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Universidad de Guadalajara Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías Ingeniería química Laboratorio de manejo y separación de materiales NRC:94622

Clave:I5827

Sección: D02

Práctica # 2: Molino de Rodillos Profesor Víctor Gutiérrez Rocha Equipo #: 1 Aceves Caraveo Claudia Elizabeth Basaldúa Pérez Dulce Nayeli Calderón Fabián Jorge Michel Guerrero Villaseñor Naomi Yaravi Ibarra del Muro Bryan Edgar Marion Mariscal Blanco Gisela Mirsolava

Fecha práctica: Fecha reporte:

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Índice 1.- Introducción: .................................................................................................................................. 3 2.- Objetivo general:............................................................................................................................ 4 Objetivos específicos: ...................................................................................................................... 4 3.- Teoría: ............................................................................................................................................ 4 4.- Procedimiento experimental: ........................................................................................................ 7 5.- Diagrama y descripción del equipo: ............................................................................................... 8 6.- Cálculos: ......................................................................................................................................... 9 7.- Tablas de concentración de datos y resultados: .......................................................................... 10 8.- Gráficos: ....................................................................................................................................... 12 9.- Análisis de resultados: ................................................................................................................. 13 10.- Conclusiones: ............................................................................................................................. 13 11.- Apéndices: .................................................................................................................................. 14 12.- Bibliografía: ................................................................................................................................ 15

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1.- Introducción: El molino de rodillos es muy utilizado en las plantas de molienda de cemento (vía seca).El molino consta de tres rodillos moledores grandes, los cuales son mantenidos a presión por medio de cilindros hidráulicos, sobre un mecanismo giratorio con forma de huella. El material a moler se introduce a través de una boca de alimentación ubicada al costado de la estructura principal, y cae directamente en las huellas de molido (pistas). A medida que el material es molido, se va desplazando por fuerza centrífuga, hacia los bordes del sistema giratorio, ubicándose en el perímetro. Simultáneamente, una corriente lateral de gas caliente entra fuertemente a la zona de molido a través de un anillo que la rodea; por su acción, el material molido es levantado hacia la zona superior de la caja y el producto de medida aceptable pasa a través de un clasificador hacia una puerta de descarga. El material con medida superior, cae nuevamente a la zona de molido para un molido “adicional” y así lograr la reducción requerida. Este molino admite materiales de alimentación de hasta 50 mm (2”). Tiene una capacidad de molienda entre 50 y 100 tn/hora; hay unidades que admiten tamaños de alimentación mayores y por ende tienen mayores capacidades de producción. El consumo de energía es de alrededor del 50% de la energía consumida por un molino de Bolas que realice un trabajo equivalente En la siguiente práctica se realizó una molienda mediante la aplicación de conocimientos previos sobre el uso y manejo del molino de rodillos. Tomando en cuenta las características del material a moler tal como su densidad aparente y real, así como el volumen de huecos. Una vez obtenido los datos necesarios se llevó a cabo la molienda y finalmente mediante los resultados obtenidos se calculó la eficiencia del molino, tomando en cuenta diversos factores tales como: el voltaje sin carga y con carga así como el tiempo de molienda transcurrido.

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2.- Objetivo general: Determinación experimental y comprobación teórica de las variables de diseño involucradas en el equipo de molino de rodillos.

Objetivos específicos: 

Desarrollar habilidad para el buen manejo del equipo de molino de rodillos.

