Operaciones Mecánicas-Red por tamaño

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01/04/2014
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Operaciones MecánicasOperaciones Mecánicas
INDUSTRIASINDUSTRIAS
Ingeniería IndustrialIngeniería Industrial
Facultad de IngenieríaFacultad de Ingeniería--UNSaUNSa
DefiniciónDefinición
�� Son un Son un grupogrupo de operaciones en de operaciones en 
donde solo hay transformación donde solo hay transformación 
física en cuanto a posición, forma física en cuanto a posición, forma 
y tamaño.y tamaño.
Importancia industrialImportancia industrial
�� Son enlaces entre diferentes Operaciones.Son enlaces entre diferentes Operaciones.
�� Facilitan y apoyan la realización de otros Facilitan y apoyan la realización de otros 
procesos.procesos.
�� Permiten reducir costos si se optimizan.Permiten reducir costos si se optimizan.
�� Afectan el medio ambiente (ruido, Afectan el medio ambiente (ruido, 
emisiones...)emisiones...)
Algunas operaciones mecánicas Algunas operaciones mecánicas 
importantesimportantes
�� Reducción de tamañoReducción de tamaño
�� AgitaciónAgitación
�� Separaciones mecánicas (tamizado, Separaciones mecánicas (tamizado, 
filtración y sedimentación)filtración y sedimentación)
�� TransporteTransporte
Impactos ambientalesImpactos ambientales
�� RuidoRuido
�� Material particuladoMaterial particulado
�� Otros residuos sólidosOtros residuos sólidos
REDUCCION DE TAMAÑO 
Operación unitaria destinada a la generación de partículas cuya 
área superficial se ve aumentada.
Objetivos principales:
1. Facilitar el manejo de algunos ingredientes
2. Facilitar la mezcla de ingredientes
3. Aumentar área superficial de los ingredientes para facilitar 
contacto y reacciones químicas
• Es un gran consumidor de energía y aquí radica la importancia 
del estudio y optimización de esta operación.
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Los solidos pueden romperse de las siguientes formas:
• Compresion 
• Impacto
• Frotacion o rozamiento
• Corte
EQUIPOS UTILIZADOS
QUEBRANTADORES
Son maquinas de baja velocidad utilizada para la reducción
de grandes volumenes de sólidos; pueden ser lisos o
dentados.
DENTADO LISO
OPERACIONES MECANICAS
MOLINOS
Trabajan a alta velocidad y reduce el tamaño de las partículas
a polvo.
Los principales tipos de molinos son de rodillos y de martillos .
Los molinos de martillos son los equipos más utilizados porque 
pueden ser universalmente usados para moler la mayoría de los
materiales utilizados, su costo de capital es bajo y son fáciles de
operar.
Su desventaja es que tienen alto consumo de energía y requieren un
gran volumen de aire de aspiración. 
OPERACIONES MECANICAS
MOLINO DE MARTILLOS Y SISTEMA DE ASPIRACION
MARTILLO
APLICACIONES: 
Azúcar, Conchillas, Pigmentos, Resinas, Abonos, Almi dón 
Cal Corcho , Legumbres, especias, Piedras, Mármol 
Ladrillos, Huesos, Cerámica , Vidrio,Cal, Carbón, A rcilla
Alimentos Farmacéuticos, Fertilizantes, Alimentos 
balanceados, etc. 
DETERMINACION DEL CONSUMO DE ENERGIA EN LA 
REDUCCION DE TAMAÑO (LEY DE BOND)
Ley empírica para determinar consumo de energía. 
P = 0.3162 Wi M ((1 / Db½)-(1/Da ½))
Donde:
P: Potencia necesaria para triturar.(Kw)
Wi: Indice de trabajo (kwh / ton)
M: Velocidad de alimentación (ton / hora)
Db: Tamaño final del producto(mm)
Da: Tamaño inicial del producto(mm)
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IMPORTANCIA REDUCCION TAMAÑO
En los procesos que interviene es la operación mas costosa
en cuanto a consumo de energía se refiere, debido a esto se
debe optimizar el proceso, conociendo las variables que lo 
afectan.
Debido a que el consumo de energía depende de los tamaños
final e inicial de las partículas se debe evaluar el tamaño
final deseado con el fin de no reducir el tamaño mas de lo 
necesario.
