FACULTAD : FACULTAD DE INGENIERA QUMICA
ASIGNATURA : LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II
PROFESOR : ING. CARLOS ANGELES QUEIROLO TEMA : REDUCCIN DE TAMAO
G.H: 01Q
INTEGRANTES: GRUPO N3
CRUZ ESPINOLA DENIS JAICOL 1126120176
MAZA CARO SHEYLA 1126120194
ORMACHEA CRDENAS GIORGIO 1126120327
POMA SULCA MIRELLA MADELEYNE 1116120248
PONCE MONTENEGRO KAROLA 1126120265
SENZ SILVA JORGE LUIS 1126120051
SULCA CHUMPITAZI JORDAN 1126120452
VEGA DVALOS DIEGO ANDR 1126120497
FECHA DE REALIZACIN: 01/09/2015
FECHA DE PRESENTACIN: 08/09/2015
BELLAVISTA CALLAO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
AO DE LA DIVERSIFICACIN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA
EDUCACIN
i
CONTENIDO
INTRODUCCIN
I. MARCO TEORICO ............................................................................................................. 1
1.1. REDUCCIN DE TAMAO ..................................................................................... 1
1.2. FINALIDAD DE LA REDUCCIN DE TAMAO ............................................ 2
1.3. TCNICAS DE REDUCCIN DE TAMAO ...................................................... 2
1.4. VARIABLES DE LA REDUCCIN DE TAMAO ............................................. 2
1.5. APARATOS PARA LA REDUCCIN DE TAMAO ......................................... 3
II. EQUIPOS Y MATERIALES ........................................................................................... 8
2.1. EQUIPOS .................................................................................................................... 8
2.1.1 MOLINO PLANETARIO DE BOLAS PM 100 ................................................ 8
2.1.2 BALANZA ELECTRNICA ................................................................................. 8
2.1.3 SERIE DE TAMICES ........................................................................................... 8
2.1.4 BOLAS DE ACERO DE 4-8 .............................................................................. 9
2.2. MATERIALES ............................................................................................................ 9
III. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ....................................................................... 10
IV. OBSERVACIONES EXPERIMENTALES .................................................................. 11
V. DATOS EXPERIMENTALES ....................................................................................... 12
VI. CLCULOS Y RESULTADOS OBTENIDOS ........................................................... 12
VII. ANALISIS DE RESULTADOS ................................................................................... 18
VIII. CONCLUSIONES ........................................................................................................... 18
IX. BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................. 18
X. ANEXOS ............................................................................................................................ 19
ii
INTRODUCCION
La molienda es una operacin unitaria que, a pesar de implicar slo una
transformacin fsica de la materia sin alterar su naturaleza, y siendo de suma
importancia en diversos procesos industriales, ya que el tamao de partculas
representa en forma indirecta reas, que a su vez afectan las magnitudes de los
Fenmenos de transferencia entre otras cosas.
En este presente laboratorio de Reduccin de Tamao, teniendo como muestra Cal
con un 80% de partculas de dimetro entre 800y 650 um se reducirn estos
dimetros hasta que el 80 % de la muestra sea de dimetro 315 um. Con una
operacin de molienda en un molino de bolas en diferentes tiempos, con el
conocimiento de la granulometra se podr verificar el objetivo de esta experiencia
para determinado material que es de importancia.
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
1
I. MARCO TEORICO
1.1. REDUCCIN DE TAMAO
La reduccin de tamao es la operacin unitaria en la que el tamao medio de los
alimentos slidos es reducido por la aplicacin de fuerzas de impacto, compresin,
cizalla (abrasin) y/o cortado. La compresin se usa para reducir slidos duros a
tamaos ms o menos grandes. El impacto produce tamaos gruesos, medianos y
finos, la frotacin o cizalla, produce partculas finas y el cortado se usa para
obtener tamaos prefijados.
1.1.1. Clasificacin de reduccin de tamao
La reduccin de tamao se clasifica desde dos aspectos relacionados.
El primero de acuerdo al tamao de los materiales a producir y el segundo de
acuerdo la fuerzas que se aplican para logra la reduccin.
de acuerdo al tamao de los materiales a procesar y los productos
obtenidos, la reduccin se clasifica en:
Trituracin.
Molienda
Pulverizacin
La primera es de amplia aplicacin en minera y en la industria qumica.
Aunque la trituracin es un trmino tcnico que significa rompimiento, est
implcitamente asociado a la aplicacin de fuerzas de compresin, las cuales
se utilizan generalmente para la ruptura grosera de productos considerados
duros hasta tamaos de tres o ms centmetros.
La molienda, maneja materiales de medianos tamaos y produce trozos
entre 0,5 mm hasta 3 cms. es de amplia utilizacin en la industria de
alimentos, especialmente en cereales y productos secos de origen vegetal.
