Molienda a temperatura controlada, criomolienda e inertización: el trío ganador para una instalación de alto rendimiento

Hay tres aplicaciones fundamentales para el rendimiento de su planta de molienda en las que se utilizan gases industriales: el control de la temperatura del producto a moler, la molienda a muy baja temperatura (o criomolienda) y la inertización.

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En efecto, estas técnicas eliminan, con eficacia, muchos de los tradicionales inconvenientes o problemas de la industria durante la molienda de un producto, que son la productividad, la calidad y la seguridad.
En este artículo se describen las ventajas de los gases industriales para una molienda eficiente.

Ventajas de la inertización con nitrógeno antes, durante y después de la molienda

La inertización consiste en sustituir la atmósfera compuesta de aire por un gas inerte (nitrógeno, dióxido de carbono, etc.).
Existen dos tipos de procesos de inertización con objetivos diferentes, aunque se pueden combinar en los procesos de molienda.

1. Inertización de calidad
Consiste en el uso de un gas inerte, nitrógeno (N₂) o dióxido de carbono (CO₂), para eliminar la humedad y el oxígeno (O₂) del aire en torno al producto y de esa forma limitar la oxidación.

2. Inertización de seguridad
Consiste en utilizar un gas inerte para eliminar una atmósfera explosiva o químicamente reactiva. Al reducir la concentración de oxígeno por debajo de valores mínimos, se elimina el riesgo de ignición o explosión.

La inertización puede utilizarse en diferentes etapas de la producción de polvo por molienda. Es decir, no solo en el equipo de molienda, sino también durante el almacenamiento de las materias primas aguas arriba y aguas abajo del molino, y durante la transferencia de los polvos y/o su envasado.

La inertización preserva perfectamente el producto reducido a polvo, sus principios activos, y evita cualquier riesgo de ignición o explosión.

El nitrógeno gaseoso requerido para la inertización está naturalmente presente en las operaciones de molienda. De hecho, durante su cambio de estado, el nitrógeno libera más de 600 litros de gas expandido (a 15 °C a una presión de 1 bar).

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Ventajas de la molienda a temperatura controlada y de la criomolienda

El nitrógeno líquido es un fluido criogénico líquido a −196 °C que almacena grandes cantidades de frigorías: 1 litro de nitrógeno líquido libera un promedio de 80 kcal.
Esto permite alcanzar temperaturas muy bajas (por ejemplo, hasta −150 °C) que compensan la energía disipada en el molino y/o debilitan los productos a moler.

Molienda a temperatura controlada

transforma en calor a través del motor (casi el 97 %). Se denomina molienda «a temperatura controlada» la simple compensación del aporte de calor disipado en el molino por inyección de un fluido criogénico. Este método tiene ventajas esenciales:

En términos de productividad:
El uso de la criogenia para eliminar el calentamiento excesivo durante la molienda

evita la obstrucción de los filtros y el apelmazamiento del producto, que puede interrumpir la producción,
permite una limpieza más fácil del equipo,
el flujo de polvos es constante y, al eliminar el calentamiento, permite aumentar muy significativamente el caudal de producción del molino.

En términos de calidad:
Los materiales sensibles al calor no sufren daños.
La granulometría de las partículas obtenidas es más fina y homogénea. También ofrece una mejor reproducibilidad en el tiempo, ya que el principio de control criogénico ofrece independencia de la temperatura exterior o de la temperatura inicial del producto.

Molienda a baja temperatura o criomolienda

El proceso de criomolienda o molienda a baja temperatura consiste en preenfriar el producto que se introduce en el molino:

por debajo de su temperatura de fragilización (clásico para materiales plásticos, goma, etc.),
o por debajo de una temperatura que mantenga la calidad del producto molido.

Se utiliza en muchos sectores industriales como los plásticos, elastómeros, materiales para reciclar, plantas y productos fitosanitarios, alimentos, productos farmacéuticos o medicamentos.

La criomolienda amplía la gama de sustancias que se pueden moler y conserva las propiedades, los aromas y los principios activos.

Tenga en cuenta que los productos que contienen altas cantidades de agua, aceite y grasa se mantienen en estado cristalino durante el proceso y no pueden migrar al interior de la masa durante la molienda.

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¿Cómo integrar fluidos criogénicos en instalaciones de molienda?

A - Caso de molienda a temperatura controlada

Para la molienda a temperatura controlada, la inyección de nitrógeno líquido se lleva a cabo dentro del molino mediante un inyector montado en la entrada del material a moler. Está asociado a un circuito de regulación en función de la temperatura del producto a la salida del molino.
En la mayoría de los casos, el sistema se monta directamente en un equipo existente (gestionar la compatibilidad de materiales y los constituyentes del equipo frágiles a bajas temperaturas).

Existen otras soluciones de suministro de frío para controlar la temperatura en un molino (aire enfriado, intercambiador de agua, etc.). Este no es el caso de la criomolienda, donde las temperaturas solo se pueden alcanzar mediante criogenia. No obstante, la solución criogénica es la única que combina:

una gran potencia de enfriamiento disponible, además de flexibilidad para ajustar esta potencia a las limitaciones de producción,
muy bajos costes de inversión, mantenimiento y equipamiento. La mayor parte del coste del sistema de criogenia se basa en el coste de la molécula y, por tanto, es perfectamente controlable.

B - Caso de criomolienda

En el caso de la criomolienda, la inyección de nitrógeno líquido puede realizarse en diferentes puntos del proceso. Siempre es necesario preenfriar el producto a la temperatura de fragilización antes de su introducción en el molino.

Se han desarrollado varios dispositivos eficaces para asegurar este preenfriamiento: tolva, tornillo de Arquímedes u otros.
La elección del dispositivo depende de las características del flujo del producto tratado, el espacio disponible, la altura, etc.
La temperatura del equipo de molienda deberá mantenerse mediante inyecciones criogénicas adicionales.

Air Liquide ha desarrollado soluciones innovadoras patentadas para este proceso, que reducen significativamente el consumo de fluido criogénico.

A esto se suman las ventajas de la inertización con los gases industriales utilizados.