TESTAMENTO DE DESCRIPTIVA ..............

Operaciones Unitarias I – 2022 – Francisco Fossati
EL TESTAMENTO
DE DESCRIPTIVAS
Fossati, Francisco
2023

1 ÍNDICE
1 TUBERÍAS........................................................................................................................................................... 1
1.1 PROCESOS SIDERÚRGICOS .........................................................................................................................................3
1.1.1 Alto horno......................................................................................................................................................3
1.1.2 Reducción directa..........................................................................................................................................4
1.1.3 Colada continua ............................................................................................................................................5
1.2 TUBOS CON COSTURA ..............................................................................................................................................5
1.2.1 Producción en frio .........................................................................................................................................6
1.2.2 Producción en caliente ..................................................................................................................................6
1.2.3 Galvanizado...................................................................................................................................................6
1.3 TUBOS SIN COSTURA................................................................................................................................................7
1.4 TRACING: LINEAS CALEFACCIONADAS ..........................................................................................................................7
1.5 LÍNEAS SOTERRADAS ................................................................................................................................................7
1.6 AGRUPAMIENTOS....................................................................................................................................................8
2 ACCESORIOS .................................................................................................................................................... 11
2.1 ANILLOS..............................................................................................................................................................11
2.2 JUNTAS DE EXPANSIÓN...........................................................................................................................................11
2.3 MEDIOS DE UNIÓN ................................................................................................................................................12
2.3.1 Conexiones roscadas ...................................................................................................................................12
2.3.2 Conexiones soldadas ...................................................................................................................................13
2.3.3 Conexiones bridadas ...................................................................................................................................13
2.4 CAJAS PRENSAESTOPAS ..........................................................................................................................................16
2.4.1 Válvula o bomba reciprocante ....................................................................................................................16
2.4.2 Bomba centrífuga:.......................................................................................................................................17
2.4.3 Reemplazo de empaquetaduras..................................................................................................................18
2.5 CIERRES MECÁNICOS..............................................................................................................................................19
3 VÁLVULAS........................................................................................................................................................ 20
3.1 COMPONENTES PRINCIPALES DE UNA VÁLVULA............................................................................................................20
3.2 VÁLVULAS DE CORTE..............................................................................................................................................20
3.2.1 Valvula esclusa o de compuerta..................................................................................................................20
3.2.2 Valvula de cuchilla.......................................................................................................................................21
3.2.3 Válvulas tapón o macho..............................................................................................................................21
3.2.4 Valvulas mariposa.......................................................................................................................................22
3.2.5 Valvulas de bolas.........................................................................................................................................22
3.2.6 Valvula de pistón.........................................................................................................................................23
3.3 VÁLVULAS DE REGULACIÓN .....................................................................................................................................23
3.3.1 Válvulas globo o de asiento.........................................................................................................................23
3.3.2 Válvula a diafragma....................................................................................................................................24
3.3.3 Valvula aguja...............................................................................................................................................24
3.4 VÁLVULAS DE RETENCIÓN .......................................................................................................................................25
3.4.1 Valvula de clapeta.......................................................................................................................................26
3.4.2 Válvula de bola (retención) .........................................................................................................................26
3.4.3 Válvula de muelle........................................................................................................................................26
3.4.4 Valvula de pistón (retención).......................................................................................................................26
3.5 VÁLVULAS DE SEGURIDAD .......................................................................................................................................26
3.5.1 Discos de ruptura ........................................................................................................................................27
3.6 VÁLVULAS AUTOMÁTICAS .......................................................................................................................................27
3.6.1 Válvulas automáticas de regulación. ..........................................................................................................27
3.6.2 Válvulas automáticas on-off .......................................................................................................................29
3.7 VÁLVULAS DE CONTROL..........................................................................................................................................29
3.7.1 Dimensionamiento de la válvula de control................................................................................................30
3.7.2 Selección de una válvula..............................................................................................................................30

4 EQUIPOS DE BOMBEO...................................................................................................................................... 32
4.1 BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO O HIDROESTÁTICAS ..........................................................................................33
4.1.1 Bombas reciprocantes o alternativas..........................................................................................................34
4.1.2 Bombas rotativas ........................................................................................................................................39
4.2 TURBOMÁQUINAS O BOMBAS HIDRODINÁMICAS. ........................................................................................................44
4.2.1 Bombas centrífugas.....................................................................................................................................46
4.2.2 Bombas axiales............................................................................................................................................48
4.2.3 Bombas helicocentrífugas ...........................................................................................................................49
5 COMPRESORES................................................................................................................................................. 50
5.1 DIFERENCIA ENTRE VENTILADORES, SOPLADORES Y COMPRESORES ..................................................................................50
5.2 CLASIFICACIÓN SEGÚN SU FUNCIONAMIENTO..............................................................................................................50
5.3 CLASIFICACIÓN Y RANGOS OPERATIVOS SEGÚN RELACIÓN PRESIÓN-CAUDAL ......................................................................51
5.4 COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO ...........................................................................................................53
5.4.1 Compresores reciprocantes o alternativos..................................................................................................53
5.4.2 Compresores rotatorios...............................................................................................................................72
5.5 COMPRESORES DINÁMICOS .....................................................................................................................................77
5.5.1 Compresores centrífugos.............................................................................................................................78
5.5.2 Compresores axiales....................................................................................................................................82
5.6 CURVAS DE OPERACIÓN..........................................................................................................................................83
6 TRANSPORTE DE SÓLIDOS................................................................................................................................ 86
6.1 TRANSPORTADORES DE BANDA O CINTA: CINTAS TRANSPORTADORAS ..............................................................................86
6.1.1 Componentes de las cintas transportadoras...............................................................................................87
6.1.2 Rodillos........................................................................................................................................................91
6.1.3 Motor ..........................................................................................................................................................92
6.1.4 Dispositivos de carga y descarga.................................................................................................................92
6.1.5 Rodillos de tensión ......................................................................................................................................93
6.1.6 Potencia consumida ....................................................................................................................................94
6.2 TRANSPORTADORES DE CADENA...............................................................................................................................95
6.2.1 Transportadores de rasqueta......................................................................................................................95
6.2.2 Transportador de banda articulada ............................................................................................................98
6.2.3 Transportador de baldes o cangilones ........................................................................................................99
6.2.4 Transportador de arrastre o listones.........................................................................................................100
6.3 TRANSPORTADORES SIN FIN, HELICOIDALES O DE TORNILLO..........................................................................................101
6.4 TRANSPORTADORES NEUMÁTICOS ..........................................................................................................................103
7 AGITACIÓN Y MEZCLA .................................................................................................................................... 105
7.1 EQUIPOS DE AGITACIÓN ROTATIVOS ........................................................................................................................105
7.1.1 Modelos de flujo en tanques agitados ......................................................................................................106
7.1.2 Tubos de aspiración...................................................................................................................................110
7.1.3 Rodetes......................................................................................................................................................111
7.2 MEZCLADORES DE PASTAS ....................................................................................................................................116
7.2.1 mezcladora de cintas o listones.................................................................................................................116
7.2.2 Mezcladora de paletas..............................................................................................................................116
7.2.3 Mezcladora de planetario .........................................................................................................................117
7.2.4 Mezcladora doble sigma ...........................................................................................................................118
7.2.5 Mezcladora tipo nauta..............................................................................................................................119
7.2.6 Mezcladora de pantalón en V ...................................................................................................................119
7.2.7 Mezcladora romboidal ..............................................................................................................................119
7.2.8 Mezcladora rotor-estator o molino coloidal..............................................................................................120
7.3 MEZCLADOR-EXTRUSOR........................................................................................................................................121
7.4 MEZCLADORES SIN MOVIMIENTO O EN LÍNEA............................................................................................................122
7.4.1 Eductor......................................................................................................................................................122
7.4.2 Boquillas concurrentes ..............................................................................................................................122
7.4.3 Mezclador estatico....................................................................................................................................122

7.5 EQUIPOS DE AGITACIÓN POR AIRE (DISPERSION) ........................................................................................................123
7.6 RENDIMIENTO Y POTENCIA....................................................................................................................................124
8 REDUCCIÓN DE TAMAÑO: TRITURACIÓN Y MOLIENDA................................................................................... 126
8.1 CARACTERÍSTICAS DE LA OPERACIÓN .......................................................................................................................126
8.1.1 Generalidades ...........................................................................................................................................127
8.1.2 Requerimientos .........................................................................................................................................127
8.1.3 Gasto de energía .......................................................................................................................................127
8.1.4 Factores que afectan el gasto energético .................................................................................................128
8.2 ALIMENTACIÓN ..................................................................................................................................................128
8.2.1 Molienda en circuito cerrado ....................................................................................................................129
8.3 POTENCIA..........................................................................................................................................................129
8.4 LEYES ENERGÉTICAS .............................................................................................................................................131
8.4.1 Ley de Rittinger .........................................................................................................................................131
8.4.2 Ley de Kick.................................................................................................................................................132
8.4.3 Ley de Bond ...............................................................................................................................................132
8.4.4 Ley general de trituración .........................................................................................................................134
8.5 EQUIPOS PARA REDUCCIÓN ...................................................................................................................................134
8.5.1 Trituradores bastos ...................................................................................................................................134
8.5.2 Trituradores intermedios...........................................................................................................................143
8.5.3 Molinos finos.............................................................................................................................................150
9 SEPARACIÓN SÓLIDO-SÓLIDO......................................................................................................................... 160
9.1 CLASIFICACIÓN DE PARTÍCULAS EN UNA MEZCLA ........................................................................................................160
9.1.1 Clasificación por forma..............................................................................................................................160
9.1.2 Clasificación por tamaño...........................................................................................................................160
9.2 CRIBADO O TAMIZADO DE LABORATORIO .................................................................................................................162
9.2.1 Análisis por tamizado................................................................................................................................162
9.2.2 Causas de inexactitudes ............................................................................................................................162
9.3 CRIBADO O TAMIZADO INDUSTRIAL .........................................................................................................................165
9.3.1 Tipos de tamizado .....................................................................................................................................166
9.3.2 Circuitos de cribado...................................................................................................................................167
9.3.3 Etapas del cribado.....................................................................................................................................168
9.3.4 Factores que afectan la performance de la zaranda.................................................................................169
9.3.5 Tamices .....................................................................................................................................................171
9.3.6 Capacidad y eficiencia...............................................................................................................................174
9.3.7 Coeficiente de partición.............................................................................................................................176
9.3.8 Modelado simple de zarandas ..................................................................................................................177
9.4 EQUIPOS DE CRIBADO ..........................................................................................................................................178
9.4.1 Movimientos de tamices ...........................................................................................................................178
9.4.2 Cribado en húmedo...................................................................................................................................184
10 SEDIMENTACIÓN............................................................................................................................................ 186
10.1 SEDIMENTADORES O DECANTADORES DESARENADORES ..............................................................................................187
10.1.1 Unidades de flujo horizontal.................................................................................................................187
10.1.2 Unidades de flujo vertical.....................................................................................................................191
10.1.3 Unidades de flujo helicoidal..................................................................................................................192
10.2 SEDIMENTADORES O DECANTADORES DINÁMICOS......................................................................................................193
10.2.1 Componentes........................................................................................................................................193
10.2.2 Tipos de unidades dinámicas................................................................................................................193
10.3 DECANTADORES LAMINARES O LAMELARES...............................................................................................................197
10.3.1 De flujo horizontal ................................................................................................................................198
10.3.2 De flujo inclinado..................................................................................................................................199
11 FILTRACIÓN.................................................................................................................................................... 200
11.1 MEDIOS FILTRANTES ............................................................................................................................................201
11.2 FILTROS DISCONTINUOS........................................................................................................................................202

11.2.1 Filtros abiertos a presión ......................................................................................................................202
11.2.2 Filtros de carcasa y hojas o láminas .....................................................................................................210
11.3 FILTROS CONTINUOS............................................................................................................................................215
11.3.1 Filtros rotatorios continuos ..................................................................................................................215
11.3.2 Filtros Prayon........................................................................................................................................224
11.3.3 Filtros de cinta horizontal.....................................................................................................................226
11.3.4 Filtros en línea ......................................................................................................................................226
11.3.5 Colectores de polvo...............................................................................................................................227
11.4 FILTROS CENTRÍFUGOS .........................................................................................................................................231
11.4.1 Centrífugas discontinuas suspendidas..................................................................................................231
11.4.2 Centrífugas automáticas discontinuas de ciclo corto ...........................................................................231
11.4.3 Centrifuga continua de transportador reciprocante.............................................................................232
12 TÉCNICAS DE VACÍO: EYECTORES Y BOMBAS DE VACÍO .................................................................................. 233
12.1 EYECTORES ........................................................................................................................................................234
12.2 BOMBAS DE VACÍO ..............................................................................................................................................235
12.2.1 Bombas de bajo vacío...........................................................................................................................236
12.2.2 Bombas de alto vacío ...........................................................................................................................238
12.2.3 Bombas criogénicas..............................................................................................................................239
12.2.4 Bombas turbomoleculares....................................................................................................................240

1
1 TUBERÍAS
• El tubo es una pieza hueca, generalmente cilíndrica y abierta por ambos extremos, que se
utiliza en distintas aplicaciones. Mientras que la tubería son tubos fabricados de acuerdo a
tamaños normalizados.
• Material de construcción de la cañería: acero al carbono o cuando se requiere resistencia
a la corrosión aceros inoxidables (aleaciones de niquel o cromo).
• Los tubos se denominan en base a su diámetro y espesor de pared, ya que indican la
resistencia a la presión y temperatura interna.
• El diámetro de la tubería se determina en base al flujo volumétrico y a las velocidades
recomendadas para líquidos (2 a 3 metro/segundo) y para gases y vapores (10 a 20
m/segundo, dependiendo del caso).
• Los factores que determinan que espesor debe tener una tubería son:
o La presión interna del tubo.
o Los esfuerzos permisibles del material a la temperatura de operación.

2
o Corrosión, etc.
• La primera clasificación que podemos encontrar es la NPS (Nominal Pipe Size). Es la norma
que estandariza los diámetros de tuberías, la misma relaciona el diámetro con el cual se
denomina a la tubería, es decir el diámetro externo nominal, con el diámetro externo real (O.D.,
por outside diameter). En la Tabla se tiene una comparación para varios tipos de tuberías. El O.D.
es muy importante para el ensamble y unión de los tubos y accesorios correspondientes.
• El NPS se relaciona aproximadamente con el diámetro interior en pulgadas, pero solamente para
NPS 1/8” a 12”. A partir de NPS 14 y mayores, el NPS es igual al diámetro exterior en pulgadas.
• Los tubos para la industria química y afines se catalogan por su diámetro, normalmente en
pulgadas, y por su número de cédula (Schedule, en inglés, simbolizado como Sch), tambien
conocido como Iron Pipe Sites (IPS). El n° de cédula es una forma de denotar la presión máxima
o de diseño del tubo y el esfuerzo permisible del acero de la tubería, y se calcula como:
𝑁° 𝑑𝑒 𝑆𝑐ℎ. = 1000 ∗ .
𝑃!
𝑆
0
Pd: Presión de diseño
S: Tensión admisible del material
• A medida que el n° de Sch. sube, mayor será el espesor de la pared del tubo, y mayor la capacidad
de este para resistir altas presiones o temperaturas (En la tabla se muestra la presión de trabajo,
“working” y la de estallido, o “burst”). Puede haber cédulas 10 a 160, los mas altos indican un
mayor espesor de pared. Las serie mas completas de tuberías de acero disponibles son las cedulas
40-STD, cedula estándar, y 60-XS, cedula “extra strong” o reforzada. Tambien se tienen cédulas
XXS (doblemente reforzadas) de 110-160.
• Con el n° de Sch. surge la diferencia entre diámetro externo o nominal, y el diámetro interno.
Debido a que todas las cedulas de tuberías de un tamaño nominal dado tienen el mismo diámetro
externo, las mas grandes tienen un diámetro interno mas pequeño.

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• Las tuberías de plástico se usan con soluciones alcalinas, acidas y otros fluidos corrosivos. Son
resistentes a bacterias y algas. No son toxicas y pesan mucho menos que las tuberías metálicas
pero sufren deformaciones al ser sometidas a determinadas temperaturas y esfuerzos de trabajo.
• Una forma de clasificar a las tuberías de plastico es a partir del número de serie. La serie es un
parámetro adimensional adopatado de la Norma ISO 4065 que permite clasificar los tubos,
reflejando la relación entre la tensión tangencial y la presión máxima de operación a la
temperatura de diseño. Es una forma de cuantificar cuanto afecta la presión a las paredes
interiores de la tubería a una temperatura dada.
• A igualdad de diámetro nominal una serie alta dispondrá de un mayor diámetro interno y podrá
resistir menor presión que una serie baja que dispone de menor diámetro interno, pero se vera
menos afectada por la presión.
• Para tuberías de plástico tambien existe la clase, que es nuevamente un numero adimensional
que se relaciona directamente con la presión de trabajo. Una clase 4 soporta hasta 4 kgf/cm2
.
• En sisteas donde las lineas de flujo deban prestar un servicio cambiante, como los sistemas de
potencia, se usan mangueras flexibles reforzadas de butil caucho, caucho sintetico, elastómeros
y nylon. El refuerzo trenzado esta constituido de alambre de acero, kevlar, poliester y tela.
1.1 PROCESOS SIDERÚRGICOS
1.1.1 Alto horno
1.1.1.1 Coquización
La coquización es la destilación del carbón en ausencia de oxígeno en hornos por calentamiento
indirecto para obtener coque metalúrgico. Se cargan los hornos de coquización con el material
(carbón) molido y clasificado. Se inicia el calentamiento indirecto mediante quemadores a gas.
Cuando termina el proceso en los hornos se pone la cantidad de agua justa para apagar el coque para
evitar que el coque se consuma con el oxígeno.
El proceso en cada horno dura de 17 a 24 horas. Hay una batería de hornos porque estos trabajan en
batch (lotes) y de esa forma se tiene un proceso continuo.
Funciones del Coque:

4
• Combustible: energía necesaria para la fusión de los óxidos y fundentes.
• Reductor: genera el CO necesario para las reacciones de reducción.
• Carburante: proveer el C que está presente en el Arrabio.
• Sostén de carga: soportar el peso de la carga dentro del horno.
• Formador de intersticios: genera cama porosa por donde circulan gases.
1.1.1.2 Pelletización
El mineral de hierro se tritura y se lava para aumentar la proporción que tiene de hierro. Luego se
filtra para secarlo. Este polvo seco de óxido se aglomera con otros materiales para formar pequeñas
esferas denominadas pellets. A 1300 ºC los pellets son horneados para su endurecimiento. Estas
bolas de óxido de hierro permiten un mejor funcionamiento del alto horno.
1.1.1.3 Sinterizado
El proceso de sinterizado es un reciclo interno de materias primas antes de entrar en el Alto Horno.
Todas las materias primas (coque, mineral de hierro, fundentes y sinter) con una granulometría
inferior a la necesaria para ingresar al Alto Horno, se procesan en la Planta de Sinterizado para
obtener un SINTER con las características adecuadas. El SINTER es una masa porosa conformada por
mineral de hierro (escamas de hierro y polvos de hierro), caliza, polvos de coque y dolomita. Se forma
así una amalgama que es endurecida en un horno de cadena continua. Este una fuente adicional de
minerales de hierro y coque.
1.1.1.4 Alto horno
La parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se
fuerza el paso del aire precalentado que provoca la combustión del coque. Cerca del fondo se
encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de
ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria.
1.1.1.5 Aceración
El convertidor LD es un reactor exotérmico basculante que tiene como objetivo transformar el arrabio
en acero líquido. La mezcla es 80% arrabio y 20% chatarra (permite controlar la T también) a los
cuales se le adicionan otros minerales que le dan las propiedades deseadas.
El reactor se cierra y se inyectar O2 gaseoso puro sobre un baño líquido mediante una lanza
refrigerada por agua que penetra por la boca del convertidor (≈16 min) para que se desarrollen una
serie de oxidaciones. Como resultado se obtiene acero líquido, escoria (óxidos) y gases (CO y CO2).
1.1.1.6 Afino secundario
Una vez terminada la aceración en el convertidor, el acero fundido se pasa a un último “Afino
Secundario en Cuchara” para que el producto adquiera las especificaciones requeridas. Se vierte el
acero en cucharas especiales, en ellas se soplan gases inertes (argón, oxígeno y nitrógeno) desde el
fondo por tubos llamados lanzas para mezclar, estabilizar química y térmicamente el acero y
favorecer la flotación de impurezas.
Se agregan nuevamente cales formadoras de escoria para purificar más el acero y se aplica energía
eléctrica para elevar la temperatura.
1.1.2 Reducción directa
Se llama Reducción Directa al proceso mediante el cual se obtiene Hierro metálico por reducción de
sus minerales siempre que las temperaturas no superen la temperatura de fusión de cualquiera de

5
los componentes. Es un proceso en lecho sólido, ya que se reduce directamente el óxido de hierro
solido a hierro solido sin pasar al estado líquido. Se entra con coque, mineral de hierro y pellet de
acero. La reducción es por matriz sólida, no transpira arrabio ni escoria. Se entra luego con la chatarra
como reguladora de temperatura en la cuchara.
1.1.2.1 Reducción directa – Proceso MIDRAX
Se produce hierro esponja, el cual es el material sólido obtenido de la reducción del mineral. Dado
que se ha eliminado gran parte del oxígeno presenta gran porosidad. Para englobar todos los tipos,
se lo llama DRI (Direct Reduced Iron).
Para producir hierro esponja se utiliza un horno a contracorriente donde se da la reducción por gas
de una columna descendente de óxidos. Es la forma de producir una fuente de hierro con mayor
porcentaje del mismo.
1.1.2.2 Aceración - Horno de arco eléctrico
En el proceso de producción de acero por Reducción Directa la aceración se lleva a cabo mediante
un horno de arco eléctrico. En el horno la mezcla de hierro esponja, chatarra y coque es colocada y
sellada con una tapa para evitar el ingreso excesivo de aire. Para fundir la carga se utilizan unos
electrodos, a esta energía eléctrica se le suma la energía química producto de la oxidación del mismo
material de hierro y se obtiene el acero. Luego se pasa a un horno cuchara eléctrico donde se realiza
el afino, es decir, se ajusta la composición química. Luego este producto es trasvasado para la colada
continua.
1.1.2.3 Afino secundario – Horno cuchara
Al igual que el proceso de producción por Alto Horno, previo a la etapa de laminación, el acero
fundido se pasa a un último “Afino Secundario en Cuchara” para que el producto adquiera las
especificaciones requeridas.
1.1.3 Colada continua
Es común a ambos procesos, Alto Horno y Reducción Directa. Mediante la Colada Continua se
convierte acero líquido en un producto semiacabado apto para tratamiento posterior.
El proceso inicia con el vaciado de las ollas con acero líquido a una caja metálica recubierta en su
interior con ladrillo refractario denominada distribuidor. Por la base del distribuidor el acero líquido
pasa a un molde oscilatorio de cobre enfriado por agua que se va hace gradualmente horizontal. La
sección transversal del molde posee la forma geométrica del semiproducto que se desea fabricar,
ayudada con una serie de rodillos. A medida que el acero desciende, éste se solidifica, emergiendo
como una barra continua que posteriormente es cortada (oxicorte) y marcada para posterior
trazabilidad. Usualmente se obtienen planchones o cilindros.
Luego se llevan los planchones o cilindros a laminación, donde se diferencia la producción de tubos
con y sin costura.
1.2 TUBOS CON COSTURA
Pueden ser tubos soldados longitudinalmente o helicoidalmente. Poseen una resistencia menor, por
eso no se usan en la industria química ya que son mas propensos a fugas. Pueden utilizarse en
servicios no severos como los servicios auxiliares. Son mas económicos.
La tubería soldada se puede dividir en ERW, SSAW, LSAW, EFW:
• ERW: tubo de soldadura por resistencia eléctrica

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• EFW: tubo de soldadura por fusión eléctrica
• SSAW: tubería de soldadura por arco sumergido en espiral
• LSAW: tubo de soldadura por arco sumergido longitudinal
Entre ellos, SSAW y LSAW se llaman DSAW: tubería de soldadura de arco sumergido de doble lado.
Para su producción se parte de los planchones obtenidos en la colada continua, los cuales son
sometidos a una laminación en caliente. Aquí, el planchón es cortado con sopletes automáticos a la
longitud deseada, formando tochos. Luego son calentados hasta alcanzar los 1200ºC para pasar a los
trenes de laminación donde alcanzan el espesor y anchura deseados para formar una banda, la cual
es enrollada formando bobinas. Las bandas laminadas o bobinas son cortadas longitudinalmente con
el largo necesario para cada tubo y se les da forma circular por medio de rodillos.
1.2.1 Producción en frio
Luego se calientan sus bordes a temperatura de fusión por medio de equipos de inducción de alta
frecuencia, soldándose los mismos a tope.
El cordón de soldadura es un rebabado por el exterior, y a veces por el interior. Luego se enfría el
tubo con agua y se los vuelve a pasar por rodillos para recalibrar el diámetro. Luego se rebaban o
biselan los extremos de los tubos y se los rosca.
1.2.2 Producción en caliente
Se emplea el tubo producido en frio como tubo madre (proceso adicional), calentándolo hasta los
900ºC e introduciéndolo en un tren laminador-reductor-estirador con una matriz que posee un
penetrador que estira el tubo para que el tamaño, la integridad de la soldadura y el acabado
superficial se controlen de forma precisa. Al finalizar este proceso el tubo tiene entre 3/8” y 6”y es
cortado en caliente por medio de sierras volantes. Los tubos son enfriados en mesas con rodillos
refrigerados que evitan que se tuerzan.
Este sistema presenta la ventaja que el calentamiento y posterior enfriamiento lento equivale a un
tratamiento de recocido o normalizado de la zona de soldadura, presentando toda la sección una
estructura más homogénea que nos va a permitir una mayor deformabilidad del tubo.
Luego se rebaban o biselan los extremos de los tubos y se los rosca.
Controles
• Prueba deestanqueidad En la línea de producción, se controla con corrientes inducidas o
hidráulicamente (a P mayor a 50 kgf/cm2).
• Por muestreo se hacen ensayos de abocardado y aplastamiento.
1.2.3 Galvanizado
La galvanización es un proceso donde el acero se sumerge en un baño de Zinc a 400 ºC formándose
una aleación, siendo esta aleación un revestimiento de perfecta adherencia que evita su
desprendimiento incluso a solicitaciones mecánicas graves como el curvado. Etapas:
1. Preparación de la superficie del tubo por decapado y Mordentado para conseguir la adherencia
necesaria.
2. Secado a 150 ºC e introducción del mismo en las cubas de zinc fundido a 460ºC
3. Escurrido interior con aire caliente y exterior con vapor sobresaturado para obtener uniformidad
en la capa de protección de Zinc
4. Control: Con equipo magnético.

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1.3 TUBOS SIN COSTURA
Serán los más utilizados, tienen un proceso de fabricación más complejo y presentan una mayor
resistencia mecánica que los anteriores. Son más costosos. Son los tubos utilizados para los procesos.
Se parte de los cilindros de colada continua cortándolos con sopletes automáticos para formar
tochos. Los tochos ya cortados se introducen en un horno de solera rotatoria, que se alimenta a gas
natural y de esta forma toman la temperatura necesaria (1250ºC) en una vuelta (2 a 4 hs). Luego,
entran al laminador perforador, donde son tomados por dos cilindros bicónicos de ejes alabeados y
forzados a pasar sobre una punta perforadora que guia la deformación plástica. Se obtiene así un
semielaborado llamado perforado que entra en la segunda etapa de laminación donde se introduce
un mandril a modo de respaldo del diámetro interno, el conjunto pasa por varios pares de rodillos
que reducen progresivamente el espesor de la pared. Por último, pasan por una serie de rodillos
agrupados de a tres para calibrar sus dimensiones.
1.4 TRACING: LINEAS CALEFACCIONADAS
El tracing es un tipo de calentamiento que se ubica entre la cañería y la aislación y se usa para
mantener la temperatura del fluido. Puede ser eléctrico (con cables que actúan como resistencias) o
por vapor (cañitos de pequeño diametro por donde pasa vapor). Se emplea en el caso de:
• Fluidos que pueden solidificar, que poseen un punto de fusión alto (ej:60°C).
• El fluido que se desplaza debe permanecer seco.
Los tubos o resistencias calefactoras deben estar yuxtapuestos (pegados) externamente al tubo
principal. En el tracing con vapor, es muy importante que el arreglo o trazado del tubo calefactor sea
recto y no sea un arrollamiento helicoidal alrededor de la tubería de proceso, ya que el condensado
va a acumularse en los puntos bajos de la tubería y va a impedir que el vapor circule. Cada tanto debe
tener una caída hacia una trampa de vapor, y luego una nueva entrada de la cañería de vapor. En el
tracing eléctrico, el trazado de las resistencias sigue el mismo patron recto por cuestiones prácticas.
1.5 LÍNEAS SOTERRADAS
Método de ubicación cómodo para la circulación de la fábrica, pero no para la reparación, y las
pérdidas son difíciles de detectar. Actualmente se trata de evitar. Se colocan distintas capas de

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materiales variables para poder darle un soporte correcto a la tubería. Además, la tubería estará
cubierta por una cinta que posee brea; colocada de manera helicoidal sobre la tubería mediante la
aplicación de calor, la cinta impide el ingreso de humedad que genera corrosión. Aun mas, se protege
la tubería con protección catódica para generar un circuito con anodo de sacrificio para lograr que
otro materias se corroa y no sea la tubería.
1.6 AGRUPAMIENTOS
Forma en que las tuberías aéreas se disponen en la planta.
• Paralelas (pipe rack): tubería elevada que se coloca en distintos niveles.
• Durmientes (pipe piers): la tubería se ubica al nivel del piso (30 cm) por una larga distancia.
• Trincheras (trench): son similares a los tubos soterrados pero abiertas, poseen una rejilla o
tapa por encima y la tubería va por el interior de la trinchera.
El pipe rack es muy común en industrias petroquímicas donde se disponen las tuberías al aire libre.
En los pipes racks las cañerías se soportan mediante un patín soldado al caño (viga en forma de T de
una longitud dada).
El soporte tipo escuadra es más común en galpones y se colocan a una pared.

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Los soportes para bajadas de tuberías, deben ser un pie tipo columna y en el medio debe tener un
sistema de amortiguación con resortes y un caño guía para absorber dilataciones.
Se puede utilizar la estructura de soporte de los caños gruesos. (h o i) o una viga estructural (j) para
soportar caños fijos. Se debe hacer con cuidado porque se mezclan estructuras de soporte y de
proceso.
Los soportes utilizados para que una tubería se mantenga colgada del techo, poseen sistemas de
suspensión (la tubería se mueve por el movimiento del fluido) para absorber los movimientos de la
tubería. El esfuerzo al que es sometido el soporte puede ser constante o variable, por lo que su diseño
varía. Los sistemas de suspensión son necesarios en el caso de que la cañeria se dilate o cuando se

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provocan golpes de ariete, los cuales ocurren cuando en flujo bifásico un piston de liquido que se va
moviendo y cuando encuentra un codo o válvula genera un esfuerzo importante.

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2 ACCESORIOS
2.1 ANILLOS
Se utilizan para sellar pérdidas en cañería. Poseen un elastómero. Para
cañerías de baja presión (agua como fluido) se puede llegar a utilizar para unir
cañerías.
2.2 JUNTAS DE EXPANSIÓN
Son elementos no rígidos que se intercalan en las cañerías con el objeto de absorber total o
parcialmente las dilataciones provenientes de las variaciones de temperatura o la propagación de
vibraciones, absorbiendo los esfuerzos producidos. Una cañería larga que dilata hasta superar su
límite elástico se deformará permanentemente perdiendo resistencia a la presión y la temperatura.
Las juntas de expansión no son de uso frecuente por su alto costo y por construir un punto vulnerable
en la cañería.
El elemento fundamental de una junta de expansión es el fuelle. El fuelle debe ser lo suficientemente
resistente como para aguantar la presión del fluido, y flexible para deformarse debido a la diferencia
de desplazamientos o giros en sus extremos.

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Las más comunes son: las juntas metálicas y las juntas de expansión de caucho. Pero si bien es cierto
que las juntas de expansión de caucho son más baratas y resultan muy flexibles, por otrolado la
realidad es que no soportan temperaturas superiores a los 150oC. En cambio las juntas metálicas
para tuberías toleran tanto presiones como temperaturas muy altas. Por lo común sus fuelles se
fabrican en acero inoxidable.
2.3 MEDIOS DE UNIÓN
Los diversos medios de unión sirven no sólo para vincular secciones de caños entre si, sino también
para conectarlos con diversos accesorios, válvulas y equipos
Las uniones tipo codo sirven para cambiar la dirección, las T sirven para unir dos ramas en una y las
cuplas sirven para extender dos cañerías.
La union doble y el niple corto sirven para unir dos cañerias y los bujes de reduccion permiten reducir
el diametro de cañeria (se utiliza en manometros).
2.3.1 Conexiones roscadas
Son de bajo costo y fácil ejecución, pero su uso está limitado a
tuberías de 4” en general y se usan en instalaciones secundarias de
baja presión (condensado, aire, agua), domiciliarias (agua, gas),
debido al peligro de pérdidas y la baja resistencia mecánica de las
mismas.
Ventajas:
• Son uniones desmontables sin necesidad de destruir la unión
• El sistema es estándar e intercambiable
• Facilidad de montaje y desmontaje
• Permite la unión de piezas de diferentes materiales
Desventajas:
• La corrosión puede deteriorar la unión y dificultar el
desmontaje
• Requiere una preparación previa de las piezas (mecanización de taladros y roscas)

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2.3.2 Conexiones soldadas
Para unir diferentes piezas de una tubería de acero, especialmente en procesos en que la P es
elevada. La soldadura proporciona uniones más fuertes que los accesorios roscados y no debilita la
tubería. Las más utilizadas son las soldaduras de arco protegido, que pueden ser: a tope (butt) o de
enchufe/solapa (socket). La unión tipo socket posee una soldadura al final y una soladura interna.
• Buena resistencia mecánica
• Estanqueidad perfecta
• Buena apariencia
• Facilidad en la aplicación de aislación y pintura
• Ninguna necesidad de mantenimiento
• Para fluidos inflamables y peligrosos
Desventajas:
• Dificultad en desmontaje de las cañerías
• Mano de obra especializada
2.3.3 Conexiones bridadas
Las bridas son dos discos iguales o anillos de metal, uno de ellos con un cuello (puede no tener y ser
tipo socket) que puede ser o no roscado (si no es roscado es soldado) al que se une la tubería o
accesorio. Los discos están unidos mediante pernos (con o sin cabeza) que comprimen una junta que
está situada entre sus caras y evita las fugas. Son fácilmente desmontables. Las conexiones bridadas
se usan en tuberías de grandes diámetros y para presiones elevadas o cuando los tubos tienen que
desmontarse frecuentemente para su conservación o inspección.
2.3.3.1 Cara de la brida
La elección del tipo de cara tendrá un impacto significativo en el rendimiento y la vida útil de las
bridas. El revestimiento de una brida determina tanto el tipo de junta necesaria para su instalación
como las características del sellado que crea.

