7 problemas comunes en el procesamiento de mezclas de polvos industriales y cómo resolverlos

La mezcla de polvos es uno de los procesos esenciales para garantizar que se logren las mezclas adecuadas para garantizar la uniformidad. Las materias primas secas se mezclan de tal manera que se garantice una distribución equitativa de la mezcla. Este proceso es esencial en industrias como la fabricación de productos químicos, farmacéutica, procesamiento de alimentos, industria metalúrgica y materiales de construcción.

Sin embargo, la mezcla de polvos puede encontrarse con diversas dificultades. La inconsistencia en la mezcla, la segregación del polvo, la aglomeración, la contaminación y la formación de polvo pueden disminuir la consistencia del producto. Los tiempos de mezclado prolongados pueden ser un desperdicio y afectar la capacidad de producción. Estos problemas pueden resultar en tasas más altas de material de desecho y costos más altos.

Una mezcla de polvo industrial eficaz requiere una consideración adecuada de los materiales, equipos, parámetros operativos y prácticas de manipulación. La mezcladora industrial para polvos adecuada debe seleccionarse en función del tipo de material utilizado y del nivel de producción.

Hoy, el propósito de nuestro equipo es brindar información sobre siete problemas principales de mezcla de polvos, sus causas y soluciones. Después de leer nuestro blog, podrá elegir las herramientas de procesamiento de mezcla de polvos industriales de la manera correcta.

Comprensión del proceso de mezcla de polvos industriales

La mezcla de polvo en un proceso industrial implica mezclar al menos dos sustancias diferentes para garantizar una distribución uniforme dentro de la mezcla. La razón de esto es que a los compradores les gustaría fabricar polvos con ciertas propiedades químicas, físicas o de otro tipo según su fórmula.

¿Cómo funciona la mezcla de polvos?

En la mezcla, las partículas viajan a través de una cámara de mezcla donde se reorganizan en todo el lote. Varios mezcladores aplican varios tipos de movimiento para obtener este efecto.

●      Los mezcladores giratorios hacen girar un recipiente que permite subir y bajar los polvos.

● En mezcladores de cinta y de paletas , las partículas viajan debido a mecanismos internos.

●      Los mezcladores de convección mueven una mayor cantidad de partículas, mientras que Los mezcladores de cizallamiento separan partículas o grupos débilmente cohesivos.

El tipo óptimo de mezcla dependerá del material utilizado. Los polvos que fluyen libremente se pueden mezclar de manera eficiente mediante agitación, mientras que otros materiales pueden requerir otra técnica. Los fabricantes deben proporcionar el nivel necesario de mezcla sin dañar los compuestos delicados.

Video de trabajo de la licuadora con contenedor IBC

Factores que afectan el rendimiento de la mezcla de polvos

Diversas variables de materiales y procesamiento afectan la mezcla de polvos en la industria.

1. Una variable importante es el tamaño de las partículas, ya que diferentes tamaños de partículas pueden tener diferentes características de movimiento en la máquina mezcladora.

2. Otra variable que puede conducir a la separación de los materiales durante la mezcla es la variación en la densidad aparente de los materiales.

3. El nivel de humedad en el material afecta su fluidez y la probabilidad de que las partículas se peguen. Los polvos cohesivos tienden a requerir más procesamiento que las partículas no cohesivas.

4. El diseño del mezclador, el nivel de carga, la velocidad de rotación y el tiempo de mezclado también afectan el proceso.

5. Otra variable que puede afectar la mezcla de polvos es la naturaleza electrostática de las partículas finas. El fabricante debe evaluar estas variables antes de establecer los parámetros de procesamiento.

Esto ayudará al operador a determinar la causa de una mezcla deficiente en lugar de realizar ajustes cada vez.

A continuación se presentan siete problemas comunes en el procesamiento de mezcla de polvos industriales, junto con soluciones prácticas para ayudar a los fabricantes a mejorar el rendimiento de la mezcla y lograr resultados consistentes.

1. Mezcla desigual del polvo y mala uniformidad de la mezcla

La mezcla inconsistente ocurre cuando los materiales de una mezcla no se distribuyen uniformemente dentro del lote. Algunas porciones pueden tener más de un material particular del necesario y otras pueden tener deficiencias en un material particular. La mezcla inconsistente conduce a inconsistencias en la producción de un producto.

