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EQUIPOS

Un buen mezclador es aquel que mezcle todo el lote del producto en forma suave, además de ser fácil de limpiar, descargar, tener poca fricción, buena hermeticidad, alta movilidad, fácil mantenimiento y bajo consumo de energía6 .

A nivel de laboratorio en muy pequeña escala se utiliza el mortero y el pistilo que combina los procesos de conminución y mezclado en una sola operación. A nivel industrial existen dos tipos de mezcladores que se diferencian en el mecanismo productor del mezclado7 .

Esquema Equipos de mezclado

1. MEZCLADORES MÓVILES

Se basan en el mecanismo de volcamiento del material causado por la rotación del recipiente y fuerza de la gravedad. Para un buen mezclado en estos equipos, los polvos deben ser de dimensiones similares y de flujo fácil. La geometría asimétrica del equipo produce un movimiento lateral independiente de la acción de volcamiento característico. El proceso de mezclado mejora mucho más si a los equipos se les adaptan ejes que giran en dirección opuesta al volcamiento. Si su velocidad de rotación es lenta, no se produce el movimiento de cascada o volcamiento en forma intensiva; por el contrario, si es muy rápida, la fuerza centrífuga mantendrá los polvos en los extremos de la carcasa evitando el mezclado. La velocidad óptima dependerá del tamaño y forma del mezclador y del tipo de material a mezclar (generalmente oscila entre30 y 100 rpm). Estos equipos nunca se deben llenar con más del 50% de su capacidad nominal8 .

1.1 M. Cilíndricos o de tambor: Consiste de una carcasa cilíndrica que se puede rotar a lo largo de su eje para producir flujo cruzado del material. Si se le adicionan obstáculos laterales, se incrementa el flujo cruzado y se mejora la acción mezcladora aunque dificulta su limpieza. Según su forma los mezcladores se clasifican en:


Figura 1. Mezclador de tambor.

1.2 M. cúbico: El principio de caída y rebote del material es igual al del mezclador de tambor. Como estos modelos producen poca eficiencia en el mezclado, se puede aumentar esta inclinando el eje de rotación de éstos modelos.


Figura 2. Mezclador cónico.

1.3 M. de doble cono: Durante la rotación el polvo se entremezcla entre cada uno de los extremos del equipo. Sus ventajas son que se puede cargar y descargar por ambos lados, además de ser de fácil limpieza, de tener tiempos de mezclado cortos y de producir un buen flujo cruzado.


Figura 3. Mezclador de doble cono.

1.4 M. en V o de Calzoncillo: Consiste de dos cilindros unidos en sus extremos con una angulación que oscila entre 45 y 90°. El principal mecanismo de mezclado que produce es por convención, pero posee unas placas en el eje de rotación que producen deslizamientos entre los planos. Este mezclador se recomienda para polvos de baja cohesividad. La rotación del equipo ocurre en un solo plano y su acción cambia la orientación del polvo en 90 o 45° dependiendo del modelo. El eje central intensifica la acción del mezclado, pero dificulta la limpieza del equipo. Este equipo produce un mezclado suave y por esta razón se utiliza para la adición de aglutinantes, permitiendo la adición uniforme del lubricante a los gránulos en un corto periodo de tiempo sin erosionarlos. Como estos equipos son herméticos, pueden producir vacío y secado además de no contaminar ni de empolvar. Además, poseen altas capacidades, bajo consumo de energía, son de fácil mantenimiento, son de fácil operación y se pueden cargan con el ápice invertido. Este equipo es el más preciso de los mezcladores de carcasa móvil.


Figura 4. Mezclador en v

2. MEZCLADORES DE CARCASA ESTACIONARIA

Son equipos donde a carcasa permanece estática, en cuyo interior poseen una serie de elementos que ejecutan el mezclado como aire a chorro, cuchillas, tornillos o paletas; algunos de éstos producen un flujo en forma de vortex o turbulento. En general, estos equipos proporcionan un mezclado eficiente sin reducción del tamaño de partícula o generación de calor. Estos equipos son útiles en mezclar sólidos que se han humedecido (que están en forma plástica o pastosa) y además necesitan menos mantenimiento que los de carcasa móvil. Estos equipos son capaces de procesar desde 100 a 500 lb./h.

2.1 M. Cintas: Consiste de un tambor horizontal con un eje axial de soporte y un agitador de cintas, o en algunos casos dos ejes paralelos, también existen modelos con ejes en forma de espiral, paletas y de tormillo helicoidal. La rotación alrededor del eje de una sola cinta produce un movimiento radial alrededor de la parte interna del mezclador, al mismo tiempo otra cinta curvada produce un movimiento axial alrededor de la parte interna del mezclador. En otras palabras, la cinta externa hace que el polvo se mueva a lo largo del tambor y la cinta opuesta interna hace que al mismo tiempo el polvo se mueva en dirección opuesta. Estos movimientos evitan que los polvos se acumulen en uno de los extremos. El principal mecanismo de mezclado es el de planos de las diferentes partículas rompiendo los aglomerados. Estos mezcladores son de velocidades bajas, de pequeña carga y bajo consumo de energía. Entre sus desventajas esta su difícil limpieza, la abrasión y rompimiento de partículas debida al roce de las cintas y la carcasa.


