INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CIUDAD MADERO DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y BIOQUIMICA OPERACIONES UNITARIAS 1 TAREA No.
REDUCCION DE TAMAÑO
NOMBRE DE LOS ALUMNOS
No. CONTROL
GÓMEZ TORRES ANDREA
09070686
NAVARRO VILLEGAS VICTOR MANUEL
09070794
PEREZ CHESSANI CARLOS EDUARDO
09070703
SÁNCHEZ MERCADO SUSANA IVONN
09070815
SOTO BARRAGÁN JESSICA CAROLINA
09070914
23 DE ABRIL 2012
INDICE OBJETIVO
3
Tema 4
4
Reducción de tamaño.
4
4.1 Importancia y clasificación de reductores de tamaño
4
4.2 Calculo de la potencia del reductor.
5
Ley de Rittinger
5
Ley de Bond
5
4.3 Selección de reductores de tamaño.
6
Criterios para desintegración mecánica
7
Clasificación de operaciones de reducción de tamaño
7
Clasificación de máquinas de reducción de tamaño:
7
Algunos tipos de máquinas para reducir tamaño
7
Referencias:
13
OBJETIVO Continuando con la programación de la materia “Operaciones Unitarias I” ahora abordamos el tema de reducción de tamaño. Operación física complementaria de gran importancia en la industria debido a que nos permite adecuar el tamaño de una materia prima a el tamaño que se requiere en el proceso. Ademas se hablará de el procedimento que requiere esta operación, los tipos de reducción de tamaño y las herramientas necesarias para realizarla.
Tema 4 Reducción de tamaño. 4.1 Importancia y clasificación de reductores de tamaño
En la industria generalmente se trabaja con sólidos los cuales precisan de una reducción previa del tamaño de los trozos, gránulos o partículas. La operación de disminución o reducción de tamaños consiste en la producción de unidades de menor masa a partir de trozos mayores; para ello hay que provocar la fractura o quebrantamiento de los mismos mediante la aplicación de presiones. Los requerimientos de tamaño son diversos para cada tipo de productos, de ahí que se utilicen diferentes maquinas y procedimientos. La operación de desintegración, también tiene la finalidad de generar productos que posea un determinado tamaño granular, comprendido entre limites preestablecidos. La compresión se usa para reducir sólidos duros a tamaños más o menos grandes. El impacto produce tamaños gruesos, medianos y finos, la frotación o cizalla, produce partículas finas y el cortado se usa para obtener tamaños prefijados.
Los fines de la reducción de tamaño es muy importante en la industria por las siguientes razones: 1. Facilita la extracción de un constituyente deseado que se encuentre dentro de la estructura del sólido. 2. Se pueden obtener partículas de tamaño determinado cumpliendo con un requerimiento específico del alimento. 3. Aumento de la relación superficie-volumen incrementando, la velocidad de calentamiento o de enfriamiento, la velocidad de extracción de un soluto deseado, etc.
4. Si el tamaño de partículas de los productos a mezclarse es homogéneo y de tamaño más pequeño que el original, la mezcla se realiza más fácil y rápido. 4.2 Calculo de la potencia del reductor.
La trituración es un proceso muy ineficaz por lo que es importante que la energía utilizada en el proceso se aproveche al máximo. En general, se acepta que muy poca de la energía consumida por una instalación de desintegración se utiliza para la operación de ruptura por ello se conocen dos tipos de rendimiento que son:
Rendimiento Mecánico: es la fracción de la energía total del motor de la máquina de trituración perdido por efecto del calor por roce en los cojinetes de la máquina, por las partes en movimiento, etc.
Rendimiento de Trituración: es la relación entre la energía superficial creada por trituración y la energía absorbida por el sólido, es decir, cuanta de la energía de tensión fue utilizada para fracturar el sólido y crear la nueva área superficial.
