Introducción
Todas las operaciones implican siempre en mayor o menor grado una clasificación de bido a la diferencia de tamaños. En el presente trabajo se analizaran los conceptos, equipos, ventajas, separación, etc, que son utilizados. La separación de un material granular en dos o más fracciones, utilizando la mayor o menor velocidad de translación de sus partículas en el seno de un fluido es la oper ación denominada “Clasificación”. Daremos a conocer algunas características de los respectivos aparatos con los que se realiza tales operaciones. Clasificación La separación de un material granular en dos o más fracciones, utilizando la mayor o menor velocidad de traslación de sus partículas en el seno de un fluido, es la oper ación denominada clasificación. Cuando las distintas velocidades de traslación se empl ean para separar materias de igual densidad, según el tamaño (y forma) de sus partícul as entonces se denomina a la operación clasificación por tamaños y constituye un posib le sustituto de .la operación de tamizado. Cuando las partículas de las materias son de tamaños equivalentes y la separación se efectúa por diferencias de densidad, al pr ocedimiento se le llama concentración. Como quiera que, en la práctica, es imposible trabajar con un material de partida de tamaño absolutamente uniforme, todas las o peraciones de separación implican siempre, en mayor o menor grado, una clasificación por tamaños. Partículas isódromas o equidescentes. Los efectos debidos a tamaño y densidad de las partículas pueden considerarse conjun tamente con objeto de establecer cuáles son los tamaños de partículas de una mezcla de varios de ellos que pueden ser «separados» por diferencias de densidad. Las partículas «isodromas»; son aquellas que, perteneciendo a distintos materiales a s eparar, poseen el tamaño preciso para permitirles «caer» en el seno del fluido a una m isma velocidad. Separación de tamaño por sedimentación Si en un líquido se dejan caer simultáneamente partículas de un mismo material (de pes o específico mayor que el líquido) y distintos tamaños, se formarán capas. Las partículas más grandes (3) quedarán en el fondo del recipiente, las intermedias (2 ), encima de ellas, y de las más finas (1), en la parte superior. Las partículas caen por la fuerza de gravedad, a la que se ponen, la fuerza de flo tación y la de rozamiento. Las dos primeras con constantes, pero la de rozamiento va creciendo a medida que aumenta la velocidad. En determinado momento, la veloc idad de caída se mantiene constante, y se llama dicha velocidad: velocidad límite (U 1). A partir del momento en que se establece la velocidad límite se verifica: Peso partícula = Fuerza flotación + Fuerza rozamiento La separación de las partículas se realiza en el lapso de tiempo en que las partículas alcanzan su velocidad límite, lo que dura fracciones de segundo, luego siguen con la U1, ya ordenadas por tamaño, hasta depositarse. Los granos que integran una ca pa, es decir que han caído con igual velocidad, se denominan isódromos (o equidescen tes).Partículas isódromas de distintos materiales cumplen la siguiente condición: D1.δ1= D2.δ2= constante ( on e D: iámetro partícula y δ: ensi a ). La expresión que a la velo ci a límite fue plantea a por Stokes e la siguiente forma: U1= k . (δs– δ1). Ds µ1
Representación e la veloci a e caí a e una partícula sóli a en un líqui o. Don e: δs: ensi a sóli o Ds: iámetro partícula sóli o δ1: ensi a líqui o µ1: viscosi a líqui o
Concentración hi ráulica La clasificación hi ráulica e os o más sóli os se prefiere al tamiza o, cuan o la mate ria a separarse se ha e elaborar en gran es tonelajes, o cuan o los tamices son ineficaces por el gra o e ivisión e las partículas a separarse. Separaciones hi ráulicas Las separaciones hi ráulicas, se basan fun amentalmente en los fenómenos e se iment ación e partículas y caí a e partículas en corriente e líqui os. Las neumáticas se susten tan en análogos fenómenos, para el caso e flui os (aire). Elutriación Es el nombre que se aplica a la clasificación por tamaños cuan o se realiza en escal a e laboratorio con el fin e eterminar la istribución e las partículas según sus imensiones. Se utiliza para tamaños granulares inferiores a los proporciona os po r los tamices más finos. Me iante una serie e tubos e se imentación libre, la mues tra pesa a y ispuesta originalmente en el primer epósito, el e menor iámetro, re sulta clasifica a en fracciones con arreglo a sus veloci a es e se imentación. Se esecan y pesan las istintas fracciones recogi as e ca a uno e los tubos, y para obtener resulta os correctos eberá cui arse que las partículas no tien an a ag lomerarse y se hallen bien ispersas en el flui o ( esflocula as). Clasificación
