Measuring Powder Flow Properties and Powder Flowability

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Freeman Technology es especialista en sistemas para la medición de las propiedades de fluidez del polvo. Si está interesado en el desarrollo, escalado, procesado o control de calidad, es conveniente que pueda entender y medir la fluidez del polvo.

Con 10 años de experiencia en fluidez y caracterización del polvo, Freeman Technology, además de ofrecerle sus conocimientos y experiencia en aplicaciones, cuenta con su medidor de polvo universal, el Reómetro para polvo FT4, que proporciona tecnología y soluciones de vanguardia para comprender el comportamiento del polvo. El FT4 utiliza su metodología dinámica patentada, una célula de esfuerzo cortante completamente automatizada y varias pruebas de propiedades a granel, como las de densidad, compresibilidad y permeabilidad, para cuantificar las propiedades de fluidez y procesabilidad del polvo.

Nuestra gran experiencia en aplicaciones para todas las industrias del polvo garantiza que nuestro FT4 es la solución contrastada a muchos retos de la industria, desde la formulación hasta la fabricación de comprimidos, pasando por el diseño de tolvas.

Desde el punto de vista del procesado, la productividad y la calidad son objetivos universales. Cuando hay que trabajar con polvo, sus características pueden afectar en gran medida a la eficacia de proceso. Por ello es muy importante comprender la fluidez del polvo y las propiedades del mismo. Algunas dudas que pueden surgir en el procesado diario del polvo son:

  • ¿Por qué causa problemas este lote?
  • ¿Será adecuada esta fuente alternativa de materiales?
  • ¿Se podrá transportar bien este polvo por carretera?
  • ¿Se puede mejorar la fluidez del polvo utilizando un aditivo de fluidez?
  • ¿Es este polvo nuevo adecuado para la línea de procesado (actual)?
  • ¿Con qué rapidez liberará este polvo el aire retenido?
  • ¿Se podrá dosificar satisfactoriamente este polvo?

También es importante comprender el comportamiento del polvo en otros contextos. Por ejemplo, optimizar formulaciones para lograr características de procesado favorables y establecer criterios de control de calidad para que el comportamiento de la fluidez del polvo pueda comprobarse en todas las fases de fabricación.

Nuestro trabajo consiste en colaborar con la industria y ofrecer respuestas a este tipo de preguntas utilizando el Reómetro para polvo FT4. Si esto le interesa, por favor, siga leyendo.

El procesado del polvo es todo un reto y ha dependido en gran medida en operarios de amplia experiencia para superar problemas y garantizar que se cumplen los objetivos de producción. Algunas formulaciones son fáciles de procesar y otras resultan problemáticas. La variabilidad entre lotes es algo habitual con determinados productos, y la forma y medios de solucionar estos problemas pueden haber evolucionado gracias a la experiencia acumulada.

A pesar de que la resolución del problema de procesado permita continuar con la producción, no suele servir para comprender por qué se produjo el problema de fluidez: cuál fue la causa subyacente. Inevitablemente, esta situación volverá a producirse, comprometiendo la eficacia del proceso continuamente.

Nuestra opinión es que ya es posible aprender de la experiencia y comprender la raíz de los problemas de procesado. Se puede hacer midiendo las características del polvo que fluye bien y del que no lo hace. Esto se aplica a diferentes formulaciones y a los lotes de material. Así podemos determinar las características óptimas del polvo para cada sección de la fábrica, ya se trate de una tolva o de una prensa para comprimidos. La compatibilidad de una nueva formulación con cada artículo de la fábrica puede determinarse con seguridad.

El polvo es una mezcla de sólidos, líquidos y gases, normalmente aire y sus propiedades de fluidez o reología pueden verse afectadas por más de cien factores. Por ejemplo, el tamaño y la forma de las partículas; factores medioambientales, como son el contenido en aire, temperatura y vibraciones; e interacciones químicas, como las que hacen que se aglomere.

La fluidez del polvo depende de todos estos factores y describe la facilidad de fluidez de un polvo. Generalmente, el polvo puede ser cohesivo o no cohesivo. Un polvo que fluye libremente es no cohesivo: las partículas están separadas y cuando no están confinadas pueden moverse individualmente, por ejemplo cuando se esparce arena seca. No obstante, este tipo de polvo se puede airear muy fácilmente e incluso fluidificar, de forma que el control del proceso se complica o incluso se vuelve peligroso. "Bueno" y "malo" son términos relativos en el procesado del polvo.

El polvo cohesivo no fluye libremente. Sus partículas se atraen y es necesaria más energía para separarlos o para que fluyan. Los aglomerados atrapan aire, lo que hace el polvo esponjoso y compresible. Sin embargo, no generan polvo, no son proclives a la segregación, es poco probable que sufran desgaste y no se fluidifican, lo que puede resultar ventajoso. Por ejemplo, en un entorno cerrado con una ligera presión pueden fluir mejor en las esquinas y cavidades de los moldes, a diferencia de los materiales gruesos que fluyen libremente. No obstante, el polvo cohesivo es pegajoso y reacio a fluir en tolvas o en las cavidades de las máquinas dosificadoras. Generalmente son más problemáticos en el procesado.

En resumen, la calidad y la productividad dependen de la adaptación de las características del polvo y de la fábrica y para ello se requiere un conocimiento amplio de las caracteristicas del polvo y de su comportamiento.

El FT4 se ha convertido en un medidor de polvo verdaderamente universal, que ofrece en el mismo instrumento mediciones de fluidez del polvo, ensayos de esfuerzo cortante y medidas de propiedades a granel. La medida dinámica de fluidez, una innovación patentada de Freeman, se ha complementado con el desarrollo de una serie de accesorios de alta precisión.

Durante los ensayos dinámicos se miden las fuerzas de rotación y axial que actúan sobre una cuchilla helicoidal patentada a medida que va pasando por una muestra. La energía de flujo básica se determina a partir de estos datos y se considera una medida de la reología, o resistencia a fluir del polvo. Una única fase de acondicionamiento elimina la influencia del historial de procesado, de forma que se generan medidas de referencia extremadamente reproducibles para muestras aireadas, condicionadas y consolidadas.

La combinación de mediciones dinámicas con mediciones de propiedades a granel y de esfuerzo cortante permite la caracterización del polvo en una serie de formas complementarias. Por ejemplo, la densidad, la permeabilidad y la compresibilidad a granel pueden determinarse fácilmente y un grupo de accesorios para esfuerzo cortante aportan datos exactos de tensión de esfuerzo cortante convencional de hasta 1 ml.

Todos los ensayos están automatizados y utilizan una metodología de acondicionamiento única con la que se obtienen unos niveles de reproducibilidad excepcional de los datos. Existe una biblioteca de programas de ensayo y los datos de los mismos se guardan de forma segura en un formato de archivo binario.

Con el FT4 puede:

  • Estudiar la fluidez de polvo condicionado, consolidado y aireado
  • Medir la densidad, la permeabilidad y la compresibilidad a granel
  • Generar datos muy precisos sobre el esfuerzo cortante
  • Cuantificar cómo influyen en la fluidez variables como la humedad, la segregación y el desgaste
  • Optimizar las formulaciones
  • Construir una base de datos de características del polvo de todas sus muestras
  • Predecir la procesabilidad
  • Analizar comportamientos anómalos en los procesos
  • Establecer criterios de control de calidad para materias primas, productos semiterminados y terminados
  • Determinar las características óptimas del polvo para cada artículo de la fábrica

 

?La mayoría de las empresas que procesan polvo tienen una amplia experiencia sobre qué tipos de polvo no presentan problemas y cuáles son los más problemáticos durante el almacenamiento, manipulación y procesado. A cada material se le puede asignar un índice de procesabilidad relacionado con las propiedades de fluidez medidas. Esto tiene muchas ventajas: la variabilidad de los lotes puede analizarse metódicamente y pueden evaluarse nuevas formulaciones para estudiar su compatibilidad con la planta de transformación disponible.

En resumen, conjugar las propiedades del polvo y de la fábrica es clave para conseguir una alta productividad y una buena calidad de los productos.

El polvo es nuestro negocio. Vendemos un medidor para polvo universal del que nos sentimos muy orgullosos; pero somos pragmáticos, y comprendemos que para usted de lo que se trata es de solucionar los problemas diarios de procesado.

Con los nuevos clientes estudiamos cualquier problema relativo al procesado y normalmente medimos algunas muestras para decirles qué podemos descubrir sobre los tipos de polvo que utilizan. Hacemos un informe de los resultados y explicamos su relación con la forma en la que el material podría comportarse durante el procesado.

Cuando el cliente está convencido y compra un FT4, hacemos un seguimiento con un servicio ejemplar durante la instalación, puesta en servicio y formación. El seguimiento y las actualizaciones periódicas le garantizan que va a obtener lo mejor del instrumento durante su vida útil.

¿Por qué no da un primer paso y nos pone a prueba? Vea lo que le podemos contar sobre el polvo.

Nuestra experiencia en su sector

El sistema FT4

Estudios de aditivos de fluidez
Click for More DetailsCómo puede transformar el aditivo de fluidez sílice pirogéna las propiedades de fluidez del almidón (inglés)

Muestreo
Click for More DetailsDirectrices para el muestreo de polvo para obtener muestras representativas para ensayo de polvos (inglés)

Extrusión de polvo cohesivo
Click for More DetailsPor qué el polvo cohesivo con mala fluidez fluye mejor que el polvo que fluye libre normalmente (inglés)


Powder Flow Properties Measurement using the FT4 Powder Rheometer

El Reómetro para polvo FT4 se desarrolló para medir la fluidez y procesabilidad del polvo (inglés)

Las principales ventajas son medir y conjugar las características de materiales y de la maquinaria de procesado para mejorar la coherencia y eficacia del procesado de polvo (inglés)

Los antecedentes se describen en La naturaleza del polvo y Procesado del polvo (inglés)




 
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