Aglomeración de Solidos
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LA AGLOMERACION DE SOLIDOS UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍAS FISICOQUÍMICAS MANEJO DE FLUIDOS Y SOLIDOS BUCARAMANGA 2015
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LA AGLOMERACION DE SOLIDOS
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERÍAS FISICOQUÍMICAS
MANEJO DE FLUIDOS Y SOLIDOS
BUCARAMANGA
2015
LA AGLOMERACION DE SOLIDOS
Presentado a:
XIMENA SAAVEDRA
Ingeniera Química
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERÍAS FISICOQUÍMICAS
MANEJO DE FLUIDOS Y SOLIDOS
BUCARAMANGA
201
CONTENIDO
1. BOSQUEJO.......................................................................................................3
2. AGLOMERACION DE SOLIDOS......................................................................4
2.2 VENTAJAS......................................................................................................4
2.3 PROCESO DE AGLOMERACIÓN..................................................................5
2.3.1 PUENTES SÓLIDOS................................................................................5
2.3.2. FUERZAS DE ADHESIÓN Y COHESIÓN MEDIANTE EL USO DE
LIGANTES VISCOSOS.....................................................................................6
2.3.3. FUERZAS INTERFACIALES Y PRESIÓN CAPILAR EN LÍQUIDOS
CON MOVIMIENTO LIBRE...............................................................................6
2.3.4. FUERZAS DE ATRACCIÓN ENTRE PARTÍCULAS SÓLIDAS...............6
2.3.5 ENLACES DE ACOPLAMIENTO.............................................................7
2.4 MÉTODOS DE AGLOMERACIÓN:.................................................................7
2.4.1 AGLOMERACIÓN POR DEPOSICIÓN, HUMEDA O GRANULACION....7
2.4.2 AGLOMERACIÓN POR COMPRESIÓN................................................10
2.5 PROPIEDADES...........................................................................................12
2.5.1 FORMA Y ASPECTO.............................................................................12
2.5.2 REOLOGÍA.............................................................................................13
2.6 PELETIZACION............................................................................................14
2.6.1 ETAPA DEL PROCESO DE PELETIZACIÓN........................................15
2.7 BRIQUETEADO.........................................................................................20
2.7.2 PROCESO..............................................................................................21
2.8 CARACTERISTICAS FISICA Y QUIMICAS PELET Y BRIQUETAS.........24
2.9 EXTURSION..............................................................................................26
2.9.3 TIPOS DE EXTURSION........................................................................29
1. BOSQUEJO
AGLOMERACION DE SOLIDOS
VentajasAplicaciones
Proceso
Aglomeracion humeda
Peletizacion
DefinicionVentajasProcesoMaquinaria
Briqueteado
DefinicionVentajasProcesoMaquinaria
Aglomeracion por compresion
extursion
DefinicionVentajasProcesoMaquinaria
2. AGLOMERACIÓN DE SÓLIDOS
La aglomeración es la operación básica opuesta a la reducción de tamaños. Los
términos aglomeración, granulación y peletización designan el proceso de
aumento de tamaño de los granos de las sustancias sólidas. El material finamente
dividido (polvo) se aglomera en conjuntos de partículas más grandes. Los
conjuntos de partículas pueden recibir nombres tales como: copos, grumos,
aglomerados, pelets, briquetas o pastillas.
Las técnicas de aumento de tamaño son usadas en las industrias farmacéuticas,
de fertilizantes, de alimentos, minerales, cerámicas, etc.
2.2 VENTAJAS
Las ventajas derivadas del uso de las tecnologías de aumento de tamaño de
partícula son las siguientes:
▪ Mejorar las propiedades de flujo y de transporte.
▪ Proveer dosis específicas de granulados farmacéuticos, alimentos para el
ganado, agroquímicos, etc.
▪ Mejorar la salud e higiene en las operaciones de manejo de sólidos y
minimización de pérdidas de materiales de baja granulometría.
▪ Aumentar la densidad de materiales a granel.
▪ Formar mezclas no segregables.
▪ Controlar la porosidad y la relación superficie/volumen (muy importante en el
manejo de catalizadores metálicos).
▪ Controlar la solubilidad en agua (muy importante en productos fertilizantes).
▪ Mejorar las propiedades mecánicas y formación de nuevas estructuras
(Industria cerámica y metalúrgica).
▪ Mejora del aspecto del producto en busca de nuevos mercados potenciales
(Industria Alimentaria).
2.3 PROCESO DE AGLOMERACIÓN
Los procesos de aglomeración pueden clasificarse en función del mecanismo
principal mediante el cual se unen las partículas formando el producto requerido.
