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En particular, la estanqueidad al vacío en componentes rotativos (ejes, agitadores, mezcladores) supone un desafío técnico que exige soluciones de ingeniería avanzadas y fiables.
Las juntas mecánicas desempeñan un papel fundamental al garantizar la separación entre el interior de la instalación y el exterior, incluso con presión negativa y ciclos térmicos variables.
Principio de funcionamiento de las juntas mecánicas para vacío
El principio se basa en la interacción de caras planas de estanqueidad, fabricadas con materiales de alta resistencia al desgaste y a la corrosión como carburo de silicio, grafito, cerámica o acero inoxidable.
Estas caras, mantenidas en contacto mediante muelles o sistemas de compensación, impiden el paso de fluidos o gases entre dos cámaras, incluso con movimiento rotatorio.
La elección de materiales es crítica para asegurar compatibilidad química, resistencia a altas temperaturas (hasta 250°C) y durabilidad, especialmente en entornos estériles o con altos requisitos de contención.
Tipos de juntas mecánicas para aplicaciones farmacéuticas
Se distinguen principalmente dos categorías: lubricadas y en seco.
Juntas mecánicas lubricadas: características y aplicaciones
Emplean un fluido barrera (aceite o agua glicolada) que circula entre las caras para reducir la fricción, disipar calor y evitar la entrada de contaminantes.
Ofrecen mayor vida útil en condiciones severas y protección eficaz frente a contaminaciones externas, aunque con mayor complejidad de instalación por los sistemas de presurización, control y monitorización.
Además, si se pierde el fluido barrera existe riesgo de contaminación del producto, por lo que son menos adecuadas en procesos con estándares de pureza muy altos.
Juntas mecánicas en seco para ambientes estériles
No utilizan líquidos lubricantes, lo que las hace idóneas para entornos estériles o procesos que exigen máxima pureza. La ausencia de líquido elimina el riesgo de contaminación y simplifica la instalación, reduciendo costes operativos y facilitando el mantenimiento.
Sin embargo, son más sensibles al desgaste de las caras y a variaciones de temperatura y presión, requiriendo condiciones estables y velocidades limitadas para un rendimiento sostenido.
En algunos casos, se adoptan soluciones híbridas que combinan elementos en seco con sistemas de refrigeración externos para mejorar la resistencia térmica sin comprometer la pureza.
Conformidad normativa y certificaciones
Otro aspecto a considerar es el cumplimiento de las normativas del sector, como las directrices GMP (Good Manufacturing Practices), las directivas ATEX para entornos potencialmente explosivos y las certificaciones FDA y EN 10204-3.1 para los materiales en contacto con el producto.
Los sellos mecánicos deben ser diseñados y fabricados de manera que cumplan con estos requisitos, garantizando la trazabilidad de los componentes, la facilidad de limpieza y la compatibilidad con los protocolos de validación.
En particular, en los procesos de producción de API (Active Pharmaceutical Ingredients) y HAPI (Highly Active Pharmaceutical Ingredients), es fundamental asegurar un alto nivel de contención, evitando cualquier liberación de polvos o vapores nocivos al entorno circundante.
Soluciones avanzadas para secadores al vacío de Italvacuum
Italvacuum, con amplia experiencia en sistemas de vacío farmacéuticos, ha adoptado una selección específica de juntas mecánicas para garantizar máxima fiabilidad y seguridad en sus secadores BiEvolution, Criox, Planex y CosmoDry.
La elección se orienta a soluciones de alta gama, compatibles con ambientes estériles, resistentes a solicitaciones térmicas y capaces de mantener el vacío con componentes rotativos.
Junta mecánica simple SeccoMix
El diseño compacto y robusto de las juntas en seco garantiza estanqueidad incluso a vacío profundo, sin fluidos barrera (de vacío total a 6 bar(g)).
Materiales como carburo de silicio y grafito resinado ofrecen alta resistencia al desgaste y a la corrosión, mientras que el sistema de muelles múltiples en AISI 316 Ti mantiene presión constante entre las caras.
Para conservar el rendimiento, se requieren condiciones estables, evitando choques térmicos y vibraciones.
Junta mecánica simple SeccoMix 1 (EagleBurgmann)
- Amarillo claro: soporte metálico
- Amarillo y azul oscuros: anillos de estanqueidad
Sistema dry-running con nitrógeno: junta mecánica doble
Una configuración particularmente avanzada del sello seco mencionado anteriormente es aquella que prevé la integración con un panel de gestión de gas de nitrógeno.
