“Diseño de un molino de bolas con una capacidad de 12 TM/h de molienda de carbón antracita, para mejorar la operación de la caldera TSX-G de lecho fluidizado de la empresa Trupal S.A.”

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Concluyendo que dentro de la extensa clasificación de molinos, los aplicables a la molienda del carbón mineral son: el Molino Vertical de Rodillos y el Molino de Bolas.

Grueso & Herrera (2005), en su tesis para obtener el título profesional de Ingeniero Mecánico. Realizada en la Universidad Autónoma de Occidente (Cali - Colombia), titulada: “Diseño y construcción de un molino de bolas de alta energía y alta capacidad”, Detalla que utilizar molinos de bolas es una técnica fácil y económica, comparada con otros métodos tradicionales; además brinda la posibilidad de combinar materiales metálicos con no metálicos, abriendo así todo un horizonte para la investigación de nuevos materiales.

Concluyendo, que las herramientas computacionales CAD, fueron de gran importancia al momento de evaluar cada una de las soluciones que se plantearon dentro del desarrollo de este trabajo. El apoyo en la teoría de elementos finitos (Algor, Ansys), las modelaciones 3D (Solid-Edge, Solid Works, Visual Nastran), modelaciones 2D (Working Model) resultaron importantes al momento de tomar decisiones en la selección de piezas, materiales, mecanismos y demás elementos constituyentes del modelo puesto en consideración en este escrito. Estas herramientas se convierten de gran ayuda para el diseño con la que cuentan los ingenieros en la actualidad, ya que permiten predecir de manera muy cercana a la realidad el comportamiento de los materiales, permitiendo un ahorro de tiempo, dinero y brindando mayor confiabilidad a los diseños.

1.3 Teorías relacionadas al tema

1.3.1. Caldera acuotubular en lecho fluidizado

Caldera apta para la utilización de combustibles sólidos como el carbón, en especial los de difícil combustión tales como: coque de petróleo, antracita y lignitos (con alta humedad, baja materia volátil y bajo poder calorífico), sin requerir el uso de combustibles auxiliares. Se basa en una combustión lenta a baja temperatura, mediante un material inerte caliente como la arena, que permite encender el combustible al quedar en contacto directo con dicho material, (http://www.renovetecingenieria.com/).

En la figura 1.1, se muestra una caldera en lecho fluidizado

[pic 4]

Figura 1.1: Caldera en lecho fluidizado con carbón

Fuente: Fernández, 1996

El rendimiento energético se expresa, (Kenneth y Donald, 2001):

[pic 5]

Dónde:

: Rendimiento energético del caldero [pic 6][pic 7]

: Flujo másico de vapor producido por el caldero [pic 8][pic 9]

: Entalpia de líquido saturado del agua [pic 10][pic 11]

: Entalpia del vapor saturado[pic 12][pic 13]

: Potencia calorífica total [pic 14][pic 15]

1.3.2. Molino de Bolas

a) Definición:

El molino de bolas consiste en un cilindro de acero que descansa horizontalmente apoyado sobre pedestales y gira alrededor de su eje horizontal. El material que se quiere moler se introduce en el cilindro a través de un registro situado en el centro de una generatriz del cilindro que se cierra después herméticamente. Se mantiene el molino girando durante un período variable y después se descarga a través una abertura opuesta, con mallas adecuadas para dejar pasar el material molido, pero suficientemente estrechas para retener las bolas, (http://datateca.unad.edu.co/).

b) Funcionamiento:

El molino gira por la acción de un engranaje circunferencial, mediante correas de transmisión planas o en forma de V múltiple, o bien por medio de rueda dentada y cadena articulada. En la industria es frecuente que el molino esté provisto de un engranaje externo, es decir, un engranaje situado por fuera de los pedestales que sirven de soporte, de forma tal que el molino pueda cubrirse convenientemente con una funda cuando sea necesario, (http://datateca.unad.edu.co/).

[pic 16]

Figura 1.2: Molino de bolas

Fuente: http://datateca.unad.edu.co/

c) Partes de un molino de bolas

A continuación, se detalla los principales fundamentos de un molino de bolas, (http://www.monografias.com/).

- Trunión de alimentación: (o muñón de entrada), es el conducto para la entrada de carga impulsada por la cuchara de alimentación

- Chumaceras: se comporta como soporte del molino y la vez la base sobre la que gira el molino

- Piñón y catalina: son los engranajes que sirven como mecanismo de transmisión de movimiento. El motor del molino acciona un contra-eje al que esta adosado el piñón, este es encargado de accionar la catalina la que proporciona movimiento al molino, dicha catalina es de acero fundido con dientes fresados.

- Cuerpo o casco del molino: el casco del molino está diseñado para soportar impactos y carga pesada, es la parte más grande de un molino y está construido de placas de acero forjadas y soldadas. Tiene perforaciones para sacar los pernos que sostienen el revestimiento o forros. Para conectar las cabezas de los muñones tiene grandes flanges de acero generalmente soldados a los extremos de las placas del casco. En el casco se abren aperturas con tapas llamadas manholes para poder realizar la carga y descarga de las bolas, inspección de las chaquetas y para el reemplazo de las chaquetas y de las rejillas de los molinos. El casco de los molinos está instalado sobre dos chumaceras o dos cojinetes macizos esféricos

- Tapas: soportan los cascos y están unidos al trunnión.

- Forros o Chaquetas: sirven de protección del casco del molino, resiste al impacto de las bolas así como de la misma carga, los pernos que los sostiene son de acero de alta resistencia a la tracción forjados para formarle una cabeza cuadrada o hexagonal, rectangular u oval y encajan convenientemente en las cavidades de las placas de forro.

- Trunnión de descarga: es el conducto de descarga