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Mezcladores de doble eje con paletas para mezcla de polvos

Principio de mezcla, diseño, operación, aplicaciones

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Resumen de la sección
1. Introducción
2. Principio de mezcla de mezcladores de doble eje con paletas (con zona de fluidización)
3. Parámetros de operación de mezcla
4. Especificaciones detalladas
5. Dimensionamiento del mezclador

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1. Introducción

Los mezcladores de doble eje con paletas han sido un diseño de elección para las industrias de procesos durante los últimos 30 años para la mezcla en seco de sólidos a granel .Ofrecen muchas ventajas frente a otros mezcladores gracias al principio de mezcla basado en la fluidización de la mezcla, especialmente un tiempo de mezcla corto y un manejo suave del producto que puede ser atractivo en aplicaciones que requieren una alta capacidad y para evitar dañar los ingredientes.

Esta página web se centra en el diseño detallado de: Lote

• mezcladores de paletas Y más específicamente en el lote
• mezcladores de doble eje con paletas alcanzando una velocidad lo suficientemente alta como para fluidizar los materiales a mezclar (también llamados mezcladores de doble eje con paletas o mezcladores de lecho fluidizado). La mayoría de los conceptos también son válidos para mezcladores de doble eje con paletas continuos .Nota que también existen diseños alternativos de mezcladores de paletas:

Mezclador de paleta de un solo eje

• : el principio de mezcla es diferente al de los mezcladores de doble eje con paletas y se sitúa en algún punto intermedio entre mezcladores de cinta y mezcladores de arado .Mezclador de doble eje con paletas - sin fluidización
• : los mezcladores de doble eje con paletas se utilizan especialmente para la mezcla de cemento pero sin crear una zona de fluidización, la mezcla es entonces convectiva pero con un bajo número de Froude. 2. Principio de mezcla de mezcladores de doble eje con paletas (con zona de fluidización) Los mezcladores de doble eje con paletas son

mezcladores convectivos

: el mezclador está equipado con 2 agitadores montados con paletas que desplazan activamente el polvo. Para que la mezcla sea eficiente, debe alcanzarse una cierta velocidad de rotación del eje. A esta velocidad, las paletas son capaces de levantar el sólido y crear una fluidización del producto

en la zona central del mezclador, lo que explica la denominación a veces encontrada en la literatura de mezcladores de lecho fluidizado. Esta zona, llamada zona de fluidización, es el área donde realmente tiene lugar la mezcla. Los mezcladores de paletas también tienen paletas perfiladas con un ángulo definido que promueve tanto la mezcla radial como axial, optimizando así el tiempo total de mezcla. Figura 1: Zona de fluidización en el mezclador de doble eje con paletas La velocidad de mezcla, a la que la mezcla es óptima, se alcanza cuando el

número de Froude

es mayor que 1. A tal número de Froude , la inercia es lo suficientemente alta como para superar la gravedad que actúa sobre las partículas sólidas, lo que permite a las paletas levantar los sólidos y crear la zona de fluidización. No es necesario, ni deseable, hacer funcionar un mezclador de doble eje con paletas a número de Froudemayor que 1-1.1, el tiempo de mezcla no se reducirá mucho y la energía aportada a los sólidos los degradará (rotura de partículas). Top 5 más populares 1. Guía de diseño de transporte neumático

Con: - R es el radio de la herramienta de mezcla (centro del eje a la punta de la paleta) en m - n es la velocidad de mezcla en rpm Los mezcladores de doble eje con paletas también se pueden utilizar para mezclar una pequeña cantidad de líquido dentro del polvo, normalmente para tener un efecto de aglomeración ligero. Esta inyección no debe exceder de unos pocos % del peso del lote para no crear grumos. Para porcentajes más altos, sin embargo, es posible adaptar estos mezcladores con desaglomeradores, pequeños cortadores que giran a alta velocidad y proporcionan un efecto de cizallamiento para romper los grumos que pueden formarse durante la inyección de líquido y la mezcla. 3. Parámetros de operación de mezcla

Para los mezcladores de doble eje con paletas industriales,

el
tiempo de mezcla
es típicamente de 30 s a 2-3 min

, ir más allá de esto, con una mezcla en seco, significa que algo en la configuración del

mezclador

no es correcto. the mixing time is typically 30s to 2-3 min, going longer than this, with a dry-mix, means that something in the setting of the mixer is not correct.

