Revisión bibliográfica de práctica de tamizado (página 2)

Los molinos de impactores se parecen a un molino de martillos, pero no tienen enrejado o tamiz.

Máquinas de rodamiento y compresión: en esta clase de molinos las partículas sólidas son aprisionadas y rotas entre un miembro giratorio y la cara de un anillo o carcasa. Los tipos comunes son las pulverizadoras de anillo giratorio, los molinos de rulos y los molinos de rodillos. En el molino de rodillo (ver figura 5), los rodillos cilíndricos verticales presionan con gran fuerza contra un anillo-yunque fijo, o anillo de presión. Operan a velocidades moderadas con una trayectoria circular. Unos rastrillos elevan los trozos sólidos desde el piso del molino y los llevan dentro del anillo y los cilindros, donde se efectúa la reducción. El producto se retira del molino con una corriente de aire y va a un separador-clasificador, del cual se recirculan al molino, para una reducción posterior, las partículas de tamaño mayor.

Otros tipos de molino son: molinos de frotamiento, molinos giratorios y molinos de ultrafino.

Tamizado.

El método más sencillo y más corriente de separar mezclas por tamaño es el análisis por tamizado, utilizando tamices patrón. Se dispone de una serie de tamices patrón formando una pila, colocando el de malla de abertura más pequeña en el fondo y el de mayor abertura en la parte superior. El análisis se lleva a cabo colocando la muestra en el tamiz superior y agitando mecánicamente la pila durante un tiempo definido. Se retiran las partículas retenidas en cada tamiz y se pesan, convirtiendo las masas de cada uno de los tamices en fracciones o porcentajes en masa de la muestra total. Las partículas que pasan por el tamiz más fino se recogen sobre un colector colocado en el fondo de la pila.

SUMARIO

            Para efectuar el estudio de tratamiento de sólidos se tomó una muestra de piedra de tamaños similares, de 1,120 Kg y se introdujo a la trituradora de mandíbulas ubicada en el laboratorio de operaciones unitarias.

            Luego se separó el producto de trituración en dos partes iguales, una de ellas sometiéndose a análisis por tamizado y la otra se alimentó al molino.

            Posteriormente, el producto del molino se sometió a análisis por tamizado, y se anotaron para cada caso la masa retenida en cada tamiz y se determinó el volumen de agua desplazado por cada fracción.

            Los resultados obtenidos fueron bastante satisfactorios, exceptuando el de la potencia y el rendimiento mecánico.

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO

En la práctica a realizar se utilizarán los siguientes equipos:

1. Trituradora de mandíbulas (ver descripción en la revisión bibliográfica y figura 1).

2. Molino de rodillos (ver descripción en revisión bibliográfica y figura 5)

3. Agitador de tamices: consiste en un aparato donde se colocan los tamices, y por medio de un movimiento de vibración, las partículas más pequeñas comienzan a pasar a través de las aberturas de cada tamiz. Este aparato consta también de un temporizador donde se coloca el tiempo que se desea que se efectúe la operación de tamizado.

Datos y especificaciones:

1. Triturador de mandíbulas:

·         Potencia real suministrada: 0,9599 BTU/seg.

·         Corriente de fase (AMP): 1,5 V/ 2,2 c.

·         Voltaje (voltios): 345 V/  460 c.

2. Molino de rodillos:

·         Potencia real suministrada: 1,1345 BTU/seg.

·         Corriente de fase: 1,8V/ 2,2 c.

·         Voltaje: 345V/ 460c.

3. Tamices:

MEDIDAS DE SEGURIDAD

Entre las precauciones que se deben tomar para evitar accidentes y realizar una práctica efectiva, podemos mencionar:

·         No introducir las manos u otro instrumento en la mandíbula ni en los rodillos de los trituradores, en caso de atascamiento de los rodillos o mandíbulas con los sólidos alimentados, apagar el aparato y avisar al técnico del laboratorio.

