Modelado de molinos de martillo en operación continua

FERNANDEZ, MARÍA PAZ; COTABARREN, IVANA; PIÑA, JULIANA

San Rafael

Congreso; Congreso Latinoamericano de Ingeniería y Ciencias Aplicadas; 2018

Los sistemas constituidos por sólidos particulados se encuentran en una gran variedad de procesos. Entre los mecanismos de cambio de tamaño que pueden experimentar las distribuciones de partículas, la molienda constituye una etapa fundamental en los procesos que manejan sólidos. Se utiliza para generar partículas de un dado tamaño o forma, para incrementar el área superficial disponible para una reacción química o para liberar minerales contenidos en otras partículas. La reducción de tamaño es uno de los procesos más antiguos y más utilizados por varias industrias. Los equipos de reducción de tamaño se clasifican acorde a la fuerza que aplican, ya sea de impacto (molino de martillo, molino de bolas), corte (molino de cono), atrición y compresión (molino de rodillos).La selección del tipo de molino se determina por las características del material, el tamaño de partículas de entrada y las especificaciones deseadas del producto. Las variables de diseño y operación del molino y sus interacciones, también son puntos a considerar para conseguir determinado producto. A pesar de la importancia que reviste, la molienda sigue siendo una operación altamente ineficiente y, por lo tanto, es de interés cualquier investigación tendiente a predecir la performance de estas unidades. Es por ello que el presente trabajo tiene como objeto predecir la distribución de tamaño de partículas (PSD) de salida de un molino de martillo en función de características de la alimentación y variables operativas mediante la aplicación del balance de población (PBE). Este tipo de molinos se compone de un rotor con cuchillas que giran a gran velocidad, generando la rotura de la alimentación por impacto, y una malla de clasificación que permite el pasaje de las partículas suficientemente finas. En particular, constituye una unidad versátil y ampliamente utilizada. La rotura de partículas bajo el enfoque del balance de población se describe a partir de una función de distribución de rotura (distribución de fragmentos generados por rotura de un tamaño en particular), una función de selección de rotura y una función de clasificación de la malla (probabilidad de las partículas de un determinado tamaño de ser seleccionadas para la rotura y para atravesar la malla, respectivamente). Éstas dependen de la grilla elegida, los diámetros que representan la PSD que se rompe y parámetros del molino. El modelo propuesto para describir la performance del molino de martillos se basa en un PBE definido por una sola coordenada interna que se resuelve mediante un método numérico de discretización propuesto por el grupo de trabajo. El ajuste de los parámetros del modelo y la validación del mismo se realiza con datos experimentales generados en un molino de martillo escala piloto (Fitzpatrick DAS06), para azúcar granulada de tamaño medio 3000μm, donde se modificaron velocidades de rotación de las cuchillas del molino y los caudales de alimentación. Por último, se verifica la exactitud del método aplicado mediante una buena conservación del momento asociado a la masa del sistema. El modelo permite observar claramente los cambios en las variables del proceso y sus efectos en las PSD del producto y hold up.