Reduccion De Tamaño

REDUCCION DE TAMAÑO

En la industria generalmente se trabaja con sólidos los cuales precisan de una reducción previa del tamaño de los trozos, gránulos o partículas. En la industria química la reducción de tamaño se efectúa normalmente para aumentar la superficie, ya que en la mayoría de las reacciones químicas en las que intervienen partículas sólidas la velocidad es directamente proporcional al área de contacto con una segunda fase, como puede ser el caso de la combustión y el de la lixiviación. Existen además otras razones para llevar a cabo la reducción de tamaño. Por ejemplo, puede resultar necesario romper un material en partículas muy pequeñas para separar dos constituyentes, especialmente cuando uno de ellos se encuentra disperso en pequeñas porciones aisladas. La operación de disminución o reducción de tamaños consiste en la producción de unidades de menor masa a partir de trozos mayores; para ello hay que provocar la fractura o quebrantamiento.

MECANISMOS DE LA REDUCCION DE TAMAÑO

Para reducir una partícula se requiere un esfuerzo de suficiente magnitud para rebasar la resistencia a la fractura de la partícula. La manera en la cual se fractura la partícula depende de la naturaleza de esta, y de la manera en que se aplique la fuerza a la partícula. Las fuerzas que se le pueden aplicar a una partícula para lograr su fractura y luego la reducción son:

COMPRESION: Es utilizada para la reducción gruesa de solidos duros, genera productos gruesos, medios o finos

CORTE: Se utiliza cuando se requiere un tamaño definido de partículas.

FROTACION O ROZAMIENTO: Genera productos finos a partir de materiales blandos no abrasivos.

IMPACTO: Esta técnica consiste en el choque de las partículas para la disminución de su tamaño.

ENERGIA NECESARIA PARA LA REDUCCION DE TAMAÑO

Resulta imposible calcular con precisión la cantidad de energía requerida para llevar a cabo la reducción de tamaño de un determinado material, si bien existe un cierto número de leyes empicas. Las leyes de Kick y Rittinger fueron las primeras en aparecer, formulándose posteriormente la debida de Bond. Las cuales pueden deducirse de la ecuación diferencial fundamental.

dE/dL= -CL^p

Esta ecuación establece que la energía dE necesaria para efectuar un pequeño cambio dL en el tamaño de la unidad de masa de material es una función exponencial sencilla del tamaño.

Si se hace p = -2, integrando se obtiene la ley de Rittinger.

E= K_R f_c (1/L_2 -1/L_1 )

Por otra parte si, p = -1, entonces se obtiene la ley de Kick.

E= K_K f_c ln⁡〖L_1/L_2 〗

Ninguna de las dos leyes anteriores permite calcular con precisión las necesidades de energía. La ley de Rittinger es aplicable principalmente a aquella parte del proceso en la que se crea una nueva superficie, y resulta más precisa para la molturación fina. La ley de Kick, sin embargo, esta más estrechamente relacionada con la energía necesaria para provocar una deformación elástica antes que tenga lugar la fractura y resulta más precisa para la trituración de material grueso.

Bond sugirió una ley intermedia entre las de Rittinger y Kick, introduciendo p= -3/2

E= 2C (1/(L_2^(1/2) )-1/(L_1^(1/2) ))

E= 2C √(1/L_2 ) {1-1/q^(1/2) }

Donde

q= L_1/L_2

Es la relación de reducción; asumiendo C=5E_i

E= E_i √(100/L_2 ) {1-1/q^(1/2) }

Bond denomino a E_i índice de trabajo, expresándolo como la cantidad de energía requerida para reducir la unidad de masa de material desde un tamaño de partícula infinito hasta un tamaño L_2 de 100 μm (es decir, q=∞)

Existen dos métodos distintos para introducir el material en un aparato de reducción de tamaño. El primero se denomina “molturación libre” y en él la velocidad de alimentación del material es comparativamente baja de manera que el producto puede salir con facilidad; por tanto su tiempo de residencia en la maquina es corto y se evita la producción de cantidades apreciables de material de tamaño excesivamente pequeño. El segundo método se denomina “alimentación estrangulada”. En este caso la maquina se mantiene completamente llena de material, regulándose la descarga del producto de forma que el material permanezca en la maquina durante un tiempo más largo. Esto origina un grado de molturación más elevado, pero la capacidad de la maquina se reduce y el consumo de energía es más elevado. Por tanto, este método se utiliza únicamente cuando debe tratarse una cantidad de material relativamente pequeña y cuando se desea llevar a cabo toda la reducción de tamaño en una sola operación.

Si la planta funciona de tal forma que el material pasa una sola vez a través del equipo, como en la alimentación estrangulada el proceso se denomina “molturación en circuito abierto”. Por otra parte, si el producto contiene material insuficientemente molturado, puede ser necesario separar una parte de dicho producto y reciclar el material de mayor tamaño para un segundo tratamiento. Este es el sistema generalmente adoptado, denominado “molturación en circuito cerrado”.

Es interesante utilizar un cierto número de unidades de reducción de tamaño cuando debe reducirse considerablemente el tamaño de partículas, ya que generalmente no resulta económico efectuar una gran relación de reducción en una sola máquina. Según los tamaños de alimentación y de producto, el equipo puede clasificarse en diversas clases.

Tamaño de la alimentación Tamaño del producto

Trituradores primarios 1500-40 mm 50-5 mm

Trituradores intermedios 50-5 mm 5-0,1 mm

Trituradores finos 5-2 mm 0,1 mm

Tabla #1 Clasificación del equipo de reducción de tamaño

NATURALEZA DEL MATERIAL A TRITURAR

La elección de la máquina para una operación de trituración dada será función de la naturaleza del producto requerido y de la cantidad y tamaño

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