Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 1ndiceObjetivo ......................................................................................................................................... 2 Parte 1 Crudo y su diseo. ............................................................................................................ 3 1.1 Mdulos ...........................................................................................................................................................3 1.2 Mineraloga .......................................................................................................................................................5 1.3 Granulometra ...................................................................................................................................................5 1.4 Humedad..........................................................................................................................................................5 1.5 Estabilidad del flujo..........................................................................................................................................5 1.6 Homogeneidad .................................................................................................................................................7 1.6.1 Diseo de Prehomogeneizadores ...................................................................................................................................... 9 Parte 2 - Molienda con molino de rodillos. ..................................................................................... 12 2.1 Sistemas de Molienda .....................................................................................................................................12 2.2 Generalidades del molino de rodillos. ............................................................................................................13 ................................................................................................................................................................................................. 13 2.2.1 Formulacin para Molinos Verticales............................................................................................................................... 17 2.2.2 Consumo de Energa....................................................................................................................................................... 21 2.3 Molturabilidad .................................................................................................................................................24 2.4 Molino Horizontal de Rodillo. ..........................................................................................................................25 2.5 Balance de aire y calor..................................................................................................................................28 2.6 Control de la Operacin..................................................................................................................................29 2.7 Puesta en marcha de molinos verticales........................................................................................................34 2.8 Inspeccin .......................................................................................................................................................34 Anexos ......................................................................................................................................... 37 Anexo A: Programacin Lineal ..............................................................................................................................37 Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 2ObjetivoEl presente captulo pretende abordar cuantitativamente tanto el diseo de crudos como el control desuproduccin. Paraloprimerosemostrarnbrevementelas distintas consideraciones a tener en cuenta cuando se disea un crudo en base a un clinker y ste en base a unos cementos considerados y todo ello dentro de una estrategia de operacin global delaplanta, calidady costo, as comosatisfaccindel cliente, estoes, las aplicaciones, concretos principalmente.Para el segundo de los objetivos, y dado que el molino de bolas ya es visto en el captulo de cemento, se ver en este captulo la segunda instalacin de molienda ms comn para crudo, el molino vertical de rodillos. Aquse describirn los principios de su operacin, diseo, diagnstico y control. Lo aqu expuesto ser aplicable a las moliendas de cemento o combustibles slidos que se realizan con este tipo de molinos. Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 3Parte 1 Crudo y su diseo.Al igual que un cemento, un crudo ser de calidad cuando cumpla su diseo planificado y se produzca con alta estabilidad, esto es, mnimas desviaciones. Aunque realmente lo que sediseaes el clinker, el medioparaobtenerloes undeterminado crudoparaun combustible dado. Si en el caso del cemento el cliente inmediato es el Cliente, en el caso delcrudo lo es elhorno,donde ese potenciallograr o no en convertirse en ese clinker que se planific para la molienda de cemento. As pues un crudo ser de calidad si,ademsdelo ya expuesto, esregularensuflujo(caudal al horno), ensu finura y mineralogaadecuadas parasucoccin, yes debajahumedadparael rendimiento trmicodel horno. Contodoello, el diseodeuncrudoloconstituyenlossiguientes apartados:1.1 Mdulos Mdulos de saturacin en cal (LSF), de slice o silcico (MS) y de almina,alumnico o de fundentes (MA), que deriven en los deseados para el clinker, el cual a su vez tendr los niveles de fase lquida, encostrabilidad, temperatura de clinkerizacin, reactividad (fases resistentes), etc. deseados para un balance de la calidad y la economa de fabricacin, como se ver en el captulo 3 clinker . Con el LSF se tiene una DUREZA PARA DESCOMPONER (la descarbonatacin es el proceso ms endotrmico), mientras que con MS se tiene una DUREZAPARACOMBINAR, lacantidaddefaselquida. El mduloMAdeterminaaqu temperatura se formar dicha fase lquida y la viscosidad de la misma.Buscar por tanto, enlomovimientos, compensar durezaparadescomponer ydurezaparacombinar, en otras palabras y como se vera en el captulo de clinker :LSF + 10*MS = constante.Para calcular los mdulos en crudo necesitado para un clinker dado, se ha de contar con laincorporacindelaposiblescenizasdel combustible, as comodel polvodecrudo introducido por ste, en el caso de moliendas de combustible slido con gas de horno, y por otra parte, con el arrastre de polvo no recuperado por las etapas fras del precalentador y el conocimiento de hacia donde van dirigidas. Tampoco hay que olvidar, ni descuidar los niveles de aquellos componentes que aunque minoritarios, pueden alterar la calidad o la operacin, como son azufre, lcalis, magnesio, cloruros y fluoruros, y en casos ms aislados, manganeso y fosfatos. Por ltimo, no olvidar que una qumica puede ser o no factible segn sea o no compatible con las materias primas. Por todo esto, se proporciona la herramienta Diseo de crudo que indexa todas estas cuestiones. Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 4Ejemplo de la hoja de clculo Diseo de Crudo.XLS Hoja: Diseo y plan de cargaVh/C Cantera Sector %H2O % CaO % SiO2 % Al2O3 % Fe2O3 % MgO % SO3 % K2O % Na2O % TiO2 % PxI HorasMaq. NCamionesNViajes %Sector2.11 CALIZA Sector1/A 5.0 43.42 14.17 3.12 1.01 1.21 0.75 0.62 0.12 0.13 35.43 1 1 2.11 100.02.11 CALIZA Sector1/B 5.0 46.08 10.16 1.93 0.73 1.59 1.04 0.40 0.04 0.04 37.94 0 0.02.11 CALIZA Sector1/C 5.0 43.60 12.43 1.93 1.08 1.58 2.60 0.47 0.09 0.09 35.98 0 0.01.70 CALIZA SectorX/A 5.0 46.24 14.13 1.09 0.30 0.53 0.37 0.26 0.05 0.11 36.92 0 0.01.50 CALIZA SectorX/B 5.0 46.35 10.55 2.38 0.79 1.13 0.50 0.45 0.08 0.07 37.65 0 0.01.50 CALIZA SectorX/C 5.0 48.38 7.54 1.72 0.61 0.74 1.70 0.33 0.22 0.09 38.82 0 0.01.50 CALIZA SectorX/A 5.0 45.45 12.25 2.81 1.03 0.78 0.32 0.59 0.12 0.10 36.56 0 0.01.50 CALIZA SectorX/B 5.0 52.39 3.52 0.56 0.21 0.61 0.58 0.18 0.04 0.09 41.83 0 0.01.50 CALIZA SectorX/C 5.0 50.71 5.65 0.93 0.35 0.82 0.40 0.27 0.06 0.08 40.74 0 0.01.50 CALIZA SectorL2 5.0 48.77 7.68 1.52 0.60 1.11 0.35 0.31 0.07 0.08 39.53 0 0.01.50 CALIZA SectorX/B 5.0 0 0.01.50 CALIZA SectorX/C 5.0 50.27 7.27 0.62 0.17 0.69 0.50 0.17 0.04 0.07 40.25 0 0.01.50 CALIZA SectorX/A 5.0 46.84 10.90 1.85 0.59 0.99 0.44 0.41 0.08 0.08 37.88 0 0.01.50 CALIZA SectorX/B 5.0 0 0.01.50 CALIZA SectorX/C 5.0 49.20 7.45 1.18 0.59 0.65 1.03 0.26 0.05 0.09 39.37 0 0.02.40 CALIZA SectorX/A 5.0 50.04 5.99 1.06 0.25 1.01 0.90 0.12 0.02 0.09 40.42 0 0.02.40 CALIZA SectorX/B 5.0 0 0.02.40 CALIZA SectorX/C 5.0 48.53 7.85 1.37 0.56 1.41 0.22 0.24 0.05 0.09 39.66 0 0.02.40 CALIZA SectorX/A 5.0 46.18 10.58 2.04 0.64 1.69 0.27 0.31 0.06 0.09 38.12 0 0.01.50 CALIZA SectorX/B 5.0 0 0.01.50 CALIZA SectorX/C 5.0 0 0.01.50 CALIZA SectorX/A 5.0 50.42 5.54 1.34 0.38 0.65 1.03 0.17 0.03 0.09 40.33 0 0.01.50 CALIZA SectorX/B 5.0 49.48 6.01 1.38 0.47 1.36 0.59 0.21 0.04 0.09 40.36 0 0.01.50 CALIZA SectorX/C 5.0 0 0.01.50 CALIZA SectorX/A 5.0 48.38 6.52 1.58 0.50 1.15 2.13 0.30 0.06 0.10 39.27 0 0.01.50 CALIZA SectorX/B 5.0 0 0.01.50 CALIZA SectorX/C 5.0 0 0.01.50 CALIZA SectorX/A 5.0 0 0.01.50 CALIZA SectorX/B 5.0 0 0.01.50 CALIZA SectorX/C 5.0 50.50 5.93 0.95 0.32 0.88 0.47 0.14 0.03 0.08 40.64 0 0.01.50 CALIZA SectorX/A 5.0 0 0.01.50 CALIZA SectorX/B 5.0 48.16 9.27 1.22 0.41 1.11 0.38 0.28 0.06 0.08 39.05 0 0.01.50 CALIZA SectorX/C 5.0 0 0.01.50 CALIZA SectorX/A 5.0 44.07 12.55 2.37 0.80 1.26 2.28 0.38 0.08 0.11 36.00 0 0.05.0 43.42 14.17 3.12 1.01 1.21 0.75 0.62 0.12 0.13 35.43 1 1 2.11 100.07.00 %0.00 % 100.00 % 0.00 %COKE ACEITE CARBN0.00 0.00 5.008200 8000 62000.00 10.00 18.006.00 4.00 4.0088.00 0.00 10.00 0.25 0.00 1.75 100 0.00 1.00 0.00 Crudo clinkerPREMEZCLA LUTITA ARCILLA FLUORITA FLUORITA M.FIERRO M.CRUDO POLVO CENIZAS-1 CENIZAS-2 CENIZAS-3 a Horno resulta60.00 2.00 15.00 1.66 0.60 1.21 54.33 45.60 2.41 2.41 2.41 54.33 65.1014.17 17.98 54.22 4.82 3.20 4.05 17.97 9.78 56.82 56.82 56.82 17.97 22.093.12 6.47 8.83 0.25 0.30 0.37 3.64 3.09 26.52 26.52 26.52 3.64 4.621.01 67.46 2.91 0.19 1.18 84.64 2.66 1.72 9.52 9.52 9.52 2.66 3.281.21 0.00 1.58 0.10 0.00 0.01 1.22 1.14 0.62 0.62 0.62 1.22 1.470.75 0.47 0.07 0.10 0.00 3.96 0.74 0.70 0.51 0.51 0.51 0.74 1.880.62 0.58 2.25 0.05 0.18 0.10 0.77 0.65 2.51 2.51 2.51 0.77 0.950.12 0.11 0.45 0.00 0.00 0.02 0.15 0.10 0 0 0 0.15 0.180.13 0.36 0.12 0.00 0.00 0.29 0.13 0.03 0 0 0 0.13 0.1635.43 4.57 14.57 2.84 0.00 5.39 32.74 36.80 0 0 0 32.74 0.000.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0 0 0 0.00 0.000.00 0.00 0.00 89.99 89.00 0.00 0.22 0.00 0 0 0 0.22 0.27116.57 100.00 100.00 100.00 94.46 100.04 114.58 99.61 98.91 98.91 98.91 114.58 100.005.00 9.00 12.00 18.00 6.29 13.31 5.88 0.00 Cal Libre 1136.3 2.0 9.1 11.9 6.0 1.8 96.4 141.8 1.2 1.2 1.2 96.4 93.73.43 0.24 4.62 10.95 2.16 0.05 2.86 2.03 1.58 1.58 1.58 2.86 2.803.10 0.10 3.03 1.32 0.25 0.00 1.37 1.80 2.79 2.79 2.79 1.37 1.41RESULTADOS Aptitud a sinterizar Tclinkerizacin(C) %FL 1338C %FL 1450C C4AFclinker C3Aclinker C2Sclinker C3SclinkerDEL CLINKER 1394 24.49 25.72 10.0 6.7 22.4 54.3Balance de Gasesy polvosde vuelta al precalentadorMateriales y Composiciones%azufre(S=) en combustible Puro SecoIndice de costra27.69 112.58 Composicin de sectores de canteras y Plan de carga diario para material o premezcla%Prd.Ign.%Cl-%F-%CaO%SiO2%Fe2O3800 Kcal/KgPolvo no recuperado en torreCombustiblesMAPorcentaje calorasLSFMS%Al2O3SUMA%K2O%SO3PorcentajesMaterialesPoder Calorfico Inferior Seco Kcal/KgCombustiblesMezclaDatos de hornoTOTAL Plan diario=Factor de carga=126.60 Tdas60 Tdas/viaje%Na2O%HUMEDAD%Ti2OConsumo especfico de calorEl polvo recuperado va %Polvo de crudo en combustible Molido %Cenizas en combustible Puro Seco%MgOH

