Humectación de polvo en continuo - IKA
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Humectación <strong>de</strong> <strong>polvo</strong><strong>en</strong> <strong>continuo</strong>El procedimi<strong>en</strong>to <strong>en</strong> <strong>continuo</strong>proporciona calidad y rapi<strong>de</strong>z<strong>en</strong> los procesos <strong>de</strong> introducción<strong>de</strong> <strong>polvo</strong> <strong>en</strong> líquido, yaque la mezcla, homog<strong>en</strong>eizacióny dispersión se realizan<strong>en</strong> un solo paso.lo cual no sólo aum<strong>en</strong>ta el tiempo <strong>de</strong> limpieza <strong>en</strong>tre la elaboración<strong>de</strong> lotes difer<strong>en</strong>tes, sino que también dificulta laestandarización <strong>de</strong> una calidad <strong>de</strong> mezcla. Si, a<strong>de</strong>más, se utilizaaire como medio <strong>de</strong> transporte para la sustancia sólida,cabe esperar una <strong>en</strong>trada no <strong>de</strong>seada <strong>de</strong>l mismo <strong>en</strong> la mezcla.Por otra parte, las emisiones <strong>de</strong> <strong>polvo</strong> y disolv<strong>en</strong>tes sonPara conseguir una mezcla homogénea a partir <strong>de</strong> sólidos ylíquidos se suel<strong>en</strong> emplear reactores agitados. Según el número<strong>de</strong> compon<strong>en</strong>tes, necesitaremos varios reactores, agitadoresy aparatos periféricos. A pesar <strong>de</strong> los dispositivos <strong>de</strong> agitaciónmo<strong>de</strong>rnos y <strong>de</strong> la posibilidad <strong>de</strong> aum<strong>en</strong>tar, <strong>en</strong> caso necesario,la velocidad <strong>de</strong> agitación, <strong>en</strong> los sistemas <strong>de</strong> producción discontinuaaparec<strong>en</strong> siempre los mismos problemas que dificultanla unión armoniosa <strong>de</strong> sólidos y líquidos.Garantizar una calidad <strong>de</strong> mezcla reproducible a largo plazoconstituye un gran reto, incluso para los agitadores mo<strong>de</strong>rnos.La producción discontinua “abierta” induce la <strong>de</strong>posición <strong>de</strong><strong>polvo</strong> y la formación <strong>de</strong> aglomerados. Las partículas sólidasque no han llegado a mezclarse bi<strong>en</strong> se <strong>de</strong>positan <strong>en</strong> tornoal elem<strong>en</strong>to agitador, <strong>en</strong> la pared o <strong>en</strong> la tapa <strong>de</strong>l recipi<strong>en</strong>te,Máquina <strong>en</strong> línea MHD <strong>de</strong> <strong>IKA</strong> ® para la introducción yhumectación <strong>de</strong> <strong>polvo</strong>1
problemáticas <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el punto <strong>de</strong> vista <strong>de</strong> la protección laboral,puesto que constituy<strong>en</strong> un peligro pot<strong>en</strong>cial para la salud <strong>de</strong>los trabajadores.Des<strong>de</strong> el punto <strong>de</strong> vista <strong>de</strong> la efectividad y r<strong>en</strong>tabilidad pue<strong>de</strong>ser interesante buscar alternativas al procedimi<strong>en</strong>to dis<strong>continuo</strong>clásico. Debido al tipo <strong>de</strong> procedimi<strong>en</strong>to dis<strong>continuo</strong>,algunas zonas <strong>de</strong> la mezcla son “manipuladas” bastante mása m<strong>en</strong>udo <strong>de</strong> lo que sería realm<strong>en</strong>te necesario, mi<strong>en</strong>tras queotras recib<strong>en</strong> m<strong>en</strong>or agitación <strong>de</strong> la <strong>de</strong>bida. Para conseguir lahomog<strong>en</strong>eidad <strong>en</strong> todo el lote, el producto <strong>de</strong>be mezclarse ydispersarse durante un tiempo consi<strong>de</strong>rable, lo que da lugar aun elevado consumo <strong>de</strong> <strong>en</strong>ergía y a un aum<strong>en</strong>to <strong>de</strong> la temperatura<strong>de</strong>l producto, <strong>de</strong> modo que ambos parámetrosquedan por <strong>en</strong>cima <strong>de</strong> sus valores necesarios u óptimos.Por estas y otras razones, los equipos <strong>de</strong> humectación <strong>de</strong> <strong>polvo</strong><strong>en</strong> <strong>continuo</strong> mo<strong>de</strong>rnos son cada vez más atractivos, inclusopara mezclar pequeñas cantida<strong>de</strong>s.Dibujo seccional <strong>de</strong>l módulo MHDIncorporación <strong>de</strong> sólidos <strong>en</strong> líquidos. EquiposMHD para mezclar, homog<strong>en</strong>eizar y dispersarLos equipos <strong>en</strong> línea mo<strong>de</strong>rnos permit<strong>en</strong> sortear las <strong>de</strong>sv<strong>en</strong>tajas<strong>de</strong>l procedimi<strong>en</strong>to dis<strong>continuo</strong> clásico. El equipo MHD <strong>de</strong><strong>IKA</strong> ® es un ejemplo <strong>de</strong> mezcladora <strong>en</strong> <strong>continuo</strong>. Las siglas <strong>de</strong>su nombre nos indican su gama <strong>de</strong> prestaciones: mezcla, homog<strong>en</strong>eizacióny dispersión <strong>de</strong> la fase sólida <strong>en</strong> la líquida <strong>en</strong>un solo paso.En una máquina que mezcla y dispersa, <strong>de</strong>l tipo MHD, losproductos son dosificados <strong>en</strong> la proporción requerida para, acontinuación, mezclarse y dispersarse, antes <strong>de</strong> ser transportadosal exterior. En los casos más s<strong>en</strong>cillos, es sufici<strong>en</strong>te conuna dosificación volumétrica. En tales casos, la dosificación<strong>de</strong>p<strong>en</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong>l transporte volumétrico por unidad <strong>de</strong> tiempo y esconstante si la <strong>de</strong>nsidad apar<strong>en</strong>te y el ll<strong>en</strong>ado <strong>de</strong>l órgano <strong>de</strong>dosificación se manti<strong>en</strong><strong>en</strong> constantes.Entrada <strong>de</strong> líquidoEntrada <strong>de</strong> sólidoDiagrama <strong>de</strong> flujos <strong>de</strong>l equipo MHDSalidaSi se requiere una precisión más elevada o <strong>en</strong> el caso <strong>de</strong> sólidoso mezclas <strong>de</strong> éstos, con características reológicas irregulares,se utilizan dispositivos <strong>de</strong> dosificación gravimétricos. Lascantida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> los difer<strong>en</strong>tes sólidos se registran mediante unoo varios conjuntos <strong>de</strong> células <strong>de</strong> carga. Los valores obt<strong>en</strong>idosse comparan con las cantida<strong>de</strong>s nominales previam<strong>en</strong>te ajustadasy, si hay discrepancias, se comp<strong>en</strong>san automáticam<strong>en</strong>temediante un accionami<strong>en</strong>to controlado. El cambio <strong>de</strong> la <strong>de</strong>nsidadapar<strong>en</strong>te o <strong>de</strong> las características <strong>de</strong>l material no influye<strong>en</strong> el resultado <strong>de</strong> dosificación. Con este método pue<strong>de</strong>nconseguirse precisiones por <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong>l 0,5 por ci<strong>en</strong>to <strong>en</strong> peso.La dosificación a<strong>de</strong>cuada nos permite trabajar con reactorespequeños y se evitan agitadores adicionales <strong>de</strong> gran pot<strong>en</strong>cia.Alim<strong>en</strong>tar, dosificar, mezclarEl sólido se introduce por la boca superior <strong>de</strong>l MHD, mi<strong>en</strong>trasque el líquido se incorpora a la cámara <strong>de</strong> premezcla <strong>de</strong>l equipo,por una boca lateral, mediante una bomba dosificadora.En un espacio anular, especialm<strong>en</strong>te equipado con una camisa<strong>de</strong> inyección perforada, el líquido se separa <strong>en</strong> muchos chorrosindividuales y se inyecta <strong>de</strong> forma selectiva <strong>en</strong> la zona <strong>de</strong> premezcla.La fuerza <strong>de</strong> la gravedad transporta el sólido hasta lasaletas helicoidales <strong>de</strong> un tornillo sinfín vertical que se <strong>en</strong>carga<strong>de</strong> transportarla hacia abajo, a la zona <strong>de</strong> premezcla, a la vezque hace <strong>de</strong> “esclusa”.Gracias a este diseño pat<strong>en</strong>tado <strong>de</strong>l módulo MHD, la zona <strong>de</strong><strong>en</strong>trada <strong>de</strong>l sólido se manti<strong>en</strong>e libre <strong>de</strong> salpicaduras <strong>de</strong> líquido.Esto evita cualquier posibilidad <strong>de</strong> formación <strong>de</strong> grumos y aseguraun transporte correcto <strong>de</strong>l sólido al interior <strong>de</strong> la máquina.2