El mecanismo de un proceso de aglomeración engloba aspectos físicos y
químicos que causan la adhesión y el enlace entre las superficies de las partículas
sólidas y resulta necesaria la comprensión de los fenómenos que tienen lugar a
nivel microscópico para que la formulación y la aplicación de un modelo de estudio
pueda validarse y permita su implantación a nivel macroscópico. El tamaño de las
partículas, la estructura del gránulo formado, la cantidad de humedad o la tensión
superficial del líquido empleado como ligante determinan la magnitud de las
fuerzas interparticulares.
Rumpf (1962) identificó 5 posibles mecanismos responsables de las fuerzas que
operan durante proceso de aglomeración, y en ocasiones están involucrados
dichos mecanismos alternativamente o en paralelo.
2.3.1 PUENTES SÓLIDOS
Enlaces minerales y puentes mediante sinterización.
Reacción química.
Fundido parcial.
Ligantes endurecedores.
Cristalización de sustancias disueltas.
Los puentes sólidos derivan del material depositado entre las partículas
aglomeradas. Su desarrollo se lleva a cabo mediante difusión de moléculas de una
partícula a otra a través de fusión parcial en los puntos de contacto donde se
desarrollan las presiones más elevadas, especialmente a altas temperaturas.
También pueden formarse mediante reacción química, cristalización de sustancias
disueltas, endurecimiento de ligantes o solidificación de componentes fundidos.
Su fuerza depende del área de contacto, de la intensidad del puente formado por
el material, siendo la porosidad de la estructura formada un factor determinante
(Pietsch, 2002).
2.3.2. FUERZAS DE ADHESIÓN Y COHESIÓN MEDIANTE EL USO DE
LIGANTES VISCOSOS
Ligantes de alta viscosidad.
Capas de adsorción.
2.3.3. FUERZAS INTERFACIALES Y PRESIÓN CAPILAR EN LÍQUIDOS CON
MOVIMIENTO LIBRE
Puentes líquidos.
Fuerzas capilares en la superficie del agregado.
En los puentes líquidos, la fuerza de adhesión entre las partículas es función de la
tensión superficial del sistema líquido/aire (en el caso de una gota de líquido) o de
la presión capilar.
Los enlaces formados pueden tener una dureza considerable y normalmente el
uso de ligantes de alta viscosidad conduce a la formación de enlaces más fuertes.
2.3.4. FUERZAS DE ATRACCIÓN ENTRE PARTÍCULAS SÓLIDAS
Fuerzas moleculares (fuerzas de valencia, fuerzas de van der Waals)
Fuerzas electrostáticas
Fuerzas magnéticas
Dichas fuerzas son de carácter superficial y favorecen la estabilidad del
aglomerado mediante un incremento en la relación superficie/masa.
En concreto, las fuerzas de van der Waals resultan de interacciones entre dipolos
a nivel molecular y actúan a distancias muy cortas.
2.3.5 ENLACES DE ACOPLAMIENTO
Las partículas de un material pueden acoplarse unas en torno a otras formando
una estructura cerrada, que estará favorecida en los casos en los que la
morfología de las partículas favorezca dicho acoplamiento.
Este acoplamiento puede ser estandarizado de manera que las partículas encajen
de manera eficaz unas con otras, y la resistencia mecánica de los aglomerados
formados resulta menor en magnitud comparada con la de otros mecanismos de
enlace.
2.4 MÉTODOS DE AGLOMERACIÓN:
Cuando la aglomeración se realiza fundamentalmente por agitación el proceso se
conoce como granulación. Sin embargo si la fuerza impulsora es la presión, el
proceso se define como compactación o extrusión según la intensidad de la
presión aplicada. La aglomeración también puede llevarse a cabo mediante calor,
lo que conlleva procesos de sinterización controlada del lecho de partículas. Si
bien, algunas de estas técnicas son muy similares, reciben su nombre específico
en función del tipo de industria que las emplean mayoritariamente.
2.4.1 AGLOMERACIÓN POR DEPOSICIÓN, HUMEDA O GRANULACION
Las partículas individuales libres se reúnen formando conjuntos de mayor tamaño
o bien se depositan sobre conjuntos de partículas ya existentes. Con frecuencia,
se utiliza líquidos como ligante o agentes aglomerantes para formar enlaces entre
partículas o entre el liquido y solidos.
La granulación es un proceso complejo en el que tienen lugar numerosos
fenómenos físicos competitivos que definen las distribuciones finales de tamaño y
porosidad de los gránulos. Los fenómenos que se ocurren durante la granulación
son varios:
Mojado, nucleación y distribución del ligante.
Crecimiento y consolidación (se compacta).
Atrición y ruptura.
La etapa de nucleación representa la fase inicial donde se forman los pequeños
núcleos mediante la humectación de las partículas sólidas primitivas. Las gotas de
ligante líquido penetran en el lecho de partículas debido a fuerzas capilares. La
distribución de las gotas de aglomerante en la superficie del material pulverizado
no debe ser excesiva, de lo contrario se producirá un crecimiento exagerado del
gránulo.
