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MANEJO DE SOLIDOS Y LIQUIDOS

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by

Katherine López

on 2 May 2014

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MANEJO DE
SOLIDOS
Y
LìQUIDOS

Los sólidos son más difíciles de tratar que los líquidos. En los
procesos, los sólidos pueden presentarse de diversas formas: grandes piezas angulares, anchas láminas continuas o polvos finamente divididos. Pueden ser duros y abrasivos, resistentes o gomosos, blandos o frágiles, polvorientos, plásticos o pegajosos.

Cuando hablamos de sólidos nos referimos

a las propiedades
, los
métodos de formación
,
modificación
y
separación de sólidos en forma de partículas.


CARACTERÌSTICAS
FORMA DE LAS PARTICULAS
Esféricas
No esféricas
TAMAÑO DE PARTICULAS
TAMAÑO MEDIO
Diámetro asociado con el área superficial
Diámetro medio
aritmético
TAMAÑO DE PARTICULAS
MEZCLADAS
Numero N de
particulas
Area superficial
Análisis diferencial
Análisis Acumulativo
PROPIEDADES DE MASAS DE PARTICULAS
PRESION
DENSIDAD
ESFUERZO CORTANTE
La densidad global es mínima cuando la masa está «suelta» y alcanza un máximo cuando la masa se somete a vibración o apisonamiento.
COHESIVOS
SOLIDOS
NO COHESIVOS
ALMACENAMIENTO DE SÓLIDOS
Almacenamiento a la intemperie
Los materiales gruesos, se almacenan a la intemperie en grandes apilamientos. Cuando se trata de toneladas de material, éste es el método más económico.
Los sólidos se retiran del apilamiento por medio de una cinta transportadora o una pala excavadora.
Almacenamiento en depósitos.
Los sólidos que son demasiado valiosos o demasiado solubles se almacenan en depósitos, tolvas o silos, todos estos contenedores se cargan por la parte superior utilizando algún tipo de elevador, mientras que la descarga se realiza generalmente por el fondo.
Depositos
Tolvas
Silos
PRESIONES EN DEPOSITOS, TOLVAS Y SILOS
Descarga de depósitos.
REDUCCION DE TAMAÑO
Características de los elementos 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.

Requerimientos de energía y potencia en la desintegración:
El coste energéticos el de mayor importancia en trituración y molienda, de forma que los factores que controlan este coste son de gran interés. Durante la reducción de tamaño, las partículas del material de alimentación son primeramente distorsionadas y forzadas.

Eficacia de la desintegración:
La relación entre la energía superficial creada por la desintegración mecánica y la energía absorbida por el sólido es la eficacia de desintegración Nc
Potencia consumida
Ley de Rittinger
Ley de Kick
Ley de Bond
EQUIPO PARA LA REDUCCION DE TAMAÑO
Quebrantadores
Los quebrantadores son máquinas de baja velocidad utilizadas para la reducción
gruesa de grandes cantidades de sólidos.
Quebrantadores de mandibulas. En un quebrantador de mandíbulas la alimentaciónse introduce entre dos mandíbulas que forman una V abierta por la parte superior. Una de las mandíbulas, que recibe el nombre de yunque, es tija, está situada en posición casi vertical y no se mueve; la otra, que recibe el nombre de oscilante, se mueve alternativamente en un plano vertical, y forma un ángulo de 20 a 30” con la mandíbula tija. Está accionada por una excéntrica, de forma que aplica una gran fuerza de compresión a los trozos situados entre las mandíbulas
Quebrantadores giratorios. Un quebrantador giratorio puede onsiderarse como un quebrantador de mandíbulas troncocónicas, entre las cuales el material es triturado en algún punto en todo momento.
Molinos El término molino se utiliza para describir una gran variedad de máquinas de reducción de tamaño para servicio intermedio. El producto procedente de quebrantador con frecuencia se introduce como alimentación de un molino, en el que se reduce a polvo.
Molinos de martillos e impactores.
Todos estos molinos contienen un rotor que
gira a alta velocidad en el interior de una carcasa cilíndrica. El eje generalmente
es horizontal. La alimentación entra por la parte superior de la carcasa, se trocea
y cae a través de una abertura situada en el fondo.
Maquinas de rodadura-compresión. En este tipo de molinos las partículas sólidas son captadas y trituradas entre un medio rodante y la superficie de un anillo o carcasa.
Molinos de frotación. Las partículas de sólidos blandos son frotados entre las caras planas estriadas de unos discos circulares rotatorios. El eje del disco es generalmente horizontal, aunque a veces puede ser vertical. En un molino de rotación simple uno de los discos es estacionario y el otro rota.
Molinos de volteo. Una carcasa cilíndrica que gira lentamente alrededor de un eje horizontal, y está llena aproximadamente hasta la mitad de su volumen con un medio sólido de
molienda, constituye un molino de volteo.
Molinos de martillos con clasificación es un molino de martillos con clasificación interna. Un conjunto
de martillos giratorios está acoplado entre dos discos rotores, esencialmente igual
que en un molino de martillos convencional
Molinos que utilizan la energía de un fluido. En estos molinos las partículas
sólidas están suspendidas en una corriente gaseosa y son transportadas a alta
velocidad siguiendo un camino circular o elíptico.
Molinos agitados. Para algunas operaciones de molienda ultrafina se utilizan
pequeños molinos discontinuos no rotatorios que contienen un sólido como
medio de molienda.
OPERACION DEL EQUIPO
Operación en circuito abierto Cuando las partículas de tamaños más grandes no se hacen retornar a la máquina para su posterior reducción, se dice que el molino opera en circuito abierto.

