Molienda y Tamizado

FACULTAD DE INGENIERIA

E.A.P. AGROINDUSTRIAL

DOCENTE:

ING. DARWIN CASTILLO BENITES

ALUMNOS:

Cortez Cortez Danco G.

Fiestas Mendez Daniel A.

Flores Moreno Marly D.

Snchez Carbajal Esther E.

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MOLIENDA Y TAMIZADO LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS GRUPO C

MOLIENDA Y TAMIZADO

1. MOLIENDA

1.1. Importancia de la Reduccion de Tamao

La 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 intrvalo de tamao

satisfactorio para una operacin determinada, puede resultar inconveniente para

otra operacin, aunque se trate de la misma substancia; 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. Entre las operaciones en las cuales la reduccin de tamao es

importante, se tienen:

a) Lixiviacin, donde no slo se aumenta la velocidad de extraccin con la

reduccin de tamao y aumenta el rea de contacto entre solvente y slido, sino

que tambin se reduce la distancia que el solvente tiene que penetrar en la

partcula para llegar a las bolsas ms remotas del soluto.

b) Secado de slidos porosos, donde la reduccin de tamao causa un aumento

del rea y una reduccin de la distancia que la humedad debe viajar dentro de la

partcula para alcanzar la superficie.

c) Dispersin de un slido en un lquido o en otro slido molido, propiedad

aprovechada en la Industria de los colorantes, alimenticia y plsticos reforzados.

d) La reduccin es importante en la industria de los minerales, la de los

fertilizantes y la de los fosfatos, etc.

Dependiendo de la industria de que se trate, ser el tipo de molino que use de

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acuerdo a sus necesidades de reduccin de tamao. En base a sto, para

seleccionar la maquinaria para molienda se debe tener en cuenta los siguientes

puntos:

1) Propiedades fsicas del material.

2) Tamao de la alimentacin.

3) Tamao del producto a obtener.

4) Tonelaje que se debe moler.

De acuerdo con el tamao de la alimentacin y del producto, la maquinaria de

molienda queda dividida en la siguiente forma:

1) Reduccin de tamao primaria, con alimentacin de piezas de 5 a 250 cm o

ms.

2) Reduccin intermedia o secundaria de tamao, con alimentacin de 2 a 8 cm

y producto que pasa a travs de malla 10.

3) Reduccin fina de tamao, con alimentacin de 0.5 a 1.5 cm y producto que

pasa a travs de malla 200.

4) Reduccin superfina de tamao, con alimentacin de partculas de malla 80 y

con producto fino de hasta media micra.

Dependiendo del tipo de fuerza que se aplica para desintegrar las partculas, las

mquinas de molienda pueden clasifivarse as:

1) Las que quiebran por aplicacin de presin contnua, ejemplo:

Quebrantadores de mandbula, de disco, giratorios.

2) Las que desintegran por impacto o golpe, ejemplo: Molino de bolas, de

martillos.

3) 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

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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.

1.2. Determinacin del Tamao de Partculas

El tamao de una partcula puede expresarse de diferentes formas:

a) Si la partcula es esfrica el valor representativo podr ser su dimetro, su rea

proyectada sobre un plano, su volumen a la superficie total de la partcula.

b) Si la partcula es cbica el valor representativo de su tamao puede ser la

longitud del lado del rea proyectada, el volumen o la superficie total del cubo.

Hay diversos mtodos para medir el tamao de las partculas, cuyos resultados

dependen de la diferencia o intervalos de los tamaos, de sus propiedades fsicas

y de las caractersticas permitidas de desecacin o humedad, por ejemplo:

1) Mtodos basados en la velocidad de sedimentacin de las partculas en un

medio viscoso, relacionando la cada de la partcula con el empuje que sta

sufre debido a la accin del medio.

2) Para partculas muy pequeas del orden de micras, la muestra puede

examinarse con el microscopio o con un micrmetro de retcula.

3) La elutriacin, este mtodo se basa tambin en la velocidad de

sedimentacin de la partcula.

4) Centrifugacin, para partculas de dimetro inferior a 0.5 micras, la

sedimentacin es demasiado lenta.

5) Magntica; la fuerza coercitiva de un producto paramagntico tal como la

magnetita, es directamente proporcional a la superficie especfica cualquiera

que sea su forma geomtrica.