Las etapas de crecimiento y consolidación determinan las propiedades clave en el
gránulo final (densidad, porosidad, tamaño, etc). Por lo tanto, las colisiones
debidas a los impactos en el interior del equipo de granulación son un parámetro
que es necesario modelizar para controlar y predecir el régimen de operación.
Si la intensidad de los enlaces formados no es la necesaria para que la estructura
del gránulo tenga consistencia, ocurren fenómenos de abrasión, desgaste e
incluso rotura, en caso de que las fuerzas que actúan sobre el lecho de partículas,
sean de elevada magnitud.
Idealmente, el ligante ha de distribuirse en forma de película fina sobre las
partículas sólidas y la formación de los núcleos se debe a la colisión y la formación
de puentes entre partículas individuales que se consolidan debido a la formación
de puentes líquidos
Cuando el material sólido original que se intenta granular es de tamaño muy
pequeño, el mecanismo principal de crecimiento será la aglomeración.
Dependiendo del grado de agitación existente, tamaño relativo de la gota y el
sólido, se podrán obtener distintas estructuras.
Si se utiliza material sólido de mayor tamaño (no polvo) y el aglutinante se
atomiza en pequeñas gotas, el mecanismo que se favorece es el coating o
layering, aunque también puede darse la aglomeración.
Las fuerzas implicadas en la obtención de granulados son:
•COMPRESIÓN
Si la cohesión es alta, entonces la obtención del granulado se
dificulta. A fin de vencerla, a la mezcla aglutinante se le aplica una
fuerza perpendicular a la malla. Las partículas obtenidas son
vermiformes.
•TORCIÓN:
La aplicación de esta fuerza nos permite obtener un granulado con
forma de espirales, ya que la fuerza aplicada es en forma circular
•FLEXIÓN:
Se aplica esta fuerza en forma paralela a la malla. Esta, junto con la
Cohesión y Adhesión se necesitan para obtener un buen granulado.
2.4.2 AGLOMERACIÓN POR COMPRESIÓN
A partir de un material pulverulento se forma un aglomerado por efecto de fuerzas
de presión externas. En la fabricación de pastillas, el polvo se compacta dentro de
una matriz con un punzón. Otra aplicación es el prensado con cilindros, en donde
se emplean dos rodillos lisos (resultando aglomerados irregulares) o rodillos con
oquedades (resultando piezas conformadas, tales como briquetas). La
compactación es llevada a cabo normalmente en dos etapas:
La muestra se somete a baja presión para lograr un acomodamiento de las
partículas. En esta etapa se disipa energía (las partículas se comportan de
manera plástica), por esta razón si se bajara la presión las partícula no volverían al
estado inicial (no han almacenado energía).
En segundo término, se aumenta abruptamente la presión donde las partículas
frágiles se rompen y las maleables se deforman plásticamente (disipan energía)
y/o elásticamente (no disipan energía, tienen memoria). Materiales con bajo punto
de fusión pueden llegar a fundirse por la disipación de energía ocasionada por la
presión ejercida. Las partículas que han permanecido en estado elástico pueden
causar problemas después de obtener el producto comprimido, ya que al liberar la
energía almacenada tienden a volver a su estado inicial, lo que ocasiona que se
debilite o se destruya el producto. Este problema suele resolverse aumentando el
tiempo en el que se somete al producto a la mayor presión.
Las propiedades físicas del material de partida y el análisis de los parámetros
derivados de algunos modelos teóricos (módulo de elasticidad de Young,
coeficiente de Poisson, presión media de deformación, resistencia mecánica)
permiten predecir su comportamiento en compresión.
Para conseguir una medida precisa es necesario tener en cuenta los efectos
derivados de la elasticidad del molde o la recuperación elástica que sufre el
material una vez cesa la carga aplicada.
En algunos materiales dicha recuperación elástica no es una función lineal de la
presión aplicada, por lo tanto, su corrección es imprescindible. En las etapas de
deformación y fragmentación esta recuperación elástica es proporcional a la
deformación y será necesario tenerla en cuenta.
2.5 PROPIEDADES
Entre las propiedades que hay que tomar en cuenta para examinar a los
granulados tenemos:
2.5.1 FORMA Y ASPECTO
Dependen del método empleado. Manual, Semimanual o automatizado Densidad
aparente, densidad consolidada, índice de Haussner, Porcentaje de Porosidad.
Estos son los parámetros más usuales que se determinan a un granulado a fin de
poder prever los posibles problemas que puedan presentarse durante el proceso
de compresión. Estos nos van a brindar información valiosa como son:
2.5.1.1 DENSIDAD APARENTE
Si un granulado tiene una densidad aparente muy baja, es muy probable que
presente una alta porosidad, lo cual no es deseable, pues si el granulado tiene
baja densidad se presenta el fenómeno de laminación excesiva, además de una
variación de peso muy grande, más si se trata aún de elaborar comprimidos de
dimensiones reducidas.
