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INTRODUCCIÓN

En la industria farmacéutica las materias primas de las que se parte para elaborar algún medicamento suelen tener un tamaño de partícula demasiado grande como para darle uso; debido a esto, es común la reducción de tamaño. La manera más empleada para la subdivisión de partículas sólidas grandes en partículas más pequeñas es la trituración y la molienda o molturación


La molienda es una operación unitaria que tiene como objetivo reducir el volumen promedio de las partículas de una muestra sólida, existiendo asi transferencia de movimiento exclusivo de los sólidos.

A pesar de que solo implica una transformación física de la materia sin alterar su naturaleza, es de suma importancia en diversos procesos industriales, ya que el tamaño de las partículas representa en forma indirecta áreas, que a su vez afectan las magnitudes de los fenómenos de transferencia entre otras. Considerando lo anterior, el conocimiento de la granulometría para determinado material es de importancia, consecuentemente.

La reducción se lleva a cabo dividiendo o fraccionando la muestra por medios mecánicos hasta el tamaño deseado. Si el sólido tiene mucha humedad, en lugar de reducir el tamaño, se forma una pasta. Mientras más fina es la molienda, el costo del proceso es mucho mayor. Finalmente, de ser necesario, las partículas son separadas por tamaños por medio de un tamizado.

Por lo que para moler se necesita que un sólido tenga de humedad del 8-10%, si sobrepasa esta condición se llama estruir.

Los métodos de reducción más empleados en las máquinas de molienda son compresión, impacto, frotamiento de cizalla y cortado.

  • Compresión: Reducir sólidos duros a tamaños menores, con presión arriba y abajo.
  • Impacto: Romper por golpe, produce tamaños gruesos, medianos y finos.
  • Frotación o cizalla: Produce partículas finas, puede ser con un serrucho.
  • Cortado: Se realizan cortes con tamaños prefijados.

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Requerimiento de energía:

  • La energía requerida para la fractura depende del tipo de material, tamaño, dureza y otros factores.
  • La magnitud de la fuerza mecánica aplicada, su duración, el tipo de fuerza (compresión, esfuerzo cortante e impacto) y otros factores, afectan la eficiencia y alcance del proceso de reducción de tamaño.
  • Factores importantes del proceso de reducción de tamaño: cantidad de energía o potencia consumida, tamaño de las partículas y superficies nuevas formadas.


Importancia de la reducción de tamaño:

La importancia de la operación de reducción de tamaño o desintegración de trozos, gránulos de partículas, no consiste solamente en obtener pedazos pequeños a partir de los grandes, sino que también se persigue tener un producto que posea determinado tamaño granular comprendido entre límites pre-establecidos; porque se da el caso que un sólido con un intérvalo de tamaño satisfactorio para una operación determinada, puede resultar inconveniente para otra operación, aunque se trate de la misma substancia;

Por ejemplo: El carbón pulverizado se aplica en la calefacción de hornos industriales con quemadores especiales y el carbón en trozos se usa en los hogares que llevan atizadores mecánicos en los cuales no se puede usar carbón pulverizado, ni los hornos se pueden llenar de carbón en trozo.

Si la velocidad de reacción en la mayoría de las reacciones sobre partículas sólidas es directamente proporcional al área de contacto entre fases; la reducción de tamaño se lleva a cabo principalmente para aumentar esta área.

Los fines de la reducción de tamaño es muy importante en la industria por las siguientes razones:


  1. Facilita la extracción de un constituyente deseado que se encuentre dentro de la estructura del sólido, como la obtención de harina a partir de granos y jarabe a partir de caña de azucar.
  2. Se pueden obtener partículas de tamaño determinado cumpliendo con un requerimiento específico del alimento.
  3. Aumento de la relación superficie-volumen incrementando, la velocidad de calentamiento o de enfriamiento, la velocidad de extracción de un soluto deseado, etc

La molienda es el último de los procesos mecánicos de reducción granulmétrica en el que se producen partículas cuyo tamaño es inferior a 8 mm. La molienda permite alcanzar la mayor ratio de reducción de tamaño entre la partícula inicial y final, suponiendo también el mayor consumo energético de los procesos de reducción granulométrica (Abrego, J. et al. 2010).
  • Las principales clases de máquinas para molienda son:

  • A) Trituradores (Gruesos y Finos).

