Preliminar Unidad preliminar ¡Stem changers y irregular verbs!
TRATAMIENTO PRELIMINAR
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7/31/2019 TRATAMIENTO PRELIMINAR
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Autor
ANA JUAREZ
JEJEJEJEJE
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Tratamientos preliminares
Mtodos Aplicaciones tpicas
Reduccin de tamao Trituracin de los RS no seleccionados, materialesreciclados y procesamiento de residuos de jardn
Separacin por tamao Seleccin por tamao de residuos de jardn triturados,separacin de residuos slido antes de su trituracin,separacin de vidrios de los residuos triturados
Separacin por densidad Preparacin de combustibles derivados de residuos (CDR),procesamiento de residuos no seleccionados,procesamiento de escombros de construccin
Separacin por campoelctrico y magntico
Separacin de plsticos y papel, separacin de materialesfrreos y no frreos
Densificacin Utilizacin del embalaje para cartn, papel, plsticos ylatas de aluminio, produccin de CDR densificado
Manipulacin demateriales
Transportadores para el traslado de RS y materialesrecuperados, contenedores de almacenamiento para losmateriales recuperados
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Reduccin de tamao
Equipos
Molino de martillo. Muy efectivo con materiales frgiles, es un dispositivo de impacto en elque se acoplan flexiblemente un nmero de martillos a un eje o disco central que gira a altasvelocidades (700 a 1200 rpm).
Trituradora cortante.- Uso muy extendido para el procesamiento de residuos de jardn,operan con una accin tijera en la que dos cuchillas girando en sentidos opuestos cortan losresiduos, son de baja velocidad (60 120 rpm).
Cuba trituradora.- Es esencialmente un molino de martillos mvil que se puede llevar al lugarde produccin de los residuos, se han utilizado para recortes de rboles, tocones de rboles yresiduos de construccin. Algunos modelos llevan una gra acoplada que se utiliza para sucarga.
Caractersticas del rendimiento
Los molinos no producen materiales de tamao uniforme. Materiales frgiles como el vidrio,la arena y la roca dan lugar a proporciones ms altas de partculas finas que los materiales
dctiles como metales frreos y no frreos Criterios de diseo
se basa en la carga en bruto de residuos (ton/h) y en la energa consumida. El diseo delequipo Los fabricantes de equipos trituradores ofrecen la energa para distintos niveles deproduccin.
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Requisitos de energa para la reduccin de tamao
CV
20 CV. h/ton
10 CV . h/ton
Produccin ton/h
Factores de entrada de materiales: Factores de tamao de producto:RSU: 1 Producto de 15 cm: 1,00
RSU preseleccionados: 0,65 Producto de 5 cm: 1,39
Carroceras de automviles: 2,82 Producto de 2,5 cm: 2,38
Calcularla energa necesariapara reducir 80 ton/h RSU no
selec hasta 8 cm
Solucin:
Utilizando un valor de 20CV.h/ton, un factor de entradade 0,65 y un factor de tamaode producto de 1,5 se
requerirn: 80ton/h . 20CV.h/ton . 0,65 . 1,5 = 1560 CV(1164 kw)
Ley de Kick: E = C ln(I1/l2)
E = tasa de consumo de energa, CV.h/ton; C = constante, CV.h/ton; I 1y l2= tamaos
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Separacin por tamao
Implicala separacin de una mezcla de materiales en dos o msporciones mediante el uso de una o ms superficies de criba, que seutilizan como tamaos de seleccin.
Equipos
Cribas vibratorias.- Se utilizan para separar materiales relativamentesecos como vidrio y metales, astillas de madera y fragmentos dehormign.
Cribas trmel (de tambor giratorio).- Muy verstil, consiste en unacriba de gran dimetro (normalmente 3 m), formada por un cilindrogirando sobre un eje horizontal. Se han utilizado para protegertrituradoras y para separar cartn y papel en instalaciones para larecuperacin de materiales.
Cribas de discos.- Est formada por discos giratorios entrelazadosparalelos. Los materiales que hay que separar caen entre los espacios,los materiales grandes se llevan por encima de los discos como en unacinta transportadora. Tienen como ventajas sobre la vibratorias sucapacidad de autolimpieza y de ajuste, variando el espaciamiento delos discos sobre los ejes de conduccin.