La forma para determinarla consiste en colocar una muestra de volumen
conocido del granulado en una probeta graduada, sin acomodarlo; se
determina la masa del granulado y con estos datos se puede calcular la
densidad.
2.5.1.2 DENSIDAD CONSOLIDADA
Esta se determina con la probeta y el granulado utilizados para determinar la
densidad aparente. Pero ahora se va a acomodar el granulado en la probeta
por medio de la aplicación de una fuerza. Se eleva la probeta hasta una altura
de 10 cm y se deja caer de forma vertical de tal forma que la base golpee
sobre una superficie lisa y firme; este proceso se repite 500 veces, se sabe por
experiencia que con unos 350 ciclos, el granulado se ha compactado de forma
completa.
2.5.1.3 ÍNDICE DE HAUSSNER
Es un parámetro muy útil a la hora de determinar si habrá o no problemas
de flujo del granulado. Este se determina de la forma siguiente:
d aparente / d consolidada ~ 1
- Porcentaje de porosidad: Este parámetro se basa en el índice de
Haussner y nos dice que tan poroso es el granulado usando como
parámetro el porcentaje:
1. % de porosidad = [1 - d aparente / d consolidada] * 100
2.5.2 REOLOGÍA
2.5.2.1 VELOCIDAD DE FLUJO
La determinación de este parámetro es de capital importancia. Si la velocidad es
muy alta, esto permitirá le compresión en máquinas de alta velocidad, por el
contrario, si es muy baja, su utilización derivaría en una alta variación de masa de
los comprimidos obtenidos, además que debe ser regular esta velocidad.
No obstante, una alta velocidad de flujo puede hablarnos de un exceso de
lubricantes o polvos finos, lo cual como ya se dijo anteriormente implica una alta
friabilidad del comprimido que se elabore.
2.5.2.2 ÁNGULO DE REPOSO
Este ángulo se refiere al ángulo que forma la pendiente del cono que forma el
granulado. Este cono se puede obtener por varios métodos, siendo los principales
método dinámico y método estático. En el primero se pone el granulado (una
cantidad conocida) en una tolva, se deja fluir el granulado desde una altura de
unos 10 cm, con lo cual se forma el cono.
Por el método estático, se llena un recipiente cilíndrico con granulado, este
recipiente esta abierto por ambos extremos, uno de los cuales -el inferior- se
encuentra sobre una superficie lisa. Se retira el cilindro, con lo cual se forma el
cono.
Obtención de cono por método dinámico
Obtención de cono por método estático
Para determinar el ángulo de reposo se utiliza un poco de trigonometría:
q = Tan-1 [h / r]
2.6 PELETIZACION
La peletización es un proceso que consiste en la aglomeración del mineral
finamente molido o un concentrado por la adición de aglomerantes como el caso
de la bentonita y determinada cantidad de agua para darle forma de partículas
esféricas (Pellas verdes) las cuales son endurecidas por cocción en hornos
rotatorios.Los Aglomerantes: Son sustancias orgánicas e inorgánicas formadas
por areniscas, pizarra o arcilla, que al ser mezcladas con sólidos en forma de
polvo o granular forman aglomerados en forma de briquetas, pellas y tabletas. El
aglomerante necesario depende de las características del producto requerido.
Se debe establecer las especificaciones del aglomerado, ya que la resistencia, los
costos de aglomeración y la necesidad de ser resistentes al agua, dependen de la
selección de aglomerantes utilizados en la producción en la producción de pellas,
aunque pueden no ser efectivos para briquetas o viceversa.
2.6.1 ETAPA DEL PROCESO DE PELETIZACIÓN
2.6.1.1PREPARACIÓN DEL POLVO DE MINERAL A LA GRANULOMETRÍA
ADECUADA.
2.6.1.2 PREPARACIÓN DE LOS PELLETS CRUDOS
Fabricación en verde con un cierto grado de humedad de las bolitas o pellets
para la formación de pellets verdes, los granos son humedecidos con un
liquido o aglomerado como:
La Bentonita: Es uno de los aditivos mas usados en la peletización, ya
que esta mejora la resistencia de las pellas verdes e incrementa la
viscosidad y la tensión superficial del agua ayudando a la compactación
de las pellas verdes.
La cal hidratada: Incrementa la basicidad.
Dolomita, Sílice, Carbón y Calizas (polvillo): Ajustan los contenidos de
CaO y MgO especificos; estos aditivos son de menor calidad que la
bentonita.
luego se lo hace pasar entre rodillos, debido a la influencia de las fuerzas de
tensión capilar existentes entre las partículas a través de uniones líquidas, las
partículas se aglomeran durante el pasaje por los cilindros para formar las bolas.
Los pellets verdes tienen baja resistencia y por lo tanto deben ser endurecidos.
