Calentar y enfriar
El calentamiento y el enfriamiento son pasos térmicos fundamentales en la ingeniería de procesos. Sirven para modificar de forma específica la temperatura de productos a granel, líquidos o pastas con el fin de alcanzar determinadas cualidades del producto, estabilidades de almacenamiento o condiciones de reacción. En los mezcladores de amixon® puede tener lugar la transferencia de calor durante el calentamiento (por ejemplo, secado, reacción) o durante el enfriamiento (por ejemplo, estabilización del producto, solidificación de aglomerados).
La cantidad de calor aportada o disipada se describe con la capacidad térmica. Una ecuación básica sencilla para calentar o enfriar un cuerpo es:
Q = m · c_p · (T_2 − T_1)
- Q: Cantidad de calor [J]
- m: Masa [kg]
- c_p: capacidad térmica específica [J/(kg·K)]
- T₁: Temperatura inicial [°C o K]
- T₂: Temperatura final [°C o K]
En los procesos continuos se trabaja con flujos de calor. Para estados estacionarios se puede escribir:
Q_(dot) = m_(dot) · c_p · (T_(out) − T_(in))
- Q_(dot): potencia térmica [W]
- m_(dot): flujo másico [kg/s]
- T_(in): temperatura de entrada
- T_(out): temperatura de salida
La implementación técnica del calentamiento y enfriamiento se lleva a cabo mediante superficies de transferencia de calor. Ejemplos típicos son los recipientes de doble pared, los calentadores de camisa, los registros de calentamiento o enfriamiento internos o las herramientas atemperadas. Un balance de transferencia de calor simple es:
Q_(dot) = U · A · (T_(medium) − T_(Produkt_mittel))
- U: coeficiente de transferencia térmica total [W/(m²·K)]
- A: superficie efectiva de transferencia térmica [m²]
- T_(medio): temperatura del medio de calefacción o refrigeración
T_(producto medio): temperatura media del producto
En los mezcladores, el movimiento del producto influye considerablemente en la transferencia de calor. La mezcla tridimensional intensiva reduce los gradientes de temperatura y genera una distribución estrecha de la temperatura del producto. Al mismo tiempo, aumenta la proporción convectiva de la transferencia de calor en la pared. De este modo, los productos a granel, las pastas o los sistemas de suspensión se pueden calentar o enfriar de forma eficiente y cuidadosa.
Para los productos sensibles a la temperatura es importante controlar la temperatura. Entre ellos se incluyen:
- Diferencias moderadas de temperatura entre el medio y el producto.
- Tiempos de permanencia cortos a temperaturas críticas
- Distribución uniforme del aporte de calor en el lote.
Las mezcladoras amixon® pueden equiparse con paredes de la cámara de mezcla calefactables o refrigerables y, si es necesario, con herramientas atemperables. De este modo, el calentamiento o el enfriamiento pueden combinarse de forma elegante con el proceso de mezcla. Esto ahorra pasos en el proceso, reduce las pérdidas de energía y garantiza perfiles de temperatura reproducibles en todo el volumen del producto.