En la molienda se involucran las operaciones de corte as como tambin,
la pulverizacin o molienda fina, trmino tcnico utilizado para la obtencin
de productos en polvo, est relacionado con fuerzas de impacto y de
cizalladura.
de acuerdo a las fuerzas que se aplican los equipos de reduccin de tamao
se clasifican:
de impacto o compresin
atricin o frotamiento
corte o cizalladura
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
2
1.2. FINALIDAD DE LA REDUCCIN DE TAMAO
Facilita la extraccin de un constituyente deseado que se encuentre dentro
de la estructura del slido.
Se pueden obtener partculas de tamao determinado cumpliendo con un
requerimiento especfico.
Aumento del rea de superficie.
1.3. TCNICAS DE REDUCCIN DE TAMAO
Fig. 1. Tcnicas de reduccin de tamao
Fuente: Imagen google
a. IMPACTO: consiste en el choque de partculas para la disminucin de
tamao en primera instancia.
b. FROTACIN O ROZAMIENTO (CIZALLA): a partir de materiales
blandos se genera productos finos.
c. CORTADO: tcnica usada para el control del tamao de una partcula
(tamaos definidos)
d. COMPRESIN: usada para la reduccin de slidos duros generando
productos gruesos, medios o finos.
1.4. VARIABLES DE LA REDUCCIN DE TAMAO
1.4.1. 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.
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
3
1.4.2. 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.
1.4.3. 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 relativamente 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
centrifugacin.
1.4.4. 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.
1.5. APARATOS PARA LA REDUCCIN DE TAMAO
Para la trituracin de los productos alimenticios se dispone de aparatos de
diferentes tipos y tamaos. Los tipos ms grandes, como las trituradoras de
mandbulas y las giratorias, no se utilizan normalmente en la industria
alimentaria. Trataremos a continuacin de los tipos de mquinas utilizadas
corrientemente, en esta industria.
1.5.1. Trituradoras de rodillo
En estas mquinas, dos o ms rodillos pesados, de acero, giran en sentido
contrario. Las partculas de la carga quedan atrapadas y son arrastradas entre
los rodillos; se ven as sometidas a una fuerza de compresin que las tritura. En
algunos aparatos, los rodillos giran a diferente velocidad, generando tambin
esfuerzos de cizalla. La produccin de estas unidades est regida por la
longitud y el dimetro de los rodillos y por la velocidad de rotacin. Con los
dimetros mayores, se utilizan corrientemente velocidades de 50-300 r.m.p. las
relaciones de reduccin de tamao son pequeas, en general, inferiores a 5.
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
4
El dimetro de los rodillos, su velocidad diferencial y el espacio que entre ellos
queda, se pueden variar para adaptarlos al tamao del material de partida y la
velocidad de produccin deseada. Aunque dispone de un resorte de
compresin para el exceso de carga, a fin de proteger la superficie de los
rodillos, hay que eliminar los cuerpos extraos duros antes de la trituracin.
Fig. 2. Trituradora de rodillos
Fuente: imagen de google
1.5.2. El molino de martillos
Este tipo de molino de impacto o percusin es corriente en las industrias.
Un eje rotatorio que gira a gran velocidad lleva un collar con varios martillos
en su periferia. Al girar el eje, las cabezas de los martillos se mueven,
siguiendo una trayectoria circular en el interior de una armadura, que
contiene un plato de ruptura endurecido, de dimensiones casi idnticas a la
trayectoria de los martillos. Los productos de partida, o corriente de
alimentacin, pasan a la zona de accin, donde los martillos los martillos los
empujan al plato de ruptura. La reduccin del tamao se debe
principalmente a las fuerzas de impacto, aunque, en condiciones de
alimentacin de obturantes, tambin pueden participar en la reduccin de
tamao las fuerzas de friccin. Con frecuencia, los martillos se sustituyen
por cortadoras o por barras, como en los molinos de barras. Los molinos de
martillo se pueden considerar de uso general, ya que son capaces de triturar
slidos cristalinos duros, productos fibrosos, vegetales, productos
untuosos, etc.
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
5
Fig. 3. Molino de martillos
Fuente: http://www.trituracionymolienda.com/molinos.html
1.5.3. Molinos de disco
Los molinos que utilizan las fuerzas de cizalla para la reduccin de tamao
juegan un papel primordial en la molienda fina. Como la molienda se usa en las
industrias fundamentalmente para producir partculas de tamao muy pequeo,
esta clase de molinos es muy comn.
Fig. 4. Molino de Disco
Fuente: Operaciones Unitarias Trituracin y Molienda
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
6
1.5.4. Molinos gravitatorios
Este tipo de molinos se emplean en numerosas industrias para obtener una
molienda fina. Existen dos tipos bsicos: el de bolas y el de barras.
