DISEÑO DE UN MOLINO A MARTILLOS PARA CEREALES OBJETIVOS: Objetivos generales: •
Diseñar y calcular un molino de cereales a matillos.
Objetivos específicos: •
Diseñar
Características de diseño: Se requiere diseñar un molino de cereales a martillos que tenga una producción de 1000Kg/hr con un ciclón. Características de la maquina: Un molino de cereales a martillo es básicamente una trituradora, su principio se basa en golpear los cereales por medio de los martillos contra las paredes del molino de tal forma que estos son triturados o reducidos en tamaño hasta un tamaño deseado, el tamaño deseado de los cereales se logra con la ayuda de una malla ( saranda) que se encuentra alrededor del eje del molino el cual esta lleno de orificios del diámetro del tamaño que se desee reducir los cereales. Existen diferentes tipos de molinos como los que muestran en los siguientes esquemas:
Molino a percusión
Molinos a martillos
Para recolectar los cereales ya molidos se emplea el uso de un ciclón que se esta acoplado ala salida del molino. Es uso del ciclón se emplea cuando es necesario separar partículas de diámetro superior a 5 µm suele emplearse el dispositivo denominado ciclón. Es de gran sencillez,
compacidad, fácil mantenimiento y elevada eficacia. El funcionamiento de este tipo de aparatos podemos verlo en la siguiente figura.
El aire cargado de polvo del cereal entra tangencialmente por la parte superior cilíndrica. La corriente de aire sigue una trayectoria en espiral que primero se dirige hacia el fondo del tronco de cono, ascendiendo después por el centro del mismo. El aire, una vez depurado, abandona el ciclón por la parte superior. Las partículas separadas se descargan por el fondo del ciclón. Otro elemento fundamental para un óptimo rendimiento de este tipo de separador de particulas es el correcto dimensionado del mismo. En la Figura anterior se han dibujado las dimensiones relativas para el diseño de un ciclón. El rendimiento de un ciclón depende del diámetro del mismo y del tamaño de las partículas a separar tal como puede verse en la Tabla 1. Rendimiento % según tamaño partículas Diámetro del ciclón
Rendimiento total %
150cm 230cm 610cm
Tamaño partículas µm
Rendimiento %
Tamaño partículas µm
Rendimiento %
90
<5
83
<10
66
<5
98
60
<10
70
<20
99
47
<20
98
Como se a podido observar el ciclón funciona con una cierta velocidad de entrada para poder producir una cierta velocidad tangencial dentro del ciclón y de esta manera poder separar las partículas de cereales del aire, para esto se debe emplear un ventilador que proporcione la velocidad deseada y además el caudal deseado, existen una gran gama de ventila dores en cuanto al tipo forma eficiencia, la elección de los ventiladores se lo realizara en este proyecto por medio de un programa electrónico.
CALCULO Y DICEÑO DEL CICLÓN Diseño de ciclones convencionales Ciclones convencionales
Con las relaciones geométricas:
Eficiencia de captación Diversos autores investigaron la duración teórica del movimiento de las partículas en el ciclón y estimaron un desempeño teórico del equipo. Varias expresiones teóricas y semi empíricas han sido propuestas para prever la eficiencia de captación de un ciclón, pero existen otros métodos experimentales de mayor confianza
η
η = Eficiencia de selección D’= Diámetro de corte de para el tamaño de partícula en el que la eficiencia es del 50% en el ciclón considerado. En la práctica lo que se especifica en un proyecto es la eficiencia de separación deseada para partículas de un determinado tamaño. D. Relación empírica de Rossin, Rammler e Intelmann:
B = Largo del ducto de entrada al ciclón; N = Número de vueltas dadas por el gas en el interior del ciclón ( igual a 5 ); v = velocidad de entrada del gas al ciclón basada en un área B.
µ = viscosidad del aire; ρ = Densidad del aire; ρ S = Densidad del sólido. Dimensionamiento
De la ecuación 01 tenemos :
para N = 5
Cálculos: Después de establecido el porcentaje de captación para las partículas de tamaño D especificado en la curva de eficiencia, se halla el valor D/D’. - Se Calcula D’; Con la eficiencia de captación de 90% se calcula de la curva la relación D/D` Donde: D/D`=3 Con un D=50 µ m calculamos D` D’= 50 / 3 = 16.67 µ m = 16.67 x 10 -4 cm - Se Calcula- DC (Ecuación 02 ); Para el calculo de DC en necesario conocer los valores de
ρ la densidad del aire, ρ s la
densidad del sólido, µ la viscosidad del aire, los cuales se obteneros de tablas, también se requise de Q el caudal y v la velocidad, estos valores son:
ρ =0.00109425gr/cm3 ρ s =0.72gr/cm3 µ =1.96x10-4gr/cm3 Q = 2250kg/h=625000gr/s v = 25m/s=2500cm/s.
Dc =
13.96 * 2500 * (0.72 − 1.094 x10 −3 ) * (16.67 x10 −4 ) 2 1.96 x10 − 4
Dc = 105cm
tomamos
Dc = 100cm
- Se especifican las demás dimensiones :
Lc=Zc=2Dc=2*100cm Lc=Zc=200cm Ds =
Dc 2
Ds =
100cm 2
Ds = 50cm
J=
Dc 4
J=
100cm 4
J = 25cm B=
Dc 4
B= B = 25cm
- Para una altura de entrada:
H=
625000 25 * 2500
H = 10cm
Dimensiones finales del ciclón L=2m Z=2m Ds=1m J=0.25m B=0.25m H=0.5m
100cm 4
• Calculo de la velocidad y caudal requerido para el ciclón A continuación se realiza el desarrollado un procedimiento para poder calcular el equipo de transporte neumático adecuado tomando en cuenta aspectos para una buena fluidización: 1. Se deberá de determinar la cantidad de material que se produce, el tipo de material y el tiempo de generación del material. En este proyecto se requiere la conducción de 1000 kg de cereales (maíz o trigo) en un tiempo de colección de 1 horas 2. Se deberá pasar esta información a kilogramos/hora esto es 1000 kg / 1 hr = 1000 kg/hr, esto es, tenemos una generación de 1000 kg/hr o 1 ton/hr de cereales (maíz o trigo). 3. En la siguiente tabla de "Pesos de Materiales por Volúmen" deberás ubicar el cereal (maíz o trigo). El cual vemos que tiene un peso de 720 Kg/m3.
