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Cilindros de Molienda

Cilindros de Molienda

Los cilindros de molienda son construidos en fundición centrífuga. El cilindro, en horizontal (coquilla) según este sistema de fabricación gira a gran velocidad mientras que una capa de producto va llenando el cilindro, al final con una capa de fundición endurecido. La forma que presenta la pieza fundida en fundición gris especial es de un grueso tubo compacto el cual es cortado a la longitud prevista, mecanizado y con sus manguetas correspondientes terminado.

La forma acerada (coquilla) hace que se produzca una rápida solidificación del material con el que se ha formado, y con ello una superficie muy dura.

Con la fundición estática anteriormente empleada (coquilla en reposo) sobre toda la superficie del cilindro el material de llenado era el mismo. Como la solidificación de la fundición era rápida gracias a la coquilla, daba una dureza aceptable en la capa exterior del cilindro.

En la Imagen No. 1 se aprecia el proceso de fabricación de los cilindros en fundición centrifuga:

Imagen No.1 / Cortesía Balaguer

La longitud de los cilindros de molienda se ha estandarizado en 800 mm para los molinos de pequeñas dimensiones (50-100tn/24hs), y en 1000-1250 mm para los demás. Es raro que hoy en día se utilicen cilindros con dimensiones de 600 y 1500 mm.

También el diámetro se ha estandarizado en 250 mm, a excepción de los molinos para centeno, en donde se tiende a utilizar cilindros con un diámetro de 300 mm, para permitir una molienda más fácil. Se utilizan cilindros de 300 mm con una longitud de 1000 o incluso de 1250 mm para los pasajes lisos y moliendas especiales, en donde son necesarias harinas muy finas, con un índice elevado de absorción y con un alto porcentaje de almidones dañados, (típica molienda inglesa).

Los cilindros agrupados en pares se colocan bien sean horizontalmente o diagonalmente, siendo la zona o rendija de molienda el espacio que queda entre ellos.

En la Imagen No. 2 se muestran las partes de un banco de cilindros y se pueden observar los cilindros colocados en horizontal; desde hace más de 30 años la tendencia es a colocarlos horizontalmente ya que permiten obtener mayor capacidad.

Imagen No.2 / Cortesía Bühler

CILINDROS ESTRIADOS

Para estos cilindros la fundición a aplicar debe ser de grano fino, lo que hace que la estría dure más y se reducen las roturas. La dureza de la superficie de los cilindros está limitada por el método de fabricación, pero está entre 460 a 530 grados Brinell.

En la Imagen No. 3 se aprecia un cilindro estriado.

Imagen No.3 / Cortesía Balaguer

Las propiedades siguientes de las estrías influyen en el proceso de molienda:

• Forma y número de estrías, en concordancia con: ángulo de la estría, compuesto de ángulo de corte y ángulo de dorso, profundidad de la estría, ancho del vértice o espejo y base de la estría
• Inclinación del estriado (espiral)
• Posición de la estría
• Velocidad diferencial (para cilindros estriados y también lisos)

En la Imagen No. 4 se muestran los distintos componentes de una estría.

Imagen No.4

Para saber cuáles son las combinaciones ideales para cada pasada es necesario con el paso del tiempo ir teniendo en cuenta las experiencias, realizar muchos análisis y así mismo tener en cuenta el tipo de diagrama.

El número de estrías que tiene un cilindro de 250 mm, puede ser desde 250 a 1300 dependiendo de la forma y ángulo de la estría, ancho del vértice, etc.

Los ángulos en una estría asimétrica pueden ser de corte y de dorso. El ángulo de corte es la abertura angular más pequeña o de pendiente más pronunciada y al ángulo de dorso es la abertura angular más grande o la de menor pendiente. Ambos pueden ser observados en la Imagen No.5.

Imagen No.5: h = Angulo de dorso – i = Angulo de filo – k = Perfil del rodillo (ángulo de estría)

La profundidad de la estría es la distancia desde la superficie del cilindro hasta el piso de la estría. La profundidad de la estría se fija de acuerdo al trabajo que se requiere realizar, tamaño de la partícula, etc.

En la Imagen. No. 6 podemos observar dos estrías con igual abertura, pero con distinto ángulo de dorso, de la misma podemos concluir que la estría con ángulo de dorso más pronunciado tiene menor profundidad a pesar de tener igual ángulo de corte. Es por tal motivo que, en la obtención de harina se utilicen ángulos de dorso más pronunciados, a diferencia de ángulos de dorso menos pronunciados en la obtención de sémola.

Imagen No.6

Otro factor que incide sobre la profundidad de una estría es el número de estrías por superficie, como es lógico suponer, a mayor número de estrías por superficie menor es la profundidad y a menor numero de estrías por superficie mayor será la profundidad, por supuesto, esto tendrá influencia en el tamaño de la partícula que se obtenga de la molienda.

Tomemos como ejemplo las características de las estrías empleadas en la primera trituración de un molino de trigo flexible (para convencional y durum) y la de un molino de trigo durum que deba obtener sémolas medias, es decir, con una granulometría inferior a 350. Este ejemplo lo vemos representado en la Imagen No.7.

Imagen No.7

Se observa que las estrías usadas en la primera trituración del trigo durum permite la producción de partículas mas gruesas, debido principalmente al pequeño ángulo de dorso que origina una estría ligeramente más profunda, recuerden que el objeto de este molino es producir sémola, es decir partículas de endospermo con una granulometría superior a la harina y esta función se logra a través de esta estría.

El ancho del vértice o también llamado espejo es de 0,1 mm para una estría muy fina y hasta 0,2 mm para estrías gruesas, (también se utilizan estrías más finas o mas gruesas según sea el caso, pero las más comunes son estas dos medidas). Con ello se reducen las roturas de los cantos y permite hacer un control del buen estado y colocación de los cilindros ya que la superficie del ancho del vértice se diferencia del resto de la superficie del cilindro estriada.

La base de la estría o piso es la zona inferior o final de la estría esta suele ser diseñada en forma de curva suave para facilitar la salida de las sémolas y evitar su rompimiento.
La inclinación del estriado es la diferencia de la estría con el eje longitudinal del cilindro y se da en porcentaje, obsérvese la Imagen No.8. En principio es igualmente válido si la estría va a derechas o a izquierdas. Sin embargo, ambos cilindros deben llevar la misma inclinación. Esta inclinación está comúnmente entre 4 y 14%; en la Imagen No. 8 se puede apreciar.

Imagen No.8

En un cilindro puede medirse fácilmente la inclinación de una manera muy simple con una hoja de papel. Se coloca el papel en un canto del cilindro. Con un lápiz se marcan las estrías en una longitud de 100 mm, sobre una mesa se extiende el papel y se mide la diferencia de los puntos marcados. Si en una longitud de 100 mm la inclinación es de 11 mm en las estrías éstas tendrán una inclinación de 11%; en la molinería se suele emplear de esta forma y no en grados como seria lo lógico.

La inclinación de las estrías o espiral como también se le suele llamar permite que las estrías no engranen y se llenen de producto.

El efecto de las estrías con su inclinación sobre el producto se representa en la Imagen No. 9.

Imagen No.9

A medida que se aumenta el ángulo del componente de desplazamiento este es mayor y menor el efecto de molienda, pero existe un mayor numero de puntos de molienda y producto es más bien cortado, y cuando se aumenta el ángulo del componente de molienda ocurre todo lo contrario; la molienda es mayor, pero menor el desplazamiento y existen menos puntos de molienda.

La velocidad diferencial y la asimetría de las estrías determinan las siguientes posiciones de molienda como se observa en la Imagen No.10; hay cuatro disposiciones posibles de estrías: corte-corte, dorso-dorso, corte-dorso y dorso-corte.

Imagen No.10

Para apreciar de forma más exacta del efecto de cada disposición piense que el cilindro que va más lento está detenido o parado.

La diferencia en la velocidad lineal de ambos cilindros, conocida como ve diferencial, es con cilindros estriados aproximadamente 2,5:1. Esta marcha más rápida de un cilindro frente al otro se llama en el lenguaje profesional “velocidad diferencial”.

Además del tipo y disposición de las estrías y debido a la velocidad diferencial, será necesario instalar una potencia determinada en función del proceso de molienda. Que la molienda resulte económica dependerá en gran medida de que estos factores estén correctamente aunados.

CILINDROS LISOS

Los cilindros lisos ofrecen su efecto de molienda mediante la velocidad diferencial, la presión entre ambos cilindros y la estructura en la superficie de ambos cilindros.

La velocidad diferencial es aquí de aproximadamente 1,25:1 obvio que es inferior a con cilindros estriados.

Debido a la presión de uno con otro, los cilindros pueden abombarse algo con los que los cilindros sin repasar no darán la misma calidad de harina en el centro que en los extremos. En la Imagen No. 11 se muestra la forma de un cilindro liso.

Si al cilindro se le da la llamada forma abombada obtendremos una molienda uniforme en toda la longitud del mismo.

Cual debe ser el grado de abombamiento del cilindro depende además de la longitud del mismo, de la carga en esta pasada de molienda, pero está entre 20 y 40u. Es imprescindible que en estos casos la alimentación de producto a los cilindros sea perfecta.

La estructura de la superficie de la camisa de fundición endurecida en un cilindro liso, debe tener en un granulado algo más grueso y “blando” que en los cilindros estriados. Con ello la superficie resultará algo más áspera, y el efecto de molienda será mejor. Dándole una cierta rugosidad a la superficie del cilindro después del proceso de rectificado se prueba para conseguir la citada aspereza. Las altas revoluciones que hoy en día se exigen a menudo en los cilindros, respectiva velocidad lineal (en cilindros lisos y estriados) exigen un equilibrio dinámico de cada uno de los cilindros para evitar vibraciones y conseguir que trabajen en el molino con una marcha tranquila.

Imagen No. 11 / Cortesía Balaguer

PRINCIPIOS DE INGENIERÍA MAS IMPORTANTES APLICADOS A LA MOLIENDA

Conceptos básicos:

Fuerza. – Es el esfuerzo necesario para cambiar la velocidad o la dirección del movimiento de un cuerpo. Esta definición se puede expresar mediante una ecuación, la cual es el resultado de un principio físico establecido por Sir Isaac Newton.

F = masa x aceleración

Donde:
Masa (m) = peso/ gravedad (aceleración que le da a un cuerpo la gravedad).

Fuerzas que se ejercen directamente sobre el material a molturar.

Cualquier objeto es capaz de ejercer una fuerza sobre cualquier otro objeto con el cual esta en contacto si el segundo objeto puede ejercer una fuerza igual y opuesta sobre el primero. Así es que un cilindro de rotura puede ejercer una fuerza sobre un grano solamente si el grano puede ejercer una fuerza igual, en dirección opuesta sobre el cilindro. En los cilindros de rotura, el grano puede ejercer la fuerza necesaria porque recibe la fuerza que el segundo cilindro ejerce sobre él.

Imagen No. 12

Esta fuerza neta que actúan sobre el grano debe ser cero, así que F1=F2. Las fuerzas F1 y F2 que actúan sobre el grano producen esfuerzos que lo llevan a la rotura, en la Imagen No.12 tratamos de representar lo expuesto.

Msc. Enzo Galluzzo Franzese

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