Molinos de bolas
En los molinos de bolas, se operan simultneamente las fuerzas de cizalla e
impacto. Estn constituidos por un molino giratorio, horizontal, que se
mueve a poca velocidad, en cuyo interior se halla un cierto nmero de bolas
de acero o piedras duras. A medida que el cilindro gira, las piedras se elevan
por las paredes del cilindro y caen sobre el producto a triturar, que llenan el
espacio libre entre las bolas. Las bolas tambin giran y cambian de posicin
unas con respecto a las otras, cizallando el producto a moler. Esta
combinacin de fuerzas de impacto y cizalla produce una reduccin de
tamao muy eficaz. El tamao de las bolas suele ser de 2-15 cm. las bolas
pequeas proporcionan ms puntos de contacto, pero las grandes producen
mayor impacto. Al igual que en todos los molinos, las superficies se
desgastan, por lo que hay que vigilar la posible contaminacin del producto.
Cuando las velocidades de rotacin son pequeas, las bolas no se elevan
mucho por las paredes del cilindro; giran unas sobre otras, de forma que
predominan las fuerzas de cizalla. A velocidades superiores, se elevan ms y
crecen las fuerzas de impacto. Las fuerzas de impacto y cizalla juegan un
papel similar en la reduccin. a velocidades altas, las bolas no se separan de
la pared, debido a la fuerza centrfuga. En estas condiciones, no hay
molienda. Para conseguir una molienda eficaz, no se debe superar la
velocidad crtica, que se define como aquella a la que una bola pequea,
esfrica, situada dentro del molino, empieza a ser centrifugada.
Fig. 5. Molino de Bolas
Fuente: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/211618/exelarning/leccin_17_molinos_de_bolas.html
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
7
Molinos de barras
En ellos, las bolas se sustituyen por barras de acero. Operan las fuerzas de
impacto y cizalla, pero el efecto de las de impacto es menos acusado. Se
recomienda utilizar molinos de barras con sustancias untuosas, que se adhieren
a las bolas, a las que restan eficacia. Las barras tienen la longitud del molino y,
como el caso de las bolas, ocupan un 50% del volumen del molino
Fig.6. Molino de Barras
Fuente: http://www.directindustry.es/prod/metso-s-mining-and-construction-technology
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
8
II. EQUIPOS Y MATERIALES
2.1. EQUIPOS
2.1.1 Molino planetario de bolas PM 100
Fig. 7. Molino planetario de bolas PM 100
Fuente: Foto obtenida en LOPU.
2.1.2 Balanza electrnica
Equipo cuya funcin es pesar la muestra a usar, as como tambin las distintas
fracciones de la muestra que se obtendrn en el tamizado y las bolas que se
utilizaran en el molino.
Fig. 8. Balanza electrnica marca HENKEL
Fuente: Foto obtenida en LOPU
2.1.3 Serie de tamices
Esta serie consta de distintos tamices cada una con telas de malla de alambre
cuyos dimetros de hilos y especiado entre ellas estn especificados.
Para construir la serie de tamices se requiere de los tamices de 3150 m,
800m, 630m, 500m, 315m
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
9
2.1.4 Bolas de acero de 4-8
2.2. MATERIALES
Esptula
Material utilizado para recoger muestra.
Brocha pequea
Material de limpieza, su principal funcin es limpiar las partculas adheridas
en los tamices as como tambin en el rea de trabajo
Agujas
Cuya funcin es quitar las partculas adheridas principalmente en los
tamices finos.
Bolsas de polietileno de 4*8 pulgadas.
Utilizada para conservar y clasificar las distintas fracciones que se
obtendrn en el tamizado.
Papelgrafo
Trapo de limpieza.
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
10
III. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
En esta prueba se evaluara el porcentaje de partculas de un tamao
especfico obtenido al someter la muestra a una operacin de reduccin de
tamao, como una funcin del tiempo que dura la operacin, utilizando un
molino de bolas.
Limpiar adecuadamente el tambor de molino y las bolas para librarlos de
cualquier partcula adherida, as mismo los tamices para garantizar que no
exista partculas adheridas en ellas.
Pesar las bolas y colocarlas dentro del tambor del molino (aproximadamente
el 20 % del volumen del tambor).
Pesar aproximadamente 300 g de la muestra del mineral (80 % de la
muestra de tamao -800 +630 m) y colocarlo dentro del tambor que
contiene las bolas (no debe ser superior al 60 % del volumen interior del
tambor).
Encender el molino y someter la muestra a la molienda durante 15 minutos.
Retirar la muestra del molino y separar mediante un tamiz de 3150 m, las
bolas y la muestra.
Clasificar la muestra con una serie de tamices (aberturas 800 m, 630 m,
500 m y 315 m) y pesar la fraccin que queda retenida en cada tamiz y en
el ciego.
Colocar nuevamente la muestra dentro del tambor y nuevamente someter a
la molienda por otros 15 minutos.