El rendimiento del mezclador, es decir, el tiempo para alcanzar una homogeneidad deseada, es una función de los siguientes parámetros operativos:

• Tamaño del lote de mezcla: mínimo 30-40% del volumen total del mezclador / máximo volumen total del mezclador

• Velocidad de mezcla: calculada y ajustada para alcanzar Fr=1-1.1

• Ingredientes pequeños y menores deben ser introducidos en el mezclador después de los ingredientes principales (o en sándwich), preferiblemente en el

área central del mezclador La homogeneidad deseada de la mezcla debe ser establecida por el operador final del mezclador y probada durante la calificación del mezclador de doble eje con paletas. Se realizan muestreo y análisis.

Ecución 2:

Con:
- R es el radio de la herramienta de mezcla (centro del eje hasta la punta de la paleta) en m
- n es la velocidad de mezcla en rpm

Especificaciones detalladas

Acceso al mezclador

La facilidad de acceso se considera generalmente como uno de los puntos fuertes de los mezcladores de doble eje con paletas.

Dependiendo de los fabricantes, se pueden solicitar las siguientes opciones, ordenadas por facilidad de acceso para los operadores:

• Ejes extraíbles
• Puerta frontal
• Puertas laterales
• Tapa superior de apertura

La mayoría de los mezcladores de doble eje con paletas disponibles en el mercado tienen los ejes soportados en ambos extremos por rodamientos. Sin embargo, algunos constructores proponen también la opción de tener ejes cantilever (rodamientos en un solo lado), lo que constituye una ventaja para las aplicaciones higiénicas (alimentarias y farmacéuticas) al permitir extraer el eje y dejar el interior del

mezclador

libre para una limpieza fácil.

Figura 2: Opciones de accesibilidad para mezclador de doble eje con paletas (ejecución higiénica)

Las opciones se pueden ordenar juntas o una por una.

• Válvulas de descarga

• En el mercado se pueden encontrar 3 tipos de válvulas de descarga, dependiendo de los proveedores y de la necesidad del cliente. Puede haber 1 o 2 válvulas por mezclador:

• Válvulas simples de aleta: las válvulas de descarga tienen forma rectangular. Es el diseño más común.

Válvula de descarga higiénica redonda: la válvula tiene forma redonda y, una vez cerrada, minimiza los espacios donde el producto puede asentarse y evitar ser mezclado, a diferencia del primer tipo de válvula que presenta mayores espacios. Estas válvulas tienen un tamaño limitado que puede aumentar el tiempo de descarga y, por tanto, reducir la capacidad del mezclador.

Bomb doors: la parte inferior del mezclador puede abrirse completamente mediante grandes aletas. La ventaja clave es que el tiempo de mezcla es muy corto (menos de 30 s) y que la cantidad de producto que queda en el mezclador es muy baja. Sin embargo, hay que tener cuidado con la estanqueidad de las puertas una vez cerradas, así como con el acceso para la limpieza debajo de las puertas.

Dependiendo de la tecnología elegida, el mezclador descargará en un tolva que estará completamente conectado a las puertas de la bomba del mezclador, o a una tolva separada conectada a través de una corta tubería al mezclador.

• Instrumentación

• En los mezcladores de doble eje con paletas se puede encontrar la siguiente instrumentación:

• Sensor de velocidad: permite confirmar la rotación y la velocidad de los ejes

• Sensores de temperatura: situados en los rodamientos, permiten detectar un calentamiento anormal debido a los rodamientos rotos

• Medidor de flujo: situado en el suministro de aire comprimido al sellado del rodamiento. El sellado del rodamiento constituye una función importante para evitar la entrada de producto en los rodamientos, lo que los dañaría o haría que el polvo se quemara, lo que constituiría una fuente de ignición que causaría una explosión de polvo. Sensor de posición de válvula: permite detectar que la válvula de descarga está cerrada Candados: colocados en cada puerta de acceso, garantizan la seguridad de la máquina al impedir que el operador acceda al mezclador mientras está en funcionamiento, o inicie el

mezcladorsi se abre un punto de acceso.Explosión de polvo (ATEX)

Para procesar polvos, los mezcladores de doble eje con paletas, que mezclan con una velocidad de punta de la herramienta de mezcla > 1 m/s, deben presentar las siguientes características:

• El espacio libre entre la punta de las paletas y el cuerpo del mezclador debe ser > 4 a 5 mm

• Los sellos de los rodamientos deben estar presurizados

• Durante la carga y la descarga, la velocidad del mezclador debe ser tal que la

velocidad de la punta de las paletas sea < 1 m/s

La velocidad de la punta de las paletas se puede calcular gracias a la ecuación 2 anterior.