Circuito cerrado es la denominación que se aplica a la sección de un molino y unseparador conectados de forma que las partículas gruesas retornan al molino. Para partículas gruesas el dispositivo de separación es un tamiz o rejilla, mientras que para polvos finos se utiliza alguna forma de clasificador

Control de alimentación
y descarga
CRISTALIZACION
Cristalización es la formación de partículas sólidas a partir de una fase homogénea. La formación de partículas sólidas puede tener lugar a partir de un vapor, como la nieve, mediante la solidificación de un líquido fundido, como ocurre en la formación de grandes monocristales, o bien como cristalización de una disolución líquida.
Importancia del tamño de los crsitales :Si los cristales se comercializan como un producto acabado, la aceptación por los consumidores exige cristales individualesresistentes de tamaño uniforme, que no formen agregados y que no se aglomeren en el envase. Por estas razones es preciso controlar la distribución del tamaño de los cristales (CSD), y éste es uno de los principales objetivos en el diseño y operación de cristalizadores
GEOMETRIA DE LOS CRISTALES
Se caracteriza por el hecho de que sus partículas constituyentes, que pueden ser átomos, moléculas o iones, están dispuestas en formaciones ordenadas tridimensional mente llamadas redes espaciales
Sistemas cristalográficos Un determinado material puede cristalizar en dos o más sistemas diferentes dependiendo de las condiciones de cristalización.
Cristales invariantes. En condiciones ideales, un cristal en crecimiento, mantiene
la semejanza geométrica durante el crecimiento. Tal cristal recibe el nombre d invariante.
Tamaño de los cristales y factores de forma. Se puede utilizar una sola dimensión para medir el tamaño de un cristal invariante de una forma definida se utiliza la ecuación
FUNDAMENTOS DE LA CRISTALIZACION
Pureza del producto. Un cristal perfectamente formado es totalmente puro, perO cuando se retira del magma tina1 retiene aguas madres por quedar ocluidas en el interior de la masa de sólidos.
Equilibrios y rendimientos El equilibrio en los procesos de cristalización se alcanza cuando la disolución está
saturada y la relación de equilibrio para los cristales grandes es la curva de solubilidad. El rendimiento Del proceso se puede calcular entonces a partir de la concentración de la disolución original y la solubilidad para la temperatura final. Si durante el proceso se produce una evaporación apreciable, ésta debe de ser conocida o estimada.
Sobresaturación. Para la formación de un cristal se requieren dos etapas: (1) el nacimiento de una nueva partícula y (2) su crecimiento hasta tamaño macroscópico. La primera etapa recibe el nombre de nucleación. El potencial impulsor para ambas velocidades es la sobresaturación y en una disolución no saturada o saturada no puede ocurrir ni nucleación ni crecimiento. Por supuesto que pueden formarse cristales muy pequeños por rascado del recipiente que contiene una disolución saturada y estos cristales actúan como núcleos para un posterior crecimiento si la disolución está sobresaturada.
Ecuacion de Kelvin: La solubilidad de una sustancia está relacionada con su
tamaño de partícula por la ecuación de Kelvin
MEZCLADO DE SOLIDOS Y PASTAS
Este procesos implican la interposición de dos o más componentes separados para formar un producto más o menos uniforme.

MEZCLADORES
Amasadoras continuas. . Los aparatos descritos hasta ahora operan por cargas con cantidades de material relativamente pequeñas.

Mezcladores de rodillos. Otra forma de someter las pastas y sólidos deformables a un intenso esfuerzo cortante consiste en hacerlos pasar entre rodillos metálicos lisos que giran a velocidades diferentes. Mediante pasos repetidos entre tales rodillos de mezcla se pueden dispersar correctamente aditivos sólidos en materiales pastosos o plásticos duros.

Mezcladores de moletas. Una mezcladora de moletas produce una acción de
mezclado diferente a la de los demás aparatos. El moleteado es una acción de frotamiento similar a la que tiene lugar en un mortero

Batidoras. En una batidora, el mezclado se realiza por medio de palas o cuchillas
dispuestas helicoidalmente sobre un eje horizontal que gira en un recipiente
abierto o en un cilindro cerrado.

masadoras, dispersores y masticadores. Aplastan la masa, la remueven sobre sí misma y la aplastan nuevamente. La mayor parte de las amasadoras también desgarran y cortan la masa por la acción de una pala móvil y una superficie estacionaria.

