Molinos de martillos: una descripción general

1. ¿Qué es un molino de martillos?

El diseño de los molinos de martillos es muy robusto y se utiliza en muchas aplicaciones de molienda, desde la molienda de granos hasta requisitos de alta exigencia como la trituración de rocas o la molienda de residuos. Los molinos de martillos son equipos de conminución muy comunes en diversas industrias de proceso.

Los molinos de martillos forman parte de la familia de molinos de impacto, lo que significa que el efecto de molienda se logra gracias a la velocidad a la que las partículas son impactadas, en este caso, por uno o varios rotoires.

2. Principio de funcionamiento del molino de martillos

¿Cómo funciona un molino de martillos?

El principio de funcionamiento de un molino de martillos consiste en disponer de un rotor, equipado con martillos (placas gruesas) que giran a alta velocidad dentro de una carcasa, la cual puede estar equipada con una rejilla, y que reduce el tamaño del material de alimentación mediante impacto.

Los molinos de martillos están diseñados con un eje en el que se montan varios "martillos", que generalmente tienen la forma de placas gruesas. El eje gira dentro de una carcasa, y en la salida del molino se monta un tamiz cuyo tamaño determinará qué partículas son lo suficientemente finas para salir del molino. El molino puede ser alimentado y descargado por gravedad cuando se usa como triturador, mientras que los productos molidos pueden ser transportados directamente por vía neumática, utilizando la gran cantidad de aire movido por el molino, para aplicaciones de molienda fina.

Figura 1: Diagrama del molino de martillos con componentes (descarga por gravedad)

La fineza del polvo producido por el molino es función de la velocidad del molino, el tamaño del tamiz y la tasa de alimentación. En general, el tamaño del tamiz debe elegirse significativamente mayor que la fineza requerida del producto; la función principal de la rejilla es retener en el molino las partículas grandes, que luego son impactadas por los martillos y se vuelven mucho más pequeñas que los agujeros del tamiz. La distribución resultante de tamaño de partículas será relativamente amplia en los molinos de martillos [Perry].

3. Diseño de molinos de martillos

3.1 Martillos

El número de martillos en un molino es variable, dependiendo de la fineza deseada y de la capacidad del molino; sin embargo, en general, cuanto mayor sea el número de martillos, más fino será el producto, pero la capacidad también disminuirá.

El molino puede ser más o menos ancho dependiendo del número de filas de martillos montadas en el eje. Cada fila de martillos está separada de la otra por una placa espaciadora.

La longitud de los martillos también puede ajustarse. Si se aumenta la longitud del martillo, acercándose más al tamiz, el producto resultante será más fino; sin embargo, la capacidad disminuirá. Martillos más cortos producirán un producto más grueso, pero permitirán una mayor capacidad.

3.2 Velocidad del eje

El segundo aspecto clave de diseño y operación para un molino de martillos es la velocidad de rotación. Dado que el principio de molienda se basa en la energía del impacto, a mayor velocidad, más fino será el producto, ya que las partículas golpearán los martillos a alta velocidad y también serán proyectadas entre sí o contra el tamiz a alta velocidad.

Sin embargo, se debe tener cuidado de no aumentar la velocidad sin una razón y precaución específicas, ya que una alta velocidad incrementa la entrada de energía, el aumento de temperatura y la fatiga mecánica de todo el molino, lo que puede generar mayores necesidades de mantenimiento. Velocidades de rotación muy altas se reservarán para materiales blandos en molienda fina, mientras que velocidades más bajas se utilizarán para realizar la trituración de productos más grandes o duros.

3.3 Tamaño del tamiz (descarga por rejilla)

El tamaño del tamiz ayudará a controlar el tamaño de partícula del producto molido, evitando que partículas demasiado grandes salgan del molino antes de ser conminuadas. Reducir el tamaño del tamiz ayudará a disminuir la distribución del tamaño de partícula del producto final, pero esto afectará la capacidad del molino.

