INTRODUCCIN

Muchos materiales slidos se encuentran en la naturaleza con dimensionen elevadas, para que estos sean utilizados por el hombre, este hace mucho tiempo atrs ha desarrollado distintos mtodos para obtener menores tamaos y productos de los mismos, as se desarrollo la molienda y el tamizado como herramientas para la reduccin de tamao, para ello hay que provocar la fractura o quebrantamiento de los materiales mediante la aplicacin de presiones de cizallamiento, corte, o la aplicacin de cargas de compresin.La operacin de molienda no solo consiste en obtener partculas pequeas a partir de otras de mayor tamao, en cuyo caso no slo la efectividad de la operacin se medir por las partculas finas de los materiales obtenidos, sino tambin la obtencin de un producto que pasa un determinado tamao granular, comprendido entre lmites preestablecidos.Las exigencias de tamao para diversos productos pueden variar y de ah que se empiecen por diferentes mquinas y procedimientos. En gran de nmero casos, deben utilizarse con lmites muy estrechos de tamao granular, el cual, generalmente, es imposible de conseguir solo por desintegracin mecnica .Se requiere operaciones de tamizado y clasificacin para lograr la requerida limitacin de tamao. Las dos operaciones, molienda (reduccin de tamao) y tamizado (separacin de partculas de diferentes dimensiones) estn asociadas estrechamente, ya que los anlisis granulomtricos por tamizado son necesarios tanto para evaluar el rendimiento de una operacin de desintegracin dada, como para proporcionar los datos necesarios para establecer la energa o fuerza motriz requerida.El Objetivo del presente informe fue la determinacin de la energa requerida a partir de datos experimentales; determinar las constantes de Rittinger, Kick y Bond en molienda; as como tambin la eficiencia de las mallas de tamiz en los clasificadores.

MARCO TERICO

1. REDUCCIN DE TAMAO

Operacin unitaria destinada a la generacin de partculas cuya rea superficial se ve aumentada.Es un gran consumidor de energa y aqu radica la importancia del estudio y optimizacin de esta operacin. Las partculas slidas son cortadas, rotas, o trituradas en partculas ms pequeas. La s maquinas que realizan esta operacin emplean como fuerza de rotura: (1) compresin, (2) impacto, (3) atricin, (4) corte. Los equipos de reduccin de tamaos pueden ser divididos en: chancadoras, que trituran piezas grandes de material slido en ms pequeas, molinos que generan partculas finas 2. OBJETIVOS PRINCIPALES

Facilitar el manejo de algunos ingredientes, dentro de una determinada amplitud de tamaos Facilitar la mezcla de ingredientes Aumentar rea superficial de los ingredientes para facilitar contacto y reacciones qumicas La separacin, por fractura, de minerales o cristales de compuestos qumicos, que se hallan ntimamente asociados en el estado slido 3. IMPORTANCIALa importancia de la operacin de reduccin de tamao o desintegracin de trozos, grnulos de partculas, no consiste solamente en obtener pedazos pequeos a partir de los grandes, sino que tambin se persigue tener un producto que posea determinado tamao granular comprendido entre lmites pre-establecidos; porque se da el caso que un slido con un intervalo de tamao satisfactorio para una operacin determinada, puede resultar inconveniente para otra operacin, aunque se trate de la misma sustancia; por ejemplo: El carbn pulverizado se aplica en la calefaccin de hornos industriales con quemadores especiales y el carbn en trozos se usa en los hogares que llevan atizadores mecnicos en los cuales no se puede usar carbn pulverizado, ni los hornos se pueden llenar de carbn en trozo.Si la velocidad de reaccin en la mayora de las reacciones sobre partculas slidas es directamente proporcional al rea de contacto entre fases; la reduccin de tamao se lleva a cabo principalmente para aumentar esta rea.Dependiendo de la industria de que se trate, ser el tipo de molino que use de acuerdo a sus necesidades de reduccin de tamao. En base a esto, para seleccionar la maquinaria para molienda se debe tener en cuenta los siguientes puntos:

Propiedades fsicas del material. Tamao de la alimentacin. Tamao del producto a obtener. Tonelaje que se debe moler.4. REQUERIMIENTOS DE ENERGA Y POTENCIA EN LA REDUCCIN DE TAMAOEl coste energtico es el de mayor importancia en la trituracin y molienda, de forma que los factores que controlan este coste son de gran inters. Durante la reduccin de tamao, las partculas del material de alimentacin son primeramente distorsionadas y forzadas. El trabajo necesario para forzarlas se almacenan temporalmente en el slido como energa mecnica de tensin, de la misma forma que la energa mecnica se puede almacenar en un muelle. Al practicar una fuerza adicional a las partculas tensionadas, estas se distorsionan ms all de su resistencia final y bruscamente se rompen en sus fragmentos, generndose nuevas superficies. Puesto que una unida de rea de solid posee una cantidad definida de energa superficial, la creacin de nuevas superficies requieren un trabajo, que es suministrado por la liberacin de energa de tensin cuando la partcula se rompe. De acuerdo con el principio de conservacin de la energa, toda la energa en exceso sobre la energa de la nueva superficie creada ha de aparecer en forma de calor.5. LEY DE RITTINGEREstablece que la energa especfica consumida en la reduccin de tamao de un slido, es directamente proporcional a la nueva superficie especfica creada.Este postulado considera solamente la energa necesaria para producir la ruptura de cuerpos slidos ideales (homogneos, isotrpicos y sin fallas), una vez que el material ha alcanzado su deformacin crtica o lmite de ruptura.Se basa sobre todo en la hiptesis de que el trabajo de rotura para reducir las dimensiones de las partculas sea proporcional a la nueva partcula producida.La regla se puede expresar con la siguiente frmula:Kr = W ( 1/Dvsb - 1/Dvsa)

W=Trabajo realizadoDvsb=Dimetro promedio volumen superficie producto (m)Dvsa=Dimetro promedio volumen superficie alimento (m)Kr = constante que depende de la forma de la partcula y del trabajo por unidad de superficie.

6. POSTULADO DE KICK Establece que La energa requerida para producir cambios anlogos en el tamao de cuerpos geomtricamente similares, es proporcional al volumen de estos cuerpos.Esto significa que iguales cantidades de energa producirn iguales cambios geomtricos en el tamao de un slido. Kick consider que la energa utilizada en la fractura de un cuerpo slido ideal (homogneo, isotrpico y sin fallas), era slo aquella necesaria para deformar el slido hasta su lmite de ruptura; despreciando la energa adicional para producir la ruptura del mismo.Ek=KkLog(V1/V2)

Donde: K = Energa especfica de conminucin (kWh/ton).

Kk = Constante de Kick. V1= Volumen inicial de la partcula V2= Volumen final de la partcula

An cuando el postulado de Kick carece de suficiente respaldo experimental; se ha demostrado en la prctica, que su aplicacin funciona mejor para el caso de la molienda de partculas finas.7. LEY DE BONDUn mtodo algo ms realista para estimar la energa necesaria para la trituracin y molienda fue propuesta por Bond en 1952. La energa consumida para reducir el tamao 80% de un material, es inversamente proporcional a la raz cuadrada del tamao 80%; siendo ste ltimo igual a la abertura del tamiz (en micrones) que deja pasar el 80% en peso de las partculas.Bond defini el parmetro KB en funcin del Work Index WI (ndice de trabajo del material), que corresponde al trabajo total (expresado en [kWh/ton. corta]), necesario para reducir una tonelada corta de material desde un tamao tericamente infinito hasta partculas que en un 80% sean inferiores a 100 [m].

El parmetro WI depende tanto del material (resistencia a la conminucin) como del equipo de conminucin utilizado, debiendo ser determinado experimentalmente para cada aplicacin requerida. Tambin representa la dureza del material y la eficiencia mecnica del equipo.

