Mezcladores industriales para polvo (Lote, convectivo)
Visión general del diseño común
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| Resumen de la sección |
|---|
| 1. Introducción: mezcladores para mezcla de polvo |
| 2. Principio de mezcla de sólidos y mezcladores de polvo |
| 3. Diseño del mezclador de sólidos - Herramientas de mezcla |
| 4. Diseño del mezclador de sólidos - Entrada de polvo |
| 5. Diseño del mezclador de sólidos - Salida de polvo |
| 6. Dimensionamiento del mezclador de sólidos |
1. Introducción: mezcladores para mezcla de polvo
Hay diferentes diseños de mezcladores que se pueden utilizar para mezcla seca sólidos y hacer que la mezcla sea homogénea. Esos diferentes diseños se basan en primer lugar en el principio de mezcla. La mezcla puede ser el resultado de la difusión, la convección y el corte.
Mezcladores convectivos se utilizan con mucha frecuencia en la industria, ya que permiten generalmente tiempos de mezcla cortos en comparación con los mezcladores difusivos más simples pero menos eficientes. El objeto de esta página se centrará por lo tanto en los mezcladores convectivos.
Solo se discute el caso de los mezcladores de Lote en esta página. Dichos mezcladores se encuentran en todas las industrias y pueden manejar todos los tipos de productos secos:
- Agricultura / alimentos para mascotas: alimento para ganado, nutrientes, granos (mezclador de cinta, mezclador de paleta)
- Procesamiento de alimentos / panadería: mezcla de harina / ingredientes (mezclador de cinta mezclador de cinta, mezclador de paletas, mezcladores de reja)
- Industrias lácteas y nutrición infantil: mezcla de polvo base con ingredientes menores (mezclador de paletas, también mezclador de tolvas)
- Farmacéuticas (mezclador de paletas también tumblers)
- Construcción: cementos (mezclador de cinta mezclador de cinta, mezclador de paletas, mezclador de cinta)
- Plásticos: pellets de polímero (tumblers)
- Pinturas: mezcla de pigmentos (mezclador de cinta mezclador de cinta, mezclador de paletas, tumblers)
Top 5 Más Populares
1. Guía de diseño de transporte neumático
2. Mezcladores de cinta
3. Mezcla en polvo
4. Guía de diseño de tolvas
5. Medición del grado de mezcla
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Top 5 Nuevos
1. Mezcla Seca Continua
2. Velocidad de Mezclado
3. Optimización del Tiempo de Ciclo del Mezclador
4. Comparación de Mezclado por Lote/Continuo
5. Ahorro de Energía
2. Principio de Mezclado de Sólidos y Mezcladores de Polvos
Los mezcladores convectivos están equipados con una herramienta de mezcla que agita básicamente el polvo y fuerza su movimiento.
Estos mezcladores de sólidos pueden funcionar en diferentes regímenes que se caracterizan por un número adimensional, el Número de Froude, que compara las fuerzas dadas por el agitador con la fuerza de la gravedad. Cuando Froude es menor que 1, el lecho de partículas será agitado mientras se mantiene relativamente denso, mientras que al ser mayor que 1, el lecho de partículas se fluidificará, esta fluidificación aumentará con el Número de Froude.
Tabla 1: Diferentes tipos de mezcladores convectivos de polvo
| Grupo de Mezcladores | Froude |
|---|---|
| Mezcladores de Cinta | Fr < 1 |
| Mezcladores de Tornillo (tipo Nauta) | Fr < 1 |
| Mezcladores Verticales (tipo Amixon) | Fr < 1 |
| Mezcladores de Doble Eje con Paletas | Fr = 1 a 1.1 |
| Camas de Fluido Generadas Neumáticamente | Fr > 1 |
| Mezcladores de Arado | Fr = 3 a 9 |
3. Diseño de Mezclador de Sólidos - Herramientas de Mezclado
El diseño de la herramienta de mezcla es particularmente importante en los mezcladores convectivos, ya que proporciona la fuerza motriz para el movimiento de las partículas, lo que finalmente conducirá a la homogeneidad deseada.
El diseño del agitador y, vinculado a esto, la velocidad a la que opera tendrá influencia en el tiempo de mezcla, homogeneidad final y posible daño al producto durante el proceso de mezcla.
Se dan diseños habituales, influencia en el producto y también consideraciones de diseño en la siguiente tabla.
