Uso del LAMBDA DOSER como alimentador de polvo
El LAMBDA DOSER es un sistema de dosificación de polvos de alta precisión diseñado para suministrar sólidos secos y de flujo libre de manera controlada y reproducible. Configurado como un alimentador de polvo, permite la generación de corrientes de partículas finas para aplicaciones en generación de aerosoles, pirólisis, estudios de combustión y diagnósticos de partículas en tiempo real como LIBS (Espectroscopía de Plasma Inducido por Láser) y LII (Incandescencia Inducida por Láser).
Principio de funcionamiento
El instrumento dosificador de polvos LAMBDA es una bomba programable única para sustancias sólidas de flujo libre. Permite la adición automática o continua de polvos, materiales pulverulentos y cristalinos.
El motor de la unidad de accionamiento está controlado mediante electrónica de cuarzo, de forma similar a los relojes electrónicos. El distribuidor de polvo tiene forma de espiral abierta (no tipo tornillo como en otros sistemas, que pueden compactar el polvo y obstruir el tornillo dosificador). Esta espiral recoge el polvo y lo empuja hacia el centro, desde donde cae fuera de la unidad dosificadora. La velocidad de rotación de la espiral está controlada electrónicamente, lo que permite un ajuste preciso del caudal de dosificación. Según las propiedades físicas del material y la configuración utilizada, los dosificadores de polvo LAMBDA pueden dispensar polvos a tasas que van desde unos pocos miligramos por minuto hasta varios gramos por minuto.
Configuración para la dosificación de polvo
En variadas aplicaciones el dosificador de polvo LAMBDA DOSER se puede integrar a una unión en T o una entrada de gas tipo venturi, donde una corriente de gas portador (como aire comprimido o nitrógeno) arrastra el polvo dosificado. Esta configuración crea un flujo de aerosol bien definido, adecuado para el análisis de partículas en vuelo o su introducción en zonas de alta temperatura, como reactores de pirólisis. La corriente de polvo generada puede dirigirse a tubos verticales, cámaras de interacción láser o sistemas ópticos de diagnóstico. En configuraciones con recirculación, el sistema puede incluir un separador ciclónico para recuperar y reutilizar las partículas, formando así un sistema cerrado de alimentación.
Aplicaciones
El LAMBDA DOSER ha sido utilizado con éxito como alimentador de polvo en diversos estudios científicos y simulaciones industriales. Ejemplos notables incluyen:
Pirólisis de biomasa: Alimentación de material lignocelulósico en polvo a un reactor de alta temperatura bajo flujo de gas inerte (Proust et al., 2024).
Referencia: Christophe Proust, Matthieu Proust, Jean Foyer. High temperature pyrolysis of lignocellulosic biomass for biogas production. Technological Systems, Sustainability and Safety, Feb 2024, Paris, France. hal-04538203
En este estudio, se utilizó el HI-DOSER para alimentar de manera continua biomasa en polvo, como celulosa y lignina, a un horno tubular con flujo de nitrógeno. El objetivo fue simular condiciones de pirólisis rápida (tasas de calentamiento >1000 °C/s) y analizar la producción de gas de síntesis.
Papel del LAMBDA HI-DOSER:
- Alimentó polvo de biomasa (1–20 g/min) en una corriente de nitrógeno.
- Suministró el polvo de manera uniforme a un horno de alta temperatura.
- Permitió una inyección reproducible de partículas, fundamental para una medición precisa del rendimiento de gases.
Resultado:
El flujo de polvo constante y programable permitió un análisis preciso de los efectos de la velocidad de calentamiento sobre la producción de gas de síntesis. Esto condujo a resultados cuantificables (por ejemplo, 1.1 Nm³/kg de gas de síntesis a partir de celulosa a 1000 °C) y a conocimientos relevantes sobre las rutas de degradación térmica de diferentes biomasas.
Diagnóstico de aerosoles: Entrega de corrientes de polvo calibradas para estudios LIBS y LII de aerosoles con contenido metálico (Prüfert et al., 2022).
Referencia: Christian Prüfert, Tim Beitz, Oliver Reich, Hans-Gerd Löhmannsröben. Inline process analysis of copper-bearing aerosols using laser-induced breakdown spectroscopy, laser-induced incandescence and optical imaging. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, Vol. 197, 2022, Article 106527. doi.org/10.1016/j.sab.2022.106527
En este estudio, el modelo DOSER de 0.2 L se integró en un sistema cerrado de generación de aerosoles, diseñado para el análisis en tiempo real y sin contacto de aerosoles mediante LIBS, LII e imágenes estroboscópicas.
Papel del LAMBDA DOSER:
- Dosificó cantidades controladas de diversas partículas metálicas, incluyendo polvos de Al₂O₃ y CuFeS₂, en una corriente de aire.
- Permitió la generación continua de aerosoles con alta estabilidad en la concentración de partículas.
- Control en línea en una configuración vertical con tubo de cuarzo y detectores ópticos.
El DOSER permitió un flujo de aerosol estable, necesario para la clasificación y el conteo en tiempo real de partículas individuales, basado en su incandescencia y firmas espectrales. Esto fue crucial para obtener datos de alta resolución (hasta 500 Hz de repetición láser) y demostrar la viabilidad de LII como método para la clasificación de aerosoles.
Ventajas en aplicaciones de dosificación de polvo
- Precisión y estabilidad: Ofrece dosificación consistente, esencial para experimentos que requieren densidad de partículas o flujo de masa reproducible.
- Diseño hermético: Garantiza un funcionamiento seguro y limpio, minimizando la contaminación y la pérdida de partículas.
- Integración flexible: Se puede acoplar fácilmente con instrumentos analíticos, reactores y generadores de aerosoles.
- Sin vibración neumática: A diferencia de los alimentadores de lecho fluidizado, el LAMBDA DOSER opera sin agitación mecánica, reduciendo la complejidad del sistema y el desgaste.
En ambos casos, el LAMBDA DOSER permitió una entrega controlada y en tiempo real de material particulado, garantizando consistencia experimental y calidad de datos.
Conclusión
Cuando se requiere una dosificación de polvos precisa, confiable y libre de contaminación, el LAMBDA DOSER ofrece una solución robusta. Su capacidad para funcionar como alimentador de polvo lo convierte en una herramienta ideal para la investigación moderna en aerosoles, pirólisis, combustión y análisis de partículas en tiempo real.