Ejemplos de ndices de trabajo

8. MOLIENDA

La molienda es una operacin unitaria que reduce el volumen promedio de las partculas de una muestra slida. 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.La molienda, 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 operacin de molienda se realiza en dos etapas principales:

Primera etapaConsiste en fraccionar slidos de gran tamao. Para ello se utilizan los trituradores o molinos primarios. Los ms utilizados son: el de martillos, muy comn en la industria cementera, y el de mandbulas. Los trituradores de quijadas o molinos de mandbulas se dividen en tres grupos principales: Blake, Dodge y excntricos. La alimentacin se recibe entre las mandbulas que forman una "V". Una de las mandbulas es fija, y la otra tiene un movimiento alternativo en un plano horizontal. Est seccionado por una excntrica, de modo que aplica un gran esfuerzo de compresin sobre los trozos atrapados en las mandbulas. La posicin inclinada de la quijada mvil determina una obstruccin al material por triturarse cuanto ms abajo se encuentre ste, de tal forma que el material se va acercando a la boca donde es triturado. La abertura de la boca puede ser regulada y con esto poder tener variaciones en la granulometra obtenida de este triturador. Segunda etapa Sirve para reducir el tamao con ms control, manejndose tamaos intermedios y finos. Para esta etapa el molino ms empleado en la industria es el molino de bolas.El molino de bolas o de guijarros lleva a cabo la mayor parte de la reduccin por impacto. Cuando ste gira sobre su propio eje, provoca que las bolas caigan en cascada desde la altura mxima del molino. Esta accin causa un golpeteo sobre el material a moler; adems de un buen mezclado del material. De esta manera la molienda es uniforme. El molino de bolas a escala industrial trabaja con flujo continuo teniendo dos cmaras en su interior; la primera contiene bolas grandes de dos a tres pulgadas de dimetro, mientras la segunda tendr bolas de 1 a 1 1/2 pulgadas. Estos molinos generalmente trabajan en circuito cerrado.9. EQUIPOS PARA LA REDUCCIN DE TAMAOSDependiendo del tipo de fuerza que se aplica para desintegrar las partculas, las mquinas de molienda pueden clasificarse as:

Las que quiebran por aplicacin de presin contnua, ejemplo: Quebrantadores de mandbula, de disco, giratorios. Las que desintegran por impacto o golpe, ejemplo: Molino de bolas, de martillos. Las que desintegran por abrasin o que muelen por fuerza cortante, ejemplo: Molino de dientes, de discos.Para la reduccin primaria de tamao y dependiendo si los materiales son duros o blandos, se tienen los siguientes tipos de molinos. Para materiales duros: Los quebradores de mandbula, giratorios y de discos. Para materiales blandos, donde la produccin de finos es limitada, se tiene el molino de martillos y el de rodillos dentados.

A QUEBRANTADORAS (GRUESOS Y FINOS)

1. Quebrantadoras de mandbula o quijada

2. Quebrantadoras giratorias

3. Quebrantadoras de rodillos

Quebrantador de mandbulas Blake

B MOLINOS (INTERMEDIOS Y FINOS)

1. Molinos de martillos; impactadores

Seccin transversal de un molino de martillos

2. Molinos de rodadura-compresin

a. Molinos de rulos

b. Molinos de rodillo

3. Molinos de frotacin

4. Molinos de volteo

a. Molinos de bolas; molino de guijarros

Molino cnico de bolas

b. Molino de barras

C MOLINOS ULTRAFINOS

1. Molinos de martillos con clasificacin interna

2. Molinos que utilizan la energa de un fluido

D. MQUINAS DE CORTE

1. Cortadoras de cuchilla, cortadoras de tiras

Cortador rotatorio de cuchillas

10. MTODOS DE SEPARACIN MECNICOSLa separacin mecnica se puede aplicar a mezclas heterogneas. Las tcnicas se basan en diferencias fsicas entre las partculas, tales como el tamao, la forma o la densidad. Se aplican para separar lquidos de lquidos, slidos de gases, lquidos de gases, slidos de slidos y slidos de lquidos.