    • 1. Triturador de Quijadas.
    • 2. Triturador Giratorio.
    • 3. Triturador de Rodillos.


B) Molinos (Intermedios y Finos).
    • 1. Molino de Martillos.
    • 2. Molino de Rodillos de Compresión.3. Molinos de Fricción.
      • a) Molino de Tazón.
      • b) Molino de Rodillos.

    • 4. Molinos Revolvedores.
      • a) Molinos de Barras

b) Molinos de Bolas.
El molino de bola es una máquina horizontal que tiene una instalación rotativa en forma de tubo haciendo que este sea el equipo más importante después de trituración de los materiales.
Los molinos de bola ofrecen en el proceso de molienda un producto más fino que otros molinos debido a que la acción de molienda es frenada por las partículas de mineral más gruesas que se interpolen entre barra y barra. Estos molinos operan en un circuito cerrado con un clasificador de rastrillo, espiral o hidrociclón.
Estos molinos de bola son movidos por una transmisión de correas trapezoidales y engranajes de mando o una reducción.
Los molinos de bola se pueden clasificar en función de la marcha:
• Molinos de bolas de marcha discontinua
• Molinos de bolas de marcha continúa
La cantidad de bolas que se coloca dentro de un molino depende de la cantidad de energía disponible para mover el molino.
Usos y aplicaciones de los molinos de bola

Los molinos de bola son ampliamente usados en:
• Campos de cemento
• Construcción
• Materiales refractarios
• Fertilizantes químicos
• Minería

• Producción de cerámica




Modelo
Velocidad giratoria (r/min)
Carga de bolas (t)
Tamaño de alimentación (mm)
Tamaño de la salida (mm)
Capacidad (t/h)
Potencia (kw)
Peso (t)
Ф900×1800
36-38
1.5
≤20
0.075-0.89
0.65-2
18.5
4.6
Ф900×3000
36
2.7
≤20
0.075-0.89
1.1-3.5
22
5.6
Ф1200×2400
36
3
≤25
0.075-0.6
1.5-4.8
30
12

Molino De Bolas Triturador Minería $ 180,000
Molino De Bolas Para Minería $ 500,000

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c) Molinos de Tubo.

Los molinos de tubo están diseñados con una estación de control desmontable y un mando a distancia que permite ajustes en cualquier momento del molde y / o del rodillo. Con esta característica del diseño los ingenieros pueden ahora llevar el regulador alejado con ellos al frente de los molinos del tubo y ajustar las posiciones del molde antes de que el tubo comience.
Los molinos de tubos de alta frecuencia también se pueden utilizar para la fabricación de tuberías de tubos de acero inoxidable.

Las diferentes líneas que se pueden cortar pueden crear un espesor de tubo que varía en tamaño desde 0,4 mm hasta 12,7 mm. El tubo y / o la tubería OD está disponible con un espesor que varía desde 9,5 mm hasta 508 mm.

Modelo
Eje de corte (mm)
Espesor (mm)
Diámetro del tubo redondo (mm)
Tubo cuadrado
Velocidad (m / min)
SF-40
40mm
0,4 ~ 1,5
Ø9,5 ~ Ø25,4
12x12, 20x20
40 ~ 100
SF-50
50 mm
0,5 ~ 2,5
Ø12.7 ~ Ø38.1
15x15, 30x30
30 ~ 90
SF-60
60mm
0,6 ~ 3,0
Ø19,0 ~ Ø63,5
15x15, 50x50
30 ~ 80

C) Molinos Ultrafinos.

1. Molinos de Martillos con Clasificación Interna.

2. Molinos de Flujo Energético.

3. Molinos Agitadores.

D) Molinos Cortadores y Cortadores de Cuchillas.


