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INDUSTRIAS Y PROCESOS
Una de las formas de energa ms usada dentro de la industria es la energa trmica:
La energa trmica es la forma de energa que interviene en los
fenmenos calorficos. Cuando dos cuerpos a diferentes
temperaturas se ponen en contacto, el caliente comunica energa al
fro; el tipo de energa que se cede de un cuerpo a otro como
consecuencia de una diferencia de temperaturas es precisamente la energa trmica.
Segn el enfoque caracterstico de la teora cintico-molecular, la
energa trmica de un cuerpo es la energa resultante de sumar todas
las energas mecnicas asociadas a los movimientos de las diferentes
partculas que lo componen. Se trata de una magnitud que no se
puede medir en trminos absolutos, pero es posible, sin embargo,
determinar sus variaciones. La cantidad de energa trmica que un
cuerpo pierde o gana en contacto con otro a diferente temperatura recibe el nombre de calor. El
calor constituye, por tanto, una medida de la energa trmica puesta en juego en los fenmenos calorficos.
ALIMENTACION DE CALOR A LOS PROCESOS
Desde Hasta
T. ambiente
250C
Steam de proceso
250C 450C Aceite Trmico
450C 800C Quemador (combustin)
800C 1700C Hornos
1700C 2100C Hornos Optimizados
2100C 3000C Horno arco voltaico
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GENERACION DE VAPOR
Hmedo Steam Saturado
DEFINICIONES:
Generador de vapor: es el conjunto o sistema formado por una caldera y sus equipos
complementarios, destinados a transformar agua de estado lquido en estado gaseoso a temperaturas y presiones diferentes de la atmosfrica.
Caldera de vapor: recipiente metlico en el que se genera vapor a presin mediante la accin de calor.
Las calderas o generadores de vapor son equipos cuyo objetivo es:
Generar agua caliente para
calefaccin y uso general.
Generar vapor para industrias.
Accionar turbinas de equipos mecnicos.
Suministrar calor para procesos industriales.
Produccin de energa elctrica mediante turbinas a vapor.
AGUA (Ca, Mg)
Resinas AGUA
Blanda CALDERA
COMBUSTIBLE
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La generacin de vapor de agua se produce mediante la transferencia de calor del proceso de
combustin que ocurre en el interior de la caldera hacia el agua, elevando de esta manera su temperatura, presin y convirtindola en vapor.
SISTEMAS COMPLEMENTARIOS DE AGUA Y COMBUSTIBLE
Estos sistemas son muy importantes ya que tanto el agua como el combustible lquido requieren
un tratamiento especial antes de ingresar a la caldera, esto se lo realiza con el fin de aumentar la eficiencia y alargar la vida til de la misma.
Circuito de alimentacin de combustible.
El sistema de alimentacin de combustible hacia la caldera es vital en el proceso de generacin de
vapor, las calderas pueden utilizar diferentes tipos de combustibles como los siguientes:
Combustibles slidos: madera, carbones fsiles, antracita, hulla, lignito, turba, residuos
orgnicos, carbn vegetal o lea. Su alimentacin hacia la caldera puede ser manual o mediante bandas transportadoras.
Combustibles Lquidos: Los combustibles lquidos presentan, en general mejores condiciones que
los slidos para entrar en combustin y son sustancias que se las obtienen por destilacin, ya sea
del petrleo crudo o de la hulla y son los siguientes: nafta, kerosn, Diesel-oil, fuel-oil, alquitrn de hulla, alquitrn de lignito.
Hay que tomar en cuenta que para la utilizacin de algunos de estos combustibles como por ejemplo
el fuel oil (bunker) debe ser previamente precalentado debido a su viscosidad, el calentamiento se
lo puede hacer con un sistema de resistencias elctricas y posteriormente con un sistema de calentamiento basado en la utilizacin del vapor de agua que genera la propia caldera.
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Combustibles gaseosos: Los combustibles gaseosos son los que mejores condiciones tienen para
entrar en combustin.
A continuacin citaremos algunos tipos de combustibles gaseosos: gas natural, gas de alumbrado, acetileno, gas de agua, gas de aire, gas pobre o mixto, gas de alto horno.
Circuito de alimentacin de agua.
La alimentacin de agua hacia las calderas se las hace de diferentes maneras entre esta estn:
Red de abastecimiento (circuitos abiertos).
Bombas impulsoras.
Por termosifn (diferencia de densidades del agua caliente y fra).
Hay que considerar que el agua viene con impurezas slidas e impurezas diluidas como es el caso
de sales y minerales que le da la caracterstica de dureza al agua y son perjudiciales ya que estas
sales producen las denominadas incrustaciones en el interior de la caldera o en las mismas tuberas y las corroen disminuyendo su vida til.
Debido a esto se debe hacer un tratamiento del agua antes que ingrese a la caldera, cabe destacar
que no existe ningn procedimiento simplista ni producto qumico apropiado para el tratamiento
de todas las clases de aguas. Cada caso se debe considerar individualmente
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TRATAMIENTO DE AGUA PARA LA INDUSTRIA
El agua, fundamental para los procesos industriales, que es
usada en mltiples aplicaciones tales como refrigeracin, lquido
intermediario, produccin de vapor, lavaderos, produccin de
aguas gaseosas, industria de la alimentacin, etc. En su estado
natural y dependiendo cul es su procedencia ( de ros, deshielos
,lagunas o napas subterrneas) posee distintos tipos de
impurezas, sales minerales o material orgnico, as mismo el
agua de lluvia al caer puede absorber oxgeno, CO2, nitrgeno,
polvo y otras impurezas contenidas en el aire, y tambin disolver substancias minerales de la tierra.
Todo esto es necesario, entre otras cosas para:
1.- Evitar la formacin de incrustaciones sobre las
superficies de calentamiento del agua.
2.- Proteger contra la corrosin los metales de las
calderas, recuperadores y tuberas.
A Qu se denomina agua dura?
Es agua que contiene ms minerales que un
agua normal. Hay especialmente minerales
de calcio y magnesio. El grado de dureza de
un agua aumenta, cuanto ms calcio y
magnesio hay disuelto. Magnesio y calcio son
iones positivamente cargados. Debido a su
presencia, otros iones cargados
positivamente se disolvern menos fcil en el
agua dura que en el agua que no contiene
calcio y magnesio. sta es la causa de hecho
de que el jabn realmente no se disuelva en agua dura.
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Qu es el ablandamiento del agua?
Cuando el agua contiene una cantidad significante de calcio y magnesio, es llamada agua dura. El
agua dura es conocida por taponar las tuberas y complicar la disolucin de detergentes en agua. El
ablandamiento del agua es una tcnica que sirve para eliminar los iones que hacen a un agua ser
dura, en la mayora de los casos iones de calcio y magnesio. En algunos casos iones de hierro
tambin causan dureza del agua. Iones de hierro pueden tambin ser eliminados durante el proceso
de ablandamiento. El mejor camino para ablandar un agua es usar una unidad de ablandamiento de aguas y conectarla directamente con el suministro de agua.
Qu es un ablandador del agua?
Un ablandador de agua es una unidad que se utiliza para ablandar
el agua, eliminando los minerales que hacen que dicha agua sea dura.
El objetivo de estos ablandadores es eliminar los iones calcio y
magnesio que conforman la dureza del agua y favorecen a la
formacin de incrustaciones en la caldera.
Los ablandadores estn compuesto por resinas que poseen una capacidad de intercambio de iones calcio y magnesio por iones sodio.
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Regeneracin de resinas de intercambio catinico: cuando
cualquiera de las resinas de intercambio catinico dbiles o
fuertes ya no tienen iones hidrgeno para intercambiar, a
estas resinas se les regenera haciendo pasar una solucin de
cido (normalmente cido sulfrico), producindose las siguientes reacciones:
R-Ca + H2SO4----- CaSO4 +R-2H (resina regenerada)
R-Mg + H2SO4------MgSO4 +R-2H (resina regenerada)
R-2Na+ H2SO4------Na2SO4 +R-2H (resina regenerada)
R-2K + H2SO4----- K2SO4 +R-2H (resina regenerada)
Regeneracin de resinas de intercambio aninico: una vez que las resinas de intercambio aninico
dbilmente y fuertemente bsicas no tienen ms iones OH- que intercambiar con los aniones del
agua, estas deben ser regeneradas. Su capacidad de intercambio les es devuelta haciendo pasar una solucin de base fuerte (generalmente se emplea hidrxido de sodio).