TAMIZADOEl tamizado es un mtodo de separacin de partculas que se basa solamente en la diferencia de tamao. En el tamizado industrial se vierten los slidos sobre una superficie perforada o tamiz, que deja pasar las partculas pequeas, o finos , y retiene las de tamaos superiores, o rechazos . Un tamiz puede efectuar solamente una separacin en dos fracciones. Estas fracciones se llaman fracciones de tamao no especificado, porque aunque se conoce el lmite superior o inferior del tamao de las partculas que contiene, se desconoce su tamao real.Es uno de los mtodos ms sencillos para la clasificacin granulomtrica en el laboratorio y consiste en pasar el material sucesivamente por una serie de tamices o cedazos que posean orificios o mallas progresivamente decrecientes. El material que pas a travs de un tamiz y ha sido retenido en el siguiente porque sus orificios son de tamao menor que el anterior, suele considerarse como de tamao igual a la media aritmtica de la abertura de ambos tamices, ste valor representa el "tamao medio" o dimetro medio" y se representa por Dm.Los tamices o cedazos se construyen con telas de malla de alambre cuyo dimetro de hilos y espaciado entre ellos estn previamente especializados. Estas telas de tamizados son el fondo de cajas cilndricas, metlicas o de madera de dimetro y altura entre 20 y 5 cm respectivamente, con bordes inferiores dispuestos de tal manera que el fondo de uno, encaja perfectamente en el borde superior del otro. El espacio libre entre los hilos del tejido de un tamiz se llama abertura y con frecuencia se aplica la palabra "malla" para designar el nmero de aberturas existentes en una unidad de longitud; por ejemplo: Un tamiz de malla 10, tiene 10 orificios en una pulgada y su abertura tendr una longitud de 0.1 pulgadas menos el espesor de un hilo.

Tipos de mallas Serie de tamices Tyler

El mtodo ms simple y comn para separar una mezcla de partculas por tamaos es al anlisis por tamizado usando mallas o tamices TylerLos tamices Tyler estn hechos de hilos, las aberturas son cuadradas y sus dimensiones (espesor del hilo ) son estndares. Cada malla es definida en aberturas por pulgada.

Tamices Tyler

Los tamices normales Tyler estn basados en un tamiz de 200 mallas con un hilo de 0.05334 mm de espesor y con una abertura de 0.0074 cm y los siguientes varan segn una razn fija igual a 2.Cuando se requiere tamaos intermedios a los anteriores que permitan completar la serie, entonces la razn es igual a 4 2

Para realizar el anlisis por tamizado, se empezar por limpiar los tamices perfectamente para quitarles cualquier partcula adherida; los tamices se encajan poniendo en la parte superior, el de malla ms pequea y al final, el de malla 200, completando la serie, un recipiente colector bajo el tamiz del fondo y una tapa sobre el tamiz superior. Se pone una cantidad conocida de material a analizar en el tamiz superior y se cubre con la tapa; se colocan en una armadura vertical accionada por un motor que describe un movimiento elptico en un plano horizontal, la agitacin dura de 5 a 10 min; se desmontan los tamices y se pesa cada fraccin. Un ejemplo de expresar el anlisis por tamizado es la siguiente tabla:

Los datos se representan grficamente en un histograma en funcin de la fraccin masa retenida vs el dimetro medio de la partcula. Por una grfica log - log que muestre la fraccin masa retenida en cada malla en funcin del dimetro de la misma (malla).

MATERIALES Y EQUIPO

12.5 Kg., de maz amarillo entero Un molino de 12 cuchillas de acero inoxidable. Un tablero para medir el consumo de energa elctrica (voltmetro y ampermetro) Un cuarteador para separar las muestras de grano molido en partes iguales. Un juego de tamices. Una balanza analtica . Dos probetas. Clasificador o separador. Brochas pequeas para limpiar los tamices. 2 Bolsas negras de basura. Recipientes para decepcionar el producto molido.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Eliminar las partculas extraas del maz mediante el escogido de manera manual y ayudndonos con un colador o rejilla de metal. Por otro lado, tomar una muestra representativa de maz y realizar las mediciones de estos (referenciales). Pesar la muestra de maz libre de agente extraos, es decir tarar la balanza a utilizar, descontando el peso de la bolsa o recipiente que contenga la muestra de maz que va a ser pesado. Pesar cierta cantidad de maz como muestra, introducirlo a la probeta, anotar el volumen del lecho de partculas que ocupa y determinar la densidad aparente de la muestra de alimentacin. Pesar una cantidad de maz como muestra. Aadir un volumen de agua como referencia a la probeta e introducir la muestra de maz antes pesada y determinar el volumen absoluto. Determinar la densidad absoluta de la alimentacin. Extraer una muestra representativa de alimentacin y realizar mediciones de la dimensin del grano con un vernier. Encender el molino sin carga y anotar los datos de voltaje, intensidad de corriente y factor de potencia del tablero, se debe tener en cuenta que en esta fase del proceso se debe estar muy atento (lo que no quiere decir que desatenderemos los siguientes pasos), ya que los datos arrojados por el tablero, nos sern de utilidad para los clculos de potencia y dems. Encender el molino y se introduce la carga de maz a flujo constante y anotar los datos de tiempo, voltaje, intensidad de corriente y factor de potencia al tablero. El producto obtenido se cuartea y se toma una muestra para determinar la densidad absoluta y aparente del producto. Realizar la clasificacin del producto obtenido. Tamizar las muestras obtenidas del clasificador utilizando diferentes mallas. La muestra retenidas en cada malla, separarla y pesarla, con estos datos apreciaremos como se va separando el producto utilizado, segn su grosos y tamao, el cual quedar retenido en cada una de las mallas que se utiliza (tamices), estos datos los podremos observar en las tablas que se muestran ms adelante. Limpiar los materiales utilizados y dejar ordenado el ambiente.

