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Operaciones de Molienda y Transporte de Alimentos Tamizado

Alberto L.Huaman Huaman 87

CAPITULO IV

TAMIZADO

---------------------------------------------------------------------------------------------------------- OBJETIVO: Conocer los fundamentos de separacin por tamizado y los clculos que

intervienen en el diseo y clculo de potencia ----------------------------------------------------------------------------------------------------------

4.1 OPERACIN DE TAMIZADO

El tamizado es una operacin unitaria complementaria en la que una mezcla de partculas slidas de diferentes tamaos se separa en dos o ms fracciones pasndolos por un tamiz.

El tamizado es una tcnica muy antigua y barata y se utiliza principalmente para la separacin de partculas grandes. El tamao de las partculas retenidas en cada tamiz es equivalente a un promedio entre la abertura de la malla en la que se retuvo e inmediatamente por encima. La distribucin de los tamaos se obtiene colocando el producto en una serie de tamices, ordenadas de arriba hacia abajo por orden decreciente de luz de malla.

La separacin de materiales slidos por su tamao es importante para la produccin de diferentes productos (ej. arenas slicas). Adems de lo anterior, se utiliza para el anlisis granulomtrico de los productos de los molinos para observar la eficiencia de stos y para control de molienda de diversos productos o materias primas (cemento, caliza, arcilla, etc.).

El tamao de partcula es especificado por la medida reportada en malla por la que pasa o bien por la que queda retenida, as se puede tener el perfil de distribucin de los grnulos en el tamizador de manera grfica. La forma grfica es generalmente la ms usada y existen muchos mtodos en los que se realiza una presentacin semilogartmica, la cual es particularmente informativa.

El tamiz consiste de una superficie con perforaciones uniformes por donde pasar parte del material y el resto ser retenido por l. Para llevar a cabo el tamizado es requisito que exista vibracin para permitir que el material ms fino traspase el tamiz.

De un tamiz o malla se obtienen dos fracciones, los gruesos y los finos: la nomenclatura es la siguiente, para la malla 100, + 100 indica los gruesos y -100 indica los finos. Si de un producto se requieren N fracciones (clasificaciones), se requerirn N-1 tamices.



Los tipos de tamices que vibran rpidamente con pequeas amplitudes se les llaman "Tamices Vibratorios".

Las vibraciones pueden ser generadas mecnica o elctricamente. Las vibraciones mecnicas usualmente son transmitidas por excntricos de alta velocidad hacia la cubierta de la unidad, y de ah hacia los tamices. El rango de vibraciones es aproximadamente 1800 a 3600 vibraciones por minuto.

Figura 4.1: Esquema de un tamiz

Figura 4.2: Distribucin de tamices de mayor a menor

La cantidad de producto retenido por un tamiz se llama rechazo (R) y la cantidad no retenida Cernido (C). El tamao medio de rechazo (L) es la media aritmtica de las luces de malla entre el dicho tamiz y el superior.



Separacin por tamao

La separacin por tamao es fundamental y resulta muy eficiente cuando existen diferencias importantes en este sentido entre las especies y las malezas en la mayora de los casos es la diferencia ms importante. En la separacin por tamao se tienen en cuenta, segn la especie, tanto el ancho y el espesor de la semilla como su longitud.

Separacin por ancho y espesor

Los separadores por ancho y espesor se basan en zarandas de metal perforado o de mallas de alambre; las primeras con orificios circulares u oblongos o triangulares y las segundas con alambres entrelazados formando cuadrados o rectngulos. (Figura 4.2)

Perforaciones oblongas Perforaciones redondas Perforaciones triangulares

8 x 1/8 3/64 x 5/16 10/64 11/64 o 6 v

Figura 4.3. Tipos de cribas y perforaciones usadas en la limpieza de semillas.

Las zarandas de metal perforado con orificios redondos o circulares, separan las semillas que tienen igual espesor y ancho pero que difieren en longitud. Las zarandas de orificios oblongos o alargados separan las semillas que tienen igual ancho y longitud, pero que difieren en espesor, mientras que las zarandas de orificios triangulares, mucho menos utilizadas, sirven para apartar las semillas quebradas o con forma triangular.

4.1.1 Material

Metales de muchas clases, Seda, Nylon, crin, etc.

4.1.2 Caractersticas de un tamiz

Las caractersticas de un tamiz pueden ser de acuerdo a lo mostrado en la Figura 4.3.