Tabla 2 : Diseño de herramientas de mezcla
| Tipo de mezclador | Mezclador de cinta |
| Diseño de la herramienta de mezcla | Cinta (representación vista desde arriba) |
| Impacto en el producto | La cinta empuja el producto, por lo que un tiempo de mezcla prolongado puede tener un impacto significativo en las partículas. La influencia es más importante si el mezclador está sobrecargado: el producto no puede moverse libremente y la cinta crea un severo desgaste por fricción durante un tiempo de mezcla prolongado |
| Tipo de mezclador | Mezclador de tornillo / mezclador vertical (tipo Nauta) |
| Diseño de la herramienta de mezcla | Tornillo (vista lateral) |
| Impacto en el producto | Bastante suave. El tornillo gira lentamente alrededor del mezclador |
| Tipo de mezclador | Mezclador vertical (tipo Amixon) |
| Diseño de la herramienta de mezcla | Agitador |
| Impacto en el producto | Este tipo de mezclador parece tener un mejor rendimiento en sólidos de flujo deficiente en comparación con mezcladores de caída libre, o mezcladores de empuje como mezcladores de cinta y mezcladores de tornillo central |
| Tipo de mezclador | Mezclador de doble eje con paletas |
| Diseño de la herramienta de mezcla | 2 ejes con paletas, paletas de 1 eje formando un ángulo de 45 grados con la paleta correspondiente del otro eje |
| Impacto en el producto | Muy suave si el mezclador se opera en el rango adecuado de llenado y velocidad de mezcla. Las paletas envían el polvo a una zona fluidizada en el centro del mezclador donde ocurre la mezcla. |
| Consideraciones de diseño | La distancia de la paleta a la carcasa del mezclador siempre debe ser mayor que 4-5 mm para poder manejar un ligero desalineamiento de la herramienta de mezcla debido al esfuerzo mecánico sin correr el riesgo de que la paleta toque la pared. Los diseños clásicos tienen 2 rodamientos / ejes, mientras que otros, más modernos, utilizan ejes cantilever. Este diseño permite tener, si lo requieren las necesidades del proceso (limpieza), ejes extraíbles. |
| Tipo de mezclador | Curvas de fluido generadas neumáticamente |
| Diseño de la herramienta de mezcla | Este mezclador presenta la ventaja de no tener partes móviles, por lo que es muy sencillo de fabricar, y ofrece mejores posibilidades de limpieza (sin agitador complejo que limpiar) |
| Impacto en el producto | Mezcla suave |
| Consideraciones de diseño | Si la ejecución mecánica del recipiente de mezcla es más simple, estos mezcladores requieren muchas válvulas y boquillas para controlar, canalizar e inyectar el aire comprimido en el mezclador. El aire comprimido se consume durante el proceso de mezcla, por lo que se deben realizar cálculos financieros para garantizar que la operación del mezclador sea rentable a largo plazo. Debe prestarse atención a los riesgos de segregación debido a las partículas finas que "flotan" en la parte superior del mezclador |
| Tipo de mezclador | mezcladores de palas |
| diseño de la herramienta de mezcla | ejes simples con paletas perfiladas (de pala) + cortadores adicionales si es necesario |
| impacto del producto | atracción muy fuerte que permite una desaglomeración del polvo |
| consideraciones de diseño | es posible agregar agitadores adicionales pequeños (cortadores) girando a muy alta velocidad para romper grumos que pueden formarse durante el proceso de mezcla (especialmente en caso de adición de líquido o cuando las grasas están involucradas en el proceso de mezcla) |
4. Diseño de mezclador de sólidos - Entrada de polvo
el polvo se introduce en la parte superior del mezclador. Puede haber una entrada si los ingredientes se pesan previamente en un mismo tolva, o vertidos manualmente en el mezclador, o varias si el proceso aguas arriba permite dosificar individualmente los ingredientes al mezclador.
Durante el diseño, se deben tener en cuenta algunas consideraciones para los siguientes requisitos: la entrada debe ser lo suficientemente grande como para permitir una carga rápida del mezclador (ganancia de tiempo de ciclo), cada entrada debe cerrarse con una válvula para evitar cualquier entrada no controlada de material en el mezclador, la entrada del ingrediente menor debe estar posicionada en el centro de el mezclador (o en la zona de fluidificación del mezclador, si la hay).
