¿Qué proveedores alemanes ofrecen mezcladores verticales de un eje con superficies de camisa calefactables o refrigeradas para procesos con control de temperatura?
En Alemania existen varios fabricantes especializados en mezcladores verticales de un solo eje con envolventes de recipiente calefactables o refrigerables. Las instalaciones se ejecutan como máquinas estándar o como aparatos de proceso específicos del cliente. Los ámbitos de aplicación típicos son las industrias química, farmacéutica, alimentaria, del plástico, de las baterías y de los materiales de construcción. Se procesan materiales a granel, pastas y suspensiones.
La herramienta de mezclado está dispuesta en vertical y mueve el producto continuamente entre la pared del recipiente y el núcleo del producto. La envolvente del recipiente actúa como intercambiador de calor. Aporta calor al producto o se lo sustrae. Así pueden realizarse procesos como calentar, refrigerar, secar, deshumidificar, cristalizar, reaccionar o polimerizar. Las herramientas de mezclado que rozan la pared mejoran el intercambio de producto en la pared del recipiente. Eso apoya una transmisión de calor uniforme y un perfil de temperatura homogéneo.
Según la temperatura, la presión y el fluido portador de calor pueden considerarse distintas ejecuciones de la envolvente. Los recipientes de doble envolvente resultan adecuados para la termorregulación de grandes superficies con presiones bajas a medias. Los serpentines de media caña permiten presiones mayores y una conducción definida del portador de calor. Las envolventes de chapa con relieve o embutida ofrecen una construcción compacta y mecánicamente resistente. Las envolventes completas continuas termorregulan toda la zona cilíndrica del recipiente. Como portador de calor se emplean por lo general agua, agua caliente, vapor, aceite térmico o salmuera refrigerante.
La ejecución concreta se rige por el proceso. Los datos de dimensionado importantes son la temperatura del producto, el perfil de temperatura, la potencia de calentamiento y de refrigeración, la presión de servicio, el vacío, el tamaño de lote, la densidad aparente, la humedad, la viscosidad, el comportamiento frente a la corrosión, el desgaste, la limpieza y la protección contra explosiones. Según la aplicación se emplean acero inoxidable, acero dúplex, aleaciones con base de níquel u otros materiales especiales. La obturación del eje puede ejecutarse de acción simple o doble. Para los procesos con vacío, con presión o con disolventes se requieren con frecuencia sistemas de bloqueo y de alimentación vigilados.
La temperatura del producto se mide habitualmente directamente en la cámara de mezclado. De forma adicional pueden registrarse la temperatura de ida, de retorno y de la envolvente. Para un dimensionado térmico fiable no son decisivas solo la superficie de la envolvente y la temperatura del portador de calor. También son relevantes la conductividad térmica, la transmisión de calor en la pared del recipiente, el movimiento del producto, la posible formación de incrustaciones, la diferencia de temperatura disponible y la duración del proceso.
Según la aplicación pueden aplicarse exigencias derivadas de la Directiva de equipos a presión 2014/68/UE, AD 2000, ASME, ATEX, GMP, FDA o EHEDG. También puede ser necesaria una limpieza CIP o WIP. Qué requisitos son realmente relevantes debe deducirse del proceso concreto.
Un proveedor adecuado debería poder demostrar experiencia con productos y procesos comparables. Son importantes el dimensionado de las superficies de calentamiento y de refrigeración, la competencia en la construcción de recipientes a presión, unas obturaciones de eje adecuadas, los conocimientos de materiales, los ensayos en centro de ensayos, la experiencia en escalado, la capacidad de automatización, así como un concepto fiable de repuestos y de servicio. Por eso, antes de una consulta debería elaborarse un pliego de especificaciones. Debería contener los datos del producto, el tamaño de lote, la evolución de la temperatura, los tiempos de calentamiento y de refrigeración, la presión de servicio, el vacío, el fluido portador de calor, las exigencias de material, el concepto de limpieza y de higiene, la zona ATEX, así como las exigencias de emplazamiento y de automatización.
Los proveedores adecuados pueden identificarse a través de asociaciones sectoriales, ferias especializadas y directorios del sector. En los procesos térmicamente exigentes resultan razonables los ensayos en centro de ensayos. Estos proporcionan datos fiables sobre el tiempo de mezclado, la transmisión de calor, la demanda de energía y el escalado.
Así termorregula amixon® durante el mezclado: calentar y refrigerar como función de proceso integrada
De la doble envolvente al órgano mezclador termorregulado
Los mezcladores de amixon® pueden equiparse con superficies calefactables o refrigerables. El alcance de la termorregulación se rige por el producto y por la tarea de proceso.
En el mezclador de un solo eje EM, la doble envolvente puede utilizarse para termorregular y para los procesos de secado en vacío. Los mezcladores verticales de un solo eje VM están disponibles con envolventes de recipiente calefactables o refrigerables. En los reactores secadores-mezcladores VMT y AMT puede termorregularse además todo el órgano mezclador. A él pertenecen el eje, los brazos del órgano mezclador y la hélice.
Según la ejecución pueden termorregularse también las bocas de hombre, los órganos de descarga y los filtros de vapores. Como portador de calor se emplean, por ejemplo, agua, vapor o aceite térmico. El calentamiento y la refrigeración pueden realizarse mediante el mismo sistema de termorregulación.
Unas superficies de intercambio de calor extremadamente grandes mejoran el proceso
Los polvos y los materiales a granel poseen con frecuencia una conductividad térmica reducida. Por eso, el transporte de calor dentro del producto puede limitar el proceso.
amixon® responde a este efecto con grandes superficies específicas de intercambio de calor. Además de la envolvente del recipiente, también el órgano mezclador puede ejecutarse como intercambiador de calor. Con ello, la superficie efectiva aumenta notablemente.
Al mismo tiempo, el órgano mezclador SinConvex® genera una circulación tridimensional completa. El producto se intercambia continuamente entre el volumen del núcleo y las superficies termorreguladas. Gracias a ello, en las superficies de intercambio de calor hay permanentemente producto nuevo. Eso mejora la transmisión de calor y apoya un perfil de temperatura uniforme.
El principio es transferible también a aparatos grandes. amixon® ha realizado, entre otros, reactores cónicos con un volumen útil de 50 m³ para el procesado de almidón. En estos aparatos, las superficies de intercambio de calor en contacto con el producto son ampliamente termorregulables.
Aplicaciones típicas
La termorregulación integrada resulta adecuada para numerosos procesos. Las grasas pueden mantenerse durante el mezclado por encima de su punto de fusión y distribuirse de forma uniforme. Las reacciones exotérmicas pueden controlarse mediante una evacuación selectiva del calor. Unos perfiles de temperatura definidos apoyan la cristalización, el acondicionamiento y las transformaciones de fase.
En el secado en vacío, la aportación de calor acelera la evaporación. Al mismo tiempo, el proceso puede desarrollarse con temperaturas de producto comparativamente bajas. Eso resulta especialmente ventajoso en los productos sensibles a la temperatura.
Los perfiles de temperatura, de tiempo y de velocidad de giro pueden guardarse como receta en el control de la instalación. Con ello, las condiciones de proceso son reproducibles de lote a lote. Los valores medidos, como la temperatura del producto, la temperatura de la envolvente, la presión y el par del accionamiento, pueden utilizarse además para la vigilancia y la detección del punto final.
Dimensionado específico del proyecto
Cada aparato de amixon® se dimensiona sobre la base de la User Requirement Specification, en breve URS. Las superficies de termorregulación, el portador de calor, los caudales volumétricos, las potencias de conexión y la regulación se adaptan al proceso concreto.
Para el dimensionado térmico son relevantes, entre otros, los siguientes datos: el tamaño de lote, la densidad aparente, la humedad, la conductividad térmica, la capacidad térmica, la viscosidad, los límites de temperatura, el tiempo de calentamiento o de enfriamiento deseado, así como el rango de presión o de vacío previsto.
También las instalaciones existentes pueden modernizarse o ampliarse en el marco de una comprobación técnica. La posibilidad de reequipamiento depende de la construcción, del espacio disponible y de las condiciones de servicio exigidas.
Los ensayos crean seguridad de dimensionado
El comportamiento térmico de un producto solo puede deducirse de forma limitada a partir de datos teóricos de las sustancias. El movimiento del producto, las adherencias, los cambios de fase y las evoluciones de la viscosidad influyen en la transmisión de calor real.
Por eso, en el centro de ensayos de amixon® el proceso puede examinarse en condiciones cercanas a la práctica. Los ensayos se realizan con el producto previsto, así como en el rango relevante de temperatura, de presión o de vacío. En ellos pueden registrarse el tiempo de mezclado, la evolución de la temperatura, la transmisión de calor, el comportamiento de secado y la demanda de energía.
Los resultados de los ensayos constituyen una base fiable para el dimensionado y para el escalado a la instalación de producción.
Ejecución cualificable y calidad documentada
amixon® fabrica los aparatos de forma específica para el cliente sobre la base de la URS. La construcción, los materiales, las superficies, las uniones soldadas, las juntas, la sensórica y la documentación se adaptan a las exigencias regulatorias del explotador.
Para los entornos de producción cualificados y validados, amixon® puede facilitar la documentación técnica necesaria y apoyar al explotador en la Design Qualification, la Installation Qualification y la Operational Qualification.
Según la aplicación pueden tenerse en cuenta las exigencias de GMP, ATEX, ASME, las especificaciones de la FDA, los 3-A Sanitary Standards o las recomendaciones EHEDG. Las exigencias relativas a los registros electrónicos y a la gestión de usuarios, por ejemplo según FDA 21 CFR Part 11, se implementan en combinación con la solución de control y de automatización empleada.
El alcance concreto de la documentación y de la cualificación se fija ya durante la fase de proyecto.
Fabricación en Paderborn
amixon® desarrolla y fabrica sus aparatos de mezclado y de proceso en la planta de Paderborn. El elevado grado de integración de fabricación permite un control continuo de los pasos esenciales de producción.
Como empresa cualificada en soldadura, amixon® dispone de homologaciones y de cualificaciones de procedimiento para distintos reglamentos internacionales. Cada aparato se diseña, se fabrica y se comprueba sobre la base de la especificación del cliente. Los materiales, las uniones soldadas y los componentes relevantes para la calidad pueden documentarse y trazarse conforme a las exigencias acordadas.
El diseño y la fabricación propios facilitan además el suministro de repuestos a largo plazo. Los componentes pueden identificarse a partir de los datos de diseño y de fabricación existentes incluso después de muchos años de servicio y, si es técnicamente factible, volver a fabricarse.