Homogeneidad de mezclado

Publicado el: 17/2/2021
Autor/es: Ing. Ricardo Hume. Argentina

Si bien es un tema muchas veces analizado, sigue habiendo cierta discrepancia de opinión en cuanto a ¿cuál es el valor del Coeficiente de Variación (CV) adecuado? siendo éste el parámetro más utilizado para evaluar la homogeneidad de la mezcla.

Respecto de las mezcladoras también hay mucha información acerca de las características de diseño y eficiencia de operación pero es menor el enfoque puesto en “la capacidad de un compuesto de ser mezclado”, lo que se denomina MISCIBILIDAD.

En mi opinión se debe a que hay que comenzar el análisis un paso antes, es decir, debemos establecer cuáles son los límites del proceso (LP). Por ejemplo: ¿qué rango de variación estamos dispuestos a aceptar cuando agregamos 3 kg de un aditivo por tonelada de alimento?. Si decidimos que éste puede variar en ±10% estamos diciendo que es aceptable, al tomar muestras de la mezcladora, encontrar valores entre 2.700 kg y 3.300 kg.

Establecidos estos LP ahora podemos calcular cuál debe ser el CV necesario lograr.

Producto A: dosis 3 kg/ton AB ± 10% =  min. 2.700 kg/ton  y  max. 3.300 kg/ton
Condición: Que se cumpla el 95% de las veces * (equivale a Homogeneidad de mezclado - Image 1 ± 2s) siendo:

Homogeneidad de mezclado - Image 2= media aritmética
S = desviación estándar 

* Ver la Tabla de Gauss Normalizada.


Determinación del CV necesario:

     ** Entonces sí:    Homogeneidad de mezclado - Image 1 ± 2s = 3.300   ....     luego s = (3.300 – 3.000) / 2 = 0.15
         Y como   CV = s / Homogeneidad de mezclado - Image 1 * 100  .....   resulta CV = 0.15 / 3 * 100 = 5%

   **  idem para 2.700


Para realizar las pruebas de mezclado se utilizan trazadores que pueden ser algunos de los componentes de las formulas o aditivos especiales como los Microtrazadores.

Las condiciones que deben cumplir son las siguientes:

1)      Que representen una fracción importante de lo que se está por medir.
2)      Que posean una gran cantidad de partículas por gramo.
3)      Una determinación analítica con muy bajo CV.
4)      Hay otras más pero son secundarias a éstas (densidad, forma, estaticidad, etc.)

Siempre que sea factible, es deseable utilizar más de un trazador.

La capacidad de un trazador así como de alguno de los aditivos de las fórmulas de ser mezclado homogéneamente es factible de ser calculada con la siguiente fórmula:

Homogeneidad de mezclado - Image 1
AminoNews 2005 - EVONIK

Siendo:                              

D: diámetro de partícula (mm)
M: tamaño de muestra (g)
P: concentración del aditivo (kg/ton)
ρ: densidad (g/cm3)
π: 3.14159

Sucede, a veces, que cumplidas estas condiciones el CV no es bueno pero debido a una razón estadística por cuanto las diez muestras que comúnmente se toman para el cálculo, por ser pocas, no se distribuyen normalmente en cuyo caso se puede recurrir a distribuciones de probabilidad para muestras pequeñas como la distribución de Poisson, Chi Cuadrado y también el cálculo de probabilidad p.

Chi Cuadrado (χ2) establece si las diferencias entre los valores observados y esperados son significativas y p expresa la probabilidad respecto del valor de χ2 encontrado.

Ejemplo 2.

Prueba de χ2 para mezclado

Homogeneidad de mezclado - Image 1

 

Como valor esperado puede tomarse el teórico o la media aritmética resultante; los valores de los parámetros (CV, CVpoisson, χ2, p) no cambian.

Es importante también definir el tamaño de las muestras a extraer de la mezcladora  para analizar porque afecta al CV y no es igual la exigencia de un determinado mezclado para un ave que consume 50 g o 100 g de alimento que para un novillo o una vaca lechera que consumen 5 kg o 10 kg de alimento.

En resumen, lo primero que hay que hacer es determinar los límites de proceso, luego determinar el tamaño de muestra y finalmente el CV necesario aplicando la fórmula mencionada.

 
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