La operación de molienda se realiza en varias etapas:


  1. Consiste en fraccionar sólidos de gran tamaño. Para ello se utilizan los trituradores. Los más utilizados son el de rodillos y el de mandíbulas, ambos de tipo semi-industrial.
  • En el Triturador de Mandíbulas la alimentación se recibe entre las mandíbulas que forman una "V". Una de las mandíbulas es fija, y la otra móvil, la cual choca contra la mandíbula fija triturando la muestra por aplastamiento. La abertura de la boca puede ser regulada y con esto tener variaciones en la granulometría obtenida de este triturador.

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  • El Triturador de Rodillos está formado por dos rodillos iguales que giran en sentidos contrarios y la trituración se realiza por abrasión. Se puede regular el tamaño de la molienda acercando o distanciando los dos rodillos.

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2. La segunda etapa sirve para reducir el tamaño con más control, manejándose tamaños intermedios y finos. Para esta etapa los molinos más empleados son el molino de bolas y el de martillos.
  • Molino de Bolas. Está constituido por un recipiente (de tamaño variable y de distintos materiales) relleno de bolas de un determinado diámetro. Una vez que la muestra se ha colocado en su interior junto con las bolas, se la somete a un movimiento giratorio elevado, por giro de los rodillos acoplados a un motor, lo que provoca que las bolas rueden en su interior provocando la trituración al chocar con la muestra. Se pueden conseguir tamaños de partícula menores de una micra partiendo de partículas de 10-50 mm. Los materiales más utilizados para los torros son porcelana, acero inoxidable,plástico y vidrio.
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  • Molino de Martillos: Utilizado para reducir a granulometria, mediante la rotación de un eje al que están adosados martillos de aleaciones duras. Este tipo de molinos se utiliza con frecuencia en la industria minera.
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  • Molino de Barras: Utilizado para reducir a polvo la materia prima mediante la rotación de un tambor que contiene barras de acero o de otro material. Este tipo de molinos se utiliza con frecuencia en la industria minera.
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  • Morteros Manuales. En este caso la trituración de la muestra no se realiza por impacto, sino por abrasión, es decir, la muestra se coloca en el mortero y con la ayuda del pistilo se presiona la muestra a la vez que se realizan movimientos circulares hasta conseguir el tamaño de partícula deseado. Los tipos de morteros más utilizados son el de Hierro, para sustancias duras y tenaces como piritas o carbones minerales, de Porcelana, para sustancias medianamente duras como sulfatos de hierro y azufres, de Vidrio para sustancias pastosas como grasas o lanolina y de Ágata para pulverizaciones para análisis químicos sin rayas excesivamente los granos cristalinos.
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MÁQUINAS PARA MOLIENDA

Para la elección del tipo de molino son necesarias varias consideraciones, como:

  • Tamaño deseado final.
  • Tipo de material (porcentaje de humedad).
  • Tiempo de molienda.
  • Capacidad.
  • Fuerza (potencia).
  • Material del equipo.
Así se tiene las diferentes máquinas para moler:

A) Trituradores de mandíbulas (quebrantados).
  1. Blake
  2. Triturador Giratorio (Dodge).


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Triturador de Mandíbulas: De Blake



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Triturador de Mandíbulas: Giratorio


B) Molinos Intermedios o de impacto.

  1. Molino de Rodillos.
  2. Disco
  3. De Muelas Verticales
  4. Desintegradores
  5. De Martillo
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Triturador intermedio: De Rodillos


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Trituradores intermedios: De Disco Symons


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Trituradores intermedios: De Martillo


C) Molinos Finos.
  1. Centrífugos (Raymond)
  2. De piedras de molino
  3. Rodillos
  4. De Bolas
  5. Molinos Ultrafinos


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Molino Fino: Centrífugo de Raymond

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Molino fino: De muelas de Piedra
Molino Fino: De Rodillos
Molino Fino: De Rodillos

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Molino Fino: De Bolas


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Molino Ultrafino: Micronizador
D) Molinos de Tazon



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E) Molinos de Fricción.

F) Molinos Revolvedores.
a) Molinos de Barras.
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b) Molinos de Bolas.