Figura 4.3. Esquema de un tamiz



Figura 4.4: Caractersticas de un tamiz

dLm (4.1)

Donde: d = dimetro del hilo L = luz de la malla m = ancho de la malla

4.1.3 La caracterizacin tcnica del tamiz

Numero de mallas(n) o nmero de tamiz ser

mn

1 (4.2)

En otras ocasiones se designa el tamiz por el nmero de mallas por centmetro cuadrado (o por pulgada cuadrada), o sea, por

2

2 1

mn (4.3)

4.1.4 Factores que afectan la eficiencia de la operacin de tamizado

Irregularidades de la superficie de tamizado, tejido mal construido. El alto contenido de humedad Embotamiento u obturacin de los agujeros Magnetizacin Tiempo de agitacin

4.1.5 Eficacia de separacin

Se tiene la separacin de dos componentes A (gruesos) y B (finos) en donde el ingreso del flujo msico M, es separado en el que pasa el tamiz (finos) y en otro que queda en el tamiz conocido como rechazo (R) y como se tiene a continuacin:



TAMIZADO1

3

2

CERNIDO

RECHAZO

,Am

,Bm

,AX

,BX

1 AB XX

,Am

,Bm

,AX

,BX

1 AB XX

,Am

,Bm

,AX

,BX

1 AB XX Figura 4.5: Esquema del balance de materia en la operacin de separacin de tamizado

Donde: M = velocidad de flujo msico de la alimentacin R = velocidad de flujo msico de la corriente de rechazo C = velocidad de flujo msico de la corriente de cernidos XM = fraccin msica del material A en la alineacin (en M) XR = fraccin msica del material A en la corriente de rechazo (en R) XC = fraccin msica del material A en la corriente de cernidos (en C)

Las fracciones msicas del material B en las corrientes de alimentacin, superior (cernidos) e inferior (rechazos) son 1 XM, 1 XR y 1 XC.

Balance general en el sistema

Bruto (M) = cernido (C) + Rechazo (R)

CRM (4.4)

El material A contenido en la alimentacin debe salir en estas corrientes y, por tanto:

CRM XCXRXM (4.5)

Eliminando C de las Ecuaciones (4.1) y (4.2) se obtiene

CR

CM

XX

XX

M

R

Y eliminando R resulta?

CR

MR

XX

XX

M

C



Eficacia de un tamiz. La eficacia de un tamiz (con frecuencia llamado rendimiento del tamiz) es una medida del xito de un tamiz en conseguir una ntida separacin entre los materiales A y B. Si el tamiz funcionase perfectamente, todo el material A estara en la corriente superior (rechazo) y todo el material B estara en la corriente inferior (cernido). Una medida frecuente de la eficacia de un tamiz es la relacin entre el material A del tamao superior que realmente se encuentre en la corriente superior y la corriente general superior y la cantidad de A que entra con la alimentacin. Estas cantidades son R XR y M XM, respectivamente. Por tanto

M

RA

XM

XRE

(4.6)

Donde: EA es la eficacia del tamiz basada en el tamao mayor.

Anlogamente, una eficacia EB basada en el material del tamao inferior viene dada por

M

CB

XM

XCE

1

1 (4.7)

Se puede definir una eficacia global combinada como el producto de las dos relaciones individuales, de forma que si su producto se representa por E,

MM

CRBA

XXM

XXCREEE

1

1 2

(4.8)

Sustituyendo RM y CM de las Ecuaciones (4.4) y (4.5) en esta ecuacin (4.8) se obtiene referido a gruesos (A) es:

MMcR

RCMCMRA

XXXX

XXXXXX

1

12

(4.10)

Realizando el balance de materia referido a finos (B) se tiene:

MMCR

CRMRCMB

XXXX

XXXXXX

1

12

(4.9)



4.2 EJERCICIOS RESUELTOS

4.2.1 Ejercicio 1: Apertura de malla. Se tiene un tamiz de 60 mallas por cm construido con un material de 0,035 mm, cual es la apertura?.

Solucin

Aplicamos el concepto de mallas

nm

1

cmn

m 017,060

11

mmm 17,0

mmdml 135,0035,017,0

mmmxl 135,01035,1 4

4.2.2 Ejercicio 2: Calculo de eficacia

En un tamiz industrial se ha empleado un tamiz equivalente al nmero de tamiz de 200 de la serie Tyler, donde el dimetro de hilo es de 0,0021 pulgadas, obtenindose los siguientes resultados:

Kg de finos en el producto bruto = 800 kg Kg de gruesos en el producto bruto = 200 kg Contaminacin en el cernido = 20 kg Contaminacin del rechazo = 10 kg Calcular: La eficiencia de separacin

Solucin

Realizando balance de materia, en el esquema de acuerdo a la definicin es:

a) Para gruesos

Gruesos (entrada) = gruesos (Rechazo) + gruesos (cernido)

cm Rm kg 200

kg 20m kg 200 R

kg180mR



TAMIZADO1

3

2

CERNIDO

M= 1000 kg

RECHAZO

kgmFinos A 800:

kgmGruesos B 200:

kgm A 10

kgmB .......

kgm

kgm

A

B

......

