Informe de Molienda Nuestro 2015 Acabado

UNMSM

LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II UNMSM

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE QUMICA E INGENIERA QUMICA

EAP INGENIERA QUMICA

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE OPERACIONES UNITARIASTEMA: MOLIENDA, CLASIFICACIN Y NALISIS DE TAMIZADO

CURSO: LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA IIPROFESORA: GLORIA LUZ CONTRERAS PEREZALUMNOS:ARIAS VENTOCILLA, BHEKY JESICA10070106 FIGUEROA AYALA, BRANCO JOS11070116ORTEGA MONTERO, FREDDY OMAR 11070124VILLAR CURITOMAY, EVELYN LIZBETH11070214HORARIO: SBADOS DE 2-8PM

Ciudad Universitaria, 27 de junio de 2015

TABLA DE CONTENIDO

RESUMEN3INTRODUCCIN4PRINCIPIOS TORICOS5DETALLES EXPERIMENTALES241)MATERIALES:242)PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL253)DATOS EXPERIMENTALES:26RESULTADOS28DISCUSIN DE RESULTADOS33CONCLUSIONES35RECOMENDACIONES36REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS37APNDICE381)CLCULOS:382)GRFICAS:49

RESUMEN

En la prctica de molienda, clasificacin y tamizado se trabaja con 10 Kg de maz entero, los cuales se alimentan a un molino de 16 cuchillas, a una velocidad de alimentacin de 382.1 Kg maz/ h.

Para clasificar el producto del molino se utiliza la malla 6 y se tamiza utilizando tamices desde 3/8 (inicio) hasta el tamiz 140 (final).

La potencia del molino sin carga es de 2404.9 W y con la muestra es de 2827.5 W, encontrndose que la potencia neta para reducir de tamao la muestra es de 422.5 W; las constantes de Rittinger, Kick y Bond son: 3.5 Kg/W.h.cm, 0.839 w-h/Kg y 13.7 Kw-h/Kg, respectivamente.

La eficiencia de la malla 6 en el clasificador es 80.96% y el rendimiento del molino es 14.94%.

INTRODUCCIN

Muchos materiales slidos se encuentran en la naturaleza con dimensionen elevadas, para utilizaros el hombre desde mucho tiempo atrs ha desarrollado distintos mtodos obtener mejores productos de los mismos, as se desarroll 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 aplicaciones de presiones de cizallamiento, corte, o la aplicacin de cargas de compresin.

La molienda es una de las operaciones unitarias ms utilizadas a nivel industrial que van desde la industria minera hasta la industria de los alimentos donde los slidos se reducen de tamao por diferentes medios y con fines tambin diferentes.

Consiste en reducir el tamao del material slido por accin mecnica, para esto se requiere de una gran cantidad de energa elctrica que facturan a las empresas altas cantidades de dinero. Por ello la estimacin de la energa requerida es de suma importancia tanto para el diseo del proceso as como tambin la optimizacin del proceso de molienda que trae como consecuencia el ahorro de miles de dlares para la empresa.

La exigencia de tamao para diversos productos pueden variar, de all que se emplean diferentes mquinas y procedimientos.Siempre se requiere de una operacin de tamizado y clasificacin despus de una desintegracin mecnica para lograr tamaos requeridos, la clasificacin es tambin un proceso importante que se aplica en situaciones donde se requiere separar los componentes de la mezcla en fracciones individuales segn su tamao. Las dos operaciones bsicas de reduccin de tamao y de separacin de partculas de diferentes dimensiones estn asociados estrechamente, ya que los anlisis granulomtricos por tamizado en el laboratorio son necesarios, tanto para evaluar el rendimiento de una operacin de desintegracin, como para proporcionar datos necesarios para establecer la energa o fuerza matriz requerida.

El objetivo de la prctica es la caracterizacin de las partculas de maz y tambin la energa requerida para la reduccin de tamao de una cantidad aleatoria en Kg de maz entero, las constantes de Bond, Rittinqer y Kick en la molienda y la caracterizacin de las partculas de maz

PRINCIPIOS TORICOS

DESINTEGRACIN MECNICA DE SLIDOSLa 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 N 1. Reduccin de tamaos

1. Finalidad de la reduccin de tamaosLos objetivos perseguidos con la reduccin de tamaos son: la produccin de cuerpos slidos con una determinada amplitud de tamao granular o con superficies especficas preestablecidas, y la separacin por fractura de minerales o cristales de compuestos qumicos que se hallan ntimamente asociados en el estado slido.Adems, la reduccin de tamao es muy importante en la industria por las siguientes razones: Facilita la extraccin de un constituyente deseado que se encuentra dentro de la estructura de un slido. (P.e.: 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 requerimiento especfico del alimento. Aumento de la relacin superficie-volumen incrementando la velocidad de calentamiento o de enfriamiento, la velocidad de extraccin de un soluto deseado, etc. Favorece la mezcla de ingredientes hacindose ms fcil y rpido, como sucede en la produccin de formulaciones, sopas empaquetadas, mezclas dulces, entre otros.

2. Etapas en la reduccin de tamaosPara realizar una operacin de desintegracin mecnica, es necesario que cada trozo o partcula se rompa al contacto con otras partculas o por la accin directa de las partes mviles de la mquina. Al progresar la accin desintegradora aumenta el nmero de partculas, lo que exige mayor nmero de contactos por unidad de cantidad de substancia.Se han proyectado mquinas que permiten alcanzar el gran nmero de contactos necesarios, especialmente entre las partculas ms pequeas de las ltimas etapas de la reduccin de tamaos.En la prctica, para la reduccin de tamaos slidos desde 0.30 m o ms de dimetro, hasta el de 200 mallas, suelen necesitarse, por lo menos, tres etapas que se establecen segn los tipos de mquinas mejor adaptadas a cada una de ellas: Reduccin de tamaos basta o grosera: alimentacin desde 5 a 250 cm, o ms. Reduccin intermedia de tamaos: alimentacin desde 2 a 8 cm. Reduccin fina de tamaos: alimentacin desde 0.5 a 1.5 cm.