Repetir el procedimiento anterior hasta obtener un producto en el cual el
80 % de las partculas pase el tamiz de 315 m.
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
11
IV. OBSERVACIONES EXPERIMENTALES
Se debe considerar la correcta limpieza de las tapas de los molinos ya que
las trazas de polvo pueden generar que se destapen durante la operacin del
equipo.
Se debe tener en cuenta el cuidado con aquellos tamices cuyos orificios son
muy pequeos porque la malla es tan fina y delgada que a la hora de la
limpieza se pueden malograr.
El tamizado en tamao de partculas muy pequeas requiere de mayor
tiempo y paciencia para evitar prdidas ya sea hacia el medio exterior como
entre tamices.
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
12
V. DATOS EXPERIMENTALES
Peso de la muestra: 294.14
Tabla 5.1: Nro. De malla y el peso del mineral retenido en cada una de ellas en cada intervalo de tiempo
PESO RETENIDO, G
ABERTURA M 0 MIN 15 MIN 30 MIN 45 MIN 60 MIN
+800 63.23 56.71 28.21 15.47 9.27
-800 +630 158.1 104.45 54.34 33.15 10.13
-630 +500 32.35 54.36 62.03 71.55 76.83
-500 +315 25.21 51.07 79.55 84.72 95.76
-315 15.25 27.55 70.01 89.25 102.15
Fuente: Datos experimentales tomados en LOPU UNAC-FIQ
VI. CLCULOS Y RESULTADOS OBTENIDOS
Con los datos experimentales de los pesos retenidos calculamos la fraccin msica.
Ecuacin n1: Fraccin msica
Abertura m 0 min 15 min 30 min 45 min 60 min
+800 0.214965 0.192799 0.095906 0.052594 0.031515
-800 +630 0.537499 0.355103 0.184741 0.112701 0.034439
-630 +500 0.109981 0.184809 0.210885 0.243251 0.261202
-500 +315 0.085707 0.173624 0.270449 0.288026 0.325559
-315 0.051846 0.093662 0.238015 0.303426 0.347283
Fuente: Datos experimentales tomados en el LOPU- UNAC-FIQ
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
13
Calculo de fraccin msica para -800 m
TABLA 6.2: Suma de fracciones msicas menores de malla 800 m
Abertura m 0 min 15 min 30 min 45 min 60 min
+800 0.214965 0.192799 0.095906 0.052594 0.031515
-800
+630
0.537499 0.355103 0.184741 0.112701 0.034439
-630
+500
0.109981 0.184809 0.210885 0.243251 0.261202
-500 +315 0.085707 0.173624 0.270449 0.288026 0.325559
-315 0.051846 0.093662 0.238015 0.303426 0.347283
suma 0.785034 0.807200 0.904093 0.947405 0.968484
Fuente: Datos experimentales tomados en LOPU UNAC-FIQ
Tabla 6.3: Fracciones msicas para cada intervalo de tiempo para malla
menores de 800 m
min
0 0.78503434
15 0.80720065
30 0.90409329
45 0.94740600
60 0.96848440
Fuente: datos experimentales tomados en LOPU -UNAC-FIQ
Calculo de grado de desintegracin:
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
14
Calculo de fraccin msica para -630 m
Tabla 6.4: Suma de fracciones msicas menores de malla 630 m
Abertura m 0 min 15 min 30 min 45 min 60 min
+800 0.214965 0.192799 0.095906 0.052594 0.031515
-800
+630
0.537499 0.355103 0.184741 0.112701 0.034439
-630
+500
0.109981 0.184809 0.210885 0.243251 0.261202
-500 +315 0.085707 0.173624 0.270449 0.288026 0.325559
-315 0.051846 0.093662 0.238015 0.303426 0.347283
suma 0.247535 0.452097 0.719351 0.834704 0.934045
Fuente: Datos experimentales tomados en LOPU -UNAC-FIQ
Tabla 6.5: Fracciones msicas para cada intervalo de tiempo para malla
menores de 630 m
min
0 0.24753519
15 0.45209764
30 0.71935133
45 0.83470456
60 0.93404501
Fuente: datos experimentales tomados en LOPU -UNAC-FIQ
Calculo de grado de desintegracin:
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
15
Calculo de fraccin msica para -500 m
Tabla 6.6: suma de fracciones msicas menores de malla 500 m
Abertura m 0 min 15 min 30 min 45 min 60 min
+800 0.214965 0.192799 0.095906 0.052594 0.031515
-800 +630 0.537499 0.355103 0.184741 0.112701 0.034439
-630 +500 0.109981 0.184809 0.210885 0.243251 0.261202
-500 +315 0.085707 0.173624 0.270449 0.288026 0.325559
-315 0.051846 0.093662 0.238015 0.303426 0.347283
suma 0.137553 0.267287 0.508465 0.591453 0.672842
Fuente: Datos experimentales tomados en LOPU -UNAC-FIQ
