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Válvulas de diafragma ¿Cada cuánto se ha de cambiar la membrana?

Esta es una pregunta recurrente y de difícil respuesta a priori. Tras varios años de experiencia en procesos de fabricación de productos farmacéuticos sigue siendo difícil el poder contestar a esta pregunta de manera concreta.

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Veámoslo de otra manera, ¿cuánto tiempo me van a durar los neumáticos del coche? Esta pregunta la tenemos todos un poco más clara, ¿no? Todos sabemos que hay factores que influyen; la conducción agresiva, si el terreno es más o menos abrupto, si usamos o no los neumáticos apropiados para el terreno por el que circulamos, la temperatura ambiente y otros factores, van a hacer que nuestros neumáticos duren 5000 Km o 40.000Km, y luego está la opción de no cambiarlos hasta que se rompan o haya un riesgo real de accidente.

El objetivo de este texto es el de dar un poco de luz a todos los usuarios de válvulas de membrana.

Existen varios tipos de materiales de membranas, como son el EPDM y el EPDM/PTFE, entre otros. Antes de entrar en materia permitirme que os presente estos tipos y sus aplicaciones (estos están basados en los productos Bürkert, por lo que otro fabricante puede tener otras características)

-         EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer) es un caucho sintético, es decir, elastómero, con una característica mecánica muy dúctil que hace que sea ideal para garantizar un cierre lo más estanco posible. El EPDM puede usarse en fluidos como el agua fría y/o caliente, medios alcalinos y ácidos débiles. Esto significa que las membranas de este material son especialmente adecuadas para aplicaciones de proceso higiénico, (industria farmacéutica y afines, así como también alimentaria) donde es necesaria la esterilización con productos oxidantes y/o vapor. Se recomienda no utilizar estas membranas con fluidos como aceites minerales y vegetales, grasas de origen animal o vegetal, carbohidratos aromáticos o alifáticos, disolventes o ácidos concentrados, ya que estas sustancias dañan la estructura de la membrana y pueden provocar daños. Tienen un rango de temperatura de fluido comprendido entre -10 a +143 ° C (esterilización con vapor +150 ° C durante 60 min)

-         EPDM/PTFE  (politetrafluoroetileno) El PTFE es un polímero  cuyas excelentes propiedades con una característica mecánica no tan dúctil como el EPDM. El PTFE es un material sólido, especialmente inerte, por lo que se utiliza con frecuencia en contacto con productos químicos reactivos y corrosivos. Debido a su resistencia química y térmica y su buena compatibilidad con agua fría y caliente, así como ácidos concentrados se suele usar en aplicaciones con fluidos “exigentes”. El PTFE no tiene "memoria"; en otras palabras, a diferencia de un elastómero, no vuelve a su forma original después de la deformación, por ese motivo se añade una pieza de EPDM, para guiar la membrana en la apertura y cierre de la válvula. Tienen un rango de temperatura de fluido comprendido entre -10 a +143 ° C (esterilización con vapor +150 ° C durante 60 min)

-         Existen otras soluciones como es el Gylon, cuya membrana combina las ventajas de las dos membranas anteriores, la flexibilidad, estanqueidad del EPDM y la resistencia química del PTFE.

Si existe duda en el material a escoger o si hay más de una opción compatible, siempre es mejor dejarse asesorar por el proveedor. Hay una membrana ideal para cada aplicación.

La vida útil de las membranas depende de varios factores. A continuación, se listan los más comunes:

-        Material del que está hecha (EPDM / PTFE / Gylon / TFM / Silicona / FKM)

-        Fluido en contacto con la membrana.

-        Presión de fluido

-        Temperatura del fluido

-        Fuerza de los actuadores (por sistema mecánico o neumático) necesaria para conseguir la estanqueidad en el cierre de la válvula.

-        Número de ciclos y frecuencia

-        Presión de control para los actuadores de doble efecto y los actuadores normalmente abiertos

Lo ideal es hacer un mantenimiento preventivo programado y evitar el tener que parar la instalación por una rotura de membrana, con los costes que esto supone. También se ha de evitar el cambo de las membranas antes del final de su vida útil, por motivos de optimización de costes. Para ello vamos a ver los criterios teóricos de uso y almacenaje.