3. Variables de la reduccin de tamaoLas principales variables que intervienen en la reduccin de tamao son: Contenido en humedad: En la etapa grosera e intermedia, los materiales no deben exceder el de humedad, pues se vuelven pastosos y adherentes tendiendo a atascar las mquinas. Por lo general, la molienda hmeda se aplica en la etapa ms fina de la reduccin de tamaos. La llamada relacin o cociente de reduccin, es la relacin existente entre el dimetro medio de la alimentacin y el del producto. Muchas de las mquinas de trituracin grosera poseen una relacin de reduccin entre y ; en cambio los molinos para finos pueden poseer hasta un cociente de reduccin de . Trituracin libre: El producto desintegrado, junto con cierta cantidad de finos formados al mismo tiempo, se separa rpidamente de la zona de accin desintegrante, despus de una permanencia relativamente corta. El producto de la molienda puede salir por accin de la gravedad, ser expulsado por aire comprimido o por una corriente de agua, o, tambin, lanzado por una fuerza centrfuga. Este modo de trabajar evita la formacin de una cantidad excesiva de finos, porque limita el nmero de contactos. Alimentacin obstruida: El desintegrador est equipado con una tolva alimentadora que se mantiene llena a rebosar, o atascada, de modo que el producto no se descarga libremente. Esto hace aumentar mucho la proporcin de finos y disminuye la capacidad de produccin. En ciertos casos, la alimentacin obstruida resulta ms econmica, pues elimina una o ms etapas reductoras, debido a la gran cantidad de finos formados.Operacin en circuito cerrado: Cuando el material de rechazo (tamao grueso) es devuelto al desintegrador.Operacin en circuito abierto: Cuando el material de rechazo no se devuelve para su retrituracin.El trabajo en circuito cerrado permite el empleo de aparatos ms pequeos para un determinado tonelaje de produccin y rinde productos de mayor uniformidad de tamao. Dureza y la estructura del material: Las mquinas para trituracin grosera de materiales blandos () no necesitan una construccin tan robusta o compleja como las destinadas a la trituracin de los materiales duros (). Para el trabajo de los tamaos ms finos, las mquinas utilizadas son anlogas tanto para los materiales blandos como para los duros.

4. Equipo para la reduccin de tamaosSe divide en: quebrantadores, molinos, molinos de ultra finos y mquinas de corte. Quebrantadores. Realizan el trabajo pesado de romper grandes piezas de slidos en pequeos trozos. Un quebrantador primario opera con el material que sale de la cantera, aceptando todo el material tal como sale de a ( a ). Un quebrantador secundario reduce estos trozos a partculas quizs de (). Molinos. Reducen el producto del quebrantador hasta formar un polvo. El producto procedente de un molino intermedio puede pasar a travs de un tamiz de 40 mallas, mientras que la mayor parte del producto que sale de un molino fino pasa a travs de un tamiz de 200 mallas. Molino ultrafino. Acepta como alimentacin partculas no superiores a () y genera un producto con un tamao tpico de a . Cortadoras. Producen partculas de forma y tamao definidos, con una longitud de a .

5. Tipos de mquinas para la reduccin de tamaoDe acuerdo a la desintegracin que producen se les puede clasificar de la siguiente manera: Quebrantadores (gruesos y finos) Quebrantadores de mandbula. Quebrantadores giratorios Quebrantadores de rodillos Molinos (Intermedios y finos) Molino de martillos, impactores Molinos de rodadura-comprensin: molinos de rulos, molinos de rodillos Molinos de frotacin Molinos de volteo: molinos de barras, molino de bolas, molinos de guijarros, molinos de tubos, molinos de compartimentos Molinos ultrafinos Molinos de martillos con clasificacin interna Molinos que utilizan la energa de un fluido Molinos agitados Mquinas de corte Cortadoras de cuchillas Cortadoras de cubos Cortadoras de tiras

Estas mquinas realizan su trabajo en formas muy diferentes. La comprensin es la accin caracterstica de los quebrantadores. Los molinos utilizan impacto y frotacin, a veces combinadas con compresin; los molinos de ultrafinos operan principalmente por frotacin. El corte es, por supuesto, la accin caractersticas delas maquinas cortadoras.MOLIENDALa 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.

1. Tipos de molinosLos molinos son mquinas empleadas en la molida de granos y, en general, de materiales slidos de caractersticas especficas. Los ms conocidos y usados son: Molino de martillos. Conformado por una cmara de pulverizacin, un rotor y un tamiz. El rotor posee un nmero variable de martillos de 4 a 10 y gira a una velocidad elevada de 10000 RPM. El tamiz tiene una abertura adecuada por donde pasa el producto pulverizado. El tamao de partculas es de , siendo su distribucin homognea.

Los factores que afectan a la eficacia del proceso son: (1) velocidad de giro del rotor, (2) caractersticas del tamiz y (3) velocidad de alimentacin al molino. Las ventajas son: gran versatilidad y facilidad de manejo, limpieza e instalacin.

