¿Qué parámetros gobiernan la integridad de las partículas, es decir, bajas fuerzas de cizalla y movimiento suave, en los mezcladores verticales?
La integridad de las partículas en los mezcladores verticales se determina sobre todo por la geometría de la herramienta, la velocidad de giro, el grado de llenado, el tiempo de mezclado, la calidad de las superficies y las propiedades del producto. El objetivo es mover del modo más suave posible partículas sensibles como granulados, aglomerados, partículas recubiertas o productos fibrosos, sin perder la calidad de mezcla necesaria.
La mejor protección de las partículas se consigue cuando la calidad de mezcla exigida se alcanza en el menor tiempo de proceso posible. Está demostrado en numerosas aplicaciones en todo el mundo que los mezcladores verticales de doble eje, con un dimensionado adecuado, pueden combinar tiempos de mezclado muy cortos con una elevada calidad de mezcla y una buena protección del producto.
Herramienta y geometría
La geometría helicoidal o de tornillo es un factor central. Una herramienta de forma regular y de gran superficie transporta el material a granel suavemente hacia arriba y genera predominantemente una recirculación convectiva en lugar de una cizalla intensa.
También son importantes las superficies lisas, las transiciones redondeadas y una ejecución con pocos espacios muertos. Reducen la abrasión, la rotura de partículas y las sobrecargas locales. La holgura debe dimensionarse de modo que no se produzcan atascos ni aplastamientos; referirla de forma genérica al diámetro de partícula resulta demasiado esquemático.
Velocidad de giro y velocidad periférica
La velocidad periférica es una palanca esencial para la solicitación mecánica. Las velocidades de giro bajas y las velocidades periféricas moderadas reducen las fuerzas de cizalla, la energía de impacto y la abrasión.
Sin embargo, la velocidad de giro tampoco puede ser demasiado baja, porque entonces no se produce la recirculación ni la homogeneización necesarias. Por eso lo decisivo es un punto de equilibrio entre la protección de las partículas y un efecto de mezclado suficiente.
Grado de llenado y comportamiento de mezclado
El grado de llenado adecuado depende del tipo de mezclador y del producto. Una indicación genérica como del 40 al 80 por ciento resulta demasiado imprecisa. Los grados de llenado demasiado bajos favorecen el movimiento libre y la solicitación por impacto; los demasiado altos pueden dificultar la recirculación y aumentar la presión en el lecho del material.
Tiempo de mezclado y conducción del proceso
El tiempo de mezclado solo debe ser tan largo como sea necesario para la homogeneidad deseada. Al aumentar el tiempo de permanencia crece la solicitación mecánica acumulada.
No obstante, los tiempos de mezclado cortos no son automáticamente mejores. Si el tiempo es demasiado corto, la mezcla no alcanza una homogeneidad suficiente y más tarde puede volver a segregarse. El tiempo de mezclado óptimo es, por tanto, el tiempo más corto que resulte fiablemente suficiente.
Conducción del flujo en el recipiente
Los mezcladores verticales trabajan por regla general con un movimiento de circulación asistido por la gravedad: el producto se transporta hacia arriba y vuelve a descender por la zona periférica. Esta forma de recirculación suele proteger más las partículas que los principios de mezclado fuertemente cizallantes o turbulentos.
Superficies y limpieza
Las superficies en contacto con el producto lisas, pulidas o recubiertas reducen el rozamiento y las adherencias. Una rugosidad baja puede reducir la abrasión y la adherencia de material, pero no es lo único decisivo.
Un valor límite fijo de rugosidad no es aplicable de forma general; los requisitos dependen del producto, de la limpiabilidad y de la situación de desgaste. Para productos sensibles, unas superficies lisas y bien acabadas son ventajosas en todos los casos.
Arranque y frenado
Los procesos suaves de arranque y parada evitan los picos de par y los movimientos bruscos del producto. Esto reduce las solicitaciones mecánicas, especialmente en materiales frágiles o sensibles a la rotura.
El control por rampas es importante, pero no sustituye a una geometría de herramienta adecuada ni a un grado de llenado apropiado.
Propiedades del producto
La integridad de las partículas depende siempre también del propio producto. La densidad aparente, la distribución granulométrica, la humedad, la dureza, la porosidad y la fragilidad determinan la sensibilidad del material frente a la cizalla, la presión y el impacto.
Por eso los parámetros de proceso deben dimensionarse y validarse de forma específica para cada producto. Un ajuste adecuado para un granulado frágil puede resultar inapropiado para un producto más denso o más húmedo.
Descarga y vaciado
El vaciado también influye en la integridad de las partículas. Una descarga suave asistida por la gravedad, sin transporte forzado innecesario, suele ser ventajosa porque evita el aplastamiento y las sobrecargas adicionales.