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G) Molinos de Tubo.
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H) Molinos Ultrafinos.
  1. Molinos de Martillos con Clasificación Interna.
  2. Molinos de Flujo Energético.
  3. Molinos Agitadores.
I) Molinos Cortadores y Cortadores de Cuchillas.








ELEMENTOS IMPORTANTES DE LA MOLIENDA

Para la obtención de las curvas granulométricas deseadas es evidente la importancia de seleccionar el tipo de molienda deseado -sistema de molienda- y, para ello, la aptitud a la molienda, es decir, la molturabilidad de cada materia prima es el parámetro más importante.
Existe un serie de elementos importantes que influyen en la molienda de los materiales los cuales son:

1. Velocidad Crítica
La velocidad crítica para un molino y sus elementos moledoras es aquella que hace que la fuerza centrífuga que actúa sobre los elementos moledores, equilibre el peso de los mismos en cada instante.

2. Relaciones entre los elementos variables
El diámetro del molino, su velocidad, y el diámetro de los elementos moledores son los elementos variables. Las relaciones entre ellos son:
  • A mayor diámetro de bolas, mayor posibilidad de rotura de partículas grandes (percusión).
  • A menor diámetro de bolas, mayor molienda de partículas pequeñas y capacidad (por una mayor superficie de los elementos moledores, fricción).
  • A mayor diámetro de bolas, mejora la molienda de material duro (percusión).
  • Para igual molienda, a mayor diámetro del molino o mayor velocidad, menor el diámetro necesario de bolas.
3. Tamaño Máximo de los Elementos Moledores
En los molinos de barras y bolas, los elementos moledores no tiene todos el mismo tamaño, sino que a partir de un diámetro máximo se hace una distribución de los mismos en tamaños inferiores.

4.Volumen de Carga
Los molinos de bolas y barras no trabajan totalmente llenos, el volumen ocupado por los elementos moledores y el material a moler referido al total del cilindro del molino, es lo que se denomina Volumen de Carga.
Habitualmente es del 30% al 40%, y de este volumen, el material a moler ocupa entre un 30% a un 40%.

5. Potencia
La máxima potencia es desarrollada cuando el volumen de carga es del 50% aproximadamente. Generalmente se trabaja entre un 30% y un 40%, ya que como la curva es bastante plana, el porcentaje de potencia entregado es similar al 50%.

6. Tipos de Molienda: Molienda Húmeda y Molienda Seca
La molienda se puede hacer a materiales secos o a suspensiones de sólidos en líquido (agua), el cual sería el caso de la molienda Húmeda.

Molienda húmeda
Molienda Seca
  • Requiere menos potencia por tonelada tratada
  • Requiere más potencia por tonelada tratada
  • No requiere equipos especiales para el tratamiento de polvos
  • Si requiere equipos especiales para el tratamiento de polvos
  • Consume más revestimiento (por corrosión)
  • Consume más revestimiento
Molienda de Azúcar
Molienda de Azúcar
Procesamiento de café por el método húmedo
Procesamiento de café por el método húmedo



Para apreciar de mejor manera el proceso de molienda se muestra en el siguiente video:












El funcionamiento específico de un molino de martillo de muestra a continuación:












Consumos Energéticos de Molienda

El estudio económico de cualquier aplicación energética en la cual esté involucrado el proceso de reducción de partícula debe considerar los costes de inversión, mantenimiento y operación para evaluar la viabilidad del proceso.

Aplicaciones de la molienda:

  1. INDUSTRIA DE ALIMENTOS: Trigo, Cebada, Papa, Tapioca (Harinas), Semillas de Soja (Aceite y harinas) y Azúcar .
  2. INDUSTRIA DE MINERALES Y CEMENTO: Cobre, Níquel, Cobalto, Hierro, Cal, Alúmina y Sílice .
  3. INDUSTRIA DEL PAPEL, PINTURAS Y CAUCHO: Piedra Caliza, Mármol, Yeso y Dolomita
Finalmente se adjunta una presentación completa acerca del proceso de Molienda:


Molienda PDF










PROCESO DE INDUSTRIALIZACIÓN DEL MAÍZ

La isoglucosa bajo la forma de jarabe con un alto contenido de fructuosa considerando al maíz en su proceso de industrialización , se presentan tres usos principales que son :molienda en húmedo,molienda en seco y producción de alcohol. La molienda en húmedo abarca parte de los principales usos actuales del maíz como insumo, requiere maíz con un contenido elevado de almidón, aceite y proteína.


