Tecnologías de Molienda Industrial: Tipos de Molinos y Factores Clave de Conminución

Molinos de Martillos

Los molinos de martillos operan mediante un mecanismo de compresión del material entre dos cuerpos, lo que permite una aplicación de fuerza y fractura más rápidas. Consisten en un rotor (horizontal o vertical) al que están unidos martillos fijos, encajados en una cascada en la parte inferior. Estos molinos están equipados con un tamiz fijo o intercambiable.

A velocidades superiores a 1000 rpm, los materiales tienden a comportarse como frágiles. Su utilización abarca el secado de materiales, la granulación de ungüentos, pastas húmedas y suspensiones.

Se emplean martillos obtusos para materiales cristalinos y frágiles, mientras que los martillos afilados son adecuados para materiales fibrosos. Este tipo de molino puede reducir el tamaño de las partículas hasta aproximadamente 100 µm. El tamaño final de la partícula depende de la velocidad del rotor, el tamaño del tamiz y la velocidad del motor. Son especialmente útiles para materiales fibrosos y se caracterizan por ser fáciles de limpiar y permitir un cambio sencillo de tamices.

Molinos de Atrición o Doble Capa Giratoria

El molino de atrición o doble capa giratoria es un equipo de alta velocidad compuesto por dos discos con hileras de dientes concéntricas. Uno de los discos puede permanecer estacionario o ambos pueden rotar en direcciones opuestas, alcanzando velocidades de 80 a 130 m/s.

El tamaño de la partícula se controla ajustando la velocidad, el espacio entre los discos y la forma de las dentaciones. Son ideales para materiales frágiles y duros que presentan un buen flujo. Una ventaja de los modelos herméticos con inyección de aire es que el aire entrante ayuda a mantener el material frío durante el proceso.

Molinos de Bolas Vibracionales

El molino de bolas vibracional consiste en una carcasa cilíndrica que contiene bolas sueltas junto con el material a moler. El proceso se caracteriza por un movimiento helicoidal (vertical y horizontal), a diferencia del movimiento en cascada de otros molinos de bolas.

Sus principales desventajas son que no es adecuado para materiales termolábiles, materiales gruesos o aquellos con humedad, ya que esta última puede afectar negativamente su eficiencia.

Molinos de Energía Fluidizada (Jet Mill)

En un molino de energía fluidizada, el material se fluidiza en una columna de aire y es acelerado a velocidades sónicas mediante aire comprimido. Este proceso provoca la conminución de las partículas por impacto y atrición.

Cuando la velocidad del fluido disminuye, las partículas de mayor tamaño son impulsadas por la fuerza centrífuga hacia la periferia, desde donde regresan a la zona de molienda para ser reprocesadas.

Son especialmente apropiados para materiales abrasivos y compuestos termolábiles. Sin embargo, no son adecuados para materiales fibrosos o ceras.

Molinos de Rodillos

Los molinos de rodillos están compuestos por dos o más rodillos lisos que operan a diferentes velocidades. El material pasa entre ellos, siendo sometido a un mecanismo de compresión, conocido como enrollado.

Su principal utilización es en la producción de ungüentos y pastas, donde su función es dar uniformidad al material mezclado y romper grumos. Es importante destacar que este tipo de molino no pulveriza el material. La temperatura del proceso se puede controlar mediante la inyección de aire.

Factores que Afectan la Conminución

La eficiencia y el éxito del proceso de conminución están influenciados por diversas propiedades del material y condiciones operativas:

Humedad

Los materiales higroscópicos y el agua de cristalización de los hidratos, al ser liberados por el calor generado durante la molienda, pueden obstruir los tamices debido a la formación de grumos. Por ello, los materiales higroscópicos deben molerse en una atmósfera con baja humedad.

Tamaño de la Partícula Inicial

Algunos molinos requieren que el material tenga un tamaño de partícula determinado antes de iniciar el proceso de conminución. En la mayoría de los casos, la velocidad de introducción del material debe ser lenta para evitar la fatiga y el daño del molino.

Naturaleza del Material

El comportamiento del material durante la molienda depende de factores como su punto de fusión, grado de abrasión, rugosidad, dureza, estructura y el método de molienda empleado. Por ejemplo, las gomas sintéticas y resinas pueden dañarse por el calor generado, y sustancias como el nitrato de plata pueden explotar si se muelen excesivamente.

Resumen Comparativo de Molinos y sus Aplicaciones

• Molino de Cuchillas:
  • Mecanismo: Corte.
  • Tamaño de Partícula Típico: Hasta 250 µm.
  • Consideraciones: No utilizar con materiales frágiles. El material no debe exceder el tamaño de las cuchillas. Las cuchillas penetran el material por deformación, produciendo depresión. El tamaño de la partícula final depende de la distancia entre la cuchilla y el rotor.
• Molino de Bolas (Convencional):
  • Mecanismo: Atrición e Impacto.
  • Tamaño de Partícula Típico: Hasta 75 µm.
  • Consideraciones: Sensible a la humedad; no apto para material grueso. Con cilindros pequeños se producen menos finos. Tritura y mezcla. Adecuado para materiales duros y abrasivos. Útil para productos estériles.
• Molino de Martillos:
  • Mecanismo: Impacto.
  • Tamaño de Partícula Típico: Hasta 100 µm.
  • Consideraciones: No apto para materiales abrasivos. Martillos obtusos para material cristalino; afilados para material fibroso.
• Molino de Atrición (Doble Capa):
  • Mecanismo: Atrición.
  • Tamaño de Partícula Típico: Hasta 50 µm.
  • Consideraciones: No apto para material pastoso. Produce partículas pequeñas. El tamaño de la partícula depende de los dientes y el espacio entre discos. Ideal para materiales suaves y fibrosos.
• Molino de Bolas Vibratorio:
  • Mecanismo: Impacto.
  • Tamaño de Partícula Típico: Hasta 40 µm.
  • Consideraciones: No apto para material termolábil y duro. La humedad reduce la eficiencia de vibración. Más eficiente que el molino convencional de bolas.
• Molino de Energía Fluidizada (Jet Mill):
  • Mecanismo: Impacto.
  • Tamaño de Partícula Típico: Hasta 1 µm.
  • Consideraciones: Requiere premolido. No apto para material ceroso, fibroso ni pegajoso. Clasifica partículas por tamaños (útil para partículas pequeñas). Muele material abrasivo, duro y termolábil.
• Molino de Rodillos:
  • Mecanismo: Enrollado.
  • Tamaño de Partícula Típico: Hasta 20 µm.
  • Consideraciones: No apto para material abrasivo. Puede tener rodillos corrugados o lisos. Ideal para ungüentos y pastas.