e aparatos
La forma más sencilla e un aparato e clasificación la constituye el enomina o se imenta or sencillo o cuba e se imentación continua, que, en su forma más simple, e stá forma o por un epósito provisto e una entra a y una sali a enfrenta as entre sí y situa as en la parte superior el epósito, o próximas a ella. La alimentación consi ste en una papilla e sóli os suspen i os en agua, que llega horizontalmente con v eloci a bastante consi erable. Después e penetrar en la sección transversal el e pósito o zona ensancha a, su veloci a isminuye y, por acción e la grave a , las p artículas el sóli o tien en a se imentar. La trayectoria e ca a una e las partícula s será la resultante e su veloci a lineal en irección horizontal, y la veloci a e se imentación. Si el epósito está provisto e tabiques verticales ispuestos norma lmente a la irección e la corriente, pue en recogerse iversas fracciones e sóli os, ya que las partículas e mayor veloci a e se imentación tien en a reunirse el ante el tabique más cercano a la entra a e la alimentación, mientras que las partícu las muy finas, o e se imentación lenta, se verán arrastra as fuera el epósito por e l rebosa ero. Es frecuente una instalación e este tipo para la separación o escurri o parcial e Io os y suspensiones. Cajas pirami ales o spitzkasten. Se utiliza para la clasificación e partículas e tamaño que se encuentran entre 0,25m m. Y 1,25 mm. Son también utiliza as en minería y permiten clasificar partículas e cu atro clases istintas. Es una serie e recipientes en forma pirami al, cuyo tamaño es creciente es e el extremo e entra a e la suspensión (primera caja) al e sa li a el líqui o claro. En la primer caja se imentan las partículas gruesas, en la s egun a las me ias y ensas, en la tercera las me ias y livianas y en la cuarta l as finas. El aparato trabaja con un cierto nivel e líqui o, el que es regula o me iante el agrega o, a las cajas, e agua es e las tuberías, que se observan en la parte superior. Naturalmente el cau al e agua que se envía e las tuberías a las c ajas epen e el cau al e suspensión trata o. Las partículas forman o un barro sale n por la parte inferior e las cajas, a través e un tubo ace a o, por la presión hi rostática que istribuyen a la misma en forma pareja en to a la sección el aparato . El líqui o claro sale por el extremo opuesto a la entra a e suspensión a través e un canal. Como ato ilustrativo, a continuación, se suministran atos el tamaño e
estos aparatos.
Separa or
e cono sencillo
Este aparato es una especie e embu o con un canal en la parte superior, para la escarga e los finos. La suspensión penetra por la parte superior, y el material grueso escien e por el embu o hasta salir por el fon o. El material fino, es a rrastra o hacia la parte superior me iante una corriente e agua que ascien e e s e la parte inferior el embu o, escargán ose por un canal circular. Separa or
e
oble cono
Este aparato es e funcionamiento análogo al anterior, con la iferencia e que cu enta con os conos concéntricos. Por el interior, por la parte superior, penetra l a suspensión y en su parte inferior encuentra un conito eriva or (que istribuye uniformemente a la misma). Una corriente ascen ente e agua arrastra hacia la pa rte superior a los finos, por el espacio compren i o entre ambos conos. Las partíc ulas gruesas, con su mayor peso, caen por el fon o el embu o. Este aparato perm ite mo ificar la posición el embu o interior, con lo que se pue e regular la velo ci a e la corriente e agua ascen ente en el espacio entre conos y, por consig uiente, el tamaño e partículas a separar. Clasifica or Dorr Este clasifica or consta e una caja con plano inclina o (9° a 14°),y un rastrillo ( o artesa), que se esplaza e abajo hacia arriba rascan o el plano inclina o, y vuelve hacia abajo pero levanta o, es ecir separa o el plano inclina o. En su movimiento ascen ente el rastrillo eleva las partículas más gruesas que salen por la parte superior el plano inclina o. Las partículas finas se mantienen en