Ley de Rittinger
Rittinger consideró que durante la molienda de los sólidos la energía necesaria debe ser proporcional a la nueva superficie producida y ésta se puede aplicar razonablemente cuando el suministro de energía por unidad de masa no es demasiado grande y la alimentación al equipo de trituración es menor a 100ton/h. La Ecuación es: P T
= Kr
− 1
1
Dvsb
Dvsa
Donde:
P: Potencia (C.V) T: alimentación (toneladas/h) = Diametro promedio volumen-superficie producto (cm) = Diametro promedio volumen-superficie alimento (cm) Kr = Constante que depende del material
Ley de Bond
Se utiliza para cuando la alimentación al proceso es grande (T>100ton/h) y es la más real para la estimación de las necesidades de energía de las trituraciones y molinos industriales.
La ecuación es la siguiente: P T
= 0.815Wi
− 1
1
Dpb
Dpa
Donde: P: Potencia (C.V) W: Fraccion de trabajo (constante) Los valores de Dpa y Dpb son respectivamente, el diámetro del tamiz (m) por donde pasa el 80% del alimento y el diámetro del tamiz (m) por donde pasa el 80% del producto, es decir, donde la fracción acumulativa (θn) sea igual a 0,2.
4.3 Selección de reductores de tamaño.
Las maquinas industriales para reducir partículas operan de 4 modos posibles: Modo
Análogo
Aplicacion
Compresion
Cascanueces
Reduccion tosca de solidos duros. No genera partículas finas.
Impacto
Martillo
Da productos gruesos, medios o finos.
Frotamiento
Lima
Da productos muy finos a partir de materiales blandos y no abrasivos.
Cortado
Tijeras
Da un tamaño de particula bastante preciso con una baja cantidad de finos.
Criterios para desintegración mecánica
Los costos de energía constituyen el principal gasto en estas operaciones.
Una máquina ideal de reducción de tamaño debe:
a)
Tener gran capacidad
b)
Requerir baja potencia por unidad de producto
c)
Dar un producto único o con cierta distribución deseada de tamaño
Para elegir una máquina debe considerarse: a)
El tamaño deseado
b)
Caracterización del material inicial, tamaño y distribución granulométrica, dureza, abrasividad
Clasificación de operaciones de reducción de tamaño
· No existe una clasificación rigurosa, en una reducción gradual de tamaño pueden diferenciarse las operaciones: ·
Quebrantar: equivale a subdividir el tamaño hasta la dimensión de una avellana
·
Triturar: subdividir el tamaño hasta la dimensión de una granalla
·
Moler:corresponde a una trituración fina
Clasificación de máquinas de reducción de tamaño:
·
Trituradores bastos: máquinas cuya alimentación son trozos grandes (mayores a 5 cm de diametro)
·
Trituradores intermedios: máquinas que no se alimentan de masas muy grandes y que
dan un producto capaz de pasar el tamiz de 40 mallas ·
Molinos de finos. Máquinas que dan producto que pasa por el tamiz de 200 mallas
Algunos tipos de máquinas para reducir tamaño
Trituradores o quebrantadores bastos:34
· De mandíbulas (Blake, Dodge) · De mandíbulas giratorias
Trituradores intermedios
· De rodillos
· De martillos · De discos
Molinos finos
· Centrífugos · De piedras de molino · De rodillos · De bolas · De tubos
Molinos ultra finos
· De martillos · Que usan la energía de un fluido Trituradora de mandíbulas Blake
· La alimentación se recibe por la parte superior entre dos mandíbulas que forman una V abierta con un ángulo de 20 — 30. Una mandíbula es fija, casi vertical, y la otra es móvil. · Las mandíbulas se abren y cierran 250 — 400 veces por minuto. · La descarga de producto es por el fondo y de manera intermitente. Trituradoras de rodillos lisos · Su acción se basa en dos rodillos metálicos de superficies lisas que giran en sentido opuesto. · Las partículas de alimentación aprisionadas por los rodillos se rompen durante la compresión y se descargan por la parte inferior · Las velocidades de los rodillos fluctúan entre 50 — 300 r.p.m.
