Manual de Prácticas: Preparación Mecánica en Ingeniería Química

INSTITUTO TECNOLOGICO DE PARRAL
INGENIERIA QUÍMICA
PREPARACIÓN MECÁNICA
“MANUAL DE PRACTICAS”
Docente a cargo: Ing. Luis Manuel Sáenz Macías
Adrián Gabriel Armendáriz Vega. No de control: 16410058
Gabriel Isaí Balbuena Gutiérrez. No de control: 1641025
Manuel Alejandro Monárrez Carbajal. No de control: 15410411
Nallely torres Valverde. No de control: 16410857
Wilberth Abraham Ornelas Rascón. No de control: 15410417
Fecha de entrega: 02/06/2020
Lugar de elaboración: Laboratorio de metalurgia
Contenido
PRACTICA # 1 “PESO VOLUMÉTRICO EN TOLVAS DE FINOS Y GRUESOS’’ .......................................... 4
Objetivo ........................................................................................................................................... 4
Fundamentos .................................................................................................................................. 4
Material y equipo ............................................................................................................................ 6
Procedimiento ................................................................................................................................. 6
Resultados ....................................................................................................................................... 6
Cálculos ........................................................................................................................................... 7
Conclusión ....................................................................................................................................... 8
Practica #2 “CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DE LA QUEBRADORA DE QUIJADA” .................................. 9
Objetivos ......................................................................................................................................... 9
Fundamentos ................................................................................................................................ 10
Material y equipo .......................................................................................................................... 17
Procedimiento ............................................................................................................................... 17
Resultados ..................................................................................................................................... 17
Observaciones ............................................................................................................................... 19
Conclusión ..................................................................................................................................... 20
Practica #3 “ANÁLISIS DE MALLA EN SECO” ...................................................................................... 21
Objetivo ......................................................................................................................................... 22
Fundamentos ................................................................................................................................ 22
Material y equipo .......................................................................................................................... 24
Procedimiento ............................................................................................................................... 25
Observaciones ............................................................................................................................... 26
Conclusión ..................................................................................................................................... 27
PRACTICA # 1 “PESO VOLUMÉTRICO EN
TOLVAS DE FINOS Y GRUESOS’’
Objetivo
Calcular la capacidad de almacenamiento de la muestra contenido a manera de gruesos y
finos en tolvas para su manejo y dosificación al proceso de molienda y/o concentración.
Fundamentos
El Peso Volumétrico
Una unidad de medida de volumen que se expresa en una unidad de medida de masa. De
esta forma tomando como fundamento el volumen que ocupa el objeto para determinar su
peso equivalente
Peso Volumétrico Compactado de Finos
Se vierte mineral en un volumen conocido y se compacta con movimientos verticales
golpeándose con una superficie que permita el acomodo de las partículas más finas al fondo
del recipiente. De esta forma puede establecerse de manera muy sencilla el volumen
ocupado por una porción de mineral específico.
Peso Volumétrico Suelto de Gruesos
Se vierte el mineral en la superficie donde se desea medir dejando caer de manera uniforme
hasta llenarla, luego se enrasa de manera que el material no sobresalga de los bordes de la
medida o borde del recipiente que lo contiene, se pesa y se calcula el peso volumétrico
suelto.
Humedad
El porcentaje de humedad de un mineral es la expresión numérica de la cantidad de agua
existente en un material húmedo. Se obtiene al calentar el mineral, unos grados más que el
punto de ebullición del agua, por un tiempo que depende de la distribución del agua en el
material
Los estados de humedad que pueden presentar los minerales son los siguientes:
 Humedad: es la película superficial de agua que rodea a la partícula, cuando todos
los poros se encuentran llenos de agua. Los distintos estados se establecen mediante
pesadas y la relación de diferencia entre ellos con respecto al peso de referencia,
establece los porcentajes para calcular la absorción y la humedad
 Seco al aire: los poros permeables se encuentran parcialmente llenos de agua. Este
estado es el que se encuentra habitualmente en la naturaleza.
 Seco: la humedad del mineral es eliminada totalmente mediante secado en estufa a
105ºC, hasta peso constante. Los poros permeables se encuentran vacíos. Es un
estado obtenido en laboratorio.