Definir firmemente la posición de la entrada al comienzo de un proyecto es a menudo obligatorio, ya que muchos mezcladores tienen tapas soldadas en la parte superior que requieren entradas correctas para el diseño y la fabricación. Puede ser sabio mantener 1 o 2 entradas de repuesto para futuras evoluciones del proceso.
En la parte superior del mezclador también debe ubicarse un filtro, necesario para liberar aire al cargar el mezclador, o admitir aire al descargar el mezclador.
5. Diseño de mezclador de sólidos - Salida de polvo
Una vez completada la mezcla, debe descargarse del mezclador. La descarga debe ser generalmente rápida, para no afectar demasiado el tiempo de ciclo del proceso de mezcla
Se pueden encontrar diferentes diseños. Un punto en común entre estos diseños es que la válvula que cierra la mezcla no debe permitir zonas muertas en la cámara de mezcla donde el producto podría acumularse y no mezclarse correctamente, lo que podría causar problemas de calidad una vez que el producto se utilice o venda.
Los diseños comunes incluyen puertas de bomba, válvulas de aleta cuadrada e higiénicas redondas.
Las puertas de bomba reciben este nombre porque suelen cubrir toda la parte inferior del mezclador. Una vez abiertas, la mezcla caerá inmediatamente ya que ya no hay ninguna superficie que la mantenga en el mezclador. Las puertas de bomba permiten, por lo tanto, una descarga muy rápida y completa, solo unos cientos de gramos de producto permanecerán en el mezclador. Por otro lado, requieren un sistema mecánico y neumático grande para funcionar y hacerlas herméticas durante la mezcla. Debe conectarse un tolva justo debajo del mezclador.
Las aletas cuadradas son muy comunes. Pueden diseñarse, implementarse y fabricarse fácilmente. En comparación con las puertas de bomba, el área de descarga es mucho menor, por lo que el tiempo de descarga será más largo. Tal diseño puede no ser muy higiénico, dependiendo del cuidado que el proveedor haya tomado en la fabricación y el diseño de la forma de la aleta.
Los diseños redondos higiénicos son propuestos por algunos fabricantes únicamente. Ofrecen el mejor nivel de higiene, cuando esta característica es importante para el operador de la planta. Por otro lado, suelen ser válvulas pequeñas que requieren un tiempo de descarga largo. Para acelerar la descarga, puede ser necesario instalar 2 válvulas. Unos pocos kg de producto pueden quedar en el mezclador después de la descarga.
Cabe señalar que el mezclador debe estar en marcha a baja velocidad durante la descarga, es necesario empujar la máxima cantidad de producto y garantizar altas tasas de descarga.
6. Dimensionamiento del mezclador de sólidos
El mezclador debe ser el cuello de botella de la instalación de mezcla, lo que significa que no debe ralentizarse por la sección de proceso aguas arriba o aguas abajo. La capacidad de la instalación debe ser un dado y un tamaño de lote debe elegirse en consecuencia, teniendo en cuenta un número estimado de lotes por hora (/h)
Tamaño del lote (kg) = Capacidad (kg/h) / Número de lotes por hora (/h)
El proceso de mezcla es realmente volumétrico, por lo que es necesario conocer la densidad sin compactar (suelta) densidad de la mezcla para dimensionar correctamente el mezclador.
Tamaño del lote (l) = Tamaño del lote (kg) / Densidad de mezcla suelta (kg/l)
Además de esto, es crítico considerar que el sistema nunca debe llenarse al 100% de su capacidad, para permitir espacio para el movimiento de las partículas.
Tamaño total del mezclador (l) = Tamaño del lote (l) / 0.7
Los mezcladores tienen coeficientes de llenado máximos entre 0.65 y 0.8 normalmente.
7. Compra de un mezclador para la mezcla de polvos: fabricantes de mezcladores
Para obtener cotizaciones, precios de mezcladores dedicados a la mezcla de polvos / granos, el lector puede referirse a las siguientes empresas que suministran diferentes tipos de mezcladores de sólidos a granel:
- Lessine : https://www.lessine.com/en/solutions/mixing/paddle-mixer
- Stolz : http://www.stolz.fr/en/equipment/mixing
- Palamatic : https://www.palamaticprocess.fr/machines-industrielles/melangeur-industriel
- Sofraden : https://www.sofraden.com/
- Parimix : http://www.parimix.com/