6) Tamizado, es el mtodo ms sencilo 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

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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.

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.

Los tamices de la Nacional Bureau of Standards de Washington difieren de

la serie Tyler porque estn basados en el orificio de un mm (tamiz No. 18), y

varan segn la razn 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

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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:

DIAGRAMA DE FLUJO

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1.3. Clases de Maquina para Molienda

Las principales clases de mquinas para molienda son:

A. Trituradores (Gruesos y Finos)

1. Trituradores de Quijada

2. Triturador giratorio

3. Triturador de Rodillos

B. Molinos (Intermedios y Finos).

1. Molino de Martillos.

2. Molino de Rodillos de Compresin.

a) Molino de Tazn.

b) Molino de Rodillos.

3. Molinos de Friccin.

4. Molinos Revolvedores.

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a) Molinos de Barras.

b) Molinos de Bolas.

c) Molinos de Tubo.

C) Molinos Ultrafinos

1. Molinos de Martillos con Clasificacin Interna.

2. Molinos de Flujo Energtico.

3. Molinos Agitadores.

D) Molinos Cortadores y Cortadores de Cuchillas.

2. TAMIZADO

El tamizado es un mtodo de separacin de partculas basado exclusivamente en el

tamao de las mismas. Consta de una malla metlica constituida por barras tejidas y

que dejan un espacio entre s por donde se hace pasar el alimento previamente

triturado. Las aberturas que deja el tejido y, que en conjunto constituyen la superficie

de tamizado, pueden ser de forma distinta, segn la clase de tejido. Las mallas

cuadradas se aconsejan para productos de grano plano, escamas, o alargado. En el

tamizado industrial, los slidos se colocan sobre la superficie del tamiz. Las

partculas de menor tamao, o finos, pasan a travs de las aberturas del tamiz,

mientras que las de mayor tamao o colas no pasan. Un solo tamiz puede realizar una

separacin en dos fracciones. Se les llama fracciones no clasificadas, ya que aunque

se conozca el lmite superior e inferior de los tamaos de partcula de cada una de las

fracciones, no se conoce el otro lmite. El material que se hace pasar a travs de una

serie de tamices de diferentes tamaos se separa en fracciones clasificadas por

tamaos, es decir fracciones cuyas partculas se conocen por su tamao mximo y

mnimo. En ocasiones, el tamizado se realiza en hmedo, si bien lo ms frecuente es

operar en seco. El tamizado se realiza haciendo pasar el producto sobre una

superficie provista de orificios del tamao deseado. El aparato puede estar formado

por barras fijas o en movimiento, por placas metlicas perforadas, o por tejidos de

hilos metlicos. El tamizado consiste en la separacin de una mezcla de partculas de

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diferentes tamaos en dos o ms fracciones, cada una de las cuales estar formado

por partculas de tamao ms uniforme que la mezcla original. 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. De un tamiz o

malla se obtienen dos fracciones, los gruesos y los finos: la nomenclatura es la

siguiente, para la malla 100, + 100 indica los gruesos y -100 indica los finos. Si de un

producto se requieren N fracciones (clasificaciones), se requerirn N-1 tamices. Los

tipos de tamices que vibran rpidamente con pequeas amplitudes se les llaman:

Tamices Vibratorios. Las vibraciones pueden ser generadas mecnica o

elctricamente. Las vibraciones mecnicas usualmente son transmitidas por

excntricos de alta velocidad hacia la cubierta de la unidad, y de ah hacia los

tamices. El rango de vibraciones es aproximadamente 1800 a 3600 vibraciones por

minuto. El tamao de partcula es especificado por la medida reportada en malla por

la que pasa o bien por la que queda retenida, as se puede tener el perfil de

distribucin de los grnulos en el tamizador de manera grfica. La forma grfica es

generalmente la ms usada y existen muchos mtodos en los que se realiza una

presentacin semi-logartmica, la cual es particularmente informativa.

Serie de tamices de Tyler: Esta es una serie de tamices estandarizados usados para

la medicin del tamao y distribucin de las partculas en un rango muy amplio de

tamao. Las aberturas son cuadradas y se identifican por un nmero que indica la

cantidad de aberturas por pulgada cuadrada.