Material y equipo
 Probeta graduada
 Balanza electrónica.
 Recipiente solido (un bote)
 Mineral
Procedimiento
Para finos
 Tomar una probeta de plástico de 500 ml
 Depositar mineral dentro de la probeta en porciones pequeñas, completando un
nivel de 150 ml de mineral.
 Forzar el asentamiento del mineral dando pequeños golpes en la base hasta que
volvamos a tener 150 ml.
 Una vez completados los 150 ml dentro de la probeta, retirar cuidadosamente el
mineral y pesarlo.
 Realizar los cálculos correspondientes.
Para gruesos
 Pesar el recipiente (en el caso de nosotros fue un bote).
 Sacar dimensiones del recipiente (diámetro y altura).
 Llenar el recipiente con mineral.
 Pesar el bote con el mineral ya añadido.
Resultados
Datos gruesos:
Peso de bote = 215.3 gr= 0.2153 kg
Diámetro= 17.01
Altura= 20.4 cm
Peso del bote con mineral =4.680 kg
Datos finos:
150 ml = 249.5 gr
Cálculos
Gruesos volumen de un cilindro:
𝜋𝑟 2 ℎ = 𝜋(0.0855 𝑚)2 (0.204 𝑚) = 4.68𝐸 −3 𝑚3
4.680 𝑘𝑔 − 0.2153 𝑘𝑔 = 4.4647 𝑘𝑔 = 4.4647𝑚−3 𝑇𝑜𝑛
𝑝𝑣 =
4.4647𝑚−3 𝑇𝑜𝑛
= 0.9539 𝑇𝑜𝑛 𝐻
4.68𝐸 −3 𝑚3
Volumen del cubo:
2*2*2=8𝑚3
Volumen pirámide trunca:
ℎ2 = (1.5)2 − (1)2
ℎ2 = √1.25
ℎ = 1.1180 𝑚
𝑣=
ℎ
(𝐴𝐵𝑀 + 𝐴𝐵𝑚 + √𝐴𝐵𝑀 + 𝐴𝐵𝑚)
3
𝑣=
1.1180
(4 𝑚2 + 0.49𝑚2 + √4.49𝑚2 )
3
𝑣 = 0.3726 𝑚 (4 + 4.49 + 2.1189)
𝑣 = 0.3726 𝑚 (6.6089 𝑚2 )
𝑣 = 2.4624 𝑚3
Volumen del cubo más volumen de pirámide:
8 𝑚3 + 2.4624 𝑚3
Volumen total = 10.4624 𝑚3
Capacidad total de la tolva = (10.4624 𝑚3 ) (2) = 20.9248 𝑚3
(20.9248 𝑚3 )(0.9539 𝑇𝑜𝑛 ℎ) = 19.960 Ton h m
(19.960 Ton h 𝑚3 )(0.6) =11.976 Ton
Finos
𝑣=
1
∗ 𝜋 ∗ ℎ(𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜 𝑢𝑛𝑜2 + 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑜𝑠 2 + 𝑟1 ∗ 𝑟2)
3
𝜋 ∗ 𝑟 2 ∗ ℎ = 𝜋(1.5 𝑚)2 (5 𝑚) = 35.3429 𝑚3
𝑣=
1
∗ 𝜋 ∗ (1.5𝑚)(2.25𝑚 + 0.0225𝑚 + 0.225𝑚)
3
𝑣=
1
∗ 𝜋 ∗ (1.5𝑚)(2.49𝑚2 )
3
𝑣=
1
∗ 𝜋 ∗ 3.735𝑚2
3
𝑣 = 3.9112𝑚3
𝑣𝑡 = 35.3429𝑚3 + 3.9112𝑚3 = 39.2541𝑚3
Capacidad total
0.0002495𝑡𝑜𝑛
0.00015𝑚3
=1.663 ton/𝑚3
𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = (39.2541𝑚3 )(1.663
𝑡𝑜𝑛
)
𝑚3
=65.2925 ton h
=55.4986 ton s
Conclusión
En esta práctica comprendimos que los equipos de almacenamiento son de gran utilidad
tanto como para finos como gruesos. Dependiendo el tipo de mineral será su capacidad para
ser de ayuda o no serlo.
