¿Qué es una válvula rotativa? Principio, estructura y aplicaciones
Una válvula rotativa es un componente de control de fluidos que modifica las conexiones entre puertos mediante el giro de un elemento interno. En instrumentos analíticos y sistemas de automatización de laboratorio, permite seleccionar una fuente de líquido, cambiar el destino del suministro o modificar las conexiones de un conjunto de tubos. Este artículo trata sobre las válvulas rotativas utilizadas en estos circuitos.
Un equipo puede necesitar aspirar primero el reactivo A, después el B y, al terminar, conectar una solución de lavado. Si estas fuentes se conectan a distintos puertos, el equipo selecciona la ruta necesaria por programa. La válvula selecciona la conexión, la bomba aspira y transporta el líquido, y el controlador coordina la secuencia.
01¿Cómo modifica una válvula rotativa la ruta del líquido?
Una válvula rotativa de cizallamiento típica combina un rotor con ranuras y un estator con puertos. El actuador gira el rotor para alinear sus ranuras con distintos puertos y modificar las conexiones. En cada posición especificada, la válvula establece el circuito correspondiente.
Considere una configuración selectora con un puerto común, COM, y varios puertos de selección. Los frascos de reactivos se conectan a estos últimos, y COM al circuito de transporte compartido. Para seleccionar A, el rotor conecta COM con el puerto de A; para seleccionar B, gira a otra posición. Se trata de una selección secuencial, no de una conexión simultánea de todos los reactivos.
Cuando el puerto común central se conecta a un puerto de selección exterior, el líquido puede llegar desde la fuente seleccionada a COM o salir desde COM hacia la salida seleccionada. La posibilidad de flujo bidireccional debe comprobarse para el modelo y las condiciones concretas del sistema.
- Reactivo AConectado a un puerto de selección
- Válvula rotativaEl puerto seleccionado se conecta a COM
- BombaAspira y transporta el líquido
- Aguja dispensadoraDispensa en el recipiente de destino
La confirmación de posición indica que la conexión ha cambiado, pero no que el nuevo reactivo haya llegado a la salida. Los tubos compartidos pueden contener todavía el líquido anterior. Si la bomba no ha funcionado o hay gas en el circuito, la salida puede no entregar líquido al principio. Por ello, la confirmación de posición, el transporte y la sustitución del líquido deben gestionarse por separado.
02Componentes principales: cabezal, par de sellado y actuador
| Componente o estructura | Función principal | Relación con el circuito |
|---|---|---|
| Cabezal y puertos externos | Conectan los tubos externos y forman parte de los conductos internos | La disposición, las conexiones y los materiales condicionan la instalación y la compatibilidad con el fluido |
| Estator y rotor | Modifican las conexiones mediante giro relativo | Las ranuras y la disposición de los puertos determinan las rutas conectadas en cada posición |
| Interfaz de sellado | Mantiene el sellado y la separación entre rutas | Su estado afecta a las fugas internas y externas y a la separación de líquidos |
| Motor, posicionamiento y control del actuador | Reciben órdenes y cambian la posición de la válvula | Deben coordinarse con la aspiración, la dispensación y la gestión de fallos del equipo |
La expresión válvula rotativa cerámica suele describir el material de los principales componentes de sellado. No significa que el cabezal o todas las piezas en contacto con el líquido sean cerámicos. La información actual de FOREACH MRV3 especifica un estator de zirconia y un rotor de zafiro, con opciones de cabezal de PEEK o PCTFE. La combinación debe confirmarse mediante la referencia completa de pedido.
También existen otros diseños, como las válvulas de macho rotativo. Consulte el corte o el diagrama del circuito del modelo concreto en lugar de aplicar un único diseño de sellado a todos los productos.
03¿En qué se diferencian los puertos, las posiciones y la configuración del circuito?
| Término | Significado | Qué confirmar en la documentación |
|---|---|---|
| Número de puertos | Cantidad de conexiones físicas para fluidos | Si el número de canales indicado excluye el puerto común |
| Número de posiciones | Cantidad de posiciones de trabajo especificadas | Qué puertos se conectan en cada posición |
| Configuración del circuito | Conexiones entre puertos en una posición determinada | Selección de una ruta mediante COM o reconexión simultánea de varios pares de puertos |
Selección mediante puerto común con 10, 16 y 24 canales
En estos esquemas, COM no se cuenta como canal de selección. Los 10, 16 y 24 puertos exteriores tienen, cada uno, un puerto común adicional: 11, 17 y 25 puertos en total. Todos los esquemas muestran COM conectado al puerto 2. El azul señala la ruta conectada; los demás puertos permanecen aislados en este ejemplo de selección con rutas no seleccionadas cerradas.
Estos esquemas originales explican el número de canales y las conexiones. No especifican el aspecto, la ubicación de los puertos, las dimensiones internas ni el sentido real de numeración de un producto. Consulte el diagrama y el protocolo de control para confirmar cómo se cuenta COM, el sentido de giro y la numeración de canales.