Este sistema, denominado dry-running, permite alimentar la cámara de barrera del sello con nitrógeno técnico a presión controlada, creando una atmósfera inerte que mejora aún más la estanqueidad del vacío y reduce el riesgo de contaminación cruzada.
El nitrógeno, al estar libre de humedad y ser químicamente neutro, contribuye a mantener condiciones estables dentro del sello, protegiendo las superficies de deslizamiento de la oxidación y los depósitos.
El panel de control permite regular la presión y monitorear en tiempo real cualquier variación, garantizando un funcionamiento seguro y continuo incluso en instalaciones sujetas a ciclos térmicos, así como planificar un mantenimiento adecuado del sello cuando el caudal de nitrógeno que pasa al lado del proceso se vuelve excesivo.
Esta solución es especialmente adecuada en los procesos de producción de HAPI, donde la contención y la seguridad operativa son prioritarias.
Junta mecánica doble Dry-running SeccoMix (EagleBurgmann) con rodamiento
- Amarillo y azul oscuros: anillos de estanqueidad
Figura 3
Secador Planex – patente Italvacuum – con junta mecánica doble en el eje del agitador
Tecnología lift-off: separación dinámica de caras
De mayor nivel tecnológico, la junta lift-off de EagleBurgmann separa dinámicamente las caras: durante arranque y parada permanecen en contacto para garantizar estanqueidad; en régimen, gracias a la presión diferencial y la geometría interna, se separan ligeramente, reduciendo drásticamente fricción y desgaste.
Beneficios: mayor vida útil, menor consumo energético y minimización de partículas.
Compatible con ambientes estériles e integrable con sistemas de monitorización del estado de separación. Italvacuum emplea esta solución en equipos de altas prestaciones.
Junta mecánica doble lubricada con aceite
Cuando se requieren velocidades más altas y una gestión térmica intensiva, Italvacuum propone una junta doble lubricada con aceite.
Con lubricación integrada, ofrece gran capacidad de disipación térmica y larga vida útil (hasta 220°C).
Materiales como grafito y carburo de silicio brindan resistencia a la corrosión y a solicitaciones mecánicas a velocidades muy altas (más de 500 rpm).
El sistema secundario, con juntas tóricas de perfluoroelastómero certificadas por FDA, asegura compatibilidad con fluidos de proceso y estanqueidad con presión variable (máx. 25 bar(g)).
Requiere, no obstante, monitorización continua del fluido barrera y mantenimiento programado.
Tabla 1
Comparativa de juntas habituales en secadores Italvacuum
Conformidad ATEX y normativas
Los sellos mecánicos utilizados por Italvacuum, como las soluciones Eagleburgmann SeccoMix, Dry-running y Lift-Off, están disponibles en configuraciones conformes a la directiva 2014/34/UE (ATEX), lo que los hace aptos para su uso en entornos clasificados 1/21, con la posibilidad de atmósferas potencialmente explosivas generadas por polvos farmacéuticos o vapores inflamables.
El diseño de estos sellos incluye materiales antiestáticos, sistemas de separación libres de chispas y componentes certificados para garantizar condiciones seguras incluso en ausencia de monitoreo térmico.
La integración con los sistemas Italvacuum satisface la normativa ATEX, asegurando la trazabilidad de los componentes, la compatibilidad con los protocolos de validación GMP y la protección de los operadores en entornos de alto riesgo.
Esta conformidad es especialmente relevante en los procesos de producción de API y HAPI, donde el contención y la seguridad del proceso son prioritarios.
Integración en planta de las juntas Italvacuum
La integración en sistemas de vacío requiere un diseño cuidadoso considerando condiciones operativas, características del producto y necesidades de limpieza y mantenimiento.
Italvacuum adopta un enfoque modular que permite configuraciones personalizadas y conformes a la normativa.
Los sistemas de monitorización (presión, temperatura, caudal) detectan anomalías en tiempo real, reduciendo paradas y mejorando la eficiencia global.
Calidad y fiabilidad de Italvacuum
La selección de los sellos mecánicos por parte de Italvacuum refleja un enfoque de ingeniería orientado a la calidad, la seguridad y la sostenibilidad del proceso.
The solutions adopted represent an optimal balance between performance, reliability, and compatibility with the requirements of the pharmaceutical sector, confirming the company’s ongoing commitment to technology research and improvement that has characterized it for over 85 years.