¿Cómo llevar un proceso del centro de ensayos a la producción sin perder calidad de mezcla?
En el escalado de mezclas de polvos cuenta sobre todo que el movimiento de mezclado, la frecuencia de giro de la herramienta de mezclado y la solicitación mecánica se transfieran de forma razonable del centro de ensayos a la producción. Lo decisivo no son los números característicos típicos de los líquidos, sino el comportamiento reológico del propio material a granel.
Los puntos más importantes
- Semejanza geométrica: la cámara de mezclado, las herramientas y el grado de llenado deben guardar una relación comparable.
- Velocidad periférica y velocidad de giro: determinan el movimiento de las partículas y la solicitación mecánica.
- Tiempo de mezclado: no debe adoptarse a gran escala solo de manera formal, sino ajustarse a la homogeneidad y a la protección del producto.
- Aportación de energía: un exceso de energía puede provocar abrasión, segregación o calentamiento.
- Segregación: las diferencias de densidad, tamaño y forma de las partículas deben tenerse en cuenta en el escalado.
Consecuencia práctica
Un buen escalado para polvos significa: el menor cambio posible en la cinemática de mezclado y tanta adaptación como sea necesaria al producto y al tamaño constructivo. El respaldo se obtiene mediante ensayos en centro de ensayos, pilotación y toma de muestras de la calidad de mezcla resultante.
Así transfiere amixon® un proceso paso a paso, del centro de ensayos a la producción
La pérdida de calidad de mezcla durante el escalado surge rara vez en el propio mezclador, sino en las lagunas del procedimiento: valores objetivo poco claros, ensayos con un producto sustitutivo, parámetros que se reinterpretan sobre la marcha. Por eso amixon® trabaja según una secuencia fija, al final de la cual la máquina de producción entrega los mismos valores que el mezclador de ensayo.
Paso 1: definir los criterios de aceptación antes del primer ensayo
Junto con el explotador se definen por escrito los valores objetivo antes de que se procese el primer lote: la calidad de mezcla exigida como coeficiente de variación, el grado de vaciado, el tiempo de ciclo, la masa de lote mínima y máxima, así como la solicitación admisible del producto. Sin estos valores, más adelante no se puede evaluar si un escalado ha tenido éxito.
Paso 2: ensayo con el producto original
Los ensayos se realizan con el producto original, no con sustancias modelo, y con grados de llenado reales, tamaños de lote reales, así como en el rango de temperatura y de presión previsto. Para ello, en el centro de ensayos de Paderborn hay disponibles 35 instalaciones de prueba, complementadas por centros de ensayos en Japón, India, Tailandia, China, Corea del Sur y los Estados Unidos. El tamaño constructivo se elige de modo que se ajuste a la cantidad de producto disponible y al lote objetivo posterior.
Paso 3: variar sistemáticamente las magnitudes relevantes para el escalado
Se modifican de forma selectiva los parámetros que después pueden transferirse a la máquina de producción: el tiempo de mezclado, la velocidad periférica en la ventana de aproximadamente 0,8 a 3,5 m/s, el grado de llenado, así como, en su caso, la tasa de dosificación y el tipo de adición del líquido. La velocidad de giro en sí no es una magnitud de transferencia, porque varía con el diámetro del órgano mezclador.
Paso 4: medir los resultados en lugar de estimarlos
La calidad de mezcla se determina analíticamente mediante un plan de muestreo definido, y el grado de vaciado de forma gravimétrica. Además se evalúan la protección del producto, la aportación de energía, la limpiabilidad y la reproducibilidad a lo largo de varios lotes. Todos los datos de proceso se registran electrónicamente y se documentan en un informe de ensayo.
Paso 5: transferencia sin salto de escala
Como el mezclador de ensayo y el de producción trabajan con el mismo principio de mezclado SinConcave®/SinConvex® y la calidad de mezcla se mantiene en un rango de grado de llenado de aproximadamente el 10 al 100 %, los parámetros determinados se incorporan sin cambios al dimensionado. La retícula de tamaños en pasos de 100 litros, de 100 a 50.000 litros, permite elegir exactamente el tamaño objetivo en lugar de recurrir al siguiente tamaño de catálogo. Para lotes muy grandes, el mezclador de silo Gyraton® se conecta a continuación con 10 hasta aproximadamente 100 m³.
Paso 6: del informe de ensayo a la URS
Los parámetros documentados pasan a formar parte de la User Requirement Specification (URS) y, con ello, adquieren carácter contractual. Cada aparato se fabrica como pieza única sobre esta base. La prueba de aceptación en fábrica en Paderborn y la aceptación in situ se comprueban frente a los mismos criterios de aceptación que se definieron antes del primer ensayo.
Paso 7: ajuste fino en la puesta en marcha
En la puesta en marcha, los programas de mezclado con velocidad, duración y, en su caso, empleo de rotores se guardan en el control, de modo que cada lote se procesa de forma reproducible. amixon® acompaña la puesta en marcha y sigue siendo después el interlocutor para los cambios de producto y otras optimizaciones del proceso.
Lo que hay que tener en cuenta fuera del mezclador
La homogeneidad alcanzada en el mezclador puede volver a perderse en los pasos posteriores. El transporte, el almacenamiento intermedio y el llenado favorecen la segregación, especialmente cuando hay grandes diferencias de densidad, de tamaño de partícula o de comportamiento de flujo. Por eso amixon® evalúa en el ensayo no solo la calidad de mezcla a la salida, sino también el comportamiento de vaciado: el vaciado residual sin cono de vertido y sin segregación forma parte del respaldo del escalado, y no es un tema que se aborde después.