La recomendación de cambio de las membranas es no exceder de los 3 años (5 años si las condiciones de estrés de la membrana son bajas). Para poder determinar el tiempo de sustitución de estas se recomienda hacer una prueba en la instalación. Por ejemplo:

-          Seleccionar 1 o varias válvulas que tengan factores de estrés y chequear periódicamente el estado de las mismas. Se recomienda comparar el estado con otras que no tengan esos factores de estrés o estos sean menores. Estos chequeos se pueden hacer con una periodicidad semestral o anual. Si en uso de estos chequeos se detecta un deterioro, se aconseja el cambio de las mismas y fijar este periodo para reemplazar las membranas, pero si pasados los 3 a 5 años las membranas siguen en buenas condiciones, reemplazarlas entonces* y fijar ese tiempo para hacer la próxima sustitución.

*Se recomienda cambiar a los 3 a 5 años, aunque las membranas estén en buen estado, ya que, a partir de esa fecha, los elastómeros pueden empezar a perder sus características y propiedades para los que han sido fabricados. Los componentes de elastómero pueden perder las características con el paso del tiempo. Estos cambios se producen debido a una serie de factores como la luz, el calor, el ozono, la humedad, la distorsión, el oxígeno o el contacto con fluidos como aceites y disolventes, entre otros.

Vídeo: ¿Cómo cambiar una membrana?

https://www.youtube.com/watch?v=4sf-vufp-Is&feature=emb_logo

Maneras de incrementar la vida útil de la membrana:

En el caso de las válvulas NC (normalmente cerradas), hay que adaptar el tamaño del actuador (fuerza del actuador) a la presión del fluido. Para presiones de fluido más pequeñas que las especificadas por el fabricante, seleccione el actuador con fuerza de muelle reducida. El uso de limitadores de carrera también ayuda a incrementar la vida útil.

Para válvulas NO (normalmente abiertas) y de doble acción, seleccione la presión de control para que no sea superior a la necesaria para sellar la presión del fluido.

Cuando sea necesario el mantenimiento, siga el procedimiento indicado en las instrucciones de funcionamiento.

Preste también atención al par de apriete del tornillo especificado en las instrucciones de funcionamiento. El uso de un par de apriete incorrecto puede provocar fugas en la válvula o acortar la vida útil de la membrana.

 

Notas sobre el almacenamiento:

Las membranas están identificadas con la fecha de fabricación. A título orientativo, la vida útil máxima, teniendo en consideración la fecha de producción y su almacenamiento, es de 7 años. Se recomienda tener en cuenta la fecha de fabricación a la hora de instalar una membrana en una válvula.

Existen diferentes normas internacionales que especifican los requisitos básicos para el correcto almacenamiento de los elastómeros, por ejemplo, DIN 7716 e ISO 2230.

Para poder documentar la validación y documentación / trazabilidad de las membranas, se suministran unos certificados que garantizan que todas las membranas reúnen los requisitos necesarios. A continuación, se listan los más comunes;

  • Cumple con requisitos de USP clase VI, capítulo 87/88
  • Cumplimiento con 21CFR177 y CFR de la FDA
  • Sin ingredientes de origen animal ADI, ni TSE y BSE
  • Sin residuos extraíbles ni lixiviados 
  • Cumplimiento con directivas RoHS y REACH
  • Certificados: 1935/2004 EC
  • Certificados: 2016/1416
  • Certificados: 2023/2006 EC
  • Certificados: 10/2011 EU y 2013
  • Certificado Phthalate / Latex / Nitrosaminas
  • Certificado para uso de Ozono

 

… así como pruebas de vacío, estanqueidad u otras necesidades que el mercado requiera.

Como conclusión me gustaría remarcar la idea de establecer unas rutinas de chequeo que permitan definir un periodo de mantenimiento preventivo para cada instalación, esto hará que la producción sea más segura y eficiente.

Más información:

https://www.burkert.com/en/content/download/7454/2399928/file/Diaphragm-competence.pdf?id=28

Compatibilidades químicas:

https://www.burkert.com/en/Media/Files/Chemical-Resistance-Chart

 

Luis Terés 

Field Segment Manager Pharma & Biotech

Bürkert Ibérica s.a.u

linkedin.com/in/lluís-terés-ollés-98176846

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