Tamaño del mezclador debería ser el cuello de botella de la instalación de mezcla, lo que significa que no debe verse ralentizado por la sección de proceso aguas arriba o aguas abajo. La capacidad de la instalación debe ser un dato y el tamaño del lote debe elegirse en consecuencia, teniendo en cuenta también un número estimado de lotes / h

Tamaño del lote (kg) = Capacidad (kg/h) / Número de lotes por hora (/h)

El proceso de mezcla siendo en realidad volumétrico, es necesario conocer la densidad (suelta) sin compactar de la mezcla para dimensionar correctamente el mezclador.

Tamaño del lote (l) = Tamaño del lote (kg) / Densidad de mezcla suelta (kg/l)

Además, es fundamental considerar que el sistema nunca debe estar lleno 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 un coeficiente de llenado máximo entre 0.65 y 0.8 normalmente.

Aplicaciones de los mezcladores de doble eje con paletas: ¿Para qué se utiliza un mezclador de paletas?

Los mezcladores de doble eje con paletas, gracias a su principio de trabajo basado en la fluidización, encuentran muchas aplicaciones en industrias donde se requiere un buen nivel de homogeneidad con la posibilidad de dispersar ingredientes menores <0.1% mientras se realiza una mezcla suave y un tiempo de mezcla corto:

• Farmacéutica: mezcla de principios activos
• Alimentación infantil: fórmula infantil o cereales infantiles
• Alimentos: mezclas listas para preparar como café, cacao...
• Ingredientes alimentarios: sabores, premix
• Químicos: mezcla de reactivos, premix

Algunas ejecuciones se encuentran, sin embargo, en otras industrias, como en construcción, medio ambiente o

alimentación animal / acuicultura

Mezcladores de doble eje con paletas a la venta: ¿cómo seleccionar un mezclador de segunda mano (usado)? Muchos mezcladores de cinta usados se pueden encontrar en el mercado. Al buscar un mezclador de segunda mano, debe realizar las siguientes comprobaciones:

• ¿Fue el mezclador de paletas utilizado para una aplicación similar a sus necesidades?
• Busque daños en las paletas, arañazos en el interior de la carcasa, mida el espacio entre cada paleta y la carcasa, no debe haber contacto metal-metal
• Ponga en marcha el mezclador, escuche los rodamientos, si es posible, mida las vibraciones
• ¿Es posible limpiar el mezclador si es necesario?
• ¿Se puede modificar la tapa para acomodar sus necesidades en cuanto a los accesorios?
• ¿Es funcional la válvula de descarga?
• Pruebe toda la instrumentación que pueda venir con el mezclador
• ¿Es el mezclador ATEX (riesgos de explosión de polvo) conforme para el área que ha definido, si no, ¿puede ser retroalimentado?

Aplicaciones especializadas de los mezcladores de doble eje con paletas

Los mezcladores de doble eje con paletas demuestran una versatilidad notable, encontrando utilidad en un espectro de aplicaciones especializadas en distintas industrias:

• Industria farmacéutica: En entornos farmacéuticos, estos mezcladores son indispensables para lograr la homogeneidad estricta requerida en las formulaciones medicinales. La capacidad para mezclar suavemente los principios activos garantiza que los productos farmacéuticos mantengan la consistencia y la eficacia.

• Industria alimentaria: Conocidos por su mezcla suave pero exhaustiva, los mezcladores de doble eje con paletas desempeñan un papel clave en la industria alimentaria. Desde la elaboración de mezclas listas para usar como café y cacao hasta la mezcla de ingredientes en la producción de diversos productos alimentarios, estos mezcladores contribuyen a la uniformidad y calidad exigidas por el sector alimentario.

• Sector químico: La industria química se beneficia significativamente de la precisión ofrecida por los mezcladores de doble eje con paletas en la mezcla de reactivos y premix. La mezcla fiable y exhaustiva de ingredientes contribuye a la necesidad del sector químico de obtener resultados precisos y consistentes.

• Procesos de construcción y medioambientales: Más allá de las aplicaciones tradicionales, los mezcladores de doble eje con paletas se utilizan en proyectos de construcción y procesos medioambientales. Su adaptabilidad los hace valiosos para tareas como mezcla de cemento y contribuyendo a soluciones ambientales, demostrando la versatilidad de estos mezcladores. Los mezcladores de paletas de doble eje, sin embargo, pueden no fluidizar en estas aplicaciones.

• Agricultura y Alimentación Animal: En los sectores de agricultura, alimentación animal y acuicultura, los mezcladores de paletas de doble eje se utilizan por su capacidad para manejar eficientemente diversos ingredientes secos. Esto incluye la mezcla de componentes de piensos para garantizar una dieta equilibrada para el ganado y la acuicultura.