Tabla 6.7: Fracciones msicas para cada intervalo de tiempo para malla
menores de 500 m
min
0 0.13755355
15 0.26728769
30 0.50846536
45 0.59145305
60 0.67284286
Fuente: Datos experimentales tomados en LOPU -UNAC-FIQ
Calculo de grado de desintegracin:
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
16
Calculo de fraccin msica para -315 m
Tabla 6.8: suma de fracciones msicas menores de malla 500 m
Abertura m 0 min 15 min 30 min 45 min 60 min
+800 0.214965 0.192799 0.095906 0.052594 0.031515
-800
+630
0.537499 0.355103 0.184741 0.112701 0.034439
-630
+500
0.109981 0.184809 0.210885 0.243251 0.261202
-500 +315 0.085707 0.173624 0.270449 0.288026 0.325559
-315 0.051846 0.093662 0.238015 0.303426 0.347283
suma 0.051846 0.093662 0.238015 0.303426 0.347283
Fuente: Datos experimentales tomados en LOPU -UNAC-FIQ
Tabla 6.9: Fracciones msicas para cada intervalo de tiempo para malla
menores de 315 m
min
0 0.05184606
15 0.09366288
30 0.23801591
45 0.30342694
60 0.34728361
Fuente: Datos experimentales tomados en LOPU -UNAC-FIQ
Calculo de grado de desintegracin:
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
17
Tabla 6.10: Tiempo y mallas de -800 m, -630 m, -500 m, -315 m
min 800 630 500 315
0 0.78503434 0.24753519 0.13755355 0.05184606
15 0.80720065 0.45209764 0.26728769 0.09366288
30 0.90409329 0.71935133 0.50846536 0.23801591
45 0.947406 0.83470456 0.59145305 0.30342694
60 0.9684844 0.93404501 0.67284286 0.34728361
Fuente: datos experimentales tomados en LOPU -UNAC-FIQ
Grfico 6.1: Tiempo vs. Fracciones msicas
Fuente: Propia
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 10 20 30 40 50 60 70
Fra
ccion
Masica
Tiempo(min)
800
630
500
315
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
18
VII. ANALISIS DE RESULTADOS
Observamos que el porcentaje de material fino tamizado aumenta con el
aumento del grado de desintegracin. Lo que nos indica que son
directamente proporcionales y en la grfica se observar tambin dicha
proporcin.
VIII. CONCLUSIONES
Se determin que el grado de desintegracin aument, verificando la teora.
Mediante la grfica se observ que a medida que transcurre el tiempo las
fracciones msicas de cada malla aumentan.
IX. BIBLIOGRAFIA
Foust, A., Wenzel, L., & Clump, C. (2006). Principios de Operaciones
Unitarias (segunda ed.). Mexico: Compaia Editorial Continental.
Brown G.C. et al; Operaciones Bsicas de la Ingeniera Qumica; Ed.
Editorial Marn, S.A: Barcelona 1955
Warren L. McCabe, Operaciones Unitarias de la Ingeniera Qumica;
Mcgraw-hill/interamericana editores, 7ma Edicin
M. COULSON, INGENIERA QUMICA: OPERACIONES BSICAS
(TOMO II). EDITORIAL REVERT BARCELONA (1981)
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
19
X. ANEXOS
LEYES DE LA DESINTEGRACION MECANICA
El conocimiento terico de la desintegracin mecnica y sus leyes se inicia en el ao
1867, por P. R. von Rittinger. Las leyes de la desintegracin se pueden clasificar de
la siguiente forma:
Leyes de distribucin granulomtrica.
Leyes energticas.
1.1 LEYES DE DISTRIBUCIN GRANULOMTRICA
Se ha comprobado que resulta imposible obtener, por medio de la trituracin,
partculas que, en su totalidad, sean de volumen (tamao) igual y uniforme. el
material producido es de distintas dimensiones, repartindose de acuerdo a curvas
bien definidas denominadas curvas granulomtricas. en la figura n1 se pueden
observar diversas curvas granulomtricas.
El profesor gaudin estudiando el comportamiento de los materiales en la
desintegracin enuncio lo siguiente:
A) El porcentaje de material fino aumenta a medida que aumenta el grado de
desintegracin. varias etapas de trituracin producen menor cantidad de
materiales muy finos (ultra finos) que la trituracin equivalente en una sola
etapa.
B) La trituracin de trozos planos produce ms material fino que la de trozos
en forma regular.
C) La forma media de los granos triturados varia con la ubicacin en la escala
de tamizado. los granos gruesos y finos (los extremos) son alargados,
mientras que los medios tienen forma ms cbica.
