Una bomba peristáltica mueve el fluido apretando un tubo flexible con rodillos giratorios. El tubo es la única parte mojada, lo que elimina la necesidad de limpiar la cámara de la bomba entre lotes. Este diseño es el motivo por el que las bombas peristálticas dominan la dosificación en bioprocesamiento, análisis de laboratorio, diálisis, infusión y dispensación de alimentos. También es por eso que el tubo, no la bomba, determina la precisión del flujo, el riesgo de contaminación y el intervalo de mantenimiento.
Este artículo cubre cómo especificar tubos de silicona para servicio peristáltico: dureza, espesor de pared, tamaño del orificio, vida útil esperada del tubo y la documentación de cumplimiento que necesitan los compradores médicos, farmacéuticos y de alimentos.
Por qué la silicona es la opción más común para los tubos peristálticos
En el servicio peristáltico aparecen cuatro materiales de tubería: silicona, silicona curada con platino-, elastómero termoplástico y PVC. La silicona es la opción predeterminada por varias razones.
Resistencia química en una amplia gama de fluidos acuosos y ligeramente agresivos
Rango de temperatura de aproximadamente -50 grados a 200 grados, lo que permite la dosificación de vapor y líquido caliente.
Recuperación de la compresión, por lo que el tubo vuelve a su forma después de cada paso del rodillo.
Sin plastificante, lo que evita la lixiviación al fluido bombeado.
Grados transparentes que permiten la inspección visual del flujo y las burbujas.
Opciones de curado con platino con un perfil de extracción bajo para fluidos sensibles
La propiedad de recuperación de la compresión es fundamental para el rendimiento peristáltico. Cada paso del rodillo aplana el tubo, y el tubo debe volver a llenarse antes de que llegue el siguiente rodillo. La recuperación de silicona es fuerte, lo que respalda un flujo estable y una larga vida útil del tubo cuando el espesor de la pared y la dureza coinciden con el cabezal de la bomba.
Para conocer el material base detrás de estos tubos, consulte caucho de silicona sólido, la familia HTV utilizada para extrusión.
Dureza, espesor de pared y relación de flujo
Tres dimensiones de tubo impulsan el rendimiento más que cualquier otra variable.
Orificio o diámetro interior (ID).Establece el volumen por pasada de rodillo y, por tanto, el caudal a una velocidad de bomba determinada. El flujo aumenta con el área de la sección transversal, por lo que un pequeño cambio de diámetro produce un gran cambio de flujo.
Espesor de la pared.Establece la relación de compresión y la fuerza de restauración. Las paredes delgadas se rellenan más rápido y se adaptan a la dosificación de alta velocidad. Las paredes gruesas resisten una mayor presión de descarga y duran más bajo una oclusión determinada, a costa de un mayor torque de accionamiento y un llenado más lento.
Dureza.Fija la rigidez y la recuperación. Un tubo más duro resiste la fluencia y mantiene la precisión del flujo por más tiempo. Un tubo más blando sella contra el rodillo con menos fuerza y se adapta a presiones más bajas y fluidos más delicados.
Los tubos peristálticos de silicona típicos van de 50 a 70 Shore A. El rango médico y de laboratorio común se sitúa cerca de 50 a 60 Shore A. Hay grados más suaves disponibles para dosificación a baja presión, pero tienden a deslizarse más rápido bajo oclusión continua.
| Parámetro de la tubería | Rango típico | Efecto sobre el rendimiento |
|---|---|---|
| Diámetro interior (ID) | 1 a 12mm | Impulsor directo del flujo por pasada de rodillo. |
| Grosor de la pared | 1,6 a 4,8 mm | Controla la capacidad de presión y la velocidad de recarga. |
| Dureza | 50 a 70 Orilla A | Establece la fuerza de sellado, la resistencia a la fluencia y la vida útil. |
| Temperatura de funcionamiento | -50 a 200 grados | Permite el servicio de vapor y fluido caliente. |
| Tolerancia a la esterilización | Autoclave, gamma, EtO | El método impulsa la selección de calificaciones |
La cifra de vida útil del tubo que cotizan los proveedores siempre debe estar vinculada a un cabezal de bomba, velocidad, oclusión y contrapresión específicos. No es lo mismo una vida útil de 500 horas a baja velocidad y baja presión que 500 horas a alta velocidad contra contrapresión.
Vida útil del tubo y qué la acorta
Los tubos peristálticos de silicona en el servicio de laboratorio suelen funcionar entre varios cientos y más de mil horas, y la extensión es grande porque el trabajo varía mucho.