3.- Teoría: El triturador de rodillos está formado por dos cilindros robustos que giran en sentidos opuestos; la alimentación es aplastada y arrastrada hacia abajo por frotamiento entre los rodillos. Como se ve en la figura 30, en los trituradores modernos se propulsan ambos rodillos directamente, y para evitar roturas al trabajar, los cojinetes de uno de ellos se montan contra poderosos resortes en compresión. Como los rodillos sufren un desgaste considerable, la superficie de trituración está constituida por un manguito de acero duro, que se encaja en caliente sobre la pieza moldeada que constituye el cilindro principal, con lo que los manguitos desgastados pueden fácilmente substituirse. El desgaste del acanalado superficial de los rodillos se evita, en gran parte, mediante un dispositivo de los cojinetes de uno de los rodillos, que le proporciona un movimiento lateral limitado, simultáneo con el de rotación. La reducción de tamaño que realizan los rodillos es relativamente pequeña, ya que el diámetro medio del producto es, más o menos, 1/4 del diámetro inicial. El triturador de cono va reemplazando a los de rodillos para la reducción intermedia del tamaño de los minerales, debido a que la relación de reducción en aquellos es igual a dos o tres veces la conseguida con éstos, además de que ocasionan un menor gasto de conservación. El diámetro y espaciado entre los rodillos se puede modificar con gran amplitud, lo que permite variaciones considerables en los tamaños de alimentación y de productos. Esta flexibilidad constituye una característica favorable de los desintegradores de rodillos que, combinada con el bajo coste inicial de instalación, 4

ha estimulado su adopción para conseguir la reducción moderada de tamaños con cualquier dimensión de partículas. El diámetro y espaciado de los rodillos, la capacidad horaria y el consumo de energía para estos trituradores se pueden calcular del siguiente modo. Conocido el coeficiente de frotamiento del mineral contra las superficies de acero de los rodillos, y establecida la relación entre el tamaño de los materiales a triturar y el diámetro de los rodillos, es posible determinar si una partícula será o no arrastrada y triturada por ellos. En el esquema de la figura 31 se ha representado el contorno de una partícula esférica, en posición de trituración, entre el par de rodillos. Los vectores FT y FN representan las fuerzas que actúan sobre la partícula en su punto de contacto con el rodillo; la fuerza resultante se representa por el vector F, An = ángulo de ataque (valor para el ángulo A en la figura 31, correspondiente a cuando F R es horizontal). Dr = diámetro de los rodillos. Df = diámetro de la partícula alimentada. Dp = tamaño máximo del producto (espacio libre mínimo entre los rodillos). FT = fuerza tangencial sobre la partícula. FN = fuerza normal sobre la partícula. F R = resultante de las fuerzas F T y F N' Si F R forma un ángulo negativo con la horizontal, tal como se representa en la figura 31, la partícula será arrastrada entre los rodillos. Pero si el ángulo formado con la horizontal es positivo, resbalará sobre los rodillos o será despedida hacia arriba, pero no triturada. El ángulo A, entre las dos tangentes en los puntos de contacto de la partícula con los rodillos, indica, por tanto, si la partícula será o no arrastrada por ellos. El coeficiente de frotamiento se define como el cociente entre las fuerzas tangencial y normal a la superficie. En la figura 31, dicho coeficiente es FT/ FN En el caso límite FR es horizontal, y así 𝐴

𝐹𝑇

𝑡𝑔 (2 ) = 𝐹𝑁 es igual al coeficiente de rozamiento.

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La capacidad teórica de los rodillos es igual al peso de una cinta de la misma anchura que el largo de los rodillos, de espesor igual a la distancia entre éstos, y de una longitud igual a la velocidad periférica de dichos rodillos, expresada en iguales unidades de longitud por unidad de tiempo. Esta capacidad viene expresada en toneladas por hora:

𝑻=

𝟔𝟎𝒗𝑳𝑫𝒑𝝆 𝟏𝟎𝟎𝟎

Siendo T = capacidad, en toneladas métricas por hora. v = velocidad periférica en m /seg. Para rodillos hasta de 180 cm de diámetro puede emplearse, v = 92 + 10Dr L = anchura de los rodillos, en metros. Dp = distancia entre los rodillos, en metros. ρ = densidad del material, en Kg/m3. Dr = diámetro de los rodillos, en centímetros.

