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• Maria Amalia Hernandez

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INTRODUCCIÓN El prensado o exprimido es la separación de líquido de un sistema de dos fases de sólido-líquido mediante la compresión, en condiciones que permiten que el líquido escape al mismo tiempo que se retiene el sólido entre las superficies de compresión. El prensado se distingue de la filtración en que la presión se aplica mediante el movimiento de las paredes de retención en vez de emplear el bombeo del material a un espacio fijo. En esta operación unitaria se generan líquidos residuales como consecuencia de que el producto deseado es el sólido 

Finalidad

El prensado tiene la misma finalidad que la filtración: Separar fases líquidas y sólidos de una mezcla mecánica de las dos. En la filtración, la mezcla original es lo suficientemente fluida para poderse bombear. En el exprimido, no suele ocurrir lo mismo y el material parece a veces completamente sólido. Por lo tanto, el prensado se utiliza para separar sistemas que no se pueden bombear con facilidad. También se emplea en vez de la filtración cuando se desea una extracción más completa del líquido de la torta, o como una operación postfiltrante.

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3.1 PRENSADO Es la separación de líquido de un sistema de dos fases de sólido-líquido mediante la compresión, en condiciones que permiten que el líquido escape al mismo tiempo que se retiene el sólido entre las superficies de compresión. En esta operación unitaria se generan líquidos residuales como consecuencia de que el producto deseado es el sólido. De igual forma es un proceso mediante el cual los polvos cerámicos son consolidados dentro de una cavidad de una forma predeterminada, mediante la aplicación de una presión. Es la formación y compactación simultanea de un polvo o de material granular confinado a un molde rígido o flexible. Por razones de productividad y de la habilidad de encogimiento casi nulo en el secado, el prensado es el proceso de formado mas utilizado y practicado. Las razones de producción dependen de la geometría a obtenerse como también del equipo a utilizarse. Ejemplo: cerámicos magnéticos y dieléctricos, productos cerámicos técnicos de alumina: chips, bujías, cerámicos de ingeniería como herramientas de corte, sensores, productos cerámicos tradicionales, pisos y azulejos, etc. Piezas complejas o grandes pueden ser producidas a razón de 1-15 partes /min. Partes simples o pequeñas como sellos son producidas a 100’s/por min. Partes pequeñas y lisas como aisladores, chips o herramientas de corte pueden ser producidas a razón de 1000’s/min.

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3.1.1. IMPORTANCIA DEL PRENSADO El prensado o exprimido es la separación de líquido de un sistema de dos fases de sólido-líquido mediante la compresión, en condiciones que permiten que el líquido escape al mismo tiempo que se retiene el sólido entre las superficies de compresión. El prensado se distingue de la filtración en que la presión se aplica mediante el movimiento de las paredes de retención en vez de emplear el bombeo del material a un espacio fijo. En esta operación unitaria se generan líquidos residuales como consecuencia de que el producto deseado es el sólido. FINALIDAD El prensado tiene la misma finalidad que la filtración: • Separar fases líquidas y sólidos de una mezcla mecánica de las dos.

En la filtración, la mezcla original es lo suficientemente fluida para poderse bombear. En el exprimido, no suele ocurrir lo mismo y el material parece a veces completamente sólido. Por lo tanto, el prensado se utiliza para separar sistemas que no se pueden bombear con facilidad. También se emplea en vez de la filtración cuando se desea una extracción más completa del líquido de la torta, o como una operación pos filtrante. APLICACIONES El proceso de prensado o exprimido tiene aplicaciones como: • Deshidratación del papel. • Producción de aceites vegetales. • Recuperación de jugos de la caña de azúcar.

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• Separación de agua de lodos y lechadas Deshidratación del papel. En esta operación el exprimido compite por la desecación. Por lo común la extracción del agua es más barata que cualquier método térmico. Por ende el exprimido se emplea casi universalmente para una etapa de extracción de agua. Producción de aceites vegetales. El exprimido y la extracción con solventes compiten entre sí Recuperación de jugos de la caña de azúcar

3.1.2. CLASIFICACIÓN DE PRENSAS. Atendiendo a la forma de entregar la energía las prensas pueden ser mecánicas o hidráulicas. Prensas Mecánicas constan de un motor eléctrico que hace girar un volante de inercia que sirve de acumulador de energía. La energía se entrega a la parte móvil de la prensa (carro) mediante un embrague o acoplamiento. La entrega de la energía es rápida y total gastando en cada golpe una fracción de la capacidad de trabajo acumulada. Se usan para trabajos de corte, estampación, forja y pequeñas embuticiones.