Tener el mismo número de canales o posiciones no implica conexiones, materiales en contacto con el líquido o presiones nominales iguales. El número de canales permite comprobar si hay suficientes conexiones; los demás parámetros deben revisarse individualmente.
Por ejemplo, una válvula de conmutación de dos posiciones y seis puertos alterna entre dos estados de conexión, mientras que una selectora multiposición conecta COM a una ruta cada vez. Ambas giran, pero realizan tareas distintas. Indicar únicamente seis puertos o multicanal suele ser insuficiente para comprar la válvula adecuada.
Compruebe también el destino de los flujos no seleccionados. Según el diseño, pueden quedar cerrados, dirigirse a otra salida común o seguir fluyendo por salidas independientes. Los esquemas anteriores solo muestran la primera configuración, no todos los circuitos rotativos multiposición.
Asimismo, 24 canales seleccionables no significan que 24 rutas puedan dosificar de forma independiente y simultánea. El procesamiento simultáneo de muestras también requiere evaluar las bombas independientes, las unidades de dosificación y la arquitectura completa del circuito.
04¿Qué tareas realizan las válvulas rotativas en los instrumentos?
Selección de reactivos: un mecanismo accede a distintos líquidos en secuencia
Cuando deben dispensarse varios reactivos sucesivamente, sus fuentes pueden conectarse a puertos de selección. El programa selecciona una fuente antes de que la bomba la transporte. Un único circuito aguas abajo puede servir a varias fuentes, pero compartirlo también exige gestionar el líquido residual y la limpieza.
Preparación de muestras y lavado: conectar etapas sucesivas del proceso
La toma de muestras, la adición de soluciones de tratamiento y el lavado pueden necesitar líquidos diferentes. La válvula cambia las conexiones según la etapa, mientras que la bomba y el mecanismo de posicionamiento llevan el líquido al recipiente o a la posición de residuos. Si las muestras atraviesan la válvula, evalúe partículas, adherencia y arrastre además del movimiento mecánico.
Inyección cromatográfica: cambiar las conexiones de un circuito completo
Una válvula de inyección adecuada con un bucle de muestra externo modifica las conexiones entre los estados de carga e inyección. Esta tarea exige un circuito y unas condiciones de presión específicos. No debe asumirse que una selectora de reactivos convencional puede funcionar como válvula de inyección de alta presión.
05Ejemplo completo: cambiar del reactivo A al B
Supongamos que A, B y la solución de lavado ocupan puertos separados, mientras que COM se conecta a una bomba y una aguja dispensadora compartidas. Para evitar que el lavado entre en el recipiente de reacción, sitúe la aguja en residuos o disponga de otro sistema de desvío verificado. Este ejemplo utiliza una aguja móvil.
- Termine de dispensar A, establezca condiciones de bomba y circuito que permitan la conmutación y lleve la aguja a residuos.
- Seleccione el lavado, confirme la posición de la válvula y utilice la bomba para limpiar el circuito compartido conectado hacia residuos.
- Cambie a B y utilícelo para desplazar el lavado del circuito compartido. Deseche este volumen de desplazamiento en residuos.
- Cuando la sustitución cumpla los requisitos del proceso, devuelva la aguja al recipiente de destino y dosifique B.
- Terminar AEstablecer condiciones de conmutación
- LavarLimpiar hacia residuos
- Desplazar con BRetirar el líquido anterior
- DosificarDispensar en el recipiente de destino
La limpieza depende de todo el circuito conectado: conductos de la válvula, tubos, racores, cámara de la bomba y aguja dispensadora. Un volumen interno pequeño reduce el líquido retenido dentro de la válvula, pero no garantiza que el sistema esté libre de arrastre.
06Del principio de funcionamiento a la selección práctica
Enumere las fuentes y destinos del líquido y dibuje las conexiones necesarias en cada paso. Después compare canales, diámetro del conducto, racores, presión y materiales en contacto con el líquido. Las configuraciones MRV3 de 10, 16 o 24 canales son candidatas para seleccionar fuentes secuencialmente; su idoneidad depende de las condiciones reales.
07Preguntas frecuentes sobre válvulas rotativas
¿Puede una válvula rotativa controlar directamente el volumen dispensado?
La válvula rotativa modifica principalmente las conexiones. El volumen dispensado suele depender de la dosificación de la bomba, las condiciones del líquido y el circuito instalado. El volumen interno o el número de conmutaciones no equivalen al volumen dispensado.
¿En qué se diferencia una válvula rotativa de una electroválvula?
Una válvula rotativa eléctrica típica cambia las conexiones girando un rotor; una electroválvula utiliza fuerza electromagnética para abrir, cerrar o conmutar rutas. La función también depende de la configuración del circuito. Selección, cierre independiente y funcionamiento simultáneo son necesidades distintas; el accionamiento por sí solo no determina cuál es superior.
¿Puede reutilizarse el último número de canal tras un corte de alimentación?
Establezca la posición real mediante el procedimiento de referencia y confirmación del modelo. El número guardado por el software no demuestra que la posición física siga siendo la misma. Confirme la posición antes de accionar la bomba.