SSSalir Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 51.2 MineralogaLa mezcla de materias primas con la que se logran los mdulos de un clinker deseado, como en elejemplo dearriba, puede derivar, segnla mineraloga de aquellas,en un crudo muy blando, blando, normal, duro o muy duro para el horno, lo que conllevar unos costos u otros, o incluso la inviabilidad de la operacin, como se ver en elcaptulo 3 clinker. En este captulo se abordar el concepto quemabilidad o aptitud de coccin y su liga con los niveles de cuarzo y la finura de ste. La mineraloga es tan influyente en el proceso que un clinker se MODULA en funcin de la mineraloga de las materias primas. Para ser ms clarosSEGN SEA LA BONDAD MINERALGICA DE LAS MATERIAS PRIMAS , AS HAY QUE SELECCIONAR LOS MDULOS LSF, MS Y MA, Y NUNCA DE FORMAAISLADA.Tanto es as que la mineraloga determinar la economa del proceso, para igualdad en el resto de factores. 1.3 Granulometra Dado que las reacciones ocurridas en el horno son fsico-qumicas, la finura del crudo es esencial, y depender otra vez ms de la mineraloga de las materias primas. La quemabilidad, y por tanto la economa y viabilidad, dependen, en trminos de granulometra, principalmentedelafinuradel componenteprincipal (lacalcita), ydel componente ms estable y por tanto el ms difcil de combinar, el cuarzo. Por ello en el clculo terico de la aptitud de coccin intervienen los niveles de sobretamaos en calcita (su porcentaje en el residuo a 125 micras) y cuarzo (su porcentaje en el residuo a 45 micras), como se ver en el captulo 3 clinker. El proceso, horno, es muy sensible a la finura, debindose buscar el ptimo,pues llegado a una alta finura, no por moler ms se mejora el proceso, siendo slo un coste adicional de energa elctrica. El punto est donde por ms que se remuela no disminuye sensiblemente el cuarzo sobretamao en el crudo, esto es, el porcentaje de cuarzo en el residuo a 45 micras del crudo.Las finuras que se suelen emplear son 80% pasante en 75 micras en crudo gris (aprox. 85% en 90 micras), para el crudo blanco ser de 5 a 10 unidades ms.1.4 HumedadEn el horno, y ms concretamente en el precalentador, esa humedad residual del crudo se evaporar con gasto de calor, calor que constituye siempre carga trmica para el horno. Porello, todoloqueseahumedadporencimadel 1%constituyeineficienciaparaun proceso va seca, y ms si los gases de horno se han utilizado en lnea para el secado en el molino de crudo, pues se estaran desaprovechando gases ya sin utilidad, para despus consumir calor de gases de combustin en el precalentador, que tienen otra misin.1.5 Estabilidad del flujoNo es posible estabilizar a un horno que es alimentado con un flujo irregular de crudo. Hayqueaclarar bienel conceptoestabilidad. Unflujoseconsideraestablecuando cumpliendo elvalor medio de lo deseado,genera estabilidad alhorno,y esto se logra haciendo que la oscilacin propia de la regulacin tenga una alta frecuencia (ciclos por Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 6segundos). La amplitud es de menor importancia cuanto mayor es la frecuencia, pues el horno tiene un grado de homogeneizacin que, aunque escaso, admite fluctuaciones, si entre stas transcurren escasos segundos. Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 71.6 HomogeneidadLa homogeneidad de lo alimentado al horno es esencial para una marcha estable, primera baseparatodoprocesoeconmico. Los niveles dehomogeneidadparael crudose establecenentrminosdedesviacinestndardelosmdulosyfinura, admitindose como buenas las desviaciones menores de 1.5 para LSF0.05 para MS0.05 para MA1.0 para Residuo a 75 90 micrasy siempre teniendo en cuenta la propia estabilidad analtica, pues si el propio equipo XFR ya arroja una desviacin estndar de 1 en el LSF de una misma muestra (pasada 10 veces seguidas y confeccionada otras 10 veces , esto es repetibilidad y reproducibilidad), no se puede exigir que la alimentacin al horno lo tenga inferior a 1.5.Una alta homogeneidad del crudo alimentado a un horno, depender de:1. Un exquisitoconocimientode las analticas de losfrentesde cantera y materiales adquiridos.2. Un exquisito control de las mezclas de los frentes de canteras.3. Unas buenas instalaciones deprehomogeneizacin, tantoindividuales como para premezclas (precrudo).: Hileras superpuestas WindrowSiendoel gradodeprehomogeneizacin(cocienteentredesviaciones estndar a la entrada y salida del parque), H = entrada / salida(del orden de 3 a 6) y estando ntimamente ligado al nmero de capas, N = 2* (H ^2) quedando stas del orden de 50 a 500.Prehomogeneizacin ChevronPilas cnicas+Los cabrios Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 8El mtodoms comnes elChevron, tantorecto(enlnea) como circular, siendo las siguientes ventajas e inconvenientes:Apilacin circular Apilacin en lneaVentajas Ventajasconstruccin sencillafcil de acoplar en anchuras reducidastransportes cortos no tiene elementos giratoriosritmo constante (apilacin-extraccin)fcil de ampliarocupa un 40% menos de espacioInconvenientes Inconvenientesdifcil de ampliar ocupa ms espacio longitudinaldifcil de acoplar con limitaciones de anchuradeshomogeneizacin en los extremostransportes ms largos4. Unexcelentecontroldecrudo(dosificacin), paralocual serequieretantasbsculas(materias primas) como mdulos a controlar ms uno, incluso cuando se usan premezclas (precrudos) para poder corregir sus defectos.5. Un excelente sistema dehomogeneizacin, con su extraccin siempre en perfectas condiciones.En las instalaciones antiguas, por trasvases entre silos, un mayor grado de homogeneizacinselograsobredimensionandolainstalacinrespectoal consumoen hornos y dividiendo esa capacidad en un nmero mayor de silos.H = entrada / salida= ((0.34*n*(D^3))/p)^0.5Donde n = nmero de silos en paralelo (de dimetro D)p = produccin de crudo horario o consumo de crudo por hora.Nota: si hay silos de homogeneizacin y de almacenamiento, se calculan las H de ambos y se multiplican para dar el valor definitivode H de diseo, con el que se comparar el real. Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 91.6.1 Diseo de Prehomogeneizadores 1.6.1 Diseo de PrehomogeneizadoresPrehomo Circular:31033 . 01 40] [1]1

