Este documento trata sobre las propiedades de flujo de sólidos a granel y cómo estas propiedades afectan el diseño de equipos para el manejo de materiales. Explica que factores como la forma de las partículas, tamaño, dureza, humedad y temperatura influyen en el flujo del material. También cubre conceptos como el ángulo de reposo, flujo libre vs. no libre, y cómo variables como la fricción, presión y diseño de tolvas afectan el flujo en masa. El documento provee recomend

1. MANEJO DE MATERIALES
EL FLUJO DE MATERIALES Y LAS
PROPIEDADES DE LOS SOLIDOS A
GRANEL
PROFESOR ARTURO JURADO MONTAÑO
UNIVERSIDAD DEL VALLE
ESCUELA DE INGENIERÍA DE MATERIALES
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2. MANEJO DE MATERIALES SOLIDOS
• El comportamiento de los materiales sólidos utilizados en las
diferentes etapas de trasformación y comercialización está definido
básicamente por las propiedades de las partículas individuales que
los conforman, tales como su tamaño, dureza, densidad, forma, punto
de reblandecimiento, etc.
• Sin embargo, estas propiedades suelen ser insuficientes cuando no
se relacionan con las propiedades de fluidez de los materiales en los
determinados equipos de manipulación.
• Por lo tanto se debe conocer la naturaleza, características y
propiedades de los materiales con el fin de realizar una adecuada
selección de los equipos que van a intervenir ya que de esto depende
el buen manejo y almacenamiento de los sólidos.
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4. CONOCIMIENTO DEL MATERIAL
Materiales fáciles de manipular:
- Bentonita - Carbón
- Azúcar - Talco
- arcillas - Almidón
Materiales difíciles de manipular:
- Fosfato ácido: higroscópico
- Oxido de aluminio: abrasivo
- Arena, cuarzo molido: abrasivos
- Polvos metálicos
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5. PROPIEDADES DE FLUJO
• FLUJO LIBRE: Continuo, uniforme y ordenado.
• FLUJO NO LIBRE: Inestable, discontinuo y desordenado.
•
• ANGULO DE REPOSO: Angulo entre la horizontal y la
pendiente de una pila o montón de material.
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6. El conocimiento de las propiedades de flujo de sólidos a
granel es esencial para predecir el rendimiento de manejo
y sistemas de almacenamiento.
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7. Qué pasa con ángulo de reposo?
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8. Cómo es el diseño de una tolva?
• El ángulo de reposo no es un indicador adecuado de los
parámetros de diseño
• No utilice ángulo de reposo para diseñar el ángulo en una
tolva!
• Calcular:
• - Tamaño de la salida
- Ángulo de tolva para el flujo de masa
- Tasas de descarga.
-La cohesión de polvo
• -Fricción entre partículas
-Fricción de la pared
-Compresión de las partículas.
• - permeabilidad
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9. VARIABLES DE DISEÑO QUE AFECTAN EL
FLUJO
• Variables que afecta el flujo de los materiales:
• El material a manejar.
• Fricción de la pared
• Angulo del cono de descarga.
• La temperatura.
• La humedad
• La presión.
• Del material de la tolva o silo.
• Del tiempo de almacenamiento.
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10. COMO VARIA LA
COMPACTACIÓN A
PRESIÓN DE UN
RECIPIENTE LLENO DE
SOLIDOS.
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11. • Trituración de partículas debido a la presión
• -Región I:
Densificación del re- arreglo de partículas.
•
-Región II:
Consolidación por rompimiento de esquinas de partículas.
-Región III:
Generación de finos y rompimiento de partículas
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12. PRESIÓN EN LA PARED DE UNA TOLVA
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13. -22/09/2016 -13

14. FLUJO EN MASA
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FLUJO DE MASA

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16. -22/09/2016 -16

17. -22/09/2016 -17

18. La fricción de la pared
determina el flujo de masa
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A medida que el ángulo de la
tolva respecto al diámetro
inicial va aumentando y el
ángulo de la superficie de
fricción disminuye el flujo de
masa es menor.

19. La superficie de fricción y el diseño de la tolva
Para sólidos a granel el ángulo de las paredes de fricción
no deben de exceder el ángulo de chute mínimo.
El ángulo de chute está en función de la presión y
también puede depender de la profundidad de la tolva.
En general, se mantiene un margen de 5 grados de
seguridad.
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20. Parámetros de especificación útiles para
el diseño de tolvas y silos
• Las dimensiones de salida crítica.
• Ángulos críticos de la tolva.
• Caudal crítico.
• El grado de aireación.
• Tener en cuenta que el ángulo de la tolva también está
relacionado con el material del cual está hecha la tolva.
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21. Efectos de la humedad
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Es el factor más evidente
que afecta la fuerza de
cohesión y por tanto el
flujo de los materiales a
granel.

22. EFECTO DE LA TEMPERATURA
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23. OTROS EFECTOS EN EL FLUJO
• EFECTOS DE SOBREPRESIÓN
• La presión influye en la caída del flujo de material, es por esto que un
exceso de esta puede causar atascamiento y deterioro del material.
• EFECTOS EN TIEMPO
• Dependiendo del material a manejar, se determina el tiempo de
residencia de este en los silos de almacenamiento y sistema de
transporte antes y durante el proceso.
• ADITIVOS PARA MODIFICAR EL FLUJO
• Teniendo en cuenta las condiciones iníciales del material a manejar, se
usan determinados aditivos para modificar el flujo. Estos pueden mejorar
la lubricación entre granos permitiendo su flujo y protección al desgaste
entre ellos, etc.
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24. Lo que se puede deducir de las propiedades de flujo
• Se puede predecir el arco crítico y las dimensiones de la limitación de
la tolva y los ángulos chute para un material específico en
condiciones de ensayo específicas.
• No se puede extrapolar el comportamiento de un material a otros
materiales con composiciones químicas similares.
• Se puede evaluar los efectos sobre el equipo y cambiar el contenido
de humedad, temperatura, aglutinantes, el flujo de los aditivos, la
sobrepresión y el tiempo de almacenamiento en reposo.
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25. Lo que se puede deducir de las propiedades de flujo
• Se puede prever la influencia de la variable de tamaño de las
partículas en el comportamiento de un sólido en los silos,
mezcladores, alimentadores o mover los reactores de lecho.
• Se puede estimar la presión crítica de aplastamiento de un fluido
sólido.
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27. Flujo de material
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28. Silo con descarga lateral
EJEMPLO: MANEJO DE AGREGADO
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29. Bibliografía
• Johanson, Jerry. R – Design fo flexibility in storage and
reclaim – Chemical Enginnering, Octubre 30 1978
• Falcomer P; Drury J. – Almacenaje industrial – H. Blume
Ediciones, 1979. Pags 270 – 273.
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