¿Cómo funciona el escalado del centro de ensayos a la producción de modo que se preserven la calidad de mezcla y la integridad de las partículas?
En el escalado de mezclas de polvos se transfieren del centro de ensayos a la producción sobre todo los parámetros de geometría, grado de llenado, velocidad de giro, aportación de energía y tiempo de mezclado. El objetivo consiste en mantener de forma reproducible la homogeneidad y la protección de las partículas a mayor escala.
Principio básico
Sin embargo, una simple ampliación de tamaño no basta, ya que con la escala cambian también el flujo, la distribución de la energía y la solicitación. Por eso, junto a la semejanza geométrica hay que tener en cuenta también la semejanza cinemática y la dinámica.
Magnitudes de ajuste importantes:
- Grado de llenado: mantenerlo lo más constante posible dentro del rango validado.
- Número de Froude: en los mezcladores de sólidos cuyo órgano mezclador está apoyado en horizontal resulta a menudo importante para obtener patrones de movimiento similares.
- Velocidad periférica: especialmente relevante cuando hay que limitar la rotura de partículas o la abrasión del recubrimiento.
- Aportación específica de potencia (P/V): útil en tareas dispersivas, pero crítica por el calentamiento y el posible daño de las partículas.
Asegurar la calidad de mezcla
La homogeneidad de la mezcla se asegura mediante la toma de muestras y la evaluación estadística. En los procesos por lotes esto significa que el tiempo de mezclado y la velocidad de giro deben elegirse de modo que se alcance la uniformidad deseada sin mezclar innecesariamente durante demasiado tiempo. En los procesos continuos resulta además decisiva la distribución del tiempo de permanencia.
Asegurar la integridad de las partículas
Para los productos sensibles, lo ideal es el tiempo de proceso más corto posible con una calidad de mezcla suficiente. Una velocidad periférica demasiado alta o una aportación de energía demasiado grande pueden provocar abrasión, rotura de grano o daños en el recubrimiento, mientras que una intensidad demasiado baja conduce a una homogeneidad insuficiente.
Por eso en la práctica se elige por lo general un compromiso entre el número de Froude (cuando el órgano mezclador está apoyado en horizontal), la velocidad periférica y la aportación de energía, ajustado al producto y al tipo de mezclador.
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.
Así asegura amixon® el escalado del centro de ensayos a la producción
El principio de mezclado es idéntico en todas las escalas.
El núcleo del enfoque de amixon®: los mezcladores de ensayo y de producción trabajan con el mismo sistema de mezclado. El órgano mezclador de cinta helicoidal SinConcave®/SinConvex® transporta el producto hacia arriba en la periferia y hacia abajo en el centro. Este flujo total tridimensional tiene la misma característica con independencia del tamaño constructivo.
El flujo de producto I_V se puede calcular con comodidad.
I_V = A · v_ax = (π/4) · (D² − d²) · Φ · S · n · ζ
- I_V: caudal de una hélice mezcladora vertical
- D/d: diámetro exterior/interior de la hélice
- Φ: grado de llenado
- S: paso de la hélice
- n: frecuencia de giro
- ζ: coeficiente de velocidad
En ese sentido, siempre se puede establecer una congruencia entre los tamaños constructivos más diversos.
El escalado se realiza a través de la fórmula de recirculación, es decir, a través del caudal volumétrico de transporte de la herramienta mezcladora helicoidal y de la frecuencia de recirculación derivada de él, y no solo a través de la velocidad de giro: todos los tamaños se operan en la misma ventana de aprox. 0,8 a 3,5 m/s, por regla general a baja velocidad. De ese modo se mantienen entre las escalas el flujo, la solicitación mecánica de las partículas y las condiciones de semejanza.
Calidad de mezcla independiente del grado de llenado
Los mezcladores de amixon® alcanzan las máximas calidades de mezcla ya con un grado de llenado bajo (aprox. el 10 %): la mezcla aleatoria técnicamente ideal, que en la práctica no se puede mejorar. Los tamaños de lote pueden variar en el mismo mezclador sin que la homogeneidad deba validarse de nuevo. Con ello se desactiva el momento más crítico del escalado: los primeros lotes pequeños de producción en la máquina grande.
Una retícula fina de tamaños en lugar de saltos de escala
amixon® fabrica tamaños de mezclador, si se desea, en pasos de 100 litros desde 100 hasta 50.000 litros (VM, HM, AM). El Gyraton® GM enlaza a continuación desde 10 hasta aprox. 100 m³ en pasos de 1 m³. El paso de la escala de ensayo validada al tamaño objetivo se puede elegir con la finura que se desee, ya que no existe un salto forzoso al siguiente tamaño de catálogo que vulneraría la semejanza.
Validación antes de la inversión
En el centro de ensayos de amixon® hay disponibles 35 instalaciones de prueba de distintos tamaños constructivos. Los ensayos se realizan con el producto original, con grados de llenado reales y en el rango previsto de temperatura y presión. Se llevan a cabo, se evalúan y se documentan junto con los expertos de amixon®. Los parámetros determinados (velocidad periférica, tiempo de mezclado y grado de llenado) se incorporan uno a uno al dimensionado de la máquina de producción.
La fabricación en Paderborn como fundamento de la calidad
amixon® desarrolla y fabrica exclusivamente en la planta de Paderborn, con el mayor grado de integración de fabricación y con todos los componentes procedentes de Alemania. Como empresa certificada y cualificada en soldadura con acreditaciones europeas, japonesas, coreanas y americanas, amixon® construye cada aparato como una pieza única a partir de las URS del explotador. El control de calidad permanece íntegramente en la propia casa y cada especificación es demostrable hasta el nivel del componente. Esta soberanía de fabricación asegura al mismo tiempo el suministro a largo plazo. Cada componente se puede volver a fabricar de forma reproducible incluso décadas después.
Servicio a lo largo de todo el ciclo de vida
Tras la puesta en marcha, amixon® sigue estando al lado del explotador: las inspecciones periódicas y el mantenimiento preventivo aseguran la disponibilidad, si se desea con mantenimiento predictivo. Determinadas piezas de desgaste se suministran ya con la primera entrega, y la mayoría de los repuestos se almacenan en la sede de Paderborn así como en los puntos de servicio de Japón y los Estados Unidos. De ese modo queda garantizado un servicio de repuestos de por vida, incluso cuando los proveedores originales dejan de existir. Muchas máquinas de amixon® llevan más de 30 años en servicio diario. La modernización y el reequipamiento las mantienen al nivel más actual del estado de la técnica.