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• Cara plana (FF): Una brida de cara plana tiene una superficie uniforme y plana combinada con
una junta de cara completa que cubre una gran parte de la superficie de la brida. Posee unión
roscada.
• Cara elevada (RF): Estas bridas están equipadas con un pequeño anillo elevado alrededor del
agujero y una junta dentro del círculo del agujero.
• Junta de Solapa (LJ): La conexión de la junta de solapa significa que la cara del extremo del
muñón es también la cara de la brida; esto la hace similar a la cara elevada.
• Cara de junta anular o anillo (RTJ): Las ranuras y las zonas elevadas de estas bridas coinciden.
Este diseño proporciona un depósito para el adhesivo de la junta y permite que las bridas se
autoalineen durante la instalación. Se utiliza para las más severas condiciones de trabajo. La
presión por ejercer sobre los pernos de unión ha de ser lo suficientemente elevada como para
hacer fluir el metal y hacer estanca la junta sobre las ranuras.
• Hombre y Mujer (M&F): La junta se asegura con ranuras y secciones elevadas a juego, de
forma similar a las bridas machihembradas. A diferencia de las bridas machihembradas, éstas
retienen la junta en la cara hembra, lo que proporciona un posicionamiento más preciso y
una gama más amplia de opciones para los materiales de las juntas.
• Acabado del sello: Muchos tipos de caras tienen un acabado dentado o liso. Es importante
elegir entre las opciones porque esto determinará la junta óptima para un sellado fiable. Las
juntas metálicas se utilizan mejor con caras lisas, mientras que las juntas blandas se benefician
de las caras dentadas.
• Cara con ranura: Esta forma proporciona un mayor apriete sobre la empaquetadura, pero se
utiliza únicamente para bajas presiones y empaquetaduras flojas.
2.3.3.2 Bridas roscadas
Las bridas roscadas se unen utilizando la rosca macho de un tubo y la rosca
hembra dentro del orificio de la brida. Por lo general, no es necesario soldarlas,
aunque hacerlo reforzará la conexión. Si la conexión no está soldada, se
recomienda utilizar una cinta para roscas o un sellador líquido. Este tipo de
brida se utiliza generalmente para presiones relativamente bajas y
temperaturas bajas, como el agua y el aire comprimido.
2.3.3.3 Brida deslizante
Estas bridas son similares a las bridas roscadas en apariencia, pero carecen de la
rosca dentro de la brida. En su lugar, el tubo se sujeta con dos soldaduras en ángulo,
una en el exterior de la brida y otra en el interior. También conocidas como uniones
en T, estas soldaduras consisten en dos piezas de metal perpendiculares entre sí. El
diámetro interior de la brida es ligeramente mayor que el exterior del tubo. Esto
permite que la tubería se deslice en la brida de forma cómoda antes de ser soldada
en su lugar
2.3.3.4 Brida de cuello para soldar
Una brida con cuello para soldar tiene un cubo cónico largo que puede soldarse a una tubería. Este
tipo de brida de tubería se utiliza para aplicaciones de alta presión con temperaturas altas o bajas y
ofrece un flujo sin restricciones del medio en la tubería. Al no haber obstrucción, no hay problemas
de turbulencias, erosión o corrosión de las juntas. La tubería y la brida deben conectarse mediante
una soldadura a tope en forma de V de penetración completa. La finalidad de este tipo de soldadura
es transmitir toda la capacidad de carga de los componentes.

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2.3.3.5 Brida de cuello largo de soldadura
Igual que las bridas con cuello de soldadura, aunque estas bridas tienen un
cuello alargado que no es cónico. El cuello, en este caso, actúa como una
extensión del agujero. Las bridas industriales de cuello soldado se utilizan en
aplicaciones de alta presión y altas temperaturas. Estas bridas suelen tener los
mismos tamaños de orificio que las tuberías del mismo sistema, aunque esto
puede ajustarse según sea necesario. La unión es de soldadura a tope.
2.3.3.6 Bridas de soldadura por encastre
Estas bridas se utilizan principalmente para tubos de pequeño tamaño y de alta
presión. El tubo se introduce en la brida y se mantiene en ella mediante una
soldadura de filete sólida fuera de la brida de encaje. Debe haber un espacio de
expansión entre el hombro y el extremo de la tubería. Estas bridas no son
adecuadas para entornos altamente corrosivos, ya que el espacio de expansión
entre el extremo de la tubería y el hombro del manguito es susceptible de sufrir
corrosión por hendiduras.
2.3.3.7 Brida ciega
Las bridas ciegas sellan o cierran una tubería para bloquear el flujo de fluidos. Es
fácil acceder a la tubería cuando las bridas ciegas están desatadas para que el
operario pueda realizar actividades dentro del extremo terminal de la tubería. Se
montan contra juntas planas de tipo facial.
2.3.3.8 Brida de unión soplada
El uso de bridas de unión solapada minimiza eficazmente el coste de las conexiones en los sistemas
de tuberías de acero inoxidable o aleaciones de níquel. Estas bridas se utilizan siempre en
combinación con extremos de manguito, de modo que la propia brida puede ser de un material de
menor calidad y más barato, como el acero al carbono, mientras que el extremo de manguito, que
entra en contacto con los medios del sistema, puede ser del mismo material que el sistema de
tuberías. El tubo se puede soldar en su lugar con una soldadura a tope para una mayor resistencia.

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2.4 CAJAS PRENSAESTOPAS
Sirve de cierre o sello alrededor de un eje que posee un movimiento rotatorio y axial. El prensa estopa
es un dispositivo que se utiliza para evitar la fuga de un fluido a presión a través del espacio entre el
vástago de una válvula o de una bomba reciprocante, o bien a través del espacio entre la fleca de una
bomba centrifuga y el cuerpo de las mismas.
2.4.1 Válvula o bomba reciprocante
La caja o empaque es una cámara dentro del miembro estacionario, que rodea el eje. El espacio
anular entre el eje y la pared de la cámara se llena mediante un empaque, que consiste en una cuerda
o en anillos de un material inerte que contiene un lubricante como el grafito. El empaque se
comprime por medio de un prensaestopas que consiste en un anillo de soporte, o casquillo, que
comprime la empaque mediante la tapa embridada o tuerca empacada. El eje debe tener una
superficie lisa de forma que no arrastre el empaque.
2.4.1.1 Fluido inocuo
Cuando el fluido es inocuo, se puede como prensaestopas un anillo de soporte:
El vástago (1) está alojado en el cuerpo (7) de la válvula o bomba reciprocante, y entre el vástago y
el cuerpo se ubica el claro a través del cual se fugaría el fluido a presión. Para evitar esta fuga se
colocan las empaquetaduras o empaques (3) de un material plástico resistente al fluido. La
empaquetadura tiene una sección rectangular, rodean el vástago por lo que son circulares y se alojan
en la caja del estopero (6). Arriba se tiene el empuja empaques o prensaestopas (5), que es un anillo
de soporte o casquillo en forma de L con patas hacia abajo y concentricas. El prensa estopas es

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empujado hacia abajo por las tuercas (2) que se enroscan en los tornillos (4), que son parte del cuerpo
(7) de la máquina. Cuando la empaquetadura se desgasta, se aprietan las tuercas hasta que
eventualmente se acaban las empaquetaduras. Cuando las empaquetaduras se acaban deben
cambiarse.
2.4.1.2 Fluido peligroso
Cuando el fluido es corrosivo o toxico, no se pueden permitir fugas y para evitarlas se utiliza un anillo
de cierre hidráulico:
Puede considerarse cono dos cajas prensaestopas sobre el mismo eje, con dos empaquedaturas
separados por el anillo. El anillo tiene una sección transversal en forma de H, con orificios que
atraviesan la parte central de la H en dirección perpendicular al eje. La pared de la cámara de la caja
prensaestopas lleva un tubo que introduce o saca fluido del anillo de cierre. Haciendo vacío a ese
tubo, todo fluido peligroso que pasa a través de una empaquetadura se extrae a un recinto de
seguridad antes de que pueda llegar a la segunda empaquetadura.
2.4.2 Bomba centrífuga:
El impulsor de la bomba (8) mantiene presión en el espacio presurizado (9). El liquido tiende a pasar
entre la flecha (4) y el cuerpo de la bomba (3). Para evitarlo, se colocan los empaques (1 y 7) que se
ubican entre el cuerpo de la bomba y el prensaestopas (2). El prensa estopas se ajusta a traves del
mismo mecanismo tuerca-tornillo unido al cuerpo de la bomba. A traves de la toma para liquido de
lubricación (5) se inyecta aceite lubricante para evitar rozamiento entre los empaques y la flecha, y

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para disminuir la temperatura. El juego de empaques (7) tiene en medio un anillo llamado jaula de
sello metálica (6) que tiene orficios que permiten el paso del lubricante.
Ventajas:
• Precio inicial bajo
• Hay siempre una fuga visible (goteo permanente)
• Montaje y manipulación sencilla
Desventajas:
• Puede provocar desgaste del eje
• Requiere ajustes frecuentes
• No se recomienda su uso con fluidos tóxicos, explosivos o inflamables.
2.4.3 Reemplazo de empaquetaduras
1. Remover totalmente la empaquetadura vieja del asiento.
2. Limpiar el asiento de la válvula y el eje. Reemplazar el eje si es desgaste es excesivo.
3. Medir y anotar el diámetro del eje de la válvula (ID), del asiento (OD) y la profundidad del
mismo.
4. Cortar la empaquetadura en anillos individuales.
5. Instalar un anillo a la vez, asegurando que la empaquetadura se encuentre limpia durante su
manejo, alternar los cortes a 90º entre uno y otro.
6. Después de que el úlitmo anillo halla sido instalado, prensar y aplicar un 25-35% de la
compresión máxima del empaque.

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2.5 CIERRES MECÁNICOS
El cierre mecánico es otro método
utilizado en bombas centrífugas para
evitar las fugas, además del
prensaestopas.
En un cierre rotatorio, o mecánico, el
contacto deslizante tiene lugar entre un
anillo de grafito y una cara de metal
pulido, generalmente acero al carbono.
El anillo estacionario de grafito, que se
mantiene en contacto con el collar
rotatorio de metal, por medio de
resortes, evita que el fluido en la zona de
presión elevada salga alrededor del eje.
Ventajas:
• No hay fugas visibles (aunque si hay pequeñas emisiones).
• Ajustes minimos de mantenimiento.
• Para fluidos tóxicos, explosivos o inflamables
Desventajas:
• Precio inicial alto.
• Los sellos deben manejarse con precaución.
• Poca resistencia al movimiento del eje.

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3 VÁLVULAS
Las válvulas se pueden definir como un aparato mecánicos con el cual se puede iniciar, detener o
regular la circulación de líquidos o gases mediante una pieza móvil que abre, cierra u obstruye en
forma parcial uno o más orificios o conductos. Básicamente una válvula puede:
• Dejar pasar u obstruir un caudal
• Ser ajustada para variar el caudal del fluido en forma constante
• Permitir el flujo en una sola dirección
• Descargar fluido de un sistema
Se pueden clasificar en
• Válvula de corte u on-off: Se utilizan para permitir o impedir el paso de fluido (posee una
mínima resistencia, sellan completamente). Ej: esclusa, pistón
• Válvulas de regulación o control: Se utilizan para regular el paso de fluido. Ej: globo, aguja
• Válvula de retención: Permiten el flujo del fluido en una dirección pero no en la contraria. Ej:
de disco oscilante, bola, de elevación.
• Válvula de seguridad y alivio
3.1 COMPONENTES PRINCIPALES DE UNA VÁLVULA
Cuerpo: Es la parte a través de la cuál circula el fluido.
Obturador: Es el elemento que hace que la sección de paso varíe.
Accionamiento: Es la parte que hace que el obturador se sitúe en una posición concreta. Para válvulas
manuales será una palanca, un volante una llave.
Cierre: Une el cuerpo con el accionamiento. Hace que la cavidad del cuerpo y del obturador sea
estanco y no escape fluido.
Vástago: Es el eje que transmite la fuerza del accionamiento al obturador. Puede ser normal o
extendido (por ejemplo para válvulas que deban ser aisladas).
3.2 VÁLVULAS DE CORTE
3.2.1 Valvula esclusa o de compuerta
• Son válvulas On-Off.
• Diseñadas para altas presiones (150 a 800 psig).
Asiento: es el apoyo sobre el cual se sitúa el obturador.

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• La restricción del pasaje de fluido se logra con un disco o cuchilla en
forma de cuña (redonda o rectangular) que actúa como compuerta. El
disco asciende y desciende dentro del cabezal, al estar solidario a un
vástago roscado. El vástago ni gira, sino que
realiza un movimiento axial al girar un buje
roscado accionado por un volante.
• Cuando la válvula esta cerrada el disco
asienta en dos áreas distribuidas en los
contornos de ambas caras del disco, por lo
que se logra una gran estanqueidad.
• Cuando la válvula esta abierta, el disco
queda totalmente adentro del cabezal y
fuera de la trayectoria del fluido.
• Tienen poca caída de carga cuando están
abiertas, ya que el diámetro de la abertura
a través de la cual pasa el fluido es
prácticamente el mismo de la tubería.
• El asiento o anillo posee ranuras que no
interfieren con el pasaje de la válvula.
• Son bidireccionales, el fluido puede ir en
ambas direcciones.
3.2.2 Valvula de cuchilla
• Son válvulas on-off
• Para bajas presiones
• Similar a la válvula de esclusa pero menos robusta,
tiene una cuchilla mas afilada para corta el fluido.
• Se usan con liquidos con gran contenido de solidos,
como fluidos pastosos, espesos, viscosos o
arenosos.
• Son de sentido unidireccional
• La cuchilla tiene forma circular con filo en la parte
inferior, que junto con el asiento provocan un cierre
y sello hermético.
• Ocupan poco espacio, pero si la tubería es grande
conviene usar la mariposa que no tiene tanta
carrera de usillo.
• Suelen ser mas pesadas, caras y de mayor mantenimiento que las válvulas macho.
3.2.3 Válvulas tapón o macho
• Son válvulas on-off.
• Para gases licuados a media y alta presion
• Tienen poca caída de presión cuando están totalmente abiertas.
• La restricción al pasaje de fluido lo hace un asiento cónico tipo “robinete”
que gira sobre su eje.

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• El área de coincidencia entre las perforaciones del asiento y las del cuerpo determina el
pasaje.
• El movimiento del asiento cónico es de ¼ de vuelta, por lo que son
recomendables cuando el uso es frecuente.
• Su construcción es robusta. Se inyecta una grasa especial por un pico del
vástago para dar estaquiedad y lubricación al asiento.
• Son livianas, baratas y de bajo mantenimiento.
• Equipadas de un sistema de reducción por piñón y corona para permitir la
operación manual.
3.2.4 Valvulas mariposa
• Son válvulas on-off, tambien pueden ser reguladoras pero no es recomendable.
• Para aplicaciones de baja presión.
• Para grandes caudales.
• Son bidireccionales.
• Poseen un disco que gira sobre un eje diametral central, y obtura el pasaje del fluido.
• Generan una baja caída de presión cuando están abiertas, aunque mayor que las demás.
•No están diseñadas para regular caudal, pero pueden usarse en
un rango limitado de regulación. Por esta razón, se utilizan
cuando no se permite fluido atrapado en la tubería.
•Se caracterizan por su operación rápida, ya que abren y cierran
a ¼ de vuelta, por lo que son para accionamiento frecuente.
•Al ser más livianas y compactas que las válvulas macho y
compuerta, son adecuadas para instalarse en espacios reducidos
o donde la línea de proceso no puede soportar mucho peso.
Además, poseen menor costo.
•Presenta poco desgaste del eje, poca fricción un par menor; por
lo que el actuador es más barato.
•Requieren poco mantenimiento, pero son propensas a
cavitación.
•Las válvulas mariposa con triple excentricidad poseen un
mecanismo satelital que aproxima el asiento en forma roto-axial,
mejorando el cierre.
3.2.5 Valvulas de bolas
• Son válvulas on-off, no se usan para regulación
• Son válvulas de globo pero con ¼ de vuelta, por lo que tienen apertura rápida.
• Para baja u media presión.
• Una esfera perforada gira sobre su eje diametral central accionado por una palanca o volante
reductor, que permite la circulación directa en la posición abierta y corta el paso cuando se
gira la bola 90º cerrando el conducto.
• Para tener un cierre hermetico, la esfera o los asientos deben estar recubiertos por un
polímero especial compatible con el fluido.
• La resistencia a la circulación o caída de presión es mínima cuando la válvula esta abierta.
• A altas temperaturas la válvula se ciñe y deja de operar.

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3.2.6 Valvula de pistón
• Es una válvula on-off si posee un volante de accionamiento,+.
• Posee un vástago terminado en un obturador con forma de piston
cilindrico que se apoya sobre el anillo de cierre.
• Si la válvula es de retención, posee un vastago con un resorte. El
fluido al pasar en la dirección correcta eleva el pistón pero si cambia
de dirección el piston se asienta sobre el anillo. La válvula requiere
ser montada en posición adecuada, pues funciona por gravedad.
3.3 VÁLVULAS DE REGULACIÓN
3.3.1 Válvulas globo o de asiento
• Son válvulas reguladoras, es decir que se emplean para regular la tasa de flujo de los fluidos
de forma manual.
• Son de flujo unidireccional. En un sentido tienen menos perdida de carga.
• El fluido atraviesa el asiento, constituido por un orificio circular en el tabique central de
partición de la válvula. El asiento puede ser plano o de forma cónica. Si el asiento es plano el
obturador será un disco reemplazable de fibra y si el asiento es conico el obturador será una
pieza cónica de fibra.
• La restricción al pasaje del fluido lo hace el obturador que asciende y desciende al ser solidario
a un vástago parcialmente roscado.
• El volante se halla solidario al vástago (a diferencia de la esclusa) que gira y asciende o
desciende.
• Poseen una construcción menos robusta. No se recomienda el uso de grinfas por riesgo al
doblado del vástago.
• Es posible alcanzar un cierre hermético. El fluido sufre una desviación de recorrido en el
interior de la válvula (no debe forzarse).
• Las pérdidas de carga son significativas, debido al cambio de dirección del flujo en el cuerpo
de la válvula.
• Son lentas para abrir y cerrar al tener muchas vueltas del accionamiento.
• Pueden acumular solidos en el interior.
• Tamaño no tan compacto.
• Menor costo de mantenimiento que otras válvulas de regulación (piezas fáciles de
reparar/reemplazar).

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3.3.2 Válvula a diafragma
• Son válvulas reguladoras.
• La estanqueidad se consigue mediante el
diafragma que se tensa por efecto de un eje-
punzón de movimiento lineal hasta hacer
contacto con el cuerpo, que hace de asiento.
• Cuando se abre la válvula, se eleva el vástago y
este deja de presionar al diafragma. El líquido
fluye suavemente y sin obstrucciones.
• Cuando se cierra la válvula, el vástago presiona
al diafragma contra y este se asienta con rigidez
contra el asiento. La restricción al paso del flujo
puede ser total o parcial.
• El diafragma es un disco de polímero flexible
sobre el asiento.
• El asiento es un vertedero o zona circular en el fondo de la válvula.
• Permite separar la zona de circulación de fluido de la de accionamiento del vástago.
• Se emplean para fluidos muy corrosivos o para reducción de emisiones en la válvula.
• Se utilizan para líquidos que pueden llevar una gran cantidad de sólidos en suspensión.
• Son de rápida apertura. Existen dos tipos:
o Weir: paso restringido
o Straightway: paso directo
• Ventajas: bajo costo, no tienen empaquetaduras, no hay posibilidad de fugas por el vástago.
• Desventajas: diafragma susceptible al desgaste, elevada torsión al cerrar con la tubería llena.
3.3.3 Valvula aguja
• Son válvulas reguladoras.
• Para bajas presiones.

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• Posee un vástago con terminación cónica que hace de obturador que presiona sobre un
orificio de diámetro pequeño que hace de asiento.
• Mediante un volante rosacado se puede controlar la distancia entre el ambolo y el asiento.
• La rosca es fina, por lo que se requieren muchas vueltas para conseguir la apertura total. Por
esta razón la válvula es precisa y estable.
• No se usa con los liquidos viscosos o con alto contenido de solido.
• Pueden trabajar con grandes presiones diferenciales, por lo que se suelen utilizar en
caudalimetros.
3.4 VÁLVULAS DE RETENCIÓN
• Se emplean para evitar (o restringir al máximo) el flujo inverso, es decir, son antirretorno.
• Se emplean en las descargas de bombas, en el interior de compresores alternativos y en
tuberías para evitar contaminaciones por flujo inverso.
• Evitan que las bombas trabajen al vacío (descebado).
• Evitan el efecto termosifón en fluidos que se calientan.
• Evitan los golpes de ariete en tuberías.
• Son unidireccionales.Poseen un elemento de obturación accionado (solo en el sentido de flujo
permitido) por la misma presión del fluido.Si la presión aguas abajo (del elemento de
obturación) es mayor que aguas arriba del mismo, se cierra.
• El elemento de obturación:
o Puede ser una esfera tipo globo o tipo clapeta (elemento plano simple o doble).
o Puede estar cargado con un resorte de compresión o accionado por su propio peso.
o Puede ensuciarse o trabarse (no asegura un cierre estanco).

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3.4.1 Valvula de clapeta
• Son válvulas de retención (antirretorno) que tiene por objetivo
cerrar por completo el paso del fluido en un sentido y dejarlo libre
en el contrario.
• La perdida de carga es baja.
• El elemento obturador es una clapeta accionada por la misma
presión del fluido. Si la presión del fluido aguas abajo del elemento
de operación es mayor que aguas arriba, se cierra.
• Son válvulas unidireccionales y deben colocarse de tal modo que en reposo la clapeta quede
cerrada.
• El recorrido entre obturador y asiento es mínimo.
3.4.2 Válvula de bola (retención)
• El obturador es una bola revestida de elastómero que puede deslizar
sobre una cavidad tangencial al cuerpo.
• Posee una reducida pérdida de carga.
• Es unidireccional
• En la parte superior tiene una tapa abullonada que permite el
mantenimiento de la bola, la cual es autolimpiante.
3.4.3 Válvula de muelle
• El cierre se da por medio de un cono empujado por un muelle que la
ayuda a realizar un cierre estanco.
• Se la puede montar en cualquier posición, ya que su funcionamiento
no depende de la gravedad. Requiere una presión mínima para que se
abra.
• No aptas para fluidos que descargan por gravedad con poca altura.
• Son unidireccionales.
3.4.4 Valvula de pistón (retención)
• Posee un vástago terminado en un obturador con forma de piston cilindrico que se apoya
sobre el anillo de cierre.
• Posee un vastago con un resorte.
• El fluido al pasar en la dirección correcta eleva el pistón pero si cambia de dirección el piston
se asienta sobre el anillo. La válvula requiere ser montada en posición adecuada, pues
funciona por gravedad.
3.5 VÁLVULAS DE SEGURIDAD
• Son elementos de seguridad, diseñadas para que la
misma presión del fluido las abra cuando se alcanza un
valor de seguridad.
• Poseen un diseño especial, un resorte comprimido
mantiene cerrado el obturador contra el asiento.

27
• La tensión del resorte se regula y calibra para definir la
presión en la cual actuará la válvula. Cuando la presión del
fluido vuelve a un valor dado y seguro, el resorte hace
descender el disco de cierre.
• Si se trata de una válvula de seguridad (Pressure Safety
Valve – PSV) de apertura instantánea, el disco de ceirre
se separa repentina y totalmente, pero si se trata de una
válvula de alivio (Blow Down Valve – BDV) automática la
misma abrirá proporcionalmente al incremento de
presión producido.
• Se emplea en equipos de proceso y en líneas de gran
volumen.
• Protegen a los equipos de sobrepresiones de proceso o
debida a un incendio o por dilatación térmica.Tambien
evitan el vacio en recipientes que trabajan a presión.
• El diámetro de salida es mayor que el de entrada por la
expansión que sufre el fluido al descomprimirse al salir a
la atmosfera o a un colector de venteos.
• Pueden solicitarse con una palanca de chequeo manual
de apertura. El fluido alcanza Ma=1 en el orificio interno
de la válvula por loque la apertura de una de estas implica
un alto nivel de ruido.
3.5.1 Discos de ruptura
• Si bien no son válvulas , cumplen la misma función que las válvulas de seguridad o PSV pero
a diferencia de ellas, se rompen para generar el alivio se debe parar por completo el equipo
o sistema que están protegiendo para
reemplazarlo.
• Son dispositivos de alivio instantáneos por
sobrepresión (o bien por vacío).
• Tienen bajo costo y no tienen mantenimiento.
• Respuesta instantánea y sin fallas (alta fiabilidad).
• Fugacidad prácticamente nula.
3.6 VÁLVULAS AUTOMÁTICAS
3.6.1 Válvulas automáticas de regulación.
• Son válvulas de regulación pero con un actuador que
varia la apertura de la válvula según las necesidades.
• El actuador es un dispositivo mecanico que
proporciona fuerza para mover el vástago a la posición
indicada por la señal del controlador, accionado por el
aire del posicionador que genera el movimiento del
diafragma y por ende del resorte. De esta forma
permiten la apertura gradual o cierre total de la válvula.
Cuenta con:
o Un resorte de compresión: se oponen al movimiento del diafragma que busca abrir o
cerrar la válvula.

28
o Un embolo o diafragma: Acccionado por la
presión del fluido o una señal neumática o
hidráulica. Imprimen una fuerza al resorte para
que la válvula se abre o se cierre. Es de un
material flexible y resistente como el neopreno.
• El controlador recibe señales de sensores aguas arriba
y debajo de la válvula y envia una señal al posicionador
con la presión de aire a inyectar en el actuador
necesaria (20-100 psig)
• El posicionador se utiliza en combinación con los
actuadores, es un dispositivo que recibe una señal del
del controlador y una señal de retroalimentación del
indicador de posicion (palanca mecánica) del vástago.
Pueden ser:
o Neumáticos: Reciben una señal del controlador
con aire a 3-15 psig y envían tambien una señal
al actuador con aire a 3-15 psig.
o Electricos: Reciben una señal del controlador de
4-20 mA y envían una señal al actuador con aire
a 3-15 psig.
• Hay dos tipos de obturadores, los cuales se eligen de acuerdo con la seguridad del proceso ya
que en caso de falla del suministro de aire debe llevarse a l sistema a una posición segura:
o Aire para abrir (Normal Closed – NC o Falla Abierta - FA): Para procesos donde se
aporta energia (ingreso de combustible o vapor), donde se necesita que sin presión
de aire el resorte cierre la válvula.
o Aire para cerrar: (Normal Open – NO o Falla Cerrada - FC): Para procesos donde se
extrae energía (agua o aire de refrigeración, venteo), donde se necesita que sin
presión de aire el resorte abra la válvula.
• El tapón puede obturar desde arriba al descender el vástago y o por abajo al ascender el
vástago. Esto depende del lugar de entrada de aire desde el posicionador.
• Las válvulas de control se instalan en cuadro de control, para poder sacarlas de servicio por
mantenimiento. Cuentan con válvulas de bloqueo esclusa a ambos lados de la válvula de
control, entre medio de las válvulas de bloqueo y la de control debe haber válvulas de purga
esclusa a ambos lados. Tambien debe haber un by-pass con una válvula de bloqueo esclusa
y una válvula de regulación globo, para cuando la válvula de control esta fuera de servicio.

29
3.6.2 Válvulas automáticas on-off
3.6.2.1 Shut Down Valve (SDV).
• Bloquean automáticamente los ingresos y salidas a una parte determinada de la planta o
equipos ante una parada de emergencia.
• Son válvulas On-Off actuadas que tienen una posición de falla cerrada (FC).
3.6.2.2 Blow Down Valve (BDV)
• Para procesos a presión.
• Concetan el proceso con el sistema de venteo o alivio de planta para despresurizar ante una
parada de emergencia o cuando asi lo decida la lógica de control.
• Actuan luego de las SDV, dejando bloqueado parte del sistema o de un equipo para que dicha
parte no quede presurizada.
3.7 VÁLVULAS DE CONTROL
Su función es mantener el caudal que circula por un sistema (manual o automático) comportándose
como un orificio de área continuamente variable que modifica la caída de presión. Varían el área de
paso, y de esa forma regula el caudal y la caída de presión. Mientras más abierta esté la válvula,
menor caída de presión voy a tener. Los criterios de selección de una válvula de control son el caudal
a manejar la caída de presión que genera.
Con la ecuación de Bernoulli, despreciando la fricción, se calcula la caída de presión:
𝑝"
𝜌𝑔
+
𝑣"
#
2𝑔
=
𝑝#
𝜌𝑔
+
𝑣#
#
2𝑔
Con la ecuación de continuidad se calcula el caudal:
𝑄 = 𝐴"𝑣" = 𝐴#𝑣#
De aquí:
𝑣" =
𝐴#
𝐴"
𝑣#
Entonces:
𝑝" − 𝑝#
𝜌𝑔
=
𝑣#
#
2𝑔
−
𝐴#
#
𝐴"
#
𝑣#
#
2𝑔
= 𝑣#
#
:
1
2𝑔
−
𝐴#
#
2𝑔𝐴"
#;
𝑣# = 𝐶=
∆𝑝
𝜌
, 𝐶 = =2 −
2𝐴"
#
𝐴#
#

30
Por ecuación de continuidad, el caudal de la válvula es:
𝑄 = 𝐴#𝑣# = 𝐴#𝐶=
∆𝑝
𝜌
= 𝐶$=
∆𝑝
𝜌
Donde ρ es la densidad relativa y C tiene en cuenta las constantes e irregularidad propias de cada
válvula.
La necesidad de normalizar el cálculo de las dimensiones de las válvulas ha llevado a adoptar al
terminno A2C como el coeficiente Cv denominado capacidad de las válvulas de control, el cual indica
cuanto caudal puede atravesar la válvula. A mayor Cv, mayor será el caudal que pueda atravesar la
válvula para una misma diferencia de presión en la misma.
𝐶$ = 𝑄=
𝜌
∆𝑝
3.7.1 Dimensionamiento de la válvula de control
Coeficiente Cv: Caudal de agua en galones USA por minuto que pasa a través de la válvula en posición
completamente abierta y con una pérdida de carga de 1 psi. Este coeficiente depende de las
dimensiones internas y de la tersura de la superficie de la válvula.
Coeficiente Kv: Caudal de agua (de 5⁰ a 40⁰C) en m³/h que pasa a través de la válvula a una apertura
dada y con una pérdida de 1 bar.
𝐶$ = 1,16 𝐾$ = [𝐺𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠/𝑚𝑖𝑛]
𝐾$ = 0,86 𝐶$ = [𝑚%
/ℎ]
Procedimiento:
1. Se abre la válvula al 100%
2. Con la válvula aguja se lleva el ∆P a 1psi
3. Se lee el caudal en una placa orifico
4. Se calcula el Cv para el 100% de apertura
5. Se van calculando los valores de Cv para distintos valores de caudales (distintas aperturas)
3.7.2 Selección de una válvula
Para seleccionar una válvula es necesario conocer el material de esta, el diámetro de la cañeria, el
caudal, la caída de presión, la densidad, etc. Debe calcularse la capacidad de diseño CvD a partir de
los datos de caudal de diseño máximo (válvula 100% abierta), la caída de presión admisible (cuando
Q=Qmax) y la densidad de flujo.
𝐶$& = 𝑄'()=
𝜌
∆𝑝

31
La relación que existe entre la posición del vástago
(apertura) y el caudal que pasa a través de la válvula se
denomina curva característica, debe ser
proporcionada por el fabricante y puede ser: lineal,
isoporcentual o de apertura rápida. La posición
recomendada del vástago depende del tipo de válvula:
• Lineal: 30-70% de la carrera
• Isoporcentual: 70-90% de la carrera
• Apertura rápida: 10-30% de la carrera
Con las curvas características se puede:
• Seleccionar una válvula
• Determinar el caudal o la caída de presion que
corresponde a distintos porcentajes de
apertura o carrera.
• Determinar el porcentaje de apertura que hay que setear para tener un cierto caudal o caída
de presión.
• Determinar la caida de presión generada por la válvula.