x m DDonde, D: dimetro total del parque (incluyendo zonas tiles y no): ngulo de reposo del material en grados (en caso de no tener el dato exacto, utilizar 38 normalmente utilizado para clinker y piedras de similar granulometra.X: volumen en m3 del material, es decir, toneladas entre densidad.Suponiendolossiguientesvalores: x=20,000m3(de30,000tdas decalizaconuna densidad de =1.5) y = 38, el D= 86mPor otro lado, la altura del Prehomo Circular se podr calcular as:3 . 14018 . 0 ] [ ,_

D m H AlturaCon el ejemplo anterior (D=86m), H= 14.48mEs importante mencionar que el caudal de apilacin ser igual al caudal de reclamo, que a su vez, estar en funcin del consumo de los hornos multiplicado por el factor dependiente de la disponibilidad de la trituracin/acarreo a la prehomo.Nota: la velocidad del reclamador (VR) se podr calcular con la siguiente formulacin:3 . 12401 . 4 ) / (

,_

bhr tda yVRDonde: b = D/2.3 Ejemplo: Para un y= 700 tda/hr, D=86m, la VR=2.2 m/hEl consumo de energa elctrica para Prehomos Circulares est en el orden de:) / ( 2 . 0 h tdas y kWh donde y es el caudal de apilacin. Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 10Prehomo Longitudinal:En este diseo se deber tomar en cuenta que se requieren dos pilas (una que se estar reclamando y otra en formacin).Las anchuras de diseo (a) de las pilas normalmente se escalan segn el proveedor, los valores habituales son:a = 33 / 37 / 41.5, siendo la anchura total (A) = a + 7, donde 7 son los metros ocupados por el carro.La formulacin para determinar la altura en este caso ser:3 . 14041 . 0 ] [ ,_

a m H AlturaLa longitud total del parque tomando en cuenta las dos pilas :

,_

H a xm L Longitud 8 ] [La superficie ocupada se calcula as:L A m Ocupada Superficie ] [2Realizando un ejemplo con el valor de a=37, tendremos una H=14.19m y una anchura A=(a+7)=44myconx=20,000m3(30,000tdas calizacon=1.5), setiene una lomguitud deL= 305 m (longitud total del parque incluyendo el espacio de las 2 pilas), con lo que la Superficie Ocupada ser de 13,420 m2.Aligualque en las prehomos circulares, elcaudalde apilacin ser igualalcaudalde reclamo, que a su vez estar en funcin del consumo de los hornos multiplicado por el factor dependiente de la disponibilidad de la trituracin/acarreo a la prehomo.Nota: la velocidad del reclamador (VR) se podr calcular con la siguiente formulacin:3 . 12401 . 4 ) / (