IMPORTANCIA REDUCCION TAMAÑO
En Estados Unidos esta calculado en 32 billones Kwh / año
el consumo de energía en la operación reducción de tamaño.
PARTICIPACION CONSUMO 
ENERGIA(REDUCCION TAMAÑO)
50%
25%
13%
12%
M INERALES
CEM ENTO
CARBON
AGRICULTURA
OPERACIONES MECANICAS
TRANSPORTE DE MATERIALES
Los sistemas de transporte se usan para muchos propósitos en la
industria (mezclado y clasificación de materias según el tamaño). Por
lo general, se usan para transportar ingredientes a granel en una
dirección horizontal con poca pendiente, pero con una modificación
especial, a veces se instalan transportadores con inclinaciones
marcadas o incluso en posiciones verticales.
El tipo y tamaño del transportador seleccionado para cada aplicación
se basa en varios factores, los cuales incluyen:
- Características físicas y químicas de los ingredientes.
- Cantidad o ritmo de flujo.
- Distancia y elevación.
- Eficiencia.
OPERACIONES MECANICAS
De acuerdo con el producto que manejan, los transportadores se
clasifican en:
- Transportadores para productos a granel.
- Transportadores para productos empacados.
Los transportadores para productos a granel son aquellos en los
cuales se maneja el material suelto y sin que interese la orientación
de las partículas sobre el transportador.
Ejemplos de estos son el transportador de tornillo sinfín y el elevador
de cangilones.
Los transportadores de productos empacados son aquellos en los
cuales el producto se maneja dentro de una unidad de empaque.
Ejemplo bandas transportadoras.
OPERACIONES MECANICAS
TIPOS DE TRANSPORTADORES
TORNILLO SIN FIN
Es de los métodos más sencillos y más antiguos para transportar
materiales a granel. El material colocado en el cuerpo del
transportador a través de las aberturas de entrada se mueve a lo largo
en un suave movimiento en espiral por la rotación del tornillo. Las
entradas, salidas, compuertas, transmisiones y otros accesorios
controlan el ritmo de transporte del material y el lugar de descarga. 
OPERACIONES MECANICAS
TORNILLO SIN FIN
Se pueden utilizar en sentido horizontal o inclinados; al
inclinarse se reduce su capacidad.
Tabla 1. Reducción de capacidad en tornillos sinfí n 
inclinados
Inclinación en grados 10 15 20 25 30 35
% reducción de capacidad 10 26 45 58 70 78
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OPERACIONES MECANICAS
TORNILLO SIN FIN
La capacidad del tornillo esta dada por:
C = ¶ . ( DT 2 - DE 2). P.K.N. 60. Þ. R / 4 
C : Capacidad del tornillo en ton / hora.
¶: 3,1416.
DT : Diámetro del tornillo en metros.
DE : Diámetro del eje en metros.
P : Paso en metros.
K : Factor de llenado (0-1).
N : Revoluciones por minuto del tornillo.
þ : Densidad del material.
R : Reducción de capacidad debida a inclinación del tornillo(0-1)
OPERACIONES MECANICAS
TIPOS DE TRANSPORTADORES
TRANSPORTADOR DE ARRASTRE
Consiste de una serie de paletas unidas a una cadena sin fin que se
mueve a lo largo de un cuerpo estacionario.Las paletas de arrastre
son casi autolimpiables y adecuadas para las aplicaciones que
requieren de movimiento horizontal de los ingredientes, donde se
transportan varios ingredientes usando el mismo transportador.
OPERACIONES MECANICAS
La capacidad de un transportador de arrastre esta dada por:
C = N. 60. D. B. V.P. þ. k 
C : Capacidad del transportador de arrastre en toneladas / hora.
D : Número de dientes del piñón.
N : Revoluciones por minuto.
B : Paso del piñón en metros.
P : número de paletas / metro
V : volumen de una paleta en m3
þ : Densidad del material en [ton/m3]
k : Factor de llenado.
OPERACIONES MECANICAS
ALIMENTADOR VIBRATORIO
Proporcionan un medio sencillo y fácil para variar la cantidad de 
Flujo de materiales a granel; permite controlar el flujo.
Requiere poco mantenimiento debido a su sencillo diseño.
ELEVADOR DE CANGILONES
Los elevadores de cangilones son el medio más eficiente para elevar
grano, ingredientes peletizados y suaves, alimentos terminados y casi
todos los materiales, a excepción del material pegajoso que no se
descargara de los cangilones. Los elevadores de cangilones
requieren de la menor cantidad de potencia para el transporte vertical
que cualquier otro sistema de transporte.