32
4 EQUIPOS DE BOMBEO
Las bombas incrementan la energía mecánica del líquido, aumentando su velocidad, presión o
elevación, o las tres anteriores, según la ecuación de Bernoulli. Una bomba es un dispositivo que
permite la transferencia de un fluido a través de un sistema de tuberías. Involucra la transferencia de
masa y son las encargadas de elevar la presión del fluido para vencer las diferencias de altura entre
un punto y otro.
Una bomba produce movimiento de líquido o caudal pero no genera la presión, que está en función
de la resistencia al paso del fluido que se genera en el circuito. Así, por ejemplo, la presión a la
salida de una bomba es cero cuando no está conectada al sistema (no está en carga), pero si la
misma bomba se conecta a un circuito (carga), o simplemente se le tapona el orificio de salida,
la presión aumentará hasta vencer la resistencia de la carga.
Los factores más importantes para elegir un sistema de bombeo adecuado serán:
• Presión máxima
• Presión de proceso
• Velocidad de bombeo
• Tipo de fluido a bombear
Los equipos de bombeo son uno de los equipos más importante dentro de los procesos químicos y
afines. Pueden clasificarse en:
Las unidades de desplazamiento positivo aplican presión directamente al líquido por un pistón
reciprocante, o por miembros rotatorios, los cuales forman cámaras alternadamente llenas o vacías
de fluido. Las bombas centrífugas generan altas velocidades de rotación, entonces convierten la
energía cinética resultante del líquido en energía de presión.
Cinéticas o
centrifugas
(hidrodinámicas)
Centrífugas
de flujo axial
de flujo mixto -
flujo radial
pereférica
Efectos
especiales
Desplazamiento
positivo
(hidroestáticas)
Reciprocantes
o alternativas
de piston (vapor
o energía)
de diafragma
de embolo
Rotativas
de engranajes
de paletas
de tornillo
de cavidad
progresiva
de lóbulo
de tubo
flexible

33
4.1 BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO O HIDROESTÁTICAS
Son bombas que trabajan con altas presiones y bajos caudales y se usan con fluidos viscosos, ya que
son fáciles de desarmar y limpiar. Un volumen determinado o cilindrada de fluido es encerrado en
una cámara, la cual se llena alternativamente desde la entrada y se vacía a una presión más alta a
través de la descarga. El caudal es impulsado de manera pulsante. Poseen una cavidad, el volumen
de la cavidad va variando con el tiempo (por acción de un mecanismo). La cámara se va llenando de
fluido, que luego es desplazado al variar el volumen de la cavidad, de manera que se aspira e impulsa
el fluido.
Las bombas hidrostáticas o de desplazamiento positivo son elementos destinados a transformar la
energía mecánica en hidráulica. Cuando una bomba hidráulica trabaja, realiza dos funciones:
primero su acción mecánica crea un vacío en la línea de aspiración que permite a la presión
atmosférica forzar al líquido del depósito hacia el interior de la bomba; en segundo lugar su acción
mecánica hace que este líquido vaya hacia el orificio de salida, forzándolo a introducirse en el
sistema.
Que sean bombas hidrostáticas quiere decir que se emplean para transmitir energía que según la
ecuación de Bernoulli puede ser en forma de velocidad, presión o elevación. Para ello, las bombas
realizan trabajo sobre el fluido:
𝑊 = 𝐹 𝑠 = 𝐴 𝑝 𝑠 = 𝑉
* 𝑝
p=Presión de elevación
Vs=Cilindrada
s=Distancia de desplazamiento (carrera)
La potencia suministrada al fluido será:
𝑃 = 𝑄 𝑝
La representación del proceso de bombeo en un diagrama pV queda:
Como se observa, las curvas características de las bombas de desplazamiento positivo son muy
pronunciadas y puede verse como el caudal es prácticamente independiente de la altura de
elevación. El caudal de liquido en cada embolada o ciclo es constante, ya que solo depende de la
altura máxima de la bomba (la cual es determinada por una válvula limitadora de presión o de
seguridad, es decir, por el diseño) y no por las características (resistencias) del sistema. Al contrario
que con la bomba centrifuga, el caudal no se puede regular aumentando las resistencias de la
instalación sino que solo se puede modificar el numero de revoluciones (n1 a n3) o la cilindrada.

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Estas bombas suministran la misma cantidad de liquido en cada ciclo o revolución del elemento de
bombeo, independientemente de la presión a la que se encuentre el liquido a su salida. La
homogeneidad del caudal se debe a que las fugas internas entre el elemento de bombeo y la carcasa
de la bomba son minimas.
Ventajas:
• El caudal depende escasamente de la altura de elevación, excelente capacidad de aspiración.
Por ende, se utilizan para dosificación.
• Apropiadas para presiones altas.
• Para altas viscosidades
• Caudal ajustable mediante carrera y cilindrada.
• Ideales para bajos números de revoluciones
Desventajas:
• Siempre debe permanecer la descarga abierta o se requiere de una válvula de seguridad o
reguladora de presión, pues a medida que la misma se obstruye aumenta la presión en el
circuito hasta alcanzar valores que pueden ocasionar la rotura de la bomba.
• Susceptibles a vibraciones.
• Caudal pulsante.
• Mayor número de piezas de desgaste.
En las bombas reciprocantes, la cámara es estacionaria, mientras que en las bombas rotatorias la
cámara se mueve desde la entrada hasta la descarga y regresa de nuevo a la entrada.
4.1.1 Bombas reciprocantes o alternativas
Si poseen un cigüeñal movido por una fuente externa como un motor, banda o cadena se las clasifica
como bombas de potencia. Sin embargo, si una varilla común de piston conecta un piston de vapor
con uno de liquido se las conoce como de acción directa.
4.1.1.1 Bombas reciprocantes de émbolo o pistón
Las bombas de pistón presentan un diámetro relativamente grande y presiones de 50 bar
aproximadamente, mientras que las bombas de embolo presentan diámetros relativamente
pequeños y presión de más de 1500 bar.
4.1.1.1.1 Bombas de émbolo de simple efecto
Se utilizan para presiones elevadas (1500 atm o más). Encuentran su aplicación en la dosificación,
gracias a su capacidad de proporcionar un caudal constante (por cilindrada) e independiente de la
presión. En la cavidad se observa un cilindro de pared gruesa y diámetro pequeño que contiene un
émbolo reciprocante perfectamente ajustado, que es una extensión de la barra del pistón. El embolo

35
es accionado por un mecanismo de volante, viela y manivela (el volante es accionado por un motor,
por lo que son bombas de potencia) que pasa de MCU a MRU.
La cámara de aspiración posee una cañería de aspiración y una de descarga. Cada una posee una
válvula de retención, las cuales se accionan por la misma presión del fluido (en la dirección correcta).
El pistón al aspirar abrirá la válvula de aspiración, mientras que la de descarga permanecerá cerrada;
y a la inversa cuando el pistón avance. De esta forma se va a impulsar el fluido, sin embargo, el caudal
será intermitente (pulsante), ya que en la admisión no hay descarga de liquido y durante la expulsión
el caudal varia. Como solución se suele instalar un recipiente pulmón (para fluidos gaseosos) o un
numero suficiente de cilindros que uniforman el flujo.
4.1.1.1.2 Bombas de émbolo de doble efecto
La mayor parte de las bombas de embolo son de doble acción o doble efecto, ya que minimizan el
caudal pulsante. En estas el líquido es admitido alternadamente a cada lado del pistón, de manera
que una parte del cilindro se está llenando mientras que la otra se vacía. De esta forma se obtiene
un caudal un poco mas uniforme.

36
En el siguiente esquema se puede ver un mecanismo de piñones y volantes (o coronas) para ir
reduciendo la velocidad de accionamiento del motor (corona inferior), ya que estas bombas son de
baja velocidad de rotación, y aumentar la capacidad de momento para mover el pistón.
4.1.1.1.3 Bomba de embolo de acción directa
Algunas bombas de simple o doble acción son propulsadas con vapor en vez de con un motor, donde
una válvula de corredera se acciona para que el vapor ingrese por un lado o por el otro para mover
el pistón. Posee un amortiguador para disminuir el caudal pulsante. Se impulsa vapor vivo, sale vapor
condensado.

37
4.1.1.1.4 Bomba pie de molino
Es una bomba pistón donde el accionamiento mecánico del volante
es proporcionado por un molino eólico. Posee dos válvulas de
retención, las cuales deben permanecer abiertas en la dirección del
movimiento del fluido, pero cerradas en la otra. Se activan o abren
por el fluido, pueden estar hechas para accionarse con su propio
peso o pueden tener algún resorte de compresión que asegure el
cierre. Además, pueden tener elementos tipo sello (como inserto de
elastómero), doble o multiples puertos, etc.
El ciclo de bombeo es:
1. Embolo en posición inferior
2. El embolo sube, y provoca la apertura de la válvula de succión
(inferior) ingresando agua a una cavidad intermedia.
Simultáneamente, el agua que se encuentra sobre el sello del
embolo es desalojada.
3. Embolo en posición superior.
4. El embolo baja y provoca la apertura de la válvula del embolo
(superior) y el cierre de la válvula de succión (inferior),
desalojándose agua por la salida en un volumen igual al
ocupado por el émbolo.
5. Embolo en posición inferior.
4.1.1.2 Bombas reciprocantes de diafragma
Son similares a las bombas a émbolo (pistón); la única
diferencia reside en que el elemento reciprocante es un
diafragma flexible de metal, plástico, hule o un elastómero, que
es accionado por un émbolo (que va y viene), con válvulas de
retención.
El diafragma elimina la necesidad de empaque o sellos
expuestos al liqudio que se esté bombeando, y representa una
gran ventaja en el manejo de liquidos tóxicos o corrosivos.
Operan con cantidades pequeñas o moderadas de liquidos y
llega na desarrollar presiones superiores a 100 atm.
Se emplean para situaciones puntuales (ej: vaciamiento de un
equipo). Son bombas autocebantes, es decir, son capaces de
hacer el vacío suficiente como para purgar el aire o los gases de
la cañería hasta tomar el líquido.
Presentan costos de mantenimiento elevadas por la corta vida
del diafragma.
Existen bombas de doble diafragma, las cuales generan
minimizan el caudal pulsante y logran que sea mas uniforme.

38
4.1.1.3 Bombas reciprocantes accionadas por aire
Son bombas especiales, que si bien suelen tener un caudal pulsante no aumentan indefinidamente
la presión.
4.1.1.3.1 Bombas neumáticas
Son utilizadas para fluidos corrosivos. Se agrega aire y la presión hace que el ácido suba. Un ejemplo
es la bomba montajugos, que consiste en un deposito al que alternativamente entran el liquido a
impulsar y una corriente de aire a presión que obliga al liquido del interior a ascender por un tubo
sumergido y salir del deposito.
4.1.1.3.2 Bombas mamut o de elevación por aire
Por tubo sumergido en el deposito del liquido se inyecta aire a presión. El extremo de dicho tubo esta
rodeado por el extremo mas ancho de otro tubo vertical, por donde asciende una mezcla liquido-aire
que se comporta como un fluido de menor densidad. No presenta partes móviles y el equipo de
bombeo se reduce al compresor.

39
4.1.1.3.3 Bombas de eyector, chorro o sifón
El fluido secundario, al entrar y atravesar un tubo Venturi, provoca la succión del líquido que lo rodea
en la cámara de succión, saliendo ambos mezclados por el extremo de descarga. Se suele utilizar un
eyector que con un fluido secundario a alta presión pasa por la tobera, aumentando su velocidad y
disminuyendo la presión. La desventaja justamente es que el fluido principal sale diluido y el eyector
tiene una eficiencia baja.
4.1.2 Bombas rotativas
A diferencia de las bombas reciprocantes, disponen de muchas áreas de trabajo que se llenan y vacian
solapadamente y por ende el caudal es mas uniforme que en las bombas reciprocantes. Además,
gracias al cuerpo de desplazamiento rotatorio, las bombas tienen un buen equilibrio de masas y bajas
vibraciones, incluso a un alto numero de revoluciones. Mas aún, no contienen válvulas de retención.
Operan mejor en fluidos limpios (no abrasivos) y moderadamente viscosos. Se operan con presiones
de descarga medias, superiores a 200 atm.

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4.1.2.1 Bombas rotativas de embolo
Poseen un disco solidario a un eje, el eje gira. El disco, además, se encuentra posicionado en un
ángulo determinado por uniones tipo rótula (con esferas) a los cabezales de los pistones. Es decir que
el disco esta inclinado. Cuando el disco gira, los pistones van avanzando y retrocediendo por la
distancia (d) en la cavidad entre disco y carcasa. De esta forma, la
rotación del disco inclinado se trasforma en un movimiento axial de
los pistones.
La cavidad o cámara se constituye como el alojamiento entre el
disco y la carcasa, de diámetros asimétricos. Disco y carcasa no se
encuentran centrados, por lo que la cavidad es asimétrica. Los
pistones seccionan diferentes áreas donde se encuentra el fluido. La
rotación del disco, al ser la cavidad asimétrica, provoca que el pistón
vaya desarrollando su carrera, comprimiendo el liquido que entra
desde las cavidades a los pistones a medida que ocurre el ciclo.
Este tipo de bomba permite agregar un gran número de pistones
(cilindros); por lo tanto, el flujo es más uniforme que aquellas que
poseen uno o dos pistones. Estas bombas son utilizadas para la
dosificación de flujo y alta presión.
Existen bombas a pistón que poseen una camisa de refrigeración (agua), son bastante comunes en
compresores o sistemas donde se desarrollan altas presiones y la propia compresión puede liberar
mucha energía (por fricción) que debe ser removida con agua.
4.1.2.2 Bombas rotativas de tornillo o husillo
Las versiones de rotor simple (primera imagen) presentan un rotor cilíndrico en forma de tornillo que
encierra al liquido entre sus estrias y las paredes de la cavidad donde se alojan, formando cavidades
estancas de volumen variable y obligándolo a circular en dirección axial desde un extremo del tornillo
al otro. En las versiones de tres rotores (segunda imagen), el rotor central engrana con dos rotores
locos a los cuales arrastra.
Debido a la baja inercia de sus partes de rotación, son capaces de operar a mayores velocidades que
otras bombas rotatorias.
Está específicamente indicada para bombear fluidos viscosos, con alto contenido de sólidos que no
necesiten removerse o que formen espumas si se agitan como pueden ser aceites combustibles y
lubricantes. Como la bomba desplaza el líquido, éste no sufre movimientos bruscos, pudiendo incluso
bombear uvas enteras. Se utiliza con altas presiones.

41
4.1.2.3 Bombas rotativas de engranajes externos
Consta de dos ruedas dentadas (engranajes) de igual diámetro
acopladas que se engranan alojadas en una carcasa. Uno de ellos es
accionado por el eje de la bomba solidario a un motor usualmente
eléctrico (motriz) y éste hace girar al otro (libre). Los engranajes
pueden ser helicoidales o rectos. Transportan el fluido
periféricamente confinándolo entre los dientes de las ruedas y las
paredes de la carcasa. Para generar el transporte se produce un vacío
en la aspiración cuando se separan los dientes, por el aumento de
volumen en la cámara de aspiración. En el mismo momento los dientes
se van alejando, llevándose el fluido en la cámara de
aspiración. La impulsión se origina en el extremo
opuesto de la bomba por la disminución de volumen
que tiene lugar al engranar los dientes separados.
Tienen construcción simple, pero tienen el defecto de
tener un caudal con pulsaciones. Alcanzan presiones
altas de hasta 350 bar, el caudal del ciclo es constante,
no necesita válvulas y se usa para liquidos viscosos. Son
las bombas más ruidosas del mercado. Po ello no se
emplean en aplicaciones fijas e interiores, donde su
nivel sonoro puede perjudicar a los operarios.
Requieren un mantenimiento minuscioso por las
empaquetadura y las vibraciones que produce el
movimiento de los engranajes.
Pueden alcanzar un 93% de rendimiento volumetrico,
el cual depende de las fugas del liquido en la
compresión. El rendimiento mecanico mide las

42
perdidas de energía que se producen por el rozamiento y la friccion de los mecanismos internos. El
rendimiento total o global es el producto de los rendimientos volumetrico y mecanico.
4.1.2.4 Bombas rotativas de engranajes internos
Disponen de dos engranajes, uno interno cuyos dientes
miran hacia el exterior, y otro externo con dientes hacia el
centro de la bomba, el eje motriz acciona el engranaje
interno.
Entre los dos engranajes hay una pieza fija de separación en
forma de medialuna. Esta pieza está situada entre los
orificios de entrada y salida, donde la holgura entre los
dientes de los engranajes interno y externo es máxima.
Ambos engranajes giran en la misma dirección, pero el
interno, al tener un diente menos, es más rápido que el
externo. El fluido se introduce en la bomba en el punto en
que los dientes de los engranajes comienzan a separarse, y
es transportado hacia la salida por el espacio entre la
medialuna y los dientes de ambos engranajes.
Se utilizan en caudales pequeños y menor presión. Son más
silenciosas pero más caras. Requieren también un
mantenimiento minuscioso por las empaquetadura y las
vibraciones que produce el movimiento de los engranajes.
Poseen una eficiencia energética alta cuando la velocidad
optima de rotación se mantiene. Se utilizan en equipos
hidráulicos y de inyección.
4.1.2.5 Bombas rotativas de lóbulos externos
Presentan el mismo principio de funcionamiento que las bombas de engranajes externos, es decir
que transportan el fluido periféricamente confinándolo entre los lobulos y las paredes de la carcasa.
Sin embargo, la cavidad que se forma con el accionar de los lobulos es de mayor tamaño y ambos
lóbulos o ejes son accionados de forma independiente por medio de un sistema de engranajes
externos en la cámara de bombeo. Ambos lobulos giran en sincronia sin tocarse el uno con el otro.
Trabajn con bajos caudales y altas presiones, aunque sus prestaciones de presión y velocidad son
inferiores a las de engranajes, además el flujo no es tan constante como en la bomba de engranajes.
Es más adecuada para utilizarla con fluidos viscosos o con sólidos en suspensión pero suele usarse
con fluidos con gases o directamente gases (aire).

43
4.1.2.6 Bombas rotativas de lóbulos internos
Si bien se conoce a la bomba como de lóbulos internos, es más bien
una bomba de engranajes internos sin una medialuna. El engranaje
interno está enchavetado en el eje y lleva un diente menos que el
engranaje exterior. Cuando los engranajes giran, ambos giran en el
mismo sentido. Cada diente del engranaje interno está en contacto
con el engranaje externo, pero con un diente más, el engranaje
externo gira más despacio.
Los espacios entre los dientes giratorios aumentan durante la
primera mitad de cada giro, aspirando el fluido. Cuando estos
espacios disminuyen en la segunda mitad del ciclo, obligan a salir al
fluido.
4.1.2.7 Bombas rotativas de paletas
La cavidad por donde puede circular fluido se constituye como el alojamiento entre el disco o rotor
y la carcasa o anillo volumetrico, los cuales tienen distintos diámetros. El rotor está ranurado y se fija
a un eje y dentro de las ranuras se fijan unas paletas rectangulares que se deslizan por la ayuda de
resortes. Las paletas delimitan las cámaras por donde se traslada el fluido. Debido a la holgura
existente entre carcasa y rotor a la entrada del fluido, el
volumen de las cámaras es grande y la presión baja. La holgura
se vuelve mas chica en la descarga, por lo que el volumen
disminuye y la presión aumenta. Luego, la holgura se reduce de
tal forma que impide que el fluido continue la trayectoria
circular, en otras palabras, que el fluido retroceda; a esta se la
denomina zona de cierre hemético.
Tienen la capacidad de transportar productos de alta viscosidad.
Poseen un mantenimiento sencillo y rápido. Se usan en los
sectores petrolero, alimenticio y quimico, y en instalaciones de refrigeración y lubricación.

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4.2 TURBOMÁQUINAS O BOMBAS HIDRODINÁMICAS.
Son bombas hidrodinámicas, es decir que se usan para el traslado de fluidos. Funciona mediante
fuerza de rotación (centrífuga) y hacen uso del movimiento del fluido para convertir energía cinética
en presión. Una bomba hidrodinámica no dispone de sistemas de
estanqueidad entre los orificios de entrada y salida; por ello produce un caudal
que variará en función de la contrapresión que encuentre el fluido a su salida.
Si se bloquea totalmente el orificio de salida de una bomba de
desplazamiento no positivo aumentará la presión y disminuirá el caudal
hasta cero, a pesar de que el elemento impulsor siga moviéndose; esto
se debe a que el rotor y la carcasa de la bomba generan una conexión
entre la cámara de succión y descarga de la bomba como se observa en la
figura.
Es decir que el caudal suministrado por la bomba no tiene suficiente fuerza para vencer la
presión que encuentra en la salida, y al no existir estanqueidad entre ésta y la entrada, el fluido fuga
interiormente de un orificio a otro y disminuye el caudal a medida que aumenta la presión. En este
tipo de bombas la presión máxima alcanzable variará en función de la velocidad de rotación
del elemento impulsor; a pesar de ello se pueden conseguir presiones medias con bombas múltiples
o de etapas, donde la salida de una es la aspiración de la siguiente, sumándose así las presiones.
Debido a esta peculiaridad, las bombas hidrodinámicas sólo se emplean para mover fluidos
en aplicaciones donde la resistencia a vencer sea pequeña.
La curva característica muestra que la bomba proporciona la máxima altura a caudales nulos. Si se
opera una turbobomba a válvula cerrada, la presión que adquiere el fluido (ya que no circula) es la
correspondiente a la altura de la bomba.
La curva de rendimientos pasa por el origen ya que a caudales nulos, el rendimiento de la bomba es
cero. El rendimiento óptimo se da en el máximo de la parábola. El motivo de que el rendimiento de
la bomba varíe y sea inferior a la unidad se debe, aparte de al propio rendimiento del motor eléctrico,
a pérdidas volumétricas de fluido (fugas de fluido al exterior de la bomba y fugas de fluido de la voluta
que retornan a la zona de impulsión) y a pérdidas mecánicas (fricción en los cojinetes y
Las bombas hidrostáticas se usan cuando el sistema otorga mucha resistencia, por lo que se
necesita aumentar significativamente la presión del fluido y esto lo hace transformando energía
mecánica en presión. Las bombas hidrodinámicas se utilizan cuando no hay demasiadas
resistencias y solo se requiere mover el fluido y esto lo hace transformando energía cinética (del
rodete) en energía de presión (del fluido).

45
prensaestopas). Téngase en cuenta que las pérdidas de energía mecánica del fluido por fricción y por
choque ya se habían tenido en cuenta en el cálculo de la carga de la bomba.
Respecto a la variación de potencia, cabe diferenciar entre la potencia que capta el fluido, (P = H ρ
g Q), y la potencia al freno (Na= τ w) que ejerce el eje de la bomba para moverla. La primera es nula
a caudal nulo, ya que el fluido no capta energía cuando no hay una impulsión del mismo, pero la
potencia al freno no es nula a caudales nulos ya que se presuriza el líquido a la salida de la bomba.
Ambas están relacionadas con el rendimiento comentado anteriormente.
Ventajas:
• Construcción sencilla, con gran diversidad de materiales de construcción. Bajo coste inicial y
de mantenimiento (menor que el de cualquier tipo de bomba).
• Ausencia de válvulas en el cuerpo de la bomba.
• Posibilidad de acoplamiento directo a un motor eléctrico, dada la gran velocidad a que operan
(hasta más de 4000 r.p.m.). En general, para un caudal determinado, una mayor velocidad de
giro supone un menor tamaño de la bomba y del motor.
• Al ser la de menor tamaño para una determinada capacidad, posibilidad de fabricarse
formando con el motor de impulsión una unidad sellada, por lo que resulta útil para su
introducción en el depósito de succión.
• Funcionamiento muy estable. Si se produce un bloqueo de la línea de impulsión (salida de la
bomba) no se produce daño en la bomba, siempre que su funcionamiento no se mantenga
así por largo tiempo.
• Puede manejar líquidos que contengan elevadas proporciones de sólidos suspendidos.
• A diferencia de las bombas de desplazamiento positivo, pueden trabajar a válvula cerrada a
la salida sin que sufran daño, proporcionando en vez de caudal, presión a la salida de la
bomba.
Desventajas:

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• Una turbobomba de una sola etapa no puede proporcionar una presión elevada.
• Se construyen bombas de múltiples etapas capaces de desarrollar grandes presiones, pero
resultan mucho más costosas y no se pueden construir con materiales resistentes a la
corrosión, debido a su gran complejidad. Es preferible, generalmente, emplear velocidades
muy altas para reducir el número de etapas necesarias.
• Solamente pueden operar con elevado rendimiento en un intervalo limitado de condiciones
(caudal-presión).
• Necesitan de la instalación de válvulas de retención en la línea de aspiración, de lo contrario
el líquido podría retornar al depósito de succión en caso de detener la bomba.
• Los líquidos muy viscosos no pueden manejarse con buen rendimiento. En estos casos son
preferibles las bombas de desplazamiento positivo.
4.2.1 Bombas centrífugas
Están constituidas por un impulsor o rodete roscado en la
punta del eje y formado por una serie de aletas radiales de
diversas formas y curvaturas, que giran dentro de una caja
espiralada denominada voluta (parte estacionaria). El rodete
no está centrado en la voluta y la bomba posee bridas de
succion e impulsión. La succión posee mayor diámetro que la
impulsión, por lo que la serie de las bridas de succion e
impulsión son distintas. Ademas, cuentan con sello mecánico,
el cual debe estar lubricado y refrigerado; ya sea por el propio
fluido de la bomba o por otro fluido externo como agua de
servicio.
En la succion como el fluido esta siendo desplazado, se induce
una presión negatica en el ojo del impulsor (donde la presión
es menor a la atmosférica), dicha baja presión ayuda a
succionar una nueva corriente de fluido.

47
El fluido a baja presión penetra
axialmente por el ojo o conexión de
succión concéntrica al rodete. El
líquido es sometido a un movimiento
rotatorio al tiempo que fluye hacia
afuera por el interior de los espacios
que existen entre las aspas o aletas, a
medida que el liquido gira va ganando
velocidad tangencial.
El líquido que sale del perímetro del rodete se recoge en la voluta, una sección circular o semicircular,
de sección variable que ira aumentando (forma espiralada) y, por lo tanto, al aumentar el área,
disminuye la velocidad tangencial y aumenta la presión estatica (presión requerida para superar la
resistencia del sistema de bombeo); lo que es lo mismo a decir que la energía cinetica se convierte
en presión.
Si la presión del lado de succión del impulsor disminuye (siendo esta P menor a la P de vapor) puede
ocurrir el fenómeno denominado cavitación (el fluido empezará a hervir, formando burbujas de
vapor y dañará el material del impulsor). Por lo que, mientras más cabeza de succión, menor deberá
ser la presión del lado de succión.
El rodete puede ser:
• Cerrado: los álabes están contenidos entre dos platos. Sirven para fluidos limpios que no
generan incrustaciones y de baja velocidad. Usualmente utilizado para cargas grandes y
secciones de paso estrechas.
• Abierto: los álabes no se encuentran entre platos. Son menos eficientes que los cerrados y se
utilizan para fluidos que posean solidos en suspensión (barros).
• Semiabierto: caso intermedio, los álabes están dispuestos sobre un plato.
• De flujo mixto: Rodetes especiales para bombas helicocentrífugas.

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Si es una bomba de múltiples etapas, se tendrán tantas volutas como impulsores posea. Estas
bombas, se utilizan cuando la carga a desarrollar es elevada. Además, pueden poseer distintas
configuraciones. Hay impulsores que pueden poseer doble succión (por ambos lados) y una sola
impulsión. Puede ocurrir que sean varios impulsores dentro de una única voluta, usualmente se
utilizan montados en paralelo sobre el mismo eje y dispuestos de modo que se neutralicen los
empujes en sentido axial cuando se opera a altas presiones. Estos impulsores suelen ser iguales entre
sí (no hay configuraciones combinadas).
Estas bombas tienen un tamaño reducido, un bajo mantenimiento y una vida útil prolongada. Logran
caudales y presiones constantes y son presentan flexibilidad de regulación.
Para la puesta en marcha se una bomba centrífuga (no de una de desplazamiento positivo) se recurre
al cebado, en el cual debe expulsarse el aire de la tubería de aspiración y de la bomba y reemplazarlo
por el liquido a bombear. Como el rodete no genera una diferencia de presión suficiente como para
efectuar el cebado (solo se recalentaran los cojinetes), se recurre a una válvula de retención en la
aspiración que llena la tubería y la bomba a medida que el aire sale por una llave de purga en la
bomba.
4.2.2 Bombas axiales
Son similares a las bombas centrífugas, se utilizan para grandes caudales y bajas presiones. Su
instalación es prácticamente siempre con el eje vertical y sumergida en el depósito de aspiración.
Podemos distinguir las siguientes partes:
Una boca de entrada o de aspiración A, generalmente en forma abocinada y sin conducto de
aspiración.
Un rodete R, accionada directamente por el motor de arrastre. En
este caso los álabes se han transformado en palas unidas al eje
por su base, y cuya sección recta está constituida por perfiles
aerodinámicos. Aquí casa filete fluido deberá tener su propio
tratamiento teórico al discurrir sobre superficies cilíndricas de
diferente radio.
Un cubo CU, cuya misión es servir de apoyo al eje de
accionamiento.
Un difusor D, con álabes fijos, los cuales unen el cubo a la carca
exterior. Como a la salida del rodete el fluido posee una
componente de velocidad en dirección axial y otra en sentido de
giro , la misión de los álabes del difusor es eliminar esta

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componente de giro y transformarla en energía de presión. En el caso de que no se realizase esta
transformación, la energía cinética de rotación, que ha sido comunicada al fluido por el rodete, se
disiparía en forma de calor por rozamiento viscoso en la tubería de impulsión.
Un difusor axial DA, sin alabes, instalado para acoplar el diámetro de salida del difusor con álabes D
al diámetro de la tubería de impulsión.
Un codo CO, el cual permite el paso del eje de accionamiento para su acoplamiento con el motor de
arrastre
4.2.3 Bombas helicocentrífugas
Tambien denominadas de flujo mixto ya que en vez de tener un rodete circular tiene una forma tal
que el líquido en su interior en vez de girar
completamente radial al eje de giro del rodete, lo hace de forma oblicua. Debido a que su campo de
utilización es intermedio entre las centrífugas y las axiales, los elementos constituyentes de las
mismas pueden ser comunes en unos casos a una y en otros a otras; como se observa en la bomba
helicocentrífuga de eje horizontal de la figura.

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5 COMPRESORES
Un compresor es una máquina que tiene por finalidad aportar energía a un gas para hacerlo fluir,
aumentando al mismo tiempo su presión. La energía necesaria para hacer este trabajo la aporta un
motor eléctrico o una turbina.
Se utilizan para elevar la presión de una corriente de gas con las siguientes finalidades:
• Transporte.
• Licuefacción.
• Requerimientos de presión en OU de separación (absorción de gases).
• Requerimientos de presión en reactores químicos.
• Transporte neumático.
• Instalaciones de aire comprimida industrial.
• Almacenamiento de gases comprimidos.
Un gas se comprime para:
• Llevarlo de un punto a otro (gasoducto).
• En el transporte (licuefacción del gas).
• Separar hidrocarburos.
• Criterios de refrigeración.
• Para disminuir el volumen.
La mayoría de los trabajos que involucran a los compresores caen dentro de tres categorías:
• Especificación e instalación de nuevos compresores
• Resolución de problemas durante la puesta en marcha u operación normal
• Modificación de compresores para resolver problemas de diseño, nuevas condiciones
operativas o un nuevo servicio.
En todos los casos el objetivo final es maximizar los beneficios aumentando la seguridad y
confiabilidad del equipo satisfaciendo requerimientos operativos y limitaciones ambientales.
5.1 DIFERENCIA ENTRE VENTILADORES, SOPLADORES Y COMPRESORES
Los ventiladores y soplantes también impulsan gases, pero a diferentes caídas de presión:
• Compresores: diferencia de presión mayor a 3 bar.
• Soplantes: diferencias de presión entre 1 y 3 bar.
• Ventiladores: diferencia de presión menor a 1 bar.
La principal diferencia es que el compresor aumenta la presión y se utiliza para sistemas neumáticos.
5.2 CLASIFICACIÓN SEGÚN SU FUNCIONAMIENTO
El rango de aplicación de los compresores varía ampliamente en función de:
• La presión de aspiración la cual puede ir desde vacío hasta varios miles de psig.
• La presión de descarga que puede ir desde presión atmosférica hasta valores del orden de las
15000 psig.
• El peso molecular que puede ir desde el hidrógeno hasta refrigerantes y gases poco usuales
con pesos moleculares cercanos a 100.

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El tamaño, tipo y construcción del compresor varía para acomodarse a la diversidad de servicios.
Se puede apreciar en la clasificación la similitud que poseen con las bombas anteriormente
estudiadas.
5.3 CLASIFICACIÓN Y RANGOS OPERATIVOS SEGÚN RELACIÓN PRESIÓN-CAUDAL

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Para comparar compresores:
Compresores dinámicos: Son los que desarrollan presión por incremento de la energía cinética del
gas que fluye en forma continua a través de la etapa correspondiente.
Compresores de desplazamiento positivo: Desarrollan su performance sobre el gas a través de un
proceso repetitivo no continuo. Se utilizan para presiones de descarga hasta de aproximadamente
6 atm. Incluyen aspas móviles, tipo tornillo, y compresores líquido-pistón.
Para presiones de descarga elevadas a muy elevadas y velocidades de flujo moderadas, los
compresores reciprocantes son el tipo más común. Operan mecánicamente de la misma manera que
lo hacen las bombas reciprocantes, con la diferencia de que la prevención de fugas es más difícil y el
aumento de la temperatura es importante.
Los tipos son reciprocantes u rotativos (tornillo, paletas, anillo líquido y lóbulos). Clasificación y rango
operativo:

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Al comprimirse, aumenta la presión y la temperatura. Debido a la temperatura, siempre hay que
elegir bien la lubricación.
5.4 COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
En un compresor de desplazamiento positivo, la presión de un gas se ve incrementada cuando el
mismo es forzado a ocupar un menor volumen, por eso también se los llama compresores de
desplazamiento volumétrico. El aumento de energía del fluido se efectúa directamente en forma de
energía de presión.
Un compresor de desplazamiento positivo primero atrapa un volumen de gas en un cilindro o carcaza,
luego este gas es desplazado a un recinto de menor volumen; donde cuanto mayor sea la reducción
del volumen, mayor es el incremento de presión.
Existen dos subclases de compresores de desplazamiento positivo:
• Compresores reciprocantes: La cámara es un cilindro estacionario que contiene un
pistón o émbolo.
• Compresores rotatorios: La cámara se mueve desde la entrada hasta la descarga y
regresa de nuevo a la entrada.
5.4.1 Compresores reciprocantes o alternativos
5.4.1.1 Compresores de pistón.
Aumentan la presión del aire al tomando volúmenes sucesivos de aire que están confinados dentro
de un espacio cerrado y elevando este aire a una presión más alta reduciendo dicho volumen
El compresor alternativo o recíproco generalmente se utiliza cuando se necesita una alta presión y
bajo flujo (o flujo discontinuo de hasta 30 bares). Principalmente en trabajos en los que el aire se usa
para herramientas manuales, limpieza de polvo, pequeños trabajos de pintura, usos comerciales, etc.
Son más costosos que los centrífugos con prestaciones equivalentes ya que poseen bajas
revoluciones comparados con estos.

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Necesitan un mayor mantenimiento mecánico debido a las vibraciones, el flujo pulsante del gas y la
lubricación de los cilindros. Las vibraciones deben tenerse en cuenta en el diseño de base y
estructuras.
El incremento de presión se produce por el movimiento de un pistón dentro de un cilindro, con la
ayuda de válvulas de admisión y descarga y los mecanismos necesarios para convertir el movimiento
giratorio del motor de accionamiento en movimiento alternativo (bielas, cigüeñal, pernos, vástagos).
Las válvulas de admisión y expulsión funcionan automáticamente abriendo y cerrando en el
momento preciso del ciclo, permitiendo que el gas circule en una dirección y bloqueando la otra. El
trabajo de las mismas es controlar el flujo de gas que entra y sale del cilindro. Son diseñadas para
soportar las tensiones de impacto originadas por el gran numero de ciclos de trabajo. Además, están
sujetas a temperatura, corrosión, liquido, particulas, pulsaciones de gas, etc.
Fallas operativas comunes de las válvulas:
• Gas corrosivo

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• Partículas extrañas
• Presencia de líquidos
• Lubricación inapropiada
• Temperaturas extremas
• Presiones extremas
• Formación de depósitos de carbón u otros materiales
Fallas mecánicas de las valvulas:
• Oscilación (flatter), movimiento desparejo durante el cierre y la apertura del elemento de
sello
• Impactos múltiples y repetitivos por excesos de pulsaciones
• Retardo para cerrar debido a baja eficiencia
Los pistones para compresores de baja (hasta 300 rpm) y media (600 rpm) se fabrican de fundicion
de hierro. Los pistones macizos son de hasta 7 in de diámetro, mientras que para mayores diámetros
son construidos huecos para reducir peso. Los pistones grandes se construyen de acero y se les
efectua un metalizado con bronce o babitt para reducir la fricción.