En la zona <strong>de</strong> premezcla se un<strong>en</strong> las difer<strong>en</strong>tes fases y posteriorm<strong>en</strong>te,se mezclan <strong>de</strong> forma efici<strong>en</strong>te mediante la acción<strong>de</strong> un elem<strong>en</strong>to dispersor. Este instrum<strong>en</strong>to <strong>de</strong> mezcla, queconsta <strong>de</strong> varias partes, gira a alta velocidad y produce un flujomuy turbul<strong>en</strong>to <strong>en</strong> la cámara <strong>de</strong> mezcla, <strong>de</strong> modo que la humectacióny mezcla <strong>de</strong>l sólido, se realizan <strong>de</strong> manera óptima.exig<strong>en</strong>cias <strong>de</strong>l certificado 3A. Opcionalm<strong>en</strong>te, el equipo MHDpue<strong>de</strong> suministrarse con <strong>en</strong>sacadoras, <strong>de</strong>s<strong>en</strong>sacadoras, dispositivos<strong>de</strong> <strong>de</strong>scarga <strong>de</strong> big bags o <strong>de</strong> bins. También po<strong>de</strong>mos diseñarplantas completas con bombas, <strong>de</strong>pósitos <strong>de</strong> reserva y <strong>de</strong>comp<strong>en</strong>sación, tuberías, intercambiadores <strong>de</strong> calor, así como loselem<strong>en</strong>tos <strong>de</strong> medición y control para un servicio automático. Elgrado <strong>de</strong> automatización se adaptará a las exig<strong>en</strong>cias <strong>de</strong> nuestrocli<strong>en</strong>te, <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el s<strong>en</strong>cillo servicio manual hasta un sistema completam<strong>en</strong>teautomático.Amplia gama <strong>de</strong> aplicacionesLos equipos MHD cubr<strong>en</strong> una amplia gama <strong>de</strong> aplicaciones.Se utilizan, por ejemplo, <strong>en</strong> las industrias química, cosmética,farmacéutica y alim<strong>en</strong>taria. El mezclado <strong>en</strong> <strong>continuo</strong> <strong>de</strong> cantida<strong>de</strong>sproporcionales <strong>de</strong> sólidos y líquidos pue<strong>de</strong> aplicarse amuchos ámbitos <strong>de</strong> la industria.En la parte inferior <strong>de</strong> la cámara <strong>de</strong> mezcla pue<strong>de</strong>n adaptarsehasta tres elem<strong>en</strong>tos <strong>de</strong> dispersión <strong>de</strong>l tipo rotor/estator, condiversa combinación <strong>de</strong> geometrías, para conseguir una dispersiónfina <strong>de</strong> la mezcla prehumectada o bi<strong>en</strong> una moli<strong>en</strong>da<strong>en</strong> “vía húmeda”. En función <strong>de</strong> los compon<strong>en</strong>tes empleados,pue<strong>de</strong>n conseguirse así susp<strong>en</strong>siones muy finas <strong>en</strong> un solopaso y <strong>en</strong> <strong>continuo</strong>. El producto elaborado sale <strong>de</strong> la cámara<strong>de</strong> trabajo a través <strong>de</strong> la boca <strong>de</strong> salida a una presión <strong>de</strong> elevación<strong>de</strong> hasta 2 bares.Algunos ejemplos <strong>de</strong> líquidos susceptibles <strong>de</strong> ser empleadoscon esta tecnología son: agua, aceites, resinas, queros<strong>en</strong>o,alcoholes, polímeros líquidos, dispersiones <strong>de</strong> baja o alta viscosidad,urea fundida, jarabes o disolv<strong>en</strong>tes. Ejemplos <strong>de</strong> sólidospodrían ser: productos amiláceos, Carbopol ® , Aerosil ® , nueces,sulfato <strong>de</strong> amonio, tierra arcillosa, especias <strong>en</strong> <strong>polvo</strong>, <strong>polvo</strong>s <strong>de</strong>talco, pigm<strong>en</strong>tos minerales, productos <strong>de</strong> recubrimi<strong>en</strong>to, <strong>polvo</strong>sreactivos, fibras <strong>de</strong> poliamida, espesantes, celulosa, tierra<strong>de</strong> batán, hollín, pectina, bolitas, etc.En un proceso <strong>continuo</strong> pue<strong>de</strong>n elaborarse, p. ej., susp<strong>en</strong>sionescon una conc<strong>en</strong>tración <strong>de</strong>l 50 % <strong>de</strong> silicato <strong>de</strong> aluminio.En el proceso <strong>de</strong> <strong>de</strong>coloración para la elaboración <strong>de</strong> aceitesvegetales, la máquina MDH 2000 <strong>de</strong> <strong>IKA</strong> ® permite la mezcla<strong>de</strong>l aceite con la tierra <strong>de</strong> batán u otros <strong>de</strong>colorantes <strong>en</strong> unsolo paso.Mo<strong>de</strong>lo seccionado <strong>de</strong> la máquina <strong>en</strong> línea MHD <strong>de</strong> <strong>IKA</strong> ® 3Elevado aporte <strong>de</strong> sólidosEn función <strong>de</strong>l producto, pue<strong>de</strong> aportarse, <strong>en</strong> un solo paso,hasta un 80 % <strong>de</strong> producto sólido <strong>en</strong> la mezcla. El equipo MHDpermite elaborar productos altam<strong>en</strong>te viscosos y pastosos <strong>de</strong>hasta más <strong>de</strong> 50.000 mPa·s. El producto sólo pasa una vez porla máquina y permanece poco tiempo <strong>en</strong> la misma, por lo queabsorbe poco calor. Esto es <strong>de</strong> especial relevancia <strong>en</strong> procesosreactivos y <strong>en</strong> productos con un rápido aum<strong>en</strong>to <strong>de</strong> la viscosidad.El tamaño <strong>de</strong> partícula <strong>de</strong> las susp<strong>en</strong>siones elaboradasmediante el MHD 2000, <strong>de</strong>p<strong>en</strong>di<strong>en</strong>do <strong>de</strong> la naturaleza <strong>de</strong> loscompon<strong>en</strong>tes, se sitúa g<strong>en</strong>eralm<strong>en</strong>te <strong>en</strong>tre 10 y 100 µm.Uso flexibleLas máquinas MHD están disponibles <strong>en</strong> ejecución estéril, parala industria alim<strong>en</strong>taria y farmacéutica. La exig<strong>en</strong>te calidad <strong>de</strong>estas versiones y <strong>de</strong> los compon<strong>en</strong>tes <strong>de</strong> las mismas, junto consu fácil limpieza, hace que las mezcladoras MHD cumplan lasMáquina <strong>de</strong> producción MHD 2000/30 <strong>de</strong> <strong>IKA</strong> ®
Una versión modificada <strong>de</strong> la máquina MHD, se utiliza conéxito <strong>en</strong> la producción <strong>de</strong> betún modificado con polímeros. Eneste caso, el polímero (g<strong>en</strong>eralm<strong>en</strong>te estir<strong>en</strong>o-butadi<strong>en</strong>o-estir<strong>en</strong>oo mezclas) se aña<strong>de</strong> <strong>de</strong> forma dosificada al betún líquidocal<strong>en</strong>tado a unos 180 °C. El producto final ti<strong>en</strong>e múltiplesaplicaciones <strong>en</strong> la construcción <strong>de</strong> carreteras y aeropuertos ytambién <strong>en</strong> la fabricación <strong>de</strong> láminas asfálticas.Industria:Petroquímica / construcción <strong>de</strong> carreterasLíquidoSólidoProducto finalBetúnPolímero (SBS)Betún modificado con polímeros para laconstrucción <strong>de</strong> carreterasAlcance <strong>de</strong> suministroInstalación completa para la produccióncontinua <strong>de</strong> 35.000 kg/h <strong>de</strong> betún poliméricoInstalación MHD <strong>de</strong> <strong>IKA</strong> ® con equipos <strong>de</strong> dosificación<strong>de</strong> sólidos y líquidos para un procesami<strong>en</strong>to <strong>continuo</strong>V<strong>en</strong>tajas <strong>de</strong>l método <strong>continuo</strong> <strong>en</strong>comparación con el dis<strong>continuo</strong>:Instalación <strong>de</strong> <strong>IKA</strong> ® para la producción <strong>de</strong> betún modificadocon polímeros (BMP)• Ahorro <strong>en</strong>ergético• Vehiculación <strong>de</strong>l producto facilitada por lamáquina• Posibilidad <strong>de</strong> incorporar difer<strong>en</strong>tes sistemasrotor / estator, según las exig<strong>en</strong>cias <strong>de</strong>l productofinal• Espectro <strong>de</strong> tamaño <strong>de</strong> partícula sin valoresdispersos, conc<strong>en</strong>trado <strong>en</strong> intervalos reducidosy <strong>de</strong> gran reproducibilidad• Ahorro <strong>de</strong> espacio• Amplio rango <strong>de</strong> tamaños <strong>de</strong>l MHD, paraproducciones <strong>de</strong>s<strong>de</strong> 60 l/h hasta 35.000 l/hy superiores• Evita las emisiones <strong>de</strong> <strong>polvo</strong> y <strong>de</strong> disolv<strong>en</strong>tes• Facilidad <strong>de</strong> limpieza• Escalado directo y fiable <strong>de</strong> laboratorio aproducción• I<strong>de</strong>al para gran<strong>de</strong>s volúm<strong>en</strong>es <strong>de</strong> producción4
ción futura, puesto que su diseño es idéntico a las máquinas yplantas completas, que se utilizarán a escala <strong>de</strong> producción.Máquina <strong>de</strong> laboratorio <strong>en</strong> línea magic LAB ® <strong>de</strong> <strong>IKA</strong> ® , conmódulo para el aporte <strong>de</strong> <strong>polvo</strong>Ampliación a escala <strong>de</strong> producciónActualm<strong>en</strong>te, los ciclos <strong>de</strong> <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> producto <strong>de</strong>b<strong>en</strong> sercada vez más cortos, por lo que la efici<strong>en</strong>cia a la hora <strong>de</strong> implem<strong>en</strong>tarlos procesos a escala <strong>de</strong> producción cobra cada vez mayorimportancia. Por este motivo, el escalado <strong>de</strong> nuevos procesos<strong>de</strong>l laboratorio a producción se ha convertido <strong>en</strong> una <strong>de</strong> lasdisciplinas más importantes <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> la ing<strong>en</strong>iería <strong>de</strong> procesos.La versatilidad <strong>de</strong> las máquinas piloto PROCESS-PILOT, LABOR-PILOT y magic LAB ® <strong>de</strong> <strong>IKA</strong> ® , con su modularidad, permite laelección <strong>de</strong>l equipo más a<strong>de</strong>cuado para cada aplicación. La variedad<strong>de</strong> módulos permite cumplir todo el rango <strong>de</strong> exig<strong>en</strong>cias<strong>de</strong> una gran variedad <strong>de</strong> procesos, adaptándose a cada recetaconcreta. Las máquinas y plantas piloto <strong>de</strong> <strong>IKA</strong> ® también permit<strong>en</strong><strong>de</strong>finir con precisión el tamaño necesario <strong>de</strong> las mismas aescala industrial, al igual que el consumo <strong>de</strong> <strong>en</strong>ergía, velocidadtang<strong>en</strong>cial y <strong>de</strong>más parámetros. Estos equipos piloto permit<strong>en</strong>ajustar exactam<strong>en</strong>te la calidad y proporción <strong>de</strong> compon<strong>en</strong>tesprimarios cuando la instalación se <strong>en</strong>cu<strong>en</strong>tra todavía a escala <strong>de</strong>laboratorio.Y la pregunta más importante también <strong>en</strong>cu<strong>en</strong>tra respuesta antes<strong>de</strong> la ampliación a escala industrial: ¿Cuál será la calidad necesariay requerida <strong>de</strong>l producto final? De este modo, ya <strong>de</strong>s<strong>de</strong>el inicio <strong>de</strong>l proyecto se brinda un máximo <strong>de</strong> seguridad para laplanificación industrial al responsable <strong>de</strong> producción, así comola garantía <strong>de</strong> obt<strong>en</strong>er un resultado óptimo para la mezcla.Ya a escala <strong>de</strong> laboratorio, las máquinas piloto y plantas completas<strong>de</strong> <strong>IKA</strong> ® dan una imag<strong>en</strong> realista <strong>de</strong> la instalación <strong>de</strong> produc-Instalación piloto MHD <strong>de</strong> <strong>IKA</strong> ® para la mezcla continua <strong>de</strong>sólidos y líquidos<strong>IKA</strong> ® - Werke GmbH & Co.KGJanke & Kunkel - Str.10 · 79219 Stauf<strong>en</strong> · AlemaniaTel.: +49 7633 831-0 · Fax: +49 7633 831-907process@ika.<strong>de</strong> · www.ikaprocess.com5