Los principales factores que acortan la vida:
Configuración de oclusión.La sobreoclusión aplana la pared más allá de la recuperación total y acelera la fatiga. La oclusión reduce el flujo pero prolonga la vida.
Velocidad de la bomba.Una velocidad más alta significa más pasadas de rodillo por hora y una acumulación de fatiga más rápida.
Contrapresión.Una presión de descarga más alta aumenta la tensión de la pared en cada pasada.
Temperatura.El servicio caliente continuo ablanda el tubo y acelera el deslizamiento.
Exposición química.Los disolventes agresivos y los ácidos concentrados atacan la superficie.
Espesor de la pared.Las paredes delgadas se fatigan más rápido que las gruesas con la misma oclusión.
El mecanismo de tensión es la fatiga mecánica, no química. En una aplicación de tubos médicos, como los tubos LSR para dosificación de precisión, se aplica la misma lógica de fatiga: la recuperación después de la compresión es la propiedad que rige la vida útil.
Un enfoque de mantenimiento práctico: registrar las horas de bombeo con una oclusión y velocidad definidas, luego reemplazar el tubo entre el 70 y el 80 por ciento de la vida útil validada en lugar de cuando se produzca una falla visible. La deriva del flujo cerca del final de su vida es gradual y puede escapar a un control visual.
Cumplimiento para contacto médico, farmacéutico y alimentario
Los tubos peristálticos a menudo entran en contacto con fluidos biológicos, medicamentos o alimentos. El conjunto de cumplimiento depende de la categoría de contacto y del mercado.
Para el contacto médico y farmacéutico, los requisitos comunes son:
Pruebas de reactividad biológica USP Clase VI
Biocompatibilidad serie ISO 10993, con citotoxicidad ISO 10993-5 e irritación y sensibilización ISO 10993-23
FDA 21 CFR 177.2600 para artículos de caucho de uso repetido donde se aplica el contacto con alimentos o medicamentos
Una declaración de curación platino-, ya que pueden aparecer residuos de peróxido en las pruebas de extraíbles.
Para dispensación de alimentos y bebidas:
FDA 21 CFR 177.2600
Pruebas de migración UE 10/2011 para el simulante correspondiente
Declaración REACH SVHC
Nota sobre la interacción de estándares. ISO 10993 cubre la evaluación biológica, USP Clase VI cubre un conjunto de pruebas de reactividad biológica específica y FDA 21 CFR 177.2600 cubre el contacto del caucho con alimentos. Un solo grado de tubería puede satisfacer más de uno, y el comprador debe preguntar qué informes están archivados, con fechas, en lugar de asumir.
Para la esterilización, los tubos de silicona toleran el autoclave de vapor, gamma y EtO. Tanto el vapor como la gamma pasan por el marco ISO ya cubierto para la silicona médica, y la selección del grado del tubo interactúa con el método de esterilización de la misma manera que lo hacen las piezas moldeadas.
Grados de tubos: curado con platino versus curado con peróxido
El tubo se extruye y luego se cura. El sistema de curado cambia el perfil extraíble y el olor.
Cura de platinoNo deja subproductos de peróxido, tiene un perfil de extracción bajo y es el estándar para tubos USP Clase VI e ISO 10993. Cuesta más y es más sensible a la inhibición del curado causada por ciertos contaminantes durante la extrusión.
Curado con peróxidoEs más barato y sigue siendo común en tuberías industriales y de uso general. Puede tener un olor y un nivel extraíble más alto, por lo que se evita el contacto con medicamentos, sangre o alimentos infantiles.
Para la mayoría de las tareas médicas y de laboratorio peristálticas, especifique la cura con platino y solicite los datos extraíbles.
Compatibilidad química y selección de fluidos
La silicona maneja una amplia gama de fluidos y conoce puntos débiles que el comprador debe verificar antes de especificar.
La silicona funciona bien con la mayoría de las soluciones acuosas, alcoholes, ácidos y bases diluidos y una amplia gama de fluidos biológicos. Esto cubre la mayoría de la dosificación peristáltica en productos farmacéuticos, diálisis, análisis de laboratorio y servicios de alimentos.
La silicona es atacada por ácidos concentrados, algunas cetonas y aldehídos, disolventes aromáticos y clorados y ciertos aceites. En estos fluidos, la silicona se hincha, se ablanda y pierde recuperación de compresión rápidamente, lo que acaba con la vida útil del tubo y puede liberar elementos extraíbles en el fluido.
