APUNTES 4a UNIDAD PROCESOS DE

PROCESOS DE SEPARACIÓN I
IV UNIDAD MANEJO DE SÓLIDOS
ALMACENAMIENTO DE SÓLIDOS
Almacenamiento a la intemperie.
Los materiales gruesos, tales como grava y carbón, se almacenan a la intemperie en grandes
apilamientos. Cuando se trata de centenares o millares 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. El almacenamiento a la intemperie puede dar lugar a problemas ambientales tales
como formación de polvos o lixiviación de material soluble contenido en el apilamiento. La formación
de polvos puede exigir algún tipo de recubrimiento protector del sólido almacenado; la lixiviación se
puede controlar recubriendo el apilamiento o bien construyendo en su base un estanque poco
profundo con el fondo impermeabilizado, de donde se puede retirar con seguridad el líquido de
lixiviación.
Almacenamiento en depósitos.
Los depósitos, tolvas o silos son recipientes cilíndricos o rectangulares de hormigón o metal. Los
silos suelen ser altos y de diámetro relativamente pequeño, mientras que los depósitos son bastante
anchos y no tan altos. Una tolva es un pequeño depósito con un fondo oblicuo, que se utiliza para el
almacenamiento temporal antes de introducir los sólidos como alimentación del proceso. Todos
estos contenedores se cargan por la parte superior utilizando algún tipo de elevador, mientras que la
descarga se realiza generalmente por el fondo.
Presiones en depósitos, tolvas y silos.
Cuando sólidos granulares se almacenan en un depósito o una tolva, la presión lateral ejercida sobre
las paredes en cualquier punto es menor que la calculada a partir de la carga de material situada por
encima de dicho punto. Además, generalmente hay fricción entre la pared y los granos de sólido y,
debido al entrecruzamiento de las partículas, el efecto de esta fricción se propaga a través de la
masa. La fuerza de fricción en la pared tiende a contrarrestar el peso del sólido y reduce la presión
ejercida por la masa sobre el fondo del contenedor. En el caso extremo, este efecto provoca que la
masa forme un arco o puente, de tal forma que aunque se retire el material situado debajo de la
masa de sólido, éste no cae.
dZ = espesor de una capa horizontal situada a una distancia Z de la superficie superior de los
sólidos.
r = radio interior del depósito
ZT = altura total de los sólidos
Cuando la sección del depósito no es circular, r se sustituye por dos veces el radio hidráulico. El
coeficiente de fricción se obtiene experimentalmente determinando el ángulo para el cual los sólidos
comienzan justamente a deslizar sobre un plano inclinado. El coeficiente µ´ es la tangente de este
ángulo. Para materiales granulares sobre superficies metálicas o de hormigón, µ’ varía entre 0,35 y
0,55.
(Las fórmulas y los ejercicios ya se vieron en clase).
REDUCCIÓN DE SÓLIDOS
Las operaciones de molienda son muy comunes en las industrias de minerales y del cemento. Entre
los ejemplos están los minerales de cobre, níquel, cobalto y hierro, que se muelen antes de
procesarlos por vía química. La piedra caliza, el mármol, el yeso y la dolomita, se muelen para
usarse como cargas en el papel, las pinturas y el caucho. Las materias primas del cemento, tales
como cal, alúmina y sílice, se muelen antes de procesarlas.
Los sólidos se reducen de tamaño mediante diversos métodos:
La Compresión o trituración: se usa para reducir sólidos duros a tamaños más o menos grandes.
El impacto: produce tamaños gruesos, medianos o finos.
El desgaste o frotamiento: produce materiales muy finos.
El corte: se usa para obtener tamaños prefijados.
En la reducción de tamaño de los sólidos, los materiales de alimentación se pulverizan a tamaños
más pequeños por medio de una acción mecánica, es decir se fracturan. La energía requerida para
la fractura está en función del tipo de material, del tamaño y de su dureza.
Equipo para la reducción de tamaño
TRITURADOR DE QUIJADAS: Es un equipo para la reducción no muy fina de grandes cantidades
de sólidos. Su principal aplicación es en la trituración primaria de materiales duros y casi siempre va
seguida de un procesamiento posterior en otro tipo de triturador.
TRITURADORES GIRATORIOS: Es el equipo más predominante en el campo de la trituración de
minerales duros en trozos de gran tamaño. Se puede considerar que su acción es la de un mortero
manual.
TRITURADORES DE RODILLOS: Se suelen utilizar para productos alimenticios, que casi siempre
son blandos, tales como harina, soya y almidón.
MOLINOS DE MARTILLOS: Se usan para reducir partículas de tamaño intermedio a dimensiones
pequeñas o a polvos. Con frecuencia la alimentación de los molinos de martillos es el producto de
trituradores giratorios o de quijadas.
