Mezcladores horizontales industriales: regreso a lo básico

19 de enero de 2016

Como en cualquier industria establecida, a menudo los fundamentos pueden darse por sentados o pasarse por alto por completo. Cuando se trata de mezclar y mezclar, esto puede llevar a adelantarse y centrarse únicamente en preguntas llamativas como: ¿Cuánto tiempo debería tomar mezclar mi producto? ¿Qué tan rápido puedo cargar y/o descargar? o ¿Cuál es la vida útil de este tipo de equipo? No es que no sean preguntas importantes que responder, pero todos sabemos que, a menos que sepas lo básico, ninguna cantidad de brillo podrá distraerte de la mala calidad. Si bien los mezcladores vienen en muchas formas, tamaños y niveles de saneamiento, este artículo se centrará en las configuraciones horizontales generales y examinará los siguientes tres elementos clave: • Diseño del agitador • Ejes • Tecnologías de selladoPaleta, cinta o híbrido: ¿realmente importa? Puedes apostar. De hecho, esta es la decisión más importante que tomará. Los agitadores de paletas están especialmente diseñados para recoger, levantar y girar en una acción de mezcla suave pero completa, y son ideales para mezclar sólidos o líquidos de diversos tamaños de partículas, densidades y viscosidades. Mientras se mezcla, el material viaja en un patrón tridimensional en forma de 8. El material se tira constantemente desde los extremos del mezclador hasta el centro de la figura 8, donde se lleva a cabo la mezcla más agresiva. Otro beneficio de las mezcladoras de paletas es que pueden funcionar de manera efectiva cuando se llenan hasta tan solo el 20% de su capacidad nominal, lo que permite flexibilidad en el tamaño de los lotes. Los agitadores de paletas también permiten un acceso más fácil para la limpieza entre lotes. Los mezcladores de doble cinta son capaces de realizar una variedad de operaciones de mezclado. Estos agitadores son excelentes para materiales que fluyen libremente y que tienen el mismo tamaño, forma y densidad. En mezclas con aglomerados pequeños, la mayor acción de corte de una mezcladora de cinta también puede resultar beneficiosa. Los mezcladores de cinta están diseñados para una mezcla completa de extremo a extremo con espirales internas que empujan el producto lejos de la descarga, mientras que las paletas externas tiran del material hacia la abertura de descarga. Cada espiral de hélice está posicionada con un desfase de 180 grados. Aquí, la acción de mezcla se produce frotando el material hacia adelante y hacia atrás sobre sí mismo. El tramo adicional de una cinta doble proporciona el doble de acción de mezclado que un mezclador de cinta única. Se prefiere una cinta continua a una cinta segmentada ya que los tramos interior y exterior forman una hélice continua desde la placa terminal hasta la descarga. Las cintas segmentadas solo se extienden de un radio a otro, lo que provoca espacios en los tramos que interrumpen el flujo del producto y crean bolsas de material estancado. Los agitadores híbridos combinan la acción giratoria de las paletas con el patrón de rodadura de las cintas para crear un doble efecto de inversión. Estos agitadores son especialmente efectivos con materiales que tienden a acumularse en el centro de la mezcladora, creando así un nivel de producto más uniforme en toda la mezcladora. Este tipo de agitador se puede configurar con paletas o una cinta en el interior o exterior según la aplicación. Si bien los tiempos de mezcla precisos son realmente específicos de la aplicación, independientemente de la selección del agitador, la regla general es un tiempo de mezcla promedio de entre 3 y 7 minutos (después de agregar el último ingrediente), dependiendo del volumen que se mezcle. Elegir la configuración correcta del agitador para su aplicación es crucial para optimizar su mezcla, minimizar el tiempo de mezcla y garantizar una evacuación efectiva en la descarga.No todos los ejes son creados iguales Uno de los factores más importantes para determinar la longevidad de un mezclador horizontal recae en el elemento fundamental del agitador, comúnmente conocido como eje. Aquí están los siete hechos más