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Eficiencias de equipos de separacin
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X1 + Y1
X2 + Y2
(Para recuperar X)
(Para recuperar Y)SeparadorX0 + Y0
Recuperacin del componente X o de Y= (X1/X0). 100 % (Y1/Y0). 100 %
La funcin pureza representa la calidad del material separado en trminos de sucontaminacin por otro material:
Pureza del componente X = [(X1)/(X1 + Y1)] . 100 %
Un dispositivo ideal tendra alta recuperacin y alta pureza. Ambas cualidadespueden combinarse en el parmetro eficacia o eficiencia:
Eficiencia = [(X1/Xo) (Y1/Yo)] . 100 % = [(X2/Xo) (Y2/Yo)] . 100 %
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Criterios de diseo
Se han desarrollado varias aproximaciones emprica para el diseo de cribas, pero elmtodo ms exacto es el ensayo con los materiales que se van a cribar.Cribas vibratorias:A = (Q/Cu) . FA = rea de la criba, m2; Q = carga de criba, ton/h; Cu = capacidad de la unidad,(ton/h)/m2; F = factor de correccin por producto.Tambin se ha sugerido la siguiente ecuacin para el diseo:
Qnom = (dbD2/3)/KQnom = ton/h.m
2 de rea abierta en la cribadb = peso especfico bruto, kg/m
3D = ancho de apertura o dimetro, mK = Constante determinada experimentalmenteCribas trmel:Se basa en varios parmetros. La velocidad de rotacin est en funcin de la velocidadcrtica (c) : la velocidad en la que los materiales se centrifugan o se pegan a la superficie
de cribado:c = (1/2)g/rg = aceleracin debida a la gravedad, 9,81 m/s2r = radio del trmel, m
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Criterios de diseo
La velocidad ptima se produce cuando los materiales se voltean con unmovimiento catarata; es decir, se conducen parcialmente por la paredinterior del tambor y despus caen sobre s mismos. Idealmente la velocidadde rotacin debe estar entre 50 80 % de la velocidad crtica dependiendodel tipo de trmel. Para RSU, se han descrito velocidades de rotacin en elrango de 10 a 18 rpm.
Se han descrito ngulos de inclinacin () de 2 a 5 en sistemas funcionandocon RSU. Los diseos prcticos deben tener en cuenta la posibilidad de variarla inclinacin del trmel sobre este rango para optimizar el rendimiento.
D = [(11,36 Qm)/dbFKvg0,5tg]0,4
D = Dimetro del trmel, m
Qm = Rendimiento del trmel, kg/s
F = Factor de relleno (normalmente de 0,25 a 0,33)Kv = Factor de correccin de velocidad (1,35 para = 3 y 1,85 para = 5 )
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Criterios de diseo
Cribas de discoSe disean basndose en el rendimiento volumtrico en m3/h, en el espaciamiento de los discos, en la velocidadde rotacin de los discos y en el rea superficial. Los diseadores debern confiar en los datos de rendimientoprocedentes de plantas en operacin para verificar las especificaciones del fabricante
Parmetro Valor
Dimetro 3,5 m
Longitud de criba 4,0 m
Tamao de criba 50 mm
rea abierta de la criba 53 %
ngulo de inclinacin (variable) 3 7
Velocidad de rotacin (variable) 11 13 rpm
Caractersticas operacionales de un trmel tpico
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Separacin por densidad
Se obtienen dos componentes principales a partir de RS triturados: la fraccin ligera(papel, plsticos, orgnicos) y la pesada (metales, maderas y otros materiales inorgnicosque son relativamente densos.
Clasificador neumticoRS
Aire
RS
Altura dela etapa
Ancho
ngulo dela etapa
Aire
RS
Aire
Recto (tipo conducto) En zigzagSeccin triangular con
pulsado pasivo
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Clasificadores neumticos
Un sistema completo est formado por una o ms transportadoras de RS, elclasificador y un cicln separador para separar la fraccin ligera del aireportador.
Antes de descargar el aire portador a la atmsfera, se pasa a travs deinstalaciones para la recogida de polvo, normalmente un filtro de mangas.Alternativamente, se puede reciclar el aire del cicln separadordirectamente al clasificador neumtico, con o sin separacin de polvo.
La fraccin pesada va al lugar de evacuacin o a un sistema de recuperacinde recursos.
La fraccin ligera se puede almacenar o triturar antes de almacenar outilizarla.
