Informe de molienda y tamizado

MOLIENDA Y TAMIZADO

L. García Zapateiro1; L. Gallo García2; L. Hernández Miranda2; K. Jiménez Torres2; D. Machacón2; J. Rodríguez 2; K. Torres Julio2

Universidad de CartagenaFacultad de Ciencias e Ingeniería

Programa de Ingeniería de AlimentosOperaciones Unitarias II

Cartagena, Septiembre 18 de 2014

1. Docente Universidad de Cartagena

2. Estudiantes de Ingeniería de Alimentos.

RESUMENLa molienda y el tamizado son operaciones unitarias que se complementan al momento de manejar operaciones en las cuales intervienen partículas sólidas, puesto que la molienda permite la desintegración mecánica, es decir la reducción de tamaño de una partícula, y el tamizado permite caracterizar dichas partículas sólidas cuando no es posible determinar su forma pero si se diferencian en el tamaño. El objetivo de la práctica es conocer el proceso de molienda y tamizado y caracterizar una muestra en este caso arroz y azúcar empleando para ello la molienda y el tamizado, con el fin de determinar el análisis granulométrico del alimento y producto, y la potencia requerida para lograrlo.

PALABRAS CLAVES: Molienda, Tamizado, Reducción de sólidos,

ABSTRACTMilling and sieving are unit operations that are complementary when handling operations which involves solid particles, because the grinding allows the mechanical disintegration, namely reducing the size of a particle, and the screening for characterizing said solid particles when it is not possible to determine their shape but differ in size. The objective is to understand the practice of grinding and screening process and characterize a sample in this case rice and sugar using for this grinding and sieving, in order to determine the particle size analysis of the feed and product, and the power required to achieve

Keywords: Grinding, Sieving, reduction in size

1. INTRODUCCION

Las operaciones unitarias que reducen el tamaño de partículas son procesos industriales muy importantes, en efecto se aplican para: rocas, carbón, cemento, plásticos, granos, etc. Los equipos que se usan para disminuir el tamaño de partículas se denominan en general molinos. Se puede procesar desde pocos kilogramos por hora (operaciones de baja escala) hasta cientos de toneladas por hora. Los equipos que muelen grandes aglomerados se denominan “crushers” en inglés, mientras que los que muelen partículas de pequeños tamaños se denominan “mills”, por supuesto que existe todo un rango de tamaños donde se superpone la aplicabilidad de estos equipos. En castellano no tenemos tal diferenciación, y habitualmente los equipos son denominados “molinos” [1]El objetivo principal de ésta práctica fue familiarizarnos con los procesos de reducción y separación de tamaño, particularmente molido y tamizado, así mismo comprender el manejo de los molinos y tamizadores.

1.1 Molienda: El termino molino, se refiere, se refiere a la pulverización o a la desintegración del material sólido. La molienda es una operación unitaria que, a pesar de implicar sólo una transformación física de la materia sin alterar su naturaleza, es de suma importancia en diverso procesos industriales, ya que el tamaño de partículas representa en forma indirecta áreas, que a su vez afectan las magnitudes de los fenómenos de transferencia entre otras cosas. La

molienda es una operación unitaria que reduce el volumen promedio de las partículas de una muestra sólida. La reducción de lleva acabo 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, frotamiento de cizalla u cortado.

1.2 Reducción de tamaño:El término de reducción de tamaño se aplica a todas las formas en las que las partículas sólidas se pueden cortar o romper en pizas más pequeñas. De este modo, la desintegración mecánica es un término no genérico de reducción de tamaño. Las quebrantadoras y molinos son tipos de equipos de desintegración. Una quebrantadora o molino ideal deberían (1) tener una gran capacidad, (2) requerir poco consumo de energía por unidad de producto, y (3) dar lugar a un producto de un único tamaño, o distribución de tamaños que desee.

1.3 Características de los productos triturados:El objetivo de la trituración y molienda es producir pequeñas partículas a partir de otras más grandes. Las partículas más pequeñas son deseables por su gran superficie o bien por su forma, tamaño y número. Una medida de la eficacia de la operación se basa en la energía que se requiere para crear una nueva superficie, ya que, el área superficial de una unidad de masa de partículas aumenta mucho cuando las partículas disminuyen de tamaño.