,_

bhr tda yVRDonde: b = a Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 11Ejemplo: Para un y= 700 tda/hr, a=37m, la VR=2.2 m/hEl consumo de energa elctrica para Prehomos Longitudinales est en el orden de:) / ( 2 . 0 h tdas y kWh donde y es el caudal de apilacin.Prehomo Tipo Balsa:Estos prehomogeneizadores son normalmente diseados para arcillas con excavadota de candilones.La anchura (a) suele ser de 20 a 30 m. La anchura total (A) es de a + 5, los 5 metros extras sern por el carro o puentes.Al estar encerrado (oencajonado) el material, noinfluye el ngulo de reposo, con excepcin de las colas (o extremos de apilacin) donde si hace ngulo.Por ello, la altura (H) de la prehomo se define a gusto y suele ser de entre 7 a 10 m.La longitud total (L) se calcula con la siguiente expresin:H am xLT ) (5 . 13La superficie totalocupada ser iguala A L (m2) y el consumo de potencia ser del orden de:) / ( 43 . 0 h tdas y kWh Porejemplo, conx=20,000m3comonecesidaddealmacenaje, anchura(a)de20my altura (H) de 10m, se tendr una longitud total de balsa de LT= 150m y una superficie ocupada de 20+5*150= 3750m2. Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 12Parte 2 - Molienda con molino de rodillos.Eneste apartado se describenlos fundamentos de los molinos de rodillos, ensus vertientes de operacin, diagnstico, diseo y control, as como arranque y paro. Al inicio del captulo se adjunta la aplicacin en hoja de clculo de todos los modelos matemticos que se describen en este apartado.2.1 Sistemas de MoliendaPara el caso de crudo y combustible slido, aunque los tamices de control sean los que correspondan,se har la conversin a finura 32 m (tamiz para cemento) para poder usar los clculos de diagnstico generales. La aplicacin ofrece mtodo para tal conversin.Se han desarrollado diferentes alternativas para conseguir la reduccin del tamao de los materiales procurandoel menor consumoenergticoylamayor produccinposible. Diferentes sistemas tienen ventajas relativas dependiendo del material al que son destinados. Estos sistemas son enunciados en el captulo de cemento, extrayndose de l la siguiente informacin:MOLINO VERTICAL (MOLINO DE RODILLOS) Presin, sobre el material, de 300 a 500 kg/cm2. ngulo de aplicacin de la presin de unos 12. El espesor de la capa de material es proporcional a este ngulo y al dimetro de rodillos. consumede18a20kWh/tonde crudo. Factores de circulacin de 3 a 5. Requiere bastante mantenimiento. Vida til de elementos de desgaste, de 8,000 hrs. Recomendado para humedades superioresal 7%, siemprequeel porcentajedeabrasivosseabajo, de ah su proliferacin en crudos.Un sistema combinado aprovecha las mejores caractersticas de cada sistema segn el material molido: clnker en prensa de rodillos, puzolana y materiales hmedos se secan y premuelen en molino vertical y adiciones como las cenizas se aaden al mismo separador para producir el cemento en el molino de bolas. En el caso de moliendas de crudo, los sistemascombinadossonprincipalmenteprensaderodillos(si losmaterialesnoson plsticos) parala caliza, acoplado a molino de bolas, o bien trituradora secundaria para calizaymolinovertical parael crudo. El tamaodesalidadelatrituradoraprimaria condiciona el uso de una secundaria para el caso de molinos verticales pues un excesivo tamao har que searechazado enlapistade molienda, comose entenderms adelante. Para moliendadecarbnocoque, bastaun desterronadorparaalimentaral molino vertical. Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 132.2 Generalidades del molino de rodillos. El principio de operacin del molino de rodillos o vertical es la compresin del material entre una serie de rodillos que giran en su propio eje (pero no se trasladan) debido al giro de la mesa de molienda.La fuerza parala molienda esproporcionadaporelpesodel rodillomslapresinejercidasobreestosporagentesexternos(tpicamentesistema hidrulico, resortes con menor frecuencia). El siguiente dibujo muestra el esquema de la mesa y un rodillo:El material es alimentado en el centro de la mesa de molienda y este es empujado hacia lazona de molienda por el giro de la mesa. Una vez que el material alcanza un determinado tamao debido a su paso por la zona de molienda este es levantado por un flujo de gases que pasa por fuera de la mesa. Estos gases tienen doble funcin, el secado de los materiales y su transporte hacia el separador y posteriormente hacia el producto terminado. Los gases son introducidos al molino mediante un distribuidor (comnmente llamado corona de labes) que regula la homogeneidad del flujo en la periferia del molino. La decisin entre un molino vertical y uno de bolas depende de las necesidades de flujo de secado. Los molinos verticales son usados por cuestiones de humedad en las materias primas ya que por encima de un cierto nivel de humedad, el flujo requerido para secado generaravelocidades, queenunmolinodebolas, estaranporencimadelosrangos recomendados y con porcentajes de flotacin mayores a 50 % (ver Secado en Captulo de Cemento).A continuacin se presenta 2 casos de la produccin de un crudo en un molino vertical y uno de bolas secando con gases de horno y estufa, usando las herramientas MOLINO DE BOLAS.XLS y MOLINO VERTICAL:Salida gases MolinoEntrada de gases calientesGases a filtroRecirculacin de gasesAlimentacinProductoCiclones VTI Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 14Ejemplo secado gases de hornoMOLINO DE BOLAS.XLS Hoja: DiseoBalanceEjemplo secado gases de hornoMOLINO VERTICAL.XLS Hoja: DiseoLa consecuencia de la alta humedad y requerimientos de gas de horno provoca velocidad 2.72 m/s y la flotacin81%, locual no es recomendableLa humedad de los materiales es 8.9 %, lo cual es alto.La necesidad de gases de horno 83,397 Nm3/hr.El caudal dearrastrees mayor que el flujo de gases requeridoparael secado, por lo que el volumen de gases de horno no afecta.La humedad de los materiales es 8.9 %.La necesidad de gases de horno 101,397 Nm3/hr. Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 15Ejemplo secado con estufa MOLINO VERTICAL.XLS Hoja: Diseo Ejemplo secado con estufa MOLINO DE BOLAS.XLS Hoja: DiseoBalanceEl usodegasdeestufa disminuye el flujo de gases a travs del molino obteniendo velocidad de 1.36 m/s con flotacin de 17 %, lo cual es aceptable.La humedad de los materiales es 8.9 %, lo cual es alto.La necesidad de calor de secado es cubierta con gases de estufa, que aportan menor volumen por su alta temperatura.El caudal dearrastrese mantieneauncuandoel volumen de gases de estufaesmuchomenor que el de gases de horno.La humedad de los materiales es 8.9 %.La necesidad de gases de estufa es de 12,911 Nm3/hr. Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 16Sepuedeapreciar enlos balances presentados anteriormente que eluso degasesde horno a 360 C para el secado limita la seleccin del molino a uno vertical debido a las velocidades y a los porcentajes de flotacin alcanzados (2.72 m/s y 81 % respectivamente). Sin embargo el uso de una estufa para calentar gases a niveles de 500 - 600Celiminaesteefectoal disminuir el volumendegasescalientesrequeridosy dejando abierta la posibilidad de utilizar un molino de bolas para este fin.Los molinos verticales requieren de alto flujo de gases, tpicamente de 300 400 gramos dematerial alimentadopor metrocbicodegasparaseparadoresdebajaeficiencia pudiendo llegar hasta 500 g/m3 en separadores de alta eficiencia. El flujo total de gases es compuesto por una corriente de gases calientes provenientes del horno o de una estufa y de una recirculacin. La proporcin de gases de recirculacin y gases calientes depende de la humedad de los materiales y de la temperatura de los gases calientes (Gases de horno 280 360 C, estufa 1500 2200 C en el hogar -500 600 C entrando al molino-), los clculos de caudales de cada corriente ser visto en la seccin de balance.Losseparadoresdelosmolinosverticalessondediferentesgeneracionesyestosvan desde el tipo plato con aspas hasta los modelos con celosas fijas y mviles los cuales son definidos como de alta eficiencia. La descripcin que se presenta a continuacin es para separadores de alta eficiencia. Como se mencion anteriormente el material es transportadoporel flujodegaseshaciael separador. Losgasessondirigidosporlas celosasfijashaciael interior del separador paraposteriormentepasar al productoo rechazo mediante elgiro de las celosas mviles (Normalmente de velocidad variable). Los gases con producto terminado salen del molino mientras que los rechazos regresan al centro de lamesa mediante uncono de descarga. Acontinuacin se presentan 2 esquemas de separadores de alta eficiencia para molinos verticales, el separador del lado izquierdo tiene mayor eficiencia:DATEAPPROVED BYCHECKED BYDRAWN BYRAWMILL MODIFICATIONAPPLYING LVCLASSIFIER28/03/2002S. Tods aponL.V. TECHNOLOGYCO.,LTD.ISO-AORDER-CLIENTTITLEDRAWING NO.SCALENTS-REV. NO.0Modification By LVTExistingCEMEX- Tepea caPlantLM43.46 LJ KS 92PreliminaryCuerpo del molinoCono de rechazosCelosas fijasCelosas mvilesSalida de gasesCelosas fijasCelosas mvilesCono de rechazosCuerpo del molino Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 17Los gases de salida del molino con el producto terminado pasan a travs de un sistema de coleccin de polvos donde este se recupera (Ciclones o colector de bolsas) para posteriormente ser aspirados por el ventilador principal del molino. La salida del ventilador tiene 2 caminos, la salida del sistema (Hacia la atmsfera en caso de colector de bolsas o hacia el colector principal del horno en caso de ciclones) o hacia la recirculacin. Latemperaturadeestosgasesoscila entre 70y 90Cdependiendo del material a secar.2.2.1 Formulacin para Molinos Verticales. 2.2.1 Formulacin para Molinos Verticales.Para un molino con sistema hidrulico de presin, la fuerza ejercida por los rodillos, se calcula mediante la siguiente frmula:( ) ( )1000**4* *2 2g MD D g P kN FRv p a+ Donde.F: Es la fuerza en ejercida por el rodillo en kN.Pa: Es la presin del sistema hidrulico en Kg/cm2.g: Es la gravedad de la tierra 9.8 m/s2.Dp: Es el dimetro del pistn en cm.Dv: Es el dimetro de la varilla en cm.MR: Es la masa del rodillo en Kg.La presin ejercida por los rodillos se calcula mediante la siguiente frmula:( )R RRA D FP*Donde:PR: Es la presin ejercida por el rodillo en kN/m2.DR: Es el dimetro del rodillo en m. DR= (1.9/n)*DM , donde :n = nmero de rodillosDM = dimetro de mesa en metros = 0.1825*kW0.4.AR: Es el ancho del rodillo en m. AR = 0.186 * DM Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 18La velocidad lineal a la que gira la mesa dependedel dimetromediodelamesa(El cual es 2 veces la distancia del centro de la mesa al centro de un rodillo) y se calcula como se describe a continuacin:60RPM * D *VPistaM Donde:VM: Es la velocidad lineal de la mesa en m/s.DPista: Es el dimetro medio de la pista en m. DPista= 0.916*DMRPM: Es la velocidad de giro de la mesa en revoluciones por minuto.La molienda se lleva a cabo mediante el paso de material entre el rodillo y la mesa con consideracionesdeespesordecamadematerial (HyHc), ngulodefriccin( ), de ligamento( , c), compactacin del material y otras que se describen a continuacin:EspesorH: Esla alturadelacama dematerial compactado (Despusdepasarpor el rodillo).Espesor crtico Hc: Es el espesor de la cama de material sin compactar (Antes de pasar por el rodillo) en el que el material sera expulsado por el rodillo en vez de pasar a ser molido.Coeficientedecompactacinf: Eslarelacindeladensidadabajodel rodilloentrela densidad fuera del rodillo.Angulo de ligamento : Es el ngulo respecto al eje del molino que se genera entre la vertical y el punto mas alto donde la cama de material sin compactar (H*f) toca al rodillo generando una traccin hacia l del material.Angulo de ligamiento crtico c: Es el ngulo respecto al eje del molino que se genera entre la vertical y el punto mas alto donde la cama de material (Hc) toca al rodillo. En este punto el material ser expulsado por el rodillo.Angulo de friccin : es 1/3 del ngulo de ligamiento.Dimetro de la pista, 2 veces la distancia de centro de la mesa a centro de rodillo.Dimetro de la mesa Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 19Acontinuacinsedescribeel procesodemoliendaenunmolinoderodillos enun diagrama con la variable que la afectan:Condiciones de molienda en molinos verticalesL/3punto de ligamientoLcHf*HF = ngulo de ligamientoc =ngulo crtico (rechaza) = ngulo de friccin ( /3)Hc=espesor crtico.x= punto de ligamientoH=espesorf = coeficiente de compactacin,reldensidad bajo rodillo/densidad fuera del rodilloF = fuerza aplicada( hidulico+peso )xHcEspesor crtico

