La nueva tecnología de rodillos satisface la demanda de precisión

La demanda del mercado de partículas de precisión está creciendo. A medida que las empresas se esfuerzan por mejorar las características de los productos, lograr una mayor eficiencia de los procesos y utilizar menos energía, las tecnologías de los molinos de rodillos son cada vez más importantes.

Es un mundo que se encoge. El transporte más rápido, la información instantánea de Internet y la comunicación inmediata se combinan para hacer que nuestro enorme planeta, a todos los efectos prácticos, sea mucho más pequeño y mucho más exigente de lo que solía ser.

En el mundo manufacturero actual, las empresas también exigen mucho más de sus equipos de procesamiento. Más específicamente, buscan ventajas competitivas a través de mejores características del producto, mayor eficiencia de proceso y menor uso de energía.

¿Por qué maximizar la uniformidad?

En muchas aplicaciones de reducción de partículas, el objetivo más importante es maximizar la uniformidad de las partículas.

Por ejemplo, el café. En los EE. UU., el café generalmente se muele para lograr el rendimiento máximo en un rango de tamaño de malla de 16 x 40 EE. UU. (1,170 a 590 micras) con un mínimo de «finos» (en este caso, partículas más pequeñas que la malla 40). Después de la molienda, el café no se clasifica, sino que procede directamente al envasado.

Este tipo de proceso simplificado exige tanto la uniformidad de la molienda de precisión como la consistencia final del producto. Si el tamaño de la molienda varía o se crean finos adicionales (o polvo), el café se extrae en exceso durante el proceso de preparación. Esta sobreextracción aumenta el amargor del café.

En otras aplicaciones de reducción de partículas, se deben cumplir estrictos requisitos de tamaño de partícula y, por lo tanto, se requiere la clasificación del producto. Cuando este es el caso, los finos a menudo se desechan, se reprocesan o se utilizan en un mercado secundario (Figura 1). En cualquier caso, se pierde dinero y se desperdicia energía.

Aplicaciones óptimas

En general, hay dos factores que descartan el uso de la nueva tecnología de rodillos para la selección como el método óptimo de reducción de partículas para cualquier aplicación: (1) el producto a moler no es friable o frágil/rompible, o (2) no se puede obtener ningún valor al mantener un tamaño de partícula uniforme con finos mínimos.

Sin embargo, si se cumplen las dos condiciones anteriores, la nueva tecnología de rodillos proporcionará resultados superiores a la reducción de partículas que cualquier otro método de molienda, especialmente en aquellas aplicaciones en las que el rango de tamaño de partícula medio deseado está entre 100 y 1.500 micras.

Las variables en juego

La nueva tecnología de molino de rodillos (MPE Gran-U-Lizer) se adhiere a tres principios básicos para mantener una excelente distribución de tamaño (Figura 2).

En primer lugar, los rodillos utilizados no suelen ser lisos. De hecho, son corrugados (o ranurados) personalizados para adaptarse a cada aplicación específica.

Hay literalmente miles de corrugaciones diferentes que se pueden aplicar a un rollo determinado. Al realizar pruebas de laboratorio del entorno del mundo real, se puede determinar la mejor configuración para una aplicación determinada.

Los rollos se pueden ranurar con corrugaciones que corren a lo largo del rollo (longitudinal) o alrededor de la circunferencia del rollo (circunferencial). Las flautas dentro de cada corrugación pueden variar tanto en términos de forma como de tamaño.

Por ejemplo, algunos productos requieren ocho flautas por pulgada, mientras que otros usan 30 flautas dependiendo de variables como la dureza del material y el tamaño especificado.

La segunda variable diferenciadora importante es la relación relativa de velocidad de rodadura, o velocidad diferencial de rodillo. Hacer correr los rodillos a la velocidad relativa ideal a medida que el material pasa a través de ellos logrará el efecto de cizallamiento deseado.

Por ejemplo, si un rodillo gira a 500 rpm y el otro a 1.000 rpm, la velocidad relativa del rodillo se define en 2:1 (1.000:500).

La relación relativa de velocidad de rodadura es proporcional a la cantidad de cizallamiento colocado sobre una partícula que pasa a través del punto de «pellizco» de un rodillo (Figura 3). Cuanto mayor sea el cizallamiento, más desgarro recibirá la partícula triturada. Dependiendo de las propiedades del material y de los cortes de rollo que se utilicen, esta relación tiene un impacto definitivo en la distribución del tamaño de partícula.

