A demanda do mercado por partículas de precisão está crescendo. À medida que as empresas se esforçam para melhorar as características do produto, obter maior eficiência de processo e usar menos energia, as tecnologias de moinho de rolos tornam-se cada vez mais importantes.
É um mundo que encolhe. Transporte mais rápido, informações instantâneas na Internet e comunicação imediata se combinam para tornar nosso enorme planeta, para todos os efeitos práticos, muito menor e muito mais exigente do que costumava ser.
No mundo da manufatura de hoje, as empresas também estão exigindo muito mais de seus equipamentos de processamento. Mais especificamente, eles buscam vantagens competitivas por meio de características aprimoradas do produto, maior eficiência do processo e menor uso de energia.
Por que maximizar a uniformidade?
Em muitas aplicações de redução de partículas, o objetivo mais importante é maximizar a uniformidade das partículas.
Veja o café, por exemplo. Nos EUA, o café é normalmente moído para atingir o rendimento máximo em uma faixa de tamanho de malha americana de 16 x 40 (1.170 a 590 mícrons) com “finos” mínimos (neste caso, partículas menores que 40 malhas). Após a moagem, o café não é classificado, mas segue diretamente para a embalagem.
Este tipo de processo simplificado exige uniformidade de moagem de precisão e consistência final do produto. Se o tamanho da moagem variar ou forem criados finos adicionais (ou poeira), o café extrai em excesso durante o processo de preparo. Essa extração excessiva aumenta o amargor do café.
Em outras aplicações de redução de partículas, requisitos rígidos de tamanho de partícula devem ser atendidos e, portanto, a classificação do produto é necessária. Quando este é o caso, as multas são frequentemente jogadas fora, reprocessadas ou usadas em um mercado secundário (Figura 1). Em ambos os casos, o dinheiro é perdido e a energia desperdiçada.
Aplicações ideais
Em geral, existem dois fatores que excluem o uso de tecnologia de rolo mais recente para seleção como o método ideal de redução de partículas para qualquer aplicação: (1) o produto a ser moído não é friável ou frágil/quebrável, ou (2) não há valor a ser obtido com a manutenção de um tamanho de partícula uniforme com finos mínimos.
No entanto, se ambas as condições acima forem atendidas, a tecnologia de rolos mais recente fornecerá resultados superiores de redução de partículas em relação a qualquer outro método de moagem, particularmente nas aplicações em que a faixa de tamanho médio de partícula desejada está entre 100 e 1.500 mícrons.
As variáveis em jogo
A tecnologia mais recente do moinho de rolos (MPE Gran-U-Lizer) adere a três princípios principais para manter uma excelente distribuição de tamanho (Figura 2).
Primeiro, os rolos usados normalmente não são lisos. Eles são, de fato, ondulados (ou ranhurados) personalizados para atender a cada aplicação específica.
Existem literalmente milhares de ondulações diferentes que podem ser aplicadas a um determinado rolo. Ao realizar testes de laboratório de ambiente do mundo real, a melhor configuração para um determinado aplicativo pode ser determinada.
Os rolos podem ser ranhurados com ondulações que correm ao longo do comprimento do rolo (longitudinal) ou ao redor da circunferência do rolo (circunferencial). As flautas dentro de cada ondulação podem variar tanto em termos de forma quanto de tamanho.
Por exemplo, alguns produtos requerem oito canais por polegada, enquanto outros usam 30 canais dependendo de variáveis como dureza do material e tamanho especificado.
A segunda variável de diferenciação importante é a relação relativa da velocidade do rolo, ou velocidade diferencial do rolo. Executar os rolos na velocidade relativa ideal à medida que o material passa por eles alcançará o efeito de cisalhamento desejado.
Por exemplo, se um rolo gira a 500 rpm e o outro a 1.000 rpm, a velocidade relativa do rolo é definida em 2:1 (1.000:500).
A razão relativa da velocidade do rolo é proporcional à quantidade de cisalhamento colocada sobre uma partícula que passa pelo ponto de “estreitamento” de um rolo (Figura 3). Quanto maior o cisalhamento, mais rasgo a partícula triturada recebe. Dependendo das propriedades do material e dos cortes de rolo utilizados, essa relação tem um impacto definitivo na distribuição do tamanho das partículas.