Por ejemplo, una cantidad relativamente pequeña de material colorante debe distribuirse uniformemente en una gran cantidad de polvos. Las inconsistencias en la distribución darán como resultado variaciones en la coloración del producto final. Estas inconsistencias pueden ocurrir en otros tipos de productos que requieren una mezcla adecuada.

Causas comunes

● Grandes diferencias en el tamaño de las partículas o la densidad aparente.

● Nivel de llenado del mezclador incorrecto.

● Tiempo de mezclado insuficiente o velocidad inadecuada.

● Mala alimentación o distribución de ingredientes.

● Diseño de mezclador que no se adapta a la formulación.

Cómo solucionar la mala uniformidad de la mezcla

Comience verificando las propiedades esenciales de los materiales, como el tamaño de las partículas, la densidad, la humedad y la fluidez. Este procedimiento puede ayudar a detectar materiales con tendencia a mezclarse de manera no uniforme. Luego agregue los materiales a la mezcladora de acuerdo con el régimen de trabajo recomendado de la máquina. Demasiado material puede limitar el movimiento de las partículas; muy poco puede limitar la acción de mezcla en algunos equipos.

Realice un trabajo experimental para determinar el tiempo y la velocidad adecuados para mezclar. Optimice el orden de alimentación cuando uno de los materiales se agrega en pequeñas cantidades. En algunos casos, será útil mezclar previamente un ingrediente pequeño con una parte del polvo primario.

Finalmente, verifique la uniformidad de la mezcla de polvo mediante muestreo y análisis. El procedimiento de muestreo debe planificarse y realizarse adecuadamente en zonas apropiadas del lote. No se puede suponer que extender el tiempo de mezclado siempre resuelva el problema del mezclado desigual.

2. Segregación del polvo durante y después del mezclado

La segregación de polvo es la separación de las partículas de polvo debido a su tamaño, densidad, forma o características de flujo. Podría ocurrir durante el proceso de mezcla, descarga, transporte o almacenamiento. Como tal, la mezcla que originalmente era uniforme puede no serlo cuando pasa a la siguiente etapa de procesamiento.

Por ejemplo, las partículas pequeñas y grandes podrían segregarse cuando fluyen hacia la tolva. Las partículas pequeñas pasarán entre las partículas grandes, mientras que las partículas grandes y pesadas se segregarán en otros lugares.

Causas comunes

● Diferencias significativas en el tamaño o densidad de las partículas.

● Vibración excesiva durante el transporte.

● Alturas de caída de material elevadas.

● Descargas y traslados incontrolados.

● Diferente comportamiento de flujo entre ingredientes.

Cómo prevenir la segregación del polvo

Verifique el tamaño de las partículas, la densidad, la forma y el flujo antes de mezclar. En los casos en que la especificación del producto lo permita, minimizar las variaciones en las propiedades físicas entre los ingredientes puede ser útil para evitar la separación. Evite vibraciones innecesarias y múltiples operaciones de manipulación después del licuado.

Verifique el procedimiento de alta con mucho cuidado. Las alturas de caída elevadas aumentarán las posibilidades de separación de partículas y formación de polvo. Se deben utilizar equipos y procedimientos de descarga adecuados para mantener la mezcla mientras se transfiere. El diseño de la tolva y el procedimiento de descarga también deben adaptarse a las características de flujo del polvo.

Guarde el polvo mezclado en recipientes adecuados sin manipulación adicional antes de envasar o usar el producto. En caso de segregación continua, la mezcla se puede analizar en varios lugares de descarga para determinar si el problema radica en el mezclador o en el procedimiento de manipulación.

3. Tiempo de mezclado excesivo y baja eficiencia de producción

Los largos períodos de mezcla limitan la eficiencia de la producción y pueden provocar un mayor consumo de energía. En el caso de que el operador mezcle los materiales más tiempo del necesario, cada lote permanece en la máquina durante más tiempo. Permite procesar menos lotes en un turno.

Una mezcla excesiva no garantiza mejores resultados. Hay algunos casos en los que los materiales en polvo pueden segregarse incluso cuando alcanzan la homogeneidad adecuada. Un procesamiento mecánico excesivo también puede dañar las partículas sensibles.

Causas comunes

● Usar el mismo tiempo de ciclo para diferentes formulaciones.

● Selección de equipos de mezcla inadecuados.

● No optimizar la configuración del proceso.

● Cargar lotes más allá de los niveles operativos adecuados.

● No medir la uniformidad de la mezcla durante las pruebas.

Cómo mejorar la eficiencia de la mezcla

Determine el tiempo de mezcla adecuado para cada fórmula mediante pruebas. Tome muestras después de ciertos intervalos de tiempo y vea si la mezcla satisface los criterios de uniformidad especificados. De esta manera será más fácil reconocer el punto en el que seguir mezclando ya no ayuda.

Considere el tamaño del lote, el nivel de llenado, la velocidad de rotación y las técnicas de alimentación de ingredientes. Verificar que el mezclador sea el adecuado para el material y el rendimiento deseado. Tenga en cuenta los tiempos del ciclo y los resultados de varios lotes para garantizar la coherencia.

Por ejemplo, el fabricante podría descubrir mediante pruebas que el ciclo acortado ofrece el mismo grado de uniformidad que el actual. Como resultado, disminuir el tiempo del ciclo validado conduce a una mayor capacidad de producción sin reducir la calidad del producto.

Sin embargo, cualquier cambio debe ser probado antes de incorporarse al proceso productivo.

4. Aglomeración del polvo y formación de grumos

La aglomeración de polvo es el proceso en el que las partículas de polvo tienden a agregarse para formar grupos o grumos. Esto podría dificultar la correcta distribución de los componentes por toda la mezcla. La formación de grumos también provoca problemas de alimentación, dosificación y envasado.

Un polvo sensible a la humedad es muy propenso a dicha aglomeración si el entorno de almacenamiento es desfavorable para el polvo. El ambiente húmedo provoca la formación de grumos incluso antes de que el polvo entre en la mezcladora.

Causas comunes

● Humedad excesiva o condiciones de almacenamiento inadecuadas.

● Partículas muy finas o naturalmente cohesivas.

● Atracción electrostática entre partículas.

● Mala preparación del material.

● Equipos de mezcla que no sean adecuados para el polvo.

Cómo reducir la aglomeración de polvo

Verifique los niveles de humedad según corresponda al ingrediente. Guarde los ingredientes sensibles a la humedad en envases sellados adecuados según las recomendaciones del proveedor. Si es necesario secar o acondicionar, utilice un método apropiado para el polvo particular que se esté utilizando.

El tamizado o la desaglomeración pueden ser útiles antes de mezclar, pero no deberían afectar negativamente al material ni cambiar la fórmula. Con respecto a los polvos que son sensibles a la electricidad estática, verifique la conexión a tierra y otros sistemas de control estático.

Es importante comprobar si el mezclador seleccionado tiene suficiente energía para distribuir sin dañar el ingrediente. Los cambios deben probarse primero a pequeña escala antes de implementarlos en la producción a gran escala. La aglomeración no debe considerarse necesariamente como un problema asociado únicamente al mezclador.

5. Contaminación cruzada entre diferentes lotes de polvo

La contaminación cruzada resulta de la presencia del residuo de un lote en otro. Los residuos pueden afectar el color, la pureza, la composición y el rendimiento del producto. Este aspecto es particularmente relevante en la fabricación de medicamentos, alimentos, productos químicos y materiales especiales, donde la contaminación puede ser muy perjudicial para las especificaciones.

Por ejemplo, los residuos de pigmentos que quedan dentro de la máquina mezcladora después de una ejecución pueden influir en el color del siguiente lote. Los residuos pueden acumularse en áreas donde la inspección no es fácilmente posible.

Causas comunes

● Residuos en el interior de la cámara de mezcla o salida.

● Superficies del equipo que son difíciles de limpiar.

● Procedimientos de limpieza inadecuados.

● Cambios de producción mal controlados.

● Equipo compartido utilizado para materiales incompatibles.

Cómo prevenir la contaminación cruzada

Establecer procedimientos de limpieza por escrito para indicar qué se debe limpiar y cómo se verificará. Elija sistemas de mezcla de polvo a cuyas superficies se pueda acceder fácilmente de acuerdo con los procedimientos de limpieza seleccionados.

Examine los sellos, salidas, juntas y esquinas internas después de limpiarlos. Aplicar validación de limpieza cuando sea necesario según la normativa, la naturaleza del producto o los requisitos del cliente. Los procedimientos de limpieza deben coincidir con los equipos y materiales.

La planificación del calendario de producción podría ser otra medida contra la contaminación. Sería aconsejable programar la producción de materiales compatibles y gestionar los cambios de productos que tengan diferentes necesidades de limpieza. Cuando se produzca contaminación, determine la fuente y revise el procedimiento de limpieza antes de reanudar el proceso de producción.

6. Generación de polvo y pérdida de material durante la mezcla

Los polvos pueden volar al aire durante la carga, mezcla, descarga y transferencia de materiales. Este polvo podría salir de las áreas de carga abiertas, de sellos inadecuados en las tuberías o del movimiento de material. Puede resultar en un menor rendimiento del producto, un mayor proceso de limpieza y exposición de los trabajadores al polvo.

En el caso de determinados materiales, será el polvo el que supondrá peligro para la salud, incendio o polvo explosivo. El grado de peligro es diferente para distintos materiales y condiciones de operación.

Causas comunes

● Abrir puntos de carga y descarga.

● Alturas excesivas de caída de material.

● Tasas de alimentación o transferencia no controladas.

● Extracción de polvo inadecuada.

● Sellos deficientes alrededor de las conexiones del equipo.

Cómo reducir el polvo y la pérdida de materiales

Aplique sistemas cerrados de carga, mezcla y descarga cuando sea apropiado. Los sistemas de recolección de polvo bien diseñados pueden recolectar polvo del aire cerca de su punto de generación. Revise los sellos, cubiertas y conexiones periódicamente para minimizar pérdidas por fugas mientras el sistema esté en operación.

Evalúe los sistemas de transferencia y minimice las alturas de caída siempre que sea posible. Controle las tasas de alimentación para garantizar que la maquinaria pueda manejar el material sin que se escape el polvo. El material recolectado debe manipularse de acuerdo con los estándares de calidad y seguridad ya que no todo el material recolectado es apto para su reutilización.

Los fabricantes de equipos deben evaluar el riesgo de exposición y los peligros del polvo combustible para los materiales en cuestión. Se deben aplicar las medidas de seguridad adecuadas de acuerdo con las directrices de seguridad. Por ejemplo, un sistema de transferencia cerrado minimizará las pérdidas de polvo en el aire mediante operaciones de dosificación repetitivas.

7. Seleccionar el equipo de mezcla de polvo incorrecto

Un mezclador de polvo industrial inadecuado podría provocar una mala homogeneidad, un tiempo de ciclo prolongado, productos dañados, equipos difíciles de limpiar y un mayor costo de operación.

Una máquina que funciona eficazmente en una situación puede no serlo en otra. Por lo tanto, la selección de una máquina mezcladora debe comenzar primero con las propiedades del material.

Causas comunes

● Elegir equipos únicamente por volumen de lote.

● Ignorar el tamaño, la densidad y la fluidez de las partículas.

● Pasar por alto materiales frágiles o abrasivos.

● No evaluar los requisitos de limpieza.

● Ignorar la frecuencia de producción y los objetivos de rendimiento.

Cómo elegir el equipo de mezcla de polvo adecuado

Identifique las características físicas de cada uno de los ingredientes, incluida la fluidez, la cohesión, la sensibilidad a la humedad y la abrasión. Identifique el tamaño de lote, la tasa de lote y la consistencia de la mezcla requeridos. Compare las diversas tecnologías de mezcla apropiadas para la formulación del producto.

Compare las capacidades de carga, descarga, accesibilidad para limpieza, contención de polvo, requisitos de mantenimiento y compatibilidad con el resto de equipos de fabricación. Determine si el equipo es capaz de manejar el tamaño de lote requerido sin sacrificar el rendimiento. Pruebe la capacidad con materiales representativos cuando sea posible, o haga que el fabricante pruebe sus materiales.

Revise los materiales con los que está construido el equipo, la capacidad de sellado, el mecanismo de accionamiento y el soporte técnico disponible. El proveedor del equipo debe poder justificar la elección de tecnología recomendada para la aplicación, así como las limitaciones operativas. Esto minimiza la posibilidad de elegir equipos que logren la cantidad de producción deseada pero no un rendimiento de mezcla consistente.

Opciones comunes de mezcladores de polvo

No existe un mezclador universal que funcione bien para todo tipo de formulaciones.

● Se pueden considerar mezcladores en V y de doble cono adecuados para polvos secos de flujo libre.

● Los mezcladores de cinta se pueden utilizar para diversas mezclas industriales de polvos y gránulos, mientras que los mezcladores de paletas ofrecen un modo alternativo de mezclado para determinadas aplicaciones.

¿Cómo optimizar el proceso de mezcla de polvos industriales?

Se puede evitar que el problema vuelva a ocurrir si los fabricantes establecen un proceso de mezcla repetible para los polvos. Un proceso de este tipo también garantiza que cualquier cambio en la calidad y la eficiencia de fabricación pueda detectarse fácilmente.

1. Caracterizar las Materias Primas

Es necesario realizar una verificación del tamaño, densidad, humedad, fluidez y cohesividad de las partículas antes de que comience el proceso de fabricación. Es necesario anotar y evaluar las diferencias en los ingredientes importantes para la preparación antes de la fabricación.

2. Estandarizar los parámetros operativos

Establezca la carga de la batidora, el tiempo de mezclado, la velocidad de rotación y la secuencia de adición de ingredientes adecuados para cada receta. Documente los parámetros aceptados e instruya a los operadores sobre su uso. No altere varias variables simultáneamente mientras soluciona un problema, ya que esto complica el análisis.

3. Supervisar la uniformidad de la mezcla

El muestreo debe realizarse utilizando un método de muestreo representativo junto con técnicas de prueba adecuadas para verificar que la mezcla esté realmente dentro de las especificaciones. Es importante registrar los resultados de cada lote mientras se investigan variaciones inusuales en el proceso.

4. Mantener el equipo y controlar la limpieza

Examine los componentes de mezcla, los sellos, los sistemas de transmisión y los sistemas de descarga según un programa de mantenimiento. Examínelos para detectar signos de desgaste, acumulación, fugas o problemas operativos. Seguir los procedimientos de limpieza adecuados a los materiales utilizados y a la propia maquinaria.

5. Revisar el desempeño del proceso

Se debe monitorear el tiempo del ciclo, el uso de energía, el desperdicio de materiales, los lotes rechazados y la efectividad de la mezcla. Esto permitiría a los fabricantes detectar posibles problemas y mejoras. Los cambios deben revisarse mediante métodos experimentales antes de que se conviertan en rutina.

¿Cómo elegir el mezclador de polvo industrial adecuado para su aplicación?

Seleccionar el equipo de mezcla de polvo adecuado requiere una comprensión clara tanto del material como del proceso de producción.

Los compradores deben revisar estos factores antes de invertir:

●      Propiedades del material: Evaluar el tamaño de las partículas, la densidad, la humedad, la abrasividad y la fluidez.

●      Capacidad de producción: defina el volumen del lote, la producción por hora y el cronograma operativo.

●      Rendimiento de la mezcla: Establezca la uniformidad requerida y confirme que el mecanismo de mezcla se adapta a la formulación.

●      Construcción de equipos: revise los materiales en contacto con el producto, el sellado, la facilidad de limpieza y el acceso para inspección.

●      Manejo de materiales: Verifique la carga, descarga, control de polvo e integración con equipos posteriores.

●      Costos operativos: considere el uso de energía, el tiempo de limpieza, el mantenimiento y los repuestos.

●      Soporte de proveedores: revisión de pruebas de aplicaciones, documentación técnica, puesta en servicio, capacitación y servicio posventa.

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Conclusión

Los siete problemas comunes en el proceso de mezcla de polvos industriales son la mezcla desigual, la segregación del polvo, el tiempo de mezcla demasiado prolongado, la aglomeración, la contaminación, la generación de polvo y la elección incorrecta del equipo. Cada uno de estos problemas puede afectar la calidad del producto, la cantidad de producción, el rendimiento del material y los costos de producción.

La mezcla de polvo debe realizarse utilizando el equipo adecuado, los parámetros de proceso adecuados, los procedimientos correctos de manipulación de materiales y las medidas de control de calidad. En lugar de intentar resolver cualquier problema ampliando el tiempo de mezcla o cambiando el equipo, un fabricante debe descubrir el origen de cada problema en particular.

Se debe realizar una evaluación adecuada de las propiedades de los materiales, los requisitos de los lotes, las necesidades de limpieza de los equipos y los requisitos de producción antes de elegir un nuevo proceso de mezcla o modificar uno existente.

Hywell Machinery puede ayudar a los fabricantes a evaluar los equipos de mezcla de polvo adecuados y probar su rendimiento para identificar una solución eficiente para sus necesidades de producción específicas.