Figura N 2. Molino de martillos Molino de hlices o de cuchillas. Es una variacin del molino de martillos, posee un rotor con un nmero variable de 2 a 12 cuchillas y gira a una velocidad de 200 a 900 RPM. El sistema de pulverizacin es grosera e intermedia pues el tamao de las partculas es mayor a .

Los factores que afectan a la eficacia del proceso son: (1) tamao de los martillos y (2) coincidencia en la distancia de separacin entre cuchillas mviles y fijas.

Figura N 3. Representacin esquemtica de un molino de cuchillas: 1. Eje de transportador sinfn, 2. Recinto de trituracin, 3. Rotor, 4. Cuchilla de rotor, 5. Cuchilla de esttor, 6. Sistema de aspiracin, 7. Cribas

Molino rodillo. Conformado por dos rodillos lisos, acanallados o dentados. Los ejes son horizontales y la velocidad de giro es de 50 a 300 RPM. El sistema de reduccin es intermedia con tamao de partcula de .

Figura N 4. Molino de tres rodillos Molino de bolas. Recipiente cilndrico rotatorio (metlico o cermico) que contiene una carga de bolas de acero inoxidable, el cual es el elemento activo que se desplaza por defecto de la rotacin. El tamao de partculas es de .

Los factores que afectan a la eficacia del proceso son: (1) velocidad de rotacin del cilindro, (2) tamao de las bolas, (3) carga de bolas y (4) carga de material. Este tipo de molino es til para productos oxidables o explosivos y, se puede usar en una pulverizacin hmeda y de materiales estriles (previa esterilizacin de la cmara). Los inconvenientes del molino de bolas son: larga duracin del proceso, elevado consumo energtico y laboriosa limpieza.

Figura N 5. Molino de bolas con su respectiva representacin

Micronizador. Llamado molino de chorro o molino neumtico. La trayectoria de las partculas son elpticas o circulares. El tamao mximo inicial es de (en algunos casos es necesario una pulverizacin previa con otro tipo de molino) y el tamao final, (ultrafina).

Los factores que condicionan la eficacia son: (1) presin de las corrientes de aire y (2) velocidad de alimentacin. Las ventajas son: pulverizacin de productos termolbiles (debido al efecto refrigerador del aire en la cmara de pulverizacin) y, til para materiales semirrgidos, resistentes al impacto y quebradizos.

Figura N 6. Micronizador2. Seleccin del molinoPara la seleccin de un molino se debe tener en cuenta los siguientes puntos: Forma de las partculas (relacionada con el mecanismo) Relacin de reduccin (los molinos admiten partculas por debajo de un tamao mnimo y producen partculas por encima de un tamao mnimo) Cantidad de masa a tratar Coste del proceso y del mantenimiento del aparataje Caractersticas del material: Dureza Elasticidad superficie Erosionabilidad Humedad Termolabilidad

Figura N 7. Tipos de molino3. Potencia consumida por el molino Motor monofsico:

Motor trifsico

4. Potencia neta requerida por el molino

Donde:

TAMIZADO

El tamizado es un mtodo de separacin de una mezcla de partculas de 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 tamizado en seco se aplica a materias que contienen poca humedad natural o que fueron desecadas previamente. El tamizado en hmedo se efecta con adicin de agua al material en tratamiento, con el fin de que el lquido arrastre a travs del tamiz a las partculas ms finas.

1. Tamiz

Un tamiz es una malla metlica constituida por tejidos de hilos metlicos dejando un espacio entre s por donde se hace pasar el material previamente triturado. El material que no atraviesa los orificios del tamiz se designa como rechazo o fraccin positiva, y el que lo pasa se llama cernido o fraccin negativa.

Figura N 8. Tamices

2. Rendimiento de un tamizEl rendimiento o efiencia de un tamiz es la medida del xito de un tamiz en conseguir una separacin exacta de los materiales.

Donde:

Se tiene que

Haciendo un balance de materia

De y

Agrupando los factores comunes

La sustitucin de este valor en y resulta

Entonces el rendimiento del tamiz es

3. Tamices convencionalesLos tamices convencionales utilizados son de la serie Tyler o la serie U.S. Estndar. El espacio libre entre los hilos del tamiz se denomina abertura del tamiz, la que est relacionada con un nmero de asignacin llamado nmero del tamiz. As un tamiz 120 mallas, tiene 120 orificios en una pulgada lineal. La serie de tamices normalizado corresponde a la serie Tyler cuya base es el tamiz 200 mallas.

4. Equipos industriales para el tamizado Rastrillos. Se utilizan mucho para el tamizado de grandes tamaos, en especial los superiores a . Su capacidad de trabajo vara entre a de superficie en 21 horas. Tamices fijos. Se usan en las operaciones intermitentes de pequea escala, tales como el cribado de la arena, grava o carbn, para lo cual se proyecta el material sobre el tamiz. Tamices vibratorios. Se utilizan para grandes capacidades que varan mucho segn las caractersticas del material tratado: desde de superficie en 24 horas, para las substancias tales como arcillas hmedas o el polvo de jabn, hasta da, para los cuerpos secos, cual es el caso del coque, empleando tamices de 6 a 8 mallas. Tamices oscilantes. Se caracterizan por una velocidad relativamente pequea (300 a 400 oscilaciones por minuto) en un plano esencialmente paralelo al tamiz. Constituye el tipo ms barato, y se aplica para trabajos intermitentes o discontinuos. Tamices de vaivn. Se utiliza mucho para el tamizado de productos qumicos secos hasta el tamao correspondiente a casi 300 micras. Tromel o tamiz rotatorio de tambor. Es muy eficaz para los tamaos gruesos. La capacidad del tromel aumenta con la velocidad de rotacin hasta un valor de sta para el cual resulta cegado el tamiz por acumulacin t atasque del material en sus orificios. Devanaderas o cedazos o giratorios. Consisten en tamices de velocidades algo elevadas. Se utilizan tanto en la industria harinera, como en las que manejan otras clases de materiales ligeros, secos y no abrasivos. Estas mquinas giran a velocidades de hasta RPM.

ANLISIS POR TAMIZADOPara su realizacin se utiliza una serie de tamices con diferentes dimetros que son ensamblados en una columna. En la parte superior, donde se encuentra el tamiz de mayor dimetro, se agrega el material original (suelo o sedimento mezclado) y la columna de tamices se somete a vibracin y movimientos rotatorios intensos en una mquina especial. Luego de algunos minutos, se retiran los tamices y se desensamblan, tomando por separado los pesos de material retenido en cada uno de ellos y que, en su suma, deben corresponder al peso total del material que inicialmente se coloc en la columna de tamices (Conservacin de la Masa).

Representacin de los datos:

1. Fraccin retenida

2. Fraccin acumulada pasante

3. Fraccin acumulada retenida

CARACTERIZACIN DE LAS PARTCULAS1. DensidadLas partculas de slidos homogneos tienen la misma densidad que el material de origen, mientras que cuando son slidos heterogneos, al romperse, presentan diferentes densidades entre s y con el slido de origen.

Densidad aparente,

Donde:

Densidad absoluta,

Donde:

2. Porosidad, La porosidad se puede calcular de la siguiente manera:

3. Factor de forma, Indica cuan cerca est la forma de la partcula en estudio de las partculas de formas regulares como la esfera, el cubo y el cilindro cuya altura es igual al dimetro con .

La esfericidad , se puede obtener mediante grficas que relacionan la porosidad con la esfericidad.

4. Superficie especfica, La superficie especfica podra calcularse fcilmente si se conociera la forma geomtrica de las partculas, aunque estas suelen ser de formas muy diferentes y muy irregulares.

Superficie especfica de partculas esfricas

Superficie especfica de una mezcla de partculas

El rea de la superficie total es

Donde:

Reemplazando en

Si es constante entonces

5. Dimetro medio volumen-superficie, Una de las formas de definir el tamao de la partcula es a travs del dimetro medio volumen-superficie denotado por y su ecuacin es:

Donde:

III.5 LEYES DE DESINTEGRACINRelaciones empricas que intentan predecir el gasto de energa necesario para conseguir una reduccin determinada del tamao de partcula.

1. Ecuacin de WalkerLa energa necesaria para provocar una reduccin del tamao de partcula es inversamente proporcional al tamao de las partculas elevado a un exponente adecuado.

Donde:

2. Ley de RittingerForma integrada de la ecuacin de Walker para . Establece que el trabajo que se requiere para los procesos de desintegracin es proporcional a la nueva superficie creada. Es til para materiales quebradizos con pequeo tamao de partcula y de cuerpos quebradizos.

Donde:

3. Ley de KickForma integrada de la ecuacin de Walker para n = 1. Basada en el anlisis de esfuerzos de la deformacin plstica dentro del lmite de elasticidad, y establece que el trabajo para reducir el tamao de partcula desde su valor inicial hasta el final est relacionada logartmicamente reduccin de tamaos producida. El inconveniente de esta ley supone que la energa necesaria para llevar a cabo el proceso es independiente del tamao inicial de las partculas.

Donde:

Tanto la ley de Kick como la de Rittinger han demostrado ser aplicables para rangos muy limitados de tamaos de partcula; y , se determinan experimentalmente en ensayos con la mquina y materiales que se utilizan en la realidad. Por tanto, la utilidad de estas leyes es limitada y su inters es ms bien de carcter histrico.4. Ley de BondForma integrada de la ecuacin de Walker para . Postula que el trabajo que se requiere para formar partculas de un tamao es proporcional a la raz cuadrada del tamao de la partcula producto. Se utiliza para cuando la alimentacin al proceso es muy grande () y es la ms real para la estimacin de las necesidades de energa de las trituraciones y molinos industriales.

Donde:

Bond defini en funcin del ndice de trabajo del material que corresponde a la energa necesaria para reducir una tonelada de material desde un tamao tericamente infinito hasta partculas que en un sean inferiores a .

Donde:

DETALLES EXPERIMENTALES

1) MATERIALES:

Un molino de cuchillas de acero inoxidable. Modelo FIST MILL, trifsico de 3 HP.. Figura N 9. Molino de cuchillas Un tablero de control. Para medir el consumo de energa elctrica (voltmetro, ampermetro y cosmetro). Un cuarteador. Para separar las muestras de grano molido en partes iguales. Un tamizador Ro-tap con tamices. Permite la clasificacin de las partculas en funcin del tamao. Tamizador vibratorio industrial. Separa una mezcla de partculas slidas de diferentes tamaos en dos o ms fracciones. Cada fraccin es ms uniforme en tamao que la mezcla original. Una balanza digital para medir la masa de partculas gruesas y finas, respectivamente Una probeta de 100 ml. Para hallar las densidades aparente y absoluta. Brochas. Permite retirar las partculas incrustadas en las mallas. 10 kg de maz entero. Muestra de slido con el cual se trabaja.

2) PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

(1) Limpiar el maz de todo material extrao y eliminar granos que no son uniformes en forma y tamao.(2) Colocar el maz seleccionado en la bandeja de alimentacin del molino y asegurarse que se deslice en forma constante.(3) Tomar mediciones de amperaje y voltaje antes y despus de la trituracin, as como tambin el tiempo utilizado para la trituracin.(4) Recepcionar el maz molido en una bolsa. Luego, pasar por un cuarteador varias veces hasta obtener dos muestras representativas de 150 g, aproximadamente; una de las muestras es llevado para el anlisis por tamizado, mientras que la otra es destinada hacia el clasificador (o tamiz) vibratorio industrial junto al resto de maz molido.(5) Poner bolsas en cada salida de los dos tamices del clasificador vibratorio para recibir el maz molido clasificado; de esta manera, se obtiene tres muestras. De las cuales dos derivan de los tamices y uno del ciego.(6) Cuartear cada muestra hasta obtener una cantidad aproximada de 150 g para un anlisis de tamizado posterior.(7) En el anlisis por tamizado, se debe dejar encendido el Ro-tap por 15 min, con la finalidad de obtener una buena clasificacin de las partculas segn su tamao. (8) Luego, pesar las partculas retenidas en cada malla con una balanza (mecnica o digital) ms conveniente. (9) Para determinar la densidad absoluta, pesar una cantidad de maz entero y llenarlo en una probeta de 100 mL vaca, luego anotar el volumen que ocupa el maz entero. Del mismo modo se procede con el maz molido y con las tres muestras que se han obtenido en el clasificador.(10) Para hallar la densidad aparente, pesar una cierta cantidad de maz entero y llenarlo en una probeta de 100 mL que tiene un volumen de agua determinado, luego anotar el volumen desplazado por el maz entero. Del mismo modo se procede con el maz molido y con las tres muestras que se han obtenido en el clasificador.

3) DATOS EXPERIMENTALES:

Prueba en vaco (sin carga)

EnsayoIntensidad (A)Intensidad promedio (A)Voltaje (V)Voltaje promedio (V)coscos promedio.

16,236,27228228,30,970,97

6,272280,96

6,302290,99

Tabla 1. Datos de la prueba del molino en vaco (sin carga)

Prueba con carga

Alimentacin (kg)Tiempo (min)Flujo (kg/h)

9,3611,47382,1

EnsayoIntensidad (A)Intensidad promedio (A)Voltaje (v)Voltaje promedio (V)coscos promedio.

17,237,21229228,70,990,99

7,232281,00

7,182290,99

Tabla 2. Datos de la prueba del molino con carga

Datos de Molienda

Alimentacin al molino (F)F (kg)9,361 kg

Producto del molino (P)P (kg)9,361 kg

Muestra de maz entero0,139 kg

Muestra maz molido0,1514kg

Clasificacin del maz molido

Alimentacin al clasificador (F')9,361 kg

Rechazo del clasificador (R)0,5783 kg

Producto del clasificador(P')8,842 kg

Muestra del rechazo (kg)0,103

Muestra del producto (kg)0,1355

Tabla 3. Datos del proceso de molienda

Maz entero (alimentacin al molino)

W probeta(g)272

W maz (g)101,19

V ocupado por el maz (ml)185

W agua + maz (g)269,6

W agua (g)168,41

Volumen de agua (ml)169

V agua + maz(ml)250

Densidad absoluta (g/ml)1,0784

Densidad aparente (g/ml)0,547

Porosidad 0,493

Esfericidad 0,62

Factor de forma 1,61

Tabla 4. Datos experimentales para el clculo de las propiedades que caracterizan al maz entero (alimentacin al molino). Densidad absoluta y aparente, porosidad, esfericidad y factor de forma

Maz molido (producto del molino)

W probeta (g)41,1

W probeta +maz (g)71,1

V (ml)49

W maz (g)30


Porosidad 0,432

Esfericidad 0,73


Tabla 5. Datos experimentales para el clculo de las propiedades que caracterizan al maz molido (producto del molino). Densidad aparente, porosidad, esfericidad y factor de forma.

Maz producto del clasificador


V (ml)38

W probeta (g)41,1

W maz (g)20,4


Porosidad 0,502

Esfericidad 0,6


Tabla 6. Datos experimentales para el clculo de las propiedades que caracterizan al maz molido producto del clasificador. Densidad aparente, porosidad, esfericidad y factor de forma.Maz molido rechazo del clasificador

W maz (g)103

V (ml)150


Muestra representativa


V (ml)68

W probeta (g)41,1

W maz (g)45,2


Porosidad 0,384

Esfericidad 0,82


Maz entero

NtamizDAbertura (m)D promedio (m)Peso retenido (g)Fraccin retenida f(x)Fraccin acumulada Fraccin acumulada (Fraccin retenida)/(D promedio) (cm-1)

Pasante F(x)Retenida G(x)

-3/8 in9500950000100

-3/8 + 5/16 in8000875013,70,10340,89660,10340,118

-5/16 + 265 in6700735085,40,64450,25210,74790,877

-265 + 1/4 in6300650015,60,11770,13440,86560,181

-1/4 + 3 1/2 in5600595014,90,11250,02190,97810,189

-3 1/2 + 4 in475051752,90,0219010,042

sumatoria132,51,407

Tabla 7. Datos experimentales para el clculo de las propiedades que caracterizan al maz molido rechazo del clasificador. Densidad aparente, porosidad, esfericidad y factor de forma.

RESULTADOS

Tabla 8. Anlisis por tamizado para el maz entero.