1.2 LEYES ENERGTICAS
Dentro del consumo de energa destinado a la trituracin de materiales solo un 2%
aproximadamente produce la aparicin de nuevas superficies, el resto se pierde en
deformacin plstica de las partculas, deformacin de las partes metlicas de la
maquinaria, fricciones entre partculas, rozamiento de las partculas con las
paredes de la maquinaria, calor, ruido y vibraciones.
La ley energtica general que enuncia la relacin existente entre el aporte
necesario de energa y la reduccin de tamao obtenida expresa que la energa
necesaria para una determinada desintegracin es proporcional exponencialmente
al tamao de la partcula:
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
20
Donde:
de: Diferencial de energa
dL: Diferencial de elongacin.
c: Constante de proporcin.
L: Longitud.
p: constante en funcin del tipo de material.
Existen variantes de esta ley que se adaptan mejor a determinadas condiciones de
trabajo: la ley de Rittinger, enunciada en el ao 1867 y que se basa en la hiptesis
de las superficies de las partculas; la de Kick, expresada en el ao 1885 y que se
basa en una hiptesis volumtrica y la teora de bond, del ao 1951.
1.2.1 Ley de Rittinger
Esta ley, cuya explicacin responde bastante bien a la desintegracin de productos
finos expresa:
El trabajo necesario para una desintegracin es proporcional al aumento de
superficie producida.
Donde:
W: Trabajo de desintegracin.
Z: Energa superficial especfica.
S: Aumento de superficie producido en la desintegracin. otra forma de expresar
esta ley es la siguiente:
Los trabajos producidos en la desintegracin son inversamente proporcionales a
los tamaos de los granos producidos.
W = Z * S
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
21
1.2.2 LEY DE KICK
Esta ley responde, con bastante aproximacin, a la desintegracin de productos
gruesos y expresa lo siguiente:
El trabajo absorbido para producir cambios anlogos en la configuracin de
cuerpos geomtricamente semejantes y de la misma materia varia con el volumen o
la masa.
Otra forma de expresin es la siguiente:
W= B LOG
DONDE:
W: Trabajo de desintegracin.
V: Volumen.
M: Masa.
B: Constante.
D: Tamao (I: Inicial; F: Final).
DESVIACIONES DE LAS LEYES DE RITTINGER Y KICK
Las desviaciones que presentan en la prctica ambas leyes se deben a lo siguiente:
A) Se parta del principio de que la desintegracin produce productos de igual
forma que los iniciales (isostenia), es decir, que al desintegrar partculas de
forma cbica se producan cubitos o si se parta de esferas se producan
esferitas. este principio no es vlido.
B) Se supona que los materiales son istropos (igual resistencia en todas
direcciones (anisotropa).
C) No se consideraba que los productos a desintegrar pueden tener grietas
superficiales (lugares donde se comienza a desintegrar el material sin
consumo de energa).
D) No se tuvieron en cuenta ni las deformaciones elsticas, ni que el producto
se mueve dentro de la mquina, lo que produce rozamientos calor del
material, etc.
E) No se consideraba que la materia ya molida amortigua el golpe de la
maquina contra la materia aun no molida.
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
22
1.2.3 TEORA DE BOND
Esta teora se ajusta con bastante aproximacin a la desintegracin de
minerales por va hmeda; se expresa de la siguiente forma:
El trabajo de romper una roca es el necesario para sobrepasar su deformacin
crtica y que aparezcan grietas de fractura; luego la fractura se reduce sin
aportes apreciables de energa.
La expresin es la siguiente:
Donde:
Wi: ndice energtico del material (KWh por tonelada necesarios para reducir
un material desde un tamao infinito hasta que el 80% pase por el tamiz de 100
(10-6 m).
DI Y DF: Tamao inicial y final de las partculas.
W: Trabajo de desintegracin.
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
23
ANEXO 2
EQUIPOS UTILIZADOS EN LA TRITURACION Y MOLIENDA
1. TRITURADORAS
Existe una gran cantidad de trituradoras de distinto tipo, las que permiten
efectuar el trabajo de desintegracin en la preparacin de rocas y minerales.
Conforme al tipo de trituradora y a los esfuerzos a los que someten a las
rocas se utilizan unas u otras con sus ventajas tcnico-econmicas propias de
cada una.
Seguidamente se consideraran solo aquellas que se estiman ms importantes y
de aplicacin ms generalizada.
Trituradora primaria
Caractersticas:
Fractura la mena de alimentacin proveniente de la mina, desde 60"
hasta bajo 8"a 6"de producto.
Operacin: circuito abierto, son de dos tipos.
Giratoria:
Mecanismo de trituracin: por compresin.
Especificacin: abertura de la boca por el dimetro del cono, de
otra manera se podra decir; ancho de abertura de admisin (boca)
y el dimetro del manto.
Trabajan sin mecanismo de alimentacin y se alimentan
directamente por camiones.