El diseo de estos sistemas se base principalmente en la relacinaire/slidos (kg aire/kg residuos slidos) y en la velocidad fluidizante
necesaria. Se recomienda una relacin aire/slidos de 2 a 7. En las tablassiguiente se resumen datos de velocidad fluidizante en dependencia deltipo de clasificador y del material presente en los residuos slidos.
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Clasificadores neumticosComponente Velocidad del aire, m/min
Zigzag con garganta de 5 cm Tubo recto dimetro de 15 cm
Envolturas de plstico Menos de 122 -
Peridicos secos y triturados 122 152 106
Peridicos secos y cortados:Redondos de 2,5 cmCuadrados de 7,5 cm
152-
106106
Aglomerado de peridicos y cartn secosy triturados
183 -
Peridicos hmedos (35 %) y triturados 230 -
Cartn ondulado seco y triturado 213 230 137 152
Cartn ondulado seco y cortadoRedondos de 2,5 cmCuadrados de 7,5 cm
300-
213305
Espuma de estireno 223 305 -
Espuma de caucho (cuadrados de 1,5 cm) 670 -
Vidrio, metal y fragmentos de piedrastriturados
762 914 -
Goma maciza (cuadrados de 1,5 cm) 1067 -
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Clasificadores neumticos
Clasificador Velocidad del aire, m/min
Tasa alta dealimentacin
Tasa baja dealimentacin
Zigzag no pulsado (clasificador corto) 107 114
Zigzag no pulsado (clasificador alto) 96 131
Vlvula de lumbreras pulsado activo (clasificador alto) 120 179
Tringulos acoplados pulsado (clasificador corto) 143 221
Tringulos acoplados pulsado pasivo (clasificador alto) 239 300
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Separacin por densidadStonerEl stoner bsico consiste en una parrilla porosa vibratoria a travs de la cual se
sopla aire
Plataforma porosa inclinada (4 ) yvibratoria
Materialpesado
Materiales ligeros ypesados
Material que cae al fondo del lechoestratificado y asciende por la vibracin
Material ligero suspendido y estratificadofluye pendiente abajo
Materialligero
Suministro de aire fluidizante
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Separacin por densidad
Flotacin
Separacin de dos componentes con densidades diferentes. Porejemplo, una alimentacin con alto contenido de vidrio, producida apartir del cribado de la fraccin pesada de residuo clasificadosneumticamente despus de la separacin de metales frreos, puedesepararse de los contaminantes orgnicos mediante la inmersin en
agua en un depsito apropiado.
Separacin de metales pesados
En este proceso una alimentacin triturada que contenga un altoporcentaje de metal (principalmente aluminio), como son lascarroceras de automviles trituradas y clasificadas neumticamentedespus de haber separado los metales frreos y el vidrio, se
introduce en una corriente lquida que tiene una alta densidadespecfica
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Separacin magntica y por campo elctrico
Utilizan la propiedades elctricas y magnticas de los materialesresiduales, como son la carga elctrica y la permeabilidad magntica,para separar materiales.
La separacin magntica es la tecnologa ms comnmente utilizadapara separar metales frreos de metales no frreos.
La separacin electrosttica puede utilizarse para separar plsticos de
papeles, en base a las distintas caractersticas de carga superficial delos dos materiales.
Los equipos de disean en base a la carga en masa del flujo dematerial (ton/h), siendo, adems, el consumo de energa (KWh) unelemento tambin importante en el diseo. Como el uso deseparadores magnticos es una prctica ya establecida, se puedenutilizar con confianza las valoraciones de los fabricantes. Para eldiseo de los dispositivos electrostticos es recomendable realizarensayos pilotos.
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Densificacin (compactacin)
Es una operacin bsica que incrementa la densidad de los materiales residualespara almacenarlos y transportarlos ms eficazmente.Equipamiento
Compactadoras estacionariasEstacionarias o mviles. Cuando se llevan residuos y se cargan en unacompactadora manual o mecnica, la compactadora es estacionaria (camin derecogida de basura). Cuando la compactacin se hace con equipos desplazndoseson mviles (tractor en vertederos).Equipamiento de empacamiento
Operando con una presin alta, normalmente de 700 a 1400 KN/m2, producenbalas compactadas de residuos slidos o materiales recuperados relativamentepequeas.Los tamaos normales de las balas varan de 1,20 x 0,75 x 1,00 m a 1,80 x 0,75 x1,00 m. El peso de las balas depende del material, variando desde 500 hasta 800 kgpara los fardos pequeos y grandes de cartn ondulado.Equipamiento de peletizacinLa formacin de pelts es una tecnologa que puede utilizarse en la produccin de
combustible densificado derivado de residuos (CDRd).El material es extrado a travs de moldes de extrusin con una rueda extrusoragiratoria excntrica.