importantes a considerar al analizar sus opciones: 1. Diámetro del eje: El eje del agitador transfiere la fuerza de rotación producida por el conjunto impulsor a las paletas o cintas. Suponiendo materiales y requisitos de torque similares, los ejes de diámetro más pequeño tienen concentraciones de tensión más altas que los ejes de diámetro más grande (Esfuerzo = Fuerza/área de la sección transversal del material donde Fuerza = Torque/Radio del eje). El eje principal debe diseñarse para mantener los niveles de tensión por debajo del límite de fatiga del material del eje. Los ejes de menor diámetro tienen más probabilidades de romperse debido a fallas por fatiga que los ejes de mayor diámetro.2. Deflexión estática: La deflexión estática del eje se produce debido al peso del eje, los brazos, las cuchillas, las cintas y los herrajes asociados con la mezcladora. El eje actúa como una viga cargada continuamente y simplemente apoyada. La deflexión máxima ocurre aproximadamente a mitad de camino entre los soportes del rodamiento. Deflexión del eje = (W»L3)/(E»I»76.8) donde E es el momento de inercia del eje del agitador. Para disminuir la deflexión es necesario aumentar el momento de inercia de la sección transversal del eje. El momento de inercia de un eje sólido 4I5/V es más de 2 veces el de una tubería cédula 80 de 4 pies 2 pulgadas de diámetro interior y 5 pulgadas de diámetro exterior. Una deflexión excesiva del eje promoverá la fatiga del metal y acelerará el desgaste del sello.3. Deflexión dinámica: La deflexión dinámica del eje ocurre cuando el mezclador está en funcionamiento. En general, la fuerza ejercida por el lado descendente del agitador es mayor que la del lado ascendente. A diferencia de la deflexión estática que dobla el eje hacia abajo, la deflexión dinámica fuerza el eje del eje hacia arriba, hacia el lado de barrido ascendente del mezclador. El ángulo exacto de desviación depende de variables como el diseño de la paleta o la cinta, las características del flujo de material y la carga del producto. La deflexión excesiva del eje, debido a la carga dinámica, aumentará las holguras entre el agitador y la artesa en el lado de barrido descendente del mezclador. Los diseños de eje sólido tendrán menos deflexión que los ejes huecos de diámetro similar, lo que promueve una mejor acción de mezcla.4. Eje sólido de una pieza: como se describió anteriormente, el eje del agitador de una mezcladora está sujeto a varias tensiones de rotación y flexión. En la industria actual, encontrará mezcladores que promueven conjuntos de trozos o de eje hueco con la idea de que es fácil quitar el agitador cuando sea necesario. Esta característica es puramente una reducción de costos de fabricación, ya que permite ensamblar el agitador completamente fuera del mezclador. Los conjuntos de eje corto se basan en sujetadores roscados, que tienen un área de sección transversal mucho más pequeña que el eje principal, para transferir la energía creada por el conjunto de accionamiento del mezclador. Se debe utilizar material del eje del agitador de núcleo sólido de una sola pieza para reducir la tensión y minimizar la deflexión del agitador. Si le preocupa retirar el agitador, los mezcladores deben construirse con diseños de placa terminal atornillada y con junta.5. Elevadores de tensión reducidos: los mezcladores industriales son una inversión de capital destinada a décadas de servicio productivo. Aunque los mezcladores horizontales funcionan a velocidades relativamente bajas, entre 25 y 45 RPM, con el paso de los años pueden volverse susceptibles a la fatiga del metal. Por ejemplo, una mezcladora que funcione durante dos turnos al día durante 20 años rotará aproximadamente 175 millones de veces. Para evitar la fatiga del metal o la posible rotura del eje principal, se debe minimizar la práctica de utilizar elevadores de tensión. Para agitadores de brazo atornillado, los chaveteros deben tener esquinas redondeadas. Con conjuntos de agitador soldados, se debe evitar perforar y fijar los brazos al eje principal antes de soldar, ya que debilita el eje y crea puntos de refugio para el material.6. Rectitud