,20

Finos A

Gruesos B

b) Para finos

Finos (entrada) = Finos (Rechazo) + finos (cernido)

Cm Rm kg 800

Cm kg 10 kg 800

kg790mCA

Cantidad de rechazo = 180 +10 = 190 kg

Cantidad de cernido = 790 +20 = 810 kg

Ahora trasladamos los valores calculados a la Figura siguiente y aplicamos la ecuacin de Eficacia de separacin referida al total de finos (A):

MMCR

RCMCMRA

XXXX

XXXXXX

1

12

TAMIZADO1

3

2

CERNIDO =810 kg

M= 1000 kg

RECHAZO = 190 kg

kgmA 800

kgmB 200

80,0AX

2,0BX

kgm A 10

kgmB 180 947,0BX

053,0AX

kgm

kgm

A

B

790

,20

975,0AX

025,0BX

Finos A

Gruesos B



8897,0136,0

121,0

80,0180,0975,0053,0

053,01975,080,0975,080,0053,02

A

Eficacia de separacin referida al total de Gruesos (B) en la mezcla

MMCR

CRMRCMB

XXXX

XXXXXX

1

12

8897,0136,0

121,0

20.020.01025,0947.0

025.01947.020.0947.0025,020.02

B

4.2.3 Ejercicio 3: Tamizado

En una planta de alimentos dedicados a la molienda, se ha producido un lote que luego pas por un tamiz industrial de 40 mallas por cm2 de con un dimetro de hilo de 0,58 mm pero no se sabe sobre la calidad de esta separacin. El departamento de control de calidad ha enviado los siguientes resultados de los anlisis de granulometra realizados a 100g de producto bruto y al cernido. Se ha encontrado en el rechazo 2 g de finos.

Tabla 3: Anlisis granulomtrico

Dimetro

(mm)

Rechazo (g) Cernido (g)

>2

2 a 1 99

1 a 0,5 91

0,5 a 0,4 52

0,4 a 0,2 19

menor a 0,2 10

total

Con esta informacin determinar:

a) Completar la columna de rechazo de la Tabla b) Determinar el tamao de separacin b) La eficacia de separacin

Solucin Aplicando el concepto de nmero de mallas se tiene:

2

2 1

nm

2025,040

11cm

nm



mmcmm 58,1 158,0

mmdmL 158,058,1

Malla de separacin ser de 1 mm

Dimetro

(mm)

Rechazo (g) Cernido (g)

>2 1

2 a 1 8 99

1 a 0,5 39 91

0,5 a 0,4 33 52

0,4 a 0,2 9 19

menor a 0,2 10 10

total 100 0

% de A en el bruto = 10%

% de B en el bruto = 90%

m A 90 m A 2

m B 10 m B 10

XA 0.9 XA 0.16667

XB 0.1 XB 0.83333

1 1

m A 88

m B 0

XA 1

XB 0

0.9778 1

0.9778

100 12

88

Eficacia (A)

Eficacia (B)

TAMIZADO1

3

2

CERNIDO

RECHAZO

MEZCLA

Finos = A

Gruesos = B

Eficacia de separacin referida al total de finos (A) en la mezcla

MMCR

RCMCMRA

XXXX

XXXXXX

1

12

9778,090,090,01117,0

17,011190,090.017,02

A

Eficacia de separacin referida al total de gruesos (B) en la mezcla



MMCR

CRMRCMB

XXXX

XXXXXX

1

12

9778,01,01,01083,0

0183,01,083,001,02

B

4.2.4 Ejercicio 4:Tamizado

Se ha analizado granulomtricamente un producto obtenido por cristalizacin y ha dado los siguientes resultados (materia que ingresar al tamizado).

El producto del que se ha tomado la muestra, aliment a un tamiz cuyo objetivo fue separar los cristales gruesos de los finos, tomndose como criterio de separacin 1 mm. Se ha tamizado en la fbrica 8630 kg de producto del que se ha tomado obteniendo 6730 kg de finos (tamao inferior a 1 mm) entre cuyos granos ninguno es grueso (demostrado por el anlisis de finura con una muestra de este producto con tamices contrastados). Determinar: la Eficacia de tamizado referido al total de finos en la mezcla.

