El ajuste fiable del tamaño y la estructura de los gránulos en un granulador de capa anular se basa en la interacción coordinada de la solicitación mecánica, el aporte de líquido y la capacidad de secado, las propiedades del aglutinante, el tiempo de permanencia y el grado de llenado, complementada por una supervisión de proceso en línea robusta.

Principio de funcionamiento del granulador de capa anular

En el granulador de capa anular, el producto se comprime contra la pared del recipiente por la fuerza centrífuga formando una capa anular concéntrica. En esta capa transcurren de forma simultánea o zonificada la humectación, la aglomeración, el recubrimiento o layering, la densificación y el secado. Las propiedades resultantes del granulado se ajustan de forma reproducible mediante magnitudes de control definidas.

Magnitudes de control esenciales para regular el tamaño y la estructura del granulado

Velocidad periférica / velocidad de giro del rotor

La velocidad de giro del rotor determina las fuerzas centrífugas y de cizalla que actúan y, con ello, la aportación de energía mecánica a la capa anular.

Modo de actuación:

• Unas velocidades periféricas mayores (típicamente aprox. 15–35 m/s) generan fuertes fuerzas de cizalla y de impacto.
• Consecuencia: granulados más compactos, más densos y más esféricos, con mayor resistencia a la rotura y menor porosidad.
• Las velocidades de giro menores conducen a una menor densificación.
• Consecuencia: estructuras más sueltas y porosas, con una superficie más rugosa y una tendencia mayor a generar polvo.

Aportación de líquido y parámetros de pulverización

El crecimiento del granulado se controla de forma determinante mediante la relación entre la aportación de líquido y el sólido (relación L/S) y la característica de pulverización.

Relación líquido-sólido (relación L/S):

• El aumento de la cantidad de líquido refuerza las fuerzas capilares y de adhesión entre las partículas primarias.
• Consecuencia: crecimiento más rápido de las partículas y granulados finales mayores.
• Una aportación de líquido demasiado elevada puede provocar sobrehumectación, pegado y un espectro granulométrico amplio; una aportación demasiado baja limita el crecimiento y aumenta la proporción de finos.

Tasa de pulverización:

• Determina la velocidad de crecimiento y, con ello, el desplazamiento de la distribución granulométrica.
• Una tasa de pulverización constante y regulable favorece una distribución granulométrica estrecha.

Tamaño de gota:

• Una atomización fina favorece los procesos de recubrimiento y de layering (formación de capas delgadas).
• Las gotas más gruesas favorecen la aglomeración mediante la formación de puentes líquidos estables.

Posición de la boquilla y ángulo de pulverización:

• Definen la zona de humectación en la capa anular.
• Una separación selectiva entre la humectación intensa y la granulación por acumulación y el secado posteriores aumenta la estabilidad del proceso, ya que se evitan las sobrehumectaciones locales.

Seguridad del proceso:

• Empleo de bombas dosificadoras precisas y de válvulas de pulverización reguladas.
• Vigilancia continua del caudal másico y de la temperatura del gas de proceso para asegurar una relación líquido-sólido estable.

Temperatura del gas de proceso y capacidad de secado

El balance entre el aglutinante líquido aportado y la capacidad de secado influye tanto en el tamaño como en la estructura del granulado.

Modo de actuación:

• Una capacidad de secado elevada extrae humedad de la capa anular antes de que puedan formarse aglomerados grandes.
• Consecuencia: granos más pequeños y más resistentes, con una distribución granulométrica más estrecha y una mayor proporción de finos.
• Una capacidad de secado baja mantiene los puentes líquidos activos durante más tiempo.
• Consecuencia: mayor crecimiento del grano, granulados más grandes y más porosos, pero al sobrepasarse, tendencia al pegado e incrustaciones en la pared.

Seguridad del proceso:

• Regulación de la temperatura del gas de proceso y del caudal volumétrico de gas, acoplada a la tasa de pulverización.
• Vigilancia de la humedad del aire de salida y de la temperatura del producto como indicador del balance de humedad real.

Propiedades y cantidad del aglutinante

El tipo, la concentración y la viscosidad del aglutinante determinan la resistencia de los puentes líquidos y, con ello, la estabilidad de los aglomerados que se forman.

Modo de actuación:

• Los sistemas más concentrados o de mayor poder de unión generan granulados más resistentes y menos frágiles.
• Los aglutinantes de baja viscosidad se distribuyen con más rapidez y uniformidad, pero contribuyen menos a la resistencia del grano.
• Los aglutinantes de alta viscosidad tienen un efecto adhesivo mayor, pero requieren una atomización más fina y una energía mecánica más elevada para distribuirse.
• Consecuencia: la cantidad de aglutinante desplaza la distribución granulométrica en su conjunto; el tipo de aglutinante determina sobre todo la resistencia, la porosidad y el comportamiento de disolución.

Seguridad del proceso:

• Temperatura del aglutinante constante, ya que la viscosidad depende de la temperatura.
• Comprobar la constancia entre lotes del aglutinante, porque las variaciones repercuten de forma inmediata en la resistencia del grano.

Tiempo de permanencia y grado de llenado

El tiempo de permanencia y el grado de llenado determinan cuánto tiempo y cuántas veces una partícula recorre las zonas de humectación, de densificación y de secado.

Modo de actuación:

• Los tiempos de permanencia más largos aumentan el número de contactos y favorecen el crecimiento del grano así como su redondeo.
• Los tiempos de permanencia más cortos limitan el crecimiento y conservan una distribución granulométrica más estrecha.
• El grado de llenado influye en el espesor de la capa anular: una capa demasiado delgada conduce a una humectación irregular, una capa demasiado gruesa amortigua el efecto de cizalla y genera gradientes.
• Consecuencia: el tiempo de permanencia y el grado de llenado actúan conjuntamente; no se pueden ajustar de forma independiente entre sí.

Seguridad del proceso:

• Caudal másico constante mediante dosificación gravimétrica, ya que el rendimiento y el tiempo de permanencia están directamente acoplados.
• Rebose definido u órganos de descarga regulados para estabilizar el grado de llenado.

Vigilancia del proceso en línea

Como la humectación, la aglomeración y el secado transcurren simultáneamente en el granulador de capa anular, el estado del proceso no se puede deducir de una única magnitud. Una conducción sólida se apoya en varias señales registradas en paralelo.

• La potencia de accionamiento y el par como medida de la humedad y de la cohesión de la capa anular; un aumento indica el comienzo de una sobrehumectación.
• La temperatura del producto y del aire de salida así como la humedad del aire de salida para valorar de forma continua el balance de humedad.
• Los caudales másicos de sólido y de aglutinante para asegurar una relación líquido-sólido constante.
• Procedimientos ópticos o acústicos para determinar en línea la distribución granulométrica, complementados por análisis granulométricos periódicos como referencia.
• Límites de intervención definidos y un procedimiento documentado en caso de superarse los valores límite, para que las correcciones se realicen de forma reproducible.

Sólo la interacción de estas magnitudes de control hace reproducibles el tamaño y la estructura del granulado. Sus valores objetivo concretos no se pueden fijar de forma general, sino que se determinan en ensayos para cada sistema de sustancias y se establecen después como una ventana de proceso con tolerancias definidas.