Introducción — Qué es una válvula rotativa y cuándo utilizarla
La válvula rotativa es un componente de proceso utilizado para la manipulación de polvos y gránulos: el rotor de lóbulos transfiere el producto de un punto a otro controlando el caudal. En las líneas farmacéuticas se emplea en etapas como: descarga de silos/IBC, alimentación de molinos y mezcladores, transporte neumático, alimentación de prensas rotativas, ensobradoras, encapsuladoras y otros equipos de envasado.
Cuándo utilizarla:
• Para la descarga controlada (gravimétrica o asistida por transporte neumático) de polvos o gránulos.
• Para una alimentación repetible, garantizando el control de la velocidad del rotor y un flujo estable de producto.
En la industria farmacéutica, la selección requiere especial atención a la higiene, la limpieza, la documentación (cGMP), los materiales y los acabados conformes (FDA, USP Clase VI), el desmontaje rápido para limpieza y la posibilidad de CIP/SIP cuando sea aplicable.
Cómo funciona — principios (rotor, estanqueidad, caudal)
La válvula está compuesta por un cuerpo con entrada y salida y un rotor con cavidades (celdas). El producto, por gravedad, llena las celdas superiores y se descarga por la parte inferior mientras el rotor gira.
Principios clave:
Caudal: proporcional al volumen por giro (geometría de las celdas) × velocidad de rotación.
Limpieza y desmontaje: en aplicaciones farmacéuticas, es esencial un diseño sanitario y completamente desmontable para evitar zonas muertas y facilitar la limpieza/inspección.
Materiales y acabado superficial:
• AISI 316L (estándar farmacéutico) con electropulido; rugosidad típica Ra ≤ 0,8 μm (muchas aplicaciones requieren Ra ≤ 0,5/0,4 μm).
• Hastelloy (C-22/C-276) para entornos más corrosivos.
• Rotores en 316L o polímeros de ingeniería (como PEEK) para reducir fricción/adhesión; juntas en materiales conformes FDA/USP Clase VI (PTFE, EPDM, FKM, silicona).
Criterios de selección — del polvo al proceso
Para especificar correctamente una válvula rotativa, deben considerarse las propiedades del producto y las condiciones del proceso:
Granulometría y morfología
• Polvos finos y cohesivos (p. ej., API micronizado) tienden a compactarse/adhesarse: priorizar superficies pulidas, rotor redondeado, posibles recubrimientos antiadherentes y ayudas de flujo en la tolva.
• Granulados mayores y más fluidos: centrarse en la capacidad volumétrica.
Higroscopicidad y electricidad estática
• Los productos higroscópicos tienden a adherirse; evaluar el control ambiental.
• Las cargas electrostáticas requieren puesta a tierra y, en algunos casos, materiales antiestáticos.
Abrasividad
• Partículas duras requieren materiales robustos (316L con tratamientos de dureza, o Hastelloy), tolerancias adecuadas y juntas apropiadas para evitar desgaste prematuro.
Densidad aparente y caudal requerido
• Dimensionar el diámetro de la válvula según la tasa de alimentación requerida.
ATEX / riesgo de explosión de polvo
• Identificar la clasificación de la zona y exigir ejecución con componentes certificados.
Limpieza y validación (cGMP)
• Necesidad de desmontaje rápido y/o CIP/SIP; trazabilidad de materiales, certificaciones FDA/USP, IQ/OQ y documentación.
Interfaces mecánicas
• Conexiones sanitarias (Tri-Clamp, compensadores, conexiones BFM®/mangotes), bocas, bridas, etc.
Requisitos sanitarios y normativos
En la industria farmacéutica, la válvula rotativa debe cumplir cGMP y las normativas aplicables:
• Materiales en contacto con el producto: AISI 316L como estándar; juntas con conformidad FDA (21 CFR) y, cuando requerido, USP Clase VI; Hastelloy para mayor corrosión.
• Acabado superficial: Ra ≤ 0,8 μm (frecuente) o mejor según riesgo de retención/limpieza. Se recomienda electropulido.
• Diseño sanitario: superficies continuas, radios internos, ausencia de hendiduras y roscas expuestas en la zona de producto, desmontaje rápido del rotor/carcasa.
• Limpieza: compatibilidad con CIP/SIP cuando aplicable, o desmontaje sin herramientas para limpieza manual validable.
• Documentación: DQ/IQ/OQ, certificados de materiales, trazabilidad, manuales de limpieza/mantenimiento y lista de repuestos.
• Seguridad: conformidad ATEX para zonas con polvo explosivo, puesta a tierra y protecciones mecánicas.
• Contacto alimentario: cuando haya interacción con nutracéuticos/alimentos, considerar también el Reglamento (CE) 1935/2004.
Integración en la línea — conexiones y layouts típicos
Con transporte neumático:
Cuando se requiere alimentación horizontal por limitaciones de altura, la válvula descarga directamente en la tubería o en una tolva de relanzamiento conectada al sistema neumático, optimizando el espacio disponible.
Por gravedad:
En silos/IBC, molinos, mezcladores, prensas de comprimidos y estaciones de descarga.
• En descarga de IBC/silo/desensacadores/Big Bags, la válvula actúa como alimentador. Puede complementarse con vibradores, masajeadores o conos fluidizantes para polvos cohesivos.
• En la alimentación de molinos/mezcladores o de otros equipos, proporciona un flujo estable y ayuda a romper puentes de producto.
• A monte de prensas de comprimidos/capsuladoras: si se requiere microdosificación, considerar soluciones como Rotodoser con control de velocidad y posible integración con una báscula de verificación.
Automatización y control
• Variador de frecuencia (VFD) para regular el caudal.
• Sensores de rotación/par para protección y diagnóstico.
• Interbloqueos con equipos aguas arriba/abajo (presostatos, nivel).
• Recetas por producto (RPM, setpoints, permisos).
Problemas comunes y cómo resolverlos
Compactación/formación de puente en la tolva
Causas: polvo cohesivo, humedad, baja energía en la tolva.
Soluciones: ayudas de flujo (vibrador, masajeador), ángulo adecuado de la tolva, recubrimientos antiadherentes, purga con aire seco, rotor de geometría suave.
Abrasión y desgaste
Causas: partículas duras; tolerancias inadecuadas.
Soluciones: materiales resistentes (316L endurecido, Hastelloy), holguras correctas, puntas reemplazables (p. ej., PTFE).
Pérdida de airlock / fugas de aire
Causas: desgaste de rotor/juntas; holgura excesiva.
Soluciones: mantenimiento preventivo, puntas flexibles, verificación de ΔP y ventilación de la tolva.
Degradación del producto / generación de finos
Causas: paletas agresivas; RPM elevada.
Soluciones: rotor redondeado, RPM más baja, mayor volumen por giro.
Retención / carry-over
Causas: aristas vivas; mal acabado.
Soluciones: pulido/electropulido, radios internos, diseño sanitario sin zonas muertas.
Casos prácticos
Caso 1 — Alimentación estable de prensa de comprimidos (API + excipiente)
Desafío: mezcla sensible y parcialmente cohesiva generaba variabilidad en el peso del comprimido.
Solución: válvula rotativa sanitaria con rotor redondeado, Ra ≤ 0,5 μm, control mediante VFD y bypass de aire para estabilizar la presión en la tolva.
Resultado: reducción de variaciones en la alimentación, mejor uniformidad de los comprimidos y menos retrabajo.
Caso 2 — Transporte neumático blow-through en gránulo higroscópico
Desafío: acumulación en la salida en configuración drop-through y absorción de humedad en la tolva.
Solución: transición a blow-through, purga con aire seco en la zona de carga, juntas USP Clase VI compatibles con SIP.
Resultado: eliminación de acumulaciones, menos paradas de limpieza y mejor conservación de la fluidez.
Tabla comparativa — materiales y juntas (síntesis técnica)
| Elemento en contacto |
Opciones típicas |
Cuándo preferir |
Notas |
| Cuerpo/tapas |
AISI 316L |
Estándar farmacéutico |
Electropulido; Ra ≤ 0,8/0,5/0,4 μm según riesgo |
| Cuerpo/tapas |
Hastelloy C-22/C-276 |
Ambientes corrosivos/agresivos |
Mayor costo; usar solo si necesario |
| Rotor |
316L pulido |
Versátil y robusto |
Menor adhesión con pulido fino |
| Rotor |
PEEK |
Reduce fricción/adhesión |
Verificar compatibilidad térmica/SIP |
| Puntas/juntas |
PTFE (FDA/USP VI) |
Baja fricción; químicamente inerte |
Puede existir versión con resorte (lip seal) |
| Junta |
EPDM (FDA/USP VI) |
Agua/CIP alcalino |
Comprobar compatibilidad con solventes |
| Junta |
FKM/Viton® (FDA/USP VI) |
Solventes/aceites |
Límites de temperatura según grado |
| Junta |
Silicona (FDA/USP VI) |
Amplia compatibilidad |
Buen rango térmico; cuidado con solventes |
Nota: La selección final depende del producto, limpieza, temperatura, ΔP, CIP/SIP y requisitos de validación.