Tabla 4: Anlisis del producto al tamizado

Dimetro (mm) peso (g)

Cristales de tamao superior > 2 0

Cristales de tamao entre 2,0 1,0 19.82



Cristales de tamao inferior a < 0,1 11.75

Total 100

Solucin.

En la Mezcla

Finos %,g,,,,BM 18801880751118102558

Gruesos %,g,,AM 821982191880100

Finos = 8630 kg (0,8018)= 6919,534 kg

Gruesos = 8630 kg(0,1982)= 1710,466 kg

Balance de finos

6919,534 kg = 6730 kg +FR



FR = 189,53 kg

Balance de gruesos

1710,466 kg = 0 +GR GR= 1710,466 kg

Eficacia de separacin referida a:

9726,0A

9726,0B

m A 6919.53 m A 189.534

m B 1710.46 m B 1710.47

XA 0.802 XA 0.100

XB 0.198 XB 0.900

1 1

m A 6730

m B 0

XA 1

XB 0

0.9726 1

0.9726

8630 1900

6730

Eficacia (A)

Eficacia (B)

TAMIZADO1

3

2

CERNIDO

RECHAZO

MEZCLA

Finos = A

Gruesos = B

4.2.5 Ejercicio 5:Tamizado

La capacidad de un tamiz (0,8mm) es de 30 ton /hr, en que tiene el siguiente anlisis granulomtrico:

Tamao (mm) Peso(g)

1.0 - 0.9 0.9 - 0.8 0.8 - 0.7 0.7 - 0.6 0.6 - 0.5

5 10 40 55 30

Encontrndose retenido 0,5 ton /Hr de finos en el rechazo y 0,5 ton /Hr de gruesos en el cernido.

a) Determine la eficiencia del tamizado.

Solucin

De la tabla determinamos las fracciones msicas entrantes de finos (A) y gruesos (B) en la alimentacin:



8929,0140

125Ax tonmA 787,26213,330

1071,0140

15Bx tonmB 213,330*1071,0

Balance de materia para Finos:

CF tm/h0,5 tm/h 6,7872 hTm/287,26FC

Para Gruesos:

CG tm/h0,5 tm/h ,2133 hTm/713,2GC

En el esquema tenemos:

m A 26.787 m A 0.5

m B 3.213 m B 2.713

XA 0.8929 XA 0.156

XB 0.1071 XB 0.844

1 1

m A 26.878

m B 0.5

XA 0.982

XB 0.018

0.8319 1

0.8319

30 3.213

27.378

Eficacia (A)

Eficacia (B)

TAMIZADO1

3

2

CERNIDO

RECHAZO

MEZCLA

Finos = A

Gruesos = B

Eficacia de separacin referida al total de finos en la mezcla

8319,0A

8319,0B

4.3 EJERCICIOS PROPUESTOS

1. Defina la operacin de tamizado. 2. Tamizar es lo mismo separar por tamaos?. 3. Aplicacin del clasificador por tamaos en la industria alimentaria, ejemplos. 4. Cules son las caractersticas de un sistema de tamiz. 5. Que es nmero de malla. 6. A que se refiere la eficacia de separacin en una mezcla de partculas?.



4.4 RESUMEN

4.5 BIBLIOGRAFIA

1. MARKS; Manual del Ingeniero Mecnico; Editorial McGraw-Hill; Mxico 2. OLIVO PEARANDA CHRISTIAN RAFAEL y SILVA CUEVA ANGEL

FRANCISCO. Diseo y Construccin de una Mquina Clasificadora de Caf. 2009. Escuela Politcnica Nacional. Tesis para obtener ttulo de ingeniero mecnico. Quito, 2009.

3. SHIGLEY-MISCHKE; Manual de Diseo Mecnico; 5 Ed; Editorial Mc Graw-Hill; Mxico ,1989

4. S.K.F; Catalogo General; Editorial S.K.F; Italia 1982.

El tamizado es una operacin bsica en la que una mezcla de partculas slidas

de diferentes tamaos se separa en dos o ms fracciones, pasndolas por un

tamiz. Cada fraccin es ms uniforme en tamao que la mezcla original. El

tamizado es una operacin unitaria complementaria en muchos casos de la

reduccin de tamao o de la trituracin. Asimismo, se conoce el concepto de

tamiz y por cules tamices est formada una serie normalizada Tyler. Luego de

todo esto, se analiza la forma de realizar el anlisis granulomtrico

comprendiendo la separacin que tienen las partculas en Gruesas y Finas. En

este captulo se aborda temas de eficacia, diseo de un separador por tamaos

(clasificador) que esta metodologa es posible aplicar a otros procesos que

involucren la separacin de productos molidos como productos enteros a granel.

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