Esta práctica fue de gran interés ya aprendimos que las tolvas de gruesos generalmente
tienen la forma de paralelepípedo con un plano inclinado en el fondo el cual nos sirve para
la descarga y respecto a los finos generalmente son cilíndricas con un fondo cónico.
Practica #2 “CÁLCULO DE LA
CAPACIDAD DE LA QUEBRADORA DE
QUIJADA”
Objetivos
Conocer los equipos involucrados en las operaciones de trituración con criterio técnico para
identificar y evaluar las principales variables y parámetros que influyen en las operaciones
de Trituración Primaria. Así como Comprender los mecanismos involucrados en la
reducción de tamaño de los minerales.
Fundamentos
La trituradora es una maquinaria provista de unas palas, también llamadas mandíbulas, que
sirven para trocear en tamaños más pequeños diversos materiales, como pueden ser el
cartón, piedra, minerales, hierro, etc. Este tipo de maquinarias pueden triturar, prensar y
empaquetar plantas, ramas y demás restos del campo. Al proceso en el que se usan las
trituradoras se le conoce como trituración o triturado.
En toda operación de reducción de tamaño va a existir un roce, más o menos notable,
dependiendo del tipo de fuerza aplicada y de la forma en que se aplica, diseño del equipo,
entre el material a fragmentar y ciertas partes del equipamiento. Dado el carácter
normalmente abrasivo de las sustancias minerales, va a producirse un desgaste de partes
más o menos vitales de los equipos mineros de fragmentación. Los equipos característicos
para la realización de este trabajo son de tres tipos, caracterizados por la forma en que
aplican la fuerza necesaria para la fragmentación.
A) Quebrantadoras, machacadoras o trituradoras de mandíbulas. Estos equipos
utilizan como fuerza predominante la compresión y la aplican de forma discontinua
por atrapamiento entre dos mandíbulas, una fija y otra móvil mediante diferentes
sistemas de actuación. Pueden ser de simple o de doble efecto, denominación que se
corresponde con la traducción del inglés de single toggle (teja, palanca o placa de
articulación) o double toggle (doble palanca).
B)
Trituradoras giratorias. Utilizan el mismo principio que las de mandíbulas pero lo
aplican de forma giratoria por lo que parece que el proceso, aun siendo discontinuo,
tiene la apariencia de continuo. En el efecto de giro el material situado en un punto
es comprimido y fragmentado entre la nuez (ó cabeza) y el cóncavo y pasado el
instante de presión es liberado. El efecto desde el punto de vista exterior al equipo
es de un funcionamiento continuo.
C)
Otros equipos, trituradores de choque, de impacto y de percusión. Utilizan la
energía del impacto, la fuerza de compresión o el cizallamiento según la tecnología
empleada.
Trituradoras de mandíbulas
Ésta es una maquinaría bastante moderna que ha venido a sustituir a la que había
anteriormente, ofreciendo mejores resultados que éstas. Se usan mucho en el campo de la
minería y en el de la construcción, ya que, gracias a su palas, trituran perfectamente
materiales como el granito, hierro, mármol, cobre u otros materiales similares.
Trituradoras de mandíbulas Blake o de doble efecto:
Consta de una mandíbula fija y una móvil que está articulada en su parte superior y que por
oscilación sobre este eje, se puede acercar y alejar de la mandíbula fija, comprimiendo la
roca entre ambas en este movimiento. La fuerza para la compresión se comunica a la
mandíbula móvil mediante el giro de un segundo eje excéntrico, con un gran volante de
inercia, que mueve una biela y esta acciona dos placas o tejas entre la mandíbula móvil y un
punto fijo. Este tipo de dispositivo es un eficiente multiplicador de fuerzas que permite
fragmentar las rocas y minerales entre las mandíbulas del equipo cuando estas se acercan y
liberar la presión cuando se separan. Para garantizar el retroceso de la mandíbula móvil y
mantener unido todo el conjunto de piezas móviles existe un vástago con un muelle de
presión que es comprimido al cerrarse la mandíbula y fuerza la apertura en la fase de
abertura.
Trituradora de mandíbulas de simple efecto
Una simplificación del diseño de la máquina tipo Blake es la denominada de simple efecto
en la que un solo eje hace a la vez de articulación para el giro de la mandíbula móvil y de
excéntrica para transformar el movimiento lineal en movimiento cuasi lineal. En este caso
el movimiento describe una elipse en la zona de la boca de salida.