Material Almidón Aserrín Borax Carbón Ceniza volatil limpia Corcho molido Cuarzo molido Grafito Granos de café Granos de maiz Jabón en escamas Laniza Madera triturada Madera en virutas Malta Molibdeno, concentrados de Polvos metálicos Sal Salvado Samilla de algodón Sosa comercial ligera Sosa comercial pesada Talco Zinc, Óxido de Zinc, Sufatos de
Pesos de Materiales por Volúmen Peso Promedio por Volúmen Condición Física kg/m3 lb/pie3 Pulverizado 480 a 640 30 a 40 Granular 240 a 320 15 a 20 Pulverizado 800 a 1120 50 a 70 Granular 800 a 960 50 a 60 Pulverizada 560 a 720 35 a 45 Pulverizado 80 a 240 5 a 15 Pulverizado 1760 110 Pulverizado 640 40 Granular 640 a 720 40 a 45 Granular 720 45 Granular 160 a 320 10 a 20 Granular 720 45 Fibrosa 240 a 480 15 a 30 Granular 290 a 320 18 a 20 Seca 720 45 Pulverizado
1760
100
Pulverizado Pulverizada Granular Granulada Pulverizada Pulverizada Pulverizado Pulverizado Pulverizado
800 a 1600 1200 a 1520 260 a 320 560 a 640 400 a 560 880 a 1040 800 a 960 320 a 560 1120
50 a 100 75 a 95 16 a 20 35 a 40 25 a 35 55 a 65 50 a 60 20 a 35 70
4. Posteriormente buscaremos los 720 kg/m3 el cual es el peso máximo del sereal y obtuvimos en el paso anterior. Este dato deberá ser buscado en la gráfica de Transporte de Materiales con Aire. Una vez localizado los 720 kg/m3 se deberá trazar una línea vertical hacia arriba intersecando con la línea de m3 de Aire por Kg de Material y seguir trazando hasta interceptar con la línea de Velocidad de Transporte en m/s.
5. Una vez intersectadas las líneas podemos observar que los m3 de Aire por Kg de Material intersectan cerca en el 2.25 m3/kg y la Velocidad de Transporte en m/s intersecta en 25.45 m/s. 6. El caudal de aire requerido se determina multiplicando los 1000 kg/hr de sereal que se obtuvieron en el paso 2, por los 2.25 m3/kg. Esto es 1000 kg/hr x 2.25 m3/kg = 2250 m3/hr CAUDAL TOTAL 7. Posteriormente comparamos la Velocidad de Transporte obtenida en la gráfica con la tabla de Velocidades Mínimas de Aire para el Transporte de Materiales, ubicamos nuevamente el sereal o el material más parecido a este. El valor de la gráfica es de 25.45 m/s, el valor de la tabla es de 20.2 a 24.6 m/s para el maiz y 20 a 25 para el trigo, podemos observar que el valor obtenido en la gráfica es cercano al sugerido dentro de nuestra Tabla de Velocidades Mínimas de Aire para el Transporte de Materiales. De acuerdo a esto sugerimos mínimo tener en el sistema 20 m/s y máximo 25 m/s. Por otro lado se puede sacar un promedio de (20 m/s + 25m/s) / 2 = 22.5 m/s VELOCIDAD DE TRANSPORTE pero tomamos el valor de 25m/s Velocidades Mínimas de Aire para el Transporte de Materiales Descripción Algodón Arena Aserrín Avena Azúcar Cal Cáñamo Carbón en polvo Cemento Ceniza Corcho
FPM 4000 a 6000 6000 a 9000 4000 a 6000 4500 a 6000 5000 a 6000 5000 a 7000 4500 a 6000 4500 a 6000 6000 a 9000 6000 a 8500 3500 a 5500
m/s 20.3 a 30.5 30.5 a 45.7 20.3 a 30.5 22.9 a 30.5 25.4 a 30.5 25.4 a 35.6 22.9 a 30.5 22.9 a 30.5 30.5 a 45.7 30.5 a 43.2 17.8 a 27.9
Desechos de trituradora Fibra vegetal seca Gases Granos de café Humos Lana Madera en virutas Maíz Papel Polvo Polvos secos Sal Semilla de algodón Trigo Virutas Yute
4500 a 6500
22.9 a 33.0
4500 a 6000 2000 a 3000 3500 a 6000 2000 a 3000 4500 a 6000 4500 a 6000 5000 a 7000 5000 a 6000 3500 a 6000 2500 a 3500 5500 a 7500 4000 a 6000 5000 a 7000 4500 a 7000 4500 a 6000
22.9 a 30.5 10.2 a 15.2 17.8 a 30.5 10.2 a 15.2 22.9 a 30.5 22.9 a 30.5 20.2 a 24.6 25.4 a 30.5 17.8 a 30.5 12.7 a 17.8 27.9 a 38.1 20.3 a 30.5 20 a 25 22.9 a 35.6 22.9 a 30.5
Entonces para la elección de un ventilador tenemos los siguientes datos: VELOCIDAD DE TRANSPORTE…………………………..25m/s CAUDAL TOTAl………………………………………………2250 m3/hr