En tercer lugar, el operador tiene la capacidad de controlar el tamaño del producto ensanchando o reduciendo el espacio entre los rollos. Los espacios entre rodillos se pueden ajustar sobre la marcha para alterar las distribuciones del tamaño de partícula «sobre la marcha» en segundos, lo que elimina la necesidad de detener un proceso continuo y permite tiempos de cambio rápidos entre varias configuraciones de molienda.

El elemento más crítico de esta capacidad de ajuste fino es la necesidad de mantener los rodillos paralelos. Los rodillos perfectamente paralelos son la piedra angular de esta tecnología de molinos de rodillos.

Explosiones controladas

La tecnología de los rodillos ha evolucionado y se ha perfeccionado mucho en los últimos 50 años. Algunos todavía pueden pensar en la tecnología de rodillos en su forma más cruda, con «trituradoras» que pulverizan al azar materiales friables hasta un tamaño reducido, pero los rodillos de hoy en día han sido diseñados para producir «explosiones controladas» que logran una reducción de partículas completamente controlada y de alta ingeniería.

Los materiales friables, básicamente cualquier material que pueda romperse en lugar de aplanarse bajo presión, ahora se pueden reducir de tamaño con menos polvo, menos finos y mayor uniformidad.

De hecho, en comparación con los métodos alternativos de molienda, las ventajas finitas de esta tecnología de molino de rodillos se vuelven dramáticamente claras. Por ejemplo, compare los molinos de rodillos con los molinos de martillos, que muelen por impacto a altas velocidades y dependen de una criba de tamaño perforada para controlar el tamaño de las partículas. Los molinos de rodillos suelen generar entre un 50 y un 75 % menos de polvo y mejoran la uniformidad deseada de las partículas entre un 50 y un 100 %.

Además, dado que los molinos de martillos y otros métodos de molienda por desgaste dependen de múltiples impactos, generalmente requieren un uso de energía relativamente mayor. El ahorro de energía puede ser una razón principal para optar por los molinos de rodillos en lugar de los métodos más tradicionales. De hecho, debido a su eficiente acción de reducción, los molinos de rodillos producirán entre un 15 y un 40% más de tonelaje por hora a una potencia determinada que los molinos de martillos.

La tecnología de molinos de rodillos no es necesariamente la mejor tecnología para todas las aplicaciones. Si está buscando producir una molienda muy fina con partículas finales en el rango de 40 micras, los molinos de púas pueden ser la mejor opción, aunque los molinos de púas tienen algunas desventajas inherentes, incluidas capacidades relativamente bajas con costos operativos y de capital bastante altos.

Aun así, si está buscando una reducción superior y controlada para objetivos de distribución que van de 100 a 1.500 micras y está trabajando con materiales friables, la tecnología de molino de rodillos es su mejor opción.

Mercados en crecimiento

La demanda del mercado de partículas de precisión está creciendo. A medida que las empresas se esfuerzan por mejorar las características del producto, lograr una mayor eficiencia de los procesos y utilizar menos energía, las tecnologías de molinos de rodillos utilizadas se vuelven cada vez más importantes.

En general, vemos que las empresas alimentarias, químicas, mineras y farmacéuticas demandan continuamente mejoras en la reducción de partículas.

Más concretamente, dos mercados para los que tenemos grandes expectativas en los próximos años son las industrias del carbono y de los superabsorbentes.

A medida que estos materiales se vuelven más básicos, la eficiencia de fabricación y la calidad del producto se vuelven cada vez más importantes.

Debería haber una gran demanda de carbón activado para la purificación del aire y el agua, así como de electrolitos de carbono, que se utilizan en el proceso de fabricación del acero.

Lo mismo ocurre con los materiales superabsorbentes, que se utilizan en diversas aplicaciones, desde servilletas hasta agricultura. A medida que el mercado de superabsorbentes madura, la competencia aumenta y las eficiencias de fabricación se vuelven cada vez más importantes.

Básicamente, si una empresa busca reducir el tamaño de las partículas friables, los residuos y los costes, la tecnología de reducción controlada de partículas de los molinos de rodillos se está convirtiendo cada vez más en el camino a seguir.