1.4 Requerimientos de energía y potencial en la desintegración:Durante la reducción de tamaño, las partículas del material de alimentación son primeramente distorsionadas y forzadas. El trabajo necesario para forzarlas se almacena temporalmente en el sólido como energía mecánica de tensión, de la misma forma que la energía mecánica se puede almacenar en un muelle. Al aplicar una fuerza adicional a las partículas tensionadas, éstas se distorsionan más allá de su resistencia final y bruscamente se rompen en fragmentos, generándose nuevas superficies. Puesto que una unidad de área de sólidos posee una cantidad definida de energía superficial, la creación de nuevas superficies requiere un trabajo, que es suministrado por la liberación de energía cuando la partícula se rompe [2].

1.5. TamizadoEs un método físico que consiste en la separación de una mezcla de partículas de diferentes tamaños en dos o más fracciones, cada una de las cuales estará formado por partículas más uniformes que la mezcla original. Luego el material que no llega atravesar los orificios del tamiz se designa como rechazo o fracción positiva y el que lo pasa se llama tamizado o fracción negativa. Usando más de un tamiz y colocándolos en serie, se puede determinar la medida de tamaño de partículas.

1.6 Equipo industrial para el tamizado- Tamices vibratorios:Son usados para grandes capacidades, el tamiz puede poseer una sola superficie

tamizante o llevar dos o tres tamices, el movimiento vibratorio se le comunica al tamiz mecánicamente o eléctricamente, y la diferencia está en que se transmiten desde excéntricas hacia la carcasa o directamente a los tamices, en cambio las eléctricas se generan en solenoides que transmiten la carga a los tamices 1.7 Rendimiento o eficiencia del tamizLa eficiencia de un tamiz no es más que una medida del éxito de un tamiz en conseguir una separación más nítida entre materiales de distintos tamaños. Podemos basarnos en el cernido o separación de finos [3].

2. METODOLOGIA

Procedimiento

Esta experiencia de laboratorio se llevó a cabo en las instalaciones de los programas de Ingeniería Química e Ingeniería de Alimentos de la Universidad de Cartagena para lo cual se dispuso de la siguiente manera:

2.1 Tamizado

Se pesó el sólido en la balanza. La muestra contenía máximo 250g para asegurar la correcta operación de la tamizadora.

Se organizaron los tamices, por tamaño de la abertura del tamiz (luz); el tamiz de menor abertura se colocó en la parte inferior y el de mayor abertura en la parte superior. La alimentación se depositó sobre el tamiz superior, se tapó, se aseguró el sistema con los pernos se

sometió el conjunto de vibraciones durante un tiempo determinado.

Se genera un primer rechazo y un cernido que pasa al siguiente tamiz, de menor abertura de malla que el anterior y así sucesivamente. Cada rechazo se retiró y se pesó. Anterior a esto cada tamiz fue pesado previamente, como se observa en las imágenes 1y 2

El resultado del experimento se tabula , apareciendo en esa tabla la masa del rechazo , la masa de cernido , el porcentaje de rechazo , el porcentaje de rechazo acumulado y el porcentaje de cernido acumulado. El procedimiento anterior se realizó para azúcar morena, molida y no molida, así como para arroz y lenteja molidos.

Imagen 1. Montaje tamizado

Imagen 2. Pesaje del rechazo retenido en un tamiz.

2.2 Molienda 2.2.1 Molino de bolas

Se pesó en la balanza 300g de azúcar morena para cargar el molino. El peso de las bolas fue de 3000 g. El tiempo de molienda fue de 15 min.

Imagen 3. Molienda de azúcar en molino de bolas

Se tamizó el producto obtenido después del proceso de molienda, como se indicó anteriormente.

2.2.2 Molino de disco

Se pesó en la balanza una cantidad de solido (lenteja: 300 g y arroz: 200 g) Se cargó el molino y procedió a la molienda, haciendo varias recirculaciones para reducir el tamaño de las partículas y el producto obtenido se tamizó.

Imagen 4. Molienda de arroz en molino de disco

Imagen 5. Fracción de arroz retenida en un tamiz

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Tamizado: Azúcar Morena

Los resultados obtenidos a partir del proceso de tamizado tanto de la azúcar morena sin moler y molida se reportan en las tablas 1 y 2 respectivamente.

