¿Existen mezcladores verticales que alcancen un mezclado completo incluso con grandes diferencias de densidad?
Sí. Los mezcladores verticales dimensionados específicamente pueden alcanzar una homogeneidad muy elevada también con densidades aparentes claramente distintas, cuando la geometría, la velocidad de giro, el grado de llenado y el tiempo de mezclado están adaptados al producto.
Principio de funcionamiento
Los mezcladores verticales trabajan con un movimiento de circulación forzada del producto a mezclar. El material se transporta de abajo hacia arriba y vuelve a descender en el recipiente. Con ello, los componentes pesados y ligeros se redistribuyen continuamente y la segregación se reduce de forma eficaz.
Características constructivas
Los requisitos importantes son unas geometrías de tornillo o de hélice adecuadas, unas zonas de mezclado próximas a la pared y un flujo lo más uniforme posible por todo el recipiente. En los productos exigentes, unos trituradores adicionales o unas herramientas de giro rápido pueden ayudar a romper los aglomerados y a distribuir mejor los componentes finos. Una velocidad de giro variable permite adaptar la intensidad de mezclado al producto correspondiente.
Dimensionado y límites
Son decisivos además el número de Froude, el grado de llenado y el tiempo de mezclado. Los grados de llenado típicos se sitúan con frecuencia en el rango del 40 al 70 por ciento. Sin embargo, unas diferencias de densidad muy grandes, unos tamaños de partícula muy dispares o unos productos húmedos pueden limitar la mezclabilidad.
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.
Valoración práctica
La homogeneidad alcanzable se evalúa por lo general mediante el coeficiente de variación. En muchas aplicaciones, un valor por debajo del 5 por ciento se considera señal de una mezcla técnicamente muy buena. En los productos difíciles resultan razonables los ensayos en centro de ensayos para fijar los parámetros de servicio óptimos.
Así domina amixon® las grandes diferencias de densidad y de tamaño de partícula durante el mezclado
Órgano mezclador que controla el espacio en lugar de movimiento aleatorio
Con grandes diferencias de densidad fallan los principios de mezclado que se basan en el movimiento libre del material a granel: las partículas pesadas sedimentan, los componentes ligeros flotan y las fuerzas centrífugas pueden provocar una clasificación no deseada. El órgano mezclador helicoidal SinConcave®/SinConvex® de amixon®, en cambio, controla toda la cámara de mezclado. Transporta el producto a mezclar forzosamente hacia arriba en la periferia y lo deja fluir hacia abajo en el centro por efecto de la gravedad.
En la cámara de mezclado se generan en ello corrientes lentas, de modo que apenas se produce fluidización. Las corrientes ascendentes y descendentes se producen en flujo denso, con lo que las partículas se conducen de forma uniforme. Cada partícula recorre así el mismo flujo forzado, con independencia de la densidad, del tamaño o del comportamiento de flujo. La conducción a bajas revoluciones, con una velocidad periférica de aproximadamente 0,8 a 3,5 m/s, evita una separación centrífuga de los componentes finos o ligeros.
Principio de transporte y escalado
El principio de transporte es igual para todos los medios y puede describirse de forma aproximada con la siguiente relación:
I_V = (π/4) · (D² − d²) · Φ · S · n · ζ
En ella, I_V es el caudal, D el diámetro exterior de la hélice, d el diámetro interior, Φ el grado de llenado, S el paso de la hélice, n la frecuencia de giro y ζ el coeficiente de velocidad. Para el escalado no es determinante, por tanto, la velocidad de giro por sí sola, sino sobre todo el caudal resultante y la velocidad periférica. Así, la calidad de mezcla sigue siendo reproducible a través de distintas escalas.
Para las partículas sensibles
Cuando las partículas son especialmente sensibles, el órgano mezclador helicoidal SinConcave®/SinConvex® puede complementarse con la tecnología MultiPlane®. Con ello, la intensidad de mezclado puede adaptarse a las propiedades del producto sin perder la protección del producto.
Prueba práctica: la pulvimetalurgia
En la pulvimetalurgia, los mezcladores de doble eje de amixon® del tipo HM distribuyen de forma homogénea en el polvo metálico los auxiliares de prensado como el estearato de zinc. En ello coinciden densidades aparentes muy elevadas del polvo metálico con aditivos claramente más ligeros. Tales relaciones de densidad son exigentes en la práctica, pero se dominan con seguridad con una técnica de mezclado adecuada.
Un multitalento para composiciones heterogéneas
También el Gyraton® GM está expresamente concebido para composiciones heterogéneas. Las partículas gruesas y finas, las densidades aparentes distintas, las propiedades de flujo divergentes y los contenidos de humedad cambiantes pueden procesarse de forma fiable hasta lotes grandes. El resultado es una mezcla aleatoria técnicamente ideal, ya con un grado de llenado reducido.
Respaldo en el centro de ensayos
Si la combinación concreta de dispersión de densidades, distribución granulométrica y cohesión proporciona el resultado deseado se comprueba en el centro de ensayos con el producto original. Los ensayos de mezclado, la toma de muestras y la evaluación documentada de la calidad de mezcla constituyen la base para el posterior dimensionado de la máquina.
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 por arriba, de modo 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 fácilmente accesibles las superficies en contacto con el producto. Los órganos de salida sin espacios muertos y las lanzas de lavado integradas permiten una limpieza en seco y en húmedo validable conforme a las especificaciones EHEDG, FDA y 3-A.
Ejecución reproducible, documentación completa
Los programas de mezclado con tiempos de mezclado, frecuencias de giro y perfiles de dosificación y de temperatura están guardados en el PLC y se ejecutan de forma idéntica en cada lote. La integración en el sistema ERP del explotador es posible; puede integrarse un escáner de código de barras para la documentación en tiempo real. Así, la formulación, el lote y los parámetros de proceso permanecen vinculados sin lagunas.