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Los aros del pistón proveen sello que evita o minimiza la perdida entre pistón y camisa. Además,
junto las paredes del pistón transportan el calor a las paredes del cilindro, posteriormente el sistema
de enfriamiento del compresor se encarga de evacuar la mayor parte del calor del cilindro.
El compresor de aire recíproco puede ser simple efecto cuando la compresión se realiza utilizando
solo un lado del pistón doble efecto cuando utiliza ambos lados del pistón para comprimir.
Los compresores de aire recíprocos están disponibles ya sea refrigerados por aire o refrigerados por
agua, y en configuraciones lubricadas y no lubricadas. Se debe cuidar que durante el montaje de la
camisa los agujeros de lubricación del cilindro y la camisa queden alineados.
En un compresor lubricado, los cilindros y pistones se lubrican con el aceite que circula por el
compresor. El aire comprimido de un compresor de pistón lubricado contiene una cierta cantidad de
aceite residual, normalmente 10-15 mg/m³.

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En un compresor no lubricado los rodamientos permanentemente están lubricados. Los pistones
tienen segmentos sin grasa, normalmente de teflón o fibra de carbono. Este tipo de compresor
requiere normalmente una sustitución más frecuente de los rodamientos y segmentos que las
versiones lubricadas en aceite. Como contrapartida, el aire comprimido no contiene aceite residual.
Condiciones operativas:
• La refrigeración permite mantener la temperatura de los cilindros en valores razonables
evitando riesgos de explosión, carbonización del aceite lubricante y problemas con las
válvulas.
• La relación de compresión no puede superar de 3 o 4 veces por etapas.
• Las emboladas actuales son frecuencias muy altas (300/min – 700/min); igual son pulsantes
por lo que se colocan tanques recibidores o un amortiguador de pulsaciones.
Fallas comunes:
• Desgaste por fricción (tienen muchas piezas móviles en contacto).
• Si está bien lubricado las piezas duran más, pero el exceso también genera problemas, sobre
todo por carbonización del lubricante que produce adherencia en las válvulas y
sobrecalentamientos.
• Las válvulas son elementos críticos en un compresor
La presencia de líquido puede ser muy dañina. Para evitar esto se debe aplicar:
• Sistema de cañerías adecuados que eviten la acumulación de aceite.
• Colocar un separador en la succión del compresor para evitar que la humedad y los
condensables lleguen a este.
• Si se va a comprimir un gas húmedo, usar camisas de vapor o precalentamiento del gas de
admisión.
Efecto de las altas temperaturas en los compresores
• La temperatura de descarga del gas comprimido por un compresor alternativo no debe
superar los 120 – 150 ºC debido al peligro de degradación prematura del aceite lubricante.
• Pérdida de la capacidad lubricante, genera desgastes en el pistón.
• Debilidad del plato de las válvulas.
• Si la coloración en el plato cambia a rojo, amarillo o azul, son símbolos de alta temperatura o
residuos de carbón en las válvulas.
5.4.1.1.1 Carrera de un pistón
Cuando el pistón hace la carrera de retroceso aumenta el volumen de la cámara por lo que disminuye
la presión interno, esto a su vez provoca la apertura de la válvula de admisión permitiendo la entrada
de aire al cilindro. Una vez que el pistón ha llegado al punto muerto inferior PMI inicia su carrera
ascendete, cerrándose la válvula de aspiración y disminuyendo el volumen disponible para el aire,
esta situación origina un aumento de presión que finalmente are la válvula de descarga permitiendo
la salida de aire comprimido ya sea a una segunda etapa o bien al acumulador.
Volumen muerto: espacio entre el pistón y las válvulas, mientras más grande, menor es el
rendimiento.
Volumen de barrido: es el movimiento del pistón.

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Volumen admitido: el volumen de gas que ingresa al pistón
con cada ciclo evaluado en las condiciones de entrada.
𝑉𝑎 = 𝑉𝑠 . 𝐸𝑣
Siendo Ev dato del compresor y eficiencia volumétrica.
Masa admitida en un ciclo
𝑀+,+-. =
𝑉
( 𝑝" 𝑀
S
𝑅 𝑇"
Caudal admitido: es el caudal de gas (másico o volumétrico)
procesado por el compresor por unidad de tiempo.
𝑀̇ = 𝑀+,+-. . 𝑁º 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 =
𝑉
( 𝑝" 𝑀
S
𝑅 𝑇"
. 𝑁º 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠
Se calcula a la presión y temperatura de admisión (entrada)
5.4.1.1.2 Ciclo de compresión ideal
Suponiendo gas ideal, para un compresor monofásico de piston simple efecto que funciona sin
perdidas y sin espacio muerto:

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Fase de aspiración/admisión/succión (0-1): Se abre la válvula de aspiración, el
pistón situado en el punto 4 inicia su avance hasta el 1 en el que se cierra la
válvula. Entra aire aumentando el volumen de forma isobárica a una presión P1.
Fase de compresión (1-2): Al cerrarse la válvula de admisión (ambas cerradas),
el pistón avanza su carrera de forma isotérmica hasta 2 reduciendo el volumen
y aumentando la presión hasta P2. Como se observa, hay una desviación hacia el
punto 5 indicada para un proceso adiabático.
Fase de expulsión (2-3): Se abre la válvula de expulsión, el pistón situado en el
punto 2 inicia su avance hasta el 3 en el que se cierra la válvula. Sale aire
disminuyendo el volumen de forma isobárica a una presión P2 y no dejando
volumen muerto (V=0).
Fase de expansión (3-0): Al cerrarse la válvula de expulsión (ambas cerradas), al
retroceder infinitesimalmente en su carrera el piston se abre la válvula de de
apiracion y comienza la siguiente fase. Se podría decir que esta fase no existe o
que se da de forma isocórica (V=ccte) hasta 4 reduciendo su presión hasta P1. La
carrera es isocora (V=ctte) puesto que no existe volumen muerto (V=0).
Con esto se da por hecho que el pistón se mueve ajustado herméticamente al cilindro, e incluso se
considera que el paso del aire hacia y desde el cilindro tiene lugar sin resistencias en válvulas y
conductos, es decir, sin cambio de presión.
En la carrera de compresión el proceso puede simularse con:
𝑃𝑉/
= 𝑐𝑡𝑡𝑒
Cuando k=0 el proceso es isobárico, la presión es constante. Cuando k=1 el proceso es isotérmico, el
gas se comprime a temperatura constante y la curva es la 1-2. Cuando k=γ=Cp/Cv (relación de los
calores específicos del gas) la compresión es adiabática siendo su curva la 1-5. La cantidad de trabajo
necesaria para comprimir el gas es mayor que la isotérmica. Por lo que el trabajo necesario para
comprimir un gas disminuye a medida que se reduce el valor de k y en un caso real 1<k< γ, por lo que
se dice que la compresión es politrópica (adiabática reversible) y γ se llama relación de compresión.
5.4.1.1.3 Ciclo de compresión ideal con volumen muerto
El espacio muerto o volumen nocivo V0 corresponde al volumen residual entre el pistón y el fondo
del cilindro y las lumbreras de las válvulas, cuando el pistón está en su punto muerto, estimándose
entre un 3-10% de la carrera, de acuerdo con el modelo de compresor.
Esto provoca un retraso en la aspiración debido a que el aire almacenado en el volumen residual a
la presión P2 debe expansionarse hasta la presión P1 antes de permitir la entrada de aire en el
cilindro. Sin embargo, se ahorra energía ya que la expansión produce un efecto motor sobre el pistón.
Se puede considerar que ambos efectos se compensan bajo el punto de vista energético.

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Si el compresor no tuviese espacio muerto, el volumen residual entre el punto muerto superior PMS
y las válvulas de aspiración y escape sería 0; aunque en realidad la compresión del aire no se puede
llevar, por razones físicas, hasta un volumen nulo, existiendo al extremo de la carrera del compresor
un espacio muerto, que se corresponde con el menor volumen ocupado por el gas en el proceso de
compresión.
La causa principal de la disminución del volumen efectivamente desplazado por un compresor es el
espacio muerto o perjudicial. En el ciclo teórico del compresor al término de la compresión la presión
es P2; el vapor comprimido pasa entonces a la línea de escape, recta (2-3), pero en el punto 3, punto
muerto superior PMS, queda todavía un volumen V0, espacio muerto. En la posterior carrera de
retroceso (aspiración), este volumen V0 de gas se expansiona hasta el punto 4, presión pa, y es
solamente entonces, al ser alcanzada la presión de la aspiración, cuando comienza la admisión de
vapor dentro del cilindro.
Trabajo de un compresor sin espacio muerto considerando gas ideal:
• Proceso politrópico:
• Proceso isoterico
Trabajo de un compresor con espacio muerto considerando gas ideal:

61
Considerando que el trabajo de expansión es pequeño m=n:
El termino (v1-v4) representa la cantidad de gas que entra al cilindro a T1 y P1.
5.4.1.1.4 Ciclo de compresión real
Algunas causas de irreversibilidades son:
• Rozamiento interno producto de no ser un gas ideal y de las turbulencias.
• Efecto de pared del cilindro producido por el calentamiento que sufre el gas por las paredes
a mayor temperatura debido al rozamiento mecanico entre piston y cilindro y por el contacto
directo con gas a alta temperatura de la carrera anterior.
Nótese que durante una compresión isotérmica la energía interna producida por la compresión se
extrae en forma de calor. En la compresión adiabática no se transmite calor al exterior, y el gas fluye
con un aumento de energía interna equivalente al de compresión. Finalmente, en la compresión
politrópica existe una cierta absorción de calor por parte del medio exterior, y un determinado
incremento en la energía interna y en la temperatura.
Los procesos de expansión y compresión dejan de ser isotérmicos/adiabaticos y comienzan a ser
politrópicos, lo que provoca:
• Tiene en cuenta las perdidas por friccion y el factor de irreversibilidad de un proceso, por lo
que se tienen en cuenta las irreversibilidades planteadas al principio.
• No se produce transferencia de calor neta (adiabático reversible Q=0) pero la energía que
ingresa en la compresión produce un aumento de la energía interna y de la temperatura.
• Al finalizar la carrera el gas aumenta su volumen especifico (disminuye su densidad). El
volumen aspirado (V4), medido en las condiciones de aspiración, es menor que el volumen
barrido al finalizar la carrera de admisión en el PMI (V1).
• Se puede decir entonces que hay un calentamiento en función de la relación de la
compresión, el cual aumenta al elevarse la misma.
Los procesos de admisión y expulsión dejan de ser isobaricos, lo que provoca:
• Retraso en la apertura de las válvulas de admisión puesto que dentro del cilindro se tiene pa-
Δpa siendo Δpa la presión para vencer la tensión del resorte de la válvula de admisión.
• Retraso en la apertura de las válvulas de expulsión puesto que dentro del cilindro se tiene
pe+Δpe siendo Δpe la presión para vencer la tensión del resorte de la válvula de expulsión.
• Debido a ambos retrasos se reduce la carrera útil de admisión del piston desde pe+Δpe hasta
pa-Δpa disminuyendo el volumen admitido por el cilindro.

62
5.4.1.1.5 Sistema de refrigeración
Para solucionar la irreversibilidad en alguna medida, se puede dar tiempo a que se disipe el calor en
la compresion (1-2) o proporcionar un sistema de refrigeración para que el aire siga una evolucion
adiabática. En compresores pequeños se utilizan solo aletas en las carcasas o cilindros mientras que
en comrpesores mas grandes se las equipa con ventiladores o directamente camisas de refrigeracion.
En los cilindros con camisas se tienen cabezale desmontables. Debido al peso del piston, el desgaste
de la camisa siempre es mayor en la parte inferior de un cilindro horizontal. La camisa se ensancha
en el punto donde el piston para e invierte la direccion, esto se hace para evitar la formacion de
resaltos en la camisa. Las camisas van montadas con un tiro ligero para evitar su deslizamiento.
El metodo de enfriamiento del cilindro debe estar acorde con el servicio, la temperatura de entrada
del agua de enfriamiento debe ser mantenida siempor a por lo menos 5-10ºC sobre la temperatura
de admision del gas para prevenir que se produzca condensacion de gases en el interior del cilindro.
5.4.1.1.6 Eficiencia
El siguiente diagrama P-H grafica el trabaja teórico (isentrópico) y real (politrópico) de un compresor
de desplazamiento positivo.

63
Del grafico se observa:
𝑊01(- = ℎ# − ℎ"
𝑊,*1230ó5,+. = ℎ#* − ℎ"
La eficiencia isentrópica, adiabática o global puede describirse como el cociente entre el trabajo real
y el teórico del compresor para producir una capacidad dada (pcm):
𝑒,*1230ó5,+( =
𝑊,*1230ó5,+.
𝑊01(-
=
ℎ#* − ℎ"
ℎ# − ℎ"
La eficiencia isentrópica tiene mayor significado cuando se habla sobre eficiencia de la energía,
porque depende directamente de la cantidad de capacidad de refrigeración proporcionada por cada
entrada de potencia (BHP=brake horse power o potencia al freno, es la potencia que puede
desarrollar el compresor).
Cualquier cosa que cause el aumento de la potencia del compresor (para condiciones de presión
constantes) reducirá la eficiencia isentrópica. Además, si la potencia permanece constante y la
capacidad (eficiencia volumétrica) se reduce, la eficiencia isentrópica también se reduce.
En el siguiente diagrama P-V se observa el volumen desplazado VD y el volumen aspirado (V1-V4):
La eficiencia volumétrica puede describirse como el cociente entre la capacidad real (volumen por
unidad de tiempo) que realmente aspira un compresor a una determinada presión de succión y de

64
descarga, comparada con la capacidad teorica (volumen por unidad de tiempo) interna de un cilindro
llamada desplazamiento de barrido.
𝑒$ =
𝑉01(-
𝑉31.0,+.
=
𝑉(*5,0(!.
𝑉!1*5-(6(!.
=
𝑉" − 𝑉7
𝑉&
Se sabe que V3=cVD y la eficiencia volumetrica ideal se puede expresar por:
𝑉" = 𝑉& + 𝑐𝑉&
𝑒$,,!1(- = 1 + 𝑐 − 𝑐 .
𝑃#
𝑃"
0
"/2
Si analizamos esta ecuación observaremos que la eficiencia volumétrica disminuye conforme se
incrementa el espacio muerto, así como la presión de descarga. Un incremento en uno u otro de
estos efectos ocasionara que la, masa de gas entrante sea menor, debido a una mayor masa del gas
atrapado en la parte superior del cilindro cuando el pistón llega al punto muerto respectivo.
En un compresor real no se producen los procesos ideales. La figura siguiente ilustra el diagrama P-
v real que corresponde a un compresor de movimiento alternativo.
La presión del gas antes de la toma del compresor debe ser mayor que la presión en el interior del
cilindro, pues de lo contrario del gas no pasaría hacia el interior del mismo. Existen efectos que se
oponen al flujo alrededor de las válvulas de succión, así como ciertas irreversibilidades en el flujo
dentro del propio cilindro. Además, las paredes del cilindro del compresor están calientes, lo cual
eleva la temperatura del gas entrante. Estos efectos combinados reducen el volumen efectivo de gas
que puede aspirar el compresor. Para tener en cuenta estos efectos, la eficiencia volumétrica ideal
es reducida por la razón de la presión interior en el cilindro en el estado 1, a la presión exterior del
gas a tomar de los alrededores, P0. El término correspondiente al efecto de calentamiento es la razón
entre la temperatura del gas exterior, T0, y la temperatura del gas en el estado 1.
𝑒$,01(- = 𝑒$ .
𝑃"
𝑃:
0 .
𝑇:
𝑇"
0
El trabajo del compresor se incrementará, pues deberá realizar una compresión desde una presión
menor que la exterior de toma a otra mayor que la interior de descarga. ¿Por qué mayor? Para que
el gas pueda fluir desde el cilindro y salir por las válvulas hasta la tubería de descarga, tiene que haber
una diferencia de presión. Esta mayor presión debe utilizarse para calcular el trabajo efectuado por

65
el compresor. El trabajo para vencer la fricción en las válvulas está representada por las áreas rayadas
(o achuradas) en la figura.
Una vez conocida la eficiencia volumétrica de un compresor, podremos determinar fácilmente su
capacidad multiplicando dicho coeficiente volumétrico por el volumen de desplazado del embolo.
5.4.1.1.7 Puesta en marcha de compresores alternativos
• Los circuitos de refrigeración, de aceite de lubricación del cárter y de los cilindros y estopadas
deben estar convenientemente llenos y alineados para operar. Poner en marcha el sistema
de calentamiento de aceite de lubricación. Ventear adecuadamente todos los circuitos
mencionados de refrigeración y lubricación.
• Los venteos y drenajes se deberán alinear al colector de la antorcha o al lugar dispuesto
convenientemente, para evitar que se produzcan arrastres de líquido.
• Conectar el calentador eléctrico del motor principal en servicio.
• Abrir las válvulas de aspiración e impulsión del compresor y revisar el alineamiento del
circuito de trabajo.
• Situar la capacidad del compresor al 0%, para que el motor de arranque con el mínimo par
posible. Una vez en marcha la puesta en carga del compresor debe realizarse
escalonadamente, dejando un lapso de tiempo entre escalón y escalón hasta que el sonido
del compresor se estabilice y continuar, en ese caso, con el siguiente escalón de carga.
5.4.1.1.8 Paro de compresores alternativos
• Reducir la carga del compresor de forma progresiva y escalonada, de forma inversa a la
comentada en la puesta en marcha.
• Parar el compresor
• Drenaje de los puntos bajos del compresor.
• Si se va a mantener el compresor en “stand-by” mantener los calentadores de aceite
conectados, la calefacción del motor eléctrico y el agua a temperatura de servicio.
5.4.1.1.9 Fuerza motriz
Los compresores pueden ser movidos por diferentes tipos de unidades motrices.
Motores eléctricos: se usan para pequeñas potencias, velocidades fijas, zonas de energía baratas.
Tienen bajo costo de mantenimiento.
La eficiencia volumétrica es función del volumen de la holgura o cámara muerta de los cilindros
(V0 volumen muerto) y de las presiones de succión y descarga del compresor (relación de
compresión P2/P1). Su importancia se relaciona con la estimación de la capacidad del compresor
y no con la energía.
A medida que aumenta la relación de compresión, el volumen de punto muerto reduce cada vez
más la eficiencia volumétrica (ya que el refrigerante restante después de cada ciclo de compresión
ocupa mayor porcentaje del volumen disponible)
Si la relación de compresión P2/P1 en un compresor aumenta (aplicaciones de baja temperatura
de evaporación), la eficiencia volumétrica decrece y la temperatura de la compresión aumenta
considerablemente. La temperatura de evaporación es el límite para la compresión en una sola
etapa, para aumentar la eficiencia de operación en aplicaciones de baja temperatura de
evaporación se debe comprimir en múltiples etapas.

66
Motores a explosión: potencias medianas, el costo de mantenimiento es alto, tienen una alta
relación peso – potencia; contaminan el ambiente y realizan paradas más frecuentes.
Turbinas a gas: potencias medianas o grandes, gas barato, la velocidad no es tan flexible, poseen un
bajo costo de mantenimiento y una buena relación peso – potencia.
Turbinas a vapor: grandes potencias, necesitan instalaciones grandes e involucran la producción de
vapor, necesitan servicios auxiliares, mecánicos especializados; entonces el costo de mantenimiento
es más elevado que en las turbinas de gas. Son muy económicas desde el punto de vista de consumo
de combustible.
5.4.1.1.10 Clasificación de compresores alternativos
Simple efecto: Trabaja sobre una sola cara del mismo, que está dirigida hacia la cabeza del cilindro.
La cantidad de aire desplazado es igual a la carrera por la sección del pistón.
Doble efecto: El pistón de doble efecto trabaja sobre sus dos caras y delimita dos cámaras de
compresión en el cilindro. El volumen engendrado es igual a dos veces el producto de la sección del
pistón por la carrera. Hay que tener en cuenta el vástago, que ocupa un espacio obviamente no
disponible para el aire y, en consecuencia, los volúmenes creados por las dos caras del pistón no son
iguales.
De múltiples etapas
Esta disposición es muy utilizada por los compresores de alta presión. Se compone de dos émbolos
en serie concéntricos de diámetros diferentes formando una única pieza. El pistón de mayor diámetro
puede trabajar en simple o doble efecto, no así los otros pistones, que lo harán en simple efecto. El
aire aspirado se somete a una compresión previa por el primer embolo, seguidamente se refrigera
(por aire o por agua), para luego ser comprimido por el siguiente embolo.

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De pistón diferencial
El pistón diferencial es aquel que trabaja a doble efecto, pero con diámetros diferentes, para
conseguir la compresión en dos etapas. Su utilidad viene limitada y dada la posición de los pistones
está cayendo en desuso.
5.4.1.2 Compresores alternativos de múltiple etapa: Compresores en V o W
Cuando se busca presiones de 300 kPa o más, se requiere emplear dos o más etapas para la
compresión, lo que conlleva menos trabajo que si se tratara de una sola etapa. La compresión en
pasos sucesivos es mas eficaz debido a que el gas puede ser enfriado entre cada etapa de compresión.
Esto también es necesario para evitar la vaporización del aceite lubricante y evitar su ignición en caso
de que la temperatura se eleve demasiado.
La figura ilustra un compresor de dos pasos tambien denominados compresores en V o W provisto
de un enfriador intermedio entre el primero y el segundo. Idealmente, dicho enfriador bajará la
temperatura del gas que sale de el hasta igualarla a la temperatura con que se inicia la compresión
en la etapa anterior.

68
Trabajo en la primera etapa:
Trabajo en la segunda etapa:
Se sabe que n=n´, por lo que el trabajo total será:
Asumiendo gas ideal:

69
Si se trata de un compresor ideal, T3 = T1. Determinemos ahora el valor de P2 que reducirá al mínimo
el trabajo total. Para que wtotal sea mínimo, la primera derivada de la expresión anterior con respecto
a la variable P2 debe ser nula:
Cuando el valor de la presión correspondiente al interenfriador está determinada como en la
ecuación anterior, el trabajo es igual en todas las etapas, y el trabajo total será mínimo.
5.4.1.2.1 Cálculos usando propiedades residuales
La relación de compresión en base a la presión se define como:
𝑟; =
𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 (𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎)
𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 (𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎)
=
𝑃#
𝑃"
Es este caso la presión de entrada es p1e y la de salida es p3s.
Si el compresor es múltiple etapa se calcula con las presiones de entrada y salida de dicho compresor
las diferentes relaciones:

70
La relación de compresión por etapas debe ser menor que 3 o 4 para evitar incrementos excesivos
de temperatura. Suele utilizarse la misma rP entre las etapas.
Para poder controlar el aumento de la temperatura se recurre a etapas múltiples. La temperatura de
descarga de cada etapa del compresor depende de:
• El parámetro n que depende del desempeño del compresor y es un dato experimental que
debe ser suministrado por el fabricante
• La relación de compresión en base a la temperatura:
Por lo que mientras mayor es la relación de compresión, mayor es la temperatura. Mayor es el n,
mayor será la temperatura.
Los sistemas multietapas pueden disponerse en:

71
Serie
Paralelo
5.4.1.3 Compresores a diafragma
Forma parte de los compresores alternativos. Una membrana separa el embolo
de la cámara de trabajo, el aire no entra en contacto con las piezas móviles. Por
lo tanto, el aire comprimido estará exento de aceite. El movimiento obtenido del
motor, acciona una excéntrica y por su intermedio el conjunto biela-pistón. Esta
acción somete a la membrana a un vaivén de desplazamientos cortos e
intermitentes que desarrolla el principio de aspiración y compresión.
Presentan una alta hermeticidad de 10 – 4 bar.l/seg pudiendo llegar a valores de
10 – 8 bar.l/seg con modificaciones especiales. Tal hermeticidad es la que hace
que estos compresores sean altamente aplicables en áreas calientes de plantas
nucleares o para la compresión de gases altamente tóxicos.
El gas es comprimido totalmente libre de lubricante. No hay problemas de abrasión en los anillos del
pistón y cajas de empaquetaduras. El gas de proceso abandona al compresor con la misma pureza
que entró.

72
5.4.2 Compresores rotatorios
5.4.2.1 Compresor de espiral o Scroll
Los compresores scroll son unos de los
mejores compresores de tipo rotativo.
En ellos el aire se comprime mediante
dos elementos en espiral. Uno de los
elementos es estacionario y el otro se
mueve anclado a un eje excéntrico en
pequeños círculos dentro de la espiral,
entonces el espiral se mueve sobre el
que esta fijo.
El aire queda atrapado en el interior de
la espiral de ese elemento, y se
transporta en pequeñas bolsas de aire al centro de la espiral. De izquierda a derecha se puede
observar cómo es la compresión, donde el gas comprimido sale por el centro.
Como se ve en la imagen, el aire queda atrapado en el borde exterior y se va comprimiendo según se
desplaza desde el borde exterior al borde interior, donde se descarga. Se requieren
aproximadamente de 2 a 3 vueltas completas para que el aire alcance la salida de presión en el centro
de la espiral.

73
No tiene válvulas de succión y descarga (por lo que se ahorra en mantenimiento). Es compacto y
liviano ya que se usa en sistemas de refrigeración.
La conexión de inyección de vapor se puede usar o
no. Algunos tampoco funcionan con lubricación, y
otros tienen un sensor para determinar si la cantidad
de aceite es la suficiente.
Son compresores que se encuentran en heladeras y
aires acondicionados, pudiendo haber de mayor
tamaño también. La parte de compresión es la que se
encuentra arriba y es de tamaño pequeño, el resto del
equipo constituye únicamente el motor; por esto se
dice que es compacto.
Pueden tener protecciones que apagan el compresor si se sobrepasa una x temperatura (muy alta).
Acá lo que refrigera es tanto el aceite como el gas de retorno. Ningún compresor puede perder aceite,
eso significa que hay un problema. Todo el sistema de recuperación de aceite debería funcionar
correctamente y usarse siempre el mismo aceite (suelen tener trampas de aceite).
Si se rompe algo dentro de los mismos, se cambian enteros porque la escala de este dificulta mucho
la reparación, por lo tanto, es inviable.

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Ventajas:
• Muy silenciosos
• De tamaño compacto
• Diseño simple, sin tantas piezas
• No usan aceite y requieren poco mantenimiento
• Capacidad de salida de aire baja
• Relativamente caro
• Temperatura del aire comprimido demasiado alta
5.4.2.2 Compresor de tornillo o Screw
En un compresor de tornillo (o de doble rotor), el aire entra por la lumbrera y queda atrapado y
sellado entre los perfiles de un tornillo y las paredes de la carcasa o entre dos tornillos, uno macho y
otro hembra. A medida que los tornillos o rotores helicoidales giran y engranan, el aire es empujado
a lo largo de ellos hacia un espacio cada vez más pequeño.
Esto provoca un aumento de la presión para permitir que el volumen de aire dado encaje en las
cavidades de la cámara de compresión. La efectividad del mecanismo depende precisamente de la
luz entre los tornillos y entre ellos y la carcasa.
Los compresores de tornillo generalmente tienen refrigeración con aceite. Otros modelos se
refrigeran con agua o con aire. Dado que el enfriamiento tiene lugar dentro del compresor, las piezas
de trabajo nunca experimentan temperaturas de operación extremas.
Se fabrican de tornillo lubricado o sin lubricar dependiendo de las especificaciones.

75
En los de doble tornillo sin lubricar hay un tornillo con perfil cóncavo y otro con perfil convexo
(hembra y macho), que giran en sentido opuesto de forma que sus perfiles engranen para reducir el
espacio, disminuir el volumen, aumentar la presión y generar un flujo de aire. Los ciclos de los
tornillos se traslapan para lograr un flujo continuo y a fin de evitar desgaste los tornillos no se tocan
entre si ni con la carcasa, lo cual obliga a tener un mecanismo de transmisión por engranajes externo
que permite sincronizar el movimiento de ambos elementos. De esta forma, no contaminan el gas
con aceite puesto que los elementos de control y potencia se encuentran fuera de la carcasa. La
desventajas es que los tornillos deben estar muy bien sincronizados y de que se producen fugas entre
ambos tornillos que hacen bajo el rendimiento volumétrico. Se limita a casos de bajas relaciones de
compresión por las dilataciones producto de la mala refrigeración
En los de doble tornillo con lubricación el aceite lubricante llena los espacios entre los tornillos
asegurando el sello hidráulico y la transferencia de energía mecánica entre el tornillo conductor y el
conducido mejorando el rendimiento volumétrico. El gas entra a la succión y se mueve a través del
paso de los tornillos que lo fuerza comprimirse junto con el aceite. Si bien disminuye la fricción, sella
y refrigera, el aceite debe ser separado del aire luego de la compresión y recirculado hacia el
compresor. La recirculación, filtración y enfilamiento del aceite consume energía adicional, lo que
desmejora el aprovechamiento energético de la máquina.
Entregan caudales y presiones medios altos (600-4000 m3
/h y 25 bar). Ampliamente utilizados en la
industria de la madera, por su limpieza y capacidad.
5.4.2.3 Compresores de lóbulos o roots
Su principio de funcionamiento es similar al de tornillo. Constan de dos rotores en forma de ocho que
giran de forma sincronizada y en sentido contrario mediante engranajes dentro de una envolvente o
carcasa, formando entre ellos unas cámaras u holguras en las que el gas entra. Requiere de fuertes
cojinetes y robustos ejes para soportar los fuertes empujes laterales, perpendiculares al eje,
motivados por la diferencia de presiones entre las dos caras del rotor. La estanqueidad se asegura
mediante los bordes de los émbolos rotativos. Debido a la forma de los émbolos y a los efectos que
puede causar que los mismos rocen el accionamiento es exterior, lo que genera un servicio sin aceite.
Tienen capacidades variables (2 a 200.000 ft3/min) con baja presión (1 – 2 bar).
El gas que ingresa a P1 es atrapado entre un lóbulo y la carcasa, al girar el lóbulo es transportado a
presión constante hasta la boca de descarga, donde pasa a tener la presión P2. El gas es llevado de
un lado al otro sin que el volumen sea modificado
(compresión isocórica). El ciclo tiene en el diagrama p-V una
forma rectangular, por lo que requiere mayor potencia
(trabajo) que un reciprocante que funcione entre las
mismas presiones.
La principal desventaja consiste en tener un bajo
rendimiento volumétrico debido a las fugas entre ambos
rotores y entre cada uno de ellos y la carcasa. Esto se agrava
a relaciones de compresión rP mayores a 3. Las ventajas son
su construcción compacta y sencilla, su gran capacidad y su
disponibilidad para servicios sin aceite.

76
5.4.2.4 Compresores de paletas
Consta de un conjunto de paletas montadas sobre ranuras del
rotor, las paletas se deslizan sobre las ranuras. Las paletas se
sostienen por resortes colocados en las ranuras del motor, de
esta forma se produce un ajuste de las paletas contra las paredes
lo que puede hacer necesaria la lubricación interna. Si se requiere
lubricación, el aceite se mezcla con el aire y debe ser filtrado,
enfriado y recirculado hacia el compresor, lo cual consume
energía adicional desmejorando el rendimiento energético pero
al mismo tiempo el aceite colabora en el sellado de los huecos de
las partes móviles mejorando el rendimiento volumétrico.
La fuerza centrífuga tiende a mover las paletas hacia afuera contra la pared de la carcasa mientras el
rotor está girando, el gas está atrapado en los espacios existentes entre las paletas deslizantes. Como
el rotor es excéntrico con respecto a la carcasa, a medida que se acerca a la descarga los espacios se
achican, como consecuencia el giro del rotor fuerza al gas contra espacios cada vez menores y la
presión aumenta.

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5.4.2.5 Compresor vano deslizante
Consta de un rodillo móvil ranurado que gira excéntricamente dentro de una carcasa. En la cavidad
se alojan las aletas desplazables, que generan celdas donde se aloja el gas. Se utilizan para presiones
y caudales relativamente bajos (hasta 3.5 bar). Las ventajas de este compresor son las dimensiones
reducidas, su funcionamiento silencioso y su caudal uniforme y sin sacudidas.
5.5 COMPRESORES DINÁMICOS
La compresión en cualquier compresor dinámico depende de la transferencia de energía que
transmiten al gas un conjunto de álabes. El rotor produce esta transferencia de energía convirtiendo
la energía cinética en energía de presión útil al disminuir la velocidad del gas en los difusores
estacionarios.
Según la dirección del flujo de salida se observan compresores:
• Radiales o centrífugos: El flujo de salida es en dirección radial y la transferencia de energía se
debe primordialmente a una variación de las fuerzas centrifugas actuantes sobre el gas.
• Axiales: El flujo de salida es en dirección axial (paralelo al eje del compresor).
• Mixtos: El flujo de salida tiene componentes axial y radial.

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• De flujo cruzado: El flujo de salida atraviesa dos veces el rodete de la máquina.
Los compresores dinámicos no requieren lubricación interna y por lo tanto pueden entregar gas libre
de aceite. Los cojinetes generalmente se encuentran fuera de la carcasa para limitar las posibilidades
de contaminación.
5.5.1 Compresores centrífugos
Es una turbomáquina que consiste en un rotor que gira dentro de una carcasa provista de aberturas
para el ingreso y egreso del fluido.
El gas entra por la parte de entrada y
luego el compresor centrífugo eleva la
energía de los gases al girar el rotor. El
rotor es el elemento que convierte la
energía mecánica del eje en cantidad
de movimiento y energía cinética del
gas. Entonces, la velocidad del gas
aumenta antes de pasar al difusor. El
difusor convierte la energía cinética del
gas en energía de presión, al disminuir
gradualmente la velocidad del gas. De
esta manera, el gas se comprime.
Manejan caudales altos, son muy utilizados por su versatilidad y rendimientos. Se incrementa la
velocidad del gas y luego este incremento de energía de velocidad se transforma en energía de
presión.

