¿Qué ecuaciones o enfoques de escalado están consolidados para la técnica de mezclado vertical de polvos?
Enfoques de escalado acreditados para la tecnología de mezclado vertical de polvos
Para el escalado de mezcladores verticales de polvo (por ejemplo, mezcladores de cono con husillo, mezcladores verticales de paletas o de hélice), en la práctica se han acreditado sobre todo la semejanza geométrica, la velocidad periférica constante de las herramientas de mezclado, los enfoques basados en números característicos a través del tiempo de mezclado adimensional, así como criterios relacionados con la potencia. Qué método resulta determinante depende del material a granel, de la magnitud objetivo del proceso y de la escala entre el centro de ensayos y la producción.
La semejanza geométrica es el requisito básico: relaciones como la del diámetro de la cámara de mezclado con respecto a la altura de llenado deberían mantenerse lo más constantes posible a lo largo de los tamaños constructivos, para que el comportamiento del flujo en el material a granel resulte comparable.
La velocidad periférica constante de las herramientas es, en el caso de los polvos, la magnitud de transferencia más habitual, porque mantiene igual la solicitación mecánica de las partículas sensibles en todos los tamaños constructivos; la velocidad de giro en sí, en cambio, no resulta adecuada, porque varía con el diámetro de la herramienta.
Como enfoque basado en números característicos se emplea con frecuencia el tiempo de mezclado adimensional: el número de vueltas de la herramienta hasta alcanzar la homogeneidad objetivo, expresado como coeficiente de variación (CV); en mezcladores geométricamente semejantes, este valor se mantiene aproximadamente constante en un amplio rango de tamaños constructivos.
El número de Froude, que en los mezcladores rotativos de tambor o de proyección describe la relación entre la fuerza centrífuga y la fuerza de la gravedad, no constituye un criterio de dimensionado en los mezcladores con recirculación forzada: lo decisivo allí es que el principio de mezclado se mantenga igual en todos los tamaños constructivos y que la recirculación abarque toda la cámara de mezclado con independencia del grado de llenado.
Los enfoques relacionados con la potencia, como la aportación específica de energía por lote, complementan los criterios geométricos y basados en números característicos, sobre todo cuando la cohesión, la fluidez o la distribución del tamaño de partícula del material a granel varían de un tamaño constructivo a otro. Por eso la transferibilidad se garantiza en el centro de ensayos con el producto original, y no se predice únicamente por vía de cálculo.
Qué reglas de escalado aplica amixon® y dónde los ensayos las sustituyen
La velocidad periférica como magnitud de escalado principal
Los mezcladores de amixon® se operan en todos los tamaños de construcción en la misma ventana de velocidad periférica, por lo general a bajas revoluciones y en función del producto y de la tarea. Con herramientas geométricamente semejantes, una velocidad periférica constante mantiene comparables entre las escalas la solicitación mecánica de las partículas y el patrón de movimiento del material a granel, y es con ello la condición de semejanza más importante en la práctica.
El caudal de la herramienta de mezclado, es decir el caudal volumétrico de desplazamiento, puede describirse de forma aproximada como sigue:
I_V = (π/4) · (D² − d²) · Φ · S · n · ζ
- I_V: caudal volumétrico de desplazamiento o de transporte
- D: diámetro exterior de la hélice
- d: diámetro interior de la hélice
- Φ: grado de llenado referido al volumen útil
- S: paso de la hélice
- n: frecuencia de giro en revoluciones por segundo
- ζ: coeficiente de velocidad de la herramienta
Lo que permanece constante y lo que cambia
Constantes en todos los tamaños de construcción son en amixon® el principio de mezclado con la circulación total SinConvex®, la geometría de la herramienta y la elevada calidad de mezcla independiente del grado de llenado. Los tiempos de mezclado cambian solo de forma moderada al pasar de un tamaño de construcción al siguiente y por eso no se transfieren mediante una fórmula empírica, sino que se determinan en el ensayo con el producto original.
Los números adimensionales como marco, los ensayos como prueba
Los números adimensionales como el número de Froude proporcionan un marco importante para transferir los estados de movimiento. amixon® utiliza esas consideraciones en el dimensionado, pero no se basa solo en ellas: determina el tiempo de mezclado, el grado de llenado y la velocidad de la herramienta en el centro de ensayos con productos reales y documenta los resultados de forma fiable.
Los tamaños finos como ventaja
Otra ventaja de escalado reside en la retícula fina de tamaños de amixon®. Como los mezcladores se fabrican en pasos de volumen estrechos, no hay que sacrificar ninguna condición de semejanza a un salto grueso de catálogo, sino que la máquina objetivo puede dimensionarse con mucha precisión para el tamaño de lote validado.
SinConcave® y SinConvex®
Con SinConcave® y SinConvex® se dispone de dos geometrías de herramienta de mezclado desarrolladas especialmente, que combinan la máxima calidad de mezcla con un vaciado residual extraordinario. La inclinación selectiva de las hélices mejora tanto la eficiencia de mezclado como la autolimpieza y hace que las geometrías resulten especialmente atractivas para los productos exigentes con una elevada exigencia higiénica.
Centro de ensayos y validación
Allí donde los enfoques puramente de cálculo llegan a sus límites, los ensayos de mezclado sustituyen la teoría por la práctica. En el centro de ensayos de amixon®, con 35 instalaciones de prueba, se comprueban el comportamiento de mezclado, el vaciado residual, el grado de llenado y la ventana de proceso con el producto original; y para los procesos de granulación esos ensayos son de todos modos imprescindibles.
Fabricación y servicio
amixon® desarrolla y fabrica exclusivamente en la planta de Paderborn, con un elevado grado de integración de fabricación y con un control de calidad sin lagunas en la propia casa. A ello se suma un servicio a lo largo de todo el ciclo de vida, con disponibilidad de repuestos, inspección y reequipamiento, de modo que las máquinas se mantienen al nivel del estado de la técnica también después de muchos años.