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4.- Procedimiento experimental: 1. Se tomaron medidas del equipo tales como la longitud y el diámetro de los rodillos. 2. Se determinó la densidad aparente, real y el volumen de huecos del material a moler. 3. Se encendió el equipo y se realizaron lecturas de voltaje de cada una de las líneas y las rpm, esto sin carga alguna. 4. Se procedió de la manera anterior, no obstante esta vez con una carga de 38.715 Kg. 5. Se tomó lectura del tiempo de molienda. 6. Se realizó análisis granulométrico de la molienda obtenida.

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5.- Diagrama y descripción del equipo: El triturador de rodillos está formado por dos cilindros robustos que giran en sentidos opuestos, en los trituradores modernos se propulsan ambos rodillos directamente, cuenta también con cojinetes para evitar roturas al trabajar, los cojinetes de uno de ellos se montan contra poderosos resortes en compresión. La superficie de trituración está constituida por un manguito de acero duro, que se encaja en caliente sobre la pieza moldeada que constituye el cilindro principal. El desgaste del acanalado superficial de los rodillos se evita, en gran parte, mediante un dispositivo de los cojinetes de uno de los rodillos, que le proporciona un movimiento lateral limitado, simultáneo con el de rotación. El triturador de cono va reemplazando a los de rodillos para la reducción intermedia del tamaño de los minerales, debido a que la relación de reducción en aquellos es igual a dos o tres veces la conseguida con éstos, además de que ocasionan un menor gasto de conservación.

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6.- Cálculos: Diámetro del rodillo: 0.211676m Longitud del rodillo: 0.5m Separación entre los rodillos: 0.002m Densidad del material: w probeta= 81.3g w probeta + muestra= 218.8 g w muestra= (218.8-81.3)=137.5g V muestra+agua=160ml Vh=(160-((100)+100))=40 x= 40/100 = 0.4 a= 137.5g/100ml= 1.375 g/ml  1.516 ton/m^3 r= 1.375g/(1-0.4)= 2.29167 g/ml

Capacidad del molino: 𝑻=

𝟔𝟎𝒗𝑳𝑫𝒑𝝆 𝟏𝟎𝟎𝟎

𝑻=

𝟔𝟎(𝟗𝟐 + (𝟏𝟎 ∗. 𝟐𝟏𝟏𝟔𝟕𝟔)(𝟎. 𝟓𝒎)(𝟎. 𝟎𝟎𝟐𝒎)(𝟐𝟐𝟗𝟏. 𝟏𝟎𝟎𝟎

𝟔𝟔𝟔𝟕𝒌𝒈 𝒎𝟑 ) = 𝟏𝟐. 𝟗𝟒𝒕𝒐𝒏/𝒉𝒓

Velocidad teórica del molino: 𝑁 =

𝐶𝑇 12.94𝑡𝑜𝑛/ℎ𝑟 = = 𝟐𝟏𝟑. 𝟗𝟖 𝒓𝒑𝒎 (𝜋 60 𝐷𝑅 𝐿𝑅 𝑑𝑝 𝑃𝑒𝑎) (𝜋60(0.211617 ∗ 0.5 ∗ 0.002 ∗ 1.516)

Potencia del motor: 𝑃 = 𝑉 ∗ 𝐼 = (215𝑉 ∗ 5.92𝐴) = 𝟏𝟐𝟕𝟐. 𝟎𝟖𝑾𝒂𝒕𝒕𝒔

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7.- Tablas de concentración de datos y resultados:

PESOS

MEDIDAS

cubeta (m)

LONGITUD DEL RODILLO

ᵨ

ᵨa ᵨr x Vh

39.075

muestra probeta probeta+ muestra muestra VOLUMEN probeta+ muestra+agua volumen solido volumen del agua

0.211676 VALOR 94.11676 0.5 0.002 2291.6667

PARAMETRO

0.92

cubeta + muestra 0.5

DIAMTERO DATOS v L Dp

(Kg)

FORMULA 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝜌= 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝜌𝑎 𝜌= 1−𝑥 𝑣ℎ x=100 vh=(volumen total-(vsolido+vagua))

