REDUCCIN Y CLASIFICACIN DE TAMAO DE LOS SLIDOS

REDUCCIN Y CLASIFICACIN DE TAMAO DE LOS SLIDOS

UNIVERSIDAD TECNOLGICA DEL SURESTE DE VERACRUZ

INTRODUCCIN

Los slidos, en general, son ms difciles de tratar que los lquidos o gases. En los procesos, los slidos presentan diferentes apariencias: piezas angulares, lminas continuas o polvos namente divididos. Muchos materiales slidos presentan dimensiones demasiado grandes para su uso, la reduccin de tamao de los slidos se lleva a cabo para poder separar diversos ingredientes. De todas las formas y tamaos en que es posible encontrar los slidos, la partcula pequea es la ms importante desde el punto de vista de la ingeniera qumica. Es necesario un conocimiento de las caractersticas de las masas de los slidos en forma de partculas para el diseo de procesos y del equipo que opera con corrientes que contienen tales slidos.Los trminos trituracin y molienda se usan para denotar la subdivisin de partculas grandes en partculas ms pequeas.

FUNDAMENTOSEn la industria generalmente se trabaja con slidos los cuales precisan de una reduccin previa del tamao de los trozos, grnulos o partculas.La operacin de disminucin o reduccin de tamaos consiste en la produccin de unidades de menor masa a partir de trozos mayores; para ello hay que provocar la fractura o quebrantamiento de los mismos mediante la aplicacin de presiones.

OPERACIN DE LOS EQUIPOS DE REDUCCIN DE TAMAOLas tcnicas de reduccin de tamao son:1. COMPRESIN: Es utilizada para la reduccin gruesa de slidos duros, genera productos gruesos, medios o finos.2. CORTE: Se utiliza cuando se requiere un tamao definido de partculas.3. FROTACIN O ROZAMIENTO: Genera productos finos a partir de materiales blandos no abrasivos.4. IMPACTO: Esta tcnica consiste en el choque de las partculas para la disminucin de su tamao.Los requerimientos de tamao son diversos para cada tipo de productos, de ah que se utilicen diferentes mquinas y procedimientos. La operacin de desintegracin, tambin tiene la finalidad de generar productos que posea un determinado tamao granular, comprendido entre limites preestablecidos.VARIABLES DE LA REDUCCIN DE TAMAO ALIMENTACIN OBSTRUIDA: El desintegrador est equipado con una tolva alimentadora que se mantiene siempre llena de modo que el producto no se descarga libremente, lo que hace que aumente la proporcin de finos y disminuye la capacidad de produccin.

CONTENIDO DE HUMEDAD: En la etapa grosera e intermedia los materiales no deben exceder el 4% de humedad. En la etapa ms fina de reduccin de tamao se aplica una molienda hmeda.

TRITURACIN LIBRE: El producto desintegrado, junto con cierta cantidad de finos formados, se separa rpidamente de la zona de accin desintegrante despus de una permanencia corta. Por lo regular el producto de la molienda sale por una corriente de agua, por gravedad o lanzado por fuerza centrfuga.

OPERACIN EN CIRCUITO CERRADO: Cuando el material de rechazo es devuelto al desintegrador.

OPERACIN EN CIRCUITO ABIERTO: Cuando el material no se devuelve para su re trituracin.

DUREZA Y LA ESTRUCTURA DEL MATERIAL: Las mquinas para trituracin grosera de materiales blandos no necesitan una maquina tan robusta o compleja como las utilizadas a la trituracin de materiales duros.

TRITURADORESSon mquinas de baja velocidad para la reduccin burda de grandes cantidades de slidos. Los principales tipos son los trituradores de mandbulas, los trituradores giratorios, los trituradores de rodillos lisos y los trituradores de rodillos dentados. Los primeros tres trabajan por compresin y pueden quebrar piezas grandes de materiales muy duros, como en las reducciones primaria y secundaria de rocas y minerales metlicos. Los trituradores primarios se utilizan principalmente en minera, fabricacin de cemento y operaciones similares a gran escala. En un triturador de mandbulas la alimentacin ingresa entre dos mandbulas, colocadas formando una V abierta en la parte superior. Una de ellas est ja la otra, operada por un mecanismo excntrico, oscila en el plano horizontal y tritura grandes trozos de material atrapados entre las mandbulas. En el triturador giratorio, un cabezal cnico de trituracin gira dentro de una carcasa con forma de embudo, abierta en la parte superior. Un excntrico mueve la echa que conduce al cabezal de trituracin.