,_

,_

+ 901 1 *2 H HcAngulo de friccin180**% *MV FE (%, donde 4 rodillos = 0.25 y 3 rodillos = 0.33)Angulo de ligamento * 3 Punto de Ligamiento

,_

,_

+ 180*2 sen HDLRCoeficiente de compactacin180** 2* 1 HL f + Angulo de ligamiento crtico( )5 . 01 * * 4*180

,_

f HcLas condiciones de operacin, circulacin c y capacidad de alimentacin al molino P, se estiman mediante las siguientes frmulas:PCeEc Donde:c: Es la circulacin.P: Es la capacidad en TPH.E: Es el consumo de energa del motor principal en kW.Ce: Es el consumo especfico de los rodillos en kWh/ton. Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 20( )1 . 1 32* * 0078 . 1 * 8KickWEPF P Donde:PF32: Es el porcentaje pasante a 32 micras del producto terminado.WKick: Es la molturabilidad de la mezcla de materiales en kWh/ton.Aplicacin de la formulacin en molinos pendulares WilliamsLa formulacin que se acaba de presentar puede ser utilizada para describir el comportamientodelosmolinospendularesWilliamsplanteandolasdiferenciasconun sistema convencional. Estas diferencias son la aplicacin de la fuerza, la cual es la fuerza centrfuga en un molino Williams, el giro de los rodillos (Traslacin) sobre la mesa fija (Aro oanillo) ylaposicinvertical delazonademolienda. Acontinuacinsepresentael esquema del molino pendular:Las diferencias del esquema pendular pueden ser modificadas para quedar en las mismas condiciones y poderhaceruso de lasmismas ecuaciones.Esto se logra alDoblar la mesa quedando como el esquema tradicional y Acostando los rodillos. La velocidad de giro de los rodillos alrededor de la mesa es equivalente al giro de la mesa en el esquema tradicional ylafuerzaejercidapor el sistemahidrulicoes cambiada por lafuerza centrfuga generado por el giro de los rodillos. Estos cambios permitenpredecir el comportamiento de un molino pendular usando las ecuaciones descritas anteriormente. El siguiente esquema representa las modificaciones hechas para este fin:Molino de Rodillos Convencional Molino de Rodillos PendularLafuerzademoliendala ejerce el peso del rodillo y la presin del sistema hidrulico.Lafuerzademoliendala ejerce el peso del rodillo y la fuerza centrfuga generado por el giro de los rodillos alrededor de la mesa.La mesa gira y los rodillos estn fijos, solo giran sobre su propio ejeLos rodillos giran sobre supropioejeysobrela mesa.Lamesademolienda es fija y en posicin vertical.Los rodillos giran sobre su eje y se trasladan alrededor de la pista Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 212.2.2 Consumo de Energa 2.2.2 Consumo de EnergaTomando como referencia la potencia consumida en moler y la produccin, esto es: Kwmoler = Kwprensa + Kwmolino + KwrefinadoraLos consumos de las distintas partidas (auxiliares), en proporcin de la potencia nominal del motor principal del molino, son del orden siguiente:Distintas Partidas Consumo Relativo a kWmolerComentariosExtraccin y Alimentacin a Molino 0.27Motor del Separador 0.09Resto de Auxiliares 0.2Sub Total 0.56VTI del Molino Separador Alta Eficiencia0.84El separador de Alta Eficiencia requiere menor flujo total y por lo tanto menor consumo de potencia en VTIVTI del Molino Separador Baja Eficiencia1.05Total c/Separador Alta Eficiencia1.40Este factor multiplicar el Kwmoler para obtener el consumo de las partidas auxiliares Total c/Separador Baja Eficiencia1.61 Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 22uEjemplo de la hoja de clculo MOLINO VERTICAL.XLSHoja: DiagnsticoBalance Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 23 Ejemplo de la hoja de clculo MOLINO WILLIAMS.XLSHoja: DiagnsticoBalance Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 242.3 MolturabilidadSi la alimentacin que admite un molino vertical se ajusta a la siguiente expresin:( )1 1320078 0 1 8.KickWE PF .A Donde:PF32= % Pasante acumulado del producto final en 32 mNota: Las relaciones con otros tamices: PF32=0.1*(PF75^1.47) =0.01*(PF90^1.973)E = Potencia consumida por los equipos de molienda (prensa, molino y refinadora) (kW)A = Rendimiento de la instalacin, Ton/hrWKick = Molturabilidad de Kick de la mezcla de los materiales de la alimentacin fresca.Empricamente se puede determinar la molturabilidad de la mezcla alimentada al molino vertical con la siguiente expresin:WKick (kWh/ton) = [8*(E/P)*(1 (0.0078 * PF32)) ]1/1.1WBond (kWh/ton) = 2.1 * WKick 0.705 (para Bond de 32 )WBond (kWh/ton) = 1.35 * WKick 0.705 (para Bond de 75 )Ejemplo de la hoja de clculo PRENSA DE RODILLOS.XLS Hoja: Diseo Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 25Considerndose aqu para carbn o coque ,en funcin de su dureza hardgrove (HG), de la forma:WKick = 35*(100/HG)0.41Molturabilidad KickMaterial Valor bajo Valor Normal Valor altoClnker 28 32 46Puzolana 20 30 37Cenizas 0 5 17Yeso 20 25 30Caliza 15 20 25Marga 10 15 20Arcillas 0 5 10Coque / Carbn43 - 602.4 Molino Horizontal de Rodillo.En esta seccin slo se pretende enunciar algunas relaciones empricas para este tipo de molino, entre los que destaca el Horomill.2.1.2 Molino horizontal de rodillo Giro a velocidad hipercrtica(1.2 veces la velocidad crtica), al no tener carga. Presin, sobre el material, de 700 a 1,000 kg/cm2. ngulo de aplicacin de presin de 15 a 20. Maneja factores de circulacin de 3 a 8. Requiere mucho mantenimiento. Consumode20a30kWh/tonde cemento. Y en crudo de 12 a 16. Vida til de 10,000 hrs. Concepto hbrido de los molinos de rodillos y de bolas. Por ser el ms reciente an no est muy difundido, el trabajo de pulverizacin lo realiza a compresin y raspado, trabajo con caudales mnimos al requerir de sacado en su interior, con lo que los consumos de kWh de auxiliares son muy bajos. Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 26El rendimientodeproduccindelosmolinoshorizontales, puedeserestimadoconlas siguientes expresiones no bibliogrficas:En trmino del dimetro interno del molino:

,_

324 06 21156..MolinoMD) Tph ( AEn trminos de la potencia del molino :

,_

324 020.MolinoMkW) Tph ( ADonde:M :es la molturabilidad de Kick32 :es el % de pasante a 32 micrasDMolino : Dimetro interno del molino en metros.KWMolino : Potencia consumida por el motor del molinoPor otra parte, la relacin entre la potencia del motor principal y el dimetro interno del molino, es del orden siguiente:6 28 57.Molino MolinoD . kW La potencia consumida en auxiliares sern del orden que establecen las siguientes formulaciones:Para Crudo: 0.53 kWMolino(mayor que en cemento por secado en flash)Para Cemento: 0.32 kWMolinoLasdimensionesdeestosmolinoshorizontales, suelenser del ordenquemarcanlas siguientes formulaciones:LMolino=0.5*DMolinoDRodillo=0.5*DMolinoLRodillo=0.5*LMolinoLRDRLMLRDRLMEjemplo: =3.8mMolturabilidadFinura 32 A (tph)kWMolino Auxiliares KWh/tonLM=1.6Crudo 20 57 197 1850 980 kW 14 DR=1.6Cemento 35 87 115 1850 592 kW 21 LR=0.8 Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 27 Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 282.5 Balance de aire y calor Unbalancedecalor deunsistemademoliendasellevaacaboparacuantificar los requerimientostrmicos. Estossonenfriamientoparamoliendasdecementoysecado paramoliendas decrudoocombustibles slidos. Estecalculael diferencial decalor aportado o requerido por cada componente, los cuales son Materiales, Humedad, VentilacinyFriccin, siendoel resultadodelasumatoriadeestoslanecesidadde calentar(Cuando elresultado es positivo) o enfriar elsistema (Cuando elresultadoes negativo). Como apoyo a lo ya visto en las pginas 13 y 14 sobre eleccin de molino vertical o de bolas por necesidades de secado, a continuacin se desglosan las ecuaciones que componen un balance de calor para molinos verticales.El balance de calor se describe como:Qtotal (Kcal/hr)= Qmateriales + Qhumedad + QfriccinPara los materialesQmaterial i=P(kg/hr)*% material i/100*cp(Kcal/kgC)*(Tsalida-TEntrada)(C)Donde:P= Produccin en kg/hr.% material i= Es el porcentaje del material especfico de la mezcla.Cp = Capacidad calorfica del material Kcal/kg C.Tsalida= Temperatura de salida de material C.Tentrada= Temperatura de entrada de material C. El total de calor de los materiales queda:Qmateriales = i=1...N Qmaterial iPara el aguaAhumedad = P(kg/hr)*((hEntrada/100) (hsalida/100)) / (1-(hentrada/100))Donde:Ahumedad = Agua a evaporar procedente de los materiales (kg/hr)hEntrada = % de humedad de la mezcla de materiales en la entrada.hsalida =% de humedad de la mezcla de materiales en la salida.Para evaporar el agua se requiere una cierta cantidad de calor que a 20Ces de 586 Kcal/kg.Qhumedad = Ahumedad(kg/hr)* 586 (Kcal/kg)Para el calor generado por friccin del molinoQfriccin = - 0.91*Kw consumidos Mppal (Kw)*860(Kcal/Kw)Finalmente obtenemos el calor total:Qtotal = Qmateriales + Qhumedad + Qfriccin Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 29Si el calor total resulta negativo (hay mas calor del necesario) se requerir adicionar algn refrigerante, tpicamente agua, como es el caso de los molinos de cemento. En caso que el calor sea positivo se requerir algn suministro de energa adicional tpicamente gases de horno o estufa.Requerimientos de gases calientes.Para el caso de requerimiento de secado, el calor requerido parte de los requerimientos de gas de transporte del molino vertical. En el capitulo de generalidades se expusieron lo requerimientos de flujo en un molino vertical los cuales son entre 2000 y 3300 Nm3/ton (300 a 500 g/Nm3) dependiendo de la generacin de separador. El flujo de gases calientes seobtieneapartir del calortotal yel flujoderecirculacindeladiferenciadel flujo medido a la salida del molino y los gases calientes que entran al sistema ms el aire falso:VTotal (Nm3/hr) = evaluar, o estimado como : 2190 * A(tph) VSecado (Nm3/hr) = QTotal / (Kg/Nm3)* cp (Kcal/kg)*(Tsalida-TGas caliente)(C)V Recirculacin = Vtotal VSecado.- VAireFalsoDonde:VSecado = Caudal de gases calientes para el secado (De horno o estufa) en Nm3/hr.Flujo de combustible de estufa de secado requeridoNm3/hr de gas = Qtotal / PCI de gas (Kcal/Nm3)l/hr de combustleo = Qtotal / 0.9*PCI de combustleo (Kcal/kg)Donde:PCI = Poder calorfico inferior del combustible.2.6 Control de la OperacinEl control de la operacin de un molino vertical tiene los siguientes componentes:a) Combina el control de la operacin de un molino vertical, con el control de calidad del producto, queparacementoesel control por resistencias(corrigiendopor finura y composicin), en crudo por mdulos (corrigiendo composicin) y finura, y para combustible slido (coque/carbn) slo finura. Para el control de los mdulos del crudo(LSF, MS, MA), lossistemasautomticosutilizanprogramacinlineal para no limitarse a la hora de otras restricciones (elementos minoritarios, etc.) y nodepender dequeel nmerodebsculas limite, por grados delibertad, el nmero de mdulos a poder ajustar. Acontinuacin se presenta una breve descripcin del modelo de programacin lineal para las moliendas de crudo CIMCRU (control integral de molienda de crudo), ver anexo A. Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 30b) el control de la parte productiva se base en: medicin de la capacidad del molino en todo momento, mediante la potencia demandada por el motor de la mesa. Medicin de la temperatura de salida como grado de secado. Medicin del caudal mediante la potencia demandada al VTI del Molino.Ejemplo de la hoja de clculoSIMULADOR Control de Molinos de Rodillos.XLSHoja: Regulacin Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 31Para el arreglo de compuerta en un molino vertical, en primer lugar, existe una relacin muy ntima entre la potencia demandada al VTI del molino y el caudal que ste transporta y su temperatura. Aqu se propone la siguiente expresin,Kw VTI = 0.0147* Q* T 0.3El factor 0.0147 ha de ser evaluado en cada caso.siendo el caudal Q en m3/h, y la temperatura en C (temperatura de salida molino, salvo entradas posteriores de aire falso).Por otra parte, la regulacin de la alimentacin es por incrementos y decrementos, al ser muy poco inercial. Esos incrementos o decrementos se calculan respecto al rendimiento terico aqu propuesto:P = 8*(WKick-1.1 ) *(1 (0.0078 * PF32)) * EDonde:PF32 = % Pasante acumulado del producto final en 32 mNota: Las relaciones con otros tamices: PF32=0.1*(PF75^1.47) =0.01*(PF90^1.973)E = Potencia consumida por los equipos de molienda (prensa, molino y refinadora) (kW)P = Produccin (rendimiento de la instalacin, Ton/hr)WKick = Molturabilidad de la mezcla alimentada.Ejemplo de la hoja de clculoSIMULADOR Control de Molinos de Rodillos.XLSHoja: Actuacin Alimentacin Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 32A continuacin se presentan pantallas de los simuladores.Ejemplo de la hoja de clculoSIMULADOR Control de Molinos de Rodillos.XLSHoja: Control Mol.Rodillos-CementoEjemplo de la hoja de clculoSIMULADOR Control de Molinos de Rodillos.XLSHoja: Control Mol.Rodillo Crudo Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 33Ejemplo de la hoja de clculoSIMULADOR Control de Molinos de Rodillos.XLSHoja: Control Mol.Rodillo Coque Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 342.7 Puesta en marcha de molinos verticalesLasecuenciabajolacual sedeberealizarel arranquedelosmolinosverticalesesla siguiente:1. Arranque de equipos auxiliares.a. Arranque de transporte de producto a silos.b. Arranque de separador (Proteccin temperatura de cojinetes).c. Arranque de bomba hidrulica de rodillos (en caso de