Cuando se trata de un disolvente, las opciones son un elastómero diferente, como un perfluoroelastómero o un tubo termoplástico, o un cambio en el recorrido del fluido. La selección predeterminada de silicona para una tarea de dosificación de disolventes provoca fallos prematuros del tubo y una posible contaminación del fluido.
Un paso de verificación práctico: ejecute una prueba de inmersión de compatibilidad en el fluido real a la temperatura real durante el tiempo de contacto planificado, luego mida la dureza, la hinchazón y la recuperación de la compresión. Una tabla de compatibilidad de proveedores es un filtro inicial y la prueba de remojo es la confirmación.
Precisión de flujo y pulsación
El flujo peristáltico es inherentemente pulsátil porque el fluido se mueve sólo cuando pasa un rodillo. Dos parámetros dan forma al perfil de flujo.
El conteo de rodillos establece la frecuencia del pulso. Más rodillos producen pulsos más pequeños y frecuentes y un flujo más suave. Menos rodillos producen pulsos más grandes y una variación de flujo instantáneo más amplia.
El espesor de pared y la dureza establecen el comportamiento de recarga. Un tubo que se rellena completamente entre pasadas proporciona un volumen constante. Un tubo que se rellena lentamente a alta velocidad entrega menos de lo nominal, lo que reduce la precisión del flujo.
Para una dosificación crítica de precisión, los requisitos comunes son una curva de precisión del flujo a lo largo de la vida útil del tubo y una cifra de repetibilidad a la velocidad de funcionamiento. Solicite ambos, medidos según el espesor de la pared y la velocidad en lugar de según un punto de referencia genérico.
Tubería coincidente con el cabezal de la bomba
El cabezal de la bomba establece la geometría de oclusión y el tubo debe coincidir con ella.
Confirme que el cabezal de la bomba acepte el espesor de pared que seleccionó. Muchos cabezales están construidos alrededor de una pared fija y no mantendrán la precisión del flujo con una pared diferente.
Confirme que la longitud del tubo coincida con el recorrido del cabezal. El exceso de longitud provoca deformación y desgaste desigual.
Confirme el par de accionamiento. Las paredes gruesas y duras aumentan el torque y pueden exceder la capacidad de una unidad pequeña.
Confirme el recuento de rodillos. Más rodillos significan pulsos de fluido más pequeños y más pasadas por revolución.
La precisión del flujo generalmente se expresa como un porcentaje del nominal y depende de la etapa de vida útil del tubo, así que solicite una curva de precisión del flujo a lo largo de la vida útil del tubo en su punto de trabajo.
Lista de verificación de especificaciones
Indique el fluido, incluida la temperatura, la concentración y el contenido de disolvente.
Indique el caudal requerido y el rango de velocidad de la bomba que se utilizará.
Especifique el diámetro interior, el espesor de la pared y la dureza como un conjunto combinado, no individualmente
Especifique el sistema de curado, platino para contacto sensible
Requerir USP Clase VI y los informes ISO 10993 aplicables para contacto médico
Requerir FDA 21 CFR 177.2600 o EU 10/2011 para contacto con alimentos, con el simulante denominado
Requerir una cifra de vida útil del tubo ligada a una oclusión, velocidad y contrapresión establecidas.
Requiere una curva de precisión de flujo a lo largo de la vida útil para una dosificación crítica de precisión
Requerir una cláusula de control de cambios para cambios de compuestos y curas.
Requerir trazabilidad del lote desde el lote de tubos hasta el lote compuesto
Donde encaja ANYSIL
ANYSIL produce tubos de silicona HTV de curado con platino-y grados LSR en una instalación de Guangzhou con una capacidad mensual superior a 300 toneladas y 15 empleados técnicos para el desarrollo de grados. Los grados de tubería para contacto médico y alimentario están disponibles en el rango de 50 a 70 Shore A, con documentación que cubre las declaraciones USP Clase VI, ISO 10993, FDA 21 CFR 177.2600, REACH SVHC y RoHS preparadas por pedido. Se encuentran disponibles combinaciones personalizadas de diámetro interior y pared para un cabezal de bomba definido.
Envíe el fluido, la temperatura, el caudal, el modelo del cabezal de la bomba y los requisitos de cumplimiento. El equipo técnico recomendará un grado de tubería y el paquete de datos necesarios para su archivo de validación.
Solicite una evaluación de los tubos de la bomba peristáltica