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Aquí se observa la evolución de la presión estatica y dinámica en entrada, rodete y difusor:

80
El difusor puede ser del tipo de paletas radiales o de caracol.
Usualmente poseen un pistón de balance que contrarresta que el fluido se vuelque hacia el lado que
posee menos presión.
El rodete puede ser:
• Cerrado: Los álabes están contenidos entre dos platos y pueden estar orientados radialmente
o en el caso mas usual con inclinación hacia atrás (los alabes inclinados hacia delante son
comunes solo en ventiladores o sopladores). Sirven para fluidos limpios que no generan
incrustaciones y de baja velocidad. Usualmente utilizado para cargas grandes y secciones de
paso estrechas. Recomendado para altas temperaturas.
• Abierto: Los álabes no se encuentran entre platos y se encuentran posicionados radialmente.
Son menos eficientes que los cerrados y se utilizan para fluidos que posean solidos en
suspensión (barros). Recomendado para gran altura y elevada velocidad de extremo de alabe.
• Semiabierto: Caso intermedio, los álabes se encuentran posicionados verticalmente o con
inclinación hacia atrás y uno de sus lados tiene un plato o cerramiento que se extiende hasta
la periferia de los alabes.
• De flujo mixto: Rodetes especiales para bombas helicocentrífugas.

81
Es común que la construcción del rotor tenga uno de los cuatro diseños básicos, como se aprecia en
la figura.
Con frecuencia, la aspa inclinada hacia atrás está elaborada con aspas planas sencillas. Cuando el
rotor gira, el aire tiende a salir paralelo al aspa y a lo largo del vector, denotado como vb en dicha
figura. Sin embargo, éste se suma en forma vectorial a la velocidad tangencial de la hoja en sí, vt, lo
que da la velocidad resultante, indicada como vR.

82
Las aspas curvas hacia delante producen una mayor velocidad, debido a que las dos componentes
de los vectores están más cerca en la misma dirección. Por esta razón, un rotor con aspas curvadas
hacia delante funcionará a velocidad más baja que otro similar con las aspas inclinadas hacia atrás,
para el mismo flujo de aire y presión. Sin embargo, el ventilador con aspas hacia atrás por lo común
requiere menor potencia para dar el mismo servicio.
Los ventiladores con aspas en forma de aeroplano inclinadas hacia atrás operan con menos ruido y
mayor eficiencia que los ventiladores de aspas planas e inclinadas hacia atrás.
Los ventiladores con aspas radiales tienen muchas aplicaciones en la industria, porque suministran
grandes volúmenes de aire a presiones moderadas para calderas, torres de enfriamiento, secadores
de material y transporte de materiales a granel.
Los compresores multietapas utilizan dos o más impulsores que están dispuestos en serie en una
misma coroza, con los respectivos difusores radiales y canales de retorno a los sucesivos impulsores.
El número de impulsores por cuerpo depende de varios factores, pero generalmente el máximo es
de 8 a 10. Las unidades que operan a alta presión requieren de enfriamiento entre las etapas.
5.5.2 Compresores axiales
Es esencialmente una máquina de alta velocidad y gran capacidad, con características diferentes a
los compresores centrífugos. Se diferencian de los anteriores en que el aire circula en paralelo al eje.
Cada etapa consiste en dos ruedas de álabes, una rotativa (rotor) y otra estacionaria (estator o
diafragma). Los álabes del rotor imparten velocidad y presión al gas mientras que el estator
transforma la velocidad en presión. Generalmente la mitad de la presión se genera en los álabes
móviles y la otra mitad en los álabes estacionarios (diafragmas).
En la aspiración de algunos compresores, se instalan unos álabes guía, que permiten orientar la
corriente de aire para que entre con el ángulo adecuado.

83
A medida que el compresor succiona el aire axialmente y aumenta su nivel de energía, el aire fluye a
través de las palas del rotor que gira y ejerce un par de torsión en el aire. Después, las palas
estacionarias en el estator disminuyen la velocidad del fluido y convierten el componente
circunferencial del aire en presión, comprimiendo así el aire. En esta clase de compresores la presión
se produce en varias etapas.
Cuando usar los compresores axiales:
• Se eligen cuando se requieren altos caudales.
• Requieren el doble de impulsores que los centrífugos para realizar la misma operación.
• Se recomienda un máximo de 16 impulsores debido al incremento de temperatura y los
esfuerzos del material.
• Su principal aplicación es en las turbinas de gas.
• Posee mejor rendimiento que el centrífugo.
5.6 CURVAS DE OPERACIÓN
La presión de descarga depende del caudal procesado (rpm constante), es decir, que la presión de
descarga o el caudal procesado puede regularse con las rpm.

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Si consideramos el modelo simple de la figura que muestra
un compresor que toma aire a presión atmosférica y lo
descarga en un reservorio.
En el instante en que el compresor es puesto en marcha,
tanto la presión de succión como la de descarga serán
iguales debido a este equilibrio (1).
A medida que la masa de aire en el reservorio comienza a incrementarse, la presión sube ofreciendo
cierta resistencia. Punto 2 o STONEWALL.
La masa de aire sigue incrementándose, y también lo hace la presión, y la diferencia de presión entre
la entrada y la salida aumenta, produciéndose mayor resistencia al flujo (se hace más difícil llenar el
tanque) (3).
Si se incrementa más aún la masa de aire en el reservorio, se obtiene una presión por encima de la
cual el compresor es incapaz de funcionar de manera estable. Este punto, es el punto de SURGE (4).

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Accesorios que acompañan a un compresor:
- Filtros
- Silenciadores
- Intercambiadores de calor
- Separadores de líquidos
- Cañerías
- Válvulas de seguridad

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6 TRANSPORTE DE SÓLIDOS
El transporte de sólidos particulados se refiere al movimiento de estos:
• del punto de suministro de materia prima al inicio del proceso,
• del punto final del proceso hacia el lugar de almacenamiento,
• entre dos puntos del proceso,
• del lugar de almacenamiento a la línea de empacado y/o distribución.
Los principales tipos de equipos para el transporte son: cintas transportadoras, elevadores, grúas,
camiones, y transporte neumático. Grúas y camiones no aplican a OP1 y el transporte neumático se
ve en fluidización.
El movimiento de los sólidos puede ocurrir por gravedad, llevarse a cabo manualmente o aplicando
trabajo mecánico. Los sólidos pueden transportarse empacados o a granel. Los principales equipos
para el transporte de sólidos pueden agruparse en:
• Cintas transportadoras.
• Transportadores de cadena: raspadores y de baldes o cangilones.
• Transportadores de tornillos.
Los transportadores pueden ser mecánicos, los cuales sirven para transportar bien por rascado o por
arrastre; y neumáticos, que recurren a la manipulación de fluidos.
6.1 TRANSPORTADORES DE BANDA O CINTA: CINTAS TRANSPORTADORAS
Las cintas transportadoras pueden trasladar material sólido desde unos pocos metros hasta
kilómetros, pudiendo llegar hasta los 100 km de longitud, en instalaciones de minería principalmente.
Las cintas transportadoras suelen operarse de manera horizontal, sin embargo puede asignárseles
algún grado de inclinación generalmente limitado por ángulos de 15 a 20 grados. El límite del ángulo
de inclinación se define para evitar movimiento del material durante el transporte. Si se requieren
cambios de pendiente de mayor magnitud, el diseño debe incluir laterales corrugados que eviten la
pérdida de material o bultos. Si las cintas son diseñadas y mantenidas adecuadamente tienen un alto
tiempo de servicio.
Están constituidos por bandas o correas sin fin, el mecanismo de movimiento, los soportes, los
tensores y los dispositivos de carga y descarga. Las correas estan sostenidas y movidas de modo
adecuado y dispuestas para transportar sobre ellas a los cuerpos sólidos.
Ventajas:
• Poca necesidad de potencia.
• Baja probabilidad de roturas con servicios continuos o cargas pesadas, tienen gran capacidad.
• Para largas distancias.
• Aplicable a gran cantidad de materiales.
• Fácilmente adaptables al terreno.
• Versátiles para carga y descarga en cualquier punto del trazado.
• Pueden diseñarse en unidades separables.
• Alteran poco el producto transportado.
Desventajas:

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• Alto costo de instalación.
• Problemas para adaptarse frente al cambio de condiciones ambientales
• No se puede adaptar fácilmente a elevador
Por tanto, se lo usa cuando la distancia es lar, la carga es pesada o continua y el costo de instalación
no es importante pero el consumo de potencia si es un problema.
6.1.1 Componentes de las cintas transportadoras
a, horizontal; b, inclinado; c, horizontal-inclinado-horizontal; d, horizontal-inclinado

88
6.1.1.1 Cinta o correa
Debe ser flexible para adaptarse a la forma del transporte, lo suficientemente ancha como para
transportar la cantidad de material deseado, poseer una resistencia mecánica y a la abrasión
adecuadas para sostener la carga y la tensión que se le aplica a la misma.
Pueden estar fabricadas en materiales elastoméricos, como goma, caucho, tela o combinación de
ambas. Éstas últimas suelen ser impregnadas con un material a prueba de agua o de líquidos o
solventes que puedan llegar a estar presentes.
En la figura se muestran 4 ejemplos, indicando en cada uno los componentes de cada cinta.
Las cintas poseen distintas capas, para poder resistir el material a transportar sin ser desgastado. Una
capa soportará el esfuerzo mecánico, otro soportará el ataque químico, etc. Cada capa soportará
distintos requisitos.

89
A.Cubierta superior de caucho: Es mas gruesa que la
cubierta inferior ya que debe soportar las características
del material, y que no se desgaste.
B. Refuerzo de goma para tela.
C. Carcaza de tela: Varios pliegues de algodón recubiertos y
unidos entre si por goma. Para altas tensiones la carcasa de
tela puede reemplazarse por hilos de acero recubiertos por
nylon.
D.Refuerzo de goma para tela.
E. Cubierta inferior de caucho
La cinta transportadora puede estar apoyada sobre una plancha, sobre rodillos, o puede ocurrir que
lo que se transporten sean los rodillos, y estos al material.
6.1.1.2 Diseño de las cintas transportadoras
El ancho de la cinta es determinado por la cantidad de material que se desea transportar y por el tipo
de cinta, pero varia entre 35 y 150 cm. A continuación se ilustra una misma cinta a la cual se le ponen
distintas cargas, que terminan formando distintos angulos:
De acuerdo al tipo de cintas, estas pueden ser lisas o tener protuberancias que ayuden a acarrear
mejor el material:
6.1.1.2.1 Cintas tubulares
En el caso especial de que el material no se pueda contaminar o humedecer, se utilizan las cintas
tubulares o cremalleras. En este caso se habla de un transportador de banda cerrada. Están
Con pestañas onduladas y salientes Con superficie de trabajo
acanalada (nervada)

90
constituidas por una banda cuyos bordes se cierran mediante una cremallera, formando asi un tubo
continuo. Una vez cargado y cerrado el tubo, se traslada hasta el lugar deseado de descarga, donde
se abre la cremallera, que sigue abierta hasta llegar nuevamente al punto de carga. El tubo que se
forma es flexible y enteramente cerrado.
6.1.1.2.2 Descarga a granel
Ángulo de reposo, deslizamiento o de talud: Es el angulo caracteristico del material y representa la
pendiente mínima, respecto de la horizontal, necesaria para que se deslice naturalmente el material
del talud.
Angulo de transporte máximo: Es la máxima pendiente que puede tener el talud sin que el material
se deslice, cuando esta siendo sometido a las vibraciones de la maquinaria de transporte.
Cuando transportamos material a granel, el ángulo de transporte máximo es cercano a 0,5 veces el
de reposo, es decir que, debido a las vibraciones de la maquinaria de transporte, se produce un
deslizamiento de este a un ángulo menor. Como los ángulos de reposo de los materiales que fluyen
Cinta tubular
TALUD

91
libremente son como máximo de alrededor de los 40 º, un ángulo de 20 º para la cinta resulta ser un
criterio adecuado de diseño, considerando lo arriba indicado.
6.1.2 Rodillos
Cuando se realiza transporte de material sólido a granel se requiere configurar el sistema de soporte
con rodillos que giran sobre ejes soportes y normalmente se denominan rodillos locos. Los rodillos
se configuran para que conformen una canaleta de transporte y el numero de rodillos es proporcional
a la anchura de la cinta, ya que los rodillos están espaciados de forma que entre ellos no se produzca
deformación alguna de la cinta.
Cuando la cinta avanza hacia el punto de descarga del material se utiliza la disposición de rodillos
locos (a) que permite transportar mayor cantidad de material sin derramarlo. Cuando regresa la cinta
vacía se utiliza un sólo rodillo horizontal denominado rodillo de retorno como se observa en la
configuración (b), estos están espaciados a intervalos mayores que los rodillos locos porque no tienen
que soportar la carga. . Estos elementos suelen llevar cojinetes de bolillas o de rodillos, o bien
cojinetes ordinarios de casquillos. La potencia consumida es mucho menor en el caso de los cojinetes
de bolas, pero el coste inicial de la instalación resulta más elevado.
En casos especiales con cargas demasiado pesadas se puede optar por soportes amortiguadores en
vez de rodillos locos:

92
6.1.3 Motor
Son eléctricos trifásicos y en general se ubican al final de la línea de transporte (en el punto de
descarga), el cual mueve un rodillo en particular, el cual es el que se encarga de la tracción de la cinta.
Si las líneas son muy largas, un número mayor de motores será necesario.
Los transportadores de banda pueden propulsarse en cualquier parte de estos, aunque los extremos
sean los lugares más indicados. La energía se aplica mediante una sencilla polea de acero o elemento
similar.
6.1.4 Dispositivos de carga y descarga
Al inicio y al final de la línea comúnmente se encuentran dispositivos de carga y descarga. El método
mas utilizado para la carga es una tolva, en la que la inclinación de la pared debe ser tal que la
velocidad del material que cae sobre la correa sea aproximadamente igual a la velocidad de la correa
en si. Otros sistemas de alimentación incluyen cintas transportadoras mas cortas o transportadores
de bandas articuladas, cribas de sacudidas, etc.
El método de descarga depende de si la descarga se efectúa en el extremo del transportador o en un
punto intermedio y tambien de si la descarga se esfectua por un solo punto o cubriendo la extensión
completa de un deposito. En la descarga por extremo la descarga es por gravedad cuando se
sobrepasa la polear de cabeza. Para la descarga de puntos intermedios hay distintos métodos:
1) Rasqueta o rascador: Es una plancha o banda de metal colocada diagonalmente (con un
angulo de 45º con la dirección del movimiento de la banda) a través de la correa y que vierte
el material por uno de los lados. Para ello los rodillos se deben disponer de forma tal que la
banda quede plana. Las deficiencias de este método son: desgaste de la banda y tendencia
de la carga a desparramarse por los lados de aquella, antes de llegar al raspador.
2) Rodillos locos volteadores: Son rodillos locos pero tan oblicuamente que la inclinen lo
suficiente para que la carga se derrame por uno de sus bordes. Las deficiencias del método
son: una sección de la correa debe ser volteada y el material descarga durante una longitud
grande en lugar de hacerlo en un punto definido.
3) Descargador móvil o descargador volteador: Es un dispositivo que lleva dos poleas sobre las
cuales pasa la banda. La polea inferior está montada bajo la otra y algo más atrás, de modo
que la banda se doble sobre sí misma, provocando la caída de la carga desde la polea superior
a una tolva que permite enviar todo el material a uno u otro lado del transportador, o ambos
a la vez. El descargador puede ser estacionario, autopropulsado o movido a mano y los

93
descargadores móviles hacen que la correa transportadora descargue en cualquier punto de
su recorrido.
6.1.5 Rodillos de tensión
Las variaciones de carga, de temperatura y de humedad, afectan a la longitud de la banda y debe
existir un dispositivo para evitar que se afloje y resbale en las poleas motoras, para ello se utilizan los
tensores que permitan tensar la banda.
Existen tensores de contrapeso o de gravedad y consisten en una polea montada sobre una armadura
que desliza libremente, arriba y abajo, entre dos guías formadas por vigas de sección. La tensión de
la banda se regula mediante la fijación de pesas a la armadura.
Si hay cambios de tiempo o de estaciones del año es probable que los tensores no lleguen a cumplir
las necesidades y que se deban agregar o quitar ciertas porciones de la banda.
Existen muchas variantes al tensor mostrado en la figura, diferenciándose principalmente en la forma
de ubicar los distintos tipos de rodillos y en la forma de aplicar la fuerza necesaria para producir la
tensión, lo cual en general se logra por medio de la aplicación de un peso. En algunos sistemas el
rodillo de cola o arrastrado, puede montarse sobre un carro y aplicar la tensión sobre el mism de
modo de tensionar toda la cinta.
Hay distintos tipos de accionamiento:
A. Con un tambor accionador.
B. Con dos tambores accionadores y uno desviador.
C. Con cinta presionante.
El ángulo de abrazamiento es en ángulo de contacto entre el rodillo con la cinta. Si hay más de una
polea los ángulos se suman.
Limitaciones del tensado:
Esquema de estaciones accionadoras
a) con un tambor accionador
b) con dos tambores accionadores y uno desviador
c) con cinta presionante

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• El esfuerzo que puede soportar para mantenerla tensada, dada su longitud (para cubrir largas
distancias, se las dispone en tándem).
• Temperatura del material a transportar, máxima temperatura admisible 120 °C (para no
dañar la cubierta de la banda).
6.1.6 Potencia consumida
La potencia consumida por el transportador de banda depende de ciertas variables, y puede
calcularse mediante fórmulas empíricas, como:
1) Para un trasportador de banda que trabaja en vacío o
descargado (valor mínimo)
2) Para el transporte de materiales en horizontal (con
exclusión del transporte por banda):
3) Para la elevación de materiales a cierta altura (con
exclusión de la banda que se equilibra por si misma)
4) Total de la potencia consumida (suma de 1, 2 y 3):
5) La potencia consumida por el volteador se puede calcular con:
Variables de las que depende la potencia cons.

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6.2 TRANSPORTADORES DE CADENA
Ventajas:
• Bajo costo de instalación.
• Adaptabilidad a una amplia variedad de condiciones.
• Facilidad de adaptación para elevador.
Desventajas:
• Gran necesidad de potencia.
• Propenso a roturas con servicios continuos.
• Operación ruidosa.
Por tanto, se lo usa cuando la distancia es corta, la carga es ligera o intermitente,
el costo de instalación es importante y el consumo de potencia no es un
problema. Son muy útiles como elevadores.
Los principales componentes son: las cadenas, los elementos de movimientos del material y los
motores. Los elementos de movimiento se hallan enganchados a las cadenas. Distintas cadenas se
observan en la figura.
6.2.1 Transportadores de rasqueta
Está constituido por una o dos cadenas sin fin, que se mueven dentro de una artesa o canal sobre un
grupo de guías. Las cadenas llevan placas de madera o acero, llamadas paletas, aletas o rasquetas,
dispuestas a intervalos regulares. El perfil de las placas les permite ajustarse con el perímetro de la
sección transversal de la artesa, rascando el fondo de la misma. Las cadenas arrastran a las paletas y
al material sólido a lo largo del canal, y pasan sobre las ruedas dentadas en ambos extremos, una de
las cuales actúa como motora.
En algunos modelos las paletas rascan el fondo,
mientras en otros van suspendidas de dos cadenas
o con dos rodillos. Los modelos con rodillos, tienen
sus paletas unidas a palancas que apoyan sobre las
ruedas (rodillos), las cuales presentan una pestaña
que les permite deslizarse por rieles. En este caso
hay un rodillo para cada rasqueta individual y, a
veces, se cuenta además con una cadena de unión
a las unidades inmediatamente anterior y
posterior.

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Cada una de las carreras puede utilizarse para la manipulación de solidos; sin embargo, solo suele
usarse el recorrido inferior. Son frecuentes velocidades de 30 m/min, aunque, en general, varían de
6 a 60 m/min.
Pueden utilizarse sobre planos inclinados hasta 45°, pero es preferible limitar la inclinación a 30°.
Estos se aplican profusamente para el transporte de materias granulares sueltas que no sean
abrasivas, como granos de cereales, desperdicios alimenticios, basuras y carbón, pero resultan
inapropiados para materias duras, frágiles y abrasivas, como los minerales triturados. Con materiales
almacenados a granel, cumplen la funcion de levantar el material de las pilas y elevarlo sobre cintas
transportadoras hacia otro punto de descarga.
La capacidad del transportador de rasquetas es menor en plano inclinado que en dirección horizontal.
Si los ángulos son de 20, 30 y 40º la capacidad será de 77%, 55% y 33% respectivamente, respecto a
la nominal en dirección horizontal. La capacidad viene definida por el tamaño de los elementos de
movimiento y el espaciado, pero puede calcularse mediante la fórmula siguiente (rendimiento de
80%):
𝑇 =
𝐵𝐷𝑆𝜌<
208000
Siendo:
• T = capacidad, en Tn/h
• B = ancho de la rasqueta, en cm
• D = altura de la rasqueta, en cm
• S = velocidad del transportador, en m/min
• ρb = densidad aparente del material transportado, en kg/m3
Esta expresión se aplica a los transportadores horizontales y a los inclinados con un ángulo que no
supere el de reposo propio del material tratado.
La potencia exigida para el movimiento del transportador de rasquetas puede calcularse con la
fórmula siguiente:
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎, 𝐶𝑉 =
𝑎. 𝑇. 𝐿 + 𝑏. 𝑊. 𝐿. 𝑆 + 32,8. 𝐿
1000
En la cual:
• L = longitud del transportador entre ejes de las ruedas dentadas, en metros
• T = cantidad de material manipulado, en tn/hr
• W = peso total (kg) de las cadenas y rasquetas, por metro de distancia entre centros.
Generalmente, casi igual a Tmax/2,44
• S = velocidad, en m/min
• a = constante para el material
• b = constante para el trasportador

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6.2.1.1 Transportador Redler
Constituye un tipo especial de transportador de rasquetas,
especialmente indicado para materiales secos y sueltos. Consiste
en un conducto metálico, que puede ser circular, rectangular o
cuadrado, y a lo largo del cual pasa una cadena provista de
rasquetas. Éstas solo ocupan una parte de la sección transversal
del conducto, que está parcial o totalmente lleno de material.
El movimiento de las rasquetas transporta al material por el
conducto, debido a que el frotamiento de las partículas entre sí
resulta mayor que el que se produce entre las mismas y las paredes
lisas del conducto.
Pueden ser de simple o doble caja con sentidos opuestos,
conformando equipos mas compactos.
Este tipo de máquinas encuentra aplicación preferente en la
manipulación de materias secas, finamente divididas o
pulverulentas, tales como las harinas, cemento, arcillas y
materiales sueltos, como la arena, el carbón, los granos de
cereales, y los cereales alimenticios manufacturados.
Una de sus principales ventajas es que se presta, tanto para el
transporte vertical como el horizontal. Reporta algunas ventajas el
hecho de que su canal sea completamente cerrado.

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6.2.2 Transportador de banda articulada
Es análogo al de banda, ya que el material sólido va en un canal que,
en este caso, está formado por secciones de madera, o metal,
articuladas entre sí, en lugar de una banda continua y flexible.
Consiste en placas individuales con ramales de cadena sin fin a cada
lado, montados sobre rodillos. Las placas articuladas están
conectadas mediante flejes acerados formando un doble reborde, el
reborde crea un canal continuo que evita toda perdida de materia
durante el acarreo y permite su acuñado entre las dos placas en el
extremo de descarga. El reborde tambien impide que el material
resbale hacia atrás cuando el transportador se monta inclinado. Los
transportadores de planchas suelen utilizarse cuando los
materiales a manipular están aterronados, son abrasivos, muy
calientes o perjudiciales por otras causas, para los de cinta común.
El gran peso de este transportador limita su aplicación a distancias
relativamente cortas y velocidades mucho menores, pero pueden
acarrear cargas mucho más pesadas que los de banda. El único
punto de descarga es el extremo de cabeza.
6.2.2.1 Transportador de Peck
Los contornos de las planchas pueden ser de formas muy variadas. Una modificación del
transportador es el acarreador de Peck en el cual se llega a constituir una serie continua de cubetas
soportadas por pivotes sobre dos cadenas sin fin, en vez de planchas. Los cangilones mantienen su
posición de trabajo por su propio peso, y pueden transportar materiales horizontal o verticalmente.
Los cangilones se descargan gracias a un dispositivo que permite un giro en angulo recto.

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6.2.3 Transportador de baldes o cangilones
Se aplican para el transporte en dirección vertical de materiales que fluyen
libremente. Son equipos mas eficientes que los rascadores ya que no existe una
fuerte friccion entre el material y el elemento de movimiento, ni tampoco
deslizamiento. A las cadenas se le adicionan dispositivos para sostener baldes de
diseños específicos, que pueden observarse en la figura.
La descarga puede realizarse de tres maneras surgiendo: descarga centrífuga, de
descarga por gravedad y de descarga continua.
En el elevador de descarga centrífuga los cangilones están remachados por su parte posterior a un
eslabón de la cadena o a la banda. Los cangilones van espaciados sobre la cadena o banda. Los
cangilones se cargan con el material que cae por un vertedero, o por excavación de la carga situada
bajo la rueda inferior. La carga es lanzada fuera de los cangilones por la acción de la fuerza centrífuga
cuando éstos pasan sobre la rueda superior. La velocidad de los cangilones se ajusta para que en la
descarga se otorgue la suficiente fuerza centrífuga. Se pueden utilizar para casi toda clase de
productor con tal de que no se adhieran y puedan descargarse libremente de los cangilones; aunque
se adaptan mejor para la manipulación de materias ligeras como granos de cereales, cenizas etc.
En el elevador de descarga por gravedad, los cangilones, que van unidos por testeros laterales a
cadenas sin fin, quedan invertidos totalmente bajo la rueda superior, efectuando así una descarga
eficaz. El tren de poleas inferior desvía los cangilones descendentes. Además, estos necesitan de un
rodillo tensor en la cadena. Este sistema permite la descarga perfecta de materiales que no sean
fácilmente manipulados por el elevador de descarga centrífuga, pero no se recomienda cuando la
fluidez del material no es excelente.
El elevador de descarga continua está construido con los cangilones o baldes tan próximos entre sí,
que cada uno de ellos descarga por acción de la gravedad, pasando la carga sobre la cara superior
del cangilón anterior hacia el vertedero de salida. Los baldes son mas pequeños que en elevador de
descarga centrífuga. La gran capacidad de este elevador se consigue por su gran número de
cangilones y no por su velocidad. Puede disponerse vertical o inclinado y suelen usarse con materias
más pesadas y abrasivas.
La potencia consumida para propulsar los transportadores de planchas y de cangilones, puede
evaluarse mediante la expresión:
𝑃𝑜𝑡, 𝐶𝑉 =
(𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑚á𝑥 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑟𝑠𝑖ó𝑛). .𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑,
𝑚
𝑠𝑒𝑔0
75
Las capacidades de transporte de planchas y cangilones, y de los elevadores de cangilones varían
desde pocas toneladas hasta casi 150 toneladas/hora, para materiales cuya densidad es de unos
900 kg/m3. La capacidad varía de modo casi inversamente proporcional a la densidad de la carga.

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6.2.4 Transportador de arrastre o listones
6.2.4.1 Transportador de bandejas
Están construidos a base de una o dos cadenas sin fin,
a las que van unidas barras transversales,
generalmente de madera, que se arrastran sobre el
fondo plano de un canal. Se emplean para transportar
materiales sueltos, como virutas, aserrín y basuras.
El espesor de la capa de material desplazado depende
de si se trata de materiales de grano fino o grueso. La
capacidad de trabajo, cuando el material arrastrado
tiene espesor de 10 cm con una velocidad de 1 m/min,
varía de 1,25 a 2,5 m3
/h. La velocidad no deberá
exceder de 10 m/min, para materiales abrasivos. La
capacidad es directamente proporcional a la velocidad.
6.2.4.2 Transportador de eslabones
Consisten en dos cadenas sin fin, a las que va unida una malla metálica que actúa como banda. Posee
un rodillo motor y un rodillo loco, ambos dentados. Además puede contar con rodillos locos para
evitar el pandeo.
Se utilizan cuando no son necesarias ni paletas ni listones, ya que es suficiente el contacto con la
cadena para desplazar el material. Se utilizan cuando la carga es muy pesada o cuando se la somete
a altas temperaturas.

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6.2.4.3 Transportadores de rodillo
En este tipo de transportadores los rodillos son accionados por medio
de una cadena que transmite el movimiento a los piñones de cada
rodillo o bien pueden ser accionados por una banda debajo de ellos.
Existen tambien rodillos autopropulsados, pero son extremadamente
caros. Tambien hay transportadores de rodillos accionados por
gravedad, en tal caso los rodillos solo necesitan un soporte giratorio a
cada lado que se acople bien a las vigas.
Este tipo de transportadores es ideal para el manejo de objetos de
servicio pesado, como pueden ser tarimas o tambos.
6.3 TRANSPORTADORES SIN FIN, HELICOIDALES O DE TORNILLO
Consisten en un eje de torsion de acero sobre el cual está sujeta una espiral por un borde o nervio,
constituyendo el husillo o tornillo sin fin. El movimiento rotatorio del tornillo provoca el avance del
material dentro de un canal o cuna contenedora, cuyas paredes no roza. El vástago o eje de torsion
va propulsado por un motor mediante engranajes o una cadena. Se construyen en secciones o
unidades de 2,5-4 m de longitud, que pueden acoplarse entre sí. El esfuerzo de torsión que sufre el
eje suele limitar la longitud del canal de transporte, que no debe rebasar los 30 m. Su diámetro varia
entre 6 y 60 cm y depende del tamaño de los pedazos o terrones de material.
Los transportadores de tornillo son compactos, exigen una cámara de carga (canal) pequeña y no
precisan mecanismo de retorno. Los gastos de instalación y conservación son pequeños. Los
materiales se mezclan al pasar por el transportador, lo cual en ocasiones significa una ventaja. La
tendencia a la trituración de materiales desmenuzables que se provoca en este tipo de transportador
puede constituir una ventaja o no.
Los tornillos pueden ser huecos para circular medios calefactores o de enfriamiento en su interior
para aplicaciones especiales. Las aletas del husillo se construyen de fundicion o se recubren por una
aleación metálica dura como acero al manganeso cuando se manejan materiales abrasivos.

102
El canal suele tener una sección transversal mucho
mayor a la del husillo o tornillo, de modo que el
material transportado frota consigo mismo y no
contra el canal, lo que disminuye el desgaste. Si el
transporte es horizontal la sección transversal del
canal tiene forma en U, mientras que si el
transporte es inclinado el canal es cilindrico para
proteger al material. El canal puede ser abierto en
la parte superior o puede estar completamente
cerrado para trabajar con atmosfera positiva o
negativa según sea la naturaleza del material a
transportar.
Se utilizan en la manipulación de materiales de molienda fina de granos y semillas, materiales muy
calientes como el asfalto, materiales químicamente activos, materiales viscosos (manteca de mani,
carne molida) y materiales que discurren fácilmente como polvos (cenizas, grava, arenas, azúcar,
almidon). Cuando se lo usa en sistemas de alimentación se observan dos modelos: alimentador a
tornillo y alimentador tipo estrella.
El alimentador a tornillo permite un control preciso de los solidos particulados alimentados, ya que
utiliza un tornillo sin fin cuyo paso o pitch se va agrandando a medida que se acerca a la salida, lo
cual mejora el escurrimiento del solido. El volumen contenido en cada porción del alimentador será
liberado en un determinado periodo de tiempo. Si se aumenta la velocidad de rotación, aumentara
el caudal que el mismo dejara pasar.
El alimentador tipo estrella presenta un eje al cual se le adosan paletas formando una estrella el cual
alimenta a un tornillo sin fin, el cual asegura que el caudal sea uniforme.
El consumo de energía de los sinfines y, en general de todos los transportadores que actúan por
roscado, puede evaluarse como la suma de las energías necesarias para mover la maquinaria
marchando en vacío, vencer la resistencia de los frotamientos y la exigida para elevar el material a

103
cierta altura. La potencia necesaria para marchar un sinfín se emplea principalmente para vencer el
rozamiento de los cojinetes y engranajes, y es siempre relativamente pequeña.
Para el transporte horizontal de materiales, la potencia consumida por el transportador se calcula,
en cavallos de vapor (1CV=75kgm/s), por la siguiente fórmula.
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎, 𝐶𝑉 =
(𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒)(𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑, 𝐾𝑔/𝑚𝑖𝑛)(𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑, 𝑚)
45000
Siendo el coeficiente:
• 4,0 para las cenizas
• 2,5 para el carbón
• 1,3 para los granos
6.4 TRANSPORTADORES NEUMÁTICOS
Se utilizan para transportar materiales secos, finos y a granel cuando debe mantenerse el material
limpio, o el mismo es perjudicial o pulverulento. Algunas veces se utiliza el transporte neumatico
cuando el recurrido tiene muchas vueltas o elevación, de tal forma que el coste de otros equimos
seria muy elevado. Son extremadamente versátiles, adecuados y económicos para muchos procesos.
La desventaja de este sistema es que requiere mucha potencia.
El material se transporta en suspensión de una corriente de aire y al constituir sistemas cerrados no
son contaminantes. La velocidad del aire puede ir desde 900 a 6000 m/min. Se necesitan 1,4-5,6 m3
de aire por cada tn/h de material manejado, dependiendo de la naturaleza y peso del material, la
distancia de transporte, la elevación, etc.
Los elementos comunes son: una bomba, soplador o ventilador para producir una corriente de aire,
un ciclón para separar las particular más grandes y un filtro de bolsas o mangas para eliminar polvos.
Una bomba cicloidal produce un vacio moderado y su succion va conectada al sistema de transporte,
por lo que el aire proviene del filtro de bolsas. El material absorbido pasa a través de una tobera que
puede ser fija o móvil. La corriente de aire con el sólido en suspensión llega a un ciclon separador y
seguidamente a la bomba. Cuando el material lleva polvos que pueden dañar a la bomba,
perjudiciales si se descargan a la atmosfera o que tienen valor monetario, se coloca entre la bomba
y el ciclon separador un filtro de bolsas.