Se producirn las siguientes reacciones:
R-2Cl +2NaOH-----R 2OH +2NaCl
R-2NO3 +2NaOH-----R 2OH +2NaNO3
R-SO4 +2NaOH-----R 2OH +Na2SO4
R-CO3 +2NaOH----- R 2OH +Na2CO3
R-SiO3 +2NaOH----- R 2OH +Na2SiO3
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DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO (VISIO)
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SISTEMAS DE FLUIDO TERMICO
El calentamiento por fluido trmico, es un tipo de calentamiento indirecto en el que se calienta
un fluido de transferencia de calor de fase liquida y es bombeado hasta los usuarios de dicha
energa trmica dentro de un circuito cerrado.
Los aceites trmicos permiten a los usuarios operar a temperaturas
elevadas (de hasta 600F/316C con aceites trmicos orgnicos y
800F/427C con ciertos sintticos) en condiciones de muy baja
presin. Debido a la baja presin con la que se trabaja y a las
propiedades de los aceites trmicos.
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DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO EXPLICATIVO (VISIO)
DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO PARA EL CALENTAMIENTO DEL ACEITE TERMICO (VISIO)
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QUEMADOR
DEFINICIN.-Quemador es el equipo destinado especficamente a producir la reaccin exotrmica
de la combustin.
FUNCIONES DE UN QUEMADOR
Aportar combustible a la cmara de combustin en condiciones de ser quemado.
Aportar aire o comburente a la cmara de combustin.
Mezclar ntimamente el aire y el combustible.
Encender y quemar la mezcla.
Desplazar los productos de la combustin.
DIAGRAMA EN VISIO:
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HORNOS
Un horno es un dispositivo que genera calor y que lo mantiene dentro de un compartimento
cerrado. Se utiliza tanto en la cocina para cocinar, calentar o secar alimentos, como en la industria.
La energa calorfica utilizada para alimentar un horno puede obtenerse directamente por
combustin (lea, gas u otro combustible), radiacin (luz solar), o indirectamente por medio de electricidad (horno elctrico).
HORNO SIMPLE:
DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO (VISIO)
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HORNOS DE ARCO ELECTRICO
Un horno de arco elctrico es un horno que se calienta por medio de un arco elctrico.
Los tamaos de un horno de arco elctrico van desde la tonelada de capacidad
(utilizado en fundiciones) hasta las 400 toneladas de capacidad utilizada en
la industria metalrgica. Adems, existen hornos de laboratorio y usados
por dentistas que tienen una capacidad de apenas doce gramos.
La temperatura en el interior de un horno de arco elctrico puede
alcanzar los 3800 grados Celsius.
DIAGRAMA EN (VISIO):
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RETIRO DE ENERGIA
Para lograr este retiro de energa trmica lo ms conveniente es usar agua a una temperatura inferior a la temperatura a la que se encuentra el proceso
PARA SISTEMAS ABIERTOS
PARA AGUA DULCE (VISIO):
AGUA DE MAR, POZO, RIO , LAGUNA
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PARA AGUA DE MAR (VISIO):
EJEMPLO:
ENFRIAR UN ACEITE COMESTIBLE DE 150C HASTA 35C
DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO (VISIO):
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* Para una torre de enfriamiento el agua debe ser tratada en otro proceso debe tener plaguicidas,
ph, antioxidantes los cuales no permiten el crecimiento de hongos.
* Para la caldera el agua sigue otro proceso con ablandadores y ph.
EJEMPLO:
ENFRIAMIENTO DE HELADO:
DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO (VISIO):
CON ESTO TENEMOS CLARO QUE EL AGUA QUE SE USA EN
LA CALDERA NO ES IGUAL AL AGUA QUE SE USA EN LA
TORRE DE ENFRIAMIENTO
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SISTEMA DE REFRIGERACION
Consiste en un conjunto de elementos, que tienen como misin eliminar el exceso de calor acumulado en el proceso, debido a altas temperaturas.
Este sistema de refrigeracin proporcionara temperaturas menores a la temperatura ambiente, estos procesos son termodinmicos y mecnicos.
*Los sistemas de almacenamiento en frio pueden estructurarse por 4 elementos:
1. Vlvula de expansin
2. Condensador
3. Evaporador
4. Compresor
ESTOS SISTEMAS PUEDEN SER:
Domsticos, Industrial, Comercial.
*El sistema esta enlazado de la siguiente manera:
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Un refrigerante puede ser cualquier gas que al comprimirse se enfri.
Un refrigerante es un producto qumico lquido o gaseoso, fcilmente
licuable, que es utilizado como medio transmisor de calor entre otros dos en
una mquina trmica. Los principales usos son los refrigeradores y los acondicionadores de aire.
El principio de funcionamiento de algunos sistemas de refrigeracin se basa
en un ciclo de refrigeracin por compresin, que tiene algunas similitudes con el ciclo de Carnot y utiliza refrigerantes como fluido de trabajo.
REFRIGERANTES DE USO DOMESTICO Y COMERCIAL:
No debe ser toxico
No debe ser corrosivo
No inflamable
Bajo costo
Fcil adquisicin
Ecolgico (que no afecte al medio ambiente)
Ejemplo: El freon este gas se caracteriza por disminuir drsticamente su temperatura a presiones altas.
REFRIGERANTES INDUSTRIALES
Condiciones:
Explosivo en grandes cantidades
Bajo costo
Toxico
Es soluble en agua
Ecolgico
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EJEMPLO EN UN SISTEMAS DIRECTO.
DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO (VISIO):
Se puede usar un ventilador para ayudar al condensador, pero es recomendable hacerlo con agua directamente desde una torre de enfriamiento como lo vemos en el diagrama.
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TORRE DE ENFRIAMIENTO:
El agua se introduce por el domo de la torre por
medio de vertederos o por boquillas para distribuir
el agua en la mayor superficie posible. El
enfriamiento ocurre cuando el agua, al caer a
travs de la torre, se pone en contacto directo con
una corriente de aire que fluye a contracorriente o
a flujo cruzado, con una temperatura menor a la
temperatura del agua, en estas condiciones, el
agua se enfra por transferencia de masa
(evaporacin), originando que la temperatura del
aire y su humedad aumenten y que la temperatura
del agua descienda; la temperatura lmite de
enfriamiento del agua es la temperatura del aire a la entrada de la torre. Parte del agua que se
evapora, causa la emisin de ms calor, por eso se puede observar vapor de agua encima de las torres de enfriamiento.
Para crear flujo hacia arriba, algunas torres de
enfriamiento contienen aspas en la parte superior,
las cuales son similares a las de un ventilador. Estas
aspas generan un flujo de aire ascendente hacia la
parte interior de la torre de enfriamiento. Adems,
en el interior de las torres se monta un empaque con
el propsito de aumentar la superficie de contacto entre el agua caliente y el aire que la enfra.
Como ya hemos dicho, el enfriamiento de agua en
una torre tiene su fundamento en el fenmeno de evaporacin. La evaporacin es el paso de un
lquido al estado de vapor y solo se realiza en la superficie libre de un lquido, un ejemplo es la evaporacin del agua de los mares
.DIAGRAMA EN VISIO:
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EJEMPLO EN UN SISTEMAS INDIRECTO.
DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO (VISIO):
Se logra al sumergir el evaporador en una solucin criognica
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EJEMPLO:
GASES CRIOGENICOS
Un gas tiene se torna LIQUIDO cuando bajamos la temperatura, es por ello que podemos categorizar como
Lquido refrigerado: Se transforman de gas a lquido, entre 0C y los -100C
Lquido Criognico: Se transforman de gas a liquido por debajo de los -100C
Son gases licuados como (N2, CO2) debido a su calor
latente pueden formar parte del sistema de refrigeracin.
