Materiales slidos granulares.

Materiales slidos granulares. Ing. Carmen Llerena R. MSc.Propiedades. Anlisis de distribucin de tamaos. Tamizado.Materiales slidos granulares. Son muy frecuentes las operaciones industriales en las cuales se trata con materiales en forma de partculas, que pueden aparecer como fase nica o en sistemas heterogneos constituidos por dos o ms fases. Son muy numerosos los ejemplos que pueden citarse, desde las mezclas obtenidas en las descargas de los reactores de fermentacin, los jugos en los centrales azucareros, o las pulpas de la industria minera.

Materiales slidos granulares. Propiedades de una partcula:Su composicin o naturaleza: Determina las propiedades de un slido, como, su densidad, capacidad calrica, etc.Su tamao: pues define propiedades tales como: la superficie de la partcula, su volumen, la velocidad a la cual decanta la partcula en un fluido dadoSu forma: Las partculas son generalmente irregulares, aunque existen de forma regular, como esfricas, cilndricas, cbicas, etc. Propiedades de los slidos granulares. Un producto slido en forma de partculas o grnulos (cuyo tamao puede variar en un amplio rango). Puede ser: cierta masa de sal, azcar, granulado medicinal, bagacillo, un producto celular, u otro. Propiedades:Inherentes a la naturaleza del material slido:Densidad de las partculas o densidad del material (P)Dureza de las partculas.Esfuerzo de rotura por compresin (C).Mdulo de elasticidad (E).Friabilidad.

Propiedades de los slidos granulares. ( continuacin)Propiedades que dependen del conjunto de partculas:Densidad aparente del material (a).Porosidad ().Granulometra o distribucin de tamaos.Superficie especfica.

Densidad aparenteEs la masa total de material correspondiente a la unidad de volumen ocupado por el mismo. La densidad aparente, adems de depender del material o naturaleza del slido depende de factores tales como:Tamao de las partculas.Fraccin del volumen hueco entre las partculas.Fluido que ocupa los espacios vacos entre partculas (cuando no se advierte otra cosa se toma aire).

Densidad aparenteEsto hace que la densidad aparente no puede ser tabulada y se requiere su medicin de forma experimental de acuerdo al material que dispongamos.Siempre la densidad aparente ser menor que la densidad efectiva del material:a < PPor ejemplo: Para la sal gema: P = 2350 kg/m3 y la a = 1020 kg/m3. Para el carbn de piedra: P = 1350 kg/m3, a = 800 kg/m3.

Densidad aparente (continuacin)Porosidad () Viene definida como la relacin entre el volumen de los espacios vacos entre partculas (o volumen hueco) y el volumen total ocupado por el material. Es la fraccin hueca del material. Cuando m = mpartculas (masa de fluido en los canales despreciable como es el caso de ser ocupado por gases como el aire). Ecuacin 1.5 del texto de Rosabal

GRANULOMETRA O DISTRIBUCIN DE TAMAOS.El conocimiento de la composicin granulomtrica o distribucin de tamaos de los materiales granulares es indispensable para el ingeniero que estudia procesos o proyectos en sistemas donde intervienen slidos finamente divididos.

GRANULOMETRA O DISTRIBUCIN DE TAMAOS.Para la determinacin de las caractersticas granulomtricas, pueden emplearce diferentes mtodos:Anlisis por tamizado. Ofrece una distribucin msica.Anlisis por mediciones al microscopio. Ofrece resultados sobre la base de nmero de partculas.Pruebas de sedimentacin. Da resultados sobre la base de masa de partculas.Mediciones de rea superficial por adsorcin de gases. Ofrece resultados sobre la base de superficie de partculas.

Anlisis por tamizado.Consiste en la separacin de diferentes fracciones de tamaos del material, empleando para ello mallas perforadas o tamices cuyos huecos o aberturas poseen una dimensin conocida.Este mtodo es empleado para el anlisis de distribuciones en un rango:40 micrmetro a 4000 micrmetro es el ms frecuente, aunque puede haber ligeras variaciones entre los lmites del rango, de acuerdo al rango o normas de construccin de tamices. Tambin existen tamices para el anlisis especial, que permiten obtener datos confiables de tamaos para valores menores que 40 micrmetro. Para partculas que poseen otras dimensiones se utilizan otras tcnicas, como puede ser la microscopa ptica que permite el anlisis de partculas entre 0,8 y 150 micrmetro.

Anlisis por TamizadoCmo se lleva a cabo el anlisis por tamizado?.Ordenamiento de los tamices.Colocacin de la muestra del material cuidadosamente pesada.Vibraciones y/o golpes a los que se someten los tamices.Retencin de las partculas de mayor dimetro y el paso de las partculas ms pequeas.

MESH O MALLANmero de agujeros por pulgada lineal de malla.Destacar que a mayor mesh, menor tamao de abertura.Las aberturas de los tamices se utilizan segn escalas estandarizadas. Existen diversas escalas. En las tablas 1,2,3 y 4 del apndice del texto se reportan las escalas ms empleadas:TYLER (Inglesa)ASTM (EUA)GOST (ex URSS)ISO (Internacional).Estas escalas se diferencian entre s por la construccin de los tamices, los cuales guardan diferentes relaciones entre los dimetros de tamices consecutivos. Por ejemplo, en la escala TYLER, la relacin entre las aberturas de tamices consecutivos es , con posibilidad de intercalar tamices que la haran =1,189. La norma GOST tiene una relacin o mdulo igual a = 1,2589.

Formas de reportar el anlisis o distribucin de tamaos.

FRMULAS

Superficie de un material granular polidisperso.

Modelos estadsticos para representar las distribuciones de tamaos.Es incompleto el tratamiento de las distribuciones sin la utilizacin de los modelos. Existen mltiples modelos, los cuales se ajustan ms o menos satisfactoriamente de acuerdo al tipo de distribucin. Los ms usados son:Distribucin probabilstica logartmica.Distribucin de Gaudin-Andreev.Distribucin de Rozim-Rammler.

Modelo de Gaudin Andreev: Este es un modelo ms simple que postula: F(d) = c dn donde c y n son constantes que pueden ser obtenidas por la va del grfico logartmico de la funcin.Modelo Rozin-Rammler: Este modelo goza de buena aceptacin pues describe con buena aproximacin las distribuciones de tamao de partcula.

Modelo Rozin-Rammler (FRMULA)J

J

ANLISIS ACUMULAYIVOJ

OPERACIONES INDUSTRIALES DE TAMIZADO.El tamizado industrial o cribado se emplea con el objetivo de separar un determinado material slido granular en dos o ms fracciones en funcin del tamao de las partculas, empleando para ello mallas o superficies de cribado cuyos tamaos de abertura se seleccionan en funcin o de acuerdo al tamao deseado de las fracciones.Es conveniente que conozcan el contenido de las tablas a la 9 del apndice del Rosabal, Tomo II. Veamos las cuestiones bsicas de operacin.