Checklist técnica para RFQ (para PDF gated)
Producto (polvo/gránulo)
• Nombre/composición (indicar APIs/excipientes relevantes)
• Granulometría (D10/D50/D90) y densidad aparente
• Cohesión/higroscopicidad (ángulo de reposo, índice de compresibilidad)
• Abrasividad y sensibilidad a la degradación
• Temperatura/humedad de operación
Proceso
• Función de la válvula: airlock, alimentador o dosificador (¿microdosificación?)
• Caudal mínimo/máximo (kg/h) y estabilidad requerida
• Posición (drop-through / blow-through), espacio disponible, orientación
• ΔP entre entrada/salida; presión/temperatura de operación
• Integración: silo/IBC, mezclador, molino, prensa, transporte neumático (fase, caudal de aire)
Ejecución mecánica y sanitaria
• Material del cuerpo/rotor (316L, Hastelloy, rotor PEEK?)
• Acabado interno (rugosidad objetivo) y electropulido
• Juntas (PTFE, EPDM, FKM, silicona; FDA/USP VI)
• Desmontaje rápido / cantilever; CIP/SIP (sí/no)
• Conexiones (Tri-Clamp, SMS, BFM®/mangote), radios internos y ausencia de hendiduras
Automatización y control
• Rango de RPM; motor + variador; sensores (velocidad/par)
• Interbloqueos y permisos de seguridad
• Repetibilidad/control de dosificación (si en lazo cerrado)
Documentación y validación
• Certificados de materiales y juntas (FDA, USP VI)
• DQ/IQ/OQ, FAT/SAT, manuales de limpieza/mantenimiento
• Lista crítica de repuestos (juntas, puntas, rotor)
FAQ Técnico
1) ¿La válvula rotativa puede dosificar con precisión?
Sí, en dosificación volumétrica donde el caudal depende del volumen por giro y las RPM. Para mayor precisión, se recomienda lazo cerrado (pesaje) o soluciones dedicadas como Rotodoser.
2) ¿Cómo elegir entre drop-through y blow-through?
Blow-through es preferible cuando existe transporte neumático aguas abajo y riesgo de acumulación/humedad en la salida. Drop-through es simple y robusto para alimentación por gravedad.
3) ¿Es posible CIP/SIP?
Depende del diseño. Existen versiones sanitarias compatibles con CIP/SIP; otras requieren desmontaje rápido para limpieza manual validable.
4) ¿Qué determina la rugosidad (Ra)?
El riesgo de retención y el método de limpieza. Productos cohesivos o limpieza manual requieren Ra más bajo (≤ 0,5/0,4 μm). El electropulido ayuda significativamente.
5) ¿Cómo evitar la degradación de partículas?
Utilizar rotor redondeado, RPM reducida y mayor volumen por giro; evitar tolerancias agresivas.
6) ¿Qué juntas seleccionar?
Depende de la química/temperatura/CIP. PTFE es inerte; EPDM/FKM/silicona varían según solventes y temperatura. Solicitar FDA/USP VI.
7) ¿La válvula cumple ATEX?
Sí, cuando es especificada y construida para la zona correspondiente. Incluir la clasificación en el RFQ y garantizar puesta a tierra y componentes adecuados.
8) ¿Cuándo considerar Hastelloy?
Solo cuando exista una corrosión significativa que haga insuficiente el 316L — evaluar costo/beneficio.
Call-to-Action
¿Quieres validar la aplicación con tu propio producto?
→ Solicita una Prueba In-House / Unidad Demo (completa el formulario técnico).
Enlaces internos sugeridos: Rotovalve, Rotodoser, Sala de Pruebas.
Diagramas sugeridos (anexo visual)
Preparar dos esquemas simples con leyenda clara:
Drop-through: tolva → válvula rotativa (rotor en sección) → descarga por gravedad; flechas de flujo; indicación de respiradero en la tolva.
Blow-through: tolva → válvula descargando directamente en la línea neumática; flechas de aire/producto; indicación de ΔP.
Buenas prácticas de instalación y mantenimiento
• Prever espacio frontal para extracción del rotor (en modelos cantilever) y acceso de inspección.
• Incluir bypass/respiradero para estabilizar la presión en la tolva.
• Asegurar puesta a tierra de todo el sistema para evitar cargas electrostáticas.
• Plan de mantenimiento con verificación periódica de holguras, juntas y desgaste del rotor.
• Procedimientos de limpieza validados, con pasos claros y controles tras el reensamblaje.
• Kit mínimo de repuestos: juego de juntas, puntas (si aplica) y rotor (cuando crítico para disponibilidad).