tenerla).2. Calentamiento.a. Arranque y apertura de tiro del molino.b. Aperturade gas caliente (arranque de estufa), tal que Tsalida = Tconsigna y TFiltro < 90C. Solo en caso de requerir calentamiento previo.3. Arranquedelubricacindereductor impulsoprincipal (Proteccintemperaturade aceite).4. Arranque de impulso principal (Proteccin vibracin del molino).a. Posicin de rodillos.i. Fijos: Llenar con material el circuito antes de arrancar motor principal, tal que dpoperacin = dpconsigna.ii. De posicin variable: Bajar los rodillos hasta cumplir llenado de material en el circuito, tal que dpoperacin = dpconsigna y arranque de motor principal.5. Arranque de alimentacin.Nota: cuando el molino es alimentado con gases del horno, se debe conocer la depresin a la salida de la torre (dpsal.torre) mnima, que garantice el caudal necesario para el molino.2.8 InspeccinDurantelainspeccindeunmolinovertical serequierellevar acabolassiguientes actividades:1. Revisin de Aire Falso: Elaire falso tiene 2 efectos negativos en un sistema de molienda de rodillos. El primero importante es elmayor consumo de energa por el aire excedente al sistema, elctrica por el consumo adicional del ventilador y trmica por el calentamiento del aire falso. El segundo es la falta de aire de transporte que pasa a travs del molino ya que el aire falso que entra a despus del molino no genera trabajo de transporte, esto lleva a una baja de rendimiento del molino. La cantidad de aire falso se puede medir de 2 formas, por nivel de O2 (Para el caso de gases de combustin, mas comnmente usado) y por temperaturas(Parael casodeaire)ambasutilizandounamedicindeflujoen algn punto posterior al molino: Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 35Por oxgeno:( )( )1 0 02 122 2i n o E n t r a d a M o li n o E n t r a d a M o l n o S a l i d a M o l iO %O % O %A f %ChAf %Af de Caudal 100Donde Ch es el flujo medido despus del molino (m3/hr) (Chimenea o descarga de VTI, puede ser estimado usando la curva del ventilador).Por temperatura:( )( )amb Smamb Ch ChSmT TT T ChSm* **Donde Ch es flujo medido despus delmolino (m3/hr) (Chimenea o descarga de VTI, puedeserestimadousandolacurvadel ventilador), TCheslatemperatura medida en el punto Ch, Ch es la densidad del aire a condiciones Ch (Kg/m3), Sm esel flujoalasalidadel molino, TSmeslatemperaturamedidaalasalidadel molino y Ch es la densidad del aire a condiciones Sm (Kg/m3).Puntos de entrada de aire falso y su efecto. Aire falso por entrada de material:Tentrada:SubeTsalida: ConstanteProduccin: BajaAire falso salida molino antes de VTI:Tsalida: ConstanteKW VTI: SubeDP salida: BajaAire falso entrada molino:Tentrada: BajaTsalida: BajaProduccin: BajaObstruccin a la entrada de gas:DPsalida: SubeDPentrada: BajaTsal y entrada: BajaProduccin: BajaSi el tubo de inmersin(Vortex) se desgastaysepierde aumentan los KWs del VTI al pasar mas material en los gases:El molino se llena por caida de presin del sistema hidrulico:KW VTI: SubeKW Molino: SubeDPsalida: SubeTsalida: BajaDpentrada: BajaTentrada: BajaVibracin: Sube Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 362. Revisin de desgaste: Durante las inspecciones de molinos verticales es importante revisar eldesgaste en diferentes secciones delmolino, las cuales se enlistan a continuacin con valores orientativos de duracin en cada zona:Zona Duracin (Horas de Operacin)Desgaste Gramos/hr (Gramos/Ton)Rodillos 8,000 16 g/h (0.11 g/Ton)Mesa 8,000 200 g/h (1.5 g/Ton)Blindaje >16,000Aspas separador >16,000Laalturadel aroderetencindematerial deberser compensada(Rebajada) por el desgaste de la mesa para mantener una altura de cama similar a lo largo de la vida de la mesa. Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 37AnexosAnexo A: Programacin LinealPlanteamiento de la Programacin Lineal.Silo ActualToneladas: TnsComposicinCaO= CsSiO=SsAl 2O3=AsFe 2O3=FsToneladas: Tns+TnpCompos. Consig.CaO= CconsSiO=SconsAl 2O3= AconsFe 2O3= FconsSilo DeseadoMdulos ConsignaLSF ConsMS ConsMA ConsProducc. Tnp Alimentadores Proporciones XjAnlisis CjAnlisis SjAnlisis AjAnlisis Fj1.- Funcin Objetivo : Compensar desfase en silo con la produccin horariaPara todo elemento Z = C, S, A, F(tantos como alimentadores)Descompensacin a minimizar.Z ZT XZTZThj consjnp jsnsconscons1000100 100* * * *Planteamiento de la Programacin Lineal.Silo ActualToneladas: TnsComposicinCaO= CsSiO=SsAl 2O3=AsFe 2O3=FsToneladas: TnsComposicinCaO= CsSiO=SsAl 2O3=AsFe 2O3=FsToneladas: Tns+TnpCompos. Consig.CaO= CconsSiO=SconsAl 2O3= AconsFe 2O3= FconsSilo DeseadoMdulos ConsignaLSF ConsMS ConsMA ConsProducc. Tnp Alimentadores Proporciones XjAnlisis CjAnlisis SjAnlisis AjAnlisis Fj1.- Funcin Objetivo : Compensar desfase en silo con la produccin horariaPara todo elemento Z = C, S, A, F(tantos como alimentadores)Descompensacin a minimizar.Z ZT XZTZThj consjnp jsnsconscons1000100 100* * * *Planteamiento de la Programacin Lineal.PLANTACASTILLEJO Expresada como restriccin ser.Pasada a Programacin Lineal con holguras h.( )( )( )Z Z T X Z T Z ThZ Z T X Z T Z ThZ Z T X h Z T Z Thj cons np j s nsjcons consj cons np j s nsjcons consj cons np j s nsjcons cons + * * * ** * * ** * * *000( ) Z Z T X h Z T Z Th j cons np j s nsjcons cons * * * *0Planteamiento de la Programacin Lineal.PLANTACASTILLEJOPLANTACASTILLEJO Expresada como restriccin ser.Pasada a Programacin Lineal con holguras h.Expresada como restriccin ser.Pasada a Programacin Lineal con holguras h.( )( )( )Z Z T X Z T Z ThZ Z T X Z T Z ThZ Z T X h Z T Z Thj cons np j s nsjcons consj cons np j s nsjcons consj cons np j s nsjcons cons + * * * ** * * ** * * *000( )( )( )Z Z T X Z T Z ThZ Z T X Z T Z ThZ Z T X h Z T Z Thj cons np j s nsjcons consj cons np j s nsjcons consj cons np j s nsjcons cons + * * * ** * * ** * * *000( ) Z Z T X h Z T Z Th j cons np j s nsjcons cons * * * *0( ) Z Z T X h Z T Z Th j cons np j s nsjcons cons * * * *0 Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 38Planteamiento de la Programacin Lineal.2.- Restricciones2.1.- Compensacin menos rgida en funcin objetivo: Intervalos para Mdulos consigna.LSF cons Lim LSF cons;MS cons Lim MS cons;MA cons Lim MA conspasando a programacin lineal como desfasepermitido. Situados en la P.L. como alimentador ficticio.2.2.- Restriccin racionalizadora. (Sin holguras)2.3.-Mximos y Mnimos permitidos para cada Alimentadorpasados a programacin lineal sern con sus holguras.t LimLSFLSFC Tconsconscons np * * t LimMSMSS Tconsconscons np * * t LimMAMAA Tconsconsons np * *Xjj10X X j jMax X X j j Min X h X j j Max + X h X j j Min Planteamiento de la Programacin Lineal.2.- Restricciones2.1.- Compensacin menos rgida en funcin objetivo: Intervalos para Mdulos consigna.LSF cons Lim LSF cons;MS cons Lim MS cons;MA cons Lim MA conspasando a programacin lineal como desfasepermitido. Situados en la P.L. como alimentador ficticio.2.2.- Restriccin racionalizadora. (Sin holguras)2.3.-Mximos y Mnimos permitidos para cada Alimentadorpasados a programacin lineal sern con sus holguras.2.- Restricciones2.1.- Compensacin menos rgida en funcin objetivo: Intervalos para Mdulos consigna.LSF cons Lim LSF cons;MS cons Lim MS cons;MA cons Lim MA conspasando a programacin lineal como desfasepermitido. Situados en la P.L. como alimentador ficticio.2.2.- Restriccin racionalizadora. (Sin holguras)2.3.