·         Preferiblemente utilizar Beakers y cilindros plásticos, para evitar accidentes, ya que se trabaja con sólidos de dureza moderada que al colocarlos bruscamente en los recipientes pueden ocasionar que se rompan si el material de dichos recipientes es vidrio.

·         No olvidar colocar el colector debajo del último tamiz.

MÉTODO EXPERIMENTAL

1.     Pese 1 Kg de piedras de un tamaño aproximado de 1"".

2.     Determine con precisión el tamaño medio de estas partículas. Asuma que el 80% de estas partículas pasan por un tamiz que tiene esa abertura.

3.     Intente una dosificación continua de ese Kg de piedras al triturador de mandíbulas hasta agotar las partículas y mida el tiempo necesario para ello.

4.     Divida en 2 partes iguales el producto de esa trituración.

5.     Una parte de este producto páselo por la serie de Tyler de mayor a menor (desde 3/2 hasta 200), sin omitir ningún tamiz en la serie. Si toda la serie no cabe en el agitador, inténtelo por partes separadas. Si en algunos tamices no se retiene material, no se preocupe, omítalo y continúe el procedimiento si es necesario.

6.     pese la fracción retenida en cada tamiz y tabule el número de tamiz, abertura del tamiz, fracción retenida acumulada para cada tamiz. Igualmente determine la densidad de cada fracción por pesada y desplazamiento de agua y tabule junto al anterior.

7.     La otra parte restante del Kg de piedras, introdúzcalo dosificadamente en el molino de rodillo y mida el tiempo que tarda en pasar toda la muestra.

8.     Al producto de este rodillo aplíquele los pasos 5 a 8.

DATOS EXPERIMENTALES

Tabla 1. Datos del agitador de tamices para la trituración.

Ρprom= 2,3567 g/ml

Tabla 2. Datos del agitador de tamices para la molienda.

Ρprom= 2,6737 g/ml

Tabla 3. Otros datos experimentales.

PROCESAMIENTO DE DATOS

·         Fracción retenida en cada tamiz.

               (1)

Donde, Djn: fracción retenida en el tamiz n.

·         Fracción retenida acumulada.

             (2)

Donde, n: número del tamiz.

            j: Fracción retenida acumulada.

·         Densidad de la fracción retenida en cada tamiz.

Se pesa la muestra que queda en cada tamiz, y se le mide el volumen por desplazamiento de agua, siendo la densidad:

              (3)

·         Potencia de trituración y molienda.

Se calcula por la siguiente ecuación:

              (4)

Donde,  P: potencia en W.

            T: velocidad de alimentación en Tm/min.

            Dpa, Dpb: diámetro de las partículas de la alimentación y el producto respectivamente.

            Wi: índice de trabajo de Bond.

·         Superficie específica de una mezcla.

Por análisis diferencial:

                (5)

Donde, Aw: superficie específica de la mezcla.

            Nt: número de tamices.

            Dn: media aritmética de Dpn y Dp(n-1).

·         Diámetro promedio volumen superficie de las partículas.

              (6)

Donde, Dvs: diámetro superficie-volumen de las partículas.

·         Número de partículas en una mezcla.

               (7)

Donde, Nw: número de partículas de la mezcla.

            a: factor volumétrico de forma.

·         Masa de sólidos alimentada en cada equipo por tiempo.

              (8)

·         Rendimiento mecánico (h).

Se despeja de la ecuación:

  (9)

Gráficas:

1.     Distribución de tamaño de partículas (fracción másica vs tamaño de la partícula).

2. Distribución de tamaño de partículas (relación másica acumulativa menor que el tamaño establecido).

RESULTADOS EXPERIMENTALES

Gráfico Nº 1

Gráfico Nº 2

Gráfico Nº3

Gráfico Nº4

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Los resultados obtenidos en la experiencia de trituración y molienda son muy variados, siendo algunos esperados y otros no satisfactorios.