Maz molido alimentacin al clasificador producto del molino

NtamizD Abertura (m)D promedio (m)Peso retenido (g)Fraccin retenida f(x)Fraccin acumulada Fraccin acumulada (Fraccin retenida)/(D promedio) (cm-1)

pasante F(x)retenida G(x)

-6335033502,60,00770,99230,00770,023

-6 + 823602855580,17190,82040,17960,602

-8 + 1020002180158,40,46950,35090,64912,154

-10 + 12170018509,80,0290,32190,67810,157

-12 + 161180144099,20,2940,02790,97212,042

-16 + 2085010159,40,0279010,275

CIEGO--0001-

sumatoria337,45,253

Tabla 9. Anlisis por tamizado para el maz molido.

Maz molido rechazo

NtamizDAbertura (m)D promedio (m)Peso retenido (g)Fraccin retenida f(x)Fraccin acumuladaFraccin acumulada(Fraccin retenida)/(D promedio) (cm-1)


-63350335035,80,2960,7040,2960,884

-6 + 82360285565,60,54240,16160,83841,9

-8 + 10200021801,10,00910,15250,84750,042

-10 + 12170018500,20,00170,15080,84920,009

-12 + 16118014400,10,00080,150,850,006

-16 + 2085010150,10,00080,14920,85080,008

CIEGO--000,14920,8508-

-20 + 306007255,60,04630,10290,89710,639

-30 + 40425512,54,40,03640,06650,93350,71

-40 + 50300362,52,80,02320,04330,95670,64

-50 +702122562,20,01820,02510,97490,711

-70 + 10015018130,02480,0000,99971,37

-100 + 1401061280,040,00030,0001,000,023

CIEGO--0001,00-

sumatoria120,946,942

Tabla 10. Anlisis por tamizado para el maz molido, rechazo del clasificador.

Maz molido clasificado

NtamizD Abertura (m)D promedio (m)Peso retenido (g)Fraccin retenida f(x)Fraccin acumulada Fraccin acumulada (Fraccin retenida)/(D promedio) (cm-1)


-6335033503,80,02140,97860,02140,064

-6 + 82360285531,70,17840,80020,19980,625

-8 + 102000218025,50,14350,65670,34330,658

-10 + 121700185014,90,08390,57280,42720,454

-12 + 161180144030,40,17110,40170,59831,188

-16 + 20850101514,60,08220,31950,68050,81

CIEGO--28,20,15870,16080,8392-

-20 + 306007259,30,05240,10840,89160,723

-30 + 40425512,56,90,03880,06960,93040,757

-40 + 50300362,54,50,02530,04430,95570,698

-50 +702122563,10,01750,02680,97320,684

-70 + 1001501814,30,02420,00260,99741,337

-100 + 1401061280,350,0020,00060,99940,156

CIEGO--0,10,000601-

sumatoria177,658,154

Tabla 11. Anlisis por tamizado para el maz molido, producto del clasificador.

Potencia sin carga (W)Potencia con carga (W)Potencia neta (W)Rendimiento Mecnico (%) Trabajo realizado sobre la partcula(W.h/kg)

2404,92827,5422,514,941,106

Tabla 12. Rendimiento mecnico del molino y trabajo realizado sobre la partcula

Anlisis granulomtrico Alimentacin al molinoSalida del molino (producto)

(Fraccin retenida)/(D promedio) (cm-1)1,4075,253

rea especfica Aw (cm2/g)12,6040,04

Dimetro medio volumen - superficie Dvsp (cm)0,7110,190

Tamao de partcula del 80% pasante F80 y P80 (um) *85002500

rea especfica creada por el molino (cm2/g)27,44

Constante de Rittinger (kg/h.cm.W)3,5

Constante de Kick (w.h/kg)0,839

Constante de Bond (ndice de trabajo Wi) (w.h/kg)13,7

Tabla 13. Valores calculados para las constantes de Rittinger, Kick y Bond. *Valores obtenidos de las grficas 1 y2

Eficiencia de la malla 6

Alimentacin (F)Rechazo (R)Cernido (P)

MallaD. Abertura (m)D promedio (m)Peso retenido (g)Fraccin retenidaPeso retenido (g)Fraccin retenidaPeso retenido (g)Fraccin retenida

6335033502,60,00835,80,2963,80,021

823602855580,17265,60,54231,70,178

1020002180158,40,4691,10,00925,50,144

12170018509,80,0290,20,00214,90,084

161180144099,20,2940,10,00130,40,171

2085010159,40,0280,10,00114,60,082

CIEGO--000028,20,159

30600725005,60,0469,30,052

40425512,5004,40,0366,90,039

50300362,5002,80,0234,50,025

70212256002,20,0183,10,017

1001501810030,0254,30,024

140106128000,0400,350,002

CIEGO--00000,10,001

337,40,992120,940,703177,650,978

X FX RX P

Eficiencia0,8096

Tabla 14. Valores para el clculo de la eficiencia en el clasificador de malla 6.

DISCUSIN DE RESULTADOS

Se ha observado que la potencia consumida sin carga es 2402.9 W que es mucho mayor que la potencia neta requerida 422.5W; esto se debe a que el molino necesita una gran cantidad de energa para su funcionamiento. En trminos de porcentaje, la potencia consumida por el molino sin carga, representa el 85.06% del total de la potencia consumida con mientras que el 14.94% restante representa 14.94% la potencia utilizada por el molino para reducir el tamao del maz.

En el anlisis por tamizado, el 64% del maz entero, cantidad retenida en la malla 265 IN posee un dimetro promedio de 7350m (ver Tabla N8).Mientras que en el anlisis del maz molido, la mayor cantidad retenida est en la malla haciendo un 47% del total del maz molido analizado, el cual resulta que el dimetro promedio de las partculas retenidas en dicha malla es de 2180 m (ver tabla).