Estos son gases inertes y no perjudican al medio ambiente
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DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO (VISIO):
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TRANSPORTE DE MATERIALES
El transporte interno de una planta industrial debe
ser analizado cuidadosamente, ya que el mismo
resulta significativo en el costo final del producto.
Algunos autores estiman que puede alcanzar a un
valor de hasta el 40 % del costo total del producto
fabricado. Naturalmente, en los distintos tipos de
plantas industriales, segn las caractersticas de las
mismas y el proceso, el costo del transporte interno resultar ms o menos significativo
Para organizar el transporte interno de una planta
industrial es necesario considerar aspectos tcnicos y econmicos, que sern los determinantes en la eleccin de equipo de transporte a utilizar.
En toda empresa dentro de las etapas ms importantes de todo el proceso de produccin se cuenta
la etapa de transporte, el cual puede ser de slido, lquido o gas; y puede ser tanto de materia prima
como de producto ya terminado.
TRANSPORTE DE MATERIALES LIQUIDOS
Se puede realizar a travs de bombas y tuberas:
Bombas:
Una bomba es una mquina que utiliza energa
(motor), para incrementar la presin de un fluido (gas
o lquido), para moverlo de un punto a otro. Los
factores ms importantes que permiten escoger un
sistema de bombeo adecuado son: presin ltima,
presin de proceso, velocidad de bombeo, tipo de
gases a bombear (la eficiencia de cada bomba vara segn el tipo de gas)
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BOMBAS CENTRIFUGAS
La bomba centrfuga, tambin denominada bomba roto dinmica, es actualmente la mquina ms
utilizada para bombear lquidos en general. Las bombas centrfugas son siempre rotativas y son un
tipo de bomba hidrulica que transforma la energa mecnica de un impulsor. El fluido entra por el
centro del rodete, que dispone de unos labes para conducir el fluido, y por efecto de la fuerza
centrfuga es impulsado hacia el exterior, donde es recogido por la carcasa o cuerpo de la bomba,
que por el contorno su forma lo conduce hacia las tuberas de salida o hacia el siguiente rodete se
basa en la ecuacin de Euler y su elemento transmisor de energa se denomina impulsor rotatorio
llamado rodete en energa cintica y potencial requeridas y es este elemento el que comunica energa al fluido en forma de energa cintica.
Son solo para lquidos puros, sin solidos suspendidos
DIGRAMA EN VISIO:
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BOMBAS DE PALETAS:
Las bombas de paletas tienen un conjunto de aletas con cinemtica radial. Las aletas deslizan u
oscilan en un cilindro hueco con ranuras radiales en el rotor. Respecto al eje del cuerpo de la bomba
est colocado de forma excntrica el rotor, respecto al que durante la rotacin las aletas realizan movimientos alternativos o de vaivn.
Para lquidos con slidos suspendidos no tienen impulsor rotan ms lento.
DIAGRAMA EN VISIO:
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BOMBA DE ENGRANAJE:
Una bomba de engranajes es un tipo de bomba hidrulica que consta de dos engranajes encerrados
en un alojamiento muy ceido.1 Transforma la energa cintica en forma de par motor, generada por un motor, en energa hidrulica a travs del caudal de aceite generado por la bomba.
Ideales para bombear aceites, su velocidad es muy lenta.
DIAGRAMA EN VISIO:
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BOMBAS DE PISTON:
Una bomba de pistn es una bomba hidrulica que genera el movimiento en el mismo mediante el movimiento de un pistn. Las bombas de pistones son del tipo bombas volumtricas, y se emplean para el movimiento de fluidos a alta presin o fluidos de elevadas viscosidades o densidades.
Cada movimiento del pistn desaloja, en cada movimiento un mismo volumen de fluido, que equivale al volumen ocupado por el pistn durante la carrera del mismo.
DIAGRAMA DE VISIO:
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TRANSPORTE DE MATERIALES SOLIDOS
TRANSPORTE DE SLIDOS
El transporte de slidos es un sistema que tiene como
fin llevar materiales de un sitio a otro y la seleccin de
los equipos de transporte se realiza una vez que se ha
definido el proyecto. Para ello se debe tener en cuenta
el plan a ejecutar, que consiste en una evaluacin
tcnica y econmica completa.
TRANSPORTE PESADO:
Minera, Ferrocarril, Vehculo pesado
TRANSPORTE MARITIMO:
Areo, Fluvial
TRANSPORTE INDUSTRIAL:
Dentro de la planta
TRANSPORTE DE BANDAS:
Una cinta transportadora o transportador
de banda es un sistema de transporte
continuo formado bsicamente por una
banda continua que se mueve entre dos
tambores.
Existen bandas transportadoras para uso
ligero y uso pesado. La banda es arrastrada
por friccin por uno de los tambores, que a
su vez es accionado por un motor. El otro
tambor suele girar libre, sin ningn tipo de
accionamiento, y su funcin es servir de retorno a la banda. La banda es soportada por rodillos entre
los dos tambores.
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Debido al movimiento de la banda el material depositado sobre la banda es transportado hacia el
tambor de accionamiento donde la banda gira y da la vuelta en sentido contrario. En esta zona el
material depositado sobre la banda es vertido fuera de la misma debido a la accin de la gravedad.
Las cintas transportadoras se usan principalmente para transportar materiales granulados, agrcolas
e industriales, tales como cereales, carbn, minerales, etctera
DIAGRAMA EN VISIO:
TRANSPORTADORAS DE TORNILLO
Los transportadores de tornillo sin fin: Son mquinas
de transporte continuo con el rgano de traccin
rgido que se emplean para la manipulacin de
residuos orgnicos en el tratamiento de aguas,
transporte de slidos en infinidad de industrias,
teniendo aplicaciones de toda ndole. Este equipo
est diseado para realizar el transporte de material
mediante una espiral basado en el principio
de Arqumedes. Tienen la posibilidad de trabajar en
diferentes ngulos desde la horizontal hasta la vertical.
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DIAGRAMA EN VISIO:
TRANSPORTE HIDRAULICO:
El transporte hidrulico de slidos, a travs de caeras, constituye una operacin ampliamente
utilizada desde hace varios aos en numerosas industrias y especialmente en el campo de la
minera. El agua es el fluido ms comn para transportar slidos, y si la instalacin opera en forma continua, el proceso es capaz de transportar grandes cantidades de slidos.
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DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO (VISIO):
TRANSPORTE EN SECO:
Sistemas de transporte neumtico se utilizan ampliamente en la industria para transportar materiales secos, finos y a granel porque son extremadamente verstiles, adecuados y econmicos para muchos procesos. El transporte neumtico de slidos se ha practicado por ms de un siglo en el mundo y hoy se puede encontrar sistemas de este tipo en las ms variadas industrias: la minera, industria del cemento y construccin, qumica y farmacutica, plsticos, de alimentos, papel, vidrio, energa, etc. Por ejemplo, el transporte y descarga neumtica de cemento, cal, azcar, pellets plsticos en camiones a granel presurizados; sistemas de transporte e inyeccin neumtica de concentrado de cobre seco a convertidores Teniente, y sistemas similares para carbn pulverizado que alimentan calderas y hornos; sistemas de transporte neumtico de fertilizantes, yeso, coke, cenizas, sal, alimentos, granos, aserrn, etc. en plantas de procesos; sistemas de captacin y transporte neumtico de polvo; etc.
El objetivo principal de un sistema de transporte neumtico es transportar materiales slidos a granel desde un punto a otro por medio de un flujo de gas a presin, ya sea positiva o negativa, y a travs de una caera. Materiales particulados finos en el rango de los micrones hasta partculas de 20 mm se pueden transportar en forma horizontal y/o vertical, desde algunos metros hasta mximo dos kilmetros de distancia, y con capacidades de hasta 1000 t/h a travs de caeras de hasta 500 mm de dimetro.
