En el procesamiento de polvos, los datos analíticos son un motor fundamental del progreso hacia mejores productos y prácticas de fabricación más eficientes. Los instrumentos que proporcionan información novedosa, única y relevante permiten comprender mejor el comportamiento del polvo, lo que hace posible resolver problemas que de otro modo serían insolubles, transformando potencialmente la rentabilidad. Durante casi veinte años, hemos conocido algunos de los retos más exigentes del procesamiento de polvos y cómo el reómetro para polvos FT4 ha facilitado su solución. Este artículo resume algunas de las razones clave que suelen justificar la inversión en un reómetro de polvos FT4 y destaca las ventajas que ofrecen los datos que genera el instrumento.
Presentación del reómetro de polvo FT4
El reómetro de polvos FT4 se diseñó para la caracterización exhaustiva de polvos, como herramienta para resolver problemas de procesamiento de polvos. Se diferencia de otros medidores de polvo en muchos aspectos, pero a la hora de evaluar su valor industrial, tres características son fundamentales:
- La capacidad de simular las condiciones de procesamiento del polvo, probando muestras en estado consolidado, moderadamente estresado, aireado o fluidificado.
- La aplicación de la caracterización multifacética del polvo para evaluar el flujo dinámico, el volumen y las propiedades de cizallamiento con el fin de construir la comprensión más completa de cómo se comporta un polvo.
- Sensibilidad sin igual, que permite diferenciar polvos que otros comprobadores clasifican como idénticos.
Para obtener más información sobre el funcionamiento del reómetro de polvo FT4, visite el sitio web de Freeman Technology.
Fabricar un producto de calidad
Unas especificaciones precisas y bien definidas, combinadas con un control de calidad (CC) altamente fiable, sientan las bases del liderazgo en el mercado.
Los fabricantes confían en el reómetro para polvo FT4 para determinar qué propiedades del polvo dictan un rendimiento óptimo en una aplicación, definiendo una especificación que garantice la excelencia. Al utilizar el FT4 para el control de calidad de los productos, también garantizan una consistencia ejemplar, ya que la alta sensibilidad del instrumento permite detectar la desviación más sutil de esa especificación.
La fluidez de un polvo suele definir su rendimiento, pero las diversas aplicaciones someten a los polvos a condiciones muy diferentes. Por ejemplo, los polvos pueden fluidificarse en reactores catalíticos o inhaladores de polvo seco, compactarse en gránulos, pellets o comprimidos, o extruirse. Por lo general, el objetivo es lograr un flujo constante y controlado con precisión en condiciones de baja tensión, a través de una planta de fabricación continua, a lo largo de la plataforma de construcción en una máquina de fabricación aditiva, en una matriz intrincada o con otro polvo en una mezcladora.
La capacidad única del FT4 para medir la fluidez en las diversas condiciones de estrés que se dan en el procesamiento diario permite desarrollar una especificación óptima y relevante para cada producto, independientemente de su aplicación. Unos protocolos de medición bien definidos y un alto grado de automatización facilitan la carga de trabajo analítico asociada a la consecución de un control de calidad ejemplar para mantener esa especificación.
Acelerar la I+D
La caracterización exhaustiva y polifacética del comportamiento de las materias primas y los productos constituye una base segura para un progreso rápido y basado en el conocimiento.
Los investigadores utilizan el reómetro de polvos FT4 para desarrollar la comprensión necesaria para avanzar más rápidamente, midiendo el impacto de variables que de otro modo serían inaccesibles para racionalizar comportamientos complejos. Aprender a controlar el comportamiento del polvo manipulando propiedades físicas como el tamaño y la forma de las partículas, la textura superficial y/o la energía superficial puede transformar la eficacia de un programa de investigación. Las principales ventajas comerciales son la reducción de los ensayos piloto y la posibilidad de una comercialización más rápida.
Consideremos el desarrollo de un recubrimiento en polvo para una aplicación en lecho fluidizado. La respuesta del polvo a la introducción de aire será crítica, por lo que el comportamiento en un estado dinámico de baja tensión y la capacidad de fluidificación serán probablemente muy importantes. Estos comportamientos no pueden predecirse a partir de las propiedades primarias de las partículas, por lo que los investigadores tienen dos opciones. Un enfoque de "ensayo y error" implica el ajuste progresivo de los constituyentes y la cuantificación repetida del rendimiento en un equipo a escala piloto. La alternativa consiste en identificar las propiedades del polvo a granel que definen el comportamiento deseable y poner en marcha un programa de investigación dirigido a ellas. Esto sólo es posible si las propiedades a granel medidas cuantifican de forma fiable cómo fluye el polvo en condiciones dinámicas de baja tensión y su capacidad para fluidificarse, es decir, cómo se comportará el polvo en el proceso. Una vez establecidos estos parámetros, se pueden especificar o modificar propiedades como el tamaño de las partículas y la morfología para producir polvos con las propiedades a granel requeridas: un enfoque eficaz y basado en el conocimiento.
Dado que las mediciones del FT4 son sensibles a los cambios físicos más insignificantes, es posible detectar y racionalizar incluso los cambios más sutiles en las materias primas y los productos. Además, la capacidad del FT4 para proporcionar una caracterización multifacética completa -mediante ensayos dinámicos, de cizallamiento y de polvo a granel- lo hace relevante para la más amplia gama de procesos y productos. La combinación de estas ventajas convierte al FT4 en una herramienta de investigación mucho más potente que otros medidores de polvo.
Resolver problemas de procesamiento
Entender por qué un polvo no funciona de forma óptima es el primer paso para ponerle remedio.