Prensas Hidráulicas. Se basan en el conocido principio de Pascal. Alimentándose un pistón de gran diámetro con fluido a alta presión y bajo caudal consiguiendo altísimas fuerzas resultantes. La entrega de energía es controlada en cada momento tanto en fuerza como en velocidad por lo que mantenemos el control constante del proceso. Se usan en operaciones de embutición profunda y en procesos de altas solicitaciones como acuñado

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Para seleccionar el tipo de prensa a usar en un trabajo dado, se deben considerar: El tipo de operación a desarrollar, tamaño de la pieza, potencia requerida, y la velocidad de la operación. Para la mayoría de las operaciones de punzo nado, recortado y desbarbado, se usan generalmente prensas del tipo manivela o excéntrica. En estas prensas, la energía del volante se puede transmitir al eje principal, ya sea directamente o a través de un tren de engranes. La prensa de junta articulada se ajusta idealmente a las operaciones de acuñado, prensado o forja. Tienen una carrera corta y es capaz de imprimir una fuerza extrema Prensas para trabajos mixtos progresivos, Prensas múltiples (o de paso) Se entiende por trabajo progresivo de prensado la serie de operaciones sucesivas que transforman gradualmente, con un mismo troquel, una chapa plana, una tira o una cinta, a fin de obtener piezas con otra forma. El procedimiento consiste en un mínimo de dos fases, a saber: corte y doblado, o embutido y corte. El objetivo es el poder obtener en un solo tiempo y con un solo troquel una serie de operaciones sucesivas. Es necesario que los punzones estén paralelos entre si y actúen sincronizados haciéndolos trabajar en forma regular.

Prensas combinadas (de bloque) Son prensas que por tener acción mixta, tienen sus útiles combinados (no en línea), realizando el proceso en una sola operación. Las operaciones que combinan pueden ser de corte, embutido, doblado, agujereado, etc. Por lo tanto tendremos por ejemplo -Prensas para doblar y embutir -Prensas de cortar y embutir -Prensas para cortar, embutir y agujerear. Otras Clasificaciones de prensas Por su sistema de transmisión pueden clasificarse en «prensas a volante directo», «prensas de reducción», «prensas de doble reducción», «prensas de reducción paralela» y «prensas de cinemática especial». Por su estructura se pueden clasificar en «prensas de cuello de cisne y 5

«prensas de doble montante» (dentro de estas existen las monobloc y las de piezas armadas por tirantes). Por su velocidad se clasifican en «prensas convencionales» (de 12 a 200 golpes minuto en función de su tamaño), «prensas rápidas» (de 300 a 700 golpes por minuto) y «prensas de alta velocidad» (de 800 hasta 1600 golpes por minuto); las más rápidas son de fabricación japonesa y suiza. Otro tipo de prensas aparecidas recientemente son las "servoprensas", en estas prensas se elimina el embrague y el volante de inercia obteniendo toda su energía de uno o varios servomotores conectados al eje principal mediante reductoras planetarias o epicloidales, o mediante palancas articulas. La aparición de estas máquinas ha impulsado también el desarrollo de prensas híbridas de distintos tipos (con servo y volante y embrague).

3.1.3 SELECCIÓN DE PRENSAS Para seleccionar el tipo de prensa a usar en un trabajo dado, se deben considerar: El tipo de operación a desarrollar, tamaño de la pieza, potencia requerida, y la velocidad de la operación. Para la mayoría de las operaciones de punzonado, recortado y desbarbado, se usan generalmente prensas del tipo manivela o excéntrica. En estas prensas, la energía del volante se puede transmitir al eje principal, ya sea directamente o a través de un tren de engranes. La prensa de junta articulada se ajusta idealmente a las operaciones deacuñado, prensado o forja. Tienen una carrera corta y es capaz de imprimir una fuerza extrema. Principales factores en el empleo de una prensa: Al estudiar el empleo de una prensa para una determinada producción, los factores principales que deben tenerse en cuenta son: Clase de operación por efectuarse, lo cual fija principalmente el tipo de prensa y su carrera, que debe ser lo más corta posible para evitar desgaste, pero suficientemente amplia para poder manejar libremente el material. Forma y tamaño del artículo que fijan las dimensiones de la mesa claro, carrera, y si la presa debe ser de acción sencilla, doble o triple. Material empleado en la fabricación del articulo determina la presión necesaria de la prensa, tamaño de la mesa, forma de alimentación y numero de pasos. Producción horaria determina la potencia de la prensa, su velocidad de trabajo y sistemas de alimentación Precios límites del producto terminado limitan la inversión a realizar y obligan a un estudio técnico económico. 6