104

105
7 AGITACIÓN Y MEZCLA
Agitación: se refiere al movimiento inducido de un material en una forma específica, generalmente
con un modelo circulatorio dentro de un tipo de contenedor (suele ser cilíndrico). Consiste en
producir movimientos turbulentos con un patrón definido en el seno de fluidos por medio de
dispositivos mecánicos produciendo el movimiento relativo de uno respecto del otro.
Mezclado: Operación en la cual se efectúa una combinación uniforme de dos o más componentes,
su objeto es alcanzar una distribución uniforme de los componentes mediante el flujo. Se refiere a la
distribución aleatoria, dentro y a través una de otra, de dos o más fases inicialmente separadas.
El objetivo es lograr:
• la mezcla homogénea de dos o más líquidos miscibles.
• la suspensión o dispersión de sólidos en un líquido.
• la emulsión o dispersión de un líquido no miscible en otro.
• la dispersión de un gas en un líquido para favorecer una reacción química, etc.
• la mejora en la transferencia de calor.
Cabe destacar la influencia de la viscosidad, cuanto más viscosos sean los líquidos por mezclar o
mayor sea la diferencia de viscosidad entre ellos, mayor será la dificultad de efectuar el mezclado.
Aplicaciones:
• Mezcla discontinua de líquidos: Deben moverse grandes corrientes de líquido (turbulencia)
hacia todos los puntos del sistema a fin de lograr la difusión molecular.
• Transferencia de materia en sistemas heterogéneos: Se debe dispersar o suspende la fase
discontinua en la totalidad de la continua y se debe provocar turbulencia intensa entre ambas
fases para favorecer la transferencia de masa. Ejemplo: Disoluciones de solidos, reacciones
químicas heterogéneas, etc.
• Formación de emulsiones: la fase líquida dispersa debe ser sometida a altas velocidades para
que sea dividida en pequeñas gotas y prevenir la decantación de estas.
• Transferencia de calor y uniformidad de temperatura: Para reactores discontinuos enfriados
o calefaccionados con camisas o serpentines, se debe crear una turbulencia importante cerca
de estas zonas para favorecer la transferencia de calor y materia. Para liquidos viscosos la
zona de turbulencia es de corta extensión, generándose “cuellos de botella” en la
transferencia de calor y materia.
7.1 EQUIPOS DE AGITACIÓN ROTATIVOS
Los agitadores industriales se componen de los siguientes elementos (pueden o no poseerlos en su
totalidad):
• Tanque
• Motor
• Camisa para refrigeración o calentamiento, serpentines o tubos aleteados
• Bafles o placas deflectoras
• Eje
• Agitador mecánico o rodete

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Los líquidos se agitan con más frecuencia en tanques o
recipientes, generalmente de forma cilíndrica y provistos
de un eje vertical. La parte superior del recipiente puede
estar abierta al aire o cerrada. Las proporciones del tanque
varían bastante dependiendo de la naturaleza del
problema de agitación. Sin embargo, en muchas
situaciones se utiliza un diseño estandarizado como el que
se muestra en la figura. El fondo del tanque es redondeado
y no plano, con el fin de eliminar los bordes rectos o
regiones muertas en las que no penetrarían las corrientes
de fluido. La altura del líquido es aproximadamente igual
al diámetro del tanque. El rodete va instalado sobre un eje
suspendido, es decir, un eje soportado en la parte
superior. El eje está accionado por un motor electrico, a
veces directamente conectado al eje, pero más frecuentemente acoplado al eje a través de una caja
reductora de velocidad. El largo del eje se estima cuando se establece la geometria del recipiente y
la ubicación en el liquido de los propulsores. El eje debe ser capaz estructuralmente de transmitir
para esa geometria el torque y tener la resistencia al pandeo que se produce por las fuerzas aleatorias
producto de los desbalances hidraulicos que puedan que actuen sobre los impulsores. Ademas se
debe asegurar que las frecuencias naturales de vibracion esten lo suficientemente alejadas de las
condiciones de operación, de no se asi se puede destruir el equipo.
Para evitar que la masa entera entre en rotacion se colocan paletas deflectoras estacionarias en las
paredes del recipiente. Tambien se pueden colocar dos rotores que giren en direcciones opuestas o
inclinar el eje de rotacion o colocarlo descentrado con respecto al recipiente.
La adecuada eleccion de los sellos es fundamental en aquellos equipos que trabajan a presion y
temperatura, o cuando el eje sale del recipiente debajo del nivel del liquido. Si se trabaja a presion o
temperatura el sello entre el eje y la tapa del recipiente es critico y se pueden emplear acoples
magneticos.
Generalmente lleva incorporados también accesorios como tubuladuras de entrada y salida,
serpentines, encamisados y vainas para termómetros u otros instrumentos de medida de la
temperatura. Para recipientes con serpentines se emplean agitadores de bastidores de gran
diámetro y baja velocidad.
El rodete crea un modelo de flujo en el sistema, dando lugar a que el líquido circule a través del
tanque y eventualmente retorne al rodete. Por lo general los agitadores no se ponen en servicio si el
tanque se encuentra vacío, ya que el comportamiento dinámico es distinto a cuando este está
sumergido en líquido (incluso aquellos que giran a baja velocidad). El grado de mezclado dependerá
del producto final u objetivo que se está buscando.
7.1.1 Modelos de flujo en tanques agitados
El tipo de flujo que se produce en un tanque agitado depende del tipo de rodete, de las características
del fluido y del tamaño y proporciones del tanque, placas deflectoras y agitador.

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La velocidad del fluido en un punto del tanque tiene tres componentes, y el tipo de flujo
global en el mismo depende de las variaciones de estas tres componentes de la velocidad
de un punto a otro. La primera componente de velocidad es radial (C) y actúa en dirección
perpendicular al eje del rodete. La segunda es longitudinal o axial (A) y actúa en dirección
paralela al eje. La tercera es tangencial o rotacional (B), y actúa en dirección tangencial a
la trayectoria circular descrita por el rodete. Las componentes radial y longitudinal dan
lugar al flujo necesario para que se produzca la mezcla.
Cuando el eje es vertical y está dispuesto en el centro
del tanque, la componente tangencial de velocidad
es generalmente perjudicial para la mezcla. El flujo
tangencial sigue una trayectoria circular alrededor
del eje y, según se representa en la figura (en la figura
están presentes los tres tipos de flujo porque es una
representación real de un agitador), crea un vórtice
en la superficie del líquido que, debido a la
circulación en flujo laminar, da lugar a una
estratificación permanente en diferentes niveles de
sustancias sin mezclar, sin que exista flujo longitudinal de un nivel a otro. Si
están presentes partículas sólidas, las corrientes circulatorias tienden a lanzar las partículas contra la
pared del tanque, debido a la fuerza centrífuga, desde donde caen acumulándose en la parte central
del fondo del tanque. Por consiguiente, en vez de mezcla se produce la acción contraria, o sea,
concentración.
En el flujo tangencial o circulatorio, el líquido fluye según la dirección del movimiento de las palas
del rodete y por ende disminuye la velocidad relativa que existe entre las palas y el liquido, con lo
cual se limita la potencia que puede ser absorbida por el liquido.
En un tanque sin placas deflectoras, el flujo circulatorio es inducido por todos los tipos de rodete,
tanto si el flujo es axial como radial. Esto genera un vórtice en la superficie del líquido, disminuye la
velocidad relativa que existe entre las palas y el líquido, y una estratificación en diferentes niveles de
sustancias sin mezcla. Para velocidades de giro del rodete elevadas, la profundidad del vórtice puede
ser tan grande que llegue al rodete mismo, dando lugar a que en el líquido se introduzca el gas que
está encima de él, lo cual normalmente debe evitarse.
7.1.1.1 Prevención de flujo circulatorio o tangencial
El flujo circulatorio y los remolinos pueden evitarse por uno de los métodos siguientes:
1) En tanques de pequeño tamaño se dispone el rodete separado del centro del
tanque (descentrado) y el eje se coloca inclinado según un plano perpendicular a
la dirección del movimiento. En los tanques de mayor tamaño, el agitador puede
montarse en la parte lateral del tanque, con el eje en un plano horizontal, pero
formando un cierto ángulo con el radio. Sin embargo, esta ultima configuración
tiene la desventaja de necesitar un sello mecánico que evite que el líquido que está
dentro del tanque fugue hacia la parte exterior y el mantenimiento es mucho más
complejo (ya que es más simple sacar un agitador vertical del tanque que uno
lateral).

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2) En los tanques de gran tamaño, con agitadores verticales, el método más
conveniente de reducir los remolinos es instalar placas deflectoras, que impiden el
flujo rotacional sin afectar al flujo radial y longitudinal. Excepto en tanques muy
grandes, son suficientes cuatro placas deflectoras. Para agitadores de turbina, la
anchura de la placa deflectora no es preciso que sea mayor a 1/12 parte del
diámetro del tanque; para agitadores de hélice basta con 1/8. Estas placas no son
necesarias cuando el rodete entra al tanque lateralmente, está inclinado o
desplazado del centro.
Una vez que el flujo circulatorio ha cesado, el modelo
específico de flujo en el tanque depende del tipo de rodete.
De esta forma surgen los tanques de flujo axial, radial y
tangencial.
En un tanque cilíndrico vertical, la altura del líquido deberá ser
igual, o algo mayor, que el diámetro del tanque. Si se desea una
mayor profundidad de líquido se pueden instalar dos o más
rodetes sobre el mismo eje, actuando cada rodete como un
mezclador separado. Para cada rodete se generan dos corrientes
de circulación, tal como se muestra en la figura. El rodete
inferior, bien de tipo turbina o hélice, se instala a
aproximadamente un diámetro del rodete por encima del fondo
del tanque.
7.1.1.2 Agitadores de flujo axial
Permite un flujo que se deprende de las palas del impulsor de forma perpendicular y por lo tanto
presenta reciruclacion, donde la corriente se esparce radialmente en todas las direcciones hacia la
pared, asciende a lo largo de la pared y retorna desde la parte superior hasta el punto de succión en

109
la zona central del rodete, creando un campo de flujo de ida y vuelta paralelo al eje de giro. Este tipo
de flujo se presenta con 200<Re<600 y se transforma en flujo radial cuando el numero de Reynolds
disminuye.
Los agitadores de flujo axial incluyen a todos los que tienen palas que forman un angulo de 90º con
el plano perpendicular al eje. Las hélices y turbinas de aspas inclinadas son las mas representativas
de este tipo de agitadores. Se utilizan agitadores de hélice cuando se desean fuertes corrientes
verticales, por ejemplo, cuando han de mantenerse partículas sólidas en suspensión.
Existen dos rangos básicos de velocidades de giro: de 1150 a 1750 rpm con transmisión directa, y de
350 a 420 rpm con transmisión por engranajes. Para la suspensión de sólidos es habitual utilizar las
unidades de transmisión por engranajes, mientras que para reacciones o dispersiones rápidas son
más apropiadas las unidades de alta velocidad.
7.1.1.3 Agitadores de flujo radial
Se produce un buen flujo radial en el plano del rodete, dividiendo el flujo hacia la pared para formar
dos modelos distintos de circulación. Una parte fluye hacia abajo a lo largo de la pared y retorna hacia
el centro desde el fondo, mientras que otra asciende hacia la superficie y retorna al rodete desde la
parte superior.
Los mas representativos son los agitadores de palas planas. Este tipo de agitadores incluyen palas (o
aspas) paralelas al eje del motor. Los mas pequeños y de aspas multiples se denominan “turbinas de
placas planas”; los mayores, de velocidades más bajas, con dos o cuatro aspas, se denominan
agitadores de palas o paletas. Generan un flujo radial para cualquier Reynolds y proporcionan alta
velocidad tangencial aunque baja capacidad de impulsión.
En la mayoría de los procesos industriales de mezclado se busca que la capacidad de impulsión sea
lo mayor posible, mientras que la velocidad tangencial no constituye un factor de importancia y por
lo tanto se prefiere evitar. Por esto, este tipo de agitador no es de uso común, siendo los mas
utilizados los que maximizan el flujo y minimizan la velocidad tangencial. Estos agitadores de palas
rigidas se clasifican según el valor del cociente entre el área total de las palas con respecto al del
ciruclo que circunscribe al agitador. A medida que aumenta la viscosidad aumenta el valor del
cociente, lo cual resulta mas efectivo para proporcionar un tipo de flujo predominantemente axial.
7.1.1.4 Agitadores de flujo tangencial o de paso cerrado
En este tipo de agitadores se incluyen los de tipo de tipo ancla y helicoidal. Su principal característica
es que trabajan muy cercanos a la pared del estanque y son particularmente eficaces para fluidos de
alta viscosidad, en los que es necesario tener concentrada la capacidad de mezcla cerca de la pared,
consiguiéndose un campo de flujo más efectivo que con los agitadores anteriormente mencionados.

110
7.1.2 Tubos de aspiración
El flujo de retorno a un rodete de cualquier tipo llega a este desde todas las direcciones, ya que no
está bajo el control de superficies sólidas (similar al aire en un ventilador). En la mayor parte de las
aplicaciones de los mezcladores de rodete esto no constituye una limitación, pero cuando es preciso
controlar la dirección y velocidad de flujo en la succión del rodete, se utilizan tubos de aspiración
como los que se muestran en la figura. Los tubos de aspiración para rodetes se montan alrededor de
los mismos, mientras que en el caso de turbinas se montan inmediatamente encima, tal como se
muestra.
Los tubos de aspiración aumentan la fricción del fluido y, para una potencia de entrada dada, reducen
la velocidad de flujo, de forma que no se usan si no son absolutamente necesarios. Estos dispositivos
se usan cuando se desea:
• Un elevado esfuerzo constante en el rodete, como ocurre en la preparación de emulsiones.

111
• Cuando es preciso dispersar en el liquido particulas solidas que tienden a flotar sobre la
superficie del liquido en el tanque.
7.1.3 Rodetes
Los agitadores de rodete se dividen en dos clases: los que generan corrientes paralelas al eje del
rodete, y aquellos que generan corrientes en dirección tangencial o radial. Los primeros reciben el
nombre de rodetes de flujo axial (generan corrientes paralelas al eje del rodete), y los segundos
rodetes de flujo radial (generan corrientes en dirección tangencial o radial). Los tres principales tipos
de rodetes son hélices, palas y turbinas.
7.1.3.1 Hélice
Su flujo es principalmente axial. Las hojas de las hélices suelen ser curvas.
7.1.3.1.1 Hélice de tres hojas o marina
• Genera corrientes de flujo axial y tangencial.
• Trabajan a alta velocidad (1800 rpm). Las hélices pequeñas giran con la
misma velocidad que el motor (1150 a 1750 rpm), y las grandes entre 400 y
800 rpm.
• Generan elevada turbulencia.
• Se utilizan cuando se requieren intensas corrientes verticales, como por
ejemplo para mantener en suspensión particulas solidas pesadas, pero
únicamente en líquidos poco viscosos (hasta 5000 ctp).
• Se utilizan para el mezclado y dispersión de suspensiones.
• Las hélices son impulsores de hojas cotas (generalmente de menos de ¼ del
diámetro del tanque). Pueden estar construidas con diversos materiales
(acero, aluminio, etc.) que dependerá de la robustez, la erosion a la que se
somete, etc.
• Una revolución completa de la hélice provoca el desplazamiento longitudinal del liquido una
distancia fija que depende del ángulo de inclinación de las palas. La relación entre esta
distancia y el diámetro de la hélice se conoce como paso de hélice. Una hélice con un paso
de 1 (L/D) se dice que tiene paso cuadrado.
• Las corrientes de flujo que salen del rodete continúan a través del líquido en una dirección
determinada hasta que chocan con el fondo o las paredes del tanque.
• La columna, altamente turbulenta de remolinos de líquido, abandona el rodete y arrastra al
moverse el líquido estancado.
• Debido a la persistencia de las corrientes de flujo, los agitadores de hélice son eficaces en
tanques muy grandes para homogeneizar, suspender y favorecer el intercambio de calor.

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7.1.3.1.2 Hélice cubierta
• Posee un aro solidario a la hélice (aro guía circunferencial).
• Utiliza velocidades medias a altas.
• Está diseñada para evitar vibraciones en el eje durante el mezclado de
líquidos de baja viscosidad, el comportamiento es igual al propulsor de
tres hojas (mismas características).
• Se utiliza para extraer el material a ser mezclado desde arriba mientras se
genera flujo axial dentro del recipiente. Son equipos excelentes para
homogeneizar.
• Crea un mínimo de fuerzas de cizallamiento.
• Lleva un mínimo nivel de peligro de lesiones cuando el contacto es hecho
con vasija.
7.1.3.2 Palas o paletas
Su flujo es principalmente radial o tangencial. Las hojas son principalmente
rectas. Son malos mezcladores.
7.1.3.2.1 Palas planas
• Genera flujo radial y tangencial. Las palas giran a bajas o moderadas
velocidades en el centro del tanque, impulsando el líquido radial y
tangencialmente, sin que haya prácticamente movimiento vertical
excepto que las placas están inclinadas.
• Son malos mezcladores (no se utilizan para mezclar), una aplicación sería
para mantener el fondo de un recipiente libre de sólidos (no interesa que
haya uniformidad completa en el tanque).
• Se pueden usar para intercambio de calor.
• Se operan con fluidos de viscosidad moderada.
• Velocidades bajas a moderadas (20 a 150 rpm)
• Consta de una pala plana que gira sobre un eje vertical. A veces las palas están inclinadas,
pero lo más frecuente es que sean verticales. Las corrientes que generan se desplazan hacia
fuera hasta la pared del tanque y después hacia arriba o hacia abajo.
• La longitud total de un rodete de palas está típicamente comprendida entre el 50% y el 80%
del diámetro interior del tanque. La anchura de la pala es de un sexto a un décimo de su
longitud.
• En tanques profundos se instalan varias palas, unas sobre otras, en un mismo eje.
7.1.3.2.2 Palas curvas
• Generan flujo radial. La cantidad del flujo axial depende de la
relación del diámetro y la distancia inferior del impulsor.
• Las palas poseen una curva hacia atrás en la dirección del flujo.
Pueden ser rectas o inclinadas
• Porque la forma del impulsor de curva de retroceso está diseñada
originalmente para las aplicaciones revestidas de vidrio. No es
óptima en los términos de las dinámicas de fluido, y por tal motivo
se reemplazará cada vez más por más impulsores eficientes.

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7.1.3.2.3 Agitador de áncora o compuerta
• Genera un flujo radial y tangencial. Se puede decir que son los agitadores tangenciales en sí.
• Opera a velocidades bajas.
• Se utiliza en estanques amplios y bajos.
• Para fluidos viscosos que requieren poco esfuerzo de cizallamiento.
• Las áncoras resultan útiles para prevenir que se depositen sólidos sobre una superficie de
transmisión de calor, tal como un tanque encamisado, pero en cambio son malos
mezcladores.
• Las placas se adaptan a la forma de las paredes del tanque, de forma que la rascan y pasan
sobre ella con una muy pequeña holgura. En la transmisión de calor, el pequeño tamaño de
la holgura evita que se mezclen los liquidos de gran viscosidad frenando las corrientes
convectivas a cortas distancias y evitando que se propagen lo suficiente. En casos de
suspensión, con liquidos que se concentran en el fondo se puede hacer ancoras que rasquen
el fondo.
• Las paletas efectúan dos movimientos circulares: uno de rotacion sobre su proprio eje y otro
de traslación en una orbita circular.
• La mezcla lenta de la masa se produce por la acción centrífuga ligera de las aspas giratorias.
El movimiento se puede incrementar al inclinar las aspas.
• Si el recipiente tiene fondo recto recibe el nombre de agitador de reja, si el fondo es curvo
recibe el nombre de agitador de ancla.
• En algunos diseños hay dos áncoras dispuestas uno sobre la otra con direcciones de giro
opuestas.
7.1.3.3 Turbinas
• Son agitadores con numerosas palas cortas, que giran a
altas velocidades sobre un eje montado centralmente en el
tanque. Las placas pueden ser rectas o curvas, inclinadas o
verticales.
• Giran a altas velocidades (30 a 500 rpm).
• Siempre el eje se coloca central.
• El rodete puede estar abierto, semicerrado o cerrado por
discos.
• El diámetro del rodete es menor que el de las palas,
variando entre el 30% y el 50% del diámetro del tanque.
• Las turbinas son para un amplio intervalo de viscosidades.
• En líquidos de baja viscosidad las turbinas generan fuertes corrientes que persisten en todo
el tanque, destruyendo bolsas de fluido estancado.

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• Cerca del rodete hay una zona de corrientes rápidas, elevada turbulencia e intensa
cizalladura.
• Las corrientes principales son radiales y tangenciales.
• Las corrientes radiales impulsan al liquido contra las paredes laterales del tanque, desde
donde la corriente se divide, una parte fluye hacia arriba y otra hacia el fondo, retornando
ambas al rodete. Se producen entonces corrientes de circulación separadas.
• Los componentes tangenciales inducen la formación de vórtices y remolinos, que deben ser
destruidos por placas deflectoras o por un anillo difusor para que la agitación sea más eficaz.
7.1.3.3.1 Turbina de disco o Rusthon
• De flujo radial y tangencial. Los componentes tangenciales
inducen la formación de vórtices y remolinos.
• Operan con fluidos de gran viscosidad
• Consta de numerosas hojas cortas dispuestas en un disco. El
disco posee un efecto estabilizante.
• Las hojas pueden ser rectas o curvas y cubren un 30-50% del
diámetro del tanque.
• Cerca del rodete hay una zona de corrientes rápidas, elevada
turbulencia e intensa cizalladura.
• Se utilizan para dispersión, absorción y emulsión.
• Se utilizan también para dispersión de gas en líquido.
7.1.3.3.2 Turbina de hojas inclinadas
• Es aproximar el tanque a que sea como un reactor mezcla completa.
• Combina el flujo radial con el flujo axial.
• Existe transferencia de calor.
• Las aspas se encuentran a 45° con respecto a la horizontal, osea que
son inclinads. Además pueden ser rectas o curvas.
• Es útil para sólidos en suspensión.

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7.1.3.4 Disco con dientes de sierra
• Además de mezclar, van a romper y reducir el tamaño de ciertos sólidos
a partir de fuerzas de cizalla y demás.
• Permite la succion de fluido del centro del agitador a la periferia,
haciendo pasar e fluido entre sus dientes, lo que promueve una alta
cizalla que genera una excelente dispersión de la mezcla.
• Proporciona el flujo radial para estirar el material a mezclar desde la
parte superior y la parte inferior mientras crea gran turbulencia y altas
fuerzas de cizallamiento para particulas que deben reducirse.
• Se usan velocidades altas, genera turbulencia.
• Opera con potencias de 15 a 60 Hz
• Alta cizalladura (triturado)
• Se utiliza para disolver solidos en suspensión. Procesos solido-
liquido.
• El flujo es axial y radial.
• Recomendado para procesos de mezcla a altas velocidades como
epoxis, emulsiones, pinturas, etc.
• Se utilizan para procesos batch, por ejemplo, con agua y pasta de
celulosa, la cual es tomada por este agitador, al salir del mismo se
encuentra desmenuzada (como en la figura).
7.1.3.5 Impulsor hueco
• Genera un flujo radial.
• Opera a altas velocidades (1000 a 1200 rpm).
• El impulsor posee agujeros que se utilizan para dispersar un gas en una masa
de líquido. Además, el eje del impulsor es hueco, que está conectado con los
orificios en las 4 palas.
• A través del eje hueco los gases son continuamente recirculados desde el
espacio de la cabeza de arriba del liquido para llegar a los agujeros de las palas
del impulsor.
• La velocidad del agitador crea un vacío en la punta del impulsor. Entonces, a
mayor velocidad de agitación, mayor vacío y mayor es la fuerza impulsora para
este sistema.
• Se utilizan para el arrastre o dispersión de gas.
7.1.3.6 Banda helicoidal
• Se utiliza para homogeneizar soluciones sumamente viscosas, para mezcla
de liquidos y para procesos de transferencia de calor.
• Operan a velocidades bajas
• Consiste en una hélice en forma de banda, el cual está fijado al eje por
barras transversales.
• En diferencia a la hélice no se causa el flujo axial por diferentes presiones,
sino por un efecto de desplazamiento en el régimen de flujo laminar.
• Una desventaja del impulsor de banda helicoidal es el uso obligatorio de
travesaños para la estabilización. Esto previene la instalación de
deflectores, tubos de derrame, etc., los cuales son beneficiarios o necesarios en muchas
aplicaciones prácticas.

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• Con una relación del diámetro de 0,9 a 0,99, el impulsor de banda helicoidal está cerca a la
pared que opera el impulsor.
• Existen otras semejantes de banda helicoidal doble y de tornillo.
7.2 MEZCLADORES DE PASTAS
7.2.1 mezcladora de cintas o listones
• Se utilizan para mezclar solidos pulverizados o finamente
divididos y pastas de alta viscosidad como mermeladas y
pulpas. Se usa principalmente en la industria alimentaria.
• Las cintas son de tipo hélice de banda helicoidal. Ambas cintas
rotan imprimiendo un flujo axial a la mezcla ayudadas por la
forma de la solera. La cinta externa hace circular al producto
hacia la válvula de salida lentamente, mientras que la
circulacion impuesta por la cinta interna es opuesta y mas
ligera. Además, las cuchillas cortan el material al girar por lo
que imprimen cierto flujo radial.
• El eje tiene acopladas las dos cintas helicoidales, a lo cual se conoce como volteador. El
volteador se coloca en el centro de la solera.
• La solera tiene un fondo circular de forma de evitar zonas muertas. Usualmente la parte
superior es desmontable para un fácil mantenimiento. La entrada se encuentra en la parte
superior y la salida en la parte inferior.
• La carga máxima no debe superar la cinta exterior.
• Se construyen de acero al carbono.
• Los ejes pueden ser huecos y por el interior circular un fluido calefactor como el vapor, de
forma que al calentarse una pasta reduzca su viscosidad y sea más fácil de mezclar.
7.2.2 Mezcladora de paletas
• Se emplean para mezclar solidos pulverizados y finamente divididos y pastas (alta viscosidad).
• Tienen unas paletas conectadas a ejes secundarios que a su vez son perpendiculares al eje
central. Estas paletas están diseñadas para levantar y mezclar el material. La inclinación de
las paletas se regula con los ejes secundarios y permite que el mezclado sea más eficiente, ya
que puede dirigir y dar avance al producto y así permitir que la agitación sea mejor.
• De esta forma, la inclinación imprime un movimiento axial del material mientras que la
rotacion de las paletas imprime un movimiento radial que es ayudado por la forma ciruclar
del recipiente.
• Hay modelos horizontales y verticales. Las paletas pueden ser planas o curvas a fin de producir
empuje ascendente o descendete del material.
• Unido a los ejes en forma directa se encuentra un reductor. Acoplado al reductor se encuentra
un motor eléctrico trifásico, a 1.500 rpm
• El vuelco de la batea puede ser común o desplazado, en este último el centro de giro del
vuelco de la batea se encuentra desplazado, esta característica de diseño posibilita un rápido
y total vaciado de la cuba de mezclado.
• Esta mezcladora puede trabajar por batch o carga, (dependiendo del producto la mezcla
puede tardar de 5 a 20 minutos) o bien en forma continua. En forma continua se le adapta
una tolva de carga en el extremo superior izquierdo y una tolva de descarga en el extremo
inferior derecho, donde el producto es arrastrado por la paleta de un extremo a otro. Si la

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mezcladora trabaja por “batch”, la descarga del producto puede ser por medio de: válvula de
mariposa (Central), gusano extrusor en la parte inferior de la artesa o ejecución volcable.
• Hay versiones de doble eje, donde los ejes giran en sentido opuesto otorgando un sentido de
flujo opuesto al material que permite una mezcla mas homogénea. En esta presentación se
puede utilizar palas tipo macho y hembra que hermanan sin tocarse.
• Los ejes pueden ser huecos y por el interior circular un fluido calefactor como el vapor, de
forma que al calentarse una pasta reduzca su viscosidad y sea más fácil de mezclar.
7.2.3 Mezcladora de planetario
• Se utiliza con emulsiones y fluidos
tixotropicos de media y alta viscosidad
como pastas, masas extendibles,
dispersiones, etc.
• Es un tipo especial de mezcladora de paleta.
• Posee una cuba o tanque fijo de mayor
diámetro que altura. En el interior gira
suspendido un disco reductor el cual cuenta
con rascadores coaxiales y acoplados y un
eje de salida tipo planetario. Las palas
planetarias están acopladas a este ultimo a
120º entre sí, el cual le imprime un segundo
movimiento rotacional.
• El disco reductor, los rascadores de fondo y los rascadores coaxiales imprimen un flujo radial
mientras que las palas planetarias permiten un flujo axial.
• Los rascadores coaxiales son paletas del tipo ancla que rascan las paredes y placas que rascan
el fondo del tanque efectuando una adecuada mezcla/amasado.
• Las palas giran sobre el eje central del disco y a la vez cada una de las mismas gira
simultaneamente sobre el eje planetario a velocidades entre 40 y 370 rpm.

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• Las palas poseen doble movimiento rotativo que describe un movimiento epicicloidal:
alrededor del eje planetario y alrededor del eje de la maquina. De esta forma las palas cubren
por completo la zona de mezcla y se garantiza que se efectua una optima dispersion.
• Los elementos de agitación (rascadores y palas) presentan numerosas combinaciones y
gracias a su doble cámara y su cierre estanco puede controlarse la temperatura y la presión.
• Trabajan usualmente en lotes o batch, por lo que la descarga suele ser por arriba y la descarga
puede ser por abajo o por vuelco.
• Para una mayor homogeneización la mezcladora puede ser a contracorriente, donde la cuba
adquiere un movimiento de rotacion contrario al del sistema planetario.
7.2.4 Mezcladora doble sigma
• Se utiliza en procesos de mezclado de pastas, polvos
húmedos y pastas viscosas
• Dentro posee brazos de acero y puede descargarse mientras
esta en movimiento
• Se mezcla por la acción de dos brazos en forma de Z, S o T.
• Los brazos giran a gran velocidad en sentido opuesto y
convergente. Cada brazo gira a una velocidad diferente del
otro (14-60 rpm).
• Descarga de ejecución volcable.
• Producen intensas fuerzas de cizalla.
• Requieren bastante potencia que se disipa en el producto en forma de calor. Por ello, la
eficiencia del mezclado debe ser grande para reducir al mínimo el tiempo de mezclado.
• En algunos casos los mezcladores son criogénicas e incorporan CO2 o N2 liquido a través de
los brazos para mantener refrigerado el producto. En otros casos, se utilizan camisas
refrigeradas.
• Durante el mezclado de fluidos de alta viscosidad, es común que se creen burbujas de aire
que podrían tener efectos negativos sobre el producto (oxidación, decoloración, etc.) y para
recubrimientos, las burbujas pueden derivar en superficies porosas y punteadas. Por ello, se
hace necesario la extracción de aire mediante mezcladoras que operan al vacio.
• Algunas mezcladoras operan con brazos en forma de sierra u otros diseños.

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7.2.5 Mezcladora tipo nauta
• Se emplea para el mezclado de sólidos pulverizados o pastas.
• Consiste en un recipiente cónico elevado con tolva de descarga y
posee un tornillo sinfín montado sobre un sistema de brazo que lo
hace rotar.
• El sinfín gira sobre su propio eje a 70 rpm y gira alrededor del centro
del del equipo ayudado por el brazo a 2-4 rpm.
• Opera haciendo un barrido cónico de la superficie y elevando la
mezcla de sólidos de la parte inferior hacia la superior, lo que
produce la conveccion de la mezcla y el corte.
• En la recirculación por gravedad en un recipiente cónico, la
velocidad de las partículas en el flujo de masa hacia abajo aumenta
a medida que disminuye el diámetro del recipiente. Estas acciones simultáneas dan
como resultado una mezcla rápida e intensa con bajo consumo de energía y alta
precisión.
• Al estar herméticamente sellados puede controlarse la temperatura y la presión.
7.2.6 Mezcladora de pantalón en V
• Se utiliza para integrar diferentes productos (polvos, pigmentos,
líquidos). Gran precisión de mezclas en polvos en sólidos o
granulados. Dispersión inmediata.
• Se produce un mezclado a nivel axial, debido al deslizamiento
del polvo en las distintas secciones. Sin cizallamiento
• Consisten de dos cilindros inclinados unidos en la parte inferior
a un angulo de 90º, que giran alrededor de un eje horizontal.
• Son de tipo movil caida libre. Al rotar el cuerpo en V, el lote de
material es dividido entre los cilindros izquierdo y derecho y el
cono inferior, permitiendo que el producto se pliegue y
recombine. Es decir, trabaja por difusion (la materia se
transporta a traves de ella misma).
• Pueden presentar una barra intensificadora o agitador mecanico interno del tipo hélice que
gira a alta velocidad y que facilita la mezcla de productos que tienden a aglomerarse,
reduciendo los tiempos de mezcla. Ademas, se pueden adicionar liquidos incluyendo un
sistema de dispersion para ser pulverizados durante el proceso.
• Son de acero inoxidable o acero al carbono.
• Operan de modo discontinuo (batch). El solido se introduce y sale con caida libre por la boca
de carga. La decarga tambuen puede realizarse mediante una valvula mariposa con cierre
hermetico de abertura manual o automatica.
• Cero contaminante ya que los cierres son herméticos, por lo que el producto que se está
mezclando no le van a entrar impurezas.
7.2.7 Mezcladora romboidal
• Se utiliza para integrar diferentes productos (polvos, pigmentos, líquidos). Gran precisión de
mezclas en polvos en sólidos o granulados. Dispersión inmediata.

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• Se produce un mezclado a nivel axial, debido al deslizamiento
del polvo en las distintas secciones. Sin cizallamiento
• Consiste en dos conos dispuestos de forma opuesta y unidos en
la region de mayor diametro, que giran alrededor de un eje
horizontal.
• Al rotar el cuerpo, el solido es mezclado axialmente al pasar por
una seccion transversal variable. Es decir, trabaja por difusion.
• Pueden presentar una barra intensificadora o agitador
mecanico interno del tipo hélice que gira a alta velocidad y que
facilita la mezcla de productos que tienden a aglomerarse,
reduciendo los tiempos de mezcla. Ademas, se pueden
adicionar liquidos incluyendo un sistema de dispersion para ser
pulverizados durante el proceso.
• Son de acero inoxidable o acero al carbono.
• Operan de modo discontinuo (batch). El solido se introduce y sale con caida libre por la boca
de carga. La decarga tambuen puede realizarse mediante una valvula mariposa con cierre
hermetico de abertura manual o automatica.
• Cero contaminante ya que los cierres son herméticos, por lo que el producto que se está
mezclando no le van a entrar impurezas.
• Es mas compacto que la mezcladora de pantalon en V
7.2.8 Mezcladora rotor-estator o molino coloidal
• Estos equipos son utilizados para producir emulsiones de gran
estabilidad debido al bajo tamaño de las micelas producidas. Se
usan en la fabricación de manteca y pastelerías.
• Se basan en forzar al producto a través de una serie de
obstrucciones tales como placas perforadas, conos estriados o
cilindros estriados (ranurados).
• El principio básico consiste en la acción que produce un rotor
estriado al girar a 3000 rpm contra un estator fijo tambien estriado,
siendo sometido el producto a fuertes acciones de corte y cizallamiento.
• La mezcla es inyectada a gran presión por la pequeña holgura que separa los discos o conos,
produciendo un efecto de homogeneización.
• La escasa holgura (0,025 mm) existente entre el rotor y los discos perforados provocan fuerzas
de cizalla que mezclan y amasan el producto cuando es impulsado a través de los orificios.