Los ingenieros de procesos utilizan el reómetro de polvos FT4 para recopilar la información necesaria para analizar con éxito la causa raíz de los problemas de procesamiento de polvos y determinar la solución más eficaz. Los polvos tienen fama de ser erráticos e impredecibles, en gran parte porque es fácil subestimar o pasar por alto la importancia de un cambio en el proceso o en el material. La medición del comportamiento del flujo con alta sensibilidad, en combinación con propiedades complementarias del polvo, suele identificar el origen de un problema.
Consideremos una tolva que presenta una descarga errática, pero sólo cuando se utiliza con una materia prima y no con otra. El análisis de los dos polvos indica que las propiedades de flujo del material problemático cambian de forma más marcada tras la consolidación. Por tanto, este polvo será más sensible a los procedimientos de llenado, más propenso a mostrar un flujo comprometido como resultado de la consolidación bajo su propio peso. Por lo tanto, una posible solución podría ser aplicar la práctica de mantener un nivel de tolva reducido y un llenado más frecuente cuando se trabaje con este material.
La fluidez también está asociada, quizás de forma menos obvia, a una amplia gama de problemas de procesado. Unas propiedades de fluidez deficientes pueden comprometer la homogeneidad de las mezclas, por ejemplo, o la resistencia mecánica de los comprimidos y pellets, debido a un llenado inadecuado de la matriz y a una compactación ineficaz.
En la resolución de problemas, la capacidad del FT4 para cuantificar la fluidez junto con otras propiedades del polvo, con una sensibilidad sin precedentes, maximiza su valor, y los datos resultantes proporcionan la comprensión necesaria para desarrollar una solución óptima.
Seleccionar el mejor equipo
La compatibilidad entre el entorno de procesamiento y las propiedades inherentes del polvo es la clave para un funcionamiento duradero y sin problemas.
Los proveedores de equipos utilizan el reómetro para polvo FT4 para definir las propiedades de los polvos que funcionarán bien en un determinado equipo y para especificar equipos para polvos con propiedades determinadas. Midiendo las propiedades de cada nuevo polvo que se encuentra, pueden desarrollar una amplia base de datos de materiales. La correlación de estas propiedades con el rendimiento observado en el proceso identifica las propiedades de los polvos que son compatibles con cada unidad. Con el tiempo, esto permite seleccionar eficazmente soluciones de procesamiento "correctas a la primera", lo que tiene evidentes ventajas económicas.
Los polvos no son intrínsecamente "buenos" o "malos", sino que son compatibles, o no, con un entorno de procesamiento específico. El polvo ideal para una aplicación puede ser el peor escenario posible para otra. Combinar los polvos con los equipos para los que son intrínsecamente adecuados sienta una base firme para una fabricación duradera y altamente fiable.
La capacidad del FT4 para proporcionar una caracterización completa y multiparamétrica del polvo se traduce directamente en una base de datos más extensa, lo que maximiza la oportunidad de crear correlaciones sólidas para todo tipo de equipos de procesamiento. La alta sensibilidad permite detectar pequeñas diferencias entre la idoneidad de distintas soluciones, lo que garantiza la selección del equipo más adecuado en cada caso.
Optimizar el suministro de materias primas
Para cambiar con confianza a un proveedor más fiable o de menor coste es preciso poder determinar si una nueva materia prima dará buenos resultados, antes de introducirla en la planta.
Los procesadores de polvos utilizan el reómetro de polvos FT4 para desarrollar especificaciones seguras que diferencien con solidez una materia prima de bajo rendimiento de otra que da la talla. Esto permite seleccionar un proveedor rentable y fiable y, al mismo tiempo, salvaguardar el rendimiento de la planta.
Descubrir que una nueva materia prima funciona mal en el proceso, a pesar de cumplir las especificaciones, es sorprendentemente frecuente en el procesado de polvos. Una respuesta natural puede ser reducir el riesgo quedándose con un suministro conocido, pero esto puede tener un efecto adverso en los costes de producción. El uso de técnicas limitadas de ensayo de polvo suele ser la causa del problema, ya que pueden generar especificaciones imprecisas o poco sólidas. Muchas técnicas tradicionales miden una sola propiedad del polvo, a menudo con escasa reproducibilidad. Por tanto, es muy posible que una nueva materia prima cumpla la especificación generada pero falle en el proceso debido a diferencias que la medición no detecta por completo o no cuantifica con suficiente precisión.
Por tanto, las ventajas del FT4 en este ámbito reflejan fielmente sus beneficios para el control de calidad. Al poder simular las condiciones del proceso, el FT4 puede proporcionar datos más relevantes y exhaustivos que permiten definir una especificación sólida para una serie de procesos. Además, la alta sensibilidad del instrumento permite identificar con fiabilidad los lotes que no cumplen la especificación, aunque sólo sea por un pequeño margen.
En resumen
El reómetro de polvos FT4 se concibió específicamente como un medidor de polvos dedicado y universal para permitir a los procesadores de polvos generar datos que ayuden a resolver problemas industriales. En este documento se destacan algunas áreas clave en las que la experiencia ha demostrado que resulta más valioso. Los industriales invierten en un FT4 porque saben que les ayudará a resolver sus problemas con más eficacia que cualquier otro medidor. La experiencia también demuestra que los beneficios resultantes superan con creces la inversión original.
Recursos para procesadores de polvo
En el sitio web de Freeman Technology hay disponible un gran número de recursos educativos para todos los manipuladores de polvo, incluidos los siguientes libros electrónicos:
- Introducción a los polvos
- Elegir un medidor de polvo
- El valor de las pruebas con polvo
Disponible en www.freemantech.co.uk/_ebook/