Lenteja En la tabla 3 se muestra los valores obtenidos en el proceso de tamizado de la lenteja

Arroz En la tabla 4 se aprecian los resultados del tamizado de arroz

N° Mallas

Abertura Tamiz (mm)

Azúcar sin moler retenida (g)

Diámetro promedio (mm)

Fracción Másica retenida

Fracción másica acumulativa

Fracción másica que pasa por cada tamiz

1 2 1 1,5 0,003979308 0,003979308 0,9960206922 1 159,6 0,75 0,635097493 0,639076801 0,3609231993 0,5 90,5 0,4275 0,360127338 0,999204139 0,0007958624 0,355 0,2 0,2835 0,000795862 1 05 0,212 0 0,181 0 1 0Tapadera 0,15 0 0,075 0 1 0Total 251,3

Tabla 1. Resultados tamizado de azúcar morena sin moler

N° Mallas

Abertura Tamiz

Azúcar retenida molida (g)


Fracción másica retenida



1 2 8,7 1,5 0,03390491 0,03390491 0,966095092 1 3,3 0,75 0,01286048

30,04676539

30,953234606

3 0,5 41,9 0,4275 0,163289166

0,210054559

0,78994544

4 0,355 64,8 0,2835 0,252533125

0,462587685

0,537412315

5 0,212 97,2 0,181 0,378799688

0,841387373

0,158612627

5 0,15 29,6 0,075 0,115354638

0,956742011

0,043257989

Tapadera

11,1 0,043257989

1 0

Total 256,6Tabla 2. Resultados tamizado azúcar morena molida

N° Mallas

Abertura Tamiz (mm)

Lenteja retenido (g)





1 0,0063 0 0,005525 0 0 12 0,00475 0 0,003555 0 0 13 0,00236 43,8 0,00543 0,153146853 0,153146853 0,8468531474 0,00085 125,9 0,0006375 0,44020979 0,593356643 0,4066433575 0,000425 68,3 0,0002125 0,238811189 0,832167832 0,167832168Tapadera 48 0 0,167832168 1 0Total 286

Tabla 3. Resultados tamizado lenteja molida

N° Mallas

Abertura Tamiz (mm)

Arroz retenido (g)





1 0,0063 0 0,005525 0 0 12 0,00475 0 0,003555 0 0 13 0,00236 43 0,00543 0,26757934 0,26757934 0,732420664 0,0085 45,2 0,006375 0,281269446 0,548848787 0,4511512135 0,00425 57,2 0,002125 0,35594275 0,904791537 0,095208463Tapadera 15,3 0 0,095208463 1 0Total 160,7

Tabla 4. Resultados tamizado de arroz molido

Abertura o Luz de Malla (mm)

Rechazo (g) Cernido (g) % Rechazo % Rechazo acumulado

% Cernido acumulado

2 1 290 0,333333333 0,333333333 96,666666671 159,6 130,4 53,2 53,53333333 43,46666667 0.5 90,5 39,9 30,16666667 83,7 13,30,355 0,2 39,7 0,066666667 83,76666667 13,233333330,212 0 39,7 0 83,76666667 13,233333330,15 0 39,7 0 83,76666667 13,23333333Tapadera 0 39,7 0 83,76666667 13,23333333

Tabla 5. Rechazo y cernido del proceso de tamizado en azúcar sin moler

2 1 0.5 0.355 0.212 0.15 00

50

100

150

200

250

300

Azúcar sin moler

Masa de rechazoMasa de cernido

Luz de malla

Mas

a de

rech

a. Y

cern

Gráfica 1. Diagrama de barras Rechazo y Cernido Vs. Luz de malla

0102030405060708090

100

Azúcar sin moler

%Acumulado de rechazo%Acumulado de cernido

Luz de malla

%Ac

um. d

e re

cha

y ce

rn.

Gráfica 2. Diagrama de barras % Acumulado de rechazo y Cernido Vs. Luz de malla


Rechazo (g) Cernido (g) % Rechazo % Rechazo acumulado

% Cernido acumulado

2 8,7 291,3 2,9 2,9 97,11 3,3 288 1,1 4 960,5 41,9 246,1 13,9666666

717,96666667 82,0333

0,355 64,8 181,3 21,6 39,56666667 60,4333330,212 97,2 84,1 32,4 71,96666667 28,0333330,15 29,6 54,5 9,86666667 81,83333334 18,166666

Tapadera 11,1 43,4 3,7 85,53333334 14,466666Tabla 6. Rechazo y cernido del proceso de tamizado en azúcar molida


Rechazo (g) Cernido (g)