del eje: Los conjuntos de agitador soldados se utilizan en aplicaciones donde el saneamiento y la limpieza del mezclador son una preocupación. Todas las superficies de contacto tienen filetes soldados que se muelen y pulen hasta obtener un acabado específico. Durante la fabricación, el calor creado al soldar y esmerilar estas superficies deformará el eje del agitador. Muchas veces la deformación no se nota a simple vista. Como paso final en el proceso de fabricación, se debe volver a enderezar el eje. Una deformación excesiva, una desviación > 0,005 pulgadas, acelerará el desgaste de los sellos y cojinetes, generando mayores costos de mantenimiento a largo plazo.7. Espacio libre de paletas o cintas: estudios independientes han demostrado que los espacios libres entre las paletas o cintas del agitador y la cubeta pueden afectar significativamente el rendimiento de la mezcla. Los espacios grandes o desiguales producen coeficientes de variación más altos y tiempos de mezclado más prolongados. Para la mayoría de las aplicaciones, la distancia entre el agitador del mezclador y el canal debe ser igual o inferior a 0,25 pulgadas para cintas y 0,05 pulgadas para paletas. (Nota: algunas aplicaciones requieren espacios más grandes para evitar la degradación del producto que se está mezclando). Para verificar los espacios libres precisos del agitador, se deben realizar pruebas de control de calidad documentadas para medir el material residual durante la limpieza. Tomar atajos para cualquiera de estos siete principios tendrá un efecto adverso en el rendimiento del mezclador, en los requisitos de mantenimiento futuros y, en última instancia, en la vida útil del mezclador.Sellos: Seguro para su inversión La selección adecuada del sello y el mantenimiento preventivo continuo son necesarios para proteger y extender la vida útil de su mezcladora. Dependiendo de la aplicación, las opciones de sello varían desde un simple empaque de cuerda trenzada dentro de una carcasa de barril hasta opciones de sello mecánico. En los últimos años se han logrado avances en la utilización de materiales compuestos para crear sellos de labio que tienen las siguientes ventajas sobre el empaque de cuerda tradicional a un precio que generalmente es más favorable en comparación con un sello mecánico: • Material no intrusivo (a diferencia del empaque que puede ser poroso y retener medios)• Materiales amigables con el eje que previenen el desgaste prematuro• Fácil de mantener, lo que resulta en menos tiempo de inactividad• No se degrada como el empaque• Puede limpiarse y reutilizarse• Cumple con la FDA y tiene certificación 3-A• Tiempos de funcionamiento más prolongados comprobadosAsí que Para minimizar el gasto potencial de fugas, tiempo de inactividad por mantenimiento o contaminación del producto, seleccione el sello adecuado para su operación. Asumir que “una talla sirve para todos” puede ser un error costoso. Como puede ver, hay muchos aspectos fundamentales que pueden pasarse por alto al configurar un mezclador que satisfaga sus necesidades. Y la configuración óptima de su mezclador comienza con una consulta profesional con el fabricante elegido. Como su socio para brindarle una solución rentable que superará sus expectativas, su fabricante debe saber que las preguntas correctas generarán los resultados correctos. Responda las preguntas enumeradas anteriormente y su búsqueda de un mezclador que le brinde años de rendimiento óptimo y satisfacción tendrá un comienzo fantástico. Ryan Murphy es vicepresidente de ventas y marketing de Marion Process Solutions, líder de la industria en el diseño y fabricación de equipos de mezcla y mezcla horizontales industriales personalizados. Para obtener más información, visite www.marionsolutions.com Obtenga más información o regístrese para la Exposición y Conferencia Internacional de Polvos y Sólidos a Granel. Para artículos relacionados, noticias y reseñas de equipos, visite nuestra Zona de equipos de mezcladores y licuadoras. Haga clic aquí para obtener una lista de fabricantes de mezcladores y licuadoras.

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