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7.3 MEZCLADOR-EXTRUSOR
• En general se emplean para el agregado de aditivos y extrusión de plásticos. La extrusión es
una operación de transformación en la que un material fudido es forzado a atravesar una
boquilla para producir un articulo de sección transversal constante y longitud indefinida. El
polímero se alimenta de forma solida.
• El sistema de alimentación mas habitual es una tolva, en la que el materian entra en forma
de polvo o granza. La salida consta de un cabezal cuya boquilla tiene un diseño adecuado para
que tenga lugar el conformado del producto.
• El tornillo o husillo se encarga de la fusión-plastificacion, bombeo y mezclado. Los tornillos
poseen un patrón de acanaladuras helicoidales específico y de paso variable de acuerdo con
su posición.
• La rotacion del tornillo (10-500 rpm) del tornillo impulsa al propio material hacia la boquilla
de salida. La fricción generada y la compresión lograda hacen que la mezcla se caliente, y
funda, en el caso de materiales con bajo a medio punto de fusión (como los plásticos). En
casos con alto punto de fusión el canal o cilindro es calentado externamente por resistencias
eléctricas o encamisados; tambien existen husillos huecos que permiten el paso de fluidos
calefactores.
• El extrusor tiene tres zonas definidas de acuerdo a la profundidad del canal. La zona de
alimentación, con una profundidad máxima, tiene el objetivo de compactar el material en una
forma solida densa y transportarlo a una velocidad adecuada. La zona de transición, en la cual
la profundidad disminuye de modo gradual compactando el material, logrando que el mismo
se funda y dejando escapar el aire por la tolva de alimentación. La zona de dosificación, se
sitúa al final y la profundidad es pequeña y constante, aquí el material fundido es
homogeneizado y presurizado para forzarlo a atravesar a presión la boquilla.
• Pueden ser de simple o doble tornillo. Las últimas pueden tener tornillos con giro contrario,
que generan mayor fuerza de cizalla, o paralelo. Las extrusoras de doble tornillo tienen una
mejor capacidad de mezclado y desgasificación, y un buen control del tiempo de residencia y
de su distribución.

122
7.4 MEZCLADORES SIN MOVIMIENTO O EN LÍNEA
7.4.1 Eductor
• Consisten de una tobera motor y una sección de mezcla.
El fluido presurizado es llevado al eductor por medio de
una bomba (flujo motor)
• En la tobera motor la presión estática del medio motor se
convierte en velocidad debido a la reducción de área en
la boquilla, que genera una presión negativa que se usa
para aspirar el liquido perrisferico (flujo de succion).
• El flujo de succion es fuertemente entremezclado con el
flujo motor en la sección de mezcla y acelerado por el
intercambio de impulsos. El flujo de salida se denomina
flujo de arrastre o mixto y permite la mezcla del fluido
dentro del tanque
• La relación de volumen entre flujos de succion y motor
es de aproximadamente 3:1.
• El flujo mixto sale del eductor con una velocidad
relativamente alta.
• Dentro del eductor la energía de presión se convierte en
energía cinetica.
• Son parte de un sistema tanque, bomba y eductor.
Usualmente se acoplan a una tubería de recirculación
instalada dentro del tanque, cerca del fondo y con
inclinación hacia arriba, de forma que el flujo de arrastre
se descargue directamente dentro del tanque.
7.4.2 Boquillas concurrentes
• Consisten en la descarga simultanea desde dos boquillas en un angulo agudo de los dos o mas
fluidos que se tratan de mezclar en un tanque, o la descarga de uno que circula por una
tubería en el seno de otro.
• Al inyectar una corriente de liquido a alta presión y velocidad por boquillas estrechas se
produce un mezclado por las altas turbulencias alcanzadas donde las dos corrientes se
encuentran.
• Nuevamente es un sistema con tanque, bomba y boquilla.
7.4.3 Mezclador estatico
• Se utilizan para el mezclado de líquidos, dispersión de gases y líquidos, reacciones químicas y
transmisión de calor. Se utilizan cuando se adiciona o inyectan en el proceso determinados
productos. Por ejemplo: en una etapa de blanqueo de celulosa donde se adiciona peróxido
de hidrógeno (se adiciona en línea, donde se encontrarán estos tipos de mezcladores).
• Elimina aglomerados.
• Disuelve sólidos rápidamente.
• Crea emulsiones estables y suspensiones.
• Consta de una determinada longitud de conducción recta o de una tubería que contiene
placas con orificios o placas deflectoras segmentadas. En condiciones adecuadas la longitud
de tubería puede ser tan corta como 5 a 10 diámetros de tubería, pero se recomiendan de 50
a 100 diámetros.

123
• Cada placa deflectora esta colocada formando un angulo de 90º con la placa anterior de esta
forma cada la corriente es dividida en dos y rotada 180º sucesivamente. Se necesitan 6 a 20
elementos para que la mezcla sea homogénea.
• El costo de mezcla los fluidos en línea es una caída de presión cuatro veces mayor a una
tubería recta vacia.
• Capacidad: autobombeo de 20 a 20000 l/hr.
• Libre aeración.
• Alto cizallamiento mecánico e hidraúlico.
• Reduce el tiempo de procesamiento hasta en un 90% (es decir que mejora procesos
existentes).
7.5 EQUIPOS DE AGITACIÓN POR AIRE (DISPERSION)
• Existen diversos mecanismos, en todos se hace pasar aire desde abajo hacia arriba. La menor
densidad de la mezcla aire-liquido genera una circulación por conveccion natural que permite
el mezclado de la masa de liquido.
• Se puede implementar el uso de agitadores mecánicos tipo turbina en caso de que se requiera
conveccion forzada pero esto incrementa los costos.
• Se emplean para líquidos o mezclas de líquidos de baja viscosidad.
• En el primer método se dispone de tubos de recirculación interna que imprimen una dirección
a la mezcla aire liquido de forma que la misma desciende por los bordes del tanque., evitando
tambien la formación de torbellinos. La mezcla se da por conveccion.
• En el segundo método, se dispone de tubos de recirculación externa que imprime una
dirección definida al flujo.
• En el tercer método, y el más utilizado, el aire pasa por un tubo vertical de gran diámetro
(tubo de recirculación interna) sumergido en el interior de la masa a agitar. El tubo por el que
se inyecta aire se halla en el centro del recipiente y la mezcla aire-liquido de menor densidad
se eleva, generando la corriente convectiva.
• El cuarto método se trata de un reactor con forma de torre o columna, en el cual el aire es
introducido por la base y la ascensión de burbujas de aire constituye el método de agitación.
La fuerza impulsora que genera el flujo es la diferencia de densidad de las burbujas de aire.
Es muy económico en costos de mantención, instalación y energía.

124
7.6 RENDIMIENTO Y POTENCIA
El rendimiento de un mezclador industrial esta determinado por:
• El tiempo de mezclado requerido
• La potencia empleada
• Las propiedades del producto
En el caso de liquidos, la velocidad de mezclado y por ende el tiempo de mezcla, son funcion de una
constante K que depende del tipo de mezcladora y la naturaleza de los componentes a mezclar.
𝑡' ∝ ln
𝜎'
𝐾
𝐾 ∝
𝐷%
𝑁
𝐷3
#
𝑧
D=Diametro del agitador [m]
N=Velocidad de agitación [rps]
Dt=Diametro del recipiente [m]
Z=Altura del liquido [m]
La potencia depende de:
• Nauraleza, cantidad y consistencia del material (densidad, viscosidad, etc).
• Tipo de flujo obtenido durante el mezclado.
• Posición, velocidad y tamaño del dispositivo impulsor (factores de forma, velocidad de giro).
El flujo de un fluido dentro de una mezcladora se puede definir por una serie de números
adimensionales: Reynolds, Froude y numero de potencia. La relación entre los 3 numeros se expresa:
𝑅𝑒 =
𝐷#
𝑁𝛿'
𝜇'
𝐹𝑟 =
𝐷𝑁#
𝑔
𝑃𝑜 =
𝑃
𝛿'𝑁%𝐷=

125
𝛿' = 𝑉"𝛿" + 𝑉#𝛿#
P=Potencia transmitida por el agitador [KW]
δm=Densidad de la mezcla.
V=Volumen relativo (fracción) de cada fase o componente.
Para mezcladoras sin placas deflectoras:
𝜇' = 𝜇"
>!
𝜇#
>"
Para mezcladoras con placas deflectoras:
𝜇' =
𝜇"
𝑉"
.
1 + 1,5𝜇#𝑉#
𝜇" + 𝜇#
0
La potencia P transmitida por el agitador se obtiene del numero de potencia. La relación de Po a
diferentes Re para diversos tipos de agitadores se obtiene de graficas.

126
8 REDUCCIÓN DE TAMAÑO: TRITURACIÓN Y MOLIENDA
La reducción de tamaño se realiza con el fin de:
• Facilitar el manejo de la materia prima.
• Requerimientos comerciales para obtener un tamaño determinado de partículas.
• Incrementar la reactividad de partículas sólidas.
• Permitir la separación de componentes no deseados por medios mecánicos.
• Facilitar el transporte.
Por ejemplo: el mineral bruto se muele hasta tamaños manejables, químicos sintéticos son molidos
hasta polvos, láminas de plástico son cortadas en pequeños cubos.
El objeto inmediato de la desintegración mecánica es disminuir el tamaño. En realidad, interesa por
lo general la reducción de tamaños porque a menor tamaño mayor desarrollo superficial del
producto, y esta superficie sí que es una característica decisiva en la mayor parte de las aplicaciones
de los sólidos. Los minerales se pueden clasificar en industriales, combustibles, roca y metálicos.
Usualmente no existe una distinción clara entre trituración y molienda, más allá de que la trituración
es una reducción grosera de tamaños y la molienda genera mayor subdivisión, es decir:
• Desintegración y pulverización fina a partículas pequeñas.
• Alto grado de homogeneidad en el tamaño de las partículas obtenidas.
• Las partes mecánicas de los molinos pueden llegar a tocarse.
• El material a moler será el único medio capaz de evitar que se toquen las mismas
Para lograr su objetivo de reducir el tamaño de sólidos, las máquinas pueden aplicar distintos tipos
de fuerza. Estas pueden ser:
• Compresión: Reducción gruesa de sólidos duros para dar finos. (Rompenueces)
• Impacto: Produce tamaños gruesos, medianos y finos. (Martillo)
• Desgaste, abrasión, frotamiento o cizalla: Se obtienen partículas muy finas de materiales
blandos no abrasivos. La abrasión puede ocurrir por el desgaste de una partícula por otra o
más partículas. (Lima)
• Corte: Se obtiene un tamaño y una forma definidos de partículas con poca formación de finos.
(Tijeras)
8.1 CARACTERÍSTICAS DE LA OPERACIÓN
• Se realiza para producir partículas de pequeño tamaño.
• La energía requerida para la producción de nueva superficie es una medida de la eficiencia.
• Aun cuando la alimentación sea de tamaño uniforme el producto obtenido no posee una
distribución uniforme, la distribución de tamaño es “ancha”.

127
• Algunas trituradoras pueden controlar el tamaño de las partículas gruesas, pero no de los
finos.
• Algunas trituradoras pueden minimizar la producción de finos, pero no eliminarlos.
• Si la alimentación es uniforme entonces la forma de las unidades individuales del producto
pueden ser uniformes.
• La relación de diámetros entre partícula de mayor y menor tamaño en el producto puede ser
del orden de 1:4.
• Luego de la trituración, las partículas obtenidas son de forma poliédrica, con caras planas y
vértices agudos, que generalmente terminan redondeados por la abrasión.
8.1.1 Generalidades
• Para cargas con tendencia a la cohesión (como por ejemplo arcilla húmeda) se utilizan equipos
de impacto ya que las trituradoras de mandíbulas, tienden al empastamiento en la zona de
descarga.
• Para materiales no duros se usan equipos con rodillos dentados.
• Para rocas duras se utilizan trituradoras de mandíbula y giratorias.
• Para trituración secundaria de alta velocidad, usar cónicas giratorias excepto para materiales
pegajosos.
• Para minerales muy duros, se utilizan molinos de barras.
Se puede hablar de trituración primaria, secundaria o terciara. En el caso de la primaria, consiste en
la trituración inicial que se le efectúa a la roca.
8.1.2 Requerimientos
Un quebrantador o molino ideal debe:
• Tener gran capacidad.
• Requerir de poca potencia por unidad de producto.
• Dar un producto de tamaño homogéneo: En general no se tiene control sobre el tamaño de
los finos, cuando alcanza un tamaño se lo retira del proceso. para controlar el tamaño máximo
no se le permite salir del equipo hasta que haya alcanzado un tamaño determinado.
8.1.3 Gasto de energía
• El mayor costo en la trituración y molienda es el de energía. Otros costos importantes son el
costo del equipo y de mantenimiento.
• Durante la reducción de tamaño el mecanismo que se observa es el siguiente:
• Cuando un material se somete a un stress o esfuerzo, la tensión interna que se crea se absorbe
dando lugar a la deformación.
• Si el esfuerzo de tensión supera el limite de stress elástico la partícula se deforma
permanentemente.
• Si el stress continúa, la tensión alcanza un punto de cesión por encima del cual el material
empieza a fluir (región de ductilidad).
• Finalmente, se supera la tensión de rotura y el material se rompe por su línea de debilidad.
En este momento parte de la energía almacenada se libera en forma de sonido y calor.
• A medida que el tamaño de las partículas se reduce el número de líneas de debilidad se va
agotando y la tensión de rotura es cada vez mayor.

128
• Dada que la unidad de área de un sólido posee una cantidad definida de energía superficial,
la creación de una nueva superficie requiere trabajo.
• Toda la energía en exceso suministrada por encima de la necesaria para la creación de nueva
superficie debe ser liberada como calor.
8.1.4 Factores que afectan el gasto energético
La cantidad de energía absorbida por el material antes de romperse se haya determinado por su
grado de dureza, su tendencia a la rotura que depende a su vez de la estructura, el tiempo de
aplicación, el contenido de agua y la sensibilidad del material. Como el gasto energético es el costo
más importante de la operación, estas variables determinan que tipo de equipo de moler se utiliza.
• Dureza: Los alimentos más duros absorben mayor cantidad de energía y requieren un aporte
energía mayor para conseguir su rotura.
• Tendencia a la rotura: Cuanto mayor es el número de líneas de debilidad, menor es el aporte
energético necesario para su fragmentación. Para la fragmentación de materiales cristalinos
se requiere fuerza de compresión, para materiales fibrosos se requiere fuerzas de impacto y
cizalla; y para materiales blandos se requieren fuerzas de cizalla.
• Tiempo de aplicación: Los materiales se fragmentan a niveles inferiores de tensión si la fuerza
se aplica durante un mayor tiempo. Por lo tanto, el grado de reducción de tamaño, la energía
gastada y la cantidad de calor generado dependen de la magnitud de las fuerzas y del tiempo
de aplicación de las mismas.
• Contenido de agua: La humedad afecta al grado de reducción obtenido como al mecanismo
por el que se produce la reducción. Un exceso de humedad en un material seco puede
provocar aglomeración de las partículas y bloquear el molino.
• Sensibilidad térmica del material: En los molinos que funcionan con muchas revoluciones se
genera una importante cantidad de calor que puede arruinar al material o liberar sustancias
volátiles u otros componentes termolábiles.
• Alimentación obstruida: La tolva alimentadora se mantiene siempre llena. La proporción de
finos de la alimentación puede influir en la capacidad de producción, puesto que los finos
aumentan los requerimientos de potencia según las leyes energéticas y además tienden a
aglomerarse.
8.2 ALIMENTACIÓN
Sigan o no las leyes de Rittinger o de Kick, se consume mucha potencia en la molienda de las partículas
más finas. Por ejemplo, si se desea reducir un material dado a 10 mallas, se va a malgastar una gran
parte de energía si existe una cantidad apreciable de producto a 20 o 50 mallas. Por lo tanto, para
asegurar un mínimo de finos en el producto es muy importante la trituración libre, en la cual el
producto cae libremente por acción de la fuera de gravedad, la fuerza centrífuga o una corriente de
líquido de la superficie trituradora y no existen apelmazamientos sobre la superficie o relleno del
material fino alrededor de las partículas gruesas. La trituración libre es lo contrario a la alimentación
obstruida, la cual se desea evitar para reducir el consumo de potencia.
Las máquinas que trituran materiales húmedos o pegajosos, pueden requerir de dispositivos para
impedir la alimentación obstruida como por ejemplo una corriente de agua o de solución fluyendo
sobre el material a moler que transporta las partículas finas y deja solamente las gruesas. Esta
también es la razón de los métodos de separación por aire utilizados en el molido Raymond y
similares.

129
8.2.1 Molienda en circuito cerrado
En un circuito cerrado el producto total que sale de la máquina de moler va a parar a una unidad de
separación por tamaños, donde la parte de menor tamaño es el producto y la de mayor tamaño se
devuelve para ser nuevamente molida.
La molienda en circuito cerrado tiene sus aplicaciones más importantes en aquellas máquinas de
moler que normalmente producen un producto fino, ya que el consumo de potencia no crece tan
rápido hasta que se producen tamaños finos. Pero con tamaños finos los separadores son menos
efectivos y usualmente se opta por separación con corriente de líquido que circula por la máquina
de moler.
8.3 POTENCIA
La reducción de tamaño es una de las operaciones menos eficientes respecto a la energía. Algunos
estudios revelan que menos del 1% de la energía se utiliza para la generación de nueva superficie. En
la operación se debe suministrar energía debido a la fricción de las partes móviles del equipamiento.
La eficiencia de molienda ηc es la relación entre la energía ganada por el sólido al crear nueva
superficie sobre la energía absorbida por el sólido:
𝑊
2 =
𝑒*(𝑎? − 𝐴?)
𝜂+
𝜂+ =
𝑒*(𝑎? − 𝐴?)
𝑊
2
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑟𝑒𝑎𝑟 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑐𝑖𝑒
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑎 𝑎𝑙 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜
Wn=Energía absorbida por el sólido por unidad de masa
es=Energía absorbida por el sólido por unidad de área
aw=Superficie especifica másica de los productos
Aw=Superficie especifica másica de la alimentación
ηc=Eficiencia de molienda
La eficiencia mecánica es la relación entre la energía entregada al sólido sobre la energía total
suministrada; y se encuentra entre el 25 al 60%.
𝑊 =
𝑊
2
𝜂'
𝜂' =
𝑊
2
𝑊
=
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑟𝑒𝑎𝑟 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑐𝑖𝑒
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑠𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑠𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
Combinando ambas eficiencias, la energía total suministrada es:
𝑊 =
𝑊
2
𝜂'
=
𝑒*(𝑎? − 𝐴?)
𝜂'𝜂+
Por lo que la potencia insumida por la maquina es:
𝑃 = 𝑊𝑚
̇ =
𝑚
̇ 𝑒*(𝑎? − 𝐴?)
𝜂'𝜂+
Definiendo la esfericidad como:

130
𝜙* =
6 𝑉
5
𝐷5 𝑆5
Dp=Diámetro equivalente o diámetro nominal de una partícula.
Sp=Área superficial de una partícula.
Vp=Volumen de una partícula.
Sabiendo que el numero total de partículas es:
𝑁 =
𝑚
𝜌5𝑉
5
El área total de las partículas es:
𝐴 = 𝑁 𝑆5 =
6𝑚
𝜙*𝜌5𝐷5
El área total de las partículas por unidad de masa queda:
𝐴? =
6
𝜙*𝜌5
s
𝑥,
𝐷
t5,
2
,@"
Xi=Fracción másica en un determinado incremento
n=Numero de incrementos
Dpi=Diámetro medio de las partículas tomado como media aritmética de los diámetro mayor
y menor del incremento
El diámetro medio por unidad de masa resulta entonces:
𝐷
t* =
6
𝜙*𝜌5𝐴?
=
1
∑
𝑥,
𝐷
t5,
2
,@"
Combinando todas las ecuaciones anteriores se obtiene la potencia de molienda:
𝑃 =
6 𝑚
̇ 𝑒*
𝜂'𝜂+𝜌5
:
1
𝜙*𝑑̅*
−
1
𝜙A𝐷
tA
;
Sin embargo, para usar estas ecuaciones se deben conocer los parámetros indicados, lo cual es muy
dificultoso. Por este motivo, se recurre a las leyes energéticas, que son leyes empíricas para calcular
la potencia que una molienda dada demandará.

131
8.4 LEYES ENERGÉTICAS
Se asume que la energía requerida para producir un cambio de dDp en una partícula de tamaño Dp es
una función de la potencia de Dp.
Dp=Diámetro de la partícula
P=Potencia requerida para la reducción de una unidad de producto.
Las teorías sobre molienda y trituración (Ley de Rittinger y Ley de Kick) no expresan con exactitud el
comportamiento de las máquinas de molienda. Por lo tanto, ningunas de las dos teorías son
generalmente válidas. Por otro lado, han surgido más teorías, pero todas fracasaron.
8.4.1 Ley de Rittinger
La ley de Rittinger está basada en la hipótesis de que la
energía necesaria para el proceso es proporcional a la
superficie cortada. Para aplicar esta hipótesis,
consideremos el cubo de material representado en la figura.
Cada arista de este cubo tiene una longitud Dp, supongamos
que este cubo se rompe para obtener cubos más pequeños
con aristas de longitud d. La relación de Dp a dp es de 4:1,
este cociente puede representarse por n y se llama razón
de reducción. En la figura existen (n-1) planos de fractura
en cada una de las tres direcciones. Por lo que para romper
este cubo y obtener cubos más pequeños debe contarse
con una superficie 3(n-1)D2
. Supongamos que se necesita un trabajo B kgf para producir 1 m2
de
nueva superficie. Entonces el trabajo necesario para cortar el cubo será:
𝑊,!1(- = 3𝐵𝐷5
#
(𝑛 − 1)
En un volumen de 1 m3
de material que hay que trocear, hay 1/D3
unidades de las mayores
dimensiones. Si estas unidades no son cubos perfectos, el cociente entre el área de una unidad real
y el área del cubo ideal puede representarse por K.
𝑊01(- = 3𝐵𝐷5
#
𝐾(𝑛 − 1)
De esta forma, se puede obtener la potencia de la Ley de Rittinger expresada como el trabajo por m3
:
𝑃 =
1
𝐷5
% w3𝐵𝐷5
#
𝐾𝑚
̇ x(𝑛 − 1) = 3𝐵𝐾𝑚
̇ :
1
𝑑5
−
1
𝐷5
;
En caballos de vapor por tonelada métrica:
𝑃 = 𝐾B𝑚
̇ :
1
𝑑5
−
1
𝐷5
; = y
𝐶𝑉
𝑇𝑚
z
Si bien cociente KR se considera constante, en realidad este disminuye cuando disminuye el tamaño
de las partículas. Sabiendo que la anterior ecuación es la Ley de Rittinger y que K es variable, la
interpretación de la ley nos dice que la energía necesaria para la reducción es proporcional a la nueva
superficie creada.

132
La Ley de Rittinger permite calcular el cambio de potencia cuando un molino se ajusta para cambiar
el tamaño de producto, aunque sus resultados sean inválidos puesto que la mayor parte de la
superficie total está en una fracción más fina que d, error que deriva de considerar K constante (K
disminuye al disminuir d).
Cabe considerar que esta ley asume que la eficiencia de molienda es constante.
8.4.2 Ley de Kick
La Ley de Kick supone que la energía necesaria para triturar un material es proporcional al logaritmo
del cociente entre los diámetros inicial y final. De acuerdo con la ley, se necesitará unas dos veces
más energía para efectuar una reducción a la novena parte que para reducir a una tercera parte.
La Ley de Kick puede expresarse por la ecuación:
𝑃 = 𝐾C𝑚
̇ log
𝐷5
𝑑5
KK=Constante de Kick
Dp=Tamaño inicial de la partícula
dp=Tamaño final de la partícula
La Ley de Kick nos indica que se requiere la misma cantidad de energía para subdividir un peso
determinado de cubos de 25mm a cubos de 12,5mm y cubos de 12,5mm a 6,25mm, y así
sucesivamente.
Nuevamente, esta ley asume que la eficiencia de molienda es constante.
8.4.3 Ley de Bond
La ley de Bond establece que la energía necesaria para triturar partículas hasta un tamaño d,
partiendo de un tamaño muy grande, es proporcional a la raíz cuadrada de la relación de superficie
a volumen de la partícula. Esta ley está basada en numerosas experiencias y tiene bastante validez,
por lo que es la que más se utiliza. Además, su comportamiento es intermedio entre la Ley de Kick
(validez para tamaño grandes, donde el incremento que se produce en el área superficial por unidad
de masa es pequeño) y la Ley de Rittinger (para tamaño pequeños, donde el incremente en área
superficial es mucho mayor).
𝑃 ∝ =
𝑆5
𝑉
5
= =
6
𝜙*𝐷5
Definiendo la constante de Bond Kb, la cual depende de la maquinaria y del material como:
𝐾< = =
6
𝜙*
Entonces la Ley de Bond queda:
𝑃 =
𝐾<𝑚
̇
}𝐷5
Se puede definir el índice de trabajo Wi como la energía requerida, expresada como KWh/tn, para
reducir un sólido desde un tamaño muy grande hasta un tamaño tal que el 80% del producto pasa
por un tamiz de 100 µm.

133
𝐾< = }100.10D%𝑃 = 0,3162𝑊,𝑚
̇
Si el 80% de la alimentación pasa una malla de tamaño Dp y el 80% del producto pasa una malla de
tamaño dp, entonces:
𝑃 = 0,3162𝑚
̇ 𝑊, :
1
𝑑5
−
1
𝐷5
;
Wi incluye las pérdidas por fricción en el molino por lo cual la ecuación da la potencia global. Es un
valor tabulado para muchos sólidos procesados en la industria.
Puede utilizarse la siguiente grafica para obtenerse el consumo de potencia de acuerdo a la Ley de
Bond:

134
Siendo:
N80=Razón de reducción del 80%: Apertura de la malla por la que pasa el 80% de la
alimentación dividida por la apertura de la malla por la que pasa el 80% del producto. Se usa
este en lugar de n porque es muy difícil contar con los Dp y dp.
P=Tamaño del producto: Nuevamente, el correspondiente para una apertura de la malla por
la que pasa el 80% del mismo [cm]
8.4.4 Ley general de trituración
Las leyes vistas pueden ser modeladas por la siguiente ecuación:
𝑑𝑃 = −𝐾
𝑑𝐷5
𝐷5
2
Entonces:
𝑃 = −
𝐾
1 − 𝑛
𝐷5
"D2
Si:
• n=1àLey de Kick
• n=2àLey de Rittinger
• n=1,5 y alimentación de gran tamaño à Ley de Bond
8.5 EQUIPOS PARA REDUCCIÓN
• Trituradores bastos
o Trituradores de mandíbula o quebrantadores
§ Blake
§ Dodge
§ Universal
o Trituradores giratorios de disco o cono
• Trituradores intermedios
o Trituradores de rodillo
o Trituradores de discos o cono
o Desintegradores de jaula de ardilla
o Trituradores de martillos (de impacto)
• Molinos finos
o Molinos centrífugos
o Molinos de rodillos
o Molinos de martillo
o Molinos de bolas, de tubo y de barras
o Molinos ultrafinos
8.5.1 Trituradores bastos
Máquinas que pueden tomar como alimentación masas tan grandes como se desee. Se utilizan
normalmente cuando la alimentación es del orden de 5 cm de diámetro o mayores, hasta 150 cm de
diámetro.

135
8.5.1.1 Trituradores de mandíbula o quebrantadores
La mandíbula oscilante cuenta con un punto pívot que guía el movimiento de la misma y determina
la clasificación de estos triturados:
En la trituradora tipo Blake, el pivote se halla en la parte superior, caracterizando la máquina por una
admisión de material fija y una descarga regulable. Hay de doble y simple efecto.
La trituradora tipo Dodge la mandíbula es pivoteada en la parte inferior, otorgando a la máquina una
admisión de material variable y una descarga fija.
Las trituradoras de tipo universal es pivoteada en una posición intermedia, lo cual le permite tener
una admisión y descarga regulable, pero no independiente una de la otra.
Características generales a todos los modelos:
• Son trituradores de acción periódicas ya que las mandíbulas se abren y cierran unas 250 a
400 veces por min.
• Tamaños desde 150 mm a 2100 mm
• Trituran partículas a razón de 700 a 800 T/h.
• La velocidad, varia inversamente con el tamaño.
• Usualmente está en el rango de 100 a 400 rpm.
• La tasa de reducción promedio es de 7:1, y puede variar desde 4:1 hasta 9:1.
• La potencia consumida, es en el orden de los 400 HP, para máquinas grandes.
• Las mandíbulas se construyen de fundición, acero al manganeso o cualquier material con
resistencia a la abrasión. Las caras o placas de desgaste protegen a las mandíbulas y pueden
ser planas pero son normalmente onduladas para concentrar la presión sobre superficies
relativamente pequeñas.
Criterios de selección:

136
• El área de entrada, que es la distancia entre las mandíbulas o boca, y el ancho de las
mandíbulas deben permitir el paso del material alimentado a la velocidad de alimentación sin
generar atascos y rebalses.
• El ángulo adecuado de las placas de las mandíbulas, generalmente ronda los 27°. El uso de
ángulos mayores puede provocar deslizamiento, lo cual reduce la capacidad e incrementa el
desgaste.
• Cuando la humedad es inferior de 3 o 4% en peso no surgen dificultades, pero cuando excede
de 4% se vuelve pastoso adherente, tendiendo a atascar la chancadora.
• El tamaño máximo del alimento no debe exceder el 80% de la dimensión menor de la boca,
para evitar atascos. Además, la eliminación de finos del proceso de trituración mejorara el
rendimiento de la máquina.
• La capacidad de la máquina.
• El tipo de cara o placa de desgaste debe permitir obtener el mejor rendimiento y el menor
desgaste de acuerdo al material a tratar. A veces es recomendable el uso de placas curvas,
donde la parte inferior de la mandíbula móvil tiene forma cóncava, mientras que la parte
inferior de la mandíbula fija es convexa. Esto permite una reducción más gradual del tamaño
de mineral cercana a la salida. También las placas pueden ser planas aunque normalmente
sean onduladas para concentrar la presión sobre superficies relativamente pequeñas.
8.5.1.1.1 Dimensionamiento
Para dimensionar una trituradora de mandíbulas los parámetros que hay que estudiar son:
• Dmáx y boca de admisión
• Capacidad y reglaje.
• Granulometría y % de paso por la malla de reglaje
• Potencia absorbida y potencia motor
Dmáx y boca de admisión
La boca de admisión de una trituradora queda definida por las dimensiones del ancho de la boca (A)
y el largo de la boca (L).
Para no tener problemas con la entrada de fragmentos grandes a la trituradora, esta debe cumplir
con:
𝐷𝑚á𝑥 = 0,8 . 𝐴
El ancho y el largo están relacionados por la siguiente expresión:
𝐿 = (1,5 − 2) . 𝐴
Capacidad y reglaje
El reglaje en máquina de trituración primaria es la abertura de la boca de salida en posición abierta
(la mayor separación entre las placas de salida). El reglaje viene dado por:
𝑟 = 𝑠 + 𝑡
r=reglaje
s=boca de salida en posición cerrada
t=recorrido
La capacidad de una trituradora de mandíbulas la podemos obtener por medio de:

137
• Ábacos.
• Tablas (proporcionadas por el fabricante del equipo).
• Fórmulas empíricas.
8.5.1.1.2 Quebrantadores Blake
8.5.1.1.2.1 Doble efecto
La trituradora tipo Blake cuenta con dos mandíbulas, una fija (2) y una móvil (1), que son las que
producen la desintegración de las rocas con un movimiento de masticación. La mandíbula móvil se
acerca y aleja de la fija pivoteando en un punto superior de suspensión (7). El movimiento de la
mandíbula se logra por el accionamiento de un motor, que trasmite el movimiento a través de
correas, las cuales se conectan con el eje (5) mediante un volante. El movimiento de la mandíbula es
circular, por lo que la fragmentación se da por fuerzas de compresión.
De forma excéntrica al eje va acoplada una biela (3) que merced a la excentricidad, sube y baja con
respecto al eje. Dicha biela, en su parte inferior tiene una articulación, a las que van unidas dos
riostras (4) (o placas articuladas). Dichas riostras se unen, en el extremo opuesto a la articulación,
una a la mandíbula móvil (en su parte inferior) y la otra a un apoyo fijo.
Al subir la biela, arrastra hacia arriba las riostras, horizontalizándolas y haciendo mover el extremo
inferior de la mandíbula móvil hacia la fija. Cuando la biela baja, arrastra a las riostras hacia abajo y
la mandíbula móvil se aleja de la fija.
De esta forma, alternativamente, la mandíbula móvil se acerca y aleja de la fija. Cuando se acerca
comprime las rocas que se encuentran en el interior de la cámara y cuando se aleja las piedras caen
por gravedad hasta un nuevo punto donde nuevamente son comprimidas hasta su salida. Las rocas
a triturar ingresan por la boca de carga, en la parte superior (8) y salen de la maquina por la parte
inferior (9).
A través de la regulación del punto de apoyo fijo de las riostras (6), se puede definir la amplitud de la
carrera de la mandíbula móvil en la abertura de salida de la trituradora. La varilla y los resortes de
recuperación (6), mantendrán el sistema de articulaciones en su posición durante la operación de
trituración.
Las riostras, además de transmitir el movimiento, sirven como fusibles del sistema. En algún punto
de la pieza existe una menor resistencia que en el conjunto, que hace que cuando la maquina realice
un esfuerzo superior al previsto en su dimensionamiento, se rompa la riostra en su punto débil y
evite la rotura de la máquina.