Los slidos atrapados entre el cabezal y la coraza se quiebran una y otra vez hasta que salen por el fondo. Los trituradores de rodillos lisos, son secundarios y generan un producto del tamao de 1 a 12 mm (0.04 a 0.5 in.). Ellos estn limitados por el tamao de partcula que puede ser atrapada por los rodillos para alimentaciones que uctan en tamao desde los 12 a los 75 mm (1 2 a 3 in) En los rodillos dentados, las caras de los rodillos presentan rugosidades, barras de quebrado o dientes. Pueden contener dos rodillos o slo uno que trabaja contra una placa quebradora curva. No estn limitados por el problema de agarre inherente a los rodillos lisos y funcionan por compresin, impacto, y corte, no slo por compresin. Trabajan con materiales ms blandos, como carbn, huesos, y pizarra blanda.

MOLINOS El trmino molino se utiliza para describir una gran variedad de mquinas de reduccin de tamao para servicio intermedio. El producto procedente de un triturador con frecuencia se introduce como alimentacin de un molino, en el que se reduce a polvo. Molinos de martillos e impactores. Todos estos molinos contienen un rotor que gira a gran velocidad en el interior de una coraza cilndrica. Por lo general el eje es horizontal. La alimentacin entra por la parte superior de la coraza, se trocea y cae a travs de una abertura situada en el fondo. En un molino de martillos, las partculas se rompen por una serie de martillos giratorios acoplados a un disco rotor. Una partcula de alimentacin que entra en la zona de molienda no puede salir sin ser golpeada por los martillos. Se rompe en pedazos, que se proyectan contra la placa estacionaria situada dentro de la coraza, rompindose todava en fragmentos ms pequeos. stos a su vez son pulverizados por los martillos y son impulsados a travs de una rejilla o un tamiz que cubre la abertura de descarga. Con frecuencia se montan sobre el mismo eje varios discos rotores, cada uno de dimetro de 150 a 450 mm (6 a 18 in.) y con cuatro a ocho martillos. Los martillos pueden ser barras rectas de metal con los extremos planos o alargados, o bien alados para formar un borde cortante. Los molinos de martillo con reduccin de tamao intermedio forman un producto con un tamao de partculas de 25 mm (1 in.) a 20 mallas. En los molinos de martillo para una molienda na, la velocidad perifrica de los extremos de los martillos alcanza 110 m/s (360 ft/s); estas mquinas reducen de 0.1 a 15 toneladas/h a tamaos ms nos que 200 mallas. Los molinos de martillo pulverizan casi cualquier producto: slidos brosos duros como corteza de un rbol o piel, virutas de acero, pastas hmedas blandas, arcilla viscosa y roca dura.

Molinos de rodillos. En los molinos de rodillos, los slidos son atrapados y triturados entre rodillos cilndricos verticales y un gran anillo. Los rodillos se mueven a velocidades moderadas en trayectoria circular. Los enrasadores levantan los trozos de slidos desde el piso del molino y los conducen entre el anillo y los rodillos, donde ocurre la reduccin. El producto es barrido al exterior del molino por medio de una corriente de aire hacia un separador-clasicador, desde el cual las partculas que superan el tamao deseado regresan al molino para una nueva reduccin. Pulverizan hasta 50 toneladas/h. Cuando se utiliza un clasicador, el producto puede llegar a renarse hasta el 99% que pase la malla 200. Molinos de atricin (desgaste). En un molino de atricin, las partculas de slidos blandos son frotadas entre las caras planas estriadas de unos discos circulares rotatorios. En un molino de rotacin simple uno de los discos es estacionario y el otro gira; en una mquina de doble rotacin ambos discos giran a alta velocidad en sentidos contrarios. La alimentacin entra a travs de una abertura situada en el centro de uno de los discos: pasa hacia fuera a travs de la separacin entre los discos y descarga por la periferia en una carcasa estacionaria. La separacin entre los discos es ajustable dentro de ciertos lmites. Por lo menos una de las placas de molienda est montada sobre un muelle, de forma que es posible que los discos se separen si entra en el molino un material que no puede ser molido. Molinos provistos de diferentes tipos de estras, rugosidades o dientes sobre los discos permiten una gran variedad de operaciones incluyendo molienda, troceado, granulacin, desmenuzamiento y, algunas veces, mezclado.

Los discos de los molinos de rotacin simple tienen de 250 a 1 400 mm (10 a 54 in.) de dimetro, y giran de 350 a 700 rpm. Los discos de los molinos de rotacin doble giran ms rpido, de 1 200 a 7 000 rpm. La alimentacin se tritura hasta un tamao mximo de partcula del orden de 12 mm (1 2 in.) y debe entrar con una velocidad uniforme controlada. Los molinos de frotacin muelen desde 1 2 hasta 8 tons/h para dar productos que pasan a travs de un tamiz de 200 mallas. La energa requerida depende en gran medida de la naturaleza de la alimentacin y del grado de reduccin alcanzado, y es mucho mayor que en los molinos y trituradores descritos anteriormente. Los valores tpicos estn comprendidos entre 8 y 80 kWh (10 y 100 hp h) por tonelada de producto.

Molinos de volteo. Una carcasa cilndrica que gira muy lento alrededor de un eje horizontal y est llena aproximadamente hasta la mitad de su volumen con un medio slido de molienda, constituye un molino de volteo. La carcasa es por lo general de acero, con un recubrimiento de una lmina placa de acero al alto carbono, porcelana, roca de slice o caucho. El medio de molienda consiste en barras metlicas en un molino de barras, tramos de cadenas o bolas de metal, caucho o madera en un molino de bolas, esferas de circonia o porcelana o guijarros en un molino de guijarros. Los molinos de volteo resultan inadecuados para la reduccin intermedia y na de materiales abrasivos. A diferencia de los molinos estudiados previamente, que requieren alimentacin de forma continua, los molinos de volteo pueden ser tanto de forma continua o discontinua. En una mquina discontinua una cantidad medida del slido que ser molido se deposita dentro del molino a travs de una abertura en la carcasa. Despus la abertura se cierra y el molino se mantiene girando durante varias horas; se detiene, y el producto se descarga. En un molino continuo el slido circula estacionariamente a travs de la coraza giratoria.

La energa consumida en elevar las unidades de molienda se utiliza en reducir el tamao de las partculas. En algunos molinos de volteo, como ocurre en un molino de barras, la mayor parte de la reduccin se realiza por compresin rodante y por frotacin a medida que las barras se deslizan hacia abajo y rodando entre s. Por lo general, las barras de molienda son de acero, de 25 a 125 mm (1 a 5 in.) de dimetro, con varios tamaos presentes en todos los tiempos del proceso en cualquier molino concreto. Los molinos de barras son sistemas de reduccin intermedia, pues son capaces de reducir una alimentacin de 20 mm (3 4 in.) hasta quiz 10 mallas; con frecuencia preparan el producto de un triturador para la reduccin nal en un molino de bolas. De esta manera se obtiene un producto con pocos tamaos grandes y un mnimo de nos.

MOLINOS DE ULTRAFINOSMuchos polvos comerciales contienen partculas de un tamao promedio de 1 a 20 m, aunque todas las partculas pasan por un tamiz estndar de 325 mallas que tiene aberturas de 44 m de ancho. Los molinos que reducen slidos hasta partculas tan nas reciben el nombre de molinos de ultranos. La molienda ultrana de polvos secos se realiza con molinos tales como molinos de martillos de alta velocidad, provistos de un sistema de clasicacin interna o externa, y con molinos de chorro o que utilizan la energa de un uido. La molienda hmeda de ultranos se realiza en molinos agitados.

MQUINAS CORTADORAS En algunos problemas de reduccin de tamao, las materias primas de alimentacin son muy duras o muy elsticas para romperse por compresin, impacto o frotacin. En otro tipo de casos la alimentacin debe reducirse a partculas de dimensiones jas. Estos requerimientos se pueden cumplir con mquinas llamadas granuladoras, las cuales producen piezas ms o menos irregulares, y cortadoras, las cuales producen cubos, cuadrados pequeos o diamantes. Las cortadoras de cuchillas rotatorias tpicas contienen un rotor horizontal que gira de 200 a 900 rpm en una cmara cilndrica. En el rotor estn de 2 a 12 cuchillos volados con bordes de acero templado o estelita, pasando con espacios cerrados sobre de 1 a 7 lechos estacionarios de cuchillos. Las partculas de alimentacin que entran desde arriba pueden cortarse varias veces antes de que sean lo sucientemente pequeas para pasar a travs de un tamiz situado en el fondo con aberturas de 5 a 8 mm. Otras cortadoras rotatorias y granuladores son similares en el diseo.

CARACTERISTICAS GENERALES DE TRITURADORAS Y MOLINOS

El equipo para reduccin de tamao se divide en trituradores, molinos, molinos de ultranos y mquinas de corte. Los trituradores realizan el trabajo pesado de romper las piezas grandes de materiales slidos en pequeos pedazos. Un triturador, en principio, opera con un material extrado de una mina, aceptando todo lo que venga de la mina y rompindolo en pedazos de 150 a 250 mm (6 a 10 in.). Un triturador secundario reduce estos pedazos a partculas quiz de tamao de 6 mm (1 4 in.) Los molinos reducen el producto del triturado hasta formar un polvo. El producto procedente de un molino intermedio puede pasar a travs de un tamiz de 40 mallas; la mayor parte del producto que sale de un molino no pasar a travs de un tamiz de 200 mallas con una abertura de 74 m. Un molino ultrano acepta como alimentacin partculas no mayores de 6 mm (1 4 in.); el tamao del producto generado es tpicamente de 1 a 50 m. Las cortadoras producen partculas de tamao y forma denidos, de 2 a 10 mm de longitud. Estas mquinas realizan su trabajo en formas muy diferentes. La compresin es la accin caracterstica de los trituradores. Los molinos emplean el impacto y frotacin, algunas veces combinados con compresin; los molinos de ultranos operan en principio por agotamiento. Una accin de cortado es por supuesto una caracterstica de cortadoras, troceadores y rajadores.

TAMAO DE PARTCULALas partculas slidas individuales se caracterizan por su tamao, forma y densidad. El tamao y la forma se especican fcilmente para partculas regulares, tales como esferas y cubos, pero en el caso de partculas irregulares (como granos de arena o lminas de mica) los trminos tamao y forma no resultan tan claros y es preciso denirlos de manera arbitraria.la forma de una partcula individual se puede expresar convenientemente en trminos de la esfericidad que es independiente del tamao de la partcula. Para una partcula esfrica de dimetro Dp, = 1; para una partcula no esfrica, la esfericidad se dene por la relacin

En general, es posible especicar dimetros para cualquier partcula equidimensional. Las partculas que no son equidimensionales, es decir, que son ms largas en una di- reccin que en otras, algunas veces se caracterizan por la segunda dimensin de mayor longitud. Por convencin, los tamaos de las partculas se expresan en diferentes unidades dependiendo del intervalo de tamaos que intervienen. Las partculas gruesas se miden en pulgadas o milmetros, las partculas nas en funcin de la abertura del tamiz, y las partculas muy nas en micrmetros o nanmetros. Las partculas ultranas se describen a veces en funcin de su rea de supercie por unidad de masa, por lo general en metros cuadrados por gramo.La informacin de tal anlisis de tamao de partcula se tabula para mostrar la masa o fraccin numrica en cada incremento de tamao como funcin del tamao promedio de partcula (o rango de tamao) en el incremento.

El anlisis tabulado de este modo se denomina anlisis diferencial. Los resultados generalmente se presentan como un histograma, con una curva continua como la lnea discontinua utilizada para aproximar la distribucin.

Una segunda forma de presentar la informacin es a travs de un anlisis acumulativo, obtenido por agregar, consecutivamente, los incrementos individuales, comenzando por el que contiene las partculas ms pequeas y tabulando o gracando las sumas acumuladas contra el dimetro mximo de partcula en el incremento.

En los anlisis acumulativos, los datos se pueden representar de manera adecuada por medio de una curva continua. Las grcas acumulativas tambin se pueden hacer sobre papel semilogartmico o, ms comnmente, sobre papel para logaritmo-probabilidad, en el cual la escala de las abscisas est dividida de acuerdo con una distribucin gaussiana de probabilidad. Si se conoce la densidad y la esfericidad de las partculas es posible calcular el rea de la supercie de las partculas en cada fraccin a partir de la ecuacin y sumar los resultados de todas las fracciones para obtener Aw, la supercie especca (el rea de la supercie total de una unidad de masa de partculas).

PROTOTIPO DE UN TRITURADOROBJETIVO Disear y crear un prototipo de manera similar a un triturador de slidos para que los alumnos conozcan su funcionamiento y la importancia que este tiene.

DESARROLLOEn la primera etapa se llev a cabo el diseo y se junt el material necesario para crear el triturador.

La madera que se utilizo fue la de una caja de verduras (2 cajas) Se utiliz un motor de licuadora de revoluciones Tornillos de dos pulgadas y media Clavos Regla

En la segunda etapa se empez armar el triturador con las medidas ya especificadas en el diseo.

En la tercera etapa se mont el motor en la base. Se utilizaron los tornillos y clavos.

CONCLUSIN

Trituracin. Es el proceso de reduccin de materiales comprendido entre los tamaos de entrada de un metro a un centmetro (0,01m), diferencindose en trituracin primaria (de 1 m a 10 cm) y trituracin secundaria (de 10 cm a 1 cm). La trituracin implica slo una transformacin fsica de la materia sin alterar su naturaleza, es de suma importancia en diversos procesos.

MoliendaEs una operacin unitaria que reduce el volumen promedio de las partculas de una muestra slida. Generalmente se habla de molienda cuando se tratan partculas de tamaos inferiores a 1" (1" = 2.54 cm) siendo el grado de desintegracin mayor al de trituracin.La reduccin se lleva a cabo dividiendo o fraccionando la muestra por medios mecnicos hasta el tamao deseado. Los mtodos de reduccin ms empleados en las mquinas de molienda son compresin, impacto, rozamiento y cortado.

BIBLIOGRAFA

OPERACIONES UNITARIAS EN INGENIERIA QUMICASPTIMA EDICINWarren L. McCabeJulian C. SmithPeter Harriott

Tamao de partculas/pdf http://sgpwe.izt.uam.mx/files/users/uami/mlci/red_tam_solidos_intro.pdf

Universidad Tecnolgica del Sureste de Veracruz1