Comenzando porque se tuvo una diferencia entre las masas alimentadas a la trituradora y el molino, lo cual indica pérdida de muestra en cada operación. Esto no influyó en los cálculos ya que se tomaron las masas que salieron de cada equipo.

En el análisis por tamizado se observó que para el material triturado, la mayor cantidad de muestra se concentró en el tamiz de 3/2, y en  la muestra molida la mayor cantidad de ésta se concentró en el tamiz 8, aunque su distribución en toda la serie fue bastante homogénea.

Observando los gráficos obtenidos del análisis por tamizado se puede decir que son bastante parecidos a la forma en que deberían dar, ya que poseen la misma tendencia que las mostradas en la teoría.

En cuanto a la densidad de las fracciones retenidas se observa que son muy cercanas entre si en ambos casos, utilizándose una densidad promedio para realizar  los cálculos que requerían la densidad de la mezcla.

Con respecto a la superficie específica de la mezcla se observó que para ambos equipos que a medida que el tamaño de partículas es menor hay mayor superficie específica de la mezcla, tal como era esperado.

En cuanto al número de partículas posee el mismo comportamiento de la superficie específica de la mezcla, esto, debido a que en el molino de rodillos la fragmentación de las partículas produce partículas más pequeñas.

Con respecto al diámetro superficie volumen se observó que es mayor para la trituradora que para el molino. Esto es lógico puesto que las partículas en el molino son más pequeñas.

Cabe destacar que los cálculos de todos estos parámetros se realizó suponiendo que las partículas tenían forma cúbica (esto con la finalidad de tener los factores de forma) y se utilizó el análisis diferencial, tomando en cuenta cada una de las fracciones retenidas en los tamices de la serie.

Los resultados que están dudosos son los de potencia requerida y por consiguiente el de rendimiento mecánico. Esto se observa en los pequeños valores de potencia que se obtuvieron y los muchos más pequeños rendimientos mecánicos; esto último pudo suceder por haber sido mal suministrados los datos de potencia suministrada al equipo.

Los errores producidos en el análisis por tamizado pudieron ocurrir por el mal funcionamiento del equipo, al cual había que sostener para que pudiera realizar la operación, además que habían unas mallas que estaban un poco rotas, y por allí pudieron haber pasado partículas más de diámetros más grandes, produciéndose un error en el cálculo de la fracción retenida en cada tamiz y en la densidad, y por consiguiente en todos los demás parámetros.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Luego de la realización de esta experiencia se puede concluir lo siguiente:

ü  El molino de rodillos produce una mayor fragmentación de las partículas que la trituradora de mandíbulas, aunque recalcando que al molino se alimentan partículas más pequeñas.

ü  La densidad de las partículas es más o menos constante para ambos equipos.

ü  La superficie específica de la mezcla de partículas es mayor en el molino que en la trituradora.

ü  El número de partículas es mayor en el molino que en la trituradora.

ü  El diámetro superficie-volumen es mayor en la trituradora que en molino.

ü  La potencia requerida es mayor en la trituradora que en el molino.

ü  El rendimiento mecánico es mayor en la trituradora que en el molino.

También se pueden dar las siguientes recomendaciones:

ü  Uso de balanzas de mayor precisión con la finalidad de establecer balances de materia precisos y cuantificar con mayor exactitud las posibles pérdidas de materiales.

ü  Instalación de tapas en el lugar de alimentación del molino y la trituradora para evitar pérdida de muestra.

ü  Reparar el agitador de tamices para obtener una mejor operación y mejores resultados.

BIBLIOGRAFÍA

·         MC-CABE W. y SMITH, J. "Operaciones Básicas de Ingeniería Química. Volumen II". Editorial Reverté, S.A.. Argentina, 1977.

·         PERRY, R. y colaboradores. "Manual del Ingeniero Químico. Tomo II". Sexta Edición. Editorial Mc-Graw-Hill. México, 1996.

Autora:

Gabriela Martínez