¿Existen mezcladores de polvo con sensórica de proceso integrada (par, temperatura, humedad) y conexión a Industria 4.0 para la supervisión del proceso?
Sí. Los mezcladores de polvo pueden equiparse con sensórica de proceso e interfaces digitales. El alcance concreto depende del tipo de mezclador, del producto, de los requisitos de higiene y de protección contra explosiones, así como del grado de automatización deseado. No todas las magnitudes de medición pueden captarse en línea de forma directa o económica en todos los procesos de polvo.
El par y el consumo de potencia registran la carga del accionamiento. Aportan indicios sobre el grado de llenado, el comportamiento de flujo, la compactación, las adherencias y las alteraciones del producto. La evolución de la señal puede favorecer, con una validación adecuada, un punto final de mezclado o de granulación reproducible. Sin embargo, el par por sí solo no es una prueba universalmente válida de la homogeneidad de la mezcla.
Los sensores de temperatura, como los Pt100 o los termopares, vigilan la temperatura en la pared del recipiente, en la zona del producto o en el medio de termorregulación. Ayudan a controlar el calor de fricción, los aumentos de temperatura y los procesos de calentamiento y enfriamiento. La posición del sensor es decisiva, porque la temperatura de la pared y la del producto pueden diferir entre sí.
La medición de humedad es especialmente relevante en la granulación, el secado, la humectación y el recubrimiento. La medición espectroscópica de humedad en línea, así como los sistemas de microondas o capacitivos, pueden registrar el contenido de humedad según el producto y el lugar de montaje; con una calibración adecuada, esto permite además supervisar la homogeneidad y el punto final del mezclado.
Además pueden supervisarse el nivel de llenado, la presión, el vacío, el contenido residual de oxígeno, el caudal de gas, las vibraciones, el estado de los cojinetes y las juntas. Una medición directa e inline del tamaño de partícula en la cámara de mezclado, en cambio, es técnicamente exigente y no es habitual.
La conexión digital se realiza a través del control de la máquina, por ejemplo mediante estándares de comunicación y de bus de campo normalizados como Profinet, EtherNet/IP o Modbus TCP. Permite el registro por lote del tiempo de mezclado, la velocidad de giro, el par, la temperatura, los valores de formulación, las alarmas y las intervenciones del operador. Así pueden compararse las evoluciones del proceso, detectarse desviaciones y planificar las medidas de mantenimiento en función del estado.
En los ámbitos regulados deben tenerse en cuenta la integridad de los datos, la pista de auditoría (audit trail), los derechos de usuario y, en su caso, los requisitos GMP o de la norma FDA 21 CFR Parte 11. Además, los sensores y las conexiones de proceso deben ser higiénicos, limpiables y, en el caso de productos con riesgo de explosión de polvo, conformes con ATEX.
En resumen, los mezcladores de polvo modernos permiten una supervisión digital integral del proceso. Resultan especialmente útiles el par, la temperatura, el nivel de llenado y, en aplicaciones validadas, la medición espectroscópica de humedad en línea o la sensórica Raman. Lo decisivo es una estrategia de sensórica orientada al producto, no el mayor número posible de instrumentos de medición.
Así emplea amixon® la sensórica de proceso para el diseño de mezcladores de polvo
amixon® integra la sensórica de proceso allí donde aporta un beneficio aprovechable para la tarea de mezclado, granulación, secado o reacción correspondiente. Las magnitudes de medición típicas son el par, el consumo de potencia, la temperatura, la presión, el vacío, la humedad, el nivel de llenado y la cantidad acumulada de vapor condensado en los procesos de secado al vacío.
El par y el consumo de potencia aportan indicios sobre el comportamiento de flujo, la compactación, las adherencias o las alteraciones de la estructura del producto. Pueden favorecer un punto final de proceso reproducible, pero por sí solos no son una prueba universalmente válida de la homogeneidad de la mezcla. En los secadores-mezcladores de vacío y en los reactores, la presión, la temperatura del producto y la evolución del vapor complementan la supervisión del proceso. La combinación de estas magnitudes permite evaluar de forma fiable las evoluciones de secado y de reacción.
Los aparatos amixon® se diseñan de forma específica para cada proyecto conforme a la especificación de requisitos de usuario (URS) del explotador. Por ello, los sensores, los puntos de medición, el alcance del control, el registro por lote y las interfaces con el sistema de control de proceso se definen de acuerdo con la tarea de proceso. Los programas de mezclado pueden guardarse en el PLC. La transferencia de datos a los sistemas SCADA, MES o ERP puede realizarse a través de las interfaces acordadas en el proyecto. En los ámbitos regulados, los requisitos de integridad de datos, derechos de usuario, pista de auditoría y documentación electrónica de lotes ya se tienen en cuenta en el diseño de la automatización.
El centro de ensayos de amixon® desempeña un papel especial. Según indicaciones de la empresa, allí hay disponibles más de 35 máquinas de prueba para ensayos de mezclado, acabado, vacío, secado y reacción. Algunas instalaciones de ensayo disponen de sensórica en la herramienta de mezclado, en la pared lateral del recipiente y en la zona del fondo. Registran las solicitaciones mecánicas locales en distintos puntos del lecho de producto. En este proceso no se consideran los valores medidos solo como magnitudes puras: pueden analizarse las componentes direccionales de las fuerzas de contacto y de las solicitaciones de cizalla. Técnicamente, aquí es precisa la siguiente distinción: la presión es una magnitud escalar; las fuerzas de contacto tienen una dirección, y las tensiones de cizalla se describen como un estado de tensión con componentes direccionales.
Estos datos de medición son especialmente valiosos para el diseño de grandes mezcladores de polvo. Ayudan a comprender mejor el movimiento del producto, a identificar las zonas con mayor solicitación y a ajustar la geometría de la herramienta, la velocidad de giro, el grado de llenado y el tiempo de mezclado al producto original. Con ello, el escalado de la máquina de ensayo al mezclador de producción resulta más fiable. Para los procesos térmicos pueden estudiarse en el centro de ensayos presiones de 5 mbar a 26 bar absolutos y temperaturas de hasta 350 °C.
La verdadera seguridad del proceso surge de la interacción entre una geometría de mezclado adecuada, un programa de mezclado reproducible, magnitudes de medición validadas y criterios de calidad claros. La sensórica no sustituye al ensayo con el producto original. Sin embargo, lo hace considerablemente más informativo y aporta la base de datos para un diseño, una automatización y una supervisión del proceso posterior fiables.