Em terceiro lugar, o operador tem a capacidade de controlar o tamanho do produto alargando ou estreitando o espaço entre os rolos. As folgas do rolo podem ser ajustadas em tempo real para alterar as distribuições de tamanho de partícula “em tempo real” em segundos, eliminando a necessidade de desligar um processo contínuo e permitindo tempos de troca rápidos entre várias configurações de moagem.
O elemento mais crítico dessa capacidade de ajuste fino é a necessidade de manter os rolos paralelos. Rolos perfeitamente paralelos são a pedra angular desta tecnologia de moinho de rolos.
Explosões controladas
A tecnologia de rolos evoluiu e se tornou muito mais refinada nos últimos 50 anos. Alguns ainda podem pensar na tecnologia de rolos em sua forma mais rudimentar, com “britadores” pulverizando aleatoriamente materiais friáveis até um tamanho reduzido, mas os rolos de hoje foram projetados para produzir “explosões controladas” que alcançam uma redução de partículas completamente controlada e altamente projetada.
Materiais friáveis – basicamente quaisquer materiais que possam quebrar em vez de achatar sob pressão – agora podem ser reduzidos em tamanho com menos poeira, menos finos e maior uniformidade.
De fato, em comparação com métodos alternativos de moagem, as vantagens finitas dessa tecnologia de moinho de rolos tornam-se dramaticamente claras. Por exemplo, compare moinhos de rolos com moinhos de martelo, que moem por impacto em altas velocidades e dependem de uma tela de dimensionamento perfurada para controlar o tamanho das partículas. Os moinhos de rolos normalmente criam 50-75% menos poeira e melhoram a uniformidade de partículas desejada em 50-100%.
Além disso, como os moinhos de martelo e outros métodos de moagem por atrito dependem de múltiplos impactos, eles normalmente exigem um uso de energia relativamente maior. A economia de energia pode ser a principal razão para optar por moinhos de rolos em vez de métodos mais tradicionais. De fato, devido à sua ação de redução eficiente, os moinhos de rolos produzirão 15-40% mais tonelagem por hora com uma determinada potência do que os moinhos de martelos.
A tecnologia de moinho de rolos não é necessariamente a melhor tecnologia para todas as aplicações. Se você deseja produzir moagem muito fina com partículas finais na faixa de 40 mícrons, os moinhos de pinos podem ser a melhor opção, embora os moinhos de pinos tenham algumas desvantagens inerentes, incluindo capacidades relativamente baixas com custos operacionais e de capital bastante altos.
Ainda assim, se você está procurando uma redução superior e controlada para alvos de distribuição que variam de 100 a 1.500 mícrons e está trabalhando com materiais friáveis, a tecnologia de moinho de rolos é sua melhor opção.
Mercados em crescimento
A demanda do mercado por partículas de precisão está crescendo. À medida que as empresas se esforçam para melhorar as características do produto, obter maior eficiência de processo e usar menos energia, as tecnologias de moinho de rolos utilizadas tornam-se cada vez mais importantes.
Em geral, vemos empresas alimentícias, químicas, minerais e farmacêuticas em demanda contínua por melhorias na redução de partículas.
Mais especificamente, dois mercados para os quais temos expectativas muito altas nos próximos anos são as indústrias de carbono e superabsorventes.
À medida que esses materiais se tornam mais comoditizados, a eficiência de fabricação e a qualidade do produto tornam-se cada vez mais importantes.
Deve haver alta demanda por carvão ativado para purificação de ar e água, bem como eletrólitos de carbono, que são usados no processo de fabricação de aço.
A mesma história é verdadeira para materiais superabsorventes, que são usados em várias aplicações, desde guardanapos até agricultura. À medida que o mercado de superabsorventes amadurece, a concorrência aumenta e as eficiências de fabricação tornam-se progressivamente mais importantes.
Basicamente, se uma empresa está procurando reduzir o tamanho das partículas friáveis, o desperdício e os custos, a tecnologia de redução controlada de partículas dos moinhos de rolos está se tornando cada vez mais o caminho a percorrer.