El movimiento de la mandíbula móvil tiene una componente para acercarse o alejarse de la
mandíbula fija y una componente en la dirección de la biela lo que produce realmente un
movimiento de elipse. Este movimiento origina un frotamiento de la roca con las
mandíbulas que es superior al caso anterior, mayor desgaste por abrasión, pero con diseños
de mandíbulas adecuado, perfil de la mandíbula curvos, se pueden utilizar prácticamente
con cualquier material y así son adecuadas para triturar granito, cuarcita, etc.
Procesamiento de roca dura
Una chancadora de quijadas es recomendada para materiales resistentes, abrasivos, alta
resistencia a la compresión. Las máquinas especiales han sido diseñadas para minerales
teniendo resistencias a la compresión tan altas como 80,000 psi.
1. Estructura de acero dividida en partes. Los bordes se muestran como cajas de acero.
Los miembros laterales son de plancha de acero soldada.
2. La cámara de chancado profunda asegura positivo pellizcando que minimiza el
resbalado y desgaste de la quijada.
3. Cámara de chancado con desgaste uniforme da como resultado una alta razón de
reducción y la mayor capacidad que con forros planos.
4. Los forros suspendidos de la quijada permiten una mayor expansión por el
endurecimiento del acero al manganeso.
5. Las placas detrás de la quijada eliminan desgaste en la quijada y la estructura.
6. Los muelles tensores con la elasticidad del perno reduce mantenimiento,
prácticamente elimine la rotura.
7. La placa de deflexión de la quijada elimina el desgaste en el centro lo que facilita la
alimentación. Reemplazable.
8. El asiento de la placa tensora reduce el desgaste por el doblez en el asiento.
9. Las cuñas del asiento de la placa tensora son un método simplificado de asientos de
la placa tensora – dan más seguridad.
10. Las tuercas en las tapas son reemplazables. No es necesario jalara la quijada para
quitar los pernos.
11. La quijada giratoria está suspendida de eje equipado con bocinas de alta resistencia
12. La placa tensora de tres partes tiene los extremos maquinados lo cual reduce los
costos de sustitución.
13. El eje donde se apoya la quijada giratoria está fijado rígidamente a la estructura.
14. El brazo de movimiento tiene un sistema de refrigeración con agua. Los serpentines
de refrigeración están incrustados en metal babbit.
15. El golpe de aplastamiento es regulable y trabaja con apoyos simples.
16. Los apoyos de la placa tensora proveen un máximo ajuste contra el desgaste para
mantener la placa de apoyo y los asientos alineados.
17. Los volantes simétricos aseguran una operación fina y con una vibración mínima
Por sus diferentes formas de triturar, la trituradora de mandíbula se puede ubicar en
cualquiera de los siguientes modelos de oscilación:
 Oscilación sencilla
 Oscilación media
 Oscilación compleja
Material y equipo
 Quebradora de quijada primaria.
 Quebrador de quijada secundaria.
 Flexómetro.
 Vernier.
 Roca con diámetro aproximado de 4 pulg.
Procedimiento
Con la ayuda de un flexómetro y un vernier, tomamos la longitud de la boca de la
trituradora, la abertura de las mandíbulas en posición cerrada, el desplazamiento de la
mandíbula móvil (desde lo más alto) y la profundidad o altura (del interior al exterior). Así
mismo tomamos la medida de nuestro mineral, al momento de la alimentación y descarga la
trituradora.
Después de ello se realizaron los cálculos correspondientes a la práctica.
Resultados
Este tipo de práctica la podemos realizar por varios caminos, existen formulas empíricas
simplificadas para el cálculo rápido.
 Una de ellas es por de la capacidad de una quebrantadora del tipo: Q (t/h) =
0,093·A·L; cuando A y L se dan en cm.
 Es posible utilizar la aproximación dada por Ruhmer que ajusta una ecuación de
segundo grado (parábola).
 Pero también podemos usar las relaciones empíricas de Taggart, calculando la
capacidad teórica aproximada.
T = 0.6LS
Nosotros optamos por las relaciones empíricas de Taggart.
