Separacion

Univeridad Autonoma de Mexico Facultad de Estudios Superiores Zaragoza Carrera: Ingenieria Quimica Semestre: 2019-1 Quinto semestre Materia: Separacion Mecanica y de Mezclado Profesor: Rafael Gonzales Reynoso Tema Integrantes Cabrera Rodrigez Paulino Manuel Fonseca Lara Javier Yeshua Llaguno Cattan Ivan Meza Rodrigez Fernando Tolama Bermudez Mayra Grupo: 3503  Inidie Características de las partículas ……………………………………………. Forma de las partículas ……………………………………………………… Equipos de tamizado …………………………………………………………. Tamices vibratorios Comparación entre tamices reales e ideales Análisis granulométrico Mallas Introducción: En la reducción de tamaño de sólidos, los materiales de alimentación se pulverizan a tamaños más pequeños por medio de acción mecánica, es decir, los materiales se fracturan. El primer paso del proceso consiste en que las partículas de alimentación se deformen y desarrollen tensiones por acción de la maquinaria de reducción de tamaño. Este trabajo para crear esfuerzos en las partículas se almacena temporalmente en el sólido como energía de tensión. A medida que se aplica más fuerza a las partículas, esa energía de tensión excede un nivel y el material se fractura en tozos más pequeños. Cuando el material se fractura, se producen nuevas áreas superficiales. Cada nueva unidad de área de superficie requiere determinada cantidad de energía. Parte de la energía añadida se utiliza en la creación de estas nuevas superficies, pero gran parte aparece en forma de calor. Esa energía requerida para la fractura está en función muy complicada del tipo de material, del tamaño, de su dureza y de otros factores La magnitud de la fuerza mecánica aplicada, su duración; el tipo de fuerza, tal que la compresión esfuerzo cortante e impacto y otros factores, afectan la eficiencia y alcance del proceso de reducción de tamaño. Los factores importantes del proceso de reducción de tamaño son la cantidad de energía 0 potencia consumida, el tamaño de las partículas y las superficies nuevas formadas. Características de las partículas Las partículas se caracterizan por su tamaño, forma y densidad. Las partículas sólidas homogéneas tienen la misma densidad que el material original. Las partículas se obtienen por el rompimiento de un sólido compuesto. El tamaño y la forma se especifican fácilmente para partículas regulares, tales como esferas y cubos, pero el caso de partículas irregulares (granos de arena y láminas de mica). la propiedad física más importante de las muestras es el tamaño de partícula. La medición de distribuciones de tamaño de partícula se lleva a cabo, por lo general, en una amplia gama de industrias y con frecuencia constituye un parámetro crítico en la fabricación de muchos productos. La medición de las distribuciones de tamaño de partícula y la comprensión de la forma en que afectan a los productos y procesos. Forma de las partículas La forma de una partícula individual se puede expresar en términos de la esfericidad Φs (que es independiente del tamaño de la partícula). La esfericidad se define por la relación: Donde Dp = Diámetro nominal de partícula Sp = Área superficial de una partícula Vp = Volumen de una partícula También se puede definir como: Material Esfericidad Material Esfericidad Arena de Ottawa 0.95 Arena de roca 0.65 Arena redonda 0.83 Vidrios triturados 0.65 Polvo de carbón 0.73 Hojuelas de mica 0.28 Tamaño de las partículas Por convección, los tamaños de las partículas se expresan en diferentes unidades dependiendo del intervalo de tamaños que intervienen. Las partículas gruesas se miden en pulgadas o milímetros, las partículas finas en función de la abertura del tamiz y las partículas muy finas en micrómetros o nanómetros. Las partículas ultrafinas se describen en función de su área de superficie por unidad de masa, por lo general en metros cuadrados por gramo. Equipos de tamizado. En la mayoría de los tamices, las partículas pasan a través de las aberturas por gravedad; pero en algunos diseños las partículas son forzadas a través del tamiz por medio de un cepillo o mediante fuerza centrífuga. Las partículas más gruesas pasan con facilidad a través de aberturas grandes en una superficie estacionaria, pero las finas precisan de alguna forma de agitación, tales como sacudidas, rotación o vibración mecánica o eléctrica. Una parrilla estacionaria es un enrejado de barras metálicas paralelas dispuestas de forma inclinada en un marco estacionario. La pendiente y el camino que sigue el material por lo general son paralelos a la longitud de las barras. La alimentación de partículas muy gruesas, como las procedentes de un triturador primario. Se dejan caer sobre el extremo de la descarga; los trozos pequeños pasan a través de la parrilla y se recogen en un colector. La separación entre las barras es de 2 a 8in. (50 a 200mm). Los tamices de la tela metaliza estacionaria con inclinación operan de la misma forma, separando partículas entre 0.5 y 4in. (12 a 100mm) de tamaño. Solo resultan efectivos cuando operan con sólidos muy gruesos que fluyen libremente y contienen poca cantidad de partículas finas. Tamices giratorios La tamizadora giratoria, es una máquina de tamizado no vibratoria. Un conjunto de paletas gira a alta velocidad en el interior de la tamizadora cilíndrica estacionaria, haciendo que el material pase a través del tamiz estático por acción centrífuga. Toda partícula de gran tamaño permanece en el tamiz y se desplaza por la cesta del tamiz mediante los álabes de las palas hacia la salida para las partículas de gran tamaño, situada al final de la cesta del tamiz. Aplicaciones en las industrias.  Industria azucarera. Industria vinícola. Industria cervecera. Industria conservera de vegetales. Industria química en general. Industria agropecuaria. Industria papelera. Industria textil. Industria miner Tamices vibratorios Un Separador por tamiz vibratorio es una máquina de tamizado que vibra alrededor de su centro de gravedad. La vibración de las mallas se realiza mediante masas excéntricas en los extremos inferior y superior de la pieza generadora de movimiento. Girando la masa superior en un movimiento circular, crea una vibración en el plano horizontal, haciendo que el material se desplace a través del tamiz de acero inoxidable y hacia la periferia de la malla. La masa más baja de estos tamices industriales actúa inclinando la máquina, causando vibraciones verticales y tangenciales de esos planos. La segregación de una variedad de partículas sólidas en grupos separados que contienen tamaños comparables. Hasta 3 separaciones simultáneamente. Este separador por tamiz vibratorio funciona muy bien con productos secos como: azúcar, especias, almidón, soja, aserrín, sal, patatas instantáneas, pienso para animales, arena, abrasivos, gránulos de perlas de vidrio, detergentes, caucho, cuentas de poliestireno, pintura. óxido de hierro – plomo – carburo de tungsteno – polvos cerámicos y metálicos – productos de molienda – productos farmacéuticos en polvo – productos químicos y alimenticios. Los tamices que vibratorios, que vibran con rapidez y pequeña amplitud se obstruyen con menos facilidad que los tamices giratorios. Estas vibraciones se generan de forma mecánica o eléctrica. Casi nunca se usan más de tres tamices es los sistemas vibratorios. Las vibraciones más comunes son entre 1 800 y 3 600 por minuto OBJETIVO: Separar terrones, grumos e impurezas de la materia prima en operaciones de transporte por vacío de polvos y granulados en general. PRINCIPIO DE OPERACIÓN: El tamiz vibratorio se conecta intercalado en un tramo horizontal de la línea de transporte neumático por vacíele movimiento vibratorio se obtiene gracias a la accion del vibrador neumatico a esfera rotante. El producto a tamizar, arrastrado por la corriente de aire de transporte, ingresa a la camara superior y cae sobre la malla metalica o tamiz. La combinacion del vacio de transporte y vibracion