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DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO:
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ELEVADOR DE CANGUILONES
Un elevador de cangilones es un
mecanismo que se emplea para el acarreo
o manejo de materiales a granel
verticalmente (como en el caso de granos,
semillas, fertilizantes, etc.).
Sera el equivalente vertical de la cinta
transportadora.
Un elevador de descarga centrfuga debe de
ser vertical o inclinado. Los elevadores
verticales dependen totalmente de la accin
de la fuerza centrfuga para dirigir el material hacia el chute de descarga y debe de ser operado a un
velocidad relativamente alta. Elevadores inclinados con cangilones muy separados o muy cercanos
deben de llevar el chute de descarga bajo la polea conductora. Como stos no dependen tanto de
la fuerza centrfuga para hacer la descarga, la velocidad de operacin velocidad puede ser menor.
Casi todos los elevadores con descarga centrfuga tienen cangilones espaciados con fondos
redondeados y toman el producto de una fosa o una pila de material en la polea conducida.
Los cangilones tambin pueden ser triangulares en secciones transversales e instalados muy
cercanos unos de otros con un claro muy pequeo entre cada uno, conocido como "elevador de
cangilones continuo" y su principal aplicacin es la del manejo de materiales difciles de transportar
a una baja velocidad.
DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO (VISIO):
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TRANSPORTE DE MATERIALES GASEOSOS
Los gases, igual que los lquidos, no tienen forma fija pero, a diferencia de stos, su volumen tampoco es fijo.
Cuando manejamos volmenes usamos:
BLOWER:
Se utiliza para producir corrientes de aire, es decir, mover el aire para usos muy diversos. Entre
ellos, ventilar los ambientes habitados, refrescar objetos o mquinas o para mover gases
(principalmente el aire) por un sistema de conducciones. El tamao de las paletas depender del volumen a transportar.
DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO (VISIO)
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Cuando manejamos presiones usamos:
COMPRESOR
Un compresor es una mquina de fluido que est construida para aumentar la presin y desplazar
cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como gases y los vapores. Esto se realiza a travs
de un intercambio de energa entre la mquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el
compresor es transferido a la sustancia que pasa por l convirtindose en energa de flujo,
aumentando su presin y energa cintica impulsndola a fluir.
Al igual que las bombas, los compresores
tambin desplazan fluidos, pero a diferencia de
las primeras que son mquinas hidrulicas,
stos son mquinas trmicas, ya que su fluido de
trabajo es compresible, sufre un cambio
apreciable de densidad y, generalmente,
tambin de temperatura; a diferencia de los
ventiladores y los sopladores, los cuales
impulsan fluidos compresibles, pero no
aumentan su presin, densidad o temperatura de manera considerable.
.
DIAGRAMA EN VISIO:
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INDUSTRIA ALIMENTARIA
La industria alimentaria es la parte de la industria
que se encarga de todos los procesos relacionados
con la (cadena alimentaria). Se incluyen dentro del
concepto las fases de transporte, recepcin,
almacenamiento, procesamiento, conservacin, y
servicio de alimentos de consumo humano y
animal. Las materias primas de esta industria
consisten principalmente de productos de origen
vegetal (agricultura), animal (ganadera) y fngico (perteneciente o relativo a los hongos).
PROCESOS DE LA CADENA ALIMENTARIA
Los procesos de produccin pueden clasificarse en seis diferentes: transporte de alimentos,
recepcin de alimentos, almacenamiento de alimentos, procesamiento de alimentos, la
conservacin de alimentos y el servicio de alimentos.
Transporte de alimentos.
En este proceso se incluyen todos los procedimientos
que buscan proteger la inocuidad de los alimentos
durante su traslado desde el lugar de produccin al de
almacenamiento o procesamiento. En este campo se
aplican conceptos de ingeniera para mantener las
temperaturas adecuadas y evitar la contaminacin ambiental.
Recepcin de Alimentos.
Es slo una parte del eslabn en la cadena
alimentaria la recepcin de mercancas es
punto crtico de control en los sistemas de
aseguramiento de la calidad visto que si se
reciben materias primas descompuestas muy
difcilmente se puede recuperar la salubridad.
Se aplican en esta fase criterios de aceptacin
y rechazo de mercancas muy frecuentemente
decididas por el juicio profesional de los inspectores de calidad.
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Almacenamiento de Alimentos.
El almacenamiento de alimentos est orientado a
mantener en el tiempo las caractersticas propias
de los alimentos a fin de que sean mantenidos
inventarios para la produccin. Se estudia la
estacionalidad de ciertos productos alimenticios
para controlar la rotacin. Se controlan las
temperaturas de almacenamiento y la humedad
relativa en los lugares de almacenamiento para
evitar deterioro acelerado. Generalmente suelen
emplearse para el almacenamiento en silos,
almacenes acondicionados al tipo de industria
especfico (hermticos, al aire libre, refrigerados, etc.), cmaras frigorficas, etc.
Procesamiento de alimentos.
El procesamiento de alimentos es tan variado
como la cantidad de alimentos que existen. Cada
alimento tiene su procesamiento y la cantidad o
complejidad de los procedimientos vara segn el
tipo de alimento. Normalmente el procesamiento
de alimentos se diagrama en flujogramas de
proceso y su control depende de los sistemas de
aseguramiento de la calidad.
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Conservacin de Alimentos.
Los procesos habituales de la conservacin de alimentos, tienen como objeto la transformacin
inicial del alimento para la obtencin de otro producto distinto y transformado que presente un
mayor tiempo de vida til. Algunos de los procesos de conservacin son: - Salado. - Deshidratacin. - Refrigeracin - Congelacin. - Pasteurizacin. - Esterilizacin Acidificacin.
Tcnicas de conservacin de alimentos.
La congelacin: Consiste en almacenar los alimentos a temperaturas que varan entre 0C a 4C.
Estas temperaturas no destruyen los microorganismos
La desecacin o deshidratacin: Consiste en eliminar el agua por medio del aire o del calor, puede
ser natural o por medio del calor del Sol y se utiliza en el secado de granos como el caf; artificial,
en el cual se utilizan aparatos evaporizadores, donde se someten a temperatura, que varan entre
68C y 74C y se exponen a una corriente de aire.
El concentrado del azcar: Consiste en agregar azcar a preparados de frutas, evitando la oxidacin
del fruto, ya que impide que entre en contacto con el oxgeno del aire, por otra parte, cuando la concentracin del almbar es alta, se mantiene la firmeza del producto.
El encurtido: Vara dependiendo de los alimentos, en el caso del avinagrado. Consiste en colocar el
alimento previamente en una solucin de agua con vinagre. Ejemplo de ello lo constituye los encurtidos de zanahoria, cebollas, etc.
Aditivos qumicos: Consiste en incorporar a los alimentos sustancias qumicas como cidos y sales
para prevenir el desarrollo de microorganismos y para cambiar las caractersticas fsicas de los
alimentos.
La salacin o adicin de sal: Consiste en salar pescados y otros alimentos para matar los grmenes
que puedan daarlos, ya que la sal acta como antisptico cuando se emplea en determinadas proporciones. En este caso del pescado salado.
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LAVADO Y DESINFECCION.
Para conseguir alimentos seguros, es imprescindible una buena
limpieza y desinfeccin, en especial de superficies e instalaciones.
No deben confundirse, sin embargo, el mbito industrial y el
domstico. En el primero existe normalmente una mayor
cantidad de materia orgnica, adems de unas instalaciones y
unas condiciones de trabajo muy distintas. Ese factor diferencial
es el que obliga a disear mecanismos de limpieza y desinfeccin
efectivos.
Verduras y Frutas.
Las verduras requieren de un lavado y enjuague con
abundante agua limpia que permita limpiar las arenas y
suciedades que quedan adheridas a su superficie, por
regla general basta con quitar las primeras capas de piel
o las cscaras para que la verdura quede limpia. Rara
vez es aconsejable la limpieza con desinfectantes
debido a que la preparacin por calor durante su
cocinado elimina generalmente toda bacteria
patgena. Se deben desechar las verduras y frutas con
golpes o zonas maltratadas, estos puntos suelen ser focos de bacterias.
Lcteos y Huevos.
Los lcteos suelen someterse en origen a una pasteurizacin que elimina gran parte de los
microorganismos patgenos (como en el caso de la leche). Los huevos deben refrigerarse, colocarlos
en los contenedores diseados para ello en las heladeras es la mejor opcin. Al momento de
utilizarlos es conveniente lavar la cscara con agua y jabn, de esta forma se eliminan restos de
materia fecal de las aves.
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MADURACION:
Para controlarla se usan cmaras de control de
maduracin, o cosecha en el momento oportuno
Se usan qumicos como el CH4, C2H, O2, CO2,
SO2, debido a que no producen alteraciones por
el consumo humano.
Las cmaras controlan el O2 o los qumicos que se ingresan asi como tambin su temperatura
PELADO:
Se puede lograr de manera:
Manual
Mecnico
Qumico
Trmico
MANUAL:
El pelado manual es todava ampliamente
usado en la industria alimentaria, presenta
algunas ventajas comparado con los otros
mtodos de pelado. Tales como la economa
del equipo, el que no se utiliza agentes de
estimulacin enzimtica adems, los
residuos o cascaras producidas en algunos
casos pueden ser utilizados como
subproductos o en alimentacin animal, se
requieren cantidades menores de agua y los
afluentes no son contaminados por
sustancias qumicas. Sin embargo estas
ventajas son superadas por los altos costos de mano de obra, grandes prdidas de material y rendimiento en peso especialmente si los peladores no estn bien entrenados.
Usado cuando las condiciones mecnicas no permiten un trabajo eficiente
Eje:
En el camarn
En el banano maduro
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PELADO CON VAPOR:
En este proceso, la materia prima,
especialmente vegetales, se somete durante
un corto tiempo a la accin de vapor a presin
en una cmara o autoclave que gira lentamente
mezclado el producto. La presin se disminuye
de forma sbita, lo cual induce la ruptura de la
epidermis, pasndose el producto por los
rodillos recubiertos que giran a distintas
velocidades, de forma que los vegetales rotan
mientras pasan por un chorro de agua a
presin, lo cual hace que se remueva la
cutcula. En algunos casos la remocin de la cutcula se efecta en una etapa posterior mediante
cepillado en seco o utilizando la fuerza centrfuga. En el caso de tomates enteros pelados, la cutcula
es removida por pinchado al pasar los tomates por una especie de rodillos provistos de pequeas agujas que remueven la piel al pincharla.
MECANICO:
Este pelado se realiza con una especie de cuchilla
cortante que acta en las frutas, como manzanas y
peras y suele realizarse con equipos especialmente
diseados para cada producto. Las cuchillas son
rotatorias y operadas en forma hidrulica. Como se
puede inferir, se requiere una excelente etapa previa
de clasificacin por tamaos debido a que el producto
debe adaptarse razonablemente a la geometra de las cuchillas.
PELADO A LA LLAMA
Este mtodo se utiliza en pocas ocasiones, pero es especialmente til en ciertos productos, como
los pimientos y ajos. El producto se pasa en forma continua por una cmara, donde es sometido al
efecto de la llama viva que quema ligeramente la epidermis, la cual se elimina subsiguientemente mediante aspersin con agua a presin.
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PELADO ABRASIVO:
Estas peladoras constan de un cilindro vertical y de un disco
rotatorio en el fondo, el cual tiene adems un movimiento
ondulatorio. Tanto el cilindro como el disco estn
recubiertos internamente de material abrasivo, tal como
una superficie de lija, que acta raspando la epidermis, la
cual es removida posteriormente mediante chorros de agua
a presin. Es un procedimiento muy utilizado en el
procesamiento de tubrculos.
PELADO QUIMICO :
Segeralmente se efectua sumergiendo el producto
durante cierto tiempo en un tanque que contiene
una solucion de lejia (hidroxido de sodio) caliente,
eliminandose posteriormente los residuos de
epidermis mediante agua a presion, usualmente
combinadas con un tratamiento mecanico. A veces,
a continuacion del lavado se trata el producto con
una solucion de acido citrico para neutralizar los residuos de alcali presentes.
Una vez que la lejia entra en contacto con la
superficie de la fruta, disuelve las ceras neturales y reaccionan con los componentes de la epidermis,
trayendo como consecuencia su separacion. La tasa a la cual ocurre el proceso depende de la
concentracion de la lejia, de su temperatura y del tiempo de contacto, ademas de caracteristicas
intrinsecas al producto siendo pelado.
PROCESOS EN LA ELAVORACION DE JUGO DE NARANJA (VISIO):
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MEZCLAS
Segn el estado fsico de las sustancias que las forman, las mezclas se pueden clasificar en :
MEZCLAS DE SOLIDOS CON SOLIDOS:
Las mezclas de slidos precisan la trituracin de cada uno de los componentes. Estas mezclas pueden ser:
Mezclas homogneas: son las conocidas mezclas de metales como aleaciones, algunas tienen
nombre propio como bronce (cobre, cinc y estao), el latn (cobre y cinc), acero inoxidable (hierro
y cromo) o las amalgamas (mercurio y cualquier otro metal). Se preparan mezclando los metales en estado fundido y se deja enfriar para que solidifiquen conjuntamente.
Mezclas heterognea: Formadas por la unin de partculas slidas de distinto tamao, forma y caractersticas. Hay dos grupos:
Disgregadas: Con componentes sueltos y que pueden moverse entre s. Ejemplo:
arenas de playa, granulados como detergentes, etc....
Aglutinadas: Uno o varios componentes acta como pegamento y la mezcla se
convierte en un slido rgido. Ejemplo: gran cantidad de rocas, hormign, etc.
MEZCLAS DE SOLIDOS CON LQUIDO:
En general los lquidos se clasifican en dos grupos: hidrfilos o polares y lipfilos o apolares. Dos
lquidos se mezclan bien si son del mismo grupo y mal si son de distinto grupo como el agua y el
aceite.
Hay dos tipos de mezclas:
Disoluciones: Son mezclas de aspecto claro y transparente donde las sustancias se mezclan
ntimamente hasta nivel molecular. Se dice que los lquidos son miscibles. Se pueden mezclar en cualquier proporcin y siempre resulta una mezcla homognea.
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Emulsiones: Sucede entre dos lquidos inmiscibles. Al agitar vigorosamente uno puede quedar
inmerso en otro como micro gotitas. No es una mezcla a nivel molecular por lo que en reposos
llegan a separarse. Con la ayuda de sustancias emulsionantes puede prolongarse la estabilidad de la emulsin.
MEZCLAS DE GASES CON GASES:
Los gases tienen las partculas muy desunidas y separadas entre s por lo que no tienen inconveniente en moverse entre las partculas de otro gas. Dos o ms gases siempre se mezclan bien. Las mezclas de gases se usan mucho en la industria, en los motores de combustin,.... Incluso el aire que respiramos es una mezcla de gases (78 % de Nitrgeno, 21 % de Oxigeno, y 1% restante de otros gases).
MEZCLAS DE GASES EN LIQUIDOS Y SOLIDOS:
Los gases son materia no agregada, que siempre se puede interponer bien con las partculas de otros cuerpos. Existen varios tipos de estas mezclas:
Disoluciones. En mayor o menor medida todos los gases son solubles en lquidos. Pensemos en el oxgeno disuelto en el agua que permite la vida de los animales acuticos, dixido de carbono en agua, las bebidas carbnicas. Espumas lquidas. Se producen al mezclar un gas y un lquido si el gas no llega a
disolverse completamente. Ejemplo: la nata y las claras de huevo montadas. Espumas slidas. Algunas espumas tienen consistencia slida. Ejemplos:
merengue, piedra pmez, poliuretano,...
MEZCLAS DE LIQUIDOS O SOLIDOS CON GASES
Las mezclas de lquidos o slidos con gases se denominan aerosoles. Estn formadas por partculas slidas o lquidas tan pequeas que pueden permanecer suspendidas en un gas. Son frecuentes en insecticidas, ambientadores o productos farmacuticos. Hay dos tipos:
Aerosoles de lquidos. Por ejemplos: las nubes, las nieblas y la neblina.
Aerosoles de slidos. Los humos son mezclas de este tipo. Si hacemos pasar el aire con humos por filtros finos de papel, las partculas slidas quedan retenidas en el filtro.
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EQUIPOS DE MEZCLA:
Para lquido
Consiste en un recipiente cilndrico (cerrado o abierto), y un agitador mecnico, montado en un
eje y accionado por un motor elctrico.
Las proporciones del tanque varan ampliamente, dependiendo de la naturaleza del problema de agitacin.
El fondo del tanque debe ser redondeado, con el fin de eliminar los
bordes rectos o regiones en las cuales no penetraran las corrientes
del fluido.
DIAGRAMA EN VISIO:
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Para solido:
Tornillo sin fin
Se trata de tornillos helicoidales a los que un
motorreductor imprime un movimiento rotatorio.
Segn sus dimensiones y su modo de empleo ( en
posicin horizontal, vertical u oblicua), van montados en un carter acanalado o cilndrico.
DIAGRAMA EN VISIO:
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De tambor:
Es un tambor horizontal donde el material entra
cuidadosamente por la entrada, mientras se
mantiene una lenta rotacin del tambor y
despus del corto periodo de mezcla se
descarga mediante la salida. El mezclador se
vaca completamente de forma autnoma.
DIAGRAMA EN VISIO:
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Mezclador tipo V:
El cuerpo mezclador est formado por dos
conos unidos por sus bases a travs de una
seccin cilndrica. El eje de rotacin es
perpendicular al eje de los conos y atraviesa
dicha seccin cilndrica. Las dos bancadas
situadas en los laterales ubican el motor y sujetan el cuerpo mezclador.
El slido se introduce por la boca de carga. En
este tipo de mezclador se produce un mezclado
a nivel axial, debido al deslizamiento del polvo en las distintas secciones. Es un mezclador preciso pero viene influido por la velocidad de rotacin.
DIAGRAMA EN VISIO:
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TRITURACION Y MOLIENDA
MOLIENDA: El termino molienda se refiere
a la pulverizacin y a la dispersin del
material slido. Pueden ser granos de
cereal, uva, aceitunas, etc en productos de alimentacin.
Aunque tambin pueden ser piedras o cualquier otro tipo de slido.
TRITURACION: Proceso de reduccin de
materiales comprendido entre los tamaos
de entrada de un metro a un centmetro
(0,01m), diferencindose en trituracin
primaria (de 1 m a 10 cm) y trituracin secundaria (de 10 cm a 1 cm). La trituracin implica slo una
transformacin fsica de la materia sin alterar su naturaleza, es de suma importancia en diversos procesos.
EQUIPOS USADOS SEGN LOS PROCESOS:
TRITURADORA DE MANDIBULA
Una trituradora, chancadora o chancador, es
una mquina que procesa un material de forma que
produce dicho material con trozos de un tamao menor
al tamao original. Chancadora es un dispositivo
diseado para disminuir el tamao de los objetos
mediante el uso de la fuerza, para romper y reducir el
objeto en una serie de piezas de volumen ms pequeas o compactas.
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DIAGRAMA EN VISIO:
TRITURADOR DE MARTILLO:
La trituradora de martillos puede ser utilizada para aplastar
varios tipos de materiales, tales como piedra caliza, carbn,
yeso, alumbre, ladrillos, baldosas, etc. La resistencia a la compresin de los materiales no deben ser ms de 150 MPa.
Puede triturar materiales de diferentes tamaos en partculas de tamaos relativamente iguales.
La mquina trituradora tiene las caractersticas de
rendimiento fiable, operacin estable, bajo consumo de energa, y alta eficiencia, etc.
Es ampliamente utilizado en la industria de cementos,
proceso de separacin de carbn, generacin de electricidad, industria de construccin, y otros
campos.
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DIAGRAMA EN VISIO:
MOLINO DE RODILLOS:
Los molinos de rodillos funcionan triturando y moliendo
materiales entre sus dos grandes rodillos. Estos
comprimen los materiales de la misma manera que lo
hara un molino de vapor, reduciendo los materiales a pulpa y polvo.
Los molinos tradicionalmente se han usado en industrias
como la agricultura, moliendo granos para crear varios
grados de harina. La industria de la construccin tambin
ha empleado este tipo de molino eficientemente,
usndolos para triturar grava en pequeas rocas y polvo para pavimentar y construir.
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DIAGRAMA EN VISIO:
MOLINO DE BOLAS:
El molino de bolas es una mquina para moler
diversos minerales y otros materiales: de
construccin y materias primas utilizadas en la
industria qumica.
En minera se usa ampliamente en la rama de
metalurgia, en la cual se tritura la ganga y
posteriormente se ataca mediante reactivos para
separar los minerales.
Se divide en dos tipos de molienda: seca y hmeda. Segn las modalidades de descarga se dividen en dos tipos.
El molino de bolas es el equipo ms importante para trituracin de materiales. Se utiliza
ampliamente en la industria cementera, en nuevos tipos de materiales, de construccin,
refractarios, para seleccin de color, produccin de cermica, etctera.
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DIAGRAMA EN VISIO:
MOLINO DE BARRAS:
En el molino de barras, en vez de bolas se utilizan
barras de acero con elevado contenido en carbono.
De aproximadamente 50 mm de dimetro,
ocupando toda la longitud del molino. Este molino da
un producto de tamao muy uniforme con un bajo
consumo de energa, pero no resulta adecuado para
materiales muy tenaces y el tamao de la
alimentacin no debe exceder a aproximadamente
25 mm. Las barras gastadas deben sustituirse de vez
en cuando por otras nuevas, que resultan ms baratas que las bolas.
DIAGRAMA EN VISIO:
-
MOLINO DE DISCO:
El material es alimentado por la tolva a la cmara
de molienda hermtica cayendo entre los dos
discos de molienda dispuestos de manera
vertical. Uno de los discos es giratorio y se mueve
contra el otro fijo triturando el material. La
trituracin deseada se produce por efectos de
presin y friccin. La disposicin progresiva de los
dientes hace que el material sea primero partido
y luego empujado por la fuerza centrfuga hacia
el rea perimetral de los discos, donde se real iza
la trituracin fina. El material triturado cae por la
abertura en un recipiente colector. La distancia entre los discos puede ajustarse de manera continua. Una escala permite ajustarla durante la operacin entre 0,1 y 5 mm.
DIAGRAMA EN VISIO:
-
FILTRACION
La filtracin es un proceso unitario de separacin de
slidos en suspensin en un lquido mediante un
medio poroso, que retiene los slidos y permite el
pasaje del lquido.
Las aplicaciones de los procesos de filtracin son muy
extensas, encontrndose en muchos mbitos de la
actividad humana, tanto en la vida domstica como de
la industria general, donde son particularmente
importantes aquellos procesos industriales que requieren de las tcnicas qumicas.
La variedad de dispositivos de filtracin o filtros es tan extensa como las variedades de materiales
porosos disponibles como medios filtrantes y las condiciones particulares de cada aplicacin: desde
sencillos dispositivos, como los filtros domsticos de caf o los embudos de filtraci n para
separaciones de laboratorio, hasta grandes sistemas complejos de elevada automatizacin como los
empleados en las industrias petroqumicas y de refino para la recuperacin de catalizadores de alto valor, o los sistemas de tratamiento de agua potable destinada al suministro urbano.
EQUIPOS DE FILTRACION:
Los aparatos que se utilizan en filtracin, constan bsicamente de un soporte mecnico, conductos
por los que entra y sale la dispersin y dispositivos para extraer la torta. La presin se puede
proporcionar en la parte inicial del proceso, antes del filtro o bien se puede utilizar vaco despus del filtro, o ambas a la vez, de forma que el fluido pase a travs del sistema.