138
El bastidor de la trituradora está formado por una especie de cajón rectangular que puede estar
construido en fundición de alta resistencia, de acero moldeado o de chapas y perfiles laminados y
soldados. Las mandíbulas están protegidas por placas de trituración (placas de desgaste) y
construidas en acero al manganeso, las que se reemplazan periódicamente en función del desgaste.
El resto de las piezas suelen ser construidas en acero moldeado o acero duro. El eje suele ir montado
sobre cojinetes de rodillos.
8.5.1.1.2.2 Simple efecto o tipo Dalton
Actualmente se ha generalizado su uso debido a sus ventajas respecto a los primeros. La trituradora
tipo Dalton difiere de la anterior en que la mandíbula móvil va montada directamente sobre un
balancín que está suspendido en la parte superior por el eje y el movimiento está dado por el motor.
En este tipo de equipos, la mandíbula móvil (D) se encuentra articulada directamente sobre el eje
excéntrico (3), que está situado encima de la boca de alimentación de la trituradora. El movimiento
de la mandíbula móvil es circular, alejándose y acercándose a la fija y subiendo y bajando. El
mecanismo de esta trituradora es mucho más simple y directo que en el caso de la tipo Blake, por lo
que el rendimiento es mejor.
El movimiento de la parte inferior de la mandíbula móvil, está controlado por una única placa de
articulación (4), que está fija en un extremo a la mandíbula móvil y en el otro por el sistema de
regulación.
Al igual que en la de Doble Efecto, dispone de un resorte de recuperación (5), para mantener la placa
de articulación en su posición de trabajo y regular la salida del producto.
Por otra parte esta trituradora cuenta también con la polea y el volante montados sobre el eje, las
placas de trituración, etc., en forma análoga a la tipo Blake.
El movimiento de la mandíbula móvil sigue los siguientes patrones, de acuerdo a la distancia a la que
se halla un punto de la placa respecto al eje excéntrico:
• En la zona superior próxima al eje excéntrico, el movimiento de la pieza porta-mandíbulas es
circular, efectuándose la fragmentación por fuerzas de compresión.
• En la zona intermedia, existe un movimiento intermedio entre elíptico y circular.
Produciéndose la fragmentación por compresión y por fricción.
• En la zona inferior próxima a la salida de la máquina, el movimiento de la pieza porta-
mandíbulas es elíptico. Por lo tanto la fragmentación se efectúa por medio de fuerzas de
fricción (evitan el atasco del material).

139
8.5.1.1.3 Quebrantadores Dodge
Está sometido a esfuerzos desiguales (se construye solo en modelos pequeños). La mandíbula móvil
está apoyada en la parte inferior, con lo que el ancho de la abertura de descarga permanece
prácticamente constante, proporcionando un producto de tamaño más uniforme pero aumentando
la tendencia a la obturación. Debido a la posición del pivote, la fragmentación se da por fuerzas de
corte. No presenta riostras, y la mandíbula se mueve por una excéntrica a través de una biela de
tracción. La energía llega a través de una larga palanca y si el quebrantador se atasca, sus piezas
resisten enormes esfuerzos por la inercia del volante.
El movimiento relativamente rápido en la parte superior tiende a empaquetar las regiones inferiores
haciendo que la máquina sea incapaz de tratar materiales blandos y friables. Las ventajas del tipo
Dodge es su simplicidad, facilidad de ajuste y mantenimiento, bajo costo y su capacidad para operar
a una alta relación de reducción.
1. Mandíbula fija
2. Sistema de balanceo: Balancín o palanca (15) y
apoyo de la mandíbula móvil, esta última consta del eje del
balancín (21), cojinete del balancín (5), riostrias (6 y 7).
3. Volante (16)
4. Excéntrica (17) y biela (8)
5. Resorte (14) del cojinete (32 y 33)

140
8.5.1.1.4 Quebrantadores universales
También llamada de movimiento compuesto. Este es un quebrantador de mandíbulas de diseño
universal; es el resultado de una combinación de los principios de los desintegradores Dodge y
Dalton.
La mandíbula móvil se encuentra articulada directamente sobre el eje excéntrico, que está situado
encima de la boca de alimentación de la trituradora; al mismo tiempo que es articulada por un
sistema de balanceo. Cada revolución del eje proporciona dos carreras trituradoras, gracias a que el
pivote está sobre el extremo inferior de la mandíbula móvil, lo que hace que dicho extremo de la
mandíbula se mueva hacia adelante mientras el otro retrocede. Combina el esfuerzo de corte y
compresión.
8.5.1.2 Trituradores o quebrantadore giratorios de disco o cono
Debido a que es una maquina rotativa en lugar de alternativa, las tensiones son muchos más
uniformes, el consumo de potencia es más regular y tiene una capacidad por unidad de área de
descarga mayor que el quebrantador alternativo de mandíbulas.
Una trituradora giratoria es esencialmente una máquina que opera por la acción de la gravedad,
donde el material fluye desde la parte superior hacia la parte inferior. Por lo tanto su capacidad es 2
o 3 veces más alta para un tamaño igual de abertura de alimentación. Las trituradoras giratorias
pueden considerarse como una trituradora de mandíbulas de tipo continua, pues su trabajo consiste
en una sucesión ininterrumpida de acciones de presión y expansión, por lo que la trituración se da
por compresión . Debido a la forma anular de la descarga, casi nunca aparecen trozos planos o
alargados y el producto triturado es “más cúbico”.
El tamaño máximo del producto puede estar entre 1 a dos veces la dimensión de la abertura de cierre
máximo.
8.5.1.2.1 Comparación
Las trituradoras de mandíbulas tienden a ser más utilizadas cuando la dimensión de la boca de carga
es más importante que la capacidad de trituración, es decir, cuando el alimento es de gran tamaño

141
(trituración primaria o secundaria). Además, en este caso la giratoria estaría inactiva la mayor parte
del tiempo y la de mandíbulas es más pequeña y por lo tanto más económica. Si una alta capacidad
de producción es requerida, entonces una trituradora giratoria es la respuesta.
Los costos de capital y mantenimiento de una trituradora giratoria son mayores que de una
trituradora de mandíbulas, pero pueden ser compensados por los costos de instalación los cuales son
menores que de una de mandíbulas.
Las trituradoras de mandíbulas trabajan mejor que el giratorio sobre material arcilloso y plástico,
debido a su mayor tamaño de garganta. Las giratorias han sido encontradas particularmente
adecuadas para triturar materiales duros y abrasivos, ofreciendo un producto más cubico.
Por estas razones el triturador giratorio se utiliza mucho para el troceo previo de rocas duras, y los
de mandíbulas se han ido gradualmente reduciendo a pequeñas instalaciones en las que el coste de
primera instalación es el que tiene importancia
8.5.1.2.2 De eje vertical
En estos equipos los materiales a triturar se reducen por medio de
esfuerzos de compresión entre dos paredes troncocónicas. Una de las
cuales es fija y cóncava y la otra forma un tronco de cono con
movimiento excéntrico. Este movimiento va a hacer que el cono se
aleje y se acerque a la pared cóncava de manera alternativa.
Cuando el cono móvil se acerca al cóncavo fijo se produce la
fragmentación del material, y cuando se aleja el cono móvil, el
material reducido desciende por gravedad a otro nivel para
prepararse a ser nuevamente triturado. Dependiendo el ángulo de
apertura de la campana o cono determina la capacidad de la máquina.
Se debe tener en cuenta que el cono móvil, en carga, tiene a su vez
un movimiento sobre su eje; inverso al movimiento excéntrico, como
resultado de su eje pendular que le permite girar libremente en su soporte.
De acuerdo a la posición del cono, estas trituradoras pueden ser:
• Trituradoras de campana: En los que el cono triturador y el anillo
cónico están en oposición. Se utiliza para trituración primaria y
secundaria con mínimo de finos, poseen una mayor capacidad que las
quebradoras de mandíbulas, adicionalmente son más eficientes en la
trituración de materiales con planos de fractura bien definidos.
• Trituradoras de cono: En los cuales el cono triturador y el anillo cónico
están en el mismo sentido. Se emplean para trituración secundaria y
terciaria. Operan igual que las de campana pero a mayores
velocidades y con mayor carrera excéntrica. Como el ángulo del cono
es más abierto, la boca de admisión suele ser de 2 a 2,5 veces el
reglaje de la máquina anterior, por lo que la boca es menor. a
La parte fija se denomina bastidor o carcasa y está formada por varias piezas
ensambladas de acero fundido resistentes al impacto.

142
Bastidor superior o Cuba (E), forma el espacio donde se producen los fenómenos de fragmentación
(C). La superficie interior de la cuba se encuentra revestida por placas antidesgaste denominadas
cóncavos (1), fabricadas de acero al manganeso.
En la parte superior de la cuba, tenemos el anillo que forma la boca de alimentación y en el que
descansa la brida que está constituida por dos o más brazos o patas de araña (3) que forman el
crucero, el cual divide mínimamente en dos la boca de admisión de la trituradora, lo cual a su vez
divide el flujo del material cuando se descarga desde el camión (mayor homogeneidad).
En el alojamiento central del crucero se encuentra el apoyo fijo o cojinete del eje pendular (D). El eje
pendular constituye la mandíbula móvil o cono, que recibe el nombre de nuez o eje principal (F), el
cual normalmente gira entre 85 a 150 rpm. La nuez puede equiparse con varios diseños de
revestimientos (2) para evitar lo mas posible la abrasión y generar distintas cavidades de triturado,
adaptándose a varios tipos de alimentación, asegurándonos que los mayores tamaños de
alimentación entren en la trituradora.
Dependiendo de cómo se encuentre el eje con el cono, las trituradoras pueden ser:
• Suspendidas: La nuez esta forjada en una sola pieza, el eje pendular, y pivota en la parte
superior por medio de cojinetes situados en la tuerca de suspensión que soporta a la nuez y
permite realizar el reglaje de la máquina, subiéndolo o bajándolo. La nuez o cono de la

143
trituradora no gira, sino que tiene un movimiento de cabeceo similar al del badajo de una
campana, por lo que los esfuerzos de trituración son horizontales permitiendo una pendiente
importante que disminuye la fricción y favorece el paso de los materiales.
• Apoyadas: El soporte superior del eje principal es desplazado a la parte inferior. Obligando a
descansar al eje pendular o nuez en unos cojinetes semiesféricos o el pistón de un gato
hidráulico (K), que permite el reglaje del equipo. Aquí la forma de trabajo es el mismo y los
esfuerzos de trituración son también horizontales, pero se tiene de 4 a 6 veces más superficie
de trituración por lo que se absorben mejor los esfuerzos dinámicos. Al no existir un punto de
apoyo superior la entrada esta libre y no se divide en dos la cámara de trituración en la boca
de entrada como en las suspendidas.
En el bastidor inferior (B), se encuentran los mecanismos de accionamiento formados por el eje piñón
(G) que transmite el giro, que le proporciona la polea, a la corona dentada (H) por medio del piñón
(K). Dando lugar a movimiento giratorio de la excéntrica (5).
8.5.1.2.3 De eje horizontal
El árbol está soportado por cojinetes, instalados a su vez en el bastidor. El material entra por la tolva
al primer cono triturador y, previamente triturado, pasa al segundo cono después de lo cual va al
embudo de descarga.
El grado de desmenuzamiento del material se regula por medio de un volante. La altura reducida de
esta trituradora constituye una notable ventaja en comparación con las de eje vertical.
Este modelo se usa especialmente para materiales desmoronables, como por ejemplo, brea, mica,
cáscara de nueces, de coca, sales inorgánicas compactas, etc.
8.5.2 Trituradores intermedios
Aquellas máquinas que ordinariamente no pueden tomar masas grandes como alimentación y no
producen un producto que pasa por el tamiz de 200 mallas.
8.5.2.1 Triturador o quebrantador de rodillos
También se los llama molinos. A diferencia de las trituradoras de mandíbulas y giratorias, la presión
que se aplica en las trituradoras de rodillos es de forma continua y el producto es arrastrado

144
mecánicamente a la cámara de trituración. Esta última característica es la que permite admitir
trabajar con productos pegajosos o húmedos, que no pasarían por una de mandíbulas o giratorios
bajo la acción de la gravedad. Pueden ser utilizadas para triturar en húmedo, bajo riego de agua,
aumentando la capacidad pero también la corrosión. Tienen capacidades de hasta 2000 T/h. No son
aptos para producir una gran relación de reducción (cilindros dentados 4:1; cilindros lisos 8:1) en un
solo paso por lo que hay una gran variedad de tamaños.
Ventajas:
• Máquina robusta, sencilla y de fácil mantenimiento.
• Más económica que la trituradora de mandíbulas.
• Adecuada para el tratamiento de material húmedo y pegadizo.
• Altura limitada.
• Dispositivo de seguridad eficaz.
• Granulometría de salida muy regular. exenta de grandes trozos y de finos.
Desventajas:
• No son adecuadas para materiales duros y/o abrasivos.
• Relación de reducción limitada 4-8:1.
• Necesitan una alimentación uniforme a lo largo de la generatriz del cilindro.
Las trituradoras de rodillos se componen esencialmente de dos cilindros de igual diámetro,
normalmente en posición horizontal, girando en sentidos opuestos sobre sus propios ejes y
separados una cierta distancia. El material que se introduce entre ambos queda sometido a un
esfuerzo radial de compresión y tangencial de fricción o cizallamiento que los tritura y desmenuza
hasta que puedan pasar por el espacio que separa ambos cilindros. Esta separación, que es regulable,
determina la dimensión de los granos obtenidos.
Los cilindros se construyen generalmente en dos partes, la interior de fundición gris o acero que se
une sólidamente con los ejes, y la exterior (intercambiable), de acero duro con manganeso o cromo
que protege al rodillo contra el desgaste. Uno de los rodillos posee soportes o tornillos que le
permiten regular la posición con respecto al otro rodillo, el cual está montado contra unos topes
sobre los cuales es presionado por un muelle que le permite disponer de cierta movilidad para casos
de seguridad; de esta forma se obtiene el reglaje.

145
El movimiento de los cilindros lo provocan dos motores eléctricos independientes (uno para cada
cilindro), que hacen girar los cilindros con igual velocidad o diferente velocidad, según el
requerimiento. La transmisión de potencia se logra mediante la acción de correas que actúan sobre
poleas colocadas sobre los ejes de los rodillos o de manera directa a través del reductor de velocidad.
Las poleas son de igual o distinto diámetro según se desee similar o diferente velocidad de giro de
los cilindros. Otras veces solo se acciona un cilindro transmitiendo su movimiento al otro por medio
de un engranaje o por intermedio de la misma materia que se tritura, pero esto último solo se hace
cuando se tratan granos de dimensión pequeña.
Las camisas de los cilindros pueden ser lisas, corrugadas o dentadas. Según la dureza , las nervaduras
están en la dirección del eje o transversalmente. Las camisas lisas se aplican para materiales duros y
estriados y las dentadas para materiales blandos.
8.5.2.1.1 Trituradores de rodillos lisos
Los trituradores de cilindros lisos o con finas acanaladuras van a trabajar por compresión simple,
excepto cuando los cilindros giran a diferentes velocidades, en este caso los cilindros trabajarán a
compresión (efecto principal) junto con atricción-frotamiento para los cilindros lisos y con atricción-
corte para los cilindros acanalados.
• Dan pocos finos.
• El tamaño del producto depende del espacio entre los rodillos.
• Las velocidades de los rodillos fluctúan entre 50-800 rpm.
8.5.2.1.2 Trituradores de rodillos dentados
Los trituradores de cilindros dentados trabajarán a cizalladura o corte, como consecuencia del
trabajo de los dientes y las picas, y a compresión como consecuencia del efecto de los cilindros al
obligar a pasar el material entre ellos, previamente atacado por los dientes.
• Pueden tener dos rodillos, o solo uno que trabaja frente a una placa de fricción curvada fija,
que no es más que una mandíbula con su placa protectora que es regulable para ajustar su
posición.
• La superficies pueden tener estrías, bordes rompedores o dientes.
• No pueden trabajar con solidos muy duros.
• Las velocidades de los rodillos están próximas a 1500 rpm.

146
• La razón de reducción es 4-6:1
• Son más versátiles, no operan por compresión sino también por impacto y cizalla.
Selección de trituradores de rodillos:
• A1 y A2 son los centros de los dos rodillos
• B: una partícula esférica del material en el momento que es cogida entre los rodillos
• r: fuerza que actúa sobre la partícula que forma un cierto ángulo α con la línea A1 y A2 de los
centros, y la cual puede descomponerse en las dos componentes m y n.
• t: fuerza que tiende a arrastrar la partícula entre los rodillos. Esta depende de la fuerza r y del
coeficiente de rozamiento μ del material que se tritura y la superficie del rodillo. Puede
descomponerse en e y f.
Entonces:
𝑡 = µ ∗ r
𝑚 = 𝑟 ∗ 𝑠𝑒𝑛 α
𝑒 = 𝑡 ∗ 𝑐𝑜𝑠 α = µ ∗ r ∗ 𝑐𝑜𝑠 α
La fuerza e tiende a arrastrar al material entre los
rodillos y la m tiende a sacarlo fuera de ellos (fuerzas
opuestas). Como se desea triturar el material
entonces:
𝑒 > 𝑚
µ ∗ r ∗ 𝑐𝑜𝑠 α > 𝑡 ∗ 𝑠𝑒𝑛 α
µ > 𝑡𝑎𝑔 α
En otras palabras, el coeficiente de rozamiento debe
ser mayor que la tangente del ángulo α; este
coeficiente varía con los diferentes materiales, pero se
ha encontrado que el valor medio de α es de 16°. El
ángulo OEF, que es doble de α, se denomina ángulo de
mordedura o pasada.
Existe una relación definida entre el diámetro de los
rodillos, el de la alimentación y el del producto. Sea R

147
el radio de la particula alimentada, d el radio de la particula de mayor tamaño en el producto (igual
a la mitad de la separacion entre rodillos) y r el radio del rodillo. En el triangulo ABC, el ángulo CAB
es igual a α, AB=r+d y AC=r+R. Entonces:
cos 𝛼 = 0,961 =
𝐴𝐵
𝐴𝐶
=
𝑟 + 𝑑
𝑟 + 𝑅
Como en las condiciones medias α=16º y cos α=0,961 el diámetro de los rodillos se determina en
función de los tamaños de la alimentación y producto.
8.5.2.2 Trituradores de disco o cono
Semejante en principio a los giratorios, pero están modificados para admitir una alimentación y dar
un producto más pequeño. Se utiliza únicamente para rocas duras.
• Altura de alimentación: 76 a 320 mm
• Capacidad (T/h): 55 a 700
• Potencia (kw): 160 a 400
• Peso (T): 13 a 33
• Diámetro cono (mm): 950 a 1500
Los trituradores de cono giratorio suelen usarse tanto
para trituración primaria como secundaria. Los de
trituración primaria presentan un ángulo de ataque más
escarpado y con una relación de reducción baja.
En estos equipos los materiales a triturar se reducen por
medio de esfuerzos de compresión entre dos paredes
troncocónicas. Una de las cuales es fija y cóncava, y la
otra forma un tronco de cono animado por movimiento
excéntrico (denominado nuez). Este movimiento va a
hacer que el cono se aleje y acerque a la pared cóncava
de manera alternativa.
Los parámetros que hay que estudiar son similares a los vistos en las trituradoras de mandíbulas.
La boca de admisión de una giratoria queda definida por la anchura de la boca (A), que es el tamaño
nominal máximo de la abertura medido perpendicularmente a un cono bisector formado por la
mandíbula cónica móvil y la parte fija cónica.
La longitud de la boca de entrada (B) y la boca de admisión están relacionadas por:

148
𝐵 = 2,7 𝐴
8.5.2.3 Trituradores o quebrantadores de jaula de ardilla
Apto para materiales fibrosos que no sean muy duros (como
madera, huesos, etc.) y materiales friables (como carbón,
piedra caliza, etc.). Se utiliza principalmente en la industria
de fertilizantes. Y trabajan por impacto.
Consiste en dos o más jaulas formadas por unos discos (A)
unidos a unas barras (B) paralelas al eje del molino. Aquí hay
cuatro jaulas, dos de ellas montadas sobre el disco (A), que
gira por la polea (C) y el eje (D). Las otras dos van montadas
sobre el disco (A´), que gira en dirección opuesta.
Las jaulas rotativas van rodeadas por una carcasa y la
alimentación se introduce por el centro de la jaula interior.
La fuerza centrífuga impartida por el rápido giro de las jaulas
lanza al material de una jaula a otra, y lo subdivide casi
completamente por el impacto contra las barras de tal
manera que es desgarrado o desintegrado antes de alcanzar
la carcasa.
Los soportes de cojinetes (E y E´) pueden retroceder a lo
largo de unas ranuras en la base (F), para que sea accesible el interior.
8.5.2.4 Trituradores o quebrantadores de martillos
También se los llama molinos. Cubre a una gran variedad de trituradores y desgarradores que actúan
más por impacto que por compresión. Utilizando martillos de diferentes pesos y barras tamizadoras

149
de diferentes secciones rectas, la maquina puede adaptarse para materiales friables o frágiles
(carbón) y fibrosos (resinas, maderas).
En este grupo de máquinas la fragmentación se produce por un choque brusco entre el material a
triturar y una herramienta o útil triturador, aprovechando el efecto de la energía cinética de un
cuerpo puesto en movimiento. Dicha energía se va a transformar durante el choque en energía de
deformación o rotura. Afectando de diferente manera a los minerales y a las piezas de desgaste.
Consta de un cierto número de discos (A) montados en un eje central (B). entre estos discos van
colgados unos martillos (C), en forma de barras rectangulares de acero de 3 a 12 mm de espesor. Con
frecuencia se montan sobre el mismo eje varios discos rotores con 4 a 8 martillos. En un lado de la
carcasa van unos platos rompedores (D) de fundición blanca o acero al manganeso, y en el fondo va
la envuelta formada por barras endurecidas (E), formando el tamiz. El eje se hace girar a alta
velocidad y la fuerza centrífuga hace que los martillos salgan hacia fuera de los platos. El material es
golpeado por impacto contra los platos rompedores o contra las barras, se rompe y cae a través del
tamiz.
Para triturar grandes bloques de mineral, la velocidad debe ser relativamente baja, por otro lado,
para la trituración de pequeños fragmentos la velocidad debe ser alta.
La fragmentación puede ser de dos tipos:
• Indirecta: cuando el material es lanzado a altas velocidades por medio de útiles contra los
yunques o placas de impacto.
• Directa: el material que es alimentado a bajas velocidades recibe el impacto de útiles que se
mueven a elevadas velocidades (15 – 150 m/s).
Ventajas
• Elevada relación de reducción.
• Adecuados para el tratamiento de material pegadizo.
• Trituración más selectiva.
• Da un producto con un buen factor de forma (cubicidad).
Inconvenientes
• No son adecuados para materiales abrasivos, salvo que sean muy blandos.
• No son adecuados para materiales duros, salvo que tengan textura estratificada.
• Elevado consumo de acero.
• Se necesita regular la altura de alimentación y distribuir la alimentación a lo largo del rotor;
para ello se deberán usar tolvas de alimentación.

150
8.5.3 Molinos finos
Los molinos finos son aquellas máquinas que pueden dar un producto que pase por el tamiz de 200
mallas. Si bien también cuentan como trituradores intermedios, los trituradores de rodillos y de
martillo pueden ser considerados molinos finos.
8.5.3.1 Molinos centrífugos
La molienda se realiza por una o más muelas rotativas que ejercen presión sobre el material y lo
trituran total o parcialmente por fuerza centrífuga. Se emplean para la molienda fina de materiales
duros.
8.5.3.1.1 Molino centrifugo de Raymond
Es un tipo especial de molino centrifugo. Combina en una sola unidad una máquina de moler y un
separador de aire. La base principal fundida (A) lleva un manguito vertical central (B) a través del cual
pasa el eje vertical (C). Este eje esta soportado por una rangua en su extremo inferior y es movido
por una transmisión corona-piñón. El extremo superior del eje esta unido a una armadura con patas
de araña que tiene dos o más brazos (D) y en el extremo de cada brazo va un yugo; en el interior de
cada yugo va suspendido un eje vertical (E) que puede pivotear alrededor de un pequeño eje
horizontal (F) que cruza la abertura del yugo. El eje vertical (E) lleva en su parte inferior una cabeza o
muela (G) de acero al manganeso o de fundición endurecida. La cabeza (G) gira libremente alrededor
del eje vertical (E) y el conjunto también gira libremente alrededor del corto eje horizontal (F). A
medida que gira la armadura de patas de araña, las cabeza de molienda se comprimen contra el anillo
forjado (H) y muelen por acción de laminado en lugar de frotamiento.
Alrededor de la base, por debajo del anillo (H) hay una serie de aberturas provistas en su interior de
aletas directoras (J), y alrededor de estas aberturas va una cubierta ligera de chapa metálica (K), en
el interior de la que se insufla aire a una presión moderada. Este aire sube a través del molina, eleva
el material que tenga la suficiente finura como para quedar suspendido y lo lleva a través de la parte
superior de la cubierta al separador de polvos. El material que no ha sido pulverizado cae al fondo y
es tomado por las piezas (L) y lanzado nuevamente al anillo de molienda.
De esta forma, la alimentación permanece en el molino hasta que alcanza el tamaño necesario para
ser transportada por la corriente de aire. Regulando la cantidad de aire, también puede regularse la
finura del producto. La cubierta del molino está a una presión mayor a la atmosférica por lo que se
requiere de algún mecanismo (tolva alimentadora (M) y una rueda dentada) para efectuar una
alimentación de forma regular y sin escapes de aire.

151
8.5.3.2 Molinos de muelas o rulos de piedra
8.5.3.2.1 Molinos de muelas o rulos circulares
Es el tipo de molino más antiguo que aún permanece en uso. Se usa para obtener harina, moler
pinturas, tintas de imprenta, cosméticos y productos farmacéuticos. Actualmente están siendo
reemplazados por molinos de rodillos. Pueden ser también de eje horizontal. Puede ser de rotación
simple (un disco gira, otro estacionario) o doble (ambos giran en direcciones contrarias).
Pueden ser de movimiento inferior o superior dependiendo de que muela se mueva. En la figura la
piedra superior (A) va sujeta a la carcasa por una banda de metal (B) suspendida de los espárragos
(C). La piedra inferior (D) está montada sobre un soporte de patas de araña (E), que se mueve por
medio del eje (F) que gira en la rangua (G) y es accionado por una transmisión corona-piñón cónicos.
El mecanismo puede reglarse, subiéndolo o bajándolo por medio del volante (H) y del husillo (J). El
material se introduce por la tolva de carga (K) y se distribuye en la superficie que hay entre las muelas.
Las piedras utilizadas son de una arenisca especial con un patrón de tallado de estrías que dependerá
del tipo de grano o material que se quiera moler. Las piedras se colocan de manera que sus caras
estriadas miren una a la otra, logrando así que los surcos hagan un movimiento de tijera que permite
una molienda por esfuerzos corte además de fricción. Al mismo tiempo los surcos o estrías ayudan a
canalizar el producto hacia la periferia.
---> de muelas

152
8.5.3.2.2 Molinos de muelas o rulos cilíndricos
Los molinos de rulos, son las máquinas más universales y de mayor rendimiento para la preparación
de materiales por vía húmeda, siendo particularmente indicadas para la trituración de arcillas duras,
compactas o con piedras. De uso extendido en la molienda de granos y la preparación de cemento.
El diseño de la estructura autoportante permite operar con volúmenes grandes y se apoya en cuatro
columnas fáciles de montar. Consta de un depósito cilíndrico formado por una placa perforadora en
la que se carga el material a trabajar, en cuyo centro se encuentra un eje vertical al que se acopla
otro eje horizontal que soporta uno, dos o hasta cuatro rulos o muelas cilíndricas atravesadas por su
centro.
Las rulos son piedras cilíndricas de una arsénica especial (granito, basalto, etc.), usualmente lisos,
que giran dentro del depósito cilíndrico, generando un movimiento de rotación y traslación en el
material que se produce por la diferencia de longitud que existe entre el radio interior y el exterior.
En sus versiones antiguas, el sistema era accionado por tracción a sangre, una persona o un animal
proporcionaba la fuerza en el eje horizontal que salía por fuera del diámetro del depósito cilíndrico.
En sus versiones modernas, el sistema es accionado por una transmisión corona-piñón cónicos en el
eje vertical y la energía del eje de la corona puede ser hidráulica, eólica o de un motor eléctrico o a
combustión.
8.5.3.2.3 Molinos de muelas o rulos troncocónicos
Se sustituyen las piedras cilíndricas por conos de piedra truncados, cuya generatriz descansaba
alineada sobre la solera y así se evitaba el efecto deslizamiento. Se utiliza para la obtención de pasta
y aceite de aceitunas
Consta de un depósito cilíndrico denominado solera donde se carga el material a trabajar, en cuyo
centro se encuentra un eje vertical al que se acopla otro eje que soporta el rulo o muela troncocónica
atravesada por su centro. Alrededor de la solera existe un reborde llamado alfarje, donde se recoge
el material que fluye por el peso de las piedras.
Las rulos son piedras cilíndricas de una arsénica especial (granito, basalto, etc.), usualmente tallados,
que giran dentro del depósito cilíndrico. Al coincidir el desarrollo de la superficie cónica exactamente
con el sector circular recorrido, este sistema permite un mayor efecto de trituración del material y
una disminución de las resistencias pasivas de la máquina.
El animal de tiro da vueltas alrededor de la solera enganchado a un vástago llamado almijarra que
penetra en el eje vertical de la rueda.
En sus versiones antiguas, el sistema era accionado por tracción a sangre, una persona o un animal
proporcionaba la fuerza en el eje horizontal que salía por fuera del diámetro del depósito cilíndrico.
---> de rulos
---> de rulos cónicos

153
En sus versiones modernas, el sistema es accionado por una transmisión corona-piñón cónicos en el
eje vertical y la energía del eje de la corona puede ser hidráulica, eólica o de un motor eléctrico o a
combustión.
8.5.3.3 Molinos de discos
Se utiliza para la trituración primaria y fina en el rango medio de tamaño de
partícula de sólidos blandos a duros, viscosos y sensibles a la temperatura.
Se utiliza para la trituración por lotes o continua.
Se utiliza con sólidos semiduros a duros y frágiles (hasta 8 en la escala de
Mohs), como cerámicas, porcelana, vidrio, carbón, Clinker de cemento,
cuarzo, escorias, escombros, yeso, etc.
El material pasa a través de una separación estrecha que existe entre un
disco estriado y la armadura del molino, entonces se tritura mediante
presión y cizallamiento y cae directamente en el recipiente colector. Se
puede modificar el molino para que el material pase entre dos discos
ranurados internamente que actúan en sentido opuesto, uno contra otro,
proporcionando mayor cizallamiento.
Los discos son de 10 a 54 in, giran a velocidades de 350-700 rpm y consumen aproximadamente 80
KWh/tn de producto. La granulometría final es definida por la separación
entre los dos discos pero puede alcanzar una granulometría final de aprox.
100 μm en una sola operación.

154
8.5.3.4 Molinos de rodillos
Explicado anteriormente en el punto trituradores de rodillo. Actualmente se utilizan exclusivamente
para la molienda de granos en la fabricación de harina. Sin embargo, también es apropiado para
moler cualquier material moderadamente duro que deba ser reducido a polvo muy fino.
Un tipo especial es el triturador de rodillo único, que podría clasificarse como una clase de molino o
triturador de martillos ya que su acción principal depende del impacto más que compresión.
Según el grado de desmenuzamiento del material:
• Simple: uno o dos rodillos.
• Múltiple: dos o más pares de rodillos.
Según la estructura del mecanismo:
• Rodillos dispuestos en posición fija.
• Rodillos apoyados sobre cojinetes fijos y móviles:
o Los cojinetes móviles se apoyan sobre marco oscilante
o Los cojinetes móviles se apoyan sobre placas desmontables que resbalan sobre la
superficie del bastidor
o Los cojinetes móviles están instalados sobre el marco general que se desplaza según
guías en el bastidor
• Ambos rodillos son móviles.
8.5.3.5 Molinos de martillos
Ya explicados en el punto trituradores de martillo. Pueden tratar materiales diversos como solidos
fibrosos (corteza, cueros), virutas de acero, pastas blandas y húmedas, arcillas, rocas duras, etc.
• Operan con velocidades periféricas de hasta 100 m/seg
• Régimen de energía típico: 60 – 240 Kg/Kwh

155
Tipos de trituradores de martillos:
• Según el número de árboles puede ser de uno o dos
árboles.
• Según el modo de fijación de los cuerpos trituradores
pueden ser rígidos o articulados.
8.5.3.5.1 Impactores
• Los impactores son un tipo especial de molino de
martillo.
• No contienen rejilla o tamiz.
• Trabajan solo por impacto, no hay acción secundaria.
• Pueden girar en ambos sentidos.
8.5.3.6 Molinos de bolas
Consiste en un cilindro horizontal que contiene bola y que gira lentamente alrededor de su eje. La
alimentación se introduce por un extremo y el impacto de las bolas sobre el material produce una
fina pulverización del mismo. Pueden trabajar en húmedo y seco y su acción es por impacto. El
producto depende de la carga de bolas, el tamaño de las mismas, la velocidad de rotación y la
alimentación.
Consiste en un cilindro horizontal (A) cuyo diámetro es aproximadamente igual a la longitud,
revestido con placas (G). El extremo de alimentación consiste en una pala helicoidal alimentadora (B)
que eleva la alimentación al interior de la espiral alimentadora recta (C), por donde entra en el
molino. La descarga sale por un tamiz (D) de mallas grandes que retiene las bolas y deja pasar las
partículas que han sido molidas por el embudo (E). El molino gira mediante el engranaje (F).

156
El molino está cargado con bolas de distintos tamaños debido al
continuo desgaste por frotamiento, que hace necesario reponer las
bolas. Las bolas tienen de 25 a 125 mm de diámetro y los guijarros
de 50 a 175 mm; y pueden ser de porcelana, acero u otro material.
Si el molino gira a mayor velocidad, será mayor el consumo de
potencia pero la finura aumenta.
Cuanto más rápida sea la alimentación más rápida será la descarga
que llega al otro extremo y el producto será más grueso.
El revestimiento de la envuelta de los molinos de bolas puede ser
simplemente un revestimiento tubular liso o de revestimiento con
escalones. El revestimiento se reemplaza a medida que se desgata,
mientras que la envuelta exterior es permanente.
8.5.3.6.1 Molinos de bolas cónicos o Hardinge
La alimentación entra a través de un cono de 60° en la zona de molienda primaria donde el diámetro
de la carcasa es máximo. El producto sale por el cono de 30° situado a la derecha. Estos molinos
contienen bolas de distintos tamaños que se desgastan y se hacen más pequeñas a medida que opera
el molino. Periódicamente se añaden nuevas bolas grandes. Al girar la carcasa las bolas grandes se
desplazan hacia el punto de máximo diámetro, mientras que las más pequeñas emigran hