Sistema de molienda

1.-Objetivos

Realizar la molienda de Frijol.

Realizar el tamizado del producto obtenido de la molienda del Frijol.

Realizar el análisis acumulativo de las partículas obtenidas por la molienda:

2.- Introducción

La molienda es una operación unitaria que, a pesar de implicar sólo una transformación física de la materia sin alterar su naturaleza, es de suma importancia en diversos procesos industriales, ya que el tamaño de partículas representa en forma indirecta áreas, que a su vez afectan las magnitudes de los fenómenos de transferencia entre otras cosas. Considerando lo anterior, el conocimiento de la granulometría para determinado material es de importancia, consecuentemente.

Una partícula simple, o un sólo conglomerado tiene dimensiones lineales, superficies, dureza y estructura. El tamaño lineal, o dimensiones lineales, puede ser el diámetro de una esfera, la longitud de una arista de un cubo o cualquier otra dimensión lineal promedio ficticia de un grumo o de un terrón irregular. La superficie es el exterior de casi todas las partículas, aunque algunas tienen cierta superficie interna en forma de poros. La dureza se indica mediante un criterio convencional de raspado y se mide mediante indexación. Una mezcla de partículas como las que se encuentran en un polvo se mide en términos de su distribución de tamaño, la superficie y su área (también llamada superficie específica). También se puede determinar la molibilidad del material, que es una medida de la velocidad de molienda del mismo en un molino particular.

La molienda es una operación unitaria que reduce el volumen promedio de las partículas de una muestra sólida. El término molienda se refiere a la pulverización y a la desintegración del material sólido. Específicamente, la desintegración se refiere a la reducción del tamaño de agregados de partículas blandas débilmente ligadas entre sí. Es decir, que no se produce ningún cambio en el tamaño de las partículas fundamentales de la mezcla. A pesar de implicar sólo una transformación física de la materia sin alterar su naturaleza, es de suma importancia en diversos procesos industriales, ya que el tamaño de partículas representa en forma indirecta áreas, que a su vez afectan las magnitudes de los fenómenos de transferencia entre otras cosas. Considerando lo anterior, el conocimiento de la granulometría para determinado material es de importancia.

La reducción del tamaño de las partículas sólidas se lleva a cabo dividiendo o fraccionando la muestra por medios mecánicos hasta el tamaño deseado. Los métodos de reducción más empleados en las máquinas de molienda son compresión, impacto, frotamiento de cizalla y cortado.

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3.- Marco Teórico

Las operaciones unitarias complementarias tienen como objetivo el acondicionamiento de las materias primas y productos sólidos, para que tengan el tamaño y presentación adecuados para posteriores tratamientos. Las principales son trituración, molienda, tamizado y mezcla de sólidos y pastas.

3.1.- Trituración y molienda

Son operaciones cuyo objetivo es reducir el tamaño de los elementos en que se presenta un sólido. La reducción de tamaño se basa en someter los trozos de material a esfuerzos de compresión, impacto, cortado, cizalladura y fricción.

Las trituradoras tratan los grandes trozos de material y se basan en esfuerzos de compresión. Los principales tipos, se muestran en la figura 1, por orden de mayor a menor tamaño de partícula aceptada, son:

Figura 1. Distintos modelos de trituradoras. (a) y (b) Trituradoras de mandíbulas. (c) Trituradora rotacional. (d) Trituradora de rodillos lisos

1. Trituradora de mandíbulas: constan de una placa fija y otra móvil oscilante.2. Trituradoras rotatorias.3. Trituradoras de rodillos lisos.4. Trituradoras de rodillos dentados.

Los molinos son aparatos que reducen el tamaño de los trozos de material por fricción e impacto con elementos móviles del interior del molino. Consiguen tamaños de partícula del orden de 1 mm. Los principales modelos son:

5. Molinos de bolas. Contienen una cierta cantidad de bolas de un material muy duro-cerámica, acero- que trituran el material al girar el cuerpo del molino. Con de uso muy general.

6. Molinos de barras. Son largos cilindros horizontales con rotación axial, que contienen barras de acero de longitud igual a la del molino. Da una fracción de partículas finas muy baja.

7. Molinos de martillos. Contienen en si interior martillos oscilantes que golpean al

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material al girar el molino.8. Molinos de chorro. No contienen rellenos; la molienda se lleva a cabo al

introducir las partículas en una fuerte corriente de aire y chocar entre sí. Se usan para obtener una elevada proporción de partículas finas sin contaminar el material con restos de los elementos trituradores de relleno.

La molienda es una operación de reducción de tamaño de rocas y minerales de manera similar a la trituración. Los productos salidos de molienda son más pequeños y de forma más regular que los salidos de trituración.

Se utiliza fundamentalmente en la fabricación de cemento Portland y en la concentración de minerales ferrosos y no ferrosos. En cada uno de estos casos, se procesan en el mundo, alrededor de 2.000 millones de toneladas por año.

También se utilizan en la preparación de combustibles sólidos pulverizados, molienda de escorias, fabricación de harinas y alimentos balanceados, etc.

La operación de molienda se realiza en varias etapas:

1- Consiste en fraccionar sólidos de gran tamaño. Para ello se utilizan los trituradores.

Los más utilizados son el de rodillos y el de mandíbulas, ambos de tipo semiindustrial. En el Triturador de Mandíbulas la alimentación se recibe entre las mandíbulas que forman una "V". Una de las mandíbulas es fija, y la otra choca contra ella triturando la muestra por aplastamiento. La abertura de la boca puede ser regulada y con esto tener variaciones en la granulometría obtenida de este triturador.

• El Triturador de Rodillos está formado por dos rodillos iguales que giran en sentidos contrarios y la trituración se realiza por abrasión. Añadiendo material por la tolva de entrada, se tritura a su paso por entre los rodillos y se recoge en la parte inferior en un

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depósito adecuado. Se puede regular el tamaño de la molienda acercando o distanciando los dos rodillos.

2- La segunda etapa sirve para reducir el tamaño con más control, manejándose tamaños intermedios y finos. Para esta etapa los molinos más empleados son el molino de bolas y el de martillos.

• Molino de Bolas. Está constituido por un recipiente (de tamaño variable y de distintos materiales) relleno de bolas de un determinado diámetro. Una vez que la muestra se ha colocado en su interior junto con las bolas, se la somete a un movimiento giratorio elevado, por giro de los rodillos acoplados a un motor, lo que provoca que las bolas rueden en su interior provocando la trituración al chocar con la muestra. Se pueden conseguir tamaños de partícula menores de una micra partiendo de partículas de 10-50 mm, aunque el tamaño final de partícula va a venir determinado por el tamaño de las bolas empleadas, ya que cuanto menores sean éstas menor va a ser el tamaño de partícula conseguido.

Los materiales más utilizados para los torros son porcelana, acero inoxidable, plástico y vidrio.

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• Molino de Martillos. Se utilizan para pocas cantidades de materia y no muy dura. El triturador gira a gran velocidad y muele las partículas de material hasta reducirlas a polvo. Puede seleccionarse el fino obtenido con un juego de rejillas de distintas mallas.

• Morteros Manuales. En este caso la trituración de la muestra no se realiza por impacto, sino por abrasión, es decir, la muestra se coloca en el mortero y con la ayuda del pistilo se presiona la muestra a la vez que se realizan movimientos circulares hasta conseguir el tamaño de partícula deseado. Los tipos de morteros más utilizados son el de Hierro, para sustancias duras y tenaces como piritas o carbones minerales, de Porcelana, para sustancias medianamente duras como sulfatos de hierro y azufres, de Vidrio para sustancias pastosas como grasas o lanolina y de Ágata para pulverizaciones para análisis químicos sin rayas excesivamente los granos cristalinos.

3.2.- Tamizado

Es una operación unitaria destinada a la separación por tamaños de las partículas de una mezcla solida. Se basa en hacer pasar las partículas de menor tamaño a través de una malla de paso definido (luz de malla). Las partículas se clasifican así en cernido o partículas que atraviesan la malla, y rechazo, que no quedan retenidas.

Las mallas de los tamices están construidas con materiales metálicos o plásticos y sus dimensiones están normalizados.

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A los tamices se les comunica un movimiento de vaivén o vibración para asegurar una separación correcta.

Las instalaciones de tamizado suelen ir precedidas por las de trituración y molienda se muestra un tamiz industrial continuo de vaivén.

