen explicando el detalle de la instalación donde se puede ver el regulador de contra presión Equilibar

Detalles del proceso:

Históricamente, los investigadores se han enfrentado con dificultades a la hora de adaptar los MOF a aplicaciones prácticas porque los procesos de laboratorio que utilizan son difícilmente escalables a la producción. En 2020, Elizabeth Rasmussen, entonces candidata a doctorado en la universidad, publicó un artículo con sus colegas que describía un método innovador para escalar la síntesis de nanopartículas MOF utilizando un flujo continuo de dióxido de carbono supercrítico.

Para eliminar la formación de hielo seco y el bloqueo que se crea, así como mejorar las tasas de producción del reactor, la Dra. Rasmussen reemplazó un regulador tradicional de muelle por un regulador de contrapresión Equilibar B6R. El B6R es parte de la serie BR de reguladores de contrapresión que están específicamente diseñados para ser resistentes a los bloqueos, particularmente en entornos supercríticos.

El B6R integra una tecnología para aplicaciones supercríticas con un diseño que mantiene un control de alta precisión mientras reduce el efecto Joule-Thomson de los fluidos de proceso supercríticos que pasan por los orificios de salida del regulador. Al igual que los otros BPR patentados por Equilibar, el B6R cuenta con un diseño de múltiples orificios con un diafragma delgado y flexible que proporciona una alta precisión, una reacción instantánea y un funcionamiento sin fricción.

Una característica clave del diseño del B6R y de otros reguladores de la serie BR de Equilibar es una cavidad de expansión aguas abajo que proporciona un área de sección transversal en aumento constante para eliminar los puntos de convergencia que producen la acumulación de hielo seco durante la descompresión. Las ranuras de las juntas tóricas están diseñadas para reducir el estrés durante la descompresión rápida, lo que aumenta la vida útil de las juntas tóricas.

El sistema de la Dra. Rasmussen requería una presión operativa de hasta 6000 psi (413 bares) para procesar el dióxido de carbono en estado supercrítico. Además, la doctora y sus colegas investigadores querían quitar un filtro de partículas para que las nanopartículas pudieran recolectarse en un matraz aguas abajo del BPR. Para cumplir con estos requisitos, la Dra. Rasmussen trabajó con los ingenieros de Equilibar para seleccionar un B6R con un diafragma  de PEEK y juntas tóricas de FKKM. El equipo ofrece una precisión de la presión de ± 2. La presión de pilotaje sobre el regulador de contrapresión fue suministrada por una botella de nitrógeno.

Esquema del sistema del reactor de dióxido de carbono supercrítico con el Equilibar BPR aguas abajo del reactor, proporcionando un control de presión preciso y constante.

Puede leer el artículo completo aquí o, para obtener más información sobre toda la serie BR de reguladores resistentes al bloqueo, visite nuestra página de reguladores de contrapresión para fluidos supercríticos. 

Reguladores especiales de Equilibar

El regulador de contrapresión resistente a obstrucciones B6R es uno de los múltimples reguladores de contrapresión especiales de Equilibar que cuentan con diseños específicos para temperaturas extremas, productos químicos agresivos y presiones extremas.

Regulador de contrapresión B6R en servicio

Además de los reguladores de contrapresión de Equilibar, desde Rosetta Technoology Solutions ofrecemos dispositivos únicos para el control de fluidos en aplicaciones de control de flujo, control de presión y vacío.

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