¿Cuáles son los riesgos de mezclar diferentes materiales de tubos de calefacción en una tubería de circulación?

# ¿Cuáles son los peligros potenciales asociados con la combinación de varios materiales de tubos de calefacción en una sola tubería de circulación? Para reducir los costos de adquisición, numerosas plantas de fermentación combinan componentes calefactores de acero inoxidable 316, titanio, revestidos de PFA-y cuarzo en un único circuito de circulación del medio. Sin embargo, no reconocen que el contacto entre materiales conductores diferentes genera células galvánicas y que los materiales incompatibles también causan erosión química y bloqueo de tuberías. La corrosión acelerada, la contaminación del medio y la ruptura repentina del equipo se encuentran entre los numerosos peligros ocultos que introducen los sistemas de materiales mixtos. La siguiente tabla delinea la gravedad del riesgo de las combinaciones predominantes de materiales mixtos.|Combinación de materiales mixtos|Mecanismo central de peligros|Rendimiento de fallas visibles|Nivel de riesgo|Plan de Rectificación Sugerido|| ----|----|----|----|----|| Acero inoxidable 316 + accesorios de acero al carbono desnudo|Corrosión galvánica, que disuelve el ánodo de acero al carbono|Óxido severo en los puntos de contacto, picaduras de soldadura de acero inoxidable|Extremo|Reemplace todos los componentes de acero al carbono con acero inoxidable 316|| Titanio grado 2 + 316 acero inoxidable|Diferencia de potencial celda galvánica, película de titanio dañada|Caída continua del potencial de la superficie del titanio, decoloración lechosa|Alto|Instale manguitos de aislamiento completos de PTFE en todas las juntas de conexión|| Tubo de cuarzo + tubo metálico sin junta amortiguadora|Desajuste de expansión térmica, agrietamiento por tensión mecánica|Microfisuras en conexiones roscadas de cuarzo, fugas de líquido|Alto|Instale juntas elásticas de PTFE para todas las juntas cuarzo-metal|| Calentador revestido de PFA + tubería de metal desnudo|Recubrimiento por abrasión por rayado, contaminación por iones metálicos|Descamación del recubrimiento local, se detectan iones de hierro en caldo de fermentación|Medio|Monte el filtro frontal para reducir la fricción con partículas|El riesgo más grave asociado con los tubos calefactores de metales mixtos es la corrosión galvánica. Hay potenciales de electrodo únicos presentes en el medio de fermentación conductor y en la solución de limpieza acuosa para varios metales. Cuando dos materiales metálicos se conectan directamente, el metal con menor potencial sirve como ánodo de sacrificio y se disuelve rápidamente, mientras que el material de mayor potencial experimenta erosión iónica concentrada en los puntos de contacto. A pesar de la ausencia de fluoruro en el medio, la sensible película de pasivación de TiO₂ del titanio es atacada continuamente cuando el acero inoxidable 316 y el titanio comparten una tubería. Dentro de los tres meses de operación mixta, se capturarán lecturas anormalmente bajas en las superficies de titanio mediante un escaneo de potencial trimestral. Otro riesgo mortal surge cuando el cuarzo se combina con tuberías metálicas debido a un desajuste de expansión térmica. El cuarzo tiene un coeficiente de expansión térmica excesivamente bajo, mientras que el acero inoxidable se expande considerablemente durante los ciclos de calentamiento. En ausencia de juntas aislantes elásticas, la alternancia repetida de frío y calor da como resultado la formación de microfisuras invisibles en el cuarzo debido a la fuerte tensión de extrusión en los hilos de conexión. Finalmente, la ruptura abrupta del tubo y la pérdida completa del medio de cultivo del tanque resultan de la rápida expansión de estas pequeñas grietas durante las fluctuaciones de temperatura. En los bucles de materiales mixtos también se observan abrasión mecánica e incompatibilidad química. El recubrimiento blando de PFA será raspado por las paredes internas del conducto de metal duro durante la circulación del medio a alta velocidad, particularmente cuando hay partículas sólidas de micelio presentes en el caldo. El sustrato de acero al carbono se oxida y libera impurezas metálicas cuando se raspa el recubrimiento, lo que provoca el incumplimiento de los estándares de pruebas de pureza GMP y la interferencia con el crecimiento de la deformación. Mientras tanto, el óxido que se desprende de las secciones de metal corroído se adhiere a las superficies de los tubos de cuarzo, lo que da como resultado la formación de portadores de biopelículas rebeldes que son difíciles de eliminar mediante la limpieza CIP tradicional. La solución principal para la eliminación fundamental de los riesgos de materiales mezclados en los sistemas de circulación de calentamiento de fermentación es adoptar un diseño de material único unificado. Las líneas biofarmacéuticas con alto contenido de cloruro utilizan bucles completos de titanio, la fermentación general de alimentos emplea tuberías completas de acero inoxidable 316 y los procesos que contienen fluoruro emplean circuitos de cuarzo independientes que están completamente aislados de los equipos metálicos. Se deben instalar accesorios de aislamiento completo de PTFE entre cada unión de materiales diferentes para cortar los bucles conductores de celdas galvánicas si no se pueden evitar los materiales mezclados debido a los límites del equipo existente. Las juntas elásticas de tope son obligatorias para las conexiones de cuarzo y metal. Los equipos de mantenimiento deben incorporar la inspección de juntas de materiales mixtos en sus elementos de vigilancia mensual, con énfasis en posibles valores anormales, daños en el revestimiento y glaseado de hilos de cuarzo. La solución más confiable y a largo plazo para evitar la superposición de riesgos de corrosión y fallas mecánicas generados por la mezcla de materiales de los tubos de calentamiento es la separación completa de las diferentes tuberías de circulación de materiales.