Optimización del Mezclado Industrial: Factores Críticos, Segregación y Tipos de Equipos

Factores Críticos que Intervienen en el Mezclado

El proceso de mezclado está condicionado por diversas propiedades físicas de las partículas y de la composición general de la mezcla. Comprender estos factores es esencial para optimizar la homogeneidad.

1. Tamaño de las Partículas

El tamaño de las partículas condiciona la relación entre las fuerzas de cohesión, dependientes de la superficie de las partículas, y las fuerzas inerciales o gravitacionales que dependen de la masa de las mismas. A menor tamaño de las partículas, las fuerzas de cohesión aumentan. Para obtener un grado óptimo de mezcla, las sustancias que se deseen mezclar deben mostrar grados de movilidad similares. Si no lo tienen, se favorece la segregación. Para optimizar la operación de mezclado, deben utilizarse sustancias cuyo tamaño de partículas sea lo más parecido posible.

2. Forma y Rugosidad de las Partículas

La principal influencia de la forma y rugosidad de las partículas se refiere a su capacidad para transmitir la energía cinética recibida de los órganos del mezclador o de otras partículas.

3. Densidad de las Sustancias

Si los componentes de la mezcla poseen una densidad diferente, por acción de la gravedad se producirá una movilidad diferencial de las partículas que puede provocar la segregación de los componentes de la mezcla.

4. Proporción de los Componentes de la Mezcla

La homogeneidad en el mezclado es más difícil de conseguir cuanto más diferentes son las cantidades de cada componente. En la industria farmacéutica, el componente más importante es el que se encuentra en menor proporción, lo cual agrava el problema, ya que es precisamente la concentración de este componente la más difícil de homogeneizar.

5. Formación de Cargas Eléctricas

Se dificulta la obtención de una mezcla homogénea debido a la tendencia de las partículas a agruparse. Este fenómeno puede paliarse:

• Usando tensioactivos, que hacen que las superficies de las partículas se hagan más conductoras, facilitando la anulación de las cargas formadas.
• Aumentando el contenido en humedad de la mezcla.

Mecanismo de Segregación (Desmezclado)

Las partículas que tienen iguales propiedades no se segregan. Cuando las partículas de una mezcla sufren un movimiento, los distintos componentes tienden a agruparse, produciéndose el fenómeno de segregación o desmezclado.

Tipos de Mezclas y Segregación

Mezclas Aleatorias

La segregación puede ocurrir por movilidades diferentes de las partículas debido a una diferencia de tamaños, de forma o de densidad. Otros factores pueden ser el campo gravitatorio, campos eléctricos o campos magnéticos.

Mezclas Ordenadas

Suelen ser estables, pero puede ocurrir segregación por varias causas:

• Portador de diferente tamaño: Si el portador cambia de tamaño, puede que ya no sea suficiente la superficie del mismo para albergar a todo el componente a portar.
• Desplazamiento por competición: El portador tiene más afinidad por un componente que por otro, desplazando a este último de la mezcla y segregándolo.
• Saturación: Se da en el caso donde exista una cantidad de componente tal que el portador no sea capaz de asimilarla. Ese sobrante acabará segregándose.

Grado de Mezcla y Tipos de Equipos

Grado de Mezcla

Lo que se pretende conseguir es la mezcla perfecta, pero a menos que se haga la selección manual, no es posible obtenerla en una mezcla real. Lo que se busca lograr es una mezcla al azar y evitar tener mezclas segregadas.

Tipos de Mezcladoras

El rotor puede ser de máquinas y de aspas, y permiten la mezcla física. Los tipos de materiales que se pueden tratar son: sólidos finos, sólidos granulados, sólidos húmedos y líquidos.

Mezcladoras Discontinuas (Por Lotes)

Tienen dos características principales: la alta calidad de mezcla y el corto tiempo de mezclado.

Mezcladoras Discontinuas para Materiales Secos

• Mezcladora intensiva
• Mezcladora de turbulencia
• Mezcladora de rejas
• Mezcladora de paletas o brazos
• Mezclador de tornillo
• Mezclador de cintas

Mezcladoras Discontinuas para Pastosos y Viscosos

Para materiales para sellar y rellenar, y pueden ser:

• Mezcladora planetaria
• Mezcladora doble Z

Mezcladoras Discontinuas para Fluidos

Se utilizan principalmente:

• Tanques agitadores
• Dispensadores

Mezcladoras Continuas

Tienen un funcionamiento ininterrumpido, por lo que proporcionan un alto rendimiento de mezcla. Son utilizadas principalmente para la mezcla de líquidos de baja viscosidad.

Mezcladoras Continuas para Materiales Secos

• Mezcladores de tornillo de doble eje
• Mezclador de paletas dobles
• Mezclador de cinta continua

Mezcladoras Continuas para Líquidos

• Mezcladora de flujo continuo