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Tecnológico de Estudios Superiores de Jocotitlán

INGENIERÍA QUÍMICA
Asignatura: Procesos de Separación
Grupo: IF-0501

Equipo: N° 1
INTEGRANTES:

Enríquez Ramírez Guillermo.

Hernández Arzate Lori Zuleica.

Israde García Samantha Samira.

Rivas Sarabia Lizeth Montserrat.

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3.1 Reducción de tamaño
3.2 Clasificación por tamaño
3.3 Transporte de solidos.

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Se define como la aplicación de todas las formas en que la partículas de solidos se pueden cortar o romper en piezas mas pequeñas debido a la aplicación de fuerzas de impacto, compresión, corte y frotación.

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Objetivos y ventajas de la reducción de tamaño

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Objetivos y ventajas de la reducción de tamaño

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° OBJETIVOS:

Desintegración.

Obtener granulometría o distribución de tamaños determinada.

° VENTAJAS:

Incrementa la velocidad de deshidratación, calentamiento, enfriamiento y extracción.

Obtener partículas de un tamaño determinado.

Cuando el tamaño de partículas a mezclar es homogéneo el mezclado resulta más eficaz.

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Habitualmente estos equipos son denominados Molinos

Los equipos que muelen grandes aglomerados se denominan “Crushers”  tienen un costo de capital y de consumo de energía que nos es elevado. Sin embargo, estos equipos requieren de una gran robustez mecánica ya que se utilizan grandes tensiones para romper aglomerados de gran tamaño (por ejemplo, rocas).

En este tipo de molinos dos cilindros de acero rotan en sentido contrario de manera que las partículas son atrapadas y sometidas a fuerzas de compresión que causan la reducción de tamaño. La superficie de los rodillos puede ser lisa, corrugada o puede tener dientes (disco dentado). Los molinos dentados no pueden moler sólidos muy duros. Los molinos de gruesos a rodillos no poseen un tiempo de residencia característico, se denominan equipos de un solo paso.

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Los que muelen partículas de pequeños tamaños se denominan “Mills” consumen mucha energía y sufren desgaste mecánico importante por la erosión que causan las partículas más pequeñas.

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Una ecuación usada para materiales granulares (por ejemplo, inorgánicos, azúcares o amiláceos).  Se utiliza para determinar las necesidades energéticas para reducir el tamaño de partícula.

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Para paso de tamaño grande hasta 100 µm : Ecuación de Bond (n=-3/2)

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Para paso de tamaño grande hasta 100 µm : Ecuación de Bond (n=-3/2)

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Donde fL=L1/L2, L1 y L2 son el tamaño inicial y final en µm, y E∝ el consumo energético de referencia (paso de tamaño grande hasta 100 µm).

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En la ecuación x1 y x2 representan el tamaño del tamiz el cual se expresa en micrones
WI se denomina índice de trabajo de Bond,  este parámetro representa la energía requerida, por unidad de masa, para moler un material de tamaño infinito a un tamaño de 100 micrones.
En términos de la ley general de la ruptura, la ecuación de Bond puede expresarse como  dE/dx= -K/x^1.5
Lo cual nos permite representar la molienda razonablemente para materiales gruesos y finos. Estas ecuaciones permiten caracterizar la molienda de manera global, y son herramientas útiles para una primera caracterización del proceso de ruptura.

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Para partículas finas: Ley de Rittinger (n=-2)

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Para partículas finas: Ley de Rittinger (n=-2)

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 Para partículas gruesas: Ley de Kick (n=-1) 

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 Para partículas gruesas: Ley de Kick (n=-1) 

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Donde Kkfc se puede tomar como una constante única.

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Factores a considerar en la reducción de tamaño:

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Factores a considerar en la reducción de tamaño:

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1. Fuerza de compresión

2. Fuerza de impacto

3. Fuerza de cizalla

4. Fuerza de corte

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1. Sólidos
Fibrosos
-Rebanadora.
-Cortadora en cubos.
-Cortadora en escamas.
-Ralladora.
-Elaboradora de pulpa.

Secos.
-Molinos de bolas.
-Molinos de discos.

Molinos de disco único

Molino de disco doble

Molinos de clavija y disco

Molinos de martillos

Molinos de rodillos

2. Líquidos
Homogeneización
-Mezcladoras a gran velocidad
-Homogeneizadores a presión
Molinos coloidales.
Homogeneizadores ultrasónicos.

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Un tamiz es una malla metálica constituida por barras tejidas y que dejan un espacio entre sí 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, según la clase de tejido.

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El transporte de solidos se caracteriza por ser una operación unitaria de gran importancia en la industria. Cada método empleado tiende a considerar las propiedades físicas del solido que se desea transportar, así como la distancia y elevación a la cual se desea llevar.