del tamiz fuerzan al producto a pasar a traves de la malla metalica; el mismo cae a la camara inferior y sigue su curso a traves de la tuberia de transporte, siendo retenidos en la camara superior unicamente los terrones, grumos o impurezas que se deseaba separar del resto del producto. Al finalizar la carga de producto, debe desmontarse el cuerpo del tamiz de su base de apoyo y proceder a su lavado, para eliminar las impurezas acumuladas sobre la malla metalica y el cuerpo del tamiz. La idea de este equipo no es clasificar producto por tamaño de particulas, sino separar las impurezas normales que pueda contener la materia prima o producto a transportar. Comparación entre tamices reales e ideales El objetivo de un tamiz es separar la alimentación que contiene una mezcla de partículas en 2 fracciones: la de menor tamaño, que pasa a través del tamiz y una más grande que es rechazada por el mismo; esto sin importar cuál sea la que nos interese. Un tamiz ideal separaría de forma clara la mezcla de alimentación, siendo que la partícula más pequeña de la corriente superior sería justo más grande que la partícula más grande de la corriente inferior. Dicha separación ideal define un diámetro de corte Dpc que en general se considera igual al tamaño de apertura de malla del tamiz. Sin embargo, los tamices reales no producen una separación perfecta, las mejores separaciones se dan cuando las partículas son esféricas pero aun en este caso se hay traslapamiento entre las partículas más pequeñas de la corriente superior y las más grandes del flujo inferior. Este traslapamiento es mayor cuando las partículas son aciculares o cuando tienen agregados que actúan como partículas más grandes. Capacidad de un tamiz. La capacidad de un tamiz se mide por la masa de material que puede recibir como alimentación por unidad de tiempo relacionada a un área unitaria del tamiz. Para obtener la máxima eficiencia, la capacidad debe ser pequeña. En la práctica es deseable un equilibrio entre eficiencia y capacidad. Algunas generalidades. Para cribas amplias con aperturas de ¼ a 4 in. (6 a100 mm) de tamaño la capacidad fluctúa entre 1 a 8 toneladas/h∙ft^2 (2.7 a 22 kg/s∙m^2) Para cribas con aperturas de 0.05 a 0.25 in. (1 a 6 mm), la capacidad es de 0.1 a 1.0 toneladas/h∙ft^2 (0.27 a 2.7 kg/s∙m^2) A medida que se reduce el tamaño de la partícula el tamizado se vuelve más difícil. Análisis granulométrico Que es un análisis granulométrico (tamizado) Es una técnica para medir el tamaño de partículas en un sistema de partículas de distintos tamaños El (tamizado ) Esta técnica es adecuada para el rango de 125 mm a 20 μm=0.02mm. *torre de tamices con mallas de distinto diámetro que siguen una progresión geométrica y se encuentran estandarizados. se colocan en un equipo que agita el conjunto de tamices por el tiempo que se desee, o la técnica requiera. Mallas Las mallas que poseen los tamices pueden ser especificadas por el número de aperturas por pulgada lineal (MESH) y el espesor del alambre; o también por el diámetro de apertura (dA). se muestran mallas de diferente “MESH”, cuanto más grande es el “MESH” menor la apertura. El tamaño de las partículas queda determinado por los diámetros de tamiz.  En la práctica se usan distintas series de tamices, entre las cuales se destacan: La American Society for Testing and Materials (ASTM), en cooperación con el National Bureau of Standards y el American National Standards Institute, * Serie Estándar de Tamices Tyler. Esta serie es similar a la americana, su única diferencia es que los tamices se identifican por las mallas nominales por pulgada lineal, mientras que las cribas ULS, se identifican por medio de milímetros o micras, o bien mediante un número arbitrario que no significa necesariamente el conteo de mallas * Serie Internacional de Cribas ISO. La International Standards Organization ha intensificado sus esfuerzos para establecer una serie internacional de cribas. Esos tamices