La peletización se puede realizar en tres clases de instalaciones diferentes:
Tambores de peletización: se utilizan tambores cilíndricos de 3 m de
diámetro y 8 m de longitud, que tienen una inclinación de 8° y una velocidad
de rotación de 10 vueltas por minuto
Platillos: se utilizan platillos inclinados de unos 7 m de diámetro que giran
alrededor de su eje
Conos: cuando se utilizan platillos o conos se obtienen unos pellets de
tamaño muy regular y generalmente se evita el cribado. El tamaño y calidad
de los pellets son ajustados mediante la variación del ángulo de inclinación
y el número de revoluciones.
2.6.1.2 ENDURECIMIENTO DE LOS PELLETS
Se realiza a temperaturas muy elevadas para obtener bolas de porosidad
adecuada y suficientemente duras y resistentes para su manutención, transporte y
tratamiento en el alto horno.
Existen dos procesos de endurecimiento de los pellets.
a). Endurecimiento mediante tratamiento térmico, el cuál provoca la unión de
los granos.Existen cuatro procesos de tratamiento térmico, utilizados a nivel
industrial:
Horno de cuba: Es un horno alto de forma rectangular con revestimiento
refractario, equipado con cámaras de combustión externas
En la parte inferior, las cámaras de enfriamiento recuperan el calor y
enfrían los pellets. Los pellets verdes (p) son cargados en forma continua
por la parte superior, y en su descenso entran en contacto con la corriente
ascendente de gases (s), pasando así por las zonas descriptas. La
principal ventaja de este sistema es el bajo costo de inversión y de
operación.
Parrilla recta Se trata de una parrilla continua que se desplaza sobre
varias cajas de viento (CV). Los pellets (P) son depositados sobre una
parrilla, formando un lecho fijo, cuyo espesor puede variar entre 30 y 50
cm. De esta forma el material no sufre pérdidas por abrasión o degradación
importantes. El calor es aportado por gases calientes provenientes de
quemadores ubicados en campanas, encima de la parrilla (Q).
El secado se realiza por lo general en dos etapas. La primera con corriente
ascendente de gases para evitar el hundimiento de la carga (UDD), y la
segunda con corriente descendente (DDD).Los gases calientes son
reciclados desde las zonas de cocción y enfriamiento. En el
precalentamiento hay un aumento progresivo de la temperatura, pasando
los pellets por sucesivos compartimientos provistos de quemadores y
sometidos a la corriente descendente de los gases calientes. En la zona de
cocción la corriente de gas es también descendente.
En la zona de enfriamiento los pellets entregan su calor sensible a una
corriente ascendente de aire.
Parrilla circular: En este sistema los pellets son tratados sobre un lecho
fijo, en una parrilla en forma de corona. Sobre la parrilla se tiene una capa
de protección. El material se carga en una capa de poco espesor lo que
disminuye las presiones y permite utilizar pocos ventiladores.
Grate kiln: El proceso de endurecimiento se efectúa en tres equipos
sucesivos
La parrilla horizontal
El horno rotativo
El enfriador anular
La parrilla horizontal efectúa las funciones de secado y precalentado de los
pellets verdes depositados en capas de 150 a 750 mm de espesor, a una
temperatura de 900 a 1100° C. Para este fin se recirculan gases
provenientes del horno. El precalentamiento se continúa hasta que los
pellets tienen una resistencia adecuada para ser transferidos al horno
rotativo.
En el horno rotativo inclinado, los pellets son cocidos durante media hora
aproximadamente, a temperaturas de 1250 a l300° C. Poseen un quemador
situado en el eje del horno, usándose el aire que proviene del enfriador. Los
gases fluyen sobre la cama de pellets sin atravesarla.
.
b). Endurecimiento en frío (o a baja temperatura) por unión química mediante
laincorporación de algún aglomerante.
Con el fin de obtener instalaciones menos costosas, simplicidad en la operación y
menos consumo de combustibles, se han estudiado varios procesos de
endurecimiento sin tratamiento térmico El proceso consiste en obtener el
endurecimiento de los pellets con una mezcla de mineral y aglomerante
(cemento).
2.7 BRIQUETEADO
Es el método más simple de aglomeración de minerales, consiste en transformar
los finos o polvos de alguna materia prima en briquetas por simple prensado, sin
empleo de calor y sin que el mineral sufra en el proceso ninguna transformación
química. Es un proceso discontinuo de poca productividad.
Briqueta es un término claro por un lado y confuso por otro. Es un término claro ya
que una vez vista una briqueta no se puede confundir con otro combustible. Pero
es confuso por que la briqueta puede estar fabricada con muy diversos materiales
compactados. Así, la materia prima de la briqueta puede ser biomasa forestal
procedente de aprovechamientos selvícolas, biomasa forestal procedente de
residuos de fábricas de la madera (aserraderos, fábricas de puertas, fábricas de
muebles, fábricas de tableros de particulas.), biomasa residual industrial, biomasa
residual urbana, carbón vegetal o simplemente una mezcla de todas ellas.