MOLINOS GIRATORIOS: Se usan para reducir materiales a tamaños intermedios y finos. Estos
equipos operan en seco o en húmedo.
a) Triturador giratorio
b) Triturador de rodillos
(Formulas y ejercicios ya se vieron en clase).
TRANSPORTE DE SÓLIDOS
El transporte puede clasificarse según el tipo de sustancia a transportar: sólidos, líquidos y gases. Y
en función del espacio físico donde se desarrolla el mismo: externo e interno.
Transporte Externo
El transporte externo resulta vital para la determinación de la localización de una planta industrial. En
toda la planta industrial resulta necesario hacer llegar materias primas, combustibles y otros
materiales y sacar productos y desechos; por lo que para ello resulta imprescindible elegir el medio
de transporte más adecuado.
En general estos transportes son periódicos y no continuos, a excepción del transporte de gases o
líquidos por tuberías (que habitualmente se realiza en plantas petroquímicas). De los medios de
transporte existentes, en términos generales se debe señalar que el automotor resulta como el
técnico y económicamente más adecuado para realizar transportes de pequeños volúmenes, a
cortas y medianas distancias; mientras que el ferroviario y la navegación fluvial o marítima resultan
convenientes para la movilización de grandes volúmenes (transportes masivos) a larga y media
distancia.
Transporte interno
El transporte interno de una planta industrial debe ser analizado cuidadosamente, ya que el mismo
resulta significativo en el costo final del producto. Algunos autores estiman que puede alcanzar a un
valor de hasta el 40 % del costo total del producto fabricado.
TRANPORTADOR DE TORNILLO
Este transportador se utiliza para el movimiento de materiales abrasivos y no abrasivos, en horizontal
y oblicuo con pendiente que no supere los 30º. Puede transportar cereales, carbón, arena, piedra,
clinker de cemento, etc.; La longitud máxima de transporte no debe superar los 30 metros, pues más
allá de esa distancia los esfuerzos de torsión que se producen son muy elevados. El diámetro
máximo a utilizar es de 0,60 metros. Este tipo de transporte se utiliza principalmente para
movilización de granos en silos de campaña.
Valores para K (constante que varía con el peso y la abrasividad del material a transportar)
Materiales livianos y no abrasivos (por ejemplo cereales) = 0.018
Materiales pesados y no abrasivos (por ejemplo carbón) = 0.020
Materiales pesados y abrasivos (ejemplo Clinker) = 0.024
TABLA DE CAPACIDADES VOLUMÉTRICAS MÁXIMAS DE TRANSPORTE EN TRANSPORTADORES DE
ROSCAS INDUSTRIALES
TRANSPORTADOR DE RASQUETAS O PALETAS
Los transportadores de paletas se utilizan para transporte en horizontal y oblicuo hasta un ángulo no
mayor de 30 grados (en algunos casos puede llegar hasta 45 grados); se usan para transportar
materiales en trozos no abrasivos, una aplicación muy importante es la del transporte de granos
(cereales) en elevadores. No se deben aplicar al transporte de materiales abrasivos (tales como
piedras partidas y clinker de cemento), por el gran desgaste que se produce en el equipo. La
velocidad de las cadenas se encuentra entre 6 y 60 metros/min., aunque la más frecuente es de 30
metros/min.
CINTA TRANSPORTADORA
La aplicación de este transportador es variada, se utiliza para transporte de materiales en trozos
(minerales, rocas, carbón, clinker, etc.), cereales, bultos, etc. Transporta a grandes distancias en
horizontal y oblicuo hasta un ángulo de 25 grados como máximo, aunque la inclinación mayor más
frecuente alcanza solamente los 15 grados.
Estas instalaciones suelen ser costosas pero de bajo costo de operación, consumo energético y
mantenimiento. En algunos casos que se transporta materiales muy finos, la cinta una vez cargada
se cierra mediante dos solapas, con un sistema de cremallera, conformado por un tubo y evitando
que los polvos transportados polucionen el ambiente donde se desarrolla el transporte.
La capacidad de la cinta transportadora es función del ancho y velocidad de la cinta, la inclinación
del transporte y las características del material transportado. Las cintas pueden ser de distintos
materiales, tales como, tela, cuero, goma, sintético y metal. Pueden utilizarse planas o abarquilladas
Los anchos de cinta varían entre 35 y 150 cm. La velocidad de la cinta varía entre 30 y 120
metros/min.
ELEVADOR DE CANJILONES
El elevador de cangilones consiste en una cadena (o cinta) sin fin que en sus extremos cuentan con
una rueda dentada (o polea). A dicha cadena van unidos cangilones (baldes), a intervalos uniformes.
