Operaciones físicas complementarias
Existen algunas operaciones auxiliares, cuyo objetivo es el acondicionamiento de materias primas y productos sólidos, para que tengan el tamaño y la presentación adecuados para posteriores tratamientos. Las principales son: trituración, molienda, tamizado, mezclado y almacenaje de materiales. Además, aunque estrictamente hablando no constituyen operaciones unitarias, es importante resaltar los distintos procedimientos de almacenaje de sólidos, líquidos y gases. Este tipo de operaciones puede tener mucha importancia en algunos procesos industriales, como por ejemplo la fabricación de cemento, donde coexisten muchas de ellas. En la figura se muestra algunas operaciones complementarias.
Seguidamente hablaremos de cada uno de estos tratamientos:
Trituración: Las trituradoras tratan los grandes trozos de mate rial y se basan en esfuerzos de compresión. Los principales tipos, por orden de mayor a menor tamaño de una partícula aceptada, son Trituradora de mandíbulas: constan de una placa fija y otra móvil oscilante
Trituradoras de rotatorias Trituradoras de rodillos lisos Trituradoras de rodillos dentados
Para el tratamiento industrial de rocas y minerales, es necesario practicar una preparación de los mismos y dentro de esa preparación normalmente se re quiere efectuar una reducción de tamaño. Las operaciones mediante las que se efectúan dichas reducciones de tamaño por medios físicos se denominan trituración y molienda. Estas operaciones son de aplicación habitual en los procesos industriales.
Aplicación La trituración o machaqueo de los materiales desempeña un papel un papel muy importante en el tratamiento y elaboración de materias primas de múltiples tipos. En numerosas técnicas, la trituración representa el proceso fundamental a partir del cual se realizan los procesos de tratamiento posteriores. Como ejemplos de empleo normal de la trituración, están las industrias de tratamiento de carbón de carbón y minerales, molienda minerales, molienda del clinker de cemento y la obtención de áridos para hormigones, con distintos fines: para carreteras, presas, puertos, ferrocarriles, etc. En el tratamiento de materiales sólidos rocosos se distinguen, fundamentalmente, dos tipos de trituración: la gruesa o primaria y la fina o secundaria; la primera puede dividirse a su vez en machaqueo previo y machaqueo intermedio. En la técnica de la construcción, con cierta frecuencia se subdivide la trituración fina en dos etapas (secundaria y terciaria), como sucede en el caso de la fabricación del cemento. Las materias primas procedentes de la cantera o mina sufren una primera trituración, que constituye el machaqueo previo, hasta llegar a tamaños comprendidos entre 50 y 150 mm, según los casos. La trituración intermedia del producto resultante da en general materiales de tamaños inferiores, cercanos a 10 mm. Si bien depende del fin a que vayan destinados los áridos, en las obras públicas (si se excluye la fabricación del cemento) del cemento) no no es normal que se siga con procesos de machaqueo para reducir el material a est ado polvoriento.
Molienda Molienda. Es una operación unitaria que reduce el volumen el volumen promedio de las partículas de una muestra sólida. Generalmente se habla de molienda cuando se tratan partículas tratan partículas de tamaños inferiores a 1" (1" = 2.54 cm) siendo el grado de desintegración mayor al de trituración. La reducción se lleva a cabo dividiendo o fraccionando la muestra por medios mecánicos hasta el tamaño deseado. Los métodos de reducción más empleados en las máquinas de molienda son compresión, impacto, rotamiento de cizalla y cortado.
Molino: Se llaman así a las máquinas donde se produce la operación de molienda. Existen diversos tipos según sus distintas aplicaciones, los más importantes son:
Molino de rulos y muelas: Los de rulos y muelas consisten en una pista similar a un recipiente de tipo balde, y un par de ruedas (muelas) que ruedan por la pista aplastando al material.
consiste en dos discos, lisos o dentados, que están Molino de discos: El molino de discos consiste enfrentados y giran con velocidades opuestas; el material a moler cae por gravedad por gravedad entre ambos. Actualmente no se utiliza. Este tipo de molinos ha ido evolucionando hacia el molino que hoy se conoce como molino de Rodillos.
