Molienda por Chorro

1. ¿Qué es un molino de chorro?

Los molinos de chorro se utilizan para reducir el tamaño de partícula, es decir, la granulometría, de sólidos a granel mediante un chorro de gas (aire, vapor) a alta velocidad. Estos sólidos pueden ser de distinta naturaleza, típicamente alimentos, productos farmacéuticos, polvos metálicos o minerales. Dentro de la amplia familia de equipos de conminución (equipos de reducción de tamaño), y más específicamente de los molinos de impacto, las máquinas de molienda por chorro tienen la particularidad de **no poseer partes móviles** , ya que la energía es suministrada por un gas liberado a alta velocidad en una cámara de molienda donde también se introducen las partículas gruesas. El mecanismo de molienda se basa únicamente en el impacto de las partículas entre sí o contra las paredes de la cámara de molienda.

¿Cuáles son las ventajas de los molinos de chorro?

Los molinos de chorro presentan varias ventajas que los hacen atractivos para las empresas:

• No hay partes móviles en la cámara de molienda, por lo que son equipos **fiables** y no están sujetos a riesgos de roturas mecánicas o desgaste que podrían contaminar el producto final.
• Permiten obtener una **distribución estrecha del tamaño de partícula (DTP)**
• Posibilitan alcanzar tamaños de partícula muy finos, posiblemente en el rango de **1-10 micras** para ciertos materiales.

¿Cuáles son las desventajas de los molinos de chorro?

Debido a su tecnología, basada en la inyección de un gas (generalmente aire, o un gas inerte como nitrógeno o argón, aunque también puede usarse vapor), los molinos de chorro presentan ciertas limitaciones:

• Alto consumo energético para comprimir el gas. Esto implica que los molinos de chorro se emplean principalmente para productos de **alto valor añadido**, donde el proceso resulta competitivo.
• Necesidad de integrar un sistema de separación para recuperar el producto del gas utilizado en la molienda, lo que implica **costos adicionales** y requiere mayor espacio en la instalación.

2. ¿Cómo funciona un molino de chorro?

En esta sección se explica el principio de funcionamiento de los molinos de chorro.

2.1 Impacto a alta velocidad

El principio de reducción de tamaño aplicado en un molino de chorro se basa en el **impacto a alta velocidad entre las partículas** y entre las partículas y la cámara de molienda. Un gas (generalmente aire, en el caso de los molinos de chorro de aire) inyectado a alta velocidad proporciona la energía necesaria para generar múltiples impactos a gran velocidad, lo que resulta en una **conminución intensa** de las partículas de alimentación.

2.2 Gas de molienda

El gas utilizado en los molinos de chorro suele ser uno de los siguientes:

• Aire: el gas más común y disponible, aunque no el más económico, ya que la compresión requiere un **alto consumo energético**. La presión típica oscila entre **3.5-8.5 bar g** [Liu].
• Vapor: en realidad más económico que el aire si la **instalación** está equipada con calderas eficientes. Sin embargo, solo puede utilizarse si no interactúa con el material (calor, etc.). Las presiones típicas son **7-15 bar g**, con temperaturas de **200-520 °C** [Liu].
• Gases inertes: el nitrógeno o el argón pueden emplearse en aplicaciones específicas.

2.3 Componentes de los molinos de chorro

Los proveedores ofrecen **2 tipos de diseño** [Liu]:

• Molinos de chorro con lecho fluidizado
• Molinos de chorro planos/circulares sin clasificador de aire

2.3.1 Molinos de chorro con lecho fluidizado

Estos molinos están equipados con una cámara de molienda **vertical y cilíndrica**, donde el material se introduce en el centro de la cámara y el gas de molienda se inyecta por la parte inferior. La salida del aire y el producto se realiza por la parte superior, aunque la salida está equipada con un **clasificador** que permite seleccionar qué partículas (por debajo de un tamaño objetivo) pueden abandonar el molino, y cuáles deben reciclarse de vuelta a la cámara. Dado que el gas se inyecta en la base, las partículas se **fluidizan**, estableciéndose corrientes de circulación, de ahí la denominación de *molino de chorro con lecho fluidizado*.

2.3.2 Molinos de chorro planos/circulares sin clasificador de aire

El otro diseño es más simple: el material se alimenta a una cámara de molienda similar a un disco, donde el gas se inyecta en varios puntos. El aire y el material molido salen luego por el centro de la cámara de molienda.

2.3.3 Sistema de alimentación

El sistema de alimentación a la cámara de molienda debe actuar como un **sistema de bloqueo de aire** para evitar fugas de gas y garantizar la entrada controlada del material.

2.4 Separación gas-sólido

Las partículas molidas abandonan el molino con un gran volumen de gas. Por ello, es necesario separar el material de interés del gas, lo que típicamente se realiza mediante un ciclón, un filtro o una combinación de ambos.

3. Máquinas de molienda por chorro industriales

Los molinos de chorro pueden diseñarse desde capacidades de **unos pocos kg/h** (típico para entornos de laboratorio e I+D) hasta **6 t/h** [Chamayou]. Aunque es posible alcanzar tales capacidades elevadas, la mayoría de los molinos de chorro tienen tamaños de **decenas a cientos de kg/h**, ya que se emplean principalmente paraproducciones específicas en los sectores **farmacéutico o cosmético**. Los molinos de chorro de gran tamaño también requieren una **elevada cantidad de energía** para comprimir grandes volúmenes de gas, lo que limita su justificación económica a casos muy específicos. energía para comprimir grandes cantidades de gas, lo que limita su justificación económica a casos muy específicos.

4. Aplicaciones de los molinos de chorro

Los molinos de chorro se utilizan en una amplia gama de industrias para la **micronización** de diversos materiales.

En la industria farmacéutica, los molinos de chorro se emplean para micronizar **ingredientes farmacéuticos activos (IFA)**, facilitando su disolución y mejorando su **biodisponibilidad**.

En la industria alimentaria, los molinos de chorro pueden utilizarse para micronizar **especias, hierbas y otros ingredientes**, mejorando su sabor y textura.

En la industria química, los molinos de chorro se emplean para micronizar **pigmentos, colorantes y otros materiales**, optimizando sus propiedades de color y dispersión.

Los molinos de chorro también encuentran aplicación en los sectores **cosmético, cerámico y metalúrgico**. Ofrecen ventajas frente a otras tecnologías de molienda gracias a su capacidad para producir **partículas finas y uniformes**, así como a sus **bajas tasas de contaminación**. Con la posibilidad de controlar la distribución del tamaño de partícula y adaptarla a aplicaciones específicas, los molinos de chorro se han convertido en una **herramienta esencial** en numerosas industrias para la micronización de materiales.

Fuente

[Liu] Fundamentos de la molienda por martillos y por chorro de aire, Gary Liu, CEP, 2017

[Chamayou] Molienda por chorro de aire, Chamayou, Elsevier, 2007