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Densificacin (compactacin)
Se puede almacenar el CDRd durante meses sin que se descomponga sise mantiene seco. Los pelets gruesos son aproximadamente de 7,5 cm por 2,5 cm2. Los
pelets finos son cilndricos, y normalmente son de 1,25 a 2 cm dedimetro por 1,25 a 2,5 cm de largo.
El rendimiento del equipamiento de empacamiento y compactacin sevalora por la reduccin en volumen porcentual y la relacin decompactacin (Vi/Vf). Esta relacin es importante para hacer un anlisis
de balance entre la relacin de compactacin y el costo global de lacompactacin. Con fines de diseo, los equipos de compactacin se clasifican para el
rendimiento en trminos de ton/h. Aunque algunos materiales compactados, tales como el plstico o el
aluminio, pueden tolerar la humedad, la mayora de los materialesdensificados deberan almacenarse en una zona cubierta protegida de lalluvia.
Como el peso especfico bruto ltimo del material es altamentedependiente del peso especfico original y el contenido en humedad delmaterial, se debera llevar a cabo un ensayo de campo o se deberavisitar una instalacin similar para confirmar el rendimiento.
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Densificacin (compactacin)
Factor Rango Observaciones
Tamao de la cmara de carga 0,76 8,4 m3 Fija el tamao mximo de los residuos que sepueden colocar en la unidad
Tiempo del ciclo 20 60 s Tiempo de recorrido del pistn desde la posicinms retractada hasta su regreso despus de la
compactacin
Desplazamiento de volumen 23 1147 m3/h Volumen de residuos que pueden ser desplazadospor el pistn en una hora
Presin de compactacin 0,02 0,07 kg/m2 Presin sobre la cara del pistn
Penetracin del pistn 10 65 Distancia en que el pistn de compactacin penetraen el contenedor de recepcin durante el ciclo de
compactacin
Relacin de compactacin 2:1 8:1 Vi/VfDimensiones fsicas de la unidad variable Afecta el diseo de la zona de servicios
Factores de diseo tpicos para equipamiento de compactacin
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Densificacin (compactacin)
Factor Valor tpico Comentario
Embaladora pequea:Tamao de bala
Tamao de motorPresin de operacin
Peso de bala
107 x 76 x 76 cm10 CV
690 KN/m2227 kg
Muy variable, depende del fabricanteCartn ondulado
Embaladora media:Tamao de bala
Tamao de motorPresin de operacinProduccin por hora
Peso de bala
157 x 114 x 76 cm75 CV
1151 KN/m25 9 ton/h
15 20 ton/hHasta 612 kgHasta 454 kgHasta 1270 kg
Muy variable, depende del fabricanteCartn ondulado
RSU no seleccionadosCartn onduladoLatas de aluminio
RSU no seleccionados
Embaladora grande:
Tamao de balaTamao de motorPresin de operacinProduccin por hora
Peso de bala
157 x 114 x 76 cm
200 CV1151 KN/m212 20 ton/hHasta 612 kgHasta 500 kgHasta 1270 kg
Muy variable, depende del fabricante
Cartn onduladoLatas de aluminioRSU no seleccionados
Factores de diseo tpicos para equipamiento de embalado
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Manipulacin de materiales
Cintas transportadoras:Es una cinta sin fin, apoyada sobre rodillos libres, antifriccin y conducida desde un extremo
por un rodillo motriz.Se utilizan para trasladar RSU no seleccionados, materiales reciclados, materiales en la lneade seleccin manual de materiales reciclados.Las cinta se hacen de goma, lona o materiales sintticos para manipular materialesreciclados que son relativamente ligeros. Para aplicaciones pesadas, como los RSU noseleccionados y los metales pesados, se usan cintas de acero.Se disean en base a la velocidad de la cinta, al rendimiento por peso, a la potencia y alespesor del material sobre la cinta. Se han utilizado velocidades de 0,05 a 0,5 m/s paracintas transportadoras metlicas y de 0,5 a 2,5 m/s para cintas transportadoras flexibles.Para determinar las necesidades de potencia de una cinta transportadora puede utilizarse:
Cvvaca = [(A + BL)/100] . Scinta
Cvvaca = Potencia para una transportadora vaca
A + B = Constantes empricas (ver tabla)L = Longitud de la transportadora, mScinta = Velocidad de la cinta, m/s