La mayora de los filtros industriales operan a vaco o a presin superior a la atmosfrica. Tambin
son continuos o discontinuos, dependiendo de que la descarga de los slidos sea continua o
intermitente. Durante gran parte del ciclo de operacin de un filtro discontinuo el flujo de lquido a
travs del aparato es continuo, pero debe interrumpirse peridicamente para permitir la descarga
de los slidos acumulados. En un filtro continuo, tanto la descarga de los slidos como del lquido es ininterrumpida cuando el aparato est en operacin.
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CLASIFICACION:
La clasificacin pudiera hacerse en aquellos que funcionan a presin, (por gravedad, debido a una
altura de lquido, por una bomba o por fuerza centrfuga) o a vaco.
Tambin podemos clasificar entre filtros continuos, (descarga de slidos y lquido ininterrumpida) y discontinuos, (la operacin se interrumpe peridicamente para separar los slidos depositados).
FILTROS DE LECHO O DE ARENA:
Son ejemplos de la filtracin en profundidad, en el que las partculas penetran en los intersticios del
lecho filtrante, quedando atrapadas. Se usan para depuracin de aguas urbanas y tratamiento de
aguas residuales con muy bajos contenidos en slidos. El lavado de estos lechos ha presentado problemas, hacindose un retrolavado, con flujo en sentido inverso de aire seguido de agua.
DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO EN VISIO:
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Cuando el filtro est muy sucio y el lecho est muy cargado se usa un poco de agua de la
piscina para realizar un retrolavado.
FILTRO PRENSA:
Se utilizan cuando se desean filtraciones ms rpidas. Se construyen en dos formas: prensa de placas y marcos, y prensa de placas rebordeadas o cmaras.
Filtros prensa de placas y marcos: En ellos no se alcanza la cada
de presin constante desde el principio de la filtracin, sino que
hay un periodo de filtracin a caudal constante al comienzo de
la misma. Son una serie de placas y marcos alternos soportados
por un par de rales; las placas tienen una superficie acanalada
o estriada. El marco hueco est separado de la placa por una
tela filtrante y la prensa se cierra por medio de un tornillo
manual o hidrulico. Entre cada par de placas se forma por tanto
una cmara. La suspensin se introduce por un orificio del
marco y el filtrado pasa a travs de la tela de cada lado, de modo que se forman dos tortas en cada
cmara. El filtrado circula hacia abajo por la superficie de las placas y se descarga a travs de un
grifo. Puede inspeccionarse el filtrado de cada placa, pudindose aislar una de ellas, si se estropea o aquel no resulta claro. En algunos se prevee la calefaccin por vapor.
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DIAGRAMA EN VISIO:
FILTRO POR PRESION:
Llamamos Filtros de Presin a los filtros en los que la separacin
tiene lugar gracias a la presin que imprime la bomba de alimentacin.
En los Filtros de Presin, la superficie filtrante es la suma de las
superficies de todas los elementos que se disponen en su interior,
situados verticalmente, en paralelo y conectados a un colector nico de salida de filtrado.
Este equipo tiene un rendimiento ms alto y el equipo es ms
pequeo.
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DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO (VISIO):
FILTRACION POR MENBRANA:
Las membranas son lminas delgadas de material
poroso que se puede utilizar para varias separaciones
qumicas. Las membranas pueden construir muchas
pelculas de polmero, algunas de las membranas estn
hechas de cermica, fibra de carbono, y sustratos
porosos metlicos. Los poros pueden medirse en dimensiones atmicas (angstroms) hasta 0.01 micras.
El principio es bastante simple: la membrana acta
como un filtro muy especfico que dejar pasar el agua,
mientras que retiene los slidos suspendidos y otras sustancias. Hay varios mtodos para pe rmitir
que las sustancias atraviesen una membrana. Ejemplos de estos mtodos son la aplicacin de alta
presin, el mantenimiento de un gradiente de concentracin en ambos lados de la membrana y la
introduccin de un potencial elctrico.
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La membrana funciona como una pared de separacin selectiva. Ciertas sustancias pueden
atravesar la membrana, mientras que otras quedan atrapadas en ella.
La filtracin de membrana se puede utilizar como una alternativa a la floculacin, las tcnicas de
purificacin de sedimentos, la adsorcin (filtros de arena y filtros de carbn activado, intercambiadores inicos), extraccin y destilacin.
Aplicaciones:
Ablandamiento del agua.
Reduccin general de TDS (slidos totales disueltos).
Color y TOC (carbono orgnico total).
Separacin de materia orgnica de materia inorgnica (en especial, en aplicaciones alimentarias y
de aguas residuales).
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PROCESOS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS
Los principales procesos de transferencia utilizados en el tratamiento del agua para consumo
humano son los siguientes:
Transferencia de slidos.
Transferencia de iones.
Transferencia de gases.
Transferencia molecular o de nutrientes.
TRANSFERENCIA DE SLIDOS.
Se consideran en esta clasificacin los procesos de cribado, sedimentacin, flotacin y filtracin.
A. Cribado o cernido: Consiste en hacer pasar el agua a travs de rejas o tamices, los cuales retienen
los slidos de tamao mayor a la separacin de las barras, como ramas, palos y toda clase de
residuos slidos. Tambin est considerado en esta clasificacin el micro cernido, que consiste
bsicamente en triturar las algas reduciendo su tamao para que puedan ser removidas mediante sedimentacin.
B. Sedimentacin: Consiste en promover condiciones de reposo en el agua, para remover, mediante la fuerza gravitacional, las partculas en suspensin ms densas.
Este proceso se realiza en los desarenadores, presedimentadores, sedimentadotes y decantadores;
en estos ltimos, con el auxilio de la coagulacin.
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C. Flotacin: El objetivo de este proceso es promover condiciones de reposo, para que los slidos
cuya densidad es menor que la del agua asciendan a la superficie de la unidad de donde son retirados por desnatado. Para mejorar la eficiencia del proceso, se emplean agentes de flotacin.
Mediante este proceso se remueven especialmente grasas, aceites, turbiedad y color. Los agentes de flotacin empleados son sustancias espumantes y micro burbujas de aire.
D. Filtracin: Consiste en hacer pasar el agua a travs de un medio poroso, normalmente de arena,
en el cual actan una serie de mecanismos de remocin cuya eficiencia depende de las caractersticas de la suspensin (agua ms partculas) y del medio poroso.
Este proceso se utiliza como nico tratamiento cuando las aguas son muy claras o como proceso final de pulimento en el caso de aguas turbias.
Los medios porosos utilizados adems de la arena, que es el ms comn son la antracita, el granate,
la magnetita, el carbn activado, la cscara de arroz, la cscara de coco quemada y molida y tambin
el pelo de coco en el caso de los filtros rpidos. En los filtros lentos lo ms efectivo es usar exclusivamente arena; no es recomendable el uso de materiales putrescibles.
TRANSFERENCIA DE IONES.
La transferencia de iones se efecta mediante procesos de coagulacin, precipitacin qumica,
absorcin e intercambio inico.
A. Coagulacin qumica: La coagulacin qumica consiste en adicionar al agua una sustancia que
tiene propiedades coagulantes, la cual transfiere sus iones a la sustancia que se desea remover, lo
que neutraliza la carga elctrica de los coloides para favorecer la formacin de flculos de mayor
tamao y peso.
Los coagulantes ms efectivos son las sales trivalentes de aluminio y fierro.
Las condiciones de pH y alcalinidad del agua influyen en la eficiencia de la coagulacin. Este proceso se utiliza principalmente para remover la turbiedad y el color.
B. Precipitacin qumica: La precipitacin qumica consiste en adicionar al agua una sustancia
qumica soluble cuyos iones reaccionan con los de la sustancia que se desea remover, formando un
precipitado. Tal es el caso de la remocin de hierro y de dureza carbonatada (ablandamiento),
mediante la adicin de cal.
C. Intercambio inico: Como su nombre lo indica, este proceso consiste en un intercambio de iones
entre la sustancia que desea remover y un medio slido a travs del cual se hace pasar el flujo de
agua. Este es el caso del ablandamiento del agua mediante resinas, en el cual se realiza un
intercambio de iones de cal y magnesio por iones de sodio, al pasar el agua a travs de un medio
poroso constituido por zeolitas de sodio. Cuando la resina se satura de iones de calcio y magnesio, se regenera introducindola en un recipiente con una solucin saturada de sal.
