DISEÑO DE UN MOLINO A MARTILLOS PARA CEREALES

OBJETIVOS:

Objetivos generales:

Diseñar y calcular un molino de cereales a matillos.

Objetivos específicos:

Diseñar

Características de diseño:

Se requiere diseñar un molino de cereales a martillos que tenga una producción de 1000Kg/hr con un ciclón.

Características de la maquina:

Un molino de cereales a martillo es básicamente una trituradora, su principio se basa en golpear los cereales por medio de los martillos contra las paredes del molino de tal forma que estos son triturados o reducidos en tamaño hasta un tamaño deseado, el tamaño deseado de los cereales se logra con la ayuda de una malla ( saranda) que se encuentra alrededor del eje del molino el cual esta lleno de orificios del diámetro del tamaño que se desee reducir los cereales.

Existen diferentes tipos de molinos como los que muestran en los siguientes esquemas:

Molino a percusión Molinos a martillos

Para recolectar los cereales ya molidos se emplea el uso de un ciclón que se esta acoplado ala salida del molino.

Es uso del ciclón se emplea cuando es necesario separar partículas de diámetro superior a 5 µm suele emplearse el dispositivo denominado ciclón. Es de gran sencillez,

compacidad, fácil mantenimiento y elevada eficacia. El funcionamiento de este tipo de aparatos podemos verlo en la siguiente figura.

El aire cargado de polvo del cereal entra tangencialmente por la parte superior cilíndrica. La corriente de aire sigue una trayectoria en espiral que primero se dirige hacia el fondo del tronco de cono, ascendiendo después por el centro del mismo. El aire, una vez depurado, abandona el ciclón por la parte superior. Las partículas separadas se descargan por el fondo del ciclón.

Otro elemento fundamental para un óptimo rendimiento de este tipo de separador de particulas es el correcto dimensionado del mismo. En la Figura anterior se han dibujado las dimensiones relativas para el diseño de un ciclón.

El rendimiento de un ciclón depende del diámetro del mismo y del tamaño de las partículas a separar tal como puede verse en la Tabla 1.

Diámetro del ciclón

Rendimiento total %

Rendimiento % según tamaño partículas

Tamaño partículas

µm

Rendimiento %

Tamaño partículas

µm

Rendimiento %

150cm 90 <5 66 <5 98

230cm 83 <10 60 <10 99

610cm 70 <20 47 <20 98

Como se a podido observar el ciclón funciona con una cierta velocidad de entrada para poder producir una cierta velocidad tangencial dentro del ciclón y de esta manera poder separar las partículas de cereales del aire, para esto se debe emplear un ventilador que proporcione la velocidad deseada y además el caudal deseado, existen una gran gama de ventila dores en cuanto al tipo forma eficiencia, la elección de los ventiladores se lo realizara en este proyecto por medio de un programa electrónico.

CALCULO Y DICEÑO DEL CICLÓN

Diseño de ciclones convencionales

Ciclones convencionales

Con las relaciones geométricas:

Eficiencia de captación

Diversos autores investigaron la duración teórica del movimiento de las partículas en el ciclón y estimaron un desempeño teórico del equipo.

Varias expresiones teóricas y semi empíricas han sido propuestas para prever la eficiencia de captación de un ciclón, pero existen otros métodos experimentales de mayor confianza

= Eficiencia de selección

D’= Diámetro de corte de para el tamaño de partícula en el que la eficiencia es del 50% en el ciclón considerado.

En la práctica lo que se especifica en un proyecto es la eficiencia de separación deseada para partículas de un determinado tamaño.

D.

Relación empírica de Rossin, Rammler e Intelmann:

B = Largo del ducto de entrada al ciclón;

N = Número de vueltas dadas por el gas en el interior del ciclón ( igual a 5 );

v = velocidad de entrada del gas al ciclón basada en un área B.

= viscosidad del aire;

= Densidad del aire;

S = Densidad del sólido.

Dimensionamiento

De la ecuación 01 tenemos :

para N = 5

Cálculos:

Después de establecido el porcentaje de captación para las partículas de tamaño D especificado en la curva de eficiencia, se halla el valor D/D’.

- Se Calcula D’;

Con la eficiencia de captación de 90% se calcula de la curva la relación D/D`

Donde:

D/D`=3

Con un D=50 m calculamos D`

D’= 50 / 3 = 16.67 m = 16.67 x 10 -4 cm

- Se Calcula- DC (Ecuación 02 );

Para el calculo de DC en necesario conocer los valores de la densidad del aire, la

densidad del sólido, la viscosidad del aire, los cuales se obteneros de tablas, también se requise de Q el caudal y v la velocidad, estos valores son:

=0.00109425gr/cm3

=0.72gr/cm3

=1.96x10-4gr/cm3

Q = 2250kg/h=625000gr/s

v = 25m/s=2500cm/s.

4

243

1096.1

)1067.16(*)10094.172.0(*2500*96.13

x

xxDc

tomamos

- Se especifican las demás dimensiones :

Lc=Zc=2Dc=2*100cm Lc=Zc=200cm

4

DcB

cmB 25

- Para una altura de entrada:

2500*25

625000H

Dimensiones finales del ciclón

L=2m

Z=2m

Ds=1m

J=0.25m

B=0.25m

H=0.5m

Calculo de la velocidad y caudal requerido para el ciclón

A continuación se realiza el desarrollado un procedimiento para poder calcular el equipo de transporte neumático adecuado tomando en cuenta aspectos para una buena fluidización:

1. Se deberá de determinar la cantidad de material que se produce, el tipo de material y el tiempo de generación del material. En este proyecto se requiere la conducción de 1000 kg de cereales (maíz o trigo) en un tiempo de colección de 1 horas

2. Se deberá pasar esta información a kilogramos/hora esto es 1000 kg / 1 hr = 1000 kg/hr, esto es, tenemos una generación de 1000 kg/hr o 1 ton/hr de cereales (maíz o trigo).