La muestra que se alimenta al clasificador, del cual el anlisis de tamizado da como resultado que el 47% del total queda retenido en la malla , esto indica que el dimetro promedio de las partculas es de 2180 m (ver Tabla N9). En el anlisis del rechazo del clasificador, se ha encontrado que el 54% del total queda retenido en la malla 8 que tiene un dimetro promedio de 2855 m (ver Tabla N10). Y en la muestra del clasificador de finos, el 17.8% queda retenido en la malla 8, el cual indica que el dimetro promedio de las partculas es de 2855 m (ver tabla). A partir de las tablas de anlisis de tamizado se obtiene que el clasificador malla 6 tiene una eficiencia de 80.96%.

Se ha notado que el rea especfica del producto del molino es mayor que el de la alimentacin al molino, 40.04cm2/g y 12.60cm2/g, respectivamente. Esto indica que a cuanto ms se reduce el tamao de una partcula, aumenta el rea especfica de dicha partcula. La diferencia de estas dos reas resulta el rea especfico creado por el molino, siendo 27.44cm2/g. (Ver Tabla N13).

De la grfica N1 que muestra la relacin entre la fraccin acumulada pasante y el dimetro promedio, se obtiene el F80=8500m cuyo valor es usado en la ecuacin del ndice de trabajo de Bond, y de la grfica N2 se obtiene el P80=2800m, tambin usado en la ecuacin de Bond.

De las grficas N7, N8, N9 y N10 se puede observar la distribucin de tamaos del maz entero, molido, maz alimentado al clasificador, maz rechazo del clasificador y maz clasificado, mediante la distribucin de Gaudin Schunmann que considera la relacin entre la fraccin acumulada pasante y el dimetro promedio.

Con respecto a las constantes calculadas, se ha observado que todas son diferentes, siendo la constante de Rittinger de 3.5 Kg/W.h.cm, la de Kick, 0.839 W.h/Kg y, la de Bond, llamado tambin ndice de trabajo, 13.7 W.h/Kg (ver tablas). De las cuales la ms real es la constante de Bond, ya que sta considera que no existan slidos ideales ni iguales en forma como lo consideran Rittinger y Kick que consideran la partcula como ideal (homogneos, isotrpicos y sin fallas), Bond considera que la energa consumida era proporcional a la longitud de las grietas creadas.

CONCLUSIONES

1. El molino con carga de maz consume una mayor energa comparada cuando el molino trabaja sin carga alguna. 2. El rendimiento mecnico del molino depende directamente de la potencia neta consumida.

3. La superficie especfica se encuentra inversamente proporcional al dimetro de la partcula; es decir a menor dimetro de partcula mayor ser la superficie especfica.

4. La eficiencia de los tamices est en funcin del dimetro de partcula que pasa por el respectivo tamiz.

5. La potencia consumida solo por la molienda representa una cantidad muy pequea del proceso global.

6. La eficiencia del clasificador utilizado, depende del material usado, del flujo de alimentacin, de sus tamaos y del tiempo de uso.

RECOMENDACIONES

1. Seleccionar previamente los granos de maz, de manera que se trabaje con un tamao de grano homogneo como alimentacin al molino.

2. Mantener un flujo msico constante en la alimentacin al molino, y ste debe ser similar al de la alimentacin al clasificador, para conseguir resultados consistentes.

3. Realizar una correcta toma de datos del molino ( V, I, cos ) para cada una de las fases estando este con carga o sin carga.

4. Tener sumo cuidado a la hora de tomar las muestras representativas. Cuidar la perdida de material, en la recepcin del producto, en el pesado y en la clasificacin.

5. Tener precauciones en el manejo de los tamices.

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 1. A.S Foust, Principios de operaciones unitarias , CIA Editorial Continental S.A., Primera Edicion , 1985, Pgs. 676 673

2. G.Brown, Operaciones bsicas de la Ingeniera Qumica , Editorial Marn S.A., Primera Edicin , 1965 , Pgs. 17 21, 44 46 , 226

3. W.L. Badger, J.T. Banchero, Introduccin a la Ingeniera Qumica , Mc Graw Hill, Primera Edicin , 1970 , Pags. 683 708.

4. Weissberger, Technique of Organic Chemistry , Vol. III Part II , Laboratory Engineering Interscience Publishers Inc. ,1957, Pag 183 233.

5. Mc Cabe Smith ; Operaciones Bsicas de Ingeniera Qumica , Editorial Reverte , 1975, Pags. 890 897.

APNDICE1) CLCULOS:

1) CLCULO DE LA POTENCIA NETA REQUERIDA

Potencia sin carga, Como el motor del molino es trifsico, se tiene que:

Donde:

Luego:

Potencia con carga, Como el motor del molino es trifsico, se tiene que:

Donde:

Luego:

Potencia neta requerida,

2) CLCULO DEL TRABAJO REALIZADO SOBRE EL MAZ

Flujo de alimentacin, :

Donde:

Luego:

Trabajo realizado sobre el maz, :

3) CLCULO DE LA POROSIDAD DEL MAZ ENTERO (ALIMENTACIN AL MOLINO)

Densidad aparente,

Donde: Luego:

Densidad absoluta,

Donde:

Luego:

Porosidad,

De la misma forma se procede a calcular la porosidad del maz molido (producto del molino) y las dems muestras.4. CLCULO DEL FACTOR DE FORMA DEL MAZ ENTERO (ALIMENTACIN AL MOLINO)

Esfericidad, Se determina mediante la siguiente representacin de la esfericidad con la porosidad:

Figura N 1. Representacin de la esfericidad en funcin de la porosidadSiendo:

Factor de forma,

De la misma manera se procede a calcular el factor de forma del maz molido (producto del molino) y las dems muestras.