T = 0.6LS
TR= Kc* Km* Kf*T
DATOS.
Kc (dureza)= 0.5-1.0
Km (humedad) = 1 %
Kf (arreglo de alimentación)= .75-.85
Quebradora 1
Quebradora 2
Largo (pulg)
6½
3½
S-Descarga (pulg)
2
1¼
Ancho (pulg)
6½
4½
Quebradora 1
Quebradora 2
Largo (cm)
16.51
8.89
S-Descarga (cm)
5.08
3.175
Ancho (cm)
16.51
11.43
Capacidad teórica de la quebradora 1:
𝑇 = 0.6(𝐿𝑆)
𝑇 = 0.6(16.51 ∗ 5.08)
𝑇 = 50.3224 𝑐𝑚
𝑇𝑅 =Kc* Km* Kf*T
𝑇𝑅 = (. 5 ∗ 1 ∗ .75 ∗ 50.3224)
𝑇𝑅 = 18.8709 𝑐𝑚
18.8709
= 20.7943 𝑇𝐶
0.9075
Capacidad teórica de la quebradora 2:
𝑇 = 0.6(𝐿𝑆)
𝑇 = 0.6(8.89 ∗ 3.175)
𝑇 = 16.9354 𝑐𝑚
𝑇𝑅 =Kc* Km* Kf*T
𝑇𝑅 = (. 5 ∗ 1 ∗ .75 ∗ 16.9354)
𝑇𝑅 = 6.3507
6.3507
= 6.9980𝑇𝐶
0.9075
Observaciones
En las siguientes imagines podemos apreciar las quebradoras con las que contamos en la
institución.
Quebradora 1
Quebradora 2
Conclusión
En el ámbito de la minería es de suma importancia los equipos de reducción de tamaños, el
diseño que pueden tener es en base al tamaño del mineral tratando siempre de tener la
mayor fragmentación el material.
El tamaño de partícula del mineral en la primera quebradora deberá trabajarse con un
diámetro de entrada estándar, su salida es básicamente la alimentación de la segunda
quebradora de quijada. En nuestro laboratorio contamos con 6 tipos de quebradoras: 2 de
quijadas, 2 de campana o cono, una quebradora de discos y por ultimo una quebradora de
rodillos.
En esta práctica únicamente usamos las quebradoras de quijada (su imagen se encuentran
en la parte de observaciones) y términos grandes hicimos fragmentación de una roca.
Practica #3 “ANÁLISIS DE MALLA EN
SECO”
Objetivo
Conocer y adquirir conocimientos del método para la realización de análisis
granulométrico, mismo que nos ayudara con la distribución de tamaños de partículas de los
minerales ya especificados (barita y oxido).
Aprender a usar las diferentes quebradoras que se encuentran en el laboratorio y el ROTAP.
Fundamentos
El análisis granulométrico se emplea de forma muy habitual. Es común para la
identificación y caracterización de los materiales geológicos en la Ingeniería. Se denomina
clasificación granulométrica o granulometría, a la medición y gradación que se lleva a cabo
de los granos de una formación sedimentaria, de los materiales sedimentarios, así como de
los suelos, con fines de análisis, tanto de su origen como de sus propiedades mecánicas, y el
cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por
una escala granulométrica.
Granulometría por tamizado: Es un proceso mecánico mediante el cual se separan las
partículas de un suelo en sus diferentes tamaños, denominado a la fracción menor. Se lleva
a cabo utilizando tamices en orden decreciente. El análisis granulométrico por tamizado se
realiza regularmente a las partículas con diámetros superiores a 0,075 mm. (Malla 200).
El Cuarteo: tiene por objeto obtener de una muestra de porciones representativas de tamaño
adecuado para efectuar las pruebas de laboratorio que se requieren.
Para efectuar el cuarteo se deberá seguir los siguientes pasos:
- Formando un cono con la muestra para seleccionarlos por cuadrante, para esto se resuelve
primero todo el material hasta que presente un aspecto homogéneo; traspaleando de un
lugar a otras 4 veces sobre una superficie simplemente horizontal, lisa y limpia.
- Se procederá después a formar el cono, depositando el material en el vértice del mismo,
permitiendo que dicho material por si solo busque su acomodo y procurando a la vez que la
distribución se haga uniformemente.