A y B entre 0,20 1,05 y 0,00140 0,00765, respectivamente para cintas transportadorascon ancho entre 35 152 cm
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Manipulacin de materiales
Cvllano = M [(0,48 + 0,000302L)/100]CVllano = Potencia para transportar el material en llanoM = Rendimiento, ton/hCVsubida = 1,05 H M/1000CVsubida = Potencial para subir el materialH = Altura de la subida, mCVtotal = CVvaca + Cvllano + CVsubida
Transportadora para la separacin manual de residuosLa anchura mxima de la cinta, cuando la separacin se hace desde cualquiera de los lados de la cinta, esaproximadamente de 1,20 m. Las velocidades de las cintas varan de 0,075 a 0,45 m/s.Trasnportadora neumticaPueden usarse las transportadoras neumticas para trasladar materiales triturados como papel deperidico, plstico y CDR. Ofrecen una considerable flexibilidad en el diseo, porque la tubera puedetrazarse tal y como sea necesarioLos sistemas de transporte neumtico estn formados por un ventilador, un dispositivo de alimentacin,una tubera y un aparato de descarga, normalmente un cicln.Pueden operarse los sistemas al vaco o como sistemas de presin trabajando hasta 35 cm de presin deagua.Las velocidades del aire para los residuos procesados estn normalmente en el rango de 20 a 25 m/s, y larelacin materiales aire est normalmente en 0,1 kg material/kg de aire,Las velocidades necesarias para transportar astillas y virutas de madera y carbn en polvo son 15 y 25 m/s,respectivamente.
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Manipulacin de materiales
Ecuaciones para estimar las velocidades mnimas detransporte:
Para conductos horizontales:
va = 3,048 [S/(S + 1)](0,0254 D)0,6
Para conductos verticales:
va =67,56 [S/(S + 1)](0,0254 D)0,6va = Velocidad del aire, m/s
S = Densidad especfica del material que es transportado
D = Dimetro de la partcula ms grande de la partcula quese va a transportar
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Instalaciones de recuperacin de materiales
Una IRM desarrollada para procesar residuos separados en origen puedeconcebirse como una extensin del programa de reciclaje.
El rendimiento de un programa de reciclaje generalmente se presentacomo una tasa de recuperacin de materiales o tasa de reciclaje, que es elproducto de tres factores:
Factor de composicin . Factor de recuperacin . Factor de participacin
Factor de composicin = Fraccin del componente de residuos en latotalidad de residuos
Factor de recuperacin = Fraccin del material recuperado mediante una
operacin bsica o programa de reciclajeFactor de participacin = Fraccin del pblico que participa en unprograma de reciclaje
Cuando se aplican dispositivos de separacin los factores o porcentajes derecuperacin vienen dados por los fabricantes o por experienciasprcticas.
En la tabla siguiente se presentan los factores de recuperacin para los
materiales reciclables ms frecuentemente recogidos en programas dereciclaje con separacin en el origen
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Instalaciones de recuperacin de materiales
Material Porcentajes de recuperacinRango Tpico
Papel mezclado 40 60 50
Cartn 25 40 30
Plsticos mezclados 30 70 50Vidrio 70 85 65
Latas de hojalata 85 95 80
Latas de aluminio 85 - 95 90
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Instalaciones de recuperacin de materiales
Uno de los elementos ms importantes en el diseo y la seleccin delequipamiento para la IRM es la preparacin para un balance demasas para determinar las cantidades de materiales que se puedenrecuperar:
Acumulacin = Entrada Salida + Generacin
Las tasas de carga apropiadas para las operaciones bsicas utilizadasen la IRM se calculan a partir de los datos obtenidos en el balance demasas. Por lo general los materiales que son separados en el origense expresan en ton/d. Las operaciones bsicas, como pueden ser lasrealizadas con transportadoras o cribas, deben especificarse enton/h; entonces para considerar la tasa en ton/h debe tenerse en
cuenta el da laborable efectivo (7 o 16 h/d). Para tener en cuenta lostiempos muertos la tasa de carga debe incrementarse entre 10 y 15%.