Autores: Christian Mavares, Oswaldo Chavarri, Luilfer Rada, Lobsang Gil. Centro de Ingeniería Mecánica y Diseño Industrial (CIMECDI). FIIIDT.
Dentro de las consideraciones de las propiedades de la materia prima que será alimentada a un Molino de Martillos, la humedad es una de las más importantes, especialmente en aplicaciones de reducción de tamaño de cereales. La humedad afecta considerablemente la interacción del grano durante el impacto y permite la agrupación de partículas molidas en pastas que bloquean y tapan la descarga a través de la criba. Aunque es una propiedad que se debe estudiar en el aspecto productivo, también tiene su influencia en el diseño de estos equipos, por lo que es un factor que se considera en esta serie de Notas Técnicas sobre Molinos de Martillos que está realizando la FIIIDT.
Como ha sido expuesto en las Notas anteriores el Molino de Martillos es un equipo cuyo principio de operación se fundamenta en el impacto entre el martillo y los granos. La friabilidad de los granos y capacidad de absorber energía del impacto son las propiedades fundamentales, aunque no las únicas, que dominan la interacción y por ende la productividad del equipo. Cuando la humedad entra en la consideración, ésta afecta la estructura del cereal, específicamente lo hace más suave, funciona como un plastificante logrando que tenga mayor capacidad de absorber la energía del impacto, por lo que, para poder lograr la misma productividad, un Molino de Martillos debe invertir más energía a medida que aumenta la humedad.
Con el objetivo de poder visualizar el efecto de la humedad en la productividad de un Molino de Martillos se muestra su relación en la Figura 1, donde se evalúa el comportamiento para el caso de la molienda de cebada con 3 granulometrías finales representadas por dcp. La disminución de productividad mostrada es prácticamente lineal tendiendo a una estabilización luego del 20% de humedad. Cabe destacar la importante reducción, para un cambio de 10% de humedad (de 10 a 20%) se puede observar un cambio de alrededor de 13,6% en productividad bajando desde 11 a aproximadamente 9,5 t/h para el caso de diámetro promedio de partícula dcp=1mm. También se observa que el comportamiento depende del tamaño de partícula logrado al final, siendo más pronunciado para moliendas más gruesas. Esto es debido a que en la medida que se cambia de molienda gruesa a media y luego a fina otros factores dominantes ejercen una mayor influencia.
En la Tabla 1 se muestran datos numéricos para la molienda de cebada de dos Molinos de Martillos distintos. El molino A es un molino de mediana capacidad, mientras que el molino B es de gran capacidad. Aquí se puede apreciar las diferencias que el diseño puede ejercer en el manejo de la humedad en los molinos. El molino A requiere un 48% más potencia para mantener la misma productividad con un contenido de humedad que es un 6% mayor, por otro lado, el molino B requiere un 37% más de potencia para un cambio de 7% de humedad.
Tabla 1.- Potencia requerida para la molienda de cebada a varios contenidos de humedad. (Birenbaum, 1990)
|
|
HUMEDAD |
||||
|
MOLINO |
12 |
13 |
15 |
17 |
19 |
|
A [kW] |
– |
7,4 |
10,1 |
11,6 |
11,0 |
|
B [kW] |
24,4 |
– |
28,0 |
30,6 |
33,6 |
Como se ha observado el efecto de la humedad en la productividad depende del diseño del molino.
En la práctica se utiliza la regla de 7% de aumento de potencia consumida por cada 1% mayor de humedad en el producto (La meccanica, 2018) para hacer estimaciones de diseño.
Hasta ahora sólo se ha evaluado el aspecto general de las implicaciones, que al final es el síntoma de la presencia de humedad. Existen otras complicaciones que son resultado de la cohesión entre las partículas luego que son molidas, las partículas molidas comienzan a formar grumos y pastas que pueden tapar la criba reduciendo aún más la capacidad. Su efecto no termina allí, al formar estas pastas otras máquinas como mezcladoras, tamices, transportadores pueden taparse o incluso tener fallas por el comportamiento reológico de algunos alimentos (Eugene Bingham, 1929).
Para evitar estos eventos e implicaciones de producción primero hay que determinar la fuente de humedad. Cuando la humedad proviene en la materia prima, se puede incorporar un secador para llevarlo al nivel adecuado. Sin embargo, también ocurre la liberación de humedad dentro de los granos en la cámara de molienda mientras son procesados, en este caso se requiere la incorporación de un sistema que provea el flujo de aire adecuado correspondiente con el diseño del molino y el producto.
En esta Nota Técnica se ha presentado el efecto general del incremento de humedad en cereales en la productividad de los Molinos de Martillos, éste producto que antes era similar al vidrio por ser frágil, con la humedad pasa a ser similar a una pelota de tenis ya que cambia sus propiedades y su modo de falla haciéndolos menos susceptibles al impacto. La principal prevención es utilizar equipos previos que lleven la humedad al nivel adecuado y la incorporación del sistema de aire en el molino que libere la cámara de molienda y la humedad generada dentro de ella, así como para evitar la formación de tapones en los agujeros de la criba.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS:
- Birenbaum, R., Heslop, L., Rudnitski, S. (1990). Handling agricultural materials – Size reduction and mixing. Research Branch, Agriculture Canada. Ottawa, Canada
- La meccanica (2018). Hammer mill: Parameters that affect grinding. Recuperado de: https://www.lameccanica.it/en/news/press-review/hammer-mill-parameters-affect-grinding
- Afanasiev, V. (2007). Руководство по технологии комбикормовой продукции с основами кормления животных [Manual sobre la tecnología de producción de alimento para animales y fundamentos de la alimentación animal]. Voronezh
- https://definicion.de/reologia/
- https://www.glossary.oilfield.slb.com/es/Terms/r/rheological.aspx
- https://wiki.anton-paar.com/mx-es/principios-basicos-de-reologia/investigacion-reologica-de-los-alimentos/
Contacto: mavares.ch@gmail.com