- El cono formado se transformara en cono truncado, colocando la pala del vértice hacia
abajo y haciéndola girar alrededor del eje del cono, con el fin de ir desalojando el material
hacía la superficie hasta dejarlo con una altura de 15 a 20 cm. enseguida dicho cono
truncado se dividirá y separara en cuadrantes por medio de una regla de dimensiones
adecuadas.
- Se mezclara el material de dos cuadrantes opuestos y con este, en caso de ser necesario, se
repite el procedimiento anterior sucesivamente, hasta obtener de la muestra del tamaño
requerido. Se deberá tener cuidado de no perder material fino en cada operación del
cuarteo.
Muestra
Los divisores de chutas: Son universalmente utilizados para obtener las sub- muestras
representativas de productos granulares secos que se pueden deslizar. La técnica es rápida y
el equipo económico, son especialmente utilizados para dividir una muestra inicial en submuestras representativas de un tamaño conveniente para análisis de laboratorio.
Cuando se utiliza correctamente, este método da una buena precisión, reconocido en la
industria para algunas aplicaciones.

Ancho de chutas: deben ser 2.5 a 3 veces más grandes que el tamaño máximo de
partícula de la muestra, para evitar el atascamiento.

Capacidad del embudo: según el volumen de la muestra.
Para separar por tamaños se utilizan las mallas de diferentes aberturas, las cuales
proporcionan el tamaño máximo de agregado en cada una de ellas. En la práctica los pesos
de cada tamaño se expresan como porcentajes retenidos en cada malla con respecto al total
de la muestra. Estos porcentajes retenidos se calculan tanto parciales como acumulados, en
cada malla, ya que con estos últimos se procede a trazar la grafica de valores de material
(granulometría).
Material y equipo
Oxido.
Barita.
Quebradoras (quijadas, de cono y de discos).
Marro.
Divisor de chutas.
Bascula brocha espátula.
Mallas.
RO-TAP.
Periódico.
Bolsas cristalinas de 1kg y 1/2 kg.
Charolas de diferentes tañamos.
Tapete para homogenizar.
Procedimiento
1. Primeramente conseguimos el mineral (la barita y los óxidos).
2. Nos dirigimos a triturar el material por partes, primero la barita y después el oxido,
gracias a los equipos que se encuentren en el laboratorio se deberá lograr llegar a
una malla 200.
3. Después de haber logrado pasar todo el material por la malla 200. Con la ayuda de
un divisor de chutas se harán bolsas de a 1 kg.
4. Teniendo todo nuestro material ya clasificado se repartirá a cada uno de los equipos
un kilo de barita y un kilo de óxidos para la continuación de la práctica.
5. Cada equipo tiene su kilo de mineral (1 de barita y otro de óxidos). A este mineral
se deberá homogenizar en un tapete 40 veces.
6. Ya estando el mineral homogenizado deberán sacar una muestra que pese 200g.
7. Luego esos 200 gramos deberá ser pasar por diferentes mallas con ayuda de un
ROTAP.
8. Se colocaran mallas de diferentes medidas de mayor a menor.
9.
Se supondrá que el mineral deberá pasar hasta la malla 200 pero si en dado caso de
que no suceda así se tendrá separar en bolsas transparentes.
10. Cada bolsa deberá ser graduada con el nombre del mineral, peso del mineral, fecha
y numero de malla.
11. Se deberá hacer lo mismo a partir del número 5. con el mineral faltante.
12. …
Observaciones
1.- A la hora de triturar en las quebradoras de quijada tuvimos que pasar varias veces el
mineral para poderlo pasar a una quebradora de cono ya que estaba muy entero.
2.- cuando buscamos las mallas correspondientes para el tamizado nos dimos cuenta
que solo se encontraban 2 mallas #200 por lo cual tuvimos que esperar turnos.
3.- Se suponía que todo el mineral saldría hasta la malla #200 pero no fue así entonces
tuvimos que clasificar el mineral de cada malla en bolsas graduadas.
Conclusión
Esta práctica no llego a su fin, por lo tanto hasta que se lleve a cabo se darán las
conclusiones correspondientes, ya que no se puede dar una conclusión clara por que los
resultados se quedaron inconclusos.