La caracteristica común de todas las briquetas es su alta densidad. Su forma suele
ser cilíndrica; pero no lo es así siempre.
2.7.1 VENTAJAS DE LA FABRICACIÓN DE BRIQUETAS
Los costes de fabricación son menores a los de otros combustibles.
Es la solución para muchas serrerías, carpinterías y otras industrias que
generan subproductos necesarios para la fabricación de briquetas y que
éstas no saben cómo gestionarlos y ponerlos en valor.
No necesitan sustancias aglutinantes para su producción.
Tienen alto poder calorífico, cuatro veces el de la madera.
Su combustión no produce humos y genera muy pocas cenizas.
Se pueden utilizar en cualquier caldera de biomasa, estufa u horno.
Las briquetas son un tipo de biomasa, por tanto su combustión produce
emisiones consideradas neutras.
Presentan una alta densidad, lo que permite no tener que disponer de
grandes espacios para almacenar gran cantidad de material.
Son limpias y fáciles de manipular
2.7.2 PROCESO
2.7.2.1 ETAPA 1: ALMACENAMIENTO DE MATERIA PRIMA.
Pueden ser serrín, virutas, costeros, testas, cortezas, ramillas, etc. Es decir,
cualquier tipo de desperdicios, sin exigencia alguna de calidad, lo que contribuye a
la baratura de la misma.
2.7.2.2 ETAPA 2: HOMOGENIZADO DE MATERIA PRIMA (MOLIENDA).
La etapa de homogenizado de materia prima se realiza mediante un molino de
trituración, ya sea de rodillos o de martillos, en el que la materia prima, viruta o
astillas obtienen una dimensión especifica .
2.7.2.3 ETAPA 3: SECADO.
Al igual que la etapa anterior (etapa de molienda), el secado es un proceso no
primordial dentro del proceso de fabricación de briquetas siempre y cuando el
ambiente de la zona sea cálido y seco. Cuando el ambiente es propicio el
porcentaje de humedad del aserrín llega a los valores deseados ( H < 10 %)
evitando esta etapa de secado.
La única ventaja de utilizar el secado es poder lograr niveles de humedad mucho
más bajos que los logrados de forma natural obteniendo un producto de mayor
facilidad para su encendido. Además, este proceso es útil en zonas donde
predomina el clima húmedo y frío.
2.7.2.4 ETAPA 4: BRIQUETADO.
Cuando el material ya se encuentra en la tolva de la máquina briquetadora, La
compresión hidráulica que ejerce la máquina sobre el material compacta las
partículas formando un conglomerado sólido, en este punto el existe materias
primias que contienen lignina en los gránulos, propio del material, favoreciendo la
unión de las partículas sin necesidad de agregar algún tipo de aglutinante de no
existir la lignina en la materia prima se debe utilizar un agente ligante,
Los principales tipos de briqueteadoras utilizadas son:
Briqueteadora de pistón (densificadora por impacto): La compactación
se consigue mediante el golpeado producido sobre la materia prima por
medio de un pistón accionado a través de un volante de inercia
Briqueteadora de tormillo (desinficacion por extrusion):Se trata de un
sistema basado en la presión ejercida sobre la materia prima por un tornillo
sinfín especial que gira a velocidad variable, haciendo avanzar al producto
hacia una cámara estrecha
Briqueteadora de rodillo: Se trata de maquinas de 2 rodillos cuya
superficie tiene una serie de rebajes donde se deposita el producto a
compactar que queda densificado al ser sometido a la acción de otro
rodillo.
2.7.2.5 ETAPA 5: CORTE.
Después de la etapa de briquetado, el aserrín compactado (briqueta) sale por un
conducto cilíndrico, propio de la máquina briquetadora. Unido al conducto
cilíndrico se encuentra un tubo que conduce la briqueta hasta una cizalla o sierra
eléctrica que automáticamente cortará el producto a la medida deseada, cayendo
en una canastilla de recepción.
2.8 CARACTERISTICAS FISICA Y QUIMICAS PELET Y BRIQUETAS
2.8.1 FORMA, TAMANO Y COLOR.
La forma de las briquetas puede ser muy variable y depende de la maquinaria
utilizada en su obtención. entre dos caras opuestas de 62 mm y un orificio interior
central de diámetro igual a 15 mm. El largo es variable y depende del fabricante de
la briqueta pues puede cortarla al largo que estime oportuno. Se procura que el
aspecto de la briqueta sea lo más parecido al de la leña para que así en las
chimeneas parezca que arda leña. Por ello se prefieren las briquetas cilíndricas.
Al ser el pélet de un tamaño inferior se puede manipular mejor; se puede manejar
a paladas y cargarse en calderas en las que sustituye al carbón mineral. La
briqueta está pensada para uso doméstico, en chimeneas o calderas individuales.
