Unidad IIntroducción a las operaciones

mecánicas

Ing. Sandra Lorena Blandón Navarro

Contenidos: 1.1 Introducción.1.2 Procesos de separación, reducción de tamaño y mezclado.1.2.1 Fundamentos y definiciones.1.3 Características de las partículas. Propiedades de los sólidos granulares.

OPERACIONES MECANICAS EN LA INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

1.1 Introducción.

Son un grupo de operaciones en donde solo hay transformación física en cuanto a posición, forma y tamaño.

1.1 Introducción.Transporte

Bombeo

Cintas Transportadoras

Separación

Filtración (microfiltración, ultrafiltración, filtrado por mallas, filtro prensa)

Centrifugación

Decantación o Sedimentación

Modificación en Tamaño de grano

Floculación

Aglomeración

1.1 Introducción• Importancia de su estudio- Facilitan el estudio de los procesos y es

posible diseñar nuevos.- Permiten conocer las variaciones de las

propiedades de los alimentos, dado el efecto que causan.

1.2 Procesos de separación, reducción de tamaño y mezclado.

Figura 1.Tamiz

Figura 3. Molino para carnes

Figura 2. Filtración

Figura 4. Mezclador de liquido

¿Qué es una mezcla?Son dos o más sustancias que forman un sistema en el

cual no hay enlaces químicos entre las sustancia que lo integran. Las mezclas se clasifican en homogéneas y heterogéneas, las mezclas homogéneas están formadas por una sola fase, es decir, no se pueden distinguir las partes, ni aún con la ayuda de un microscopio eléctrico.

1.2 Procesos de separación, reducción de tamaño y mezclado.

Procesos de separación Hay varios métodos para separar los componentes de una

mezcla. En el laboratorio son comunes los siguientes:Decantación.Filtración.Destilación.Cristalización.Magnetismo.Cromatografía.

1.2 Procesos de separación, reducción de tamaño y mezclado.

1.2 Procesos de separación, reducción de tamaño y mezclado.

Reducción de tamañoEn la industria generalmente se trabaja con sólidos los

cuales precisan de una reducción previa del tamaño de los trozos, gránulos o partículas.

La operación de disminución o reducción de tamaños consiste en la producción de unidades de menor masa a partir de trozos mayores; para ello hay que provocar la fractura o quebrantamiento de los mismos mediante la aplicación de presiones.

1.2 Procesos de separación, reducción de tamaño y mezclado.

Las técnicas de reducción de tamaño son:COMPRESIÓN: Es utilizada para la reducción gruesa de sólidos duros,

genera productos gruesos, medios o finos.

CORTE: Se utiliza cuando se requiere un tamaño definido de partículas.

FROTACIÓN O ROZAMIENTO: Genera productos finos a partir de materiales blandos no abrasivos.

IMPACTO: Esta técnica consiste en el choque de las partículas para la disminución de su tamaño.

1.2 Procesos de separación, reducción de tamaño y mezclado.

• Mezclado• El mezclado es una operación universal en la

industria. Las operaciones de mezclado se usan con una gran variedad de propósitos.

• Homogenización de materiales, • La transferencia de calor, • La dispersión de gases en líquidos, etc.

1.2 Procesos de separación, reducción de tamaño y mezclado.

1.2 Procesos de separación, reducción de tamaño y mezclado.

• Mezclado• Entre las industrias que emplean

ampliamente el mezclado destacan aquellas que manejan materiales viscosos y de reología compleja.

• REOLOGIA: Estudia el flujo y la deformación de los materiales.

Las necesidades de conocer la reología en la industria de los alimentos son múltiples. Entre otras se pueden citar:• Diseño de tuberías y selección de bombas• Diseño y análisis de equipos de extrusión• Selección y operación de equipos de mezclado• Diseño y operación de cambiadores de calor• Procesos en los que se realizan recubrimientos• Selección de envases

1.2 Procesos de separación, reducción de tamaño y mezclado.

1.3 Características de las partículas. Propiedades de los sólidos granulares.

• Partículas sólidas se caracterizan por su tamaño, forma y densidad.

1.3 Características de las partículas. Propiedades de los sólidos granulares.

• En general, cuando se observa cualquier tipo de granulado en un microscopio óptico, se denota que todas las partículas no tienen ni el mismo tamaño ni igual forma, o sea son anisométricas y un solo parámetro de medida no definiría el polvo.

1.3 Características de las partículas. Propiedades de los sólidos granulares.

Partículas sedimentables (>10 µm).- Son partículas que por su peso tienden a precipitarse con facilidad, razón por lo cual permanecen suspendidas en el aire en períodos cortos de tiempo. Por lo general no representan riesgos significativos a la salud humana.

Partículas menores a 10 micrómetros - PM10 (<= 10 µm).- Son partículas de diámetro aerodinámico equivalente o menor a 10 µm. Se consideran perjudiciales para la salud debido a que no son retenidas por el sistema de limpieza natural del tracto respiratorio.

Partículas menores a 2.5 micrómetros - PM2.5 (<= 2.5 µm).- Son partículas de diámetro aerodinámico equivalente o menor a 2.5 µm. Representan un mayor riesgo para salud humana, puede ser un factor de muerte prematura en la población.

1.3 Características de las partículas. Propiedades de los sólidos granulares.

• Para hallar el tamaño de partícula del granulado lo primero que se debe hacer es descomponer la muestra en fracciones de diferentes pesos o tamaños y luego sumar los valores parciales para obtener los correspondientes a la totalidad de la muestra.

1.3 Características de las partículas. Propiedades de los sólidos granulares.

• Para hallar el diámetro de las partículas se debe determinar el diámetro equivalente, que se define como “el diámetro de una partícula esférica que pasaría a través de un tamiz con cierta apertura x”.

Figura 8. Esquema de los diferentes tipos de diámetros

1.3 Características de las partículas. Propiedades de los sólidos granulares.

1.3 Características de las partículas. Propiedades de los sólidos granulares.

• Figura 9. Posibles formas de partículas que pueden pasar por un tamiz con un mismo diámetro.

El diámetro estadístico promedio es el factor más importante para medir la tendencia central del tamaño de partículas, ya que los otros parámetros como área superficial específica, volumen específico y peso de partícula media se pueden obtener a partir de este.

1.3 Características de las partículas. Propiedades de los sólidos granulares.

1.3 Características de las partículas. Propiedades de los sólidos granulares.

1.3 Características de las partículas. Propiedades de los sólidos granulares.

• En física el término densidad ( ρ) es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen, y puede utilizarse en términos absolutos o relativos.

• La densidad absoluta o densidad normal, también llamada densidad real, expresa la masa por unidad de volumen.

1.3 Características de las partículas. Propiedades de los sólidos granulares.

• Si V=Vs +Vh

• La densidad aparente es la masa de material correspondiente a la unidad de volumen ocupado por el mismo. Toma en cuenta el volumen de los huecos.

1.3 Características de las partículas. Propiedades de los sólidos granulares.

• PREGUNTAS• Orientaciones para el estudio independiente