Una gama completa de válvulas de PPS para la gestión de fluidos alimentarios y más.
Índice:
- 2012: reducción del contenido de plomo en productos de latón
- Una nueva aventura para las electroválvulas ODE
- Requisitos de la industria
- Selección del tecnopolímero para las nuevas electroválvulas
- Diseño y desarrollo
- Una gama completa de válvulas de tecnopolímero
2012: Reducción del contenido de plomo en productos de latón
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La creciente preocupación por las sustancias tóxicas que se filtran en alimentos y agua potable ha dado lugar con el tiempo a una serie de restricciones relativas a la naturaleza de muchos materiales utilizados en el sector alimentario y de bebidas.
Entre estos se encuentra el latón, que en 2012 fue objeto de escrutinio por parte de los organismos de vigilancia debido a la presencia de plomo en algunas de sus formulaciones estándar. La
El principal problema es la liberación gradual de este metal pesado en el agua debido a la acción de lavado continuo, especialmente durante la fase inicial de uso de los productos de latón. Este fenómeno, que puede causar contaminación por plomo en niveles muy superiores a los límites recomendados por la OMS, ha sido estudiado por varios institutos internacionales y sometido a restricciones explícitas (véase, por ejemplo, la Proposition 65 List de la OEHHA).
La alternativa más inmediata al OT58 implica la adopción de aleaciones con contenido de plomo muy bajo o nulo, específicamente para evitar cualquier alteración de las características organolépticas del agua y, lo que es más importante, riesgos para la salud. Las aleaciones de latón con bajo contenido en plomo se convierten así en la nueva referencia para aplicaciones típicamente reservadas al OT58 en el sector de fontanería y termosanitario. Es el momento adecuado para explorar soluciones innovadoras.
Una nueva aventura para las electroválvulas ODE
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La necesidad de prevenir la liberación de plomo y níquel en aplicaciones alimentarias lleva a muchos usuarios tradicionales de OT58 a considerar nuevas opciones de materiales para la fabricación de componentes y accesorios.
Entre las empresas que no dudan en explorar nuevas soluciones se encuentra ODE de Italia (www.ode.it), una empresa con sede en Colico (LC) activa en el diseño y fabricación de electroválvulas, bobinas y sistemas de fluidos utilizados particularmente en dispensadores automáticos de bebidas (vending) y máquinas de café.
Para ODE, fundada en la década de 1960 y tradicionalmente fiel al latón, la transición a nuevos materiales representa mucho más que un desafío técnico y de ingeniería. Es principalmente un salto cultural y práctico en un sector de nicho donde la fiabilidad y la reputación son muy significativas, ya que la relación con los clientes es directa y las expectativas de calidad y soporte técnico son extremadamente altas.
Requisitos de la industria
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Los requisitos de diseño típicos impuestos a las válvulas son, de hecho, muy rigurosos sin posibilidad de desviación.
En primer lugar, el contacto continuo con agua potable y otros fluidos alimentarios. El material debe ser compatible con este uso y estar certificado por organismos internacionales acreditados. No puede liberar ninguna sustancia que suponga una amenaza para la salud humana o que pueda alterar las características organolépticas y la naturaleza de la bebida.
La segunda especificación significativa se refiere a la temperatura de los fluidos presentes en las cámaras internas de las válvulas. Las máquinas expendedoras suelen manejar agua a 95 °C para la preparación de bebidas calientes. A estas temperaturas, debe garantizarse la robustez e integridad del cuerpo de la válvula. Debe prevenirse y evitarse absolutamente cualquier fuga de fluido a través de juntas o pérdidas de presión debido a deformaciones locales.
Desde una perspectiva mecánica, las tensiones son considerables debido a la presión impuesta sobre los líquidos. Aunque el proceso de infusión normalmente requiere 16 bar, ODE prueba sus dispositivos a más de 80 bar. La tensión se aplica tanto de forma estática como en modo pulsante durante un período prolongado, simulando las condiciones reales de funcionamiento de las electroválvulas.
Como elemento perteneciente a un dispositivo electromecánico, el cuerpo de la válvula debe ser resistente a la llama con la certificación UL de retardo de llama correspondiente.
Por último, la esperanza de vida y la frecuencia de mantenimiento son fundamentales, que en ambos casos deben ser comparables o superiores a los elementos clásicos de latón.
Selección del tecnopolímero para las nuevas electroválvulas
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Ante una combinación tan compleja de requisitos técnicos y el escenario de riesgo inherente a cualquier operación pionera, el personal de diseño de ODE optó por un compuesto de sulfuro de polifenileno (PPS) reforzado con fibra de vidrio, LARTON G/40 de LATI.
La decisión de adoptar PPS para la generación innovadora de válvulas de tecnopolímero se tomó de acuerdo con los técnicos de LATI tras un análisis cuidadoso de las posibles alternativas, todas rechazadas por diversas razones: PP y POM por limitaciones térmicas, PA por higroscopicidad de la resina, poliéster por problemas de hidrólisis, PPA por restricciones dimensionales, PEEK por restricciones económicas.