-Mximos y Mnimos permitidos para cada Alimentadorpasados a programacin lineal sern con sus holguras.t LimLSFLSFC Tconsconscons np * * t LimLSFLSFC Tconsconscons np * * t LimMSMSS Tconsconscons np * * t LimMSMSS Tconsconscons np * * t LimMAMAA Tconsconsons np * * t LimMAMAA Tconsconsons np * *Xjj10Xjj10X X j jMax X X j jMax X X j j Min X X j j Min X h X j j Max + X h X j j Max + X h X j j Min X h X j j Min Planteamiento de la Programacin Lineal.2.4.- Que la harina que fabrique la programacin lineal no se aleje demasiado de la consigna.Harina a producir :Anlogo para el MS y MATrabajando en xidos y emparejando influencias(LSF -C) (MS-S) MA-A) y ya con las holguras parala programacin lineal.Anlogo para MS, Rango MSy S jAnlogo para MA, Rango MAy A jLSFLSF Rango LSF LSF Rango cons LSF cons LSF +( * ) * C CLSF RangoLSFX h j conscons LSFconsjj++ 00( * ) * C CLSF RangoLSFX h j conscons LSFconsjj+ 00Planteamiento de la Programacin Lineal.2.4.- Que la harina que fabrique la programacin lineal no se aleje demasiado de la consigna.Harina a producir :Anlogo para el MS y MATrabajando en xidos y emparejando influencias(LSF -C) (MS-S) MA-A) y ya con las holguras parala programacin lineal.Anlogo para MS, Rango MSy S jAnlogo para MA, Rango MAy A j2.4.- Que la harina que fabrique la programacin lineal no se aleje demasiado de la consigna.Harina a producir :Anlogo para el MS y MATrabajando en xidos y emparejando influencias(LSF -C) (MS-S) MA-A) y ya con las holguras parala programacin lineal.Anlogo para MS, Rango MSy S jAnlogo para MA, Rango MAy A jLSFLSF Rango LSF LSF Rango cons LSF cons LSF +LSFLSF Rango LSF LSF Rango cons LSF cons LSF +( * ) * C CLSF RangoLSFX h j conscons LSFconsjj++ 00( * ) * C CLSF RangoLSFX h j conscons LSFconsjj++ 00( * ) * C CLSF RangoLSFX h j conscons LSFconsjj+ 00( * ) * C CLSF RangoLSFX h j conscons LSFconsjj+ 00 Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 39CALIDAD-PROGRAMACIN LINEALCIMCRUMtodo SimplexEsunmtodobsicodeprogramacinlineal quefacilitalaobtencindeunasolucin ptima mediante la elaboracin de un criterio que permite saber si una solucin bsica es o no la solucin ptima y, en caso contrario, existe un procedimiento de aproximacin a dicho ptimo.Siempre que un problema incluya nicamente dos o tres variables de decisin, se pueden representar grficamentelasrestriccionesparadibujar ensuinterseccinel poliedro convexo que forma la regin de factibilidad. Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 40EjemploMaximizarZ = f(x,y) = 3x + 2y Sujeto a: 2x + y 182x + 3y 423x + y 24x 0 ,y 02524232221El mximo se alcanza en el punto (3,12)20191817161514 131211 10987654321012345678910111213141516171819202122Punto ptimoRegin de Factibilidad Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 41Solucin por Mtodo SimplexMaximizarZ = f(x,y) = 3x + 2y Sujeto a: 2x + y 182x + 3y 423x + y 24x 0 ,y 0Paso 1: Convertir las desigualdades en igualdades agregando una variable de holgura por cadaunadelasrestriccionesparapoder convertirlasenigualdad. Resultandoenun sistema de ecuaciones lineales.2x + y + h1 = 182x + 3y + h2 = 42 3x + y + h3 = 24Paso 2: Igualar la funcin objetivo a cero- 3x 2y + z = 0Paso3:Escribir la tabla inicial. Enlas columnas aparecentodas las variables del problemayenlasfilas loscoeficientesdelasigualdades obtenidas. Unafilaporcada restriccin y la ltima fila con los coeficientes de la funcin objetivo.x y h1 h2 h3 Valores Solucinh1 2 1 1 0 0 18h2 2 3 0 1 0 42h3 3 1 0 0 1 24z -3 -2 0 0 0 0 Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 42Paso 4: Identificar la columna pivote. La columna pivote es aquella columna que tenga el coeficiente negativo mayor en la fila de los coeficientes del valor objetivo. En este caso la variable es x = -3x y h1 h2 h3 Valores Solucinh1 2 1 1 0 0 18h2 2 3 0 1 0 42h3 3 1 0 0 1 24z -3 -2 0 0 0 0Paso5:Identificar el elementopivote. Sedividecadatrminodelaltimacolumna (Valores Solucin) por su trmino correspondiente de la columna pivote siempre que sean mayoresa0. El resultadopositivomenor seconvertirenel elementopivoteypor consiguiente en la fila pivote.x y h1 h2 h3 Valores Solucinh1 2 1 1 0 0 18 18 / 2 = 9h2 2 3 0 1 0 42 42 / 2 = 21h3 3 1 0 0 1 24 24 / 3 = 8z -3 -2 0 0 0 0Paso6:Coeficientes nuevos de lafilapivote: Los coeficientes nuevos seobtienen dividiendo toda la fila pivote entre el valor pivote, con el fin de convertir el valor pivote a 1.x y h1 h2 h3 Valores Solucinh1 2 1 1 0 0 18h2 2 3 0 1 0 42h3 1 1/3 0 0 1/3 8z -3 -2 0 0 0 0 Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 43Paso 7: Coeficientes nuevos de la tabla obteniendo valores de 0 en la columna pivote.FilaNueva=(Filavieja) (Coeficientedelafilaviejaenlacolumnadelavariable entrante) x (fila nueva del pivote)Fila h1Fila Vieja h1 2 1 1 0 0 18- - - - - -Coeficiente 2 2 2 2 2 2x x x x x xFila Nueva Pivote 1 1/3 0 0 1/3 8= = = = = =Fila Nueva h1 0 1/3 1 0 - 2/3 2Fila h21) 2 2 x 1 = 0 4) 1 2 x 0 = 12) 3 2 x 1/3 = 7/3 5) 0 2 x 1/3 = - 2/33) 0 2 x 0 = 06) 42 2 x 8 = 26Fila Z1) - 3 (-3) x 1 = 0 4) 0 (-3) x 0 = 02) - 2 (-3) x1/3 = -1 5) 0 (-3) x 1/3 = 13) 0 (-3) x 0 = 06) 0 (-3) x 8 = 24 Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 44x y h1 h2 h3 Valores Solucinh1 2 - 2 x 1 = 0 1 - 2 x 1/3 = 1/3 1 - 2 x 0 = 0 0 - 2 x 0 = 0 0 - 2 x 1/3 = -2/3 18 - 2 x 8 = 2h2 2 - 2 x 1 = 0 3 - 2 x 1/3 = 7/3 0 - 2 x 0 = 0 1 - 2 x 0 = 1 0 - 2 x 1/3 = -2/3 42 - 2 x 8 = 26x 1 0 -3/4 0 0 3z- 3 (-3) x1=0 - 2 (-3) x 1/3 =-1 0 (-3) x0 =00 (-3) x0 =0 0 (-3) x1/3 =1 0 (-3) x8 =24Paso 8: Tabla II con los coeficientes nuevos.x y h1 h2 h3 Valores Solucinh1 0 1/3 1 0 -2/3 2h2 0 7/3 0 1 -2/3 26x 1 1/3 0 0 1/3 8z 0 -1 0 0 1 24Paso9: Verificar si existenelementosnegativos enlafilaz. Enestecasoexisteun elemento negativo, esto indica que todava no se ha llegado a la solucin ptima. En este momento se repiten los pasos a partir del 4.Pasos 4 y 5Columna Pivote = yFila Pivote = h1x y h1 h2 h3 Valores Solucinh1 0 1/3 1 0 -2/3 2 2 / (1/3) = 6h2 0 7/3 0 1 -2/3 26 26 / (7/3) = 78/7x 1 1/3 0 0 1/3 8 8 / (1/3)= 8z 0 -1 0 0 1 24 Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 45Paso 6: Nueva fila pivotex y h1 h2 h3 Valores Soluciny 0 1 3 0 -2 6h2 0 7/3 0 1 -2/3 26x 1 1/3 0 0 1/3 8z 0 -1 0 0 1 24Paso 7: Coeficientes nuevos de la tabla obteniendo valores de 0 en la columna pivote.Paso 8: Tabla III x y h1 h2 h3 Valores Soluciny 0 1 3 0 -2 6h2 0 0 -7 0 4 12x 1 0 1 0 1 6z 0 0 3 0 -1 30Paso9: Verificar si existenelementosnegativos enlafilaz. Enestecasoexisteun elemento negativo, esto indica que todava no se ha llegado a la solucin ptima. En este momento se repiten los pasos a partir del 4.Pasos 4 y 5Columna Pivote = h3Fila Pivote = h2x y h1 h2 h3 Valores Soluciny 0 1 3 0 -2 6 6 / -2 = -3h2 0 0 -7 0 4 12 12 / 4 = 3x 1 0 1 0 1 6 6 /1 = 6z 0 0 3 0 -1 30 Prontuario para Diagnstico del ProcesoCaptulo II: CrudoFecha de actualizacin: Nov-04Cdigo DP-002 Pgina 46Paso 6: Nueva fila pivotex y h1 h2 h3 Valores Soluciny 0 1 -1/2 0 0 12h2 0 0 -7/4 0 1 3x 1 0 -3/4 0 0 3z 0 0 5/4 0 0 33Paso 7: Coeficientes nuevos de la tabla obteniendo valores de 0 en la columna pivote.Paso 8: Tabla IVx y h1 h2 h3 Valores Soluciny 0 1 -1/2 0 0 12h2 0 0 -7/4 0 1 3x 1 0 -3/4 0 0 3z 0 0 5/4 0 0 33Paso 9: Verificar si existenelementos negativos enlafila z. Eneste casono hay elementos negativos.Paso 10. Solucin ptima: La solucin ptima est dada por el valor de Z en la columna de los valores de solucin, en este caso es 33. En esta misma columna se puede observar el vrticeendondesealcanzaobservandolasfilascorrespondientesalasvariablesde decisin que han entrado en la base: (3,12).