Dos clasificadores de aire pueden indicar D97=5µm en sus hojas de datos y aun así producir polvos muy diferentes. La diferencia se manifiesta en el punto de corte, la pendiente de la curva de tamaño de partícula, el rendimiento del producto fino y el consumo de energía. Los compradores que comparan únicamente el D97 pasan por alto los detalles técnicos que determinan el rendimiento real de la clasificación.
D97 mide la parte superior 3%, no el punto de corte.
D97=5µm Significa que el producto 97% pasa a través de un tamiz de 5 µm o que su tamaño de partícula es inferior a 5 µm en una medición de difracción láser. No indica nada sobre el tamaño al que la máquina separa la materia prima en fracciones finas y gruesas.
El punto de corte, también llamado tamaño de corte o T50/x50, marca el tamaño de partícula en el que 50% de las partículas salen con la fracción fina y 50% salen con la fracción gruesa. Dos clasificadores pueden compartir el mismo D97 aunque operen en diferentes puntos de corte.
Un clasificador con una curva de Tromp pronunciada mantiene la mayoría de las partículas cercanas al tamaño de corte en el flujo correcto. Un clasificador con una curva plana envía las partículas finas al flujo de partículas gruesas y las partículas gruesas al flujo de partículas finas. El valor D97 por sí solo no permite apreciar esta distinción.
El diámetro del rotor y la velocidad de la punta determinan el tamaño de corte base.
El rotor crea el campo centrífugo que separa las partículas del aire de transporte. El tamaño de corte disminuye a medida que aumenta la fuerza centrífuga, por lo que el diseño del rotor controla directamente el punto de corte.
Para una velocidad de rotor fija, un mayor diámetro del rotor aumenta la velocidad en la punta y desplaza el punto de corte hacia un ángulo más fino. Un rotor de 400 mm que gira a 3000 rpm alcanza una velocidad en la punta de unos 63 m/s. Un rotor de 600 mm a la misma velocidad alcanza unos 94 m/s y genera aproximadamente el doble de aceleración centrífuga en la punta de la pala.
Hacer girar un rotor pequeño a mayor velocidad para igualar la velocidad de la punta de un rotor más grande no produce el mismo resultado. Una mayor velocidad aumenta la turbulencia, incrementa la carga sobre los cojinetes, acelera el desgaste de las palas y acorta los intervalos de mantenimiento. Un rotor del tamaño adecuado genera una zona de clasificación más uniforme con un menor nivel de tensión mecánica.
La geometría de la hoja controla la clasificación del filo.
Las palas del rotor pueden ser rectas, curvas o con forma de perfil aerodinámico. El número de palas, el ángulo de las mismas y la distancia a la pared del clasificador influyen en la uniformidad con la que el campo centrífugo actúa sobre las partículas.
Un mayor número de álabes suele estabilizar el vórtice y acentuar la pendiente de la curva de Tromp, pero un exceso de álabes aumenta la resistencia al flujo y reduce el caudal. Los álabes curvos o con perfil aerodinámico reducen las pérdidas por resistencia en comparación con los álabes planos a la misma velocidad en la punta.
La distancia entre la cuchilla y la pared es importante porque los espacios grandes permiten que las partículas eviten la zona de clasificación. Una distancia mínima y uniforme obliga a las partículas a pasar por el campo de separación activo y mejora la precisión del punto de corte.
El material y el equilibrio del rotor mantienen estable el punto de corte.
La clasificación de partículas de menos de 10 µm requiere altas velocidades en las puntas de las cuchillas. A estas velocidades, pequeños desequilibrios en el rotor provocan vibraciones, cambios en la holgura de las cuchillas y una distribución desigual de la carga en los cojinetes. El punto de corte se desvía a medida que cambian las holguras.
El equilibrado dinámico de alta precisión, el endurecimiento superficial de los bordes de ataque de las palas y los recubrimientos resistentes a la corrosión prolongan la vida útil del rotor. Además, mantienen el punto de corte constante durante miles de horas de funcionamiento, especialmente al procesar minerales abrasivos o materiales activos para baterías.