corresponden a todas las posibles cribas de la serie US raíz cuarta de dos desde 7/8 pulgada hasta malla 325 Acerca de los tamices La clasificación de partículas por tamaño realizadas en el laboratorio. Se referiré solamente a los tamices circulares para áridos de la norma ASTM, Tyler y equivalentes, de ocho pulgadas (20,3 cm) de diámetro, que son los más comúnmente utilizados. El término ‘áridos’ se refiere a que están diseñados para la separación de partículas secas, aunque se pueden utilizar con suspensiones de sólidos en agua. ASTM son las siglas de la ‘American Society of Testing Methods’. Tyler fue un investigador de la molienda que desarrolló su actividad en la primera mitad del siglo XX en los Estados Unidos. La otra norma internacional utilizada que es muy semejante a la ASTM es la llamada ISO; International Organization for Standardization que tiene sede en Ginebra, Suiza. 1.- 2.- En la figura Nº 1 se observa un típico tamiz normalizado ASTM . Repare que este caso la malla metálica es de luz muy pequeña, es decir de trama muy cerrada. La Figura Nº 2 presenta lo que se denomina un ‘juego de tamices’, es decir que vienen preparados para apilarlos de forma de que el de malla más abierta quede arriba, y de esa manera al colocar una muestra en la parte superior y luego de un tiempo de zarandeado, quede clasificada en distintas fracciones. Lo que pasa por la malla más fina se recoge en una base ciega. Obsérvese que en el juego de tamices de dicha figura Nº 2, que en este caso son de acero inoxidable, la malla metálica del de más arriba es bien abierta. Es frecuente armar trenes de cuatro a ocho tamices, y existen equipos de zarandeo o vibratorios, según el tipo y tamaño de partículas a separar, que efectúan la separación mecánicamente. Con ello se consigue, no sólo facilitar la tarea del operador, sino también estandarizar el proceso Se entiende por luz de malla la distancia del lado de cada cuadrado libre que forma el tejido de una malla cuadrada, o el diámetro de los orificios de una plancha cribada con agujeros circulares. Aquí nos referiremos solamente a las mallas hechas con alambres que forman agujeros cuadrados, es decir lo que comúnmente se llama ‘malla cuadrada’. Se necesitan dos parámetros para definir una malla; uno es la luz de malla y la otra la superficie abierta, que se mide como la proporción de la superficie total de la malla que queda libre, o sea que no forma parte de la estructura de hilos o alambres. De esa forma lo que se define como ‘número de malla’, que en estos tamices normalizados se denomina ‘número de mesh’ utilizando la palabra mesh que dignifica malla en inglés, es la cantidad de hilos por pulgada lineal que tiene la malla, pero manteniendo constante la superficie abierta, que en ASTM es del 60% ASTM son las siglas de American Society of Testing Methods. Es decir que cuanto más grande es el mesh más finos deberán ser los hilos. Para poder elegir el tamiz necesario y para optar por alguna opción en caso de no poder conseguir o no existir en el mercado el que se necesita, se da a continuación una tabla que correlaciona los números de mesh y la apertura de malla en tres sistemas distintos de normas utilizados internacionalmente. La norma ASTM correspondiente a los tamices es la E – 11, y la ISO es la 3310 Serie de tamices Tayler Es una serie de tamices estandarizados usados para la medición del tamaño y distribución de las partículas en un rango muy amplio de tamaño la aberturas son cuadradas y se identifican por un numero que indica la cantidad de aberturas por pulgada lineal El área abierta de la tela de alambre de malla cuadrada se puede determinar mediante la siguiente fórmula: en donde: P = % de área abierta M = Malla A = Tamaño de la abertura D = Diámetro del alambre Del análisis granulométrico se puede obtener 1.-Distribución del tamaño de partículas de una muestra dada 2.