DISCUSIN DE REULTADOS

De acuerdo a los datos obtenidos se observa que la potencia consumida por molino con carga es mayor que la potencia sin carga, debido a que el molino realiza trabajo para moler los granos de maz, siendo su eficiencia de 6.35%. Con respecto a la superficie especfica de la mezcla a medida de que el tamao de las partculas es menor hay mayor superficie especfica de la mezcla, como se observa en los valores obtenidos ya que en la alimentacin result 10.121 cm2 y en el producto, 78.023 cm2. Cabe destacar que los clculos de todos los parmetros se realiz suponiendo que las partculas tienen forma de prisma (esto con la finalidad de obtener los factores de forma) y se utilizo el anlisis diferencial, tomando en cuenta cada una de las fracciones retenidas en los tamices de la serie. El clculo de las constantes de Rittinger, Kick y Bond sirven para estimar la energa necesaria para la molienda, es decir, el requerimiento de energa para la reduccin de partculas del material de alimentacin.

CONCLUSIONES

El objetivo ms resaltante fue Realizar el anlisis granulomtrico de una muestra para determinar la influencia de las variables tpicas sobre los parmetros ms importantes en los procesos de molienda y tamizado. 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. Considerando lo anterior, el conocimiento de la granulometra para determinado material es de importancia necesaria. El tamiz consiste de una superficie con perforaciones uniformes por donde pasar parte del material y el resto ser retenido por l. Para llevar a cabo el tamizado es requisito que exista vibracin para permitir que el material ms fino traspase el tamiz. Al usar el equipo de tamizado se debe tener precaucin en el manejo del material y de no sobrepasar los lmites de operacin del tamizador pues el variac (transformador interno del equipo) se puede afectar junto con el motor, recomendndose operar a un mximo del 80% del variac (respecto a la potencia). Cuando Un lecho est formado por un material granular como el maz, su porosidad se define (para fines de clculos) como el volumen de huecos existente entre las partculas divididas por el volumen total del lecho. En general las capas formadas por materiales granulares o cristalinos, suelen presentar porosidades desde casi 0.32 a 0.45. Las partculas adyacentes a las paredes se empaquetan de modo ms suelto que las situadas en la parte central de la capa granular y, por esto, poseen una mayor porosidad. La representacin de la grfica vs se refiere a los lechos empaquetados al azar, constituidos por partculas de tamao uniforme.

RECOMENDACIONES

Antes de iniciar se debe seleccionar los granos de maz, eliminando las impurezas y poder trabajar con granos de maz de tamaos homogneos. Al ser un proceso continuo, se debe suministrar un flujo de alimentacin constante. Despus del tamizado, retirar con cuidado las muestras retenidas en el maz, hacerlo con la ayuda de la brocha. El producto del molino se mejor recogerlo en recipientes en vez de bolsas, ya que estas pueden romperse, generando as prdidas de muestra. Para un pesado ms exacto y preciso de las cantidades pequeas de muestra, hacerlo en una balanza analtica. Trabajar con responsabilidad, concentracin, disciplina, organizacin y cuidado durante toda la prctica para evitar errores y posibles accidentes.

BIBLIOGRAFA

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