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Como bien su misma nombre lo indica, es el medio por el cual se transporta los solidos de forma mecánica, entre diferentes puntos de una instalación con ayuda de dispositivos y equipos.
TRANSPORTADOR DE TONILLO(rosca sin fin):
Su diseño esta hecho principalmente para transportar cualquier tipo de material puesto que esta basado en el principio de Arquímedes. Tiene la posibilidad de trabajar en ángulos hasta de 30º, siempre y cunado se adapte anteriormente.
Dependiendo de cual sea el uso que se le quiera dar, tiende a adoptar diferentes formas:

Transportadores de tornillo tubulares:

Potencia: 1.1-1.5 kw, pueden adoptar diferentes relaciones de reducción: 1:5 1:7 1:15 1:20

Transportadores de tornillo canal:

Potencia: 1.1-1.5 kw, pueden adoptar diferentes relaciones de reducción: 1:15 1:20

TRANSPORTADOR DE PALETAS:
El material que se desea transportar se ubica entre cada una de las paletas y con el movimiento de esta, se va desplazando a lo largo del transportador. Las paletas están unidas a unas cadenas sin fin. Estas suelen estar suspendidas apoyando los extremos de las mismas con ruedas sobre rieles o calzas sobre guías. Cuya velocidad oscila entre los 6-60 m/min con un rendimiento de 5-250 Tm/h.
Su uso es para materiales en trozos no abrasivos cuyo transporte es en horizontal u oblicuo con un ángulo máximo de 30º (a veces puede alcanzar un ángulo de 45º).
*MATERIAL ABRASIVO-Los abrasivos son sustancias cuy finalidad es actuar sobre otros materiales con esfuerzos mecánicos diferentes. Por ejemplo: Materiales abrasivos naturales (diamantes, arenisca, cuarzos, etc.) y  materiales abrasivos artificiales (Óxidos de Aluminio, Óxidos de Aluminio Zirconados, Seedgel, Carburos de Silicio, etc.)*
La razón por la cual no se debe de utilizar sustancias abrasivas en este tipo de transporte es por el gran desgaste que esto supone al equipo.
TRANSPORTADOR DE CANGILONES O ELEVADORES:
Es la maquina mas idónea para el transporte en vertical o muy inclinado, son instalaciones fijas que son rentables en algunas entre 7-30 metros de altura. Su funcionamiento consiste en que la carga caiga en los cangilones, una vez llenos son elevados por la acción de un tambor de accionamiento, y en la parte superior se produce la descarga aprovechando la fuerza centrifuga en una rampa o tolva instalada al respecto. Su capacidad puede llegar hasta 1,800 mc/h.
TRANSPORTADORES DE RODILLOS:
Son equipos fijos que facilitan el movimiento de carga en forma lineal y son conformados por un conjunto de rodillos soportados en una estructura metálica permitiendo el traslado de una gran variedad de productos.
Siempre y cuando cuenten con una base regular, se pueden clasificar en diferentes tipos:

Transportadores de rodillo-movimiento:

De gravedad: El operador empuja la mercancía para que se deslice y llegue de un punto a otro.
Dinámico: De gravedad inclinada y con frenos dinámicos para el control de carga.
Motorizado: Haciendo uso de la fuerza que produce un motor facilitando el control y la automatización de la carga.
La capacidad de carga de un transportador esta dado por la capacidad de carga de los baleros de cada uno de sus rodillos, solo hasta cierta longitud. Y por la cantidad mínima de rodillos en contacto simultáneamente con la pieza a transportar.
TRASNPORTADORES VIBRATORIOS Y OSCILADORES:
La mayoría de los trasportadores vibratorios son de impulso direccional, el cual consiste en una placa horizontal sobre resortes, que gira gracias a un brazo excéntrico de conexión directa, pesos excéntricos giratorios, un electro imán, o un cilindro neumático o hidráulico.
Para manipular de forma hermética materiales a granel, los tubos pueden ser hasta de 7 metros de largo para caudales  de 100 mc/h.
CINTA TRANSPORTADORA:
Posiblemente el transporte de solidos mas conocido, consta de una banda o cinta sin fin con dos poleas, una de ellas polea motora y la otra polea conducida (polea de cabeza y polea de polea de cola, respectivamente). Cuenta con rodillos debajo de la banda espaciados entre si, donde hay rodillos de apoyo, para los rodillos que se encuentran debajo de la banda cargada y rodillos de retorno, para la cinta que regresa vacía (la separación de los rodillos de apoyo es de aproximadamente: 1 - 1.5 metros entre cada rodillo, mientras que para los rodillos de retorno, la separación debe de ser de aproximadamente: 1 - 3 metros entre cada rodillo).
Su angulo de inclinacion puede ser de hasta 30º.
La velocidad de la banda se encuentra entre: 30-120 m/min.
La cinta se estira por el uso y para que trabaje correctamente es necesario tensarlas. Su capacidad esta en función del ancho y la rapidez de la banda.