La elección está respaldada por innumerables aplicaciones exitosas de compuestos basados en PPS en diversos sectores industriales y bajo condiciones de trabajo extremas.
La característica más interesante del PPS es sin duda su notable resistencia a altas temperaturas, superada solo por el PEEK y muy pocos otros polímeros, que son más eficaces pero también significativamente más caros y complejos desde una perspectiva de procesamiento.
Su particular naturaleza químico-física y estructura macromolecular hacen que este polímero sea particularmente adecuado para el moldeo por inyección de geometrías muy complejas con paredes delgadas. La contracción diferencial es mínima, lo que permite una precisión dimensional a menudo vedada a otras resinas termoplásticas.
Extremadamente resistente al ataque químico de agentes orgánicos e inorgánicos, incluso a altas temperaturas, el PPS también es no higroscópico, por lo que sus principales propiedades no se deterioran tras una exposición prolongada al agua o al vapor.
Gracias a su resistencia intrínseca a la llama, el PPS no requiere aditivos retardantes de llama que podrían comprometer irreparablemente no solo sus propiedades mecánicas, sino especialmente su idoneidad para el contacto con agua potable.
LARTON G/40 es un compuesto capaz de ofrecer un rendimiento estructural adecuado para las operaciones de sustitución de metal más extremas gracias a sus fibras de vidrio cortas y finas al 40%, una combinación que optimiza la interfaz refuerzo-matriz permitiendo el aprovechamiento completo del sistema de refuerzo. El módulo elástico de LARTON G/40 supera los 17 GPa con una tensión de rotura cercana a 200 MPa, valores significativamente superiores a los de los polímeros puros y más que satisfactorios cuando se combinan con geometrías diseñadas adecuadamente.
Diseño y desarrollo
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Las comprobaciones de viabilidad iniciales son realizadas por ODE en colaboración con LATI mediante análisis FEM, para evaluar el estado de tensión impuesto al material de cada cuerpo de válvula durante la aplicación de presión de prueba a temperatura ambiente. Los 80 bar, distribuidos en las superficies internas de los módulos de dos y tres vías, se traducen en picos de tensión de Von Mises locales por debajo del límite de seguridad, establecido en 95 MPa tras la introducción de un factor de seguridad compuesto de 1,8. Las deformaciones resultantes están sujetas a una evaluación cuidadosa para evitar fugas a través de juntas de sellado; los cálculos indican que los desplazamientos bajo carga se limitan a unas pocas centésimas de mm.
Como práctica estándar, se realizan pruebas de laboratorio en los primeros prototipos, incluidas hasta 900 horas consecutivas de funcionamiento, esenciales para ajustar la geometría del cuerpo de la válvula, los moldes y el proceso de producción. Tan pronto como las pruebas se completan con éxito, se da la aprobación para la construcción del molde.
ODE introduce así, primero en el mercado, su sistema de válvulas de PPS Made in Italy que rápidamente llevará a la empresa a convertirse en líder del mercado en su sector.
Una gama completa de válvulas de tecnopolímero
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Han pasado varios años desde las primeras propuestas 21JP y 31JP, y el catálogo de ODE para el mercado de electroválvulas alimentarias incluye ahora muchas decenas de soluciones diferentes en PPS, PSU, POM y otros tecnopolímeros.
Las características del PPS reforzado permiten la gestión de agua caliente de grado alimentario a 95 °C tanto para cuerpos de válvula estándar como para elementos certificados NSF61, estos últimos utilizados, por ejemplo, en máquinas expendedoras de bebidas independientes o en máquinas del sector OCS.
Las pruebas de materiales revelan varias ventajas adicionales. En primer lugar, una menor tendencia a la formación de cal en comparación con los elementos tradicionales, lo que beneficia la fiabilidad y esperanza de vida de los equipos en el mercado. Los cuerpos de válvula de PPS también permiten una considerable reducción de peso en comparación con el metal, ya que la densidad de LARTON G/40 es de 1,67 g/cc frente a los 8,73 g/cc del latón. También permite una reducción de la disipación de calor y del consumo de energía debido a la menor conductividad térmica del polímero en comparación con el latón.
Todos estos aspectos permiten que las válvulas ODE se establezcan con éxito en el sector HoReCa (Hotellerie Restaurant Catering), donde la dispensación de bebidas debe cumplir los más altos estándares de calidad, incluido el control preciso del flujo, la presión y la temperatura del agua caliente.
Las modernas válvulas ODE de PPS pueden transportar con seguridad otros fluidos también, como vapor a 140 °C, gases inertes, aire comprimido y líquidos alimentarios. Los sistemas de tecnopolímero de ODE encuentran así una aplicación exitosa en sectores más allá del vending, incluidos la neumática y la automatización industrial, el sector médico y la esterilización.
Particularmente en el sector alimentario y de bebidas, el éxito de las electroválvulas de tecnopolímero se consolida mediante el cumplimiento de las certificaciones alimentarias internacionales.
Una historia de éxito completamente Made in Italy, fuertemente impulsada por la sinergia de empresas líderes en sus respectivos sectores.
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