D. Absorcin: La absorcin consiste en la remocin de iones y molculas presentes en la solucin,
concentrndolos en la superficie de un medio adsorbente, mediante la accin de las fuerzas de
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interfaz. Este proceso se aplica en la remocin de olores y sabores, mediante la aplicacin de carbn
activado en polvo.
TRANSFERENCIA DE GASES.
Consiste en cambiar la concentracin de un gas que se encuentra incorporado en el agua mediante procesos de aereacin, desinfeccin y recarbonatacin.
A. Aireacin: La aireacin se efecta mediante cadas de agua en escaleras, cascadas, chorros y tambin aplicando el gas a la masa de agua mediante aspersin o burbujeo.
Se usa en la remocin de hierro y manganeso, as como tambin de anhdrido carbnico, cido
sulfhdrico y sustancias voltiles, para controlar la corrosin y olores.
B. Desinfeccin: Consiste en la aplicacin principalmente de gas cloro y ozono al agua tratada.
C. Recarbonatacin: Consiste en la aplicacin de anhdrido carbnico para bajar el pH del agua, normalmente despus del ablandamiento.
TRANSFERENCIA MOLECULAR.
En el proceso de purificacin natural del agua. Las bacterias saprofitas degradan la materia orgnica
y transforman sustancias complejas en material celular vivo o en sustancias ms simples y estables,
incluidos los gases de descomposicin.
Tambin los organismos fotosintticos convierten sustancias inorgnicas simples en material
celular, utilizando la luz solar y el anhdrido carbnico producto de la actividad de las bacterias y, a
la vez, generan el oxgeno necesario para la supervivencia de los microorganismos aerbicos
presentes en el agua.
Este tipo de transferencia se lleva a cabo en la filtracin, en la cual los mecanismos de remocin ms eficientes se deben a la actividad de los microorganismos.
CAPTACIN
La captacin de aguas superficiales se realiza por medio de tomas de agua que se hacen en los ros, diques o NAPAS SUBTERRANEAS.
El agua proveniente de ros est expuesta a la incorporacin de materiales y microorganismos
requiriendo un proceso ms complejo para su tratamiento. La turbiedad, el contenido mineral y el
grado de contaminacin varan segn la poca del ao
La captacin de aguas subterrneas se efecta por medio de pozos de bombeo o perforaciones.
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COAGULACION Y FLOCULACION
Las prcticas de coagulacin y floculacin son tratamientos previos esenciales para muchos
sistemas de purificacin de agua.
COAGULACION:
La coagulacin consiste en desestabilizar los coloides por neutralizacin de sus cargas, dando lugar a la formacin de un floculo o precipitado.
La coagulacin de las partculas coloidales se consigue aadindole al agua un producto qumico
(electrolito) llamado coagulante. Normalmente se utilizan las sales de hierro (cloruro frrico) y
aluminio.
Se pueden considerar dos mecanismos bsicos en este proceso:
a) Neutralizacin de la carga del coloidal
El electrolito al solubilizarse en agua libera iones positivos con la suficiente densidad de carga para atraer a las partculas coloidales y neutralizar su carga.
Se ha observado que el efecto aumenta marcadamente con el nmero de cargas del in coagulante.
As pues, para materias coloidales con cargas negativas, los iones Ba (bario) y Mg (magnesio),
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bivalentes, son en primera aproximacin 30 veces ms efectivos que el Na (sodio), monovalente; y,
a su vez, el Fe(hierro) y Al(aluminio), trivalentes, unas 30 veces superiores a los divalentes.
Para los coloides con cargas positivas, la misma relacin aproximada existe entre el in cloruro, Cl- monovalente, el sulfato, (SO4)-2, divalente, y el fosfato, (PO4)-3, trivalente.
b) Inmersin en un precipitado o flculo de barrido.
Los coagulantes forman en el agua ciertos productos de baja solubilidad que precipitan. Las
partculas coloidales sirven como ncleo de precipitacin quedando inmersas dentro del
precipitado.
Los factores que influyen en el proceso de coagulacin:
a) pH EL pH es un factor crtico en el proceso de coagulacin. Siempre hay un intervalo de pH en el
que un coagulante especfico trabaja mejor, que coincide con el mnimo de solubilidad de los iones metlicos del coagulante utilizado.
Siempre que sea posible, la coagulacin se debe efectuar dentro de esta zona ptima de pH, ya que
de lo contrario se podra dar un desperdicio de productos qumicos y un descenso del rendimiento de la planta.
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FLOCULACION:
La floculacin trata la unin entre los flculos ya formados con el fin aumentar su volumen y peso
de forma que pueden decantar Consiste en la captacin mecnica de las partculas neutralizadas
dando lugar a un entramado de slidos de mayor volumen. De esta forma, se consigue un aumento
considerable del tamao y la densidad de las partculas coaguladas, aumentando por tanto la
velocidad de sedimentacin de los flculos.
Bsicamente, existen dos mecanismos por los que las partculas entran en contacto:
Por el propio movimiento de las partculas (difusin browniana). En este caso se habla de Floculacin pericintica o por conveccin natural. Es muy lenta.
Por el movimiento del fluido que contiene a las partculas, que induce a un movimiento de stas.
Esto se consigue mediante agitacin de la mezcla. A este mecanismo se le denomina Floculacin
ortocintica o por conveccin forzada.
Existen adems ciertos productos qumicos llamados floculantes que ayudan en el proceso de
floculacin. Un floculante acta reuniendo las partculas individuales en aglomerados, aumentando la calidad del flculo (flculo ms pesado y voluminoso).
Hay diversos factores que influyen en la floculacin:
a) Coagulacin previa lo ms perfecta posible.
b) Agitacin lenta y homognea.
La floculacin es estimulada por una agitacin lenta de la mezcla puesto que as se favorece la unin
entre los flculos. Un mezclado demasiado intenso no interesa porque rompera los flculos ya formados.
c) Temperatura del agua.
La influencia principal de la temperatura en la floculacin es su efecto sobre el tiempo requerido para una buena formacin de flculos.
Generalmente, temperaturas bajas dificultan la clarificacin del agua, por lo que se requieren periodos de floculacin ms largos o mayores dosis de floculante.
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d) Caractersticas del agua.
Un agua que contiene poca turbiedad coloidal es, frecuentemente, de floculacin ms difcil, ya que
las partculas slidas en suspensin actan como ncleos para la formacin inicial de flculos.
e) Tipos de floculantes Segn su naturaleza, los floculantes pueden ser:
Minerales: por ejemplo la slice activada. Se le ha considerado como el mejor floculante capaz de asociarse a las sales de aluminio. Se utiliza sobre todo en el tratamiento de agua potable.
Orgnicos: son macromolculas de cadena larga y alto peso molecular, de origen natural o sinttico.
DECANTACION:
La misin de la de la decantacin es eliminar partculas, ya sea por sedimentacin o flotacin,
partculas que en el caso del tratamiento del agua pueden proceder de sustancias disueltas, que por
la va de la oxidacin han pasado a insolubles ( es el caso del hierro y manganeso disueltos, que por
oxidacin pasan a su estado oxidado insoluble ) o por las propias partculas coloidales en suspensin
existentes en el agua bruta, la mayora de las cuales por coagulacin -floculacin han pasado a ser
sedimentables. Otras sustancias disueltas pueden quedar adheridas o adsorbidas por los cogulos-flculos y son eliminadas de esta forma.
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DESINFECCION:
La desinfeccin del agua significa la extraccin, desactivacin o eliminacin de los microorganismos
patgenos que existen en el agua. La destruccin y/o desactivacin de los microorganismos supone
el final de la reproduccin y crecimiento de esto microorganismos. Si estos microorganismos no son
eliminados el agua no es potable y es susceptible de causar enfermedades. El agua potable no puede contener estos microorganismos.