Variables Físiques dels Sòlids: Classificació i Anàlisi

Variables Físiques dels Sòlids: Classificació

Els sistemes de partícules sòlides poden classificar-se segons la grandària en:

• Pólvores: partícules de fins a 0,1 mm. A la vegada poden ser:
  • Ultrafins: partícules entre 0,1-1 micres.
  • Superfins: partícules entre 1-10 micres.
• Sòlids granulars: partícules entre 0,1 i 3 mm.
• Sòlids trencats: partícules de grandària superior a 3 mm.

Segons el comportament reològic es classifiquen:

• Fluids o "freeflowing": si no s'apelmatzen.
• Cohesius: si s'aglomeren o apelmatzen.

Variables:

• Grandària de partícula
• Densitat aparent
• Compressibilitat
• Angle de repòs
• Abrasivitat
• Humitat

Altres característiques especials:

• Higroscòpics
• Corrosivitat
• Pólvores explosives
• Pólvores tòxiques
• Degradabilitat
• Lleugers i tous...etc

Anàlisi Granulomètrica

Operació, mitjançant tamisos, que separa les distintes fraccions que componen un sòlid granular o pulverulent en funció de la mida de les seves partícules. Per a una bona separació cal que el sòlid i el tamís estiguin en moviment relatiu amb la finalitat que les partícules de menor mida coincideixin i passin a través de les obertures del tamís. Per aquest pas cal que, almenys dues, de les tres dimensions de la partícula (alçada, amplada i longitud) siguin inferiors a les dimensions de l’obertura que caracteritza el tamís. Si l’altra és superior (partícules allargades) no impedirà el pas, però sí prolongarà el temps. El tamisat comporta l’aparició de dues fraccions: partícules gruixudes de rebuig, i partícules més fines del cernut.

Problemes

L’aparició de partícules fines en el rebuig:

• Humitat: provoca l’aglomeració entre partícules fines que no passen per la llum del tamís.
• Càrregues electrostàtiques: provoquen l'adherència de les partícules.
• Temps de tamisat insuficient: impossibilita que les partícules fines es posin en contacte amb la llum de malla per poder passar.

L’aparició de partícules de rebuig que han passat a través de la malla.

• Irregularitats en la superfície del tamís.
• Temps de tamisat excessiu: provoca l’erosió de les partícules.

Tipus de Tamisat

Manual

Se sotmet el tamís a un moviment que farà que se separin els components, segons la granulometria. Els tamisos més utilitzats solen tenir diàmetre de 60 cm i alçada de 10 cm.

Mecànic

Tamisadora per depressió d'aire

El producte es col·loca sobre el tamís i es provoca una depressió que aspira les partícules fines.

Tamís mòbil. Vibradora electromagnètica.

Els tamisos es col·loquen en ordre decreixent de llum de malla de dalt a baix. El moviment de vibració fa que es posi en contacte el producte amb la malla.

Amb motor excèntric.

Tamisadora semblant a l’anterior en la col·locació i classificació dels tamisos, però ara la vibració la genera un eix desequilibrat del motor per una platina amb pesos col·locats excèntricament sobre la mateixa. La vibració és transmesa a través d’unes molles.

Humitat

• Humitat absoluta sobre base humida (WH)
• Humitat absoluta sobre base seca (WS)
• Humitat de saturació (W Saturació) sobre base seca, és el quocient entre la màxima quantitat d’aigua que pot ser absorbida pel sòlid i la massa del sòlid.

Compressibilitat

És la capacitat dels sòlids pulverulents per a compactar-se i està en relació inversa amb la fluïdesa.

Angle de Repòs

L'angle de repòs estàtic mesura la capacitat de flux. És l'angle format respecte al pla horitzontal de la base quan es deixa caure lliurement. < 30º flux molt lliure, > 45º flux lent. L’angle disminueix amb: la mida, menor rugositat, major esfericitat, menor humitat.

Dos tipus:

• Estàtic: angle que forma quan es rellisca sobre si mateix.
• Dinàmic: el més important. Capacitat de flux.

Abrasivitat

Es determina pel seu grau de duresa i la forma de les seves partícules. El dipòsit generalment cilíndric que serveix per a magatzematge s’anomena sitja. Si es disposa en la part inferior d’una sitja convergent en pendent per facilitar el flux de sortida s’anomena tremuja. La tremuja pot ser una part de la sitja.

Tremuges

• Capacitat de 30 a 300 m³.
• Fons pla amb base de forma troncopiramidal, o base cònica amb angles al voltant dels 45 a 60º.
• Mòbils, per tant, cost de manteniment mitjà-alt.
• Poden ser obertes o tancades.

Sitges

• Capacitat de 150 a 3000 m³.
• Cilindres de fons pla o fons cònic.
• Fixos amb l'avantatge de menor segregació i contaminació.
• Tancats i equipats en la part superior amb xemeneia o tub de seguretat de descompressió. Pot portar un filtre d’aspiració de pols.

Càrrega de sitges: es fa amb instal·lacions pneumàtiques o amb elevador de catúfols, cintes transportadores o altres sistemes de transport.

Descàrrega de sitges: es fa amb instal·lacions pneumàtiques o més comunament per gravetat. Alguns utilitzen un sistema de fluïdificació del con de la sitja per facilitar la descàrrega. Per fer això es fa servir una vàlvula temporitzada que insufla cops d’aire al con. Alguns poden incorporar un martell pneumàtic que fa cops a la paret de la sitja.

Flux Màssic

El material es mou verticalment. La fricció de les partícules amb les parets és menor que la de les partícules entre si.

Flux en Embut

Quan la fricció de les partícules entre si és menor que la fricció contra les parets. La superfície canvia de forma perquè les partícules es peguen a les parets i el flux es desenvolupa solament en el centre.

Transportadors Pneumàtics

Transport de materials sòlids a grans distàncies mitjançant un flux de gas a pressió, positiva o negativa, a través d’un conducte. Des de materials pulverulents micronitzats. Arriba fins a un flux de 400 Tm/h, en vertical a una alçada de fins a 100 metres, com horitzontal fins a 2 quilòmetres. Segons la proporció de gas/aire en relació al producte a transportar i la velocitat en el conducte:

• Transport en fase diluïda (el més habitual. Altes velocitats (20 a 30 m/s) i baixes pèrdues de càrrega. Curtes distàncies. Concentracions menors a 1% en volum. Es comporten completament suspeses en el gas en forma individual. Les partícules de diferent massa es poden separar durant el trajecte, dipositant-se de manera estratificada.)
• Transport en fase densa: les partícules no es troben totalment suspeses i la interacció és major. La majoria dels sistemes comercials operen en fase densa discontínua (entre tap i en dunes). Els materials abrasius i fràgils poden ser transportats sense gran erosió de la canonada ni degradació del producte. Les partícules de diferent massa no se separen. Requerix major consum energètic a causa de les altes pèrdues de càrrega.
  • Flux continu: ocupa tota la canonada. Es requereix pressions molt elevades i limitat a curtes distàncies en trams rectes i materials granulats.
  • Flux en tap: taps de sòlids aïllats ocupen la canonada.
  • Flux en dunes: les dunes omplen la canonada completament però no es produeixen taps aïllats.

Tipus

• Sistemes de baixa pressió (fins a 1200 mm c.a), ventiladors.
• Sistemes de mitja pressió (fins a 500 mm c.a), bufadors.
• Sistemes d'alta pressió (usualment fins a 8 kg/cm²), compressors.