3. En la siguiente tabla de "Pesos de Materiales por Volúmen" deberás ubicar el cereal (maíz o trigo). El cual vemos que tiene un peso de 720 Kg/m3.

Pesos de Materiales por Volúmen

Material Condición FísicaPeso Promedio por Volúmen

kg/m3 lb/pie3Almidón Pulverizado 480 a 640 30 a 40Aserrín Granular 240 a 320 15 a 20Borax Pulverizado 800 a 1120 50 a 70

Carbón Granular 800 a 960 50 a 60Ceniza volatil limpia Pulverizada 560 a 720 35 a 45

Corcho molido Pulverizado 80 a 240 5 a 15Cuarzo molido Pulverizado 1760 110

Grafito Pulverizado 640 40Granos de café Granular 640 a 720 40 a 45Granos de maiz Granular 720 45

Jabón en escamas Granular 160 a 320 10 a 20Laniza Granular 720 45

Madera triturada Fibrosa 240 a 480 15 a 30Madera en virutas Granular 290 a 320 18 a 20

Malta Seca 720 45Molibdeno,

concentrados dePulverizado 1760 100

Polvos metálicos Pulverizado 800 a 1600 50 a 100Sal Pulverizada 1200 a 1520 75 a 95

Salvado Granular 260 a 320 16 a 20Samilla de algodón Granulada 560 a 640 35 a 40

Sosa comercial ligera Pulverizada 400 a 560 25 a 35Sosa comercial pesada Pulverizada 880 a 1040 55 a 65

Talco Pulverizado 800 a 960 50 a 60Zinc, Óxido de Pulverizado 320 a 560 20 a 35

Zinc, Sufatos de Pulverizado 1120 70

4. Posteriormente buscaremos los 720 kg/m3 el cual es el peso máximo del sereal y obtuvimos en el paso anterior. Este dato deberá ser buscado en la gráfica de Transporte de Materiales con Aire. Una vez localizado los 720 kg/m3 se deberá trazar una línea vertical hacia arriba intersecando con la línea de m3 de Aire por Kg de Material y seguir trazando hasta interceptar con la línea de Velocidad de Transporte en m/s.

5. Una vez intersectadas las líneas podemos observar que los m3 de Aire por Kg de Material intersectan cerca en el 2.25 m3/kg y la Velocidad de Transporte en m/s intersecta en  25.45 m/s.

6. El caudal de aire requerido se determina multiplicando los 1000 kg/hr de sereal que se obtuvieron en el paso 2, por los 2.25 m3/kg. Esto es 1000 kg/hr x 2.25 m3/kg = 2250 m3/hr CAUDAL TOTAL

7. Posteriormente comparamos la Velocidad de Transporte obtenida en la gráfica con la tabla de Velocidades Mínimas de Aire para el Transporte de Materiales, ubicamos nuevamente el sereal o el material más parecido a este. El valor de la gráfica es de 25.45 m/s, el valor de la tabla es de 20.2 a 24.6 m/s para el maiz y 20 a 25 para el trigo, podemos observar que el valor obtenido en la gráfica es cercano al sugerido dentro de nuestra Tabla de Velocidades Mínimas de Aire para el Transporte de Materiales. De acuerdo a esto sugerimos mínimo tener en el sistema 20 m/s  y máximo 25 m/s. Por otro lado se puede sacar un promedio de (20 m/s +  25m/s) / 2 = 22.5 m/s VELOCIDAD DE TRANSPORTE pero tomamos el valor de 25m/s

Velocidades Mínimas de Aire para el Transporte de Materiales

Descripción FPM m/sAlgodón 4000 a 6000 20.3 a 30.5Arena 6000 a 9000 30.5 a 45.7Aserrín 4000 a 6000 20.3 a 30.5Avena 4500 a 6000 22.9 a 30.5Azúcar 5000 a 6000 25.4 a 30.5Cal 5000 a 7000 25.4 a 35.6Cáñamo 4500 a 6000 22.9 a 30.5Carbón en polvo 4500 a 6000 22.9 a 30.5Cemento 6000 a 9000 30.5 a 45.7Ceniza 6000 a 8500 30.5 a 43.2Corcho 3500 a 5500 17.8 a 27.9Desechos de 4500 a 6500 22.9 a 33.0

trituradoraFibra vegetal seca 4500 a 6000 22.9 a 30.5Gases 2000 a 3000 10.2 a 15.2Granos de café 3500 a 6000 17.8 a 30.5Humos 2000 a 3000 10.2 a 15.2Lana 4500 a 6000 22.9 a 30.5Madera en virutas 4500 a 6000 22.9 a 30.5Maíz 5000 a 7000 20.2 a 24.6Papel 5000 a 6000 25.4 a 30.5Polvo 3500 a 6000 17.8 a 30.5Polvos secos 2500 a 3500 12.7 a 17.8Sal 5500 a 7500 27.9 a 38.1Semilla de algodón 4000 a 6000 20.3 a 30.5Trigo 5000 a 7000 20 a 25Virutas 4500 a 7000 22.9 a 35.6Yute 4500 a 6000 22.9 a 30.5

Entonces para la elección de un ventilador tenemos los siguientes datos:

VELOCIDAD DE TRANSPORTE…………………………..25m/sCAUDAL TOTAl………………………………………………2250 m3/hr