Figura 5. Mezclador de cintas

2.2. M. Tornillo vertical: Consiste de una carcasa cónica con un tornillo sin fin interno que transporta el material hacia arriba y luego el movimiento de cascada y gravitacional lo regresa hasta el fondo. El tornillo puede estar en uno de los lados interiores rotando y orbitando simultáneamente dentro del cono. Como el mezclado es rápido, consume poca energía. Algunos modelos pueden llevar hasta dos tornillos simultáneamente. Este mezclador puede producir algo de abrasión por la caída libre a la que se somete los gránulos y por el choque de éstos contra las paredes del equipo.


Figura 6. Mezclador de tornillo vertical

2.2 M. Paletas: Consiste de un recipiente cilíndrico vertical donde el material se mezcla por acción de palas o paletas unidas a un eje rotatorio central. El flujo de los polvos se produce en tres dimensiones ocurriendo un movimiento radial y axial simultáneo.


Figura 7. Mezclador de paletas

2.3 M. Palas planetario: Su forma es similar al mezclador de paletas, se utiliza para el mezclado de sólidos antes de introducir algún líquido (proceso de granulación). Posee un eje vertical con paletas que rotan en una configuración planetaria proporcionando una doble acción mezcladora. Estos equipos son muy eficientes, y tienen muchas aplicaciones para el mezclado de polvos, semisólidos y líquidos.


Figura 8. Mezclador palas planetario.

2.4 M. Sigma: Consiste de un cilindro vertical donde el mezclado ocurre por unas cuchillas pequeñas propulsoras localizadas en su fondo. Es muy eficiente en romper los aglomerados pero su gran desventaja es que produce calentamiento del material y por lo tanto consume mucha energía. Estos mezcladores se utilizan para incorporar sólidos en líquidos.


Figura 9. Mezclador Sigma

2.5 M. Barra z: Consiste de un recipiente cilíndrico horizontal con dos ejes paralelos (cuchillas espirales) que rotan en direcciones opuestas y que producen un movimiento tangencial de choque. Son muy efectivos en la distribución de fluidos en la masa del polvo. Se aplica en el mezclado de masas pegajosas, duras y densas (gomas), granulados (CaCO3), adhesivos dentales y polímeros. Entre sus desventajas se encuentran: dificultad en el vaciado a pesar de ser el equipo inclinable, su susceptibilidad a la contaminación, su lentitud, su alto consumo de energía, y su difícil limpieza.


Figura 10. Mezclador barras z

2.6 M. Lecho fluidizado: Se basa en la acción de un chorro de aire a altas velocidades que expulsan el material a través de una cámara donde todas las partículas se entremezclan en un flujo turbulento. Entre las condiciones del material para cargar el equipo esta que los polvos no deben ser cohesivos y la diferencia entre densidades debe ser mínima para evitar la segregación. Si los polvos son cohesivos se formarán aglomerados. Existen algunos modelos que pueden realizar las funciones de secado y granulación del material.


Figura 11. Mezclador de lecho fluidizado.

2.7. Mezcladores de alta Intensidad: Son equipos similares a los mezcladores Sigma que combinan las operaciones de mezclado y granulación. El material se homogeniza por el mecanismo de fallas y compactación ejercida por el expulsor (cuchillas) que operan entre 100- 300rpm. Estos equipos son muy eficientes ya que en pocos minutos se logra el mezclado, además, son de fácil descarga, limpieza y están protegidos contra riesgos de explosión.


Figura 12. Mezclador de alta intensidad

Tablas 1 y 2, resumen de los equipos de mezclado
Tabla 1. Equipos de carcasa móvil.

TIPO
MEZCLADOR
VENTAJAS
DESVENTAJAS
Carcasa
móvil
tambor o cilíndrico -Las paletas y la inclinación mejoran el flujo -Si tiene obstáculos será de difícil limpieza
cúbico -El eje de rotación se puede angular -Las superficies lisas provocan volcamiento.
-las esquinas dificultan su limpieza
doble cono -Facilita el flujo cruzado del material
-Es rápido y fácil de limpiar
-No se debe cargar con más del 50% de su capacidad.
doble carcasa o calzoncillo -Es de los mezcladores mas eficientes
Es de fácil descargue y limpieza
-No se debe cargar con más del 50% de su capacidad.

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabla 2. Equipos de Carcasa fija

TIPO
MEZCLADOR
VENTAJAS
DESVENTAJAS
Carcasa
fija
Cintas -Se ejerce un buen barrido del material
-Bajo consumo de energía
-Posee una velocidad baja
-Ciclos largos
-No para materiales frágiles
Sigma -Rompe fácilmente los aglomerados
-útil en el mezclado sólido-liquido
-útil para materiales pastosos
-Liberan calor y consumen mucha energía
-Difícil limpieza
-Muy lentos
-Propensos a la contaminación
Tornillo vertical -Es rápido
-Consume poca energía
-No produce segregación
-Puede llevar 2 tornillos
-Difícil limpieza
Palas -El movimiento ocurre en 3 dimensiones
-Produce turbulencia
-No apropiado para materiales frágiles
Lecho fluidizado -Puede granular y secar -Los materiales deben poseer una densidad similar
Palas planetario -Puede mezclar polvos, semisólidos y líquidos
-son muy eficientes
-Son lentos

 

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