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Se basa en el movimiento de solidos en una corriente de aire a una velocidad determinada y en una dirección predeterminada. La presión y el volumen de aire necesario se calculan en cada caso, en función de la distancia a recorrer y de la naturaleza del producto a transportar. Es ideal para el flujo de solidos del tipo carga y descarga de productos granulares, polvorientos y micronizados, secos y de cualquier densidad.
Los principales componentes de un transporte neumático consta de:

Ventilador centrifugo

Sistema de carga (tolva, válvula, dosificadora, boquilla Venturi,...)

Ciclón y sistema de descarga

Filtro de mangas

Red de tuberías del diámetro adecuado

Algunas de las ventajas que presenta este sistema de transporte; es el gran ahorro de coste, contando el precio por mantenimiento. Presenta una flexibilidad inmensa para montaje, ya que la red de tuberías se puede acomodar a la configuración deseada (la red de tuberías se puede colocar en techos y paredes), haciendo uso de espacios muertos para poder tener un mayor espacio libre útil.
Así mismo, las tuberías se conservan siempre limpias y no retienen parte alguna del producto transportado, lo que permite transportar alternativamente materiales diferentes sin presentarse contaminación apreciable.

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Se considera una operación ampliamente utilizada en numerosas industrias.
El agua es el fluido mas común para transportar solidos, y si la instalación opera de manera continua el proceso es capaz de transportar grandes cantidades de solidos.
De manera generalizada se puede definir algunas especificaciones para el transporte de un solido por un sistema neumático:

El solido tiene que poder mezclarse y separarse con facilidad del agua.

No debe de existir riesgos, por ejemplo, taponamiento de la tubería debido a aglomeración de las partículas gracias a la interacción entre las partículas.

El solido no debe de reaccionar, ni con el fluido que lo transporta, ni con la superficie de la tubería por donde se transporta.

El desgaste o ruptura de las partículas durante el proceso de transporte no debe de presentar efectos adversos para el proceso posterior a ello.

La cantidad de fluido transportarte debe ser el adecuado.

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Guillermo:

Ante la problemática, acerca de poder maniobrar con solidos tanto de proporciones grandes, como de proporciones muy pequeñas (pero que aun así siendo solidos), existen diferentes procesos para el correcto transporte de estos, sin arriesgar tanto esfuerzo físico, ni mucho menos costos de transporte. Así sin dejar de lado la importancia que representa el poder minimizar el tamaño de los solidos con los que vayamos a trabajar (como especificaciones que debería cumplir dicho sólido) o acerca de que sistema es conveniente utilizar para no generar perdidas máximas en el transporte.

Lori:

Pienso que es de suma importancia conocer sobre los diferentes tipos de reductores de tamaño, así como sus características ya que cada uno proporciona resultados según su composición para poder elegir el que cubra las necesidades que se soliciten. Asi mismo pudimos conocer las leyes de  Kick, Von Rittinger y Bond que nos permiten realizar los cálculos de potencia según sea el caso.

Samantha:

Considero que el tener conocimiento del manejo de sólidos es de suma importancia en un ingeniero químico ya que se deben tener las bases sobre las materias primas que sufren algún proceso de reducción para una mejor manipulación, análisis o bien porque esa es la finalidad de acuerdo a los objetivos de la industria.

Montserrat:

Con toda la información que pudimos analizar nos dimos cuenta de que existen diferentes formas de hacer un manejo adecuado y de facilitar algunos procesos unitarios en la ingeniería.
Además de que en la información mencionada pudimos tener una apertura al tema de transporte de algunos sólidos que en un futuro nos podría ser de ayuda en el campo laboral, como un refuerzo teórico que será aplicado en la práctica.

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-Colina M.L. (2016). Reducción de tamaño de sólidos. Disponible en: http://sgpwe.izt.uam.mx/files/users/uami/mlci/red_tam_solidos_intro.pdf
- Díaz, M. “Ingeniería de bioprocesos”. Capítulo 14. Manejo de sólidos. Ediciones Paraninfo, 2012 pág. 251-253.
- Brennan, J. Las operaciones de la Ingeniería de los Alimentos, 3ª Ed., Ed. Acribia (1998) .
-McCabe Warren L., 7a Edicion, Operaciones unitarias en ingenieria quimica, McGraw Hill
-Razo Saul, 2016, Transporte mecánico de solidos.
Disponible en:
https://es.slideshare.net/saulrazo33/transporte-mecnico-de-slidos
-GRUBER HERMANOS, Transporte neumatico.
Disponible en:
https://www.gruberhermanos.com/images/Catalogos/18-Transporte-Neumatico.pdf

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Descripción de la importancia que tiene el equipo de transporte en toda industria productiva, así como breve descripción de los equipos más utilizados por las ...