Troqueles o dados, su tamaño y construcción. Con este se fija la luz de la prensa y su carrera, así como el sistema de alimentación más conveniente. 1.- EL TONELAJE (La Fuerza) - ¿Se requiere la misma fuerza de una prensa hidráulica o de una prensa mecánica para hacer un trabajo? Se dice que sí. No se destacan distinciones en los cálculos de fuerza ni herramentado que es intercambiable. Hay ciertas aplicaciones del embutido profundo en los cuales la carrera de fuerza de una prensa hidráulica disminuye la fuerza, pero no se sabe de casos en los cuales esto exige el uso de una prensa de más fuerza. (Tonelaje) A veces la selección de una prensa no sale en arriba de ser una adivinanza. Por ejemplo, si un trabajo se hace a 150 toneladas en prensa mecánica, puede ser que se haga en 100 o 75 toneladas de fuerza, pero que nunca se han probado a ese nivel. Sin embargo, con la prensa hidráulica es fácil ajustar la fuerza adecuada y precisa para cada trabajo en particular. 2.- LA ACCIÓN DE LA MÁQUINA - Se pregunta - ¿Es lo mismo el efecto de la carrera con una prensa hidráulica que con una mecánica? Es que sí, en la mayoría de los casos, pero hay excepciones. Las prensas de Martillo y algunas prensas mecánicas son mejores para la producción de joyas y trabajos de impacto. Al contrario, en los trabajos de embutido profundo, los hace mejor una prensa hidráulica. A partir de esos casos, hay pocos ejemplos donde los resultados son mejores con el uso de las prensas hidráulicas que con las mecánicas, trabajando el mismo herramental. El cizallamiento (esfuerzo cortante) sale siendo igual en los dos tipos de máquinas. 3.- ESTRUCTURA: Las prensas de tipo "C" ofrece la ventaja de acceso desde tres lados. Las prensas de Cuatro Columnas aseguran una fuerza muy paralela. Las prensas de "Lados rectos” nos da la rigidez suficiente para hacer los trabajos de transferencia. 4.- ACCESORIOS - Hoy en día la mayoría de los fabricantes ofrecen un rango amplio de accesorios que incluyen los siguientes: Control de movimientos por medio de límites electromecánicos. Retorno por tonelaje (presión). Control de ciclo continúo automático. Temporizador ajustable en carrera Platinas movibles y con el cabezal rotatorio. Cojín hidráulico o neumático. Cilindros expulsores. 7

Cortinas electrónicas de luz u otros aparatos Control con pantalla táctil. Sistemas hidráulicos proporcionales, para el control preciso, constante, y con repetición. 5 - CALIDAD - Se sabe que existen varias clases en cuanto a la calidad de máquinas. Hay prensas más ligeras capaces de darle al material unos " toques ligeros" y luego regresar; también hay prensas de contracción pesadas para trabajar bien el metal.

3.1.4 VELOCIDAD DE PRENSADO Por su velocidad se clasifican en: Prensas convencionales: de 12 a 200 golpes por minuto en función de su tamaño. Prensas rápidas: de 300 a 700 golpes por minuto. prensas de alta velocidad: de 800 hasta 1600 golpes por minuto. Las más rápidas son de fabricación japonesa y suiza. Cuanto más alto sea el ritmo de producción que puede proporcionar el equipo, menor será la inversión de capital y los costes de funcionamiento necesarios para explotar la línea (harán falta menos líneas de prensado y menos operarios).El equipo de producción tiene que trabajar sin fallos durante el mayor tiempo posible. Desde 25 a 150 Ton., alcanzan velocidades de producción que van desde 150 a 600 golpes por minuto a más en casos especiales. Velocidades de prensado: fracciones de segundo-algunos minutos(tamaño de piezas) -5000 piezas/min (equipo)100-200 ton. • 20-100 MPa (> presiones para cerámicos técnicos).Composiciones que se utilizan en la atomización generalmente contienen defloculantes, binders o aglutinantes, plastificantes, y algunas veces lubricantes. •Defloculante: 2-12% •Plastificantes: sensitividad de la humedad del coagulante •Lubricantes: se introducen antes de la granulación, reducen el desgaste del molde, mejora uniformidad de densidad. •Composiciones que se utilizan en la atomización generalmente contienen defloculantes, binders o aglutinantes, plastificantes, y algunas veces lubricantes