5. CLCULO DE DEL MAZ ENTERO (ALIMENTACIN AL MOLINO)

Fraccin retenida

Se tiene los siguientes datos experimentales que se han obtenido mediante el anlisis por tamizado del maz entero:NtamizD abertura (m)D prom (m)Peso retenido (g)

-3/8 in950095000

-3/8 + 5/16 in8000875013.7

-5/16 + 265 in6700735085.4

-265 + 1/4 in6300650015.6

-1/4 + 3 1/2 in5600595014.9

-3 1/2 + 4 in475051752.9

132.5

La fraccin retenida en la malla 5/16 IN es:

Anlogamente se procede a calcular la fraccin retenida de las dems mallas.NtamizPeso retenido (g)Fraccin retenida f(x)

-3/8 in00

-3/8 + 5/16 in13.70.1034

-5/16 + 265 in85.40.6445

-265 + 1/4 in15.60.1177

-1/4 + 3 1/2 in14.90.1125

-3 1/2 + 4 in2.90.0219

Fraccin acumulada pasante

La fraccin acumulada pasante en la malla 5/16 IN es:

La fraccin acumulada pasante en la malla 265 IN es:

Anlogamente se procede a calcular la fraccin acumulada pasante de las dems mallas.NtamizFraccin retenida f(x)Fraccin acumulada

pasante F(x)

-3/8 in01

-3/8 + 5/16 in0.10340.8966

-5/16 + 265 in0.64450.2521

-265 + 1/4 in0.11770.1344

-1/4 + 3 1/2 in0.11250.0219

-3 1/2 + 4 in0.02190

Fraccin acumulada retenida

La fraccin acumulada retenida en la malla 5/16 IN es:

La fraccin acumulada retenida en la malla 265 IN es:

Anlogamente se procede a calcular la fraccin acumulada retenida de las dems mallas.

NtamizFraccin retenida f(x)Fraccin acumulada Fraccin acumulada


-3/8 in010

-3/8 + 5/16 in0.10340.89660.1034

-5/16 + 265 in0.64450.25210.7479

-265 + 1/4 in0.11770.13440.8656

-1/4 + 3 1/2 in0.11250.02190.9781

-3 1/2 + 4 in0.021901

Relacin La relacin en la malla 5/16 IN es:

Anlogamente se procede a calcular la relacin de las dems mallas.NtamizD prom (m)Fraccin retenida f(x)(Fraccin retenida)/(D prom) (cm-1)

-3/8 in950000

-3/8 + 5/16 in87500.10340.118

-5/16 + 265 in73500.64450.877

-265 + 1/4 in65000.11770.181

-1/4 + 3 1/2 in59500.11250.189

-3 1/2 + 4 in51750.02190.042

1.407

Por lo tanto:

De la misma forma se procede a calcular la del maz molido antes y despus de pasarlo por el tamiz vibratorio.6. CLCULO DEL REA ESPECFICO CREADO POR EL MOLINO rea especfica del maz entero (alimentacin al molino)

rea especfica del maz molido (producto del molino)

rea especfica creada por el molino,

7. CLCULO DEL DIMETRO VOLUMEN-SUPERFICIE Dimetro medio volumen-superficie del maz entero (alimentacin al molino)

Dimetro medio volumen-superficie del maz molido (producto del molino)

8. CLCULO DE LAS CONSTANTES Constante de Rittinger, :

Donde:

Luego:

Constante de Kick, :

Constante de Bond (ndice de trabajo),

Donde:

Luego:

X.9 CLCULO DE LA EFICIENCIA

Eficiencia de la malla 6

Donde:

Luego:

2) GRFICAS:

F80 = 8500 m

Grfica N1: Fraccin acumulada pasante VS Dimetro promedio (m) para obtener el F80 (tamao del 80% acumulado pasante de la alimentacin de molino, usado en la ecuacin de Bond.

Grfica N2: Fraccin acumulada pasante VS Dimetro promedio (m) para obtener el P80 (tamao del 80% acumulado pasante del producto del molino, usado en la ecuacin de Bond.

Grfica N3: Fraccin retenida VS Dimetro promedio (m) para observar la distribucin de tamaos del maz entero.

Grfica N4: Fraccin retenida VS Dimetro promedio (m) para observar la distribucin de tamaos del maz molido alimentado al clasificador.

Grfica N5: Fraccin retenida VS Dimetro promedio (m) para observar la distribucin de tamaos del maz molido rechazo del clasificador.

Grfica N6: Fraccin retenida VS Dimetro promedio (m) para observar la distribucin de tamaos del maz molido clasificado.

Grfica N7: Fraccin acumulada pasante VS Dimetro promedio (m) para observar la distribucin de tamaos del maz entero segn Gaudin Schunmann.

Grfica N8: Fraccin acumulada pasante VS Dimetro promedio (m) para observar la distribucin de tamaos del maz molido segn Gaudin Schunmann.

Grfica N9: Fraccin acumulada pasante VS Dimetro promedio (m) para observar la distribucin de tamaos del maz molido rechazo del clasificador segn Gaudin Schunmann.

Grfica N10: Fraccin acumulada pasante VS Dimetro promedio (m) para observar la distribucin de tamaos del maz molido clasificado segn Gaudin Schunmann.24

Informe de Molienda Nuestro 2015 Acabado

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