Los métodos de sellado impiden que las partículas gruesas eludan la clasificación.
El sellado suele ser la razón oculta por la que dos clasificadores con rotores similares producen distribuciones de tamaño de partícula diferentes. Las partículas gruesas que se filtran más allá de la zona de clasificación contaminan el producto fino y desplazan el punto de corte real hacia arriba.
En los clasificadores turbo industriales predominan cuatro tipos de sellado. Cada uno presenta diferentes ventajas y características de desgaste.
| Tipo de sello | Cómo funciona | Limitaciones típicas |
| Sello del laberinto | Un camino tortuoso bloquea la migración de partículas sin contacto. | Las grietas se ensanchan a medida que el polvo abrasivo desgasta el terreno. |
| Sello mecánico/de cepillo | Una barrera de contacto cierra las interfaces giratorias. | Alto desgaste y mantenimiento frecuente |
| Sello de aire / sello de purga | Se inyecta aire limpio en los huecos para evitar la mezcla inversa. | Aumenta la carga de flujo de aire y necesita un suministro de aire limpio. |
| Sello combinado | El laberinto, la purga de aire y los insertos resistentes al desgaste trabajan en conjunto. | Mayor coste inicial y mayor necesidad de ajustes durante la puesta en marcha. |
Las rutas de fuga críticas definen el rendimiento real del punto de corte
La mayoría de los problemas de fugas se producen en tres puntos. Primero, un sello del eje desgastado permite que el polvo de alimentación no clasificado haga cortocircuito y llegue directamente al colector de producto fino. Segundo, una válvula de descarga gruesa mal sellada deja caer partículas de gran tamaño en el flujo fino. Tercero, las juntas de la carcasa y las puertas de inspección pueden presentar fugas cuando las juntas se comprimen o se deforman.
Estas fugas rara vez modifican el valor D97 lo suficiente como para activar una alarma, pero se aprecian claramente en un informe completo de distribución del tamaño de partícula. Una cola gruesa de 6 µm u 8 µm en un producto con un valor D97 de 5 µm suele indicar un problema de sellado o derivación.
La geometría de entrada da forma al vórtice de clasificación.
El aire transporta las partículas al rotor y crea el vórtice que realiza la separación. La geometría de la entrada controla la pureza con la que se forma dicho vórtice.
Las entradas tangenciales generan remolinos. Las paletas guía enderezan y aceleran el flujo. Los difusores ralentizan el aire y reducen la turbulencia antes de que llegue al rotor. Una entrada asimétrica o una entrada con alta velocidad localizada produce vórtices que transportan partículas gruesas hacia la salida fina y amplían la distribución.
El aire secundario elimina las partículas gruesas antes de la descarga.
Muchos clasificadores turbo inyectan aire secundario cerca de la descarga de partículas gruesas. Este aire arrastra las partículas finas adheridas antes de que salgan de la máquina. Además, amplía la zona de clasificación efectiva y reduce la aglomeración de polvos pegajosos o ultrafinos.
La velocidad del aire secundario y la posición de inyección deben coincidir con la velocidad del rotor y las propiedades del material. Un flujo insuficiente de aire secundario provoca que las partículas finas se adhieran a las partículas gruesas. Un flujo excesivo reincorpora las partículas gruesas al flujo fino y desperdicia energía del ventilador.
La caída de presión y el flujo de aire deben coincidir con el punto de diseño.
Cada clasificador tiene un caudal de aire y una caída de presión de diseño. Si el caudal es inferior al de diseño, se reduce la fuerza de separación centrífuga y el punto de corte se desplaza hacia partículas más gruesas. Si el caudal es superior al de diseño, se produce turbulencia, sobrecarga del rotor y una mayor contaminación por partículas finas en la corriente de partículas gruesas.
Los proveedores que publican únicamente el valor D97 sin proporcionar el caudal de aire, la caída de presión ni la curva del ventilador hacen imposible predecir el rendimiento en las condiciones de funcionamiento reales del comprador.
El rotor, el sello y el flujo de aire funcionan como un solo sistema.