38.155 0.0813 0.2188 0.1375 (ml) 160 100 100

RESULTADO

UNIDADES

1.375

g/ml

2.2917 0.40 40

g/ml N/A ml

LECTURAS SIN CARGA Amperaje

rpm

Linea negra

5.36 N/A

Linea blanca

5.11

Linea verde

5.36

tiempo (min)

Voltaje

N/A

214

Da

0.315688788

Dv

0.606406124

Ds

0.58532138

CON CARGA Amperaje

rpm

Linea negra

6.73

Linea blanca

4.73

Linea verde

6.29

tiempo (min) 155

Voltaje 2.21

215

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ρ= Análisis granulométrico 2.2917 Muestra: Calcita Fracción Fracc Acumulado No. Dm, mm Ab, mm W, Ret retenida que de mayor xi/di xi/di2 xi/di3 Mallas (Di) (Xi) pasa tamaño 6 4.73478701 4.041394 0.066 0.0780142 1 0 0.01930378 0.00477652 0.0011819 8 3.348 2.857697 0.245 0.2895981 0.9220 0.07801 0.10133969 0.03546202 0.0124093 10 2.3673935 2.020697 0.142 0.1678487 0.6324 0.36761 0.08306476 0.04110699 0.02034298 15 1.674 1.255600 0.164 0.1938534 0.4645 0.53546 0.15439107 0.12296199 0.09793086 30 0.8372 0.714595 0.049 0.0579196 0.2707 0.72931 0.08105239 0.11342424 0.15872524 40 0.5920 0.505295 0.015 0.0177305 0.2128 0.78723 0.0350894 0.06944341 0.13743146 50 0.4186 0.357300 0.016 0.0189125 0.1950 0.80496 0.05293179 0.14814384 0.41462031 65 0.2960 0.252652 0.032 0.0378251 0.1761 0.82388 0.14971209 0.59256246 2.34537015 150 0.1480 0.222000 0.012 0.0141844 0.1383 0.86170 0.06389368 0.28780937 1.29643862 Charola 0.3120 0.156000 0.105 0.1241135 0.1241 0.84752 0.7955992 0 0 0.846 1.53637786 1.41569084 4.48445081

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8.- Gráficos: Curva de distribución de tamaño 0.3500000 0.3000000 0.2500000 0.2000000 0.1500000 0.1000000 0.0500000 0.0000000 0.000000 0.500000 1.000000 1.500000 2.000000 2.500000 3.000000 3.500000 4.000000 4.500000

Acumulado 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0

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9.- Análisis de resultados: Podemos observar en la gráfica de distribución de tamaño que las partículas disminuyen notablemente su tamaño, hasta llegar a un tamaño que se encuentra entre la malla 100 y 150, no obstante al no realizarse una mayor cantidad de granulometrías no podemos apreciar notablemente que tan eficiente es la moliendo por medio de éste equipo, sin embargo al comparar los resultados obtenidos con el molino de bolas efectivamente podemos notar que las partículas tienen un menor acumulación en las mayas que en el molino de bolas, por lo que podría decirse que dependiendo del tipo de material es preferible un molino de rodillos a uno de bolas.

10.- Conclusiones: Con base a los resultados obtenidos podemos decir que dependiendo de las características del material a utilizar en molienda es como se verá afectado de manera significativa el diseño del molino pues bien no cualquier material es apto, sin embargo como ya se mencionó anteriormente en este caso resulto bastante efectivo pues se logró obtener un tamaño de partícula pequeño en comparación al diámetro inicial. Durante la practica pudimos observar algunas dificultados con respecto al uso del equipo ya que tomó bastante tiempo el poder encenderlo, también hubo dificultades al momento de ingresar el alimento puesto a que no se introdujo de manera uniforme, constante el equipo y el espacio entre rodillos era muy pequeño el flujo del mismo se vio interrumpido por la cantidad de muestra introducida.

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11.- Apéndices:

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12.- Bibliografía: George Granger Brown. (1955). Operaciones Básicas de la Ingeniería Química . New York: MARIN /S/A/. http://www.criba.edu.ar/cinetica/solidos/Capitulo9.pdf-13/05/2019

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