Principios de trituración

El molino utilizado determina no solo el principio de conminución, sino también la forma de partícula alcanzable, la finura final y el rendimiento. Una mala selección del molino puede provocar un desgaste excesivo, la generación de calor o una homogeneización insuficiente. Los molinos vibratorios combinan fuerzas de impacto y fricción y son adecuados para muestras pequeñas, así como para la molienda seca, húmeda o criogénica. En un molino criogénico, el material se enfría continuamente con nitrógeno líquido, lo que lo vuelve quebradizo y preserva los componentes volátiles. Los molinos de corte son ideales para materiales fibrosos o elásticos y ofrecen tamaños de partícula definidos, mientras que las trituradoras de mandíbulas o centrífugas son adecuadas para la pretrituración de trozos grandes y duros. Una combinación bien pensada de varios tipos de molinos garantiza un procesamiento eficiente y cuidadoso del material, y que los análisis o las etapas de producción posteriores proporcionen resultados fiables.

La tensión de compresión es uno de los principios de trituración más antiguos. El material se comprime entre dos superficies fijas o móviles hasta que supera su resistencia interna y se rompe. Las máquinas típicas, como las trituradoras de mandíbulas o las trituradoras de rodillos, funcionan según este principio: las muestras se introducen en un espacio estrecho y se trituran mediante presión mecánica. Este método es especialmente eficaz para muestras duras y frágiles, como minerales o rocas, que se rompen de forma relativamente espontánea bajo presión. En trituradoras primarias, como las trituradoras giratorias, un cono de trituración montado excéntricamente garantiza una tensión uniforme y un alto rendimiento. El principio de compresión es menos adecuado para materiales tenaces-elásticos, ya que tienden a deformarse en lugar de triturarse. Al utilizar este método, es importante asegurar que el material se alimente de manera uniforme para evitar la formación de puentes y una distribución desigual del tamaño de partícula.

En el fresado por impacto, la muestra entra en contacto con una superficie sólida a alta velocidad. Las partículas aceleradas impactan contra superficies de impacto o herramientas de molienda y se fragmentan debido a las fuerzas de impacto resultantes. Los molinos de bolas, de martillos y de chorro utilizan este principio generando numerosos impactos mediante rotaciones rápidas o flujos de aire. Es especialmente adecuado para materiales duros, frágiles y cristalinos, que se descomponen en partículas más finas al impactar. En los molinos vibratorios, este principio se combina con la fricción para homogeneizar eficientemente muestras pequeñas; son incluso adecuados para la molienda en seco, húmedo y criogénica. La finura final depende de la velocidad de impacto, la geometría de las herramientas de molienda y el proceso de molienda. El fresado por impacto puede generar calor; por lo tanto, se recomienda una refrigeración adecuada para muestras sensibles a la temperatura o materiales que contengan componentes volátiles.

La molienda por fricción se basa en el movimiento de la superficie de la herramienta de molienda con respecto a la muestra, lo que genera fuerzas de fricción entre ambas. Las partículas sólidas se desgastan esencialmente; las fuerzas de compresión y cizallamiento actúan simultáneamente. Los molinos de discos y las placas de molienda utilizan esta fricción deslizante para moler u homogeneizar materiales de blandos a semiduros. La generación de calor suele ser mayor que con la molienda por compresión o corte, ya que la energía se convierte continuamente en calor durante el movimiento de deslizamiento. Por lo tanto, las muestras con puntos de fusión bajos o componentes sensibles al calor deben molerse lentamente o preenfriarse. La molienda por fricción es ideal cuando se requiere una distribución uniforme del tamaño de partícula y un tamaño de partícula final muy fino, por ejemplo, en la producción de polvos para determinaciones analíticas. En muchos molinos, la fricción se utiliza junto con fuerzas de impacto o cizallamiento para lograr un resultado de conminución más efectivo.

El cizallamiento se produce cuando dos superficies se desplazan una respecto a la otra y el material entre ellas se corta o muele mediante un movimiento de cizallamiento. Este principio es especialmente adecuado para materiales fibrosos, tenaces y elásticos, como plásticos, verduras, madera o papel, que son difíciles de moler utilizando únicamente fuerzas de compresión. Los molinos de impacto de rotor y los molinos de impacto cruzado cuentan con herramientas contrarrotativas que cizallan la muestra; el tamaño de partícula resultante se puede definir mediante tamices y velocidad de corte. Una ventaja clave es la baja generación de calor, que protege las muestras sensibles al calor. El cizallamiento produce bordes de corte relativamente limpios y una distribución estrecha del tamaño de partícula. La premolienda puede ser beneficiosa para muestras más grandes o materiales fibrosos. Para productos extremadamente elásticos, se suele utilizar una combinación de cizallamiento y corte.

En el principio de corte, los bordes afilados separan el material de muestra mediante cizallamiento o picado. Los molinos de corte, las trituradoras y las cortadoras rotatorias tienen cuchillas o cuchillas que cortan la muestra en partículas definidas mediante un movimiento giratorio. Este método es adecuado para materiales blandos, elásticos, fibrosos y resistentes, como plantas, textiles, plásticos o películas. El corte afilado genera solo una fricción mínima y, por lo tanto, poco calor, lo que evita la decoloración o la alteración térmica de la muestra. Los molinos de corte modernos, como la serie SM, permiten velocidades de corte variables e insertos de malla, lo que permite el ajuste reproducible de los tamaños de partícula deseados. A diferencia de los procesos de compresión o impacto puros, la forma de la partícula aquí a menudo permanece alargada o similar a una escama. El corte no es adecuado para materiales muy duros y frágiles; se recomiendan molinos de compresión o impacto para estos materiales.