Para reforzar sobre los mecanismo de molienda:

MOLIENDA
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APLICACIONES DE LA MOLIENDA FINA EN PROCESOS DE MINERALES

La molienda ultrafina de minerales ha venido utilizándose desde hace más de 30 años en el campode los minerales industriales. En los últimos 10 años, la industria minera ha mostrado interés en la necesidad de producir partículas ultrafinas a medida que los procesos de separación química, fisico-química y física, han progresado para poder tratar partículas de mineral. Además a medida que se agotan los yacimientos de minerales básicos en todo el mundo,deben explotarse nuevos yacimientos más difíciles. Las operaciones existentes también están contemplando maximizar el beneficio económico de los yacimientos existentes, lo cual requieren nuevas ideas y nuevas tecnologías.

En la molienda, el rendimiento del equipo está determinado por su capacidad para hacer que las partículas entren en contacto entre si y con el mediode molienda, con justo el impacto suficiente para ocasionar el desgaste por abrasión de las partículas. Por consiguiente, la concen-tración de partículas y el tiempode retención de las mismas en la zona de molienda son los parámetros de proceso mayores en cualquier molino que procese un tipo de material determinado.

El medio utilizado en la unidades normalmente arenas de sílice o arena natural, o puede utilizarse un medio cerámico adecuado. Es fundamental que el medio seleccionado tenga partículas bien redondeadas, que no tengan fisuras o defectos. Cualquier imperfección causará un colapso inmediatodentro del molino.

Para trabajos enque se requiera productos entre 80>20 micras o una granulometríade alimentación amplia, podríautilizarse un medio grueso, de 3 a 2 mm. Para productos 80 <10micras sería recomendable un tamaño más fino de arena, con unrango de tamaño de 2 a 1 mm.

Para este tipo de trabajos generalmente se utiliza el molino vertical.

MOLINO VERTICAL
Es un molino de bolas que utiliza un espiral sin fin de servicio pesado para agitar el medio de molienda y la pulpa. La pulpa de alimentación se introduce por una abertura enla parte superior del molino. Una bomba exterior de reciclado que proporciona una velocidad predeterminada de flujo hacia arriba que causa la clasificación de las partículas en la parte superior del cuerpo del molino. La molienda es por desgaste / abrasión, la eficiencia de molienda mejora debido a la gran presión entre el medio y las partículas a ser molidas.
El interior del cuerpo del molino está protegido del desgaste por un forro magnético de lecho demineral. Estas “losetas” magnéticas atraen y sostienen el mediode molienda. El medio mismo sirvecomo superficie de desgaste. Estas unidades han venido operando hasta por 8 años sin un cambio de forros de molino.



Fig. Estructura típica de un molino vertical
Fig. Estructura típica de un molino vertical



Las partes de desgaste delespiral son placas de desgaste metálicas especiales que están empernadas a los tramos de estecubiertos de caucho. El desgastedel forro del espiral es normalmente de unos 6 meses para la parteinferior de este, mientras que laszapatas de la parte superior duranmás de 1 año.



BIBLIOGRAFÍA:
Requerimiento de energía:

Modelo
Velocidad giratoria (r/min)
Carga de bolas (t)
Tamaño de alimentación (mm)
Tamaño de la salida (mm)
Capacidad (t/h)
Potencia (kw)
Peso (t)
Ф900×1800
36-38
1.5
≤20
0.075-0.89
0.65-2
18.5
4.6
Ф900×3000
36
2.7
≤20
0.075-0.89
1.1-3.5
22
5.6
Ф1200×2400
36
3
≤25
0.075-0.6
1.5-4.8
30
12