4.- PARTE EXPERIMENTAL

Reactivos

3 Kilogramos de frijol

Equipo

Molino de martillosJuegos de tamices Agitador de tamices

5.- PROCEDIMIENTO

5.1.- Manejo del molino de martillos

1.-Familiarizarse con el quipo y reconocer sus partes

2.-Encender el motor del molino y alimentar el material poco a poco, por la tolva cuantificando la cantidad de material que se está introduciendo

3.-Recolectar el material molido

4.-Cuando se halla recolectado todo el material introducido apagar el motor

5.2.- Determinación del tamaño de partículas

1.- Tomar dos muestras de 1 kg

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2.- Cada muestra recolectada colocarla en la parte superior del juego de tamices, el cual se coloca en el agitador

3.- Agitar la muestra

4.- Recolectar la cantidad de material que quedo en cada malla y pesarla.

5.3.- Observaciones y recomendaciones importantes

1.-Cuando se introduzca el material por la tolva, cerrar la tapa ya que al caer el material empieza a ser rebotado y golpeado por los martillos y puede ser arrojado hacia afuera.

2.-Cuidar de no introducir las manos cuando esté funcionando el equipo

3.-De acuerdo al tamaño de partículas que se observen, elegir el número de los tamices

Con los datos del análisis diferencial se grafican Vs en papel logarítmico y se ajustan los puntos a una recta y se calculan K, B, B´ para cada muestra.

6.- RESULTADOS

Muestra # 1Malla # Diámetro Peso retenido

20 0.833 17630 0.542 10640 0.369 92.550 0.287 73.560 0.248 6.5

Bandeja

45.5

Muestra # 2Malla # Diámetro Peso retenido

20 0.833 18230 0.542 99.540 0.369 9550 0.287 11360 0.248 6

Bandeja

45

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Análisis diferencial

Muestra # 1Malla # Masa retenida ∆∅ i Dpi

-/20 176 0.352 0.83320/30 106 0.212 0.68530/40 92.5 0.185 0.45540/50 73.5 0.147 0.32850/60 6.5 0.013 0.267

60/ Bandeja 45.5 0.091 0.248Σ 500

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.90

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4Muestra # 1

Dpi

∆∅𝑖

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0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.750

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

f(x) = 0.0873536707911471 ln(x) + 0.247737729489533

Pendiente muestra # 1

Series2

Logarithmic (Series2)

Dpi

∆∅𝑖

Muestra # 2Malla # Masa

retenida∆∅ i Dpi

-/20 182 0.33653846 0.83320/30 99.5 0.18398669 0.68530/40 95 0.17566568 0.45540/50 113 0.2089497 0.32850/60 6 0.01109467 0.267

60/ Bandeja 45 0.08321006 0.248Σ 540.8

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0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.90

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4Muestra #2

Series2

Dpi

∆∅𝑖

0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.50

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2f(x) = 0.30372515550696 ln(x) + 0.441272308976606

Pendiente muestra #2

Series2

Logarithmic (Series2)

Dpi

∆∅𝑖

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Análisis acumulativo

Muestra # 1Malla # Masa

retenida∆∅ i ∅ i

-/20 176 0.352 0.35220/30 106 0.212 0.56430/40 92.5 0.185 0.74940/50 73.5 0.147 0.89650/60 6.5 0.013 0.909

60/ Bandeja 45.5 0.091 1Σ 500

Muestra # 2Malla # Masa retenida ∆∅ i ∅ i

-/20 182 0.3365385 0.336538520/30 99.5 0.1839867 0.520525230/40 95 0.1756657 0.696190940/50 113 0.2089497 0.905140650/60 6 0.0110947 0.9162353

60/ Bandeja 45 0.0832107 0.999446Σ 540.8

7.- CONCLUSIONES

Se cumplió con el objetivo al conocer y manipular un molino de martillos y las partes que lo componen ya que se molieron aproximadamente 3 kg de frijol, con este se obtuvieron 2 muestras a las cuales se le realizaron un análisis de partículas por medio de un tamizado con diferente número de mallas en el cual se observa la diferente cantidad de solidos retenidos en cada uno de ellas, en las gráficas se puede observar que entre más grande sea el número de malla menor es el diámetro de partícula que se obtiene.

8.- BIBLIOGRAFÍA

Principios de operaciones unitarias, Alan S. Foust, apéndice b. 1986.

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