Por ello el vaciado debe considerarse como parte del proceso global y no solo como un paso posterior.
Así asegura amixon® la integridad de las partículas en materiales a granel sensibles
amixon® asegura la integridad de las partículas mediante un principio de flujo combinado, velocidades periféricas bajas, tecnologías de herramienta propias y ensayos reales en el centro de ensayos. Los distintos elementos se complementan entre sí.
Macroflujo y microflujo como principio básico
La geometría helicoidal de la herramienta de mezclado giratoria genera un macroflujo. El producto a mezclar se transporta hacia arriba junto a la pared del recipiente. Al llegar arriba vuelve a descender por el centro. Así se forma un circuito cerrado que renueva continuamente todo el volumen. Cuando es necesario, los rotores de corte de alta velocidad añaden un microflujo. Estos disgregan de forma selectiva aglomerados y grumos mediante efectos de impacto, rozamiento y cizalla. En los mezcladores de amixon® ambos tipos de flujo actúan simultáneamente y están perfectamente coordinados entre sí. El resultado es una calidad de mezcla ideal con una aportación de energía mínima. Los productos a mezclar apenas se calientan.
Tecnología de herramienta
La herramienta de mezclado SinConvex® genera un flujo de empuje tridimensional. En el exterior el producto se mueve hacia arriba y en el centro hacia abajo, superpuesto a una rotación uniforme. Así se obtiene una mezcla ideal, por regla general en un plazo de 2 a 5 minutos. Esto corresponde a entre 50 y 100 rotaciones de la herramienta. No se produce calentamiento del producto ni segregación. Para las distintas exigencias de protección del producto se dispone de diferentes conceptos de máquina.
La misma máquina puede desaglomerar de forma selectiva cuando se requiere: los rotores de corte actúan localmente y solo se conectan cuando hay que disolver aglomerados; el lote completo sigue sometido únicamente al flujo básico suave. Los programas de mezclado (velocidad, duración, empleo de los rotores) están memorizados en el PLC y son reproducibles lote a lote.
Lotes grandes sin pérdida de suavidad
Como el escalado se realiza a través de la velocidad periférica, la solicitación de las partículas se mantiene al nivel del centro de ensayos también en la escala de producción, hasta 50.000 litros (VM/HM) y hasta 100 m³ en el Gyraton® GM, que mezcla expresamente con precisión y suavidad con una potencia de accionamiento mínima. La calidad de mezcla sigue siendo la mezcla aleatoria ideal con independencia del grado de llenado (10–100 %).
Especialistas para lo máximo
Para productos extremadamente frágiles se dispone del mezclador de esfera hueca SpherHelics® SH (cámara de mezclado esférica sin esquinas ni zonas de aplastamiento, 400–5.000 l) y del KoneSlid® KS: calidad de mezcla ideal tras 20–40 revoluciones con una aportación de energía mínima, vaciado en segundos sin cono de vertido ni segregación, desarrollados para productos secados por atomización, granulados en lecho fluido y secados en banda. amixon® mide en su centro de ensayos las tasas de rotura y la evolución de la curva granulométrica del producto concreto, con análisis granulométrico antes y después del ensayo, debidamente documentado.
Tamaños sin compromisos
La gama de amixon® cubre cualquier tamaño objetivo: mezcladores verticales y cónicos (VM, HM, AM) así como los reactores secadores-mezcladores VMT y AMT, opcionalmente en pasos de 100 litros desde 100 hasta 50.000 litros; el Gyraton® GM desde 10 hasta aprox. 100 m³ en pasos de 1 m³, además del EM (5–200 l, bidón normalizado) y del COM (100–4.000 l, el contenedor como cámara de mezclado). Dentro de cada mezclador, el grado de llenado se puede elegir libremente entre aprox. el 10 y el 100 %: la calidad de mezcla sigue siendo la mezcla aleatoria técnicamente ideal, y el mismo aparato cubre márgenes de lote de una década.
El diseño higiénico como base constructiva
Todas las propiedades mencionadas se apoyan en el diseño higiénico de amixon®: la cámara de mezclado y el órgano mezclador están soldados sin juntas y rectificados, y el órgano mezclador solo está apoyado en la parte superior, con lo que desaparece el paso inferior del eje, crítico para la contaminación. Las grandes puertas de inspección Clever-Cut® con la junta OmgaSeal®, permanentemente sin espacios muertos, hacen ergonómicamente accesibles todas las superficies en contacto con el producto; los órganos de descarga sin espacios muertos y las lanzas de lavado integradas (si se desea, con limpieza húmeda totalmente automática) hacen validable tanto la limpieza en seco como la húmeda, conforme a las directrices EHEDG, las directrices de higiene de la FDA y las 3-A Sanitary Standards.