-Tamaño medio de partícula de dicha muestra Por ello, para tener una mayor precisión, el tamaño de las partículas retenidas en cada tamiz se calcula como el promedio de los tamaños mínimo y máximo de dicho tamiz Así, para el tamiz “n” se tiene que: donde: 𝑫𝒏 = Diámetro o tamaño de las partículas retenidas en el tamiz “n” tn min = Apertura de malla del tamiz “n” 𝑡𝑛 𝑚𝑎𝑥 = Apertura de malla del tamiz “n-1” Tamaño medio de la partícula El tamaño medio de las partículas de una muesta se calcula obteniendo la ¨ Medida Aritmetica¨ de las partículas que componen dicha muestra Desviación estándar y moda Potencia requerida para la reducción de tamaño. Las diversas teorías o leyes que se han postulado par predecir las necesidades de potencia en 18 reducciones de tamaño de los sólidos. No dan buenos resultados en la práctica, sin embargo, analizaremos las más importantes. Parte del problema radica en la estimación de la cantidad teórica de energía necesaria para fracturar y crear nuevas áreas superficiales. Los cálculos aproximados producen eficiencias reales del 0.1 % y 2% Las teorías deducidas dependen de la suposición de que la energía E requerida para producir un cambio dx en una partícula de tamaño X, está en función exponencial de X ………………………………… (1) Donde X es el tamaño o diámetro de la partícula en mm y n y C son contantes que dependen del tipo, tamaño del material y del tipo de máquina. Rittinger propuso una ley que enuncia que el trabajo de trituración es proporcional a la nueva superficie creada. Esto conduce a un valor de n=2 para la ecuación 2 , puesto que el área es proporcional a la longitud al cuadrado (integrando la ecuación 1) ……………………………. (2) Donde E es el trabajo para reducir una unidad de masa de alimentación desde X1 hasta X2 y KR es una constante. Esta ley implica que se necesita la misma cantidad de energia para reducir un material de 100mm a 50mm, que la que se requiere para reducir el mismo material de 50 mm a 33.3 mm Experimentalmente se ha demostrado que esta ley tiene cierta validez en la molienda de polvos finos Kick supuso que la energía requerida para reducir el tamaño de un material es directamente proporcional a la relación de reducción de tamaño. Donde KK es una constante. De acuerda a esta ley se necesita la misma energía para reducir un material de 100 mm a 50 mm que para reducir el mismo material de 50 mm a 25 mm Datos recientes obtenidos por Bond relacionan valores experimentales e indican que el trabajo requerido cuando se usa una alimentación de tamaño considerable es proporcional a la raíz cuadrada de la relación superficie/ volumen del producto. Donde KB es una constante. Bond propuso un índice de trabajo Ei que se define como el trabajo en (kW)(h/Ton) que se requiere para reducir una unidad de peso desde un tamaño muy grande hasta un tamaño tal que el 80% pase por un tamiz de 100 µm. Entonces el trabajo E es el trabajo bruto que se requiere para reducir una unidad de peso de alimentación desde un tamaño para el cual un 80% para por el diámetro XF µm, hasta un tamaño en el que el 80% pasa por XP µm La ecuación de Bond, en términos de unidades inglesas Donde P se da en Hp, T es la velocidad de alimentación en Ton/min, Df es el tamaño de alimentación en pies y DP es el tamaño del producto en pies EJEMPLO 1.4.5.1 Calculo de la potencia para triturar mineral de hierro, usando la teoría de Bond Se desean triturar 10 Ton/h del mineral de hierro hematita. El tamaño de la alimentación es tal, que el 80% pasa por un tamiz de 3 pulg (76.2mm) y el producto debe pasar en un 80% de tamiz de 1/8 Pulg (3.17 mm). Calcule la potencia bruta requerida. Use un índice de trabajo Ei = 12.68 para la hematita Solución: El tamaño de la alimentación es DF =3/12= 0.250 pie (76.2 mm) El tamaño del producto es Dp =/12 =0.0104 pie (3.175 mm) Tasa de alimentación T= 10/60 =0.167 Ton/min La ley de Bond Sustituyendo Referencias https://drive.google.com/file/d/1w06-GOizvOpcGJJj5j4-TYg-ZNkMgpEp/view https://www.malvernpanalytical.com/es/products/measurement-type/particle-size 16 16