¿Qué opciones técnicas existen para garantizar bajas fuerzas de cizalla y un movimiento de mezclado suave en lotes grandes?
Unas fuerzas de cizalla reducidas en lotes grandes de materiales a granel y polvos no se consiguen únicamente mediante velocidades de giro bajas. Lo decisivo es la combinación de la herramienta de mezclado, la geometría del recipiente, el grado de llenado, la velocidad periférica, el tiempo de mezclado y las propiedades físicas del producto. El objetivo es una reestratificación completa de todo el lote con la menor solicitación posible de las partículas.
Para polvos, granulados, copos y aglomerados sensibles son especialmente adecuados los mezcladores verticales de tornillo cónico y otros mezcladores verticales de precisión. La herramienta de mezclado transporta el producto hacia arriba a lo largo de la pared del recipiente. En el centro, desciende de nuevo de forma controlada. Así se genera un movimiento de producto tridimensional con una solicitación de cizalla comparativamente baja. Estos sistemas de mezclado son adecuados también para lotes grandes y para productos con tendencia a la segregación.
Los mezcladores de caída libre, como los mezcladores de tambor, de doble cono o en V, trabajan sin herramientas de mezclado internas y pueden ser, por ello, muy suaves con el producto. Son especialmente adecuados para materiales a granel secos, de buena fluidez y ya desaglomerados, con propiedades de partícula similares. Sin embargo, rara vez alcanzan una calidad de mezcla elevada. Con diferencias marcadas de tamaño de grano, forma o densidad aparente deben valorarse, no obstante, con cuidado, porque el movimiento dominado por la gravedad puede favorecer la segregación.
Los mezcladores de cinta y de hélice también pueden ser adecuados para lotes grandes. Con velocidades periféricas bajas generan una reestratificación axial y radial uniforme. Pero también ellos alcanzan pocas veces calidades de mezcla elevadas. La geometría de la herramienta, la distancia a la pared y el grado de llenado deben ajustarse de modo que no se formen zonas muertas, fricción excesiva ni una solicitación indeseada del grano.
La geometría del recipiente es un factor esencial. Las cámaras de mezclado cónicas concentran las cantidades de llenado pequeñas en la zona inferior y mejoran la captación por la herramienta. Las grandes secciones de salida, los trayectos de descarga cortos y los vaciados con pocos residuos reducen los restos de producto, las remezclas y el riesgo de segregación durante la descarga.
Los accionamientos regulados por frecuencia permiten un arranque suave y rampas de velocidad de giro definidas. Ayudan a limitar la velocidad periférica y, con ello, la solicitación mecánica al mínimo necesario. La supervisión del par y de la potencia puede aportar además indicios de compactación, adherencias, alteraciones del producto o un grado de llenado inadecuado.
Para el diseño de lotes grandes son especialmente relevantes la velocidad periférica, el grado de llenado, el tiempo de mezclado, el par, el aporte específico de potencia y la evolución de la temperatura. El ajuste óptimo es específico de cada producto: un müsli sensible a la rotura necesita un punto de operación distinto al de un polvo fino y cohesivo o al de un granulado secado por atomización.
En resumen, las herramientas de mezclado de gran superficie y baja velocidad, un movimiento de producto controlado y tridimensional, y una conducción del proceso ajustada, aseguran fuerzas de cizalla reducidas con grandes cantidades de polvo. La idoneidad debería comprobarse con el producto original, incluyendo la calidad de mezcla, la rotura de grano, la formación de polvo, el vaciado residual y el comportamiento de segregación.
Mezclado suave de grandes lotes con amixon®
amixon® desarrolla y fabrica desde hace más de 40 años mezcladores verticales de precisión para polvos, granulados y materiales a granel. El programa comprende sistemas de mezclado con fondos cónicos y planos, diseñados para elevadas calidades de mezcla, movimientos que cuidan el producto y un vaciado de fácil acceso y con pocos residuos.
La base para una solicitación reducida de las partículas es un movimiento de producto controlado y tridimensional. Las hélices de mezclado SinConvex® y SinConcave® transportan el producto hacia arriba a lo largo de la pared de la cámara de mezclado. En el centro, fluye hacia abajo por efecto de la gravedad. Esta reestratificación uniforme permite una homogeneización suave con velocidades periféricas bajas y un aporte de energía limitado. SinConvex® favorece especialmente un movimiento de producto uniforme y un vaciado residual muy bueno; SinConcave® es adecuado también para productos con una mayor tendencia a la adherencia.
MultiPlane® amplía este principio de mezclado mediante un movimiento de producto selectivo y multidimensional. Con él pueden homogeneizarse también lotes grandes sin que los componentes sensibles se compacten, cizallen o calienten innecesariamente. Para productos con aglomerados estables pueden conectarse, de forma opcional y por tiempo limitado, herramientas intensivas. La mezcla base se mantiene con ello suave; la desaglomeración se produce solo donde y durante el tiempo que la formulación lo exija.
Una solución especialmente elegante es el mezclador KoneSlid® KS. Su órgano de salida cónico asume funciones tanto en el proceso de mezclado como en la descarga. El producto puede vaciarse de forma rápida, controlada y en gran medida sin segregación. KoneSlid® es especialmente adecuado para polvos y granulados sensibles cuando son decisivos unos tiempos de mezclado y de vaciado cortos.
Cuando deben homogeneizarse lotes muy grandes, el silo mezclador Gyraton® es una solución excelente. Se diseña para tamaños de lote de 10 a 100 m³ y combina el mezclado, la acumulación intermedia y la descarga en un mismo aparato. La herramienta de mezclado helicoidal rota y, al mismo tiempo, se desplaza de forma orbital a lo largo de la pared de la cámara de mezclado. De este modo se captan de forma selectiva grandes volúmenes de producto y se homogeneizan con un aporte de energía reducido. También pueden mezclarse de forma fiable llenados parciales a partir de aproximadamente el 5 %.
A pesar de su tamaño, el silo mezclador Gyraton® sigue siendo fácil de transportar. Los tamaños constructivos de hasta 100 m³ se transportan casi completamente premontados y en posición horizontal, y solo se erigen en el lugar de instalación. La altura de transporte se mantiene, incluyendo el vehículo, por debajo de cuatro metros. El transporte es posible por carretera, por ferrocarril o por vía fluvial.
El diseño concreto se verifica en el centro de ensayos de amixon® con el producto original. Allí se estudian la calidad de mezcla, el tiempo de mezclado, la protección de las partículas, la rotura de grano, la segregación durante la descarga, el vaciado residual y la limpiabilidad. Así se obtiene una base fiable para un proceso de grandes lotes suave y reproducible.