Chancan a ciclo completo y tiene ms capacidad que la chancadora
de mandbula del mismo tamao(boca) por ello se usan generalmente
en plantas donde se requiere elevada capacidad de tratamiento
Figura N1: Trituradora Giratoria
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
24
Est constituido por un eje vertical (rbol) con un elemento de molienda
cnico llamado cabeza, recubierto por una capa de material de alta
pureza llamado manto.
La cabeza se mueve en forma de elipse debido al efecto de movimiento
excntrico que le entrega el motor
Mandbula y quijada
Fuente: Google, imgenes
Figura N2: Trituradora de Mandbula
Fuente: Google, imgenes
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
25
Son equipos dotados de 2 placas o mandbulas, donde de ellas en mvil
que presiona con enorme fuerza y rpidamente a la otra (fija),
fracturando al metal que se encuentra en ambas.
Segn el tipo de movimiento de la placa mvil, se clasifican en:
a) Blake
b) Dodge
c) universal
Especificacin: abertura de boca (distancia entre las mandbulas de
alimentacin) y el ancho de placas (largo de abertura de admisin).
Acepta un tamao de roca que no exceda los 2/3 de la abertura de mayor
admisin por es usada cuando la boca de la chancadora es ms importante
que la capacidad.
Comparacin entre trituradoras primaria
a) Segn la capacidad requerida y el tamao mximo a tratar:
I. Si se requiere alta capacidad (flujo msico), se prefiere a la chancadora
giratoria.
II. Si es importante el tamao de abertura (boca), se prefiere a la
chancadora de mandbula.
III. Para equipos de tamao similar:
IV. Los costos de capital y de mantencin de un chancador de mandbulas son
levemente menores que los de un chancador giratorio.
V. El costo de instalacin de una chancador de mandbulas es mayor que el
chancador giratorio.
VI. Segn el tipo de aplicacin:
VII. El chancador de mandbulas se prefieren en material arcilloso, plsticos,
etc. en general materiales blandos.
VIII. Los chancadores giratorios se prefieren en materiales duros, abrasivos.
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
26
Trituradora secundaria/terciaria
Chancadora cnica
En comn presentan una abrasin controlada y menor desgaste de las partes.
La abertura por donde se evacua el material triturado se denomina
setting.
La chancadora de cono estndar tiene un revestimiento escalonado lo cual
permite alimentacin ms gruesa que la del cabezal corto.
Mecanismo de trituracin: por compresin.
Disposicin: paralela.
La abertura de alimentacin es por lo menos 2 veces ms que la de
abertura de descarga
Figura N3: chancadora cnica
Fuente: Google, imgenes
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
27
Chancadora de martillos
Se basa en el mecanismo de compresin del material entre dos cuerpos. Entre
ms rpida sea la fuerza de aplicacin ms rpido ocurre la fractura por el
aumento de la energa cintica concentrando la fuerza de fragmentacin en un
solo punto produciendo partculas que se fracturan rpidamente hasta el lmite.
Consiste de un rotor horizontal o vertical unido a martillos fijos o pivotantes
encajados en una carcasa. En la parte inferior estn dotados de un tamiz fijo o
intercambiable. Puede operar a ms de 1000 rpm haciendo que casi todos los
materiales se comporten como frgiles. Se utilizan para el secado de material,
granulacin ungentos, pastas hmedas y suspensiones. Los martillos obtusos se
utilizan para materiales cristalinos y frgiles, mientras que los afilados se usan
para materiales fibrosos.
Estos molinos son fciles de limpiar y operar, algunos adems permiten cambiar
sus tamices, y operan en un sistema cerrado reduciendo el riesgo de explosin y
contaminacin cruzada.
Figura N4: chancadora de martillos
Fuente: Google, imgenes
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
28
2. MOLIENDA
La molienda es una operacin unitaria que a pesar de implicar slo una
transformacin fsica de la materia sin alterar su naturaleza, es de suma
importancia en diversos procesos industriales, ya que el tamao de
partculas representa en forma indirecta reas, que a su vez
afectan las magnitudes de los fenmenos de transferencia entre
otras cosas.
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, frotamiento de cizalla y
cortado.
Las principales clases de mquinas para molienda son:
Triturador de quijadas.
Triturador giratorio.
Triturador de rodillos.
Molino de martillos
Molino de rodillos de compresin
Molino de tazn.
Molino de rodillos.
Molinos de friccin.
Molinos revolvedores.
Molinos de barras
Molinos de bolas.
Molinos de tubo
Molinos ultrafinos.
Molinos de martillos con clasificacin interna.
Molinos de flujo energtico.
Molinos Agitadores.
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
29
Molino de Discos
El molino de discos consiste en dos discos, lisos o dentados, que estn
enfrentados y giran con velocidades opuestas; el material a moler cae por
gravedad entre ambos.
