Principios de mezcla de sólidos
Mecanismos de mezcla de mezcladores industriales de polvos
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| 1. Introducción |
| 2. Mezcla difusiva (o de dispersión) |
| 3. Mezcla convectiva |
| 4. Mezcla por cizalladura |
| 5. Clasificación de los mezcladores |
1. Introducción
Existen 3 tipos de mezcla identificados para sólidos a granel: mezcla difusiva, mezcla convectiva y mezcla por cizalladura. Existen numerosos diseños de mezcladores industriales y es posible seleccionar un mezclador basado en cualquiera de estos mecanismos, o incluso en una combinación de ellos. Esta página tiene como objetivo detallar los mecanismos de mezcla y definir qué tipo de mezclador pertenece a cada categoría.
2. Mezcla difusiva (o de dispersión)
En la mezcla difusiva, las partículas de sólidos se mueven de forma aleatoria, generalmente rodando hacia abajo cuando su contenedor se encuentra en rotación. No existe un patrón forzado en el mezclador, como el que podría generar un agitador, pero las partículas se mueven localmente una a una.
Este tipo de mezcla es generalmente lenta y sensible a la segregación.
Los mezcladores de tambor, mezcladores de bidones (IBC) y mezcladores de volteo suelen encajar en esta categoría, aunque su diseño puede complicarse con la adición de un agitador (barra intensificadora) que aporta cierta mezcla convectiva o por cizalladura.
3. Mezcla convectiva
En la mezcla convectiva, el movimiento de los sólidos es forzado mediante una herramienta de mezcla ("agitador") que define un patrón dentro del mezclador convectivo. La herramienta de mezcla mueve grandes grupos de partículas, dividiendo el volumen de partículas y logrando así la mezcla.
La mezcla suele ser más rápida que en los mezcladores difusivos, aunque el tiempo de mezcla dependerá en gran medida del diseño del agitador, los parámetros del proceso y la naturaleza de los sólidos a mezclar.
Los mezcladores de cinta helicoidal, muy extendidos en mezcla en seco, funcionan según el principio de mezcla convectiva, al igual que los mezcladores de paletas, aunque estos últimos fluidizan la mezcla, lo que constituye un subtipo de mezcla convectiva.
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4. Mezcla por cizalladura
En la mezcla por cizalladura, se utiliza una herramienta de mezcla a alta velocidad para hacer que grupos de partículas resbalen entre sí. Esta fuerza de cizalladura puede ser particularmente eficiente para la granulación cuando la mezcla presenta aglomerados no deseados que deben romperse para lograr una buena mezcla.
Los mezcladores de rejas (o *ploughshare*),cuando operan a velocidades suficientemente altas, dependen de la mezcla CONVECTIVA Y por cizalladura. Cabe destacar que algunos desaglomeradores pueden incorporarse en otros tipos de mezcladores para dotarles de capacidades de cizalladura.
5. Clasificación de los mezcladores
| Fr | Clase de mezcla | Tipo de mezclador | Ventajas | Desventajas |
|---|---|---|---|---|
| < 1 | Difusión | Mezcladores de caída libre Mezcladores en V Mezcladores de doble cono Mezcladores de bidón Mezcladores de tambor |
Muy simples Bajo consumo energético Mezcla suave Sin elementos de mezcla en el equipo Alta fiabilidad Acceso fácil para limpieza |
Tiempo de mezcla prolongado No puede lograr una buena mezcla para polvos con tamaños de partícula muy diferentes Efectos de segregación pueden presentarse |
| < 1 | Convección | Mezcladores de empuje Mezcladores de cinta helicoidal Mezcladores de tornillo |
Logran generalmente mejores resultados de mezcla que los mezcladores difusivos Bajo consumo energético Generalmente menos costosos que los mezcladores de paletas o de rejas |
Tiempo de mezcla prolongado Complejidad mecánica Acceso limitado para limpieza Puede dañar el producto con tiempos de mezcla largos |
| > 1 | Convección | Mezcladores de paletas Mezcladores neumáticos |
Tiempo de mezcla corto Mezcla suave Bajo consumo energético Buen acceso para limpieza (algunos diseños pueden incluir ejes extraíbles) Para mezcladores de paletas, existen versiones de mezcla en continuo En mezcladores de paletas, puede preverse inyección de líquido |
Costo comparado con mezcladores de tambor / mezcladores de cinta Si hay inyección de líquido, propenso a la aglomeración - entonces requiere elementos adicionales de mezcla con mayor cizallamiento Para lechos fluidizados generados neumáticamente, debe prestarse atención a los riesgos de segregación debido a que los finos "flotan" en la parte superior del mezclador |
| >> 1 | Convección Cizallamiento |
Mezcladores de rejas de arado Elementos de mezcla de alto cizallamiento |
Tiempo de mezcla corto Reduce riesgos de aglomeración de polvos Existen versiones de mezcla en continuo |
Mayor rotura de partículas de polvo Alto consumo energético Costo |