OPERACIONES MECANICAS
La capacidad de un elevador de cangilones esta dada por:
C = D.¶ . N. 60. V. Þ. k . d
C : Capacidad del elevador en toneladas / hora.
D : Diámetro de la polea en metros.
¶: 3.1416.
N: Revoluciones por minuto de la polea superior.
V : Volumen del cangilón en m3
þ : Densidad del material en [ton/m3]
d : Número de cangilones por metro
k : Factor de llenado (0-1)
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OPERACIONES MECANICAS
IMPORTANCIATRANSPORTE DE MATERIALES
• Es una etapa en la que se genera material particulado (mermas).
• Se deben conocer los diferentes tipos de transportadores con el fin
de evitar contaminacion cruzada en el proceso.
• Se debe evaluar la capacidad de los sistemas de transporte para
evitar cuellos de botella y conseguir sincronia en el proceso.
OPERACIONES MECANICAS
FILTRACION
Separacion de particulas solidas de un fluido haciendolo pasar a
traves de un medio filtrante, en el cual quedan los solidos. Las
separaciones van desde un sencillo colado hasta separaciones
complejas.
La mayoria de los filtros utilizados son de presion o de vacio; los
filtros pueden ser de 2 tipos: clarificadores o de torta.
El medio filtrante debe:retener los solidos a filtrar, no debe
obstruirse, debe ser quimicamente resistente, permitir que la
torta formada se desprenda limpia, completa y no debe ser caro.
OPERACIONES MECANICAS
SEDIMENTACION CENTRIFUGA
Se utiliza para aumentar la velocidad de sedimentacion de
particu; el equipo utilizado para separaciones centrifugas es el
ciclon.
El ciclon consiste en un cilindro vertical con un fondo conico ,
una entrada tangencial cerca de la parte superior y una salida
para el material particulado en el fondo.
La separacion en un ciclon aumenta con el tamaño y la densidad
de las particulas (a mayor densidad mayor separacion) y
disminuye al aumentar la temperatura del gas(debido al aumento
de su viscosidad).
A mayor diametro en el ciclon menor es la separacion debido a
que disminuye la fuerza centrifuga.
OPERACIONES MECANICAS
SEDIMENTACION CENTRIFUGA
El factor de separacion en un ciclon esta dado por la siguiente
ecuacion:
Fc / Fg = u 2 / rg
Donde:
Fc: Fuerza centrifuga
Fg: Fuerza debida a la gravedad
u: Velocidad tangencial
r: radio del ciclon
g: gravedad
OPERACIONES MECANICAS
CONTROL CONTAMINACION DEL AIRE
En los sistemas de transporte y la reducción de tamaño el
principal contaminante del aire es el polvo de particulados; la
cantidad de polvo generada depende de las características del
material(humedad, densidad y textura) y las características del
equipo (agitación, velocidad...).
El polvo de particulados puede tener efectos nocivos como:
• Precursor de explosiones en áreas encerradas
• Toxico al hombre y animales en el sistema respiratorio
• Oscurece la visibilidad
OPERACIONES MECANICAS
EQUIPOS Y TECNICAS PARA EL CONTROL DE LA 
CONTAMINACION
SEPARADORES DE CICLON
Emplean la separación por inercia como el mecanismo de
remoción; la fuerza centrifuga separa los particulados del aire,
las partículas mas pesadas caen al fondo, mientras el aire sale
por la parte de arriba.
Los separadores de cilon estan diseñados para remover
Particulas de 10 a 20 micronesy mayores; la eficiencia
de los ciclones es del 90 al 99%
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OPERACIONES MECANICAS
EQUIPOS Y TECNICAS PARA EL CONTROL DE LA 
CONTAMINACION
COLECTORES CON FILTROS DE TELA
Se usan en lugar del ciclón para remover entre el 95 y 99.99%
de los sólidos del aire; los molinos de alta eficiencia utilizan de
este tipo de Filtro llamado también filtros de mangas..
OPERACIONES MECANICAS
TECNICAS PARA EL CONTROL DEL RUIDO
Para reducir el ruido se utiliza:
• Cámaras de insonorización
• Silenciadores en los sistemas de escape
• Cerca viva
• Mantenimiento preventivo en los equipos.