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3.1.5 CALCULO DE LA POTENCIA A continuación se presenta un ejemplo de un análisis sobre el uso de conceptos de Mecánica de Fluidos y de Hidráulica. Todos los diseños de circuitos deben empezar con un trabajo por hacer. Hay un peso que levantar, una cabeza de herramienta que girar o una pieza que debe ser prensada. El trabajo determina el tipo de actuador (pistón) que se va a usar. Si sólo se requiere levantar una carga, un cilindro hidráulico colocado debajo de ésta, hará el trabajo. Lo largo de la carrera del cilindro será cuando menos igual a lo largo de la distancia que la carga se tiene que mover. Su área será determinada por la fuerza requerida para levantar la carga y la presión operante deseada. Supongamos que tenemos que seleccionar entre un pistón con un área transversal de 8 plg2 y otro 10 plg2 que será utilizado para levantar una carga de 8000 libras. La carrera del pistón es de 30 pulgadas. Se requiere que el pistón haga el trabajo en 3 segundos y la presión de diseño no puede exceder los 1000 psi. Sabemos que la presión es la carga dividida entre el área (perpendiculares entre sí). Al dividir la carga de 8000 libras entre ambos pistones tenemos los siguientes resultados: Pistón 1: 8000 lb / 8 plg2 = 1000 psi (presión máxima de diseño) y no nos queda ningún margen de error Pistón 2: 8000 lb / 10 plg2 = 800 psi (presión por debajo de la máxima permisible) Basado en los resultados anteriores, conviene seleccionar el pistón No.2 porque esta 200 psi debajo de la presión máxima permisible, convirtiéndose los 200 psi como un factor de seguridad en nuestro diseño ó bien. Con el pistón No.2 quedaría una capacidad de levantamiento de 10,000 lbs. (Presión x Área) El desplazamiento de arriba y abajo del cilindro será controlado con una válvula direccional, si la carga se tiene que parar en un punto intermedio de su desplazamiento, la válvula direccional deberá tener una posición neutral en la cual el fluido de aceite de la parte de debajo de pistón sea bloqueado para soportar la carga en el cilindro. La tasa a la cual la carga debe desplazarse determinará el tamaño de la bomba, que en nuestro caso es a 3 plg/seg El pistón No.2 desplazara 10 pulgadas cúbicas por cada pulgada que esté levantado. Extendiendo el cilindro 30 pulgadas requerirá 300 pulgadas cúbicas de fluido. Si éste se tiene que mover a una tasa de 10 pulgadas por segundo éste requerirá 100 pulgadas cubicas de fluido por segundo o 6,000 pulgadas cubicas por minuto. Ya que normalmente las bombas están calculadas en GPM (Galones 9

por Minuto), será necesario dividir 231 pulgadas cúbicas por galón) en 6000 para convertir los requerimientos en galones por minuto (6000/231 = 26 GPM). Los caballos de fuerza necesarios para impulsar la bomba están en función de su abastecimiento, o sea el caudal y la máxima presión a la cual funcionará. Ahora calculamos el Flujo volumétrico, conocido también como caudal (Q). El caudal Q esta definido como la cantidad de volumen que fluye en un ducto por unidad de tiempo y se representa con la letra Q, entonces tenemos: Q = V / t El volumen de aceite hidráulico requerido para nuestro proyecto se calcula multiplicando la carrera del pistón x área del pistón. Entonces, V = (30 plg) x (10 plg2) = 300 plg3 Ahora, el caudal será Q = 300 plg3 / 3 seg = 100 plg3 /seg = 26 gal / min Recordemos que nuestra presión de operación será de 800 psi (8000 lb de carga con un pistón de 10 pg2 de sección) pero nuestro diseño se hace en relación a la presión máxima de 1000 psi. Ahora viene el cálculo de la potencia para la selección correcta de nuestra bomba hidráulica Si la presión P se mide en psi y el caudal Q se mide en GPM o Galones/minuto entonces tenemos la Potencia de la siguiente manera: Potencia = Presión x Caudal x 0.0007 El factor 0.0007 se obtiene al estimar una eficiencia del 80%. De acuerdo a nuestros valores establecidos por el proyecto tenemos lo siguiente: Pot = (1000 lbs /plg2) x (26 gal / min) x 0.0007 Como podemos ver, el caudal debemos convertirlo a GPM con las siguientes conversiones 1galon = 231 plg3 1hp = 33,000 lb-pie / min 1hp = 550 lb-pie /seg Pot = (1000 lbs /plg2) x (100 plg3 / s) x (1Gal / 231 plg3) x (60 seg / min)x0.0007 = 18.2 hp Por lo tanto, la potencia de la bomba requerida es Pot = 18.2 hp