suspensión y salen por rebose por el extremo opuesto. Estos aparatos pue en tener 1, 2 o 4 rastrillos y una capaci a e pro ucción e 2000 tonela as/24horas. Las imension es el pro ucto sóli o a clasificar se encuentran entre 10 y 200 mallas. La capaci a pue e uplicarse respecto a la cita a, en aparatos e 4 rastrillos. El apara to consume potencias bajas, e 2 a 5 HP, y el número e rastrilla as por minuto al re e or e 12 a 30 (las más rápi as para partículas más gruesas). Mesas Vibratorias Mesas vibratorias son equipos e concentración que actúan a través e superficies con movimientos acelera os asimétricos, combina os muchas veces con el principio e es currimiento laminar. La operación consiste en la separación e os materias e ifer ente ensi a , al hacer pasar la pulpa ilui a sobre una mesa o tablero inclina o e 2 a 5 gra os sexagesimales, sobre la horizontal. Dicho tablero recibe un mo vimiento horizontal e vaivén, a razón e 150-375sacu i as por minuto; el movimiento hacia a elante es lento, mientras que el e retroceso es rápi o, lo que provoca e l esplazamiento en avance el material, igual que ocurre en las cribas hi ráulica s e tamiz móvil. Concentración electrostática Las partículas pequeñas e iferentes cuerpos sóli os pue en separarse entre sí gracias a su istinto comportamiento en un campo eléctrico. Estas fuerzas selectivas actúan e tal mo o que el movimiento resultante origina una isminución en la energía el s istema. Las fuerzas provienen, tanto e la carga eléctrica que lleva la partícula co mo e la iferencia entre las constantes ieléctricas e la partícula y el me io cir cun ante.
Las fuerzas ebi as a cargas eléctricas son paralelas al campo. Las origina as por iferencias entre las constantes ieléctricas son paralelas a la irección e máxima variación e intensi a el campo, y son nulas en campos ieléctricos uniformes. Cribas Una criba es un simple ispositivo forma o por un enreja o construi o e barras normalmente inclina as, a través e las que se pasa el material. La inclinación y po r tanto el recorri o el material es paralelo a la longitu e las barras. Las b arras normalmente están construi as e manera que la parte superior es más ancha que la inferior, e forma que la barra pue a hacerse e suficiente altura para resi stir sin que que e atasca a por las partículas que pasan a través e ella. La criba se construye con frecuencia abierta por un extremo, e manera que el material e ntro el tamaño superior se vuelca por él, mientras que el material entro e tamaño p asa a través e las barras. Las barras son transversales al recorri o que sigue el material. La criba se utiliza únicamente para separaciones bastas y se ivi en en tres e acuer o al tamaño el material: 1. Cribas que se utilizan para materiales gruesos en terrones y son e cons trucción robusta. 2. Cribas e tambor: Son cribas rotativas utiliza as para materiales e tam año me ianamente gran e. 3. Cribas e sacu imiento y vibrantes: Utiliza as para pequeños tamaños e partíc ulas. Conclusión Dentro e las clasificaciones estu ia as po emos escribir algunas e ellas las cuales son Partículas iso romas o equi escentes son aquellas que pertenecien o a istintos ma teriales a separar poseen el tamaño preciso para permitirles caer en el seno el f lui o a una misma veloci a Separación e tamaño por se imentación relación entre los iámetros e las partículas esféric s e os materiales iferentes que poseen igual veloci a e se imentación. Finalmente partien o el análisis en particular a quirimos conocimientos sobre las iversas clasificaciones e equipos utiliza os e mo o a obtener iferentes pro porciones el material ensaya o. Bibliografía • http://es.scrib .com/ oc/42577186/Operaciones-Basicas- e-La-Ingenieria-Quimica-B rown (e itorial Marín S.A, impreso en España 1965) • AULICA
http://es.scrib .com/ oc/51551014/18/APARATOS-APLICADOS-EN-LA-CLASIFICACION-HIDR
•
http://es.scrib .com/ oc/50957034/23/MESAS-VIBRATORIAS
Anexo Caja Pirami al
1. 2. 3. 4.
Suspensión Mat. Grueso y enso Mat. Me io y enso Mat. Me io y liviano
5. 6. 7. 8.
Mat. Fino y liviano Líqui o claro Entra a e agua Cajas pirami ales
Clasifica or Dorr
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Caja Rastrillo Plano inclina o Mecanismo e movim. el rastrillo Entra a suspensión Sali a material fino Sali a e material grueso Perfil “U” Perfil “L”
Separa or
Cribas hi ráulicas
Mesas vibratorias
e
oble cono