1.8.2 DENSIDAD
El objetivo final de los procesos de peletización y briquetado es siempre el mismo:
Obtener un producto final de mayor densidad que los productos iniciales. Al tener
mayor densidad este producto se transportará ocupando menos volumen (a
igualdad de peso) que las leñas y astillas y será más sencilla su manipulación.
Los factores que influyen en la densidad del pélet y briqueta son de dos tipos:
1. La materia prima empleada. Cuanto mayor sea la densidad de la matera
prima mayor será la densidad del producto final.
2. La presión ejercida por la prensa en el proceso de fabricación y el correcto
diseño y manipulación de la misma. Las presiones de compactación son
variables, dependiendo de la maquinaria empleada.
Para determinar la densidad de pelets y brquetas deben realizarse ensayos de
laboratorio que son distintos en el caso de la briqueta y del pélet. Para la briqueta
(dado su mayor tamaño) basta con evaluar su masa (en una balanza) y su
volumen (cálculos geométricos) para obtener la densidad aproximada.
2.8.3 HUMEDAD
La humedad de la briqueta y del pélet es función de la forma en que se suministre
el producto. Como en el proceso de prensado que sufre la materia prima hasta
convertirse en briqueta o pélet se suelen utilizar partículas secas (humedad menor
del 12% base húmeda) y además en el mismo se seca aún más la partícula, al
final la humedad de la briqueta o el pélet resulta ser de una 8-10% a la salida de la
prensa.
2.8.4 COMPOSICION QUIMICA
Nos interesa estudiar la composición química elemental de pélets y briquetas
porqué ésta condiciona su poder calorifico. La composición quimica de briquetas y
pélets dependerá del material utilizado en su constitución. Si se emplean aditivos
habrá de tenerse en cuenta la comoosición quimica de los mismos.
2.8.5 VARIABLE DE INFLAMILIDAD Y COMBUSTILIDAD
El tiempo de inflamabilidad de pelets y briquetas es similar o ligeramente superior
al de las leñas, es decir, temperaturas y tiempos de inflamabilidad muy variables,
pues dependen de la existencia o no de corteza, el tipo de corteza, el porcentaje
de corteza, la disposición de la ieña respecto al tiro del hogar y la superficie
específica de la leña
Al ser la briqueta un material más denso que la madera, y por tener menos
contenido de aire en su interior, el coeficiente de transmisión térmica de las
briquetas es mayor que el de aquélla. La alta densidad y el bajo valor de este
coeficiente provocan que las briquetas ardan más despacio que la madera y que
permanezcan más tiempo en el hogar, lo cual puede ser ventajoso en el caso de
que se desee una combustión lenta. Como los pélets presentan mayor superficie
especifica que las briquetas arden más deprisa que éstas.
2.9 EXTURSION
Consiste básicamente en comprimir los alimentos hasta conseguir una masa
semisólida, que después se pasa por una pequeña abertura, que permite obtener
una gran variedad de texturas, formas y colores a partir de un ingrediente inicial.
Este procedimiento ha dado lugar a productos con formas y texturas. La extrusión
puede servir para dar forma y, en ocasiones, cocinar ingredientes crudos y
convertirlos en productos acabados.
La extrusión permite controlar la cantidad de agua contenida en los ingredientes,
de la que dependen la aparición de microbios y la consiguiente putrefacción de los
alimentos. Por lo tanto, es una técnica muy útil para producir productos
alimentarios con una humedad óptima y duraderos, que cada vez se emplea más
para obtener toda una serie de productos como aperitivos, algunos cereales de
desayuno, golosinas y comida para animales.cocinar ingredientes crudos y
convertirlos en productos acabados.
Alimentación Humana
Cereales de desayuno listos para comer
Snacks (aperitivos salados y dulces)
Alimentos para bebes
Sopas instantáneas
Rebozadores y coberturas
Proteínas vegetales texturizadas
Sustitutos de carne
Harinas compuestas y enriquecidas
Sustitutos lácteos
Alimentación Animal
Cereales, oleaginosas y legumbres precocidas o ingredientes para
alimentos balanceados
Alimentos para rumiantes, cerdos, aves, animales de piel, peces, etc.
Procesamiento de subproductos o desechos de la industria alimentaria:
Residuos de la industria de la pesca
Residuos de la industrialización de lácteos, panificación y frutas
Usos Industriales
Industria del papel
Industria textil
Fundiciones metalúrgicas
Perforación de pozos de petróleo
Adhesivos y agentes ligantes
2.9.1 VENTAJAS
La extrusión es una operación unitaria que está ganando popularidad por las
siguientes razones:
Versatilidad: Combinando Ia proporción de ingredientes minoritarios y Ias
condiciones durante la extrusión puede obtenerse una gran variedad de
productos. El proceso es extremadamente flexible y puede acomodarse a
las demandas de nuevos productos por parte del consumidor. Los
alimentos extruidos difícilmente podrán obtenerse por otros métodos.