El conjunto comprende, que comprende un eje, los discos y las placas de
trituracin, denomina impulsor. El material de alimentacin entra por un canal
cerca del eje, pasa entre las placas de molienda y se descarga en la periferia de
los discos. las placas de molienda se sujetan a los discos por medio de pernos y
la distancia entre ellos es ajustable.
Actualmente no se utiliza. Este tipo de molinos ha ido evolucionando hacia el
molino que hoy conocemos como molino de rodillos.
El tamao de las partculas se puede ajustar durante el proceso de
pulverizacin.
til para materiales secos, friables, suavemente o moderado duros.
Figura N5: Molino de discos
Fuente: Foust, Wenzel, & Clump, 2006
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
30
Molino de Rodillos
Dos rodillos lisos, acanallados o dentados
Ejes horizontales
Giro, sentido opuesto
Un rodillo entre resorte para desplazamiento y evitar problemas con el
equipo
Velocidad: 50 - 300 rpm.
Mecanismo:
Partculas atrapadas entre rodillo
Fragmentadas por compresin
Tamao partcula depende de la distancia entre rodillos y el dimetro de
rodillos
Figura N6: Molino de Rollos
Fuente: Google, imagenes
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
31
Uniformidad de tamaos depende de la superficie de los rodillos
(superficie lisa)
til para materiales quebradizos de naturaleza moderada
Sistemas de reduccin intermedia: 75 m
Molino de barras
Fuente: http://materias.fi.uba.ar/
El molino de barras est formado por un cuerpo cilndrico de eje horizontal, que en
su interior cuenta con barras cilndricas sueltas dispuestas a lo largo del eje, de
longitud aproximadamente igual a la del cuerpo del molino. ste gira gracias a que
posee una corona, la cual est acoplada a un pin que se acciona por un motor
generalmente elctrico.
Las barras se elevan, rodando por las paredes del cilindro hasta una cierta altura, y
luego caen efectuando un movimiento que se denomina de cascada. La rotura del
Figura N7: Molino de Barras
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
32
material que se encuentra en el interior del cuerpo del cilindro y en contacto con
las barras, se produce por frotamiento (entre barras y superficie del cilindro, o
entre barras), y por percusin (consecuencia de la cada de las barras desde cierta
altura).
El material ingresa por el eje en un extremo del cilindro, y sale por el otro extremo
o por el medio del cilindro, segn las distintas formas de descarga: por rebalse (se
emplea en molienda hmeda), perifrica central, y perifrica final (ambas se
emplean tanto en molienda hmeda como en seca).
El cuerpo cilndrico se construye con chapas de acero curvadas y unidas entre s
por soldadura elctrica. La cabeza o fondo del cilindro se construye en acero
moldeado o fundicin, y es de forma ligeramente abombada o cnica.
Habitualmente los ejes o muones estn fundidos con la cabeza pero tambin
pueden estar ensamblados con bridas atornilladas.
Los muones apoyan sobre cojinetes, uno en cada extremo. La parte cilndrica, los
fondos y la cmara de molienda, estn revestidos interiormente por placas
atornilladas de acero al manganeso o al cromo-molibdeno. Las caras internas del
molino consisten de revestimientos renovables que deben soportar impacto, ser
resistentes a la abrasin y promover el movimiento ms favorable de la carga.
Las barras generalmente, son de acero al carbono y su desgaste es alrededor de
cinco veces mayor al de los revestimientos, en las mismas condiciones de trabajo.
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
33
Molino de bolas
Figura N8: Molino de Bolas
Fuente: http://materias.fi.uba.ar/
El molino de bolas, anlogamente al de barras, est formado por un cuerpo
cilndrico de eje horizontal, que en su interior tiene bolas libres. el cuerpo gira
merced al accionamiento de un motor, el cual mueve un pin que engrana con
una corona que tiene el cuerpo cilndrico.
Las bolas se mueven haciendo el efecto de cascada, rompiendo el material que
se encuentra en la cmara de molienda mediante friccin y percusin. El
material a moler ingresa por un extremo y sale por el opuesto. Existen tres
formas de descarga: por rebalse (se utiliza para molienda hmeda), por
diafragma, y por compartimentado (ambas se utilizan para molienda hmeda y
seca).
LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II CICLO 15B
34
Figura N9: Molino de Bolas
Fuente: Google imagenes
La molienda sobreviene por dos causas;
1. Por percusin, las esferas al rotar se despegan y caen sobre el material.
2. Por rozamiento entre las bolas. con pequea carga es mayor el efecto de la
percusin y el rozamiento para una carga completa, as, para materiales duros es
conveniente que prevalezca la percusin y para materiales friables el de
abrasin.
Figura N10: Partes del Molino de Bolas
Fuente: http://materias.fi.uba.ar/
Recommended