Tipos Existen dos tipos de molienda:
Molienda Seca. Hacer a materiales secos o a suspensiones de sólidos en líquido (agua), el cual sería el caso de la molienda húmeda. Es habitual que la molienda sea seca en la fabricación del cemento y que sea húmeda en la preparación de minerales para concentración. En la molienda húmeda el material a moler es mojado en el líquido elevando su humedad, favoreciéndose así el manejo y transporte de pulpas, que podrá ser llevado a cabo por ejemplo con bombas en cañerías. En la mo lienda húmeda moderna, luego del proceso de desintegración, la clasificación de partículas se llevará a cabo en hidrociclones y si se desea concentrar el mineral se podrá hacer una flotación por espumas. El líquido, además, tiene un efecto refrigerante con los calores generados en el interior.
Comparación entre la molienda seca y húmeda Molienda húmeda.
Requiere menos potencia por tonelada tratada. No requiere equipos adicionales para el tratamiento de polvos. Consume más revestimiento (por corrosión) (por corrosión)..
Molienda seca.
Requiere más potencia por tonelada tratada. Si requiere equipos adicionales para el tratamiento de polvos.
Consume menos revestimiento.
Aplicación Se utiliza fundamentalmente en la fabricación de cemento, de cemento, en la preparación de combustibles sólidos pulverizados, molienda de escorias, fabricación de harinas, alimentos balanceados, etc. Además se utiliza en la concentración de minerales ferrosos y no ferrosos, donde se muele la mena previamente extraída de canteras y luego se realiza un proceso de flotación de flotación por espumas para hacer flotar los minerales y hundir la ganga y así lograr la separación.
Tamizado Es una operación unitaria destinada a la separación por tamaños de las partículas de una mezcla sólida. Se basa en hacer las partículas de menor tamaño a través de una malla de paso definido (luz de malla). Las partículas se clasifican así en cernido o partículas que atraviesan la malla y rechazo, que quedan retenidas. Las mallas de los tamices están construidas con materiales met álicos o plásticos y sus dimensiones están normalizadas. normalizadas. (normas (normas ASTM,DIN,Tyler) A los tamices se les comunica un movimiento de v aivén o vibración para asegurar una separación correcta. Las instalaciones de tamizado suelen ir precedidas por la trituración y molienda.
Clasificación del tamizado El tamizado en seco se aplica a materiales que contienen poca humedad natural o que fueron desecadas previamente El tamizado húmedo se efectúa con adición de agua al material en tratamiento con el fin de que el líquido arrastre a través del tamiz a las partículas más finas
APLICACIÓN EN EL CAMPO AMBIENTAL Tamización en aguas residuales: El uso de estos tamices queda únicamente limitado por la pérdida de carga que introducen, superior a la de las rejas. Existen básicamente tres tipos de tamices: rotativos, estáticos, y de escala móvil. Los tamices rotativos están provistos de una malla filtrante de eje horizontal, donde son retenidos los sólidos y extraídos mediante rasqueteo hasta el sistema de transporte. Los tamices estáticos poseen una malla filtrante de sección triangular con una inclinación que va disminuyendo desde los 65° hasta los 45° para conseguir la separación y la extracción de los sólidos. Tamices de escalera y deslizantes están constituidos por mallas filtrantes fijas que mediante determinados mecanismos elevan los residuos retenidos hasta la zona de descarga.
Mezclado Se puede definir como una operación donde se efectúa una combinación uniforme de dos o más componentes alcanzando una distribución uniforme uniforme de los componentes mediante el flujo, el cual es generado por medios mecánicos.
Tipos de mezcla: Mezcla positiva: se forman espontanea e irreversiblemente una mezcla per fecta, por difucion Mezcla negativa: los componentes tiende a separarse mas o menos rápidamente Mezcla neutra: no se mezclan espontáneamente y tiende a separarse
Tiempo de mezcla: La homogeneidad no aumenta indefinidamente con el tiempo, si no que existe un tiempo de mezclado. Esto se debe a que durante el proceso de mezcla compiten mecanismos de mezclado y desmezclado de los componentes
Importancia Lograr homogeneidad entre los materiales a mezclar de manera que al muestrea una porción del polvo en forma aleatoria esta contenga todos los componentes en la misma proporción que la mezcla total. El mezclado es una operación importante, incluso fundamental en casi todos los procesos químicos Mezclado de líquido y sólido implica la interposición de dos o más componentes separados para formar un producto Es una etapa fundamental en la elaboración de plásticos
Almacenaje de materiales El almacenaje es el conjunto de actividades que se realizan para guardar y conservar artículos en condiciones óptimas para su utilización desde que son producidos hasta que son requeridos por el usuario o el cliente. Dentro del sistema global del manejo de materiales, el sistema de almacenaje proporciona las instalaciones, el equipo, el personal, y las técnicas necesarias para recibir, almacenar, y embarcar materia prima, productos en proceso y productos terminados. Las instalaciones, el equipo y técnicas de almacenamiento varían mucho dependiendo de la naturaleza del material que se manejará. Para diseñar un sistema de almacenaje y resolverlos problemas correspondientes es necesario tomar en consideración las características del material
como su tamaño, peso, durabilidad, vida en anaqueles, tamaño de los lotes y aspectos económicos.
Funciones del sistema de almacenamiento El sistema de almacenamiento tiene dos funciones primordiales: el mantenimiento de inventarios (almacenamiento) y el manejo de mercancías. El manejo de mercancías comprende todas las actividades de carga y descarga, y el traslado del producto a las diferentes zonas del almacén y a la zona de preparación de pedidos. Por su parte, el almacenamiento es simplemente la acumulación de mercancías durante un periodo de tiempo.
Razones para almacenar Existen cuatro razones básicas por las que una compañía realiza ac tividades de almacenamiento:
Reducción de los costos de transporte - producción: El almacenamiento y el inventario asociado al mismo son dos factores que generan nuevos gastos. No obstante, ese aumento de costos se compensa con la disminución de los de transporte y producción, ya que se mejora la eficiencia de ambos procesos.
Coordinación entre el suministro y la demanda: Las compañías que tienen una producción de carácter estacional, suelen tener problemas de coordinación entre la demanda y el suministro. Un ejemplo de esta situación son las empresas de alimentación, ya que, para mantener su oferta de frutas y vegetales enlatados, deben almacenar toda su producción en las épocas de recogida con el fin de abastecer el mercado el resto del año.
Precio de los productos: Aquellas mercancías y artículos que experimentan grandes variaciones en el precio de un periodo a otro, (Cobre, acero, petróleo) pueden obligar a las compañías a hacer compras de los mismos por adelantado, de modo que se o btengan a precios más bajos.
Apoyo al proceso de producción: La fabricación de ciertos productos como quesos, vinos o licores, requiere un periodo de almacenamiento para su maduración. No obstante los almacenes no solo sirven para guardar el producto en esta fase de su fabricación, sino que también sirven para mantener
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICA Facultad de Ingeniería Industrial (2000). Clasificación de las operaciones básicas. España: Universidad de Castilla-La Mancha Vollrath Hopp, (2005), Fundamentos de tecnología química. España: Barcelona Ciani, R. (1993). Estudio de competitividad agropecuaria y agroindustrial. Argentina Costa, S; Cervera, F; Cunill,S. (2004). Curso de ingeniería química: introducción a los procesos. España: Barcelona http://materias.fi.uba.ar/7202/MaterialAlumnos/05_Apunte%20Trituracion.pd