· El tamaño del producto depende del espacio entre los rodillos · Dan pocos finos Quebrantador giratorio · Es una trituradora de mandíbulas circulares entre las cuales se oprime y subdivide el material en varias partes · Un cabezal cónico de trituración gira dentro de una carcaza en forma de embudo y abierta en la parte superior donde entra la alimentación · Los sólidos aprisionados en el espacio en forma de V formado por el cabezal y la carcaza se rompen varias veces hasta salir por el fondo35 · El cabezal de trituración gira libremente sobre el eje y se mueve lentamente por la fricción del material que se tritura · La velocidad del cabezal es 125 — 425 giros por minuto · La descarga del producto es continua Trituradora de rodillos dentados · Las superficies de los rodillos pueden tener estrías, bordes rompedores o dientes · Pueden tener dos rodillos, o sólo uno que trabaja frente a una placa curvada fija. · Los trituradores de rodillos dentados son más versátiles. No sólo operan por compresión sino que también por impacto y cizalladura · No pueden trabajar con sólidos muy duros Quebrantadores de impacto
· Tienen un rotor cilíndrico de alta velocidad que gira dentro de la carcaza · La alimentación se introduce por la parte superior, y se rompe al chocar con el rotor o con las paredes y sale por el fondo de aparato Impactores con dos rotores normalmente proporcionan una trituración en tres etapas Molino de martillos · Se usa para ultra finos que pasan el tamiz de 325 mallas · Las partículas son rotas por grupos de martillos oscilantes conectados a un disco giratorio · Además de los martillos el eje del molino lleva 2 ventiladores que mueven el aire a través del equipo y los descargan en ductos que colectan el producto
Molinos que usan la energía de un fluido
· Las partículas sólidas son transportadas en una comente gaseosa y dirigidas con gran velocidad en una trayectoria elíptica · Por golpes y por fricción contra las paredes de la cámara y también por fricción entre las mismas partículas se efectúa la reducción de tamaño · El gas es aire comprimido o vapor sobrecalentado
Molino de bolas
· La mayor parte de la reducción se efectúa por impacto cuando las bolas caen desde la máxima altura de la carcaza · Hay molinos tubulares en los que la carcaza es cilíndrica. Se pueden colocar particiones transversales y generar compartimentos con bolas de diámetro decreciente en el sentido de avance del material tratado. Esta modalidad disminuye el trabajo inútil ya que las
bolas grandes sólo rompen partículas grandes y las pequeñas sólo reducen partículas chicas
Molino cónico
Contiene bolas de distintos tamaños debido al desgaste natural causado por la operación · A medida que gira la carcaza las bolas grandes se desplazan hacia el punto de máximo diámetro y las pequeñas hacia el punto de descarga. · De esta manera el rompimiento inicial se hace con las bolas más grandes y luego las partículas se vuelven a reducir por el efecto de las bolas más pequeñas que caen de una altura 36 menor · Esta operación aumenta el rendimiento del molino ya que mejora la razón producto obtenido por energía consumida
Molino de rodillos
· Las partículas sólidas son aprisionadas entre un miembro giratorio y la cara de un anillo o carcaza · Los rodillos cilíndricos verticales presionan contra un anillo — yunque fijo · El producto se retira con una corriente de aire y va a un separador clasificador
Ejemplos de maquinas reductoras de tamaño:
Molino de discos
Trituradora de rodillos lisos
Molino fino Cortadora
Trituradora Blake En resumen:
Referencias:
descom. (s.f.). apuntes de ingenieria quimica. Recuperado el 20 de Abril de 2012, de Reduccion de tamaño: http://descom.jmc.utfsm.cl/jcarmi/proyectos_de_ingenieria/material/apuntes%20II/03Reduccion%20de%20tamano.pdf Introduccion a la Ingenieria Quimica. (2010). Recuperado el 20 de Abril de 2012, de http://www.fing.edu.uy/iq/cursos/iaiq/materiales/OperacionesUnitarias.pdf Perez, D. E. (s.f.). Operacion unitaria reduccion de tamaño. Recuperado el 20 de Abril de 2012, de Monografias: http://www.monografias.com/trabajos55/analisisvolumetrico/analisis-volumetrico.shtml Rincon del vago. (s.f.). Operaciones unitarias. Recuperado el 20 de Abril de 2012, de Reduccion de solidos: http://html.rincondelvago.com/reduccion-del-tamano-desolidos.html Taringa! (Agosto de 2011). Recuperado el 20 de Abril de 2012, de Trituracion y molienda: http://www.taringa.net/posts/info/11884200/Trituracion-y-Moliena-deMinerales-_apuntes_.html