% Rechazo % Rechazo acumulado

% Cernido acumulado

0,0063 0 300 0 0 1000,00475 0 300 0 0 1000,00236 43,8 256,2 14,6 14,6 85,40,00085 125,9 130,3 41,96666667 56,56666667 43,433333330,000425 68,3 62 22,76666667 79,33333334 20,66666667Tapadera 48 14 16 95,33333334 4,666666667

Tabla 7. Rechazo y Cernido del proceso de tamizado para lenteja molida

2 1 0.5 0.355 0.212 0.15 00

50

100

150

200

250

300

Azúcar molida


Luz de malla

Mas

a de

rech

. Y ce

rn

Gráfica 3. Diagrama de barras Rechazo y Cernido Vs. Luz de malla

2 1 0.5 0.355 0.212 0.15 00

102030405060708090

100

Azúcar molida


Luz de malla

%Ac

um. R

ech

y ce

rn

Gráfica 4. % Acumulado de rechazo y Cernido Vs. Luz de malla

0.0063

0.00475

0.00236

0.00085

0.000425 00

50

100

150

200

250

300

Lenteja


Luz de malla

Mas

a de

rech

. Y ce

rn.

Gráfica 5. Masa de rechazo y Cernido Vs. Luz de malla

0.0063

0.00475

0.00236

0.00085

0.000425 00

102030405060708090

100

Lenteja

%Acumulado de rechazo%Acunulado de cernido

Luz de malla

%Ac

um. R

ech

y ce

rn.



Rechazo (g) Cernido (g)

% Rechazo % Rechazo acumulado

% Cernido acumulado

0,0063 0 200 0 0 1000,00475 0 200 0 0 1000,00236 43 157 21,5 21,5 78,50,0085 45,2 111,8 22,6 44,1 59,050,00425 57,2 54,6 28,5 72,6 27,3Tapadera 15,3 39,3 7,65 80,25 19,65

Tabla8. Rechazo y Cernido del proceso de tamizado para arroz molido

0.0063

0.00475

0.00236

0.00085

0.000425 00

20406080

100120140160180200

Arroz molido


Luz de malla

Mas

a de

rech

. Y ce

rn

Gráfica 7. Masa de rechazo y Cernido Vs. Luz de malla

0102030405060708090

100

Arroz molido


Luz de malla

%Ac

um.

de re

ch. Y

cern


De acuerdo a los resultados obtenidos en cada proceso de tamizado, vimos como para el azúcar morena sin moler en los tamices con abertura de malla de 1 y 0.5 mm fue donde se presentó la mayor cantidad de azúcar retenida, mientras que para el azúcar molida esto se presentó en los tamices con luz de malla de 0.35 y 0.212, debido a que los gránulos presentan un menor tamaño y pasan a los tamices con menor abertura de malla, si embargo las similitudes de los valores retenidos en los tamices de 0.5, 0.35 y 0.212 indican que el proceso de molienda debió llevarse a cabo durante más tiempo para conseguir que el tamaño de partícula fuera más semejante o uniforme posible. Para la lenteja y el arroz se utilizaron tamices con aberturas más pequeñas. Observamos que en el tamiz con luz de malla de 0.00085 mm fue donde se obtuvo mayor masa retenida en la caso de

la lenteja y en la caso del arroz fue en tamiz de abertura 0.000425 mm. Si mencionamos que tanto lenteja como arroz fueron molidos en el molino de disco, se podría decir que este tipo de molino es más efectivo que el de bola ya que con él se obtuvieron tamaños de partículas menores

Análisis Diferencial

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.60

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Analisis Diferencial Azúcar sin moler

Gráfica 9. Análisis diferencial azúcar sin moler

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.60

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

Analisis Diferencial Azúcar Molida

Diametro promedio

Frac

cion

mas

ica re

teni

da

Gráfica 10. Análisis Diferencial para azúcar molida

0 1 2 3 4 5 6 7 80

0.050.1

0.150.2

0.250.3

0.350.4

0.450.5

Análisis Diferencial Lenteja

Diametro medio de la particula Dpi

Frac

cion

mas

ica ϕ

i

Gráfica 11. Análisis diferencial para lenteja

4. Cuestionario

¿Para qué usos es conveniente utilizar un molino tubular?Un Molino tubular para molienda está diseñado especialmente para moler diferentes tipos de minerales y otros materiales. Se puede utilizar ampliamente en materiales de construcción, metalurgia, industria química, industria de la electricidad y en muchos otros campos industriales o mineras. Puede ser utilizado para la molienda de circuito abierto y cuando se utiliza junto el clasificador de polvo, también puede ser utilizado en la molienda de circulación circuito cerrado. Un Molino tubular de igual manera puede ser utilizado en la cadena de producción proceso seco así como en la cadena de producción proceso húmedo y el proceso de molienda puede ir acompañado por el proceso seco. Tiene la ventaja de adaptarse a los materiales resistentes, de fuerte capacidad de producción continua,

un gran índice de aplastado y es fácil de ajustar la finura de molienda.

Ejemplos de molinos continuos e intermitentes

Molino trapezoidal de velocidad media

Chancadora de impacto Chancadora de cono Molino de alimentación vibratoria Lavadora de arena Molino súper micro.

Enumere algunas características para la selección económica adecuada de un molino.

Operación en circuito abierto o cerrado

Consumo de energía Eliminación de calor Reducción fina o no fina del

material en cuestión.

¿A qué se le debe la importancia del control de la alimentación y descarga de un molino?Es importante que en la alimentación del molino no sea en cantidades excesivas, de lo contrario esto se derivaría en un desperdicio de energía.

Diga que factores impiden un análisis de mallas para partículas muy pequeñasLa sobrecarga de tamices, las fuerzas electrostáticas y pequeñas cantidades de agua.Criterios para desintegración mecánica

¿Cuáles son los criterios para la desintegración mecánica?Los costos de energía constituyen el principal gasto en estas operaciones. Una máquina ideal de reducción de tamaño debe:

Tener gran capacidad Requerir baja potencia por unidad

de producto Dar un producto único o con

cierta distribución deseada de tamaño

Para elegir una máquina debe considerarse: El tamaño deseado, Caracterización del material inicial, tamaño y distribución granulométrica, dureza, abrasividad.

¿Cuál es el objetivo de la trituración y de la molienda y qué características tiene el producto obtenido?El objetivo de la trituración y molienda es producir pequeñas partículas de otras más grandes. Las partículas más pequeñas son deseables por su gran superficie o bien por su forma, tamaño y número.

Explique la diferencia entre trituradora y molino con base en el tamaño de partículas.Según el tamaño que tienen las partículas a la salida de las máquinas de desintegración, se pueden distinguir las distintas etapas de trituración y molienda.

Seguidamente se detallan las mismas: a) Trituración (desintegración grosera) Trituración gruesa – tamaños de partículas de salida: 15 cm (6"). Trituración mediana – tamaños de partículas de salida: entre 3 y15 cm (1¼" a 6"). Trituración fina – tamaños de partículas de salida: entre 0.5 y 3 cm (1/5" a 1¼"). b) Molienda (desintegración fina) Molienda grosera – tamaños de partículas de salida: entre 0.1 y 0.3 mm. Molienda fina – tamaños de partículas de salida: menores de 0.1 mm. Los tamaños de partículas se establecen en base a los diámetros de las mismas.

5. CONCLUSIÓN

Con los procesos de molienda y tamizado de distintos materiales alimentarios se pudo conocer y comparar la eficiencia de estos procesos, lo cual no solo va a depender del material a procesar sino de las características del equipo. Como vimos los materiales que se molieron en el molino de disco, obtuvieron tamaños de partícula más pequeños que aquellos que fueron molidos con el de bolas, no obstante ambos equipos son adecuados para obtener materiales en polvo. Como

pudimos ver es importante tener en cuenta el tiempo de molienda, este también influye en la uniformidad de las partículas que se desean obtener en el proceso, a mayor tiempo de molienda se obtendrán partículas más finas y uniformes.

6. BIBLIOGRAFIA

1. Búsqueda Web: Reducción de tamañohttp://www.criba.edu.ar/cinetica/solidos/Capitulo9.pdfActualizado el 12 de Septiembre a las 2:20 pm

2. McCABE, Warren L., SMITH, Julian C., HARRIOTT, Peter. Operaciones unitarias en ingeniería química. Sexta edición. Editorial McGraw-hill. 2001

3. L. Garcés et. al. (2012). Operaciones con sólidos. Universidad Jorge Tadeo Lozano. Extraído de:ww.academia.edu/6546874

Actualizado el 12 de Septiembre a las 2:32 pm

http://www.criba.edu.ar/cinetica/solidos/Capitulo9.pdf

http://www.criba.edu.ar/cinetica/solidos/Capitulo9.pdf

Documents

Informe de molienda y tamizado