Menores gastos: La extrusión es un proceso mas barato y productivo que
los procesos de cocción o moldeo. Se asegura que la extrusión de los
cereales para el desayuno, comparado con el proceso tradicional de
elaboración, ahorra el 19% de la materia prima, el 100% de la energía, el
40% de la mano de obra y el 44% de los gastos de instalación (Darrington,
1987).
Proceso automático con una gran capacidad de producción: Es capaz , de
producir 315 kg a Ia hora de snacks, 1.200 kg de cereales de baja densidad
y 9.000 kg de alimentos para animales.
No genera efluentes: La extrusión constituye un ejemplo de los sistemas de
procesado en los que el tamaño de los alimentos se aumenta. Mediante la
extrusión los alimentos granulados de pequeño tamaño o pulverizados, se
transforman en alimentos de tamaño de particula mayor. Otros procesos
que aumentan el tamaño de particula son los de. aglomeración de
alimentospulverizados y los de moldeo.
2.9.2 PROCESO
El proceso se realiza en las prensas de extrusión son generalmente de
accionamiento hidráulico y se pueden clasificar en verticales y horizontales, todas
las estrusoras se consideran divididas en tres zonas
1. la zona de alimentación es la mas cercana a la tolva tiene como objetivo
principal compactar el alimento en una forma solida densa y transportarlo a
la siguiente zona
2. La zona de transición o compresión es la zona intermedia en la cual el
material solido va compactándose en esta zona el aire atrapado escapa del
material por la tolva de alimentación
3. la zona de dosificación se situal al final en la parte mas cercana a la
boquilla el material se vuelve homogéneo y presurizado para forzarlo a
través de la boquilla de conformado
2.9.3 TIPOS DE EXTURSION
Según la configuración del equipo la extrusión se puede clasificar en:
a) EXTRUSIÓN DIRECTA
En este caso el metal extruido fluye en la misma dirección que el pistón. Se
considera entonces que el lingote se desplaza con respecto a la cámara de
compresión durante el proceso, dando como resultado que la presión sea función
de la longitud del lingote (figura 6.3).
b) EXTRUSIÓN INDIRECTA, TAMBIÉN CONOCIDA COMO INVERTIDA
El metal fluye en dirección opuesta a la del movimiento del pistón (figura 6.4); en
este caso el dado se encuentra montado regularmente en un ariete hueco. No
existe movimiento relativo entre la pared del contenedor y el tocho, lo cual se
traduce entonces en que la carga de extrusión no es función de la longitud del
lingote, además de que es sensiblemente menor que para la extrusión directa. Es
conveniente mencionar que debido a las características del proceso, éste tiene
limitaciones y requiere además de un herramental complicado lo cual restringe su
campo de aplicación, dando como resultado que la extrusión directa sea el método
más utilizado.
El dado está montado sobre el pisón, en lugar de estar en el extremo opuesto del
recipiente. Al penetrar el pisón en el material de trabajo fuerza al metal a fluir a
través del claro en una dirección opuesta a la del pisón.
Según la temperatura a la que se realiza el proceso:
a). EXTRUSIÓN EN CALIENTE. Tanto el proceso directo como el inverso se
realizan en condiciones de temperatura y velocidades de deformación tales que no
se presente endurecimiento; la presión requerida es menor y la única desventaja
la presenta el control dimensional del producto.
b). EXTRUSIÓN EN FRÍO. Este proceso se aplica en la fabricación de pequeñas
partes de maquinaria, como pernos, válvulas de admisión; así como partes
asimétricas. Se logra mayor resistencia debida al endurecimiento por deformación,
tolerancias estrechas, acabados superficiales mejorados, ausencia de capas de
óxidos y altas velocidades de producción.
Otros tipos de extrusión
A).EXTRUSIÓN POR IMPACTO
Como su nombre lo indica, el punzón golpea a la parte de trabajo más que aplicar
presión,se puede llevar a cabo como extrusión hacia adelante, extrusión hacia
atrás o una combinación de ambas.Se realiza a altas velocidades y carreras más
cortas.Se usa para hacer componentes individuales. Se hace usualmente en
frío.Se realizan grandes reducciones y altas velocidades de producción.
Ej: Pastas de Dientes y Cajas de Baterías.
B). EXTRUSIÓN HIDROSTÁTICA
La extrusión hidrostática es una adaptación de la extrusión directa.Se puede usar
con metales que son demasiado frágiles para operaciones de extrusión
convencional. También se aplica en metales dúctiles.
Una desventaja del proceso es que se requiere preparar los tochos iniciales de
trabajo. El tocho debe formarse con un huso en uno de sus extremos para
ajustarlo al ángulo de entrada del dado.
BIBLIOGRAFIA