Mezcladores de cubetas intercambiables. el agitador consta de varias placas verticales, o dedos, solidarias
con un cabezal rotatorio y situadas cerca de la pared de la cubeta

MEZCLADORES PARA POLVOS SECOS
Mezcladores de cintas. Un mezclador de cintas consiste en una cubeta horizontal provista de un eje central y un agitador de cintas helicoidales.

Mezcladores de tornillo interno. Los granos que fluyen libremente y otros sólidos ligeros se suelen mezclar en un tanque vertical provisto de un transportador helicoidal que eleva y conduce el material.

Mezcladores de volteo. Muchos materiales se mezclan volteándolos en un contenedor
parcialmente lleno que gira alrededor de un eje horizontal

Volantes de impacto. Los polvos linos y ligeros, tales como insecticidas, se mezclan de forma continua esparciéndolos en una delgada capa por acción de la
fuerza centrifuga.

SEPARACIONES MECANICAS
TAMIZADO
es un método de separación de partículas basado exclusivamente en el tamaño de las mismas

FILTRACION
Filtración es la separación de partículas sólidas a partir de un fluido haciendo pasar el fluido a través de un medio filtrante sobre el que se depositan los sólidos.

Tamices y parrillas estacionarias: Una parrilla es un enrejado de barras metálicas paralelas dispuestas inclinadamente. La pendiente y el camino que sigue el material son generalmente paralelos a la longitud de las barras. La alimentación de partículas muy gruesas, como la procedente de un triturador primario, se deja caer sobre el extremo más elevado de la parrilla.

Tamices giratorios. En casi todos los tamices que producen fracciones clasificadas por tamaños, el material grueso es el primero que se separa mientras que elmás tino es el último.

Tamices vibratorios. Los tamices que vibran con rapidez y pequeña amplitud se obstruyen con menos facilidad que los tamices giratorios.

Tamiz centrífugo. En el aparato que se muestra en la Figura 30.4 el tamiz
consiste en un cilindro horizontal de tela metálica o de material plástico.

Filtros clarificadores
Los filtros clarificadores se denominan también «filtros de lecho profundo» ya que las partículas del sólido son atrapadas en el interior del medio filtrante, no observándose, en general, una capa de sólidos sobre la superficie del medio filtrante.


Un fluido puede definirse como una sustancia que no resiste, de manera permanente, la deformación causada por una fuerza y, por tanto, cambia de forma. Se considera que los gases, líquidos y vapores tienen las características de fluidos. En las industrias de proceso, gran parte de los materiales están en forma de fluidos y deben
almacenarse, manejarse, bombearse
y
procesarse,
por lo que resulta necesario conocer los principios que gobiernan al flujo de fluidos y también los equipos utilizados
El estudio de la transferencia de momento lineal, o mecánica de Fuidos como también se le llama, puede dividirse en dos ramas:
estática de fluidos
, o fluidos en reposo y
dinámica de fluidos
, o fluidos en movimiento.


ESTATICA DE FLUIDOS
En un fluido estático, una de las propiedades importantes es la presión del fluido. La presión es la fuerza superficial ejercida por un fluido sobre las paredes del recipiente que lo contiene. Además, se tiene presión en cualquier punto del volumen de un fluido.
PRESION
La presión de un fluido esta dada por la fuerza sometida por la masa de este fluido sobre su area de apoyo puesto que lo que determina la presión en un fluido es la altura vertical del mismo, la forma del recipiente no afecta la presión.
COMPRESION LOS FLUIDOS
Aunque la densidad de un fluido depende de la temperatura y de la presión, la variación de la densidad al modificar estas variables puede ser grande o pequeña.
Un fluido es comprensible si la densidad varía considerablemente con respecto a la temperatura y la presion
Si la densidad varía poco por cambios moderados de temperatura y presión, el fluido no es compresible
Equilibrio hidrostático.
En una masa estacionaria formada por un solo fluido estático, la presión es constante en cualquier sección transversal paralela a la superficie de la Tierra pero varía con la altura.
APLICACIONES DE LA ESTATICA DE FLUIDOS
CAIDA DE PRESION.
DISPOSITIVOS PARA MEDIR LA PRESION Y LAS DIFERENCIAS DE PRESION


1. Manómetro de tubo en U simple.
2. Tubo en U de dos fluidos.
3. Manómetro de presión de Bourdon. Aunque los manómetros se usan para medir presiones, el dispositivo más común para medir presiones es el manómetro mecánico de tubo de Bourdon. Un tubo hueco enroscado del manómetro tiende a enderezarse cuando está sujeto a una presión interna, y el grado de enderezamiento depende de la diferencia entre las presiones interna y externa. El tubo está conectado a un indicador en un cuadrante calibrado.
4. Separador por gravedad de dos líquidos inmiscibles.
TIPOS DE FLUIDOS
FLUIDO LAMINAR
FLUIDO TURBULENTO
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