Una serie de tamices patrn muy conocidas es la serie de Tamices Tyler. Esta serie

se basa en la abertura del tamiz 200, establecida en 0,0074cm y enuncia que "el rea

de la abertura del tamiz superior es exactamente el doble del rea de la abertura del

tamiz inmediato inferior. Matemticamente nos queda:

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Figura 1. Serie de tamices de Tyler

Una forma de expresar los tamices es, por ejemplo, 20/28 que indica que los slidos

pasan por el tamiz nmero 20 y se retienen en el tamiz 28. En el mismo orden de

ideas, si solo se nombra el tamiz con un nmero es decir, 28solo significa que los

slidos se retienen en ese tamiz.

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.

Figura 2. Esquema de reduccin de tamao en una partcula.

Los fines de la reduccin de tamao son muy importantes en la industria por las

siguientes razones:

Facilita la extraccin de un constituyente deseado que se encuentre dentro de la

estructura del slido, como la obtencin de harina a partir de granos y jarabe a partir

de la caa de azcar.

Se pueden obtener partculas de tamao determinado cumpliendo con un

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requerimiento especfico del alimento, como ejemplo la azcar para helados,

preparacin de especies y refino del chocolate.

Aumento de la relacin superficie-volumen incrementando, la velocidad de

calentamiento o de enfriamiento, la velocidad de extraccin de un soluto deseado,

etc.

Si el tamao de partculas de los productos a mezclarse es homogneo y de tamao

ms pequeo que el original, la mezcla se realiza ms fcil y rpido, como sucede en

la produccin de formulaciones, sopas empaquetadas, mezclas dulces, entre otros.

La operacin de disminucin o reduccin de tamaos consiste en la produccin de

unidades de menor masa a partir de trozos mayores; para ello hay que provocar la

fractura o quebrantamiento de los mismos mediante la aplicacin de presiones.

Figura 3. Croquis de reduccin de tamao en una partcula

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Las tcnicas de reduccin de tamao son:

COMPRESIN: Es utilizada para la reduccin gruesa de slidos duros, genera

productos gruesos, medios o finos.

CORTE: Se utiliza cuando se requiere un tamao definido de partculas.

FROTACIN O ROZAMIENTO: Genera productos finos a partir de materiales

blandos no abrasivos.

IMPACTO: Esta tcnica consiste en el choque de las partculas para la disminucin

de su tamao.

Los requerimientos de tamao son diversos para cada tipo de productos, de ah que

se utilicen diferentes mquinas y procedimientos. La operacin de desintegracin,

tambin tiene la finalidad de generar productos que posea un determinado tamao

granular, comprendido entre limites preestablecidos.

Variables de la reduccin de tamao

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.

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.

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 retrituracin.

Dureza y la estructura del material: Las mquinas para trituracin grosera de

materiales blandos no necesitan una maquina tan robusta o compleja como las

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utilizadas a la trituracin de materiales duros.

Correlacin de Rosin, ramler y sperling: La distribucin de tamaos se obtiene

colocando el producto de descarga de un molino en una serie de tamices, ordenados

de arriba abajo por orden decreciente de luz malla. La cantidad de producto retenido

por un tamiz se llama rechazo (R) y la no retenida cernido (C).

El tamao medio del rechazo (L) es la media aritmtica de las luces de malla entre

dicho tamao tamiz y el superior.

Figura 4. Balance de materia en un tamiz

Una forma de estudiar la distribucin de tamaos es mediante la curva acumulativa

de rechazos (Figura 5) en ella se representa la cantidad de producto (en porcentaje)

respecto al total que no atraviesa cada tamiz frente a su luz de malla.

Figura 5. Curva acumulativa de rechazo

Esta curva recoge toda la gama de tamaos presentes, desde las ms pequeas hasta

las ms grandes. Si se calcula la pendiente de las tangentes a la curva en diferentes

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puntos y se representa frente a los valores de luz de malla en dichos puntos, se

obtiene la curva de frecuencia de tamaos (Figura 6).

Figura 6. Curva de frecuencia de Tamaos

En esta curva se aprecia mejor la distribucin de tamaos. El mximo de la curva

indica que aparece con ms frecuencia; n es el ndice de tamaos. Si la lnea obtenida

fuera vertical (n=0), se tendran de todos los tamaos en la misma proporcin. Si n=1

el mximo se produce para L=0, lo que no tiene significado fsico. Y si n

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