Autores: Christian Mavares, Oswaldo Chavarri, Luilfer Rada, Lobsang Gil. Centro de Ingeniería Mecánica y Diseño Industrial (CIMECDI). FIIIDT.
El primer paso en el diseño de un Molino de Martillos para aplicaciones de alimentos es la consideración de todos los productos que serán procesados. Una de las aplicaciones más comunes y más característica de esta máquina está en la elaboración de alimento para animales, donde se someten cereales para tal fin. Las diferencias en la productividad que pueda realizar, particularmente, varía considerablemente en el cereal, por lo que es esencial considerarlo durante el dimensionamiento general de la máquina, para que corresponda con una línea de producción para satisfacer las demandas de los otros equipos.
En esta Nota Técnica se revisará el efecto de distintos cereales en cuanto a la capacidad productiva y el consumo de potencia de los Molinos de Martillos, así como las medidas generales en el diseño para mejorarlas.
Los cereales presentan una gran variedad de propiedades debido a la diferencia en su estructura y composición química, éstas se extienden a su respuesta y a la acción de impacto del Molino de Martillos.
En la Figura 1 se muestra la dependencia de la productividad de un molino de martillos para cuatro (4) cereales probados, donde se puede observar que no sólo hay diferencias en el valor neto de la producción del molino, sino que también hay una diferencia entre la variación de ésta con las aberturas de la criba en función del cereal.
Además, en la Figura 1 la capacidad productiva del molino de martillos es presentada en forma de un “Factor de productividad”, siendo una medida relativa donde se toma la cantidad procesada de avena con una criba de Ø4[mm] como la unidad.
Se puede observar que para la misma abertura de criba pueden existir diferencias tan grandes como un 60% más de producción, como en el caso de la avena y el maíz con criba de Ø8mm de aberturas. La magnitud de efecto de las aberturas de la criba también es diferente para distintos cereales, en el caso de la avena con la cebada y el trigo, su tendencia de aumento de productividad es similar, siendo un poco divergente, pero en el caso del maíz su cambio de productividad es menor siendo convergente con los otros productos.
La productividad no es el único factor a considerar para decidir si un cereal en particular es más o menos fácil de reducir con un molino de martillos, es de interés observar la potencia consumida por el equipo, por lo que las curvas de comportamiento son presentadas en función de la capacidad específica que corresponde a cuántos kg/h se producen por cada kW invertido en el procesamiento.
En la Figura 2 se presenta este estilo de gráfico, en este caso se puede observar que el comportamiento convergente de la productividad en función de la abertura de la criba que presentaba el maíz con la avena ha cambiado, siendo ahora prácticamente similares. En esta figura también se puede observar que el sorgo presenta un comportamiento divergente respecto al maíz y la avena.
También se puede observar que hay diferencias en la magnitud de la relación entre los indicadores de productividad, para una criba de Ø6,4mm la productividad específica del sorgo es casi 3 veces mayor que la de la avena, mientras que el maíz es casi 2 veces mayor que la de la avena. Esto indica que el sorgo y el maíz son más fáciles de moler que la avena. Estas relaciones son distintas que para el caso en que sólo se considera la productividad, pudiendo en algunos casos dar resultados contradictorios, como es el caso presentado en la Figura 1.
Se ha podido evidenciar mediante gráfica que existen diferencias considerables tanto de magnitud de productividad como en el efecto de las aberturas de la criba en ésta, para distintos cereales. Esto implica que las características físicas del grano dictarán en cierta medida la energía requerida para molerlos, resultado de su resistencia a la energía provista durante la colisión y la facilidad con la que pueden pasar por las aberturas de la criba.
Con relación a este planteamiento, Martin (1985) menciona que “…los cereales con mayor cantidad de fibra o humedad requerirán más energía…”. Varios estudios citados por este autor mencionan que en experimentos se ha concluido que el maíz requiere menos energía que la cebada y ésta que la avena, lo cual también puede ser extraído de la información de la Figura 2.
Según Birenbaum (1990), en el caso de la molienda de granos para la elaboración de alimento para animales, éstos se pueden clasificar en:
- Granos fibrosos, no friables o desmenuzables como la avena, leguminosas, alfalfa, entre otros. Como ya ha sido presentado, éstos son considerados difíciles de moler por su contenido de fibra.
- Granos no fibrosos y friables como el maíz, el trigo, el sorgo, la cebada, entre otros, los cuales se consideran fáciles de moler.
Los granos friables y no fibrosos son altamente frágiles y usualmente muy densos siendo adecuados para ser afectados y fracturarse ante la energía provista por el impacto con los martillos. Desde el punto de vista del diseño, la facilidad de molienda de estos grandes implica que se deben incluir medios en la máquina para desocupar rápidamente la cámara de molienda, lo que está asociado con sistemas de succión neumática en la descarga. Por otro lado, los granos fibrosos requieren más energía para reducirlos y se debe optar por utilizar órganos de trabajo y dispositivos en la cámara de molienda para aumentar la magnitud y eficiencia de transmisión de energía durante la colisión, así como el número de colisiones por rotación. Algunos de éstos incluyen distintos diseños de martillos, relieves en las cribas, obstructores de flujo / placas de quiebre en las paredes de la cámara de molienda, generadores de vórtices en las paredes frontales y posteriores de la cámara, molinos de doble rotor, entre otros.
En este sentido, en las partes iniciales del diseño del Molino de Martillos para reducir cereales y cualquier otro material es fundamental tener en consideración todo el grupo que será procesado para poder dimensionar los requerimientos de energía, la cámara de molienda, así como seleccionar dispositivos de descarga o de trabajo en la cámara de molienda. En otras Notas Técnicas pertenecientes a esta serie se seguirán tratando los factores que afectan la productividad del Molino de Martillo, así como las propiedades del material resultante.
BIBLIOGRAFÍA
- BIRENBAUM, R., HESLOP, L., RUDNITSKI, S. (1990). Handling agricultural materials – Size reduction and mixing. Research Branch, Agriculture Canada. Ottawa, Canada
- MARTIN, S. (1985). Comparison of Hammermill and Roller mill grinding and the effect of grain particle size on mixing and pelleting (Tesis de Maestría). Kansas State University, Manhattan, Kansas, E.E.U.U.
- AFANASIEV, V. (2007). Руководствопотехнологиикомбикормовойпродукциисосновамикормленияживотных [Manual sobre la tecnología de producción de alimento para animales y fundamentos de la alimentación animal]. Voronezh
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