3.4 Accionamiento

El accionamiento de un molino de martillos debe estar equipado con un convertidor de frecuencia para poder controlar la velocidad y, así, ajustar la capacidad y la fineza resultante de los materiales.

3.5 Alimentación del producto

La alimentación al molino debe controlarse (al menos de manera aproximada) mediante un equipo dosificador, como una tubería vibrante, un transportador de tornillo, o una válvula rotativa de aire. Si el molino es ancho, con varias filas de martillos separadas por placas espaciadoras, el sistema de alimentación debe permitir una buena distribución del material a lo largo del molino. Dado que el molino requerirá gran cantidad de aire, también es clave disponer de una entrada de aire.

3.6 Descarga del producto

Si el molino se usa como triturador, lo que significa que el diámetro de tamaño de partícula del producto terminado es bastante grueso (>> 1 mm), entonces el molino puede descargarse por gravedad. Sin embargo, para tamaños objetivo más finos, que requieren velocidades muy altas y, por lo tanto, mueven gran cantidad de aire, el producto final puede transferirse neumáticamente. En cualquier caso, es necesario considerar los requisitos de aire del molino y prever filtros en la succión de aire y en la descarga de aire (en la tolva de descarga para descarga por gravedad, o en la tolva receptora después del transporte neumático).

La gestión del aire en un molino de martillos debe estudiarse cuidadosamente. [Liu] menciona que, si el flujo de aire es incorrecto, un molino puede perder hasta un 50% de su capacidad. Se proporciona la siguiente regla práctica:

• 260 m3/h a 775 m3/h por 1 m2 de área de tamiz
• 1350 m3/h a 2050 m3/h por 1 t/h de alimentación

Estas son solo reglas prácticas; es obligatoria la asistencia de un proveedor de molinos para el diseño detallado.

3.7 Seguridad

Los molinos de martillos tienen elementos rotativos, los martillos, a velocidades muy altas (hasta 120 m/s); por lo tanto, la entrada de cuerpos extraños, como partículas metálicas, puede tener graves consecuencias mecánicas y de seguridad (explosiones de polvo). El molino debe protegerse, por lo tanto, mediante el tamizado de la alimentación y la colocación de un imán potente o incluso un detector de metales metal detector en la entrada. El riesgo de explosión de polvo también debe abordarse mediante un molino resistente a explosiones o utilizando protecciones (paneles de explosión, sistemas de supresión, etc.).

3.8 Diseños similares

Otros diseños son similares en algunos aspectos a los molinos de martillos:

• Molinos de pasadores (sin tamiz)
• Molinos universales: molinos en los que los martillos pueden reemplazarse por otros tipos de batidores

4. Molinos de martillos industriales

¿Para qué se usa un molino de martillos?

Los molinos de martillos se utilizan típicamente en grandes procesos industriales que requieren un alto rendimiento, garantizando al mismo tiempo un producto relativamente fino. Algunos diseños robustos se encuentran en la industria minera, mientras que otros proveedores se han especializado en molinos de martillos para alimentación animal (nutrición animal, alimentación acuícola, comida para mascotas).

Los grandes molinos de martillos pueden alcanzar capacidades de hasta 20-50 t/h, dependiendo de la granulometría esperada (más fina, menor capacidad; más gruesa, mayor capacidad). Materiales con un tamaño de hasta 60 mm pueden molerse hasta ~1 mm, mientras que, si la alimentación ya es más fina (10 mm), los molinos de martillos pueden alcanzar tamaños inferiores a 500 micras.

Proveedores de molinos de martillos:

• Molinos de martillos Stolz
  
• Hosokawa
• Bühler
• Prater Industries
  

PowderProcess.net no tiene relación con esas empresas, solo se proporcionan aquí a título indicativo para el lector que busque un proveedor

Fuente

[Liu] Fundamentos de la molienda por martillos y molienda por chorro, Gary Liu, CEP, 2017
[Perry] Manual del Ingeniero Químico de Perry, 8.ª edición, 21-59