Un rotor bien diseñado no puede compensar una descarga de partículas gruesas con fugas. Un sellado hermético no puede corregir un patrón de flujo de aire deficiente que reincorpora partículas gruesas. Un flujo de aire optimizado no puede compensar un rotor demasiado pequeño para el tamaño de corte deseado al caudal requerido.
Por lo tanto, dos clasificadores con el mismo D97 pueden mostrar diferentes puntos de corte, rendimientos y consumo de energía al probarlos simultáneamente con el mismo material de alimentación. El número de la hoja de datos oculta la interacción del sistema.
Solicite estos detalles a cualquier proveedor de clasificadores.
Los compradores deben solicitar más que D97 antes de seleccionar un clasificador. Solicite la curva de Tromp o la curva de partición para el tamaño de corte deseado. Solicite el punto de corte x50 o T50 con el flujo de aire y la velocidad del rotor de diseño. Solicite el rendimiento o la recuperación del producto fino para ese tamaño de corte.
Solicita también el diámetro del rotor, el número de álabes, el rango de velocidad de punta, el material de los álabes y el grado de equilibrio dinámico. Pregunta por el tipo de sello, las piezas de desgaste y el intervalo de mantenimiento previsto. Pregunta por el caudal de aire, la caída de presión, las opciones de aire secundario y la potencia del ventilador. Por último, solicita datos de pruebas piloto realizadas con un material similar al tuyo.
¿Por qué elegir los clasificadores de Epic Powder Machinery?
Epic Powder Machinery fabrica clasificadores de aire turbo que integran rotor, sello y flujo de aire en un solo sistema. Cada componente está dimensionado para el punto de corte deseado y el material que se procesa.
El rotor y la carcasa están diseñados conjuntamente.
Nuestros rotores utilizan una geometría de palas optimizada y tolerancias de carcasa ajustadas para crear un campo de clasificación estable. Seleccionamos el diámetro del rotor y el rango de velocidad de la punta en función del tamaño de corte y el rendimiento requeridos, en lugar de forzar que un solo rotor cubra todas las aplicaciones.
Cada rotor se somete a un equilibrado dinámico de alta precisión y recibe superficies de palas resistentes al desgaste. Esto mantiene las holguras constantes y el punto de corte estable durante largos ciclos de producción.
El sellado multietapa sujeta polvos abrasivos.
Nuestros clasificadores utilizan sellos combinados que integran trayectorias laberínticas, purga de aire e insertos reemplazables resistentes al desgaste. Esta configuración limita el paso de partículas gruesas y prolonga los intervalos de mantenimiento al procesar carbonato de calcio, grafito o materiales activos para baterías.
Prestamos especial atención al sello del eje, la válvula de descarga gruesa y las juntas de la carcasa. Estos tres puntos son la causa principal de la contaminación gruesa, lo que provoca que el punto de corte real supere el valor especificado en la hoja de datos.
Hable con Epic Powder Machinery sobre su objetivo de punto de corte.
Diseñamos clasificadores de aire turbo con rotor, sello y sistemas de flujo de aire optimizados para carbonato de calcio, grafito, materiales para baterías, pigmentos y polvos alimenticios. Contáctenos para una consulta técnica o una prueba piloto.
Polvo épico
Maquinaria de pólvora épica Diseñamos y fabricamos equipos para el procesamiento de polvos en minerales, productos químicos, materiales para baterías y otras aplicaciones industriales. Nuestra gama de productos incluye líneas de producción con molinos de bolas y clasificadores de aire, molinos de chorro, molinos de impacto y clasificadores de aire. Nuestro equipo cuenta con más de 20 años de experiencia en el procesamiento de diversos polvos. Suministramos tanto máquinas individuales como sistemas integrados de molienda y clasificación, con soporte técnico para el diseño, la puesta en marcha y el servicio posventa.
Gracias por leer. Espero que mi artículo te haya sido útil. Deja un comentario abajo. También puedes contactar con el servicio de atención al cliente de EPIC Powder en línea. Zelda para cualquier consulta adicional.
— Emily Chen, Ingeniero
