¿Qué factores determinan el dimensionado de un granulador de capa anular para gránulos de flujo libre y baja pulverulencia en la química?
El dimensionado de un granulador de capa anular es un proceso global de ingeniería de procesos. En él deben coordinarse entre sí las propiedades del producto, la calidad de granulado deseada, la conducción del proceso y las condiciones técnicas marco. En el centro está la formación de una capa anular delgada y estable, en la que la aglomeración, la densificación y el secado transcurren de forma controlada.
Un factor de influencia esencial es la mecánica del proceso. La capa anular se forma por unas velocidades de giro del rotor elevadas y unas fuerzas centrífugas que presionan el producto contra la pared del recipiente. En ello son importantes el número de Froude, la velocidad periférica, el tiempo de permanencia y la aportación específica de energía. Estas magnitudes determinan con qué intensidad se mueve el material, se densifica y se transforma en granulados con poco polvo.
El número de Froude se refiere a los mezcladores rotativos de caída libre, de tambor y de proyección, así como a los sistemas con órgano mezclador apoyado en horizontal. En los mezcladores verticales con recirculación forzada no es un criterio de dimensionado ni de escalado. Allí lo determinante es que el principio de mezclado se mantenga igual en todos los tamaños y que la recirculación abarque toda la cámara de mezclado con independencia del grado de llenado; la transferibilidad se asegura en el centro de ensayos con el producto original.
También las propiedades del material de partida desempeñan un papel importante. La distribución granulométrica, la proporción de finos, la densidad aparente, la humedad, la higroscopicidad, la adherencia y la sensibilidad térmica influyen notablemente en el comportamiento del proceso. A ello se suman la abrasividad y la agresividad química, que repercuten directamente en la elección de materiales, en las juntas y en los apoyos.
El producto final deseado debe estar igualmente bien definido. Son decisivos la distribución granulométrica, la densidad aparente, la resistencia del grano, la humedad residual y una proporción de polvo lo más reducida posible. Para los granulados de libre fluidez es importante sobre todo un abanico granulométrico estrecho, de modo que el producto pueda transportarse, almacenarse y dosificarse bien.
Otro ámbito de dimensionado se refiere a la aportación de ligante y de líquido. La cantidad, la concentración, la viscosidad, la tasa de adición y la disposición de las boquillas determinan con qué uniformidad se humectan las partículas y con qué estabilidad se forman los aglomerados. Una distribución precisa del líquido ayuda a evitar la formación de grumos y a alcanzar la estructura de granulado deseada.
Por último, son importantes la conducción de la temperatura, los detalles constructivos y la conexión al proceso global. La termorregulación por doble envolvente, la geometría de las herramientas, la potencia de accionamiento, la alimentación, el secado, la clasificación, la aspiración y la protección contra explosiones deben coordinarse entre sí. En la práctica, el dimensionado se realiza por lo general mediante ensayos de laboratorio y de centro de ensayos antes de transferir los parámetros a la escala de producción.
Así ajusta amixon® el tamaño y la estructura del granulado en el granulador mezclador de capa anular RMG con seguridad de proceso
El principio de acción: la granulación controlada
Las sustancias que se van a granular se introducen de forma continua, se aceleran en rotación y se conducen como capa anular contra la pared. Las herramientas de pin mezclan, desaglomeran, densifican y transportan esta capa de forma intensa. En ello se forman puentes de sólidos y de líquido, a partir de los cuales surgen los gérmenes de granulación y siguen creciendo. En cuanto los granulados superan un tamaño crítico, se vuelven más frágiles y se descomponen de nuevo. La proporción de finos vuelve a adherirse y se redondea. Así, con una conducción adecuada, surge un granulado estable dentro de unos límites granulométricos estrechos.
Las magnitudes de ajuste
El control se realiza mediante la velocidad periférica, en el rango de aproximadamente 8 a 35 m/s, el tiempo de permanencia, así como la aportación de líquido o de ligante. También la conducción de la temperatura desempeña un papel importante, ya que la cámara de mezclado y las bocas de entrada y de descarga son termorregulables por doble envolvente con vapor o agua. Un tomamuestras integrado permite el control continuo de la distribución granulométrica y de la estabilidad del granulado.
Requisitos constructivos para un abanico granulométrico estrecho
La cámara de mezclado está mecanizada por arranque de material y es especialmente redonda. Las herramientas de pin mantienen una distancia uniforme a la pared, con lo que se favorece un abanico granulométrico estrecho. Las herramientas están endurecidas y, si se desea, son de metal duro o blindadas con cerámica. Los RMG mayores están apoyados con amortiguación de vibraciones y equilibrados dinámicamente. La cámara de mezclado está dimensionada para la zona ATEX 20. Los tamaños de construcción abarcan desde el tipo 10, con aproximadamente 0,4 a 1,7 m³/h, hasta el tipo 3000, con aproximadamente 10,1 a 49,5 m³/h.
Dimensionado mediante ensayos
Los caudales volumétricos reales y la conducción óptima son específicos de cada producto. Por eso amixon® realiza ensayos de dimensionado con el producto original en los centros de ensayos de la fábrica y transfiere los resultados al tamaño de construcción objetivo. Para las aplicaciones químicas se dispone de materiales resistentes a la corrosión hasta Alloy 59, Hastelloy-C22 y níquel, así como de ejecución para la zona ATEX 20, inertización y ejecuciones de reactor resistentes a la presión y al vacío.
Respaldo en el centro de ensayos
Antes de la inversión, el proceso se comprueba en el centro de ensayos de amixon® con el producto original, con grados de llenado reales y en las condiciones de temperatura y de presión previstas. Se evalúan la calidad de mezcla, la protección del producto, la aportación de energía, la limpiabilidad y la reproducibilidad. Los resultados se evalúan de forma documentada y constituyen una base de decisión fiable. amixon® puede ofrecer, fabricar y mantener mezcladores de capa anular y aglomeradores-mezcladores de capa anular del tipo RMG; sin embargo, esta clase no se sigue desarrollando, porque trabaja con un eje mezclador dispuesto horizontalmente. El foco de desarrollo está en los mezcladores de precisión con ejes mezcladores verticales o inclinados.