3.1.6 DISEÑO DE PRENSAS Para seleccionar el tipo de prensa a usar en un trabajo dado, se deben considerar: El tipo de operación a desarrollar, tamaño de la pieza, potencia requerida, y la velocidad de la operación. Para la mayoría de las operaciones de punzonado, recortado y desbarbado, se usan generalmente prensas del tipo manivela o excéntrica. En estas prensas, la energía del volante se puede transmitir al eje principal, ya sea directamente o a través de un tren de engranes. La prensa de 10

junta articulada se ajusta idealmente a las operaciones de acuñado, prensado o forja. Tienen una carrera corta y es capaz de imprimir una fuerza extrema.

La prensa una de las maquinas más usadas en la industria, para embutir, cortar, doblar, perforar toda clase de metales. No son adecuadas para embuticiones profundas al aplicar la fuerza de forma rápida y no constante. Capaces de desarrollas fuerzas tan bajas como 5 toneladas para operaciones pequeñas, y tan grandes como 2.000 ton. Como para cortar láminas de acero de gran calibre en acerías. 

Tipos de prensas

Por su sistema de transmisión pueden clasificarse en: Prensas a volante directo Prensas de reducción Prensas de doble reducción Prensas de reducción paralela Prensas de cinemática especial. Por su estructura se pueden clasificar en: Prensas de cuello de cisne Prensas de doble montante (dentro de estas existen las monobloc y las de piezas armadas por tirantes). Por su velocidad se clasifican en: 11

Prensas convencionales (de 12 a 200 golpes minuto en función de su tamaño) Prensas rápidas (de 300 a 700 golpes por minuto) Prensas de alta velocidad (de 800 hasta 1600 golpes por minuto); las más rápidas son de fabricación japonesa y suiza. Las prensas también son clasificadas de acuerdo al tipo de bastidor empleado. Tal clasificación es importante debido a que indica algunas de las limitaciones del tamaño y tipo de trabajo que puede realizarse. La siguiente clasificación e de acuerdo al tipo de bastidor: Arco espaciado lados rectos Biela o excéntrico pie Banco Vertical Inclinable Fondo abierto Cuerno Torre En lo que se refiere a la manera de actuar, las prensas se dividen en 3 grupos principales: De simple acción: tienen únicamente un ariete De doble acción: tiene 2 arietes deslizando uno exteriormente y otro en el interior. El ariete exterior es el que constituye generalmente el pisador y es actuado por medio de brazos articulados o de leves excéntricas, de manera que al final de su carrera permanece estacionario y aplicando presión para sujetar la pieza, mientras que el ariete interior o punzón sigue su movimiento hacia arriba simultáneamente. Las prensas de doble acción se emplean principalmente par trabajos de embutido profundo. De triple acción: son muy semejantes en principio a las anteriores, pero tienen un ariete adicional que trabaja de abajo hacia arriba, cuyo movimiento se sincroniza con el de los 2 arietes anteriores.

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CONCLUSIÓN Muchas materias primas como frutas, hortalizas y semillas poseen en su célula sustancias valiosas tales como jugos o aceites. Para poder extraer estas sustancias, es necesario romper las células antes de separar los líquidos que contienen, mediante operaciones como el despulpado y luego se aplica el prensado. El prensado se ejerce mediante fuerzas de compresión de algún tipo y normalmente con la adición de un separador filtrante como una malla o tela. Existen varios tipos de prensas: Prensa de rodillo Prensa de tornillo Prensa hidráulica Históricamente la extracción por presión es el procedimiento más antiguo y utilizado para obtener el aceite de oliva. El instrumental que se utiliza son prensas hidráulicas. La prensa hidráulica está compuesta por un puente bajo empotrado en el suelo y un puente alto, unidas por columnas de acero. El pistón, situado en el interior de un cilindro unido al puente bajo y empotrado en el suelo o sobre la puente alta, recibe la presión hidráulica generada en una bomba y la transmite al cargo a través de la vagoneta, que es conducida por las columnas a fin de mantener la verticalidad del mismo.

Bibliografía: http://es.scribd.com/doc/191272959/Unidad-3-Prensado-Oper-i http://gabpingenieria.weebly.com/uploads/2/0/1/6/20162823/prensas.pdf http://prosinusa.wordpress.com/2009/02/24/calculo-de-potencia-mecanica/ http://es.scribd.com/doc/191272959/Unidad-3-Prensado-Oper-i#download

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