La rueda dentada superior es motora y la inferior es conducida. El accionamiento de la rueda motora
está dado por un motor a través de un reductor de velocidad.
Es un transportador utilizado para elevar granos, carbón, cenizas, cemento, minerales y rocas en
trozos, etc. Efectúa transportes en vertical y con inclinación superior a 45 grados. Es de frecuente
uso en elevadores de granos portuarios y silos de campaña y se conocen con el nombre de “Norias”.
Los elevadores de cangilones tienen tres formas distintas de descarga que se utilizan según los
materiales a transportar. La descarga centrífuga, usada para materiales livianos y secos (granos); la
descarga continua, suele utilizarse ya sea para el transporte de granos o en las dragas para la
elevación de arena húmeda y la descarga por gravedad, que se utiliza para materiales pesados y
pegajosos.
TAMIZADO
El tamizado es un método de separación de partículas basado exclusivamente en el tamaño de las
mismas. En el tamizado industrial los sólidos se sitúan sobre la superficie del tamiz. Los de menor
tamaño, o finos pasan a través del tamiz, mientras que los de mayor tamaño, o colas, no pasan.
Ocasionalmente el tamizado se realiza en húmedo, pero lo más frecuente es operar en seco. Los
tamices industriales se construyen con tela metálica, telas de seda o plástico, barras metálicas,
placas metálicas perforadas, o alambres de sección transversal triangular. Se utilizan diferentes
metales, siendo el acero al carbono y el acero inoxidable los más frecuentes. Los tamaños de los
tamices normalizados está comprendido entre 4 pulgadas y 400 mallas, y se dispone de tamices
comerciales de tela metálica con aberturas tan pequeñas como 1 µm. Los tamices más finos,
aproximadamente de 150 mallas, no se utilizan habitualmente debido a que con partículas muy finas
generalmente resultan más económicos otros métodos de separación. La separación en el intervalo
de tamaños entre 4 y 48 mallas recibe el nombre de tamizado fino y para tamaños inferiores a 48
mallas el tamizado se considera ultrafino.
Equipo de tamizado
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 separación
entre las barras es de 2 a 8 pulgadas. Los tamices de tela metálica estacionaria con inclinación
operan de la misma forma, separando partículas entre ½ y 4 pulgadas de tamaño. Solamente
resultan eficaces cuando operan con sólidos muy gruesos que contienen poca cantidad de partículas
finas.
TAMICES GIRATORIOS
Estos aparatos constan de varios tamices, acoplados unos encima de otros, formando una caja o
carcasa. El tamiz más grueso se sitúa en la parte superior y el más tino en la inferior; todos ellos
están provistos de las adecuadas conducciones para permitir la separación de las distintas
fracciones. La mezcla de partículas se deposita sobre el tamiz superior. Los tamices y la carcasa se
hacen girar para forzar el paso de las partículas a través de las aberturas de los tamices.
Los tamices son rectangulares y bastante largos, desde 1 ½ por 4 pies hasta 5 por 4 pies. La
frecuencia de giro y la amplitud del desplazamiento, así como el ángulo de inclinación, son
regulables. Dada una alimentación existe una combinación de velocidad de giro y amplitud de
desplazamiento que da lugar al máximo rendimiento. La velocidad de giro está comprendida entre
600 y 1800 rpm, y la potencia del motor entre 1 y 3 CV.
TAMICES VIBRATORIOS.
Los tamices que vibran con rapidez y pequeña amplitud se obstruyen con menos facilidad que los
tamices giratorios. Las vibraciones se pueden generar mecánica o eléctricamente. Son habituales
vibraciones comprendidas entre 1800 y 3600 vibraciones por minuto. Un tamiz de 12 pulgadas de
ancho y 24 pulgadas de longitud requiere alrededor de 1/3 CV, mientras que uno de 48 por 120
pulgadas requiere 4 CV.
TAMIZ CENTRÍFUGO
El tamiz consiste en un cilindro horizontal de tela metálica o de material plástico. Palas helicoidales
de alta velocidad dispuestas sobre un eje central impelen los sólidos contra la parte interior del tamiz
estacionario, con lo cual las partículas finas pasan a través del tamiz mientras que el rechazo es
transportado hasta el lugar de descarga.
BIBLIOGRAFÍA
 Mc.Cabe, J. C. Smith, J. C. y Harriot, P. Operaciones Unitarias en Ingeniería, Química.
McGraw – Hill.
 Geankoplis Christie, J. Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias, CECSA.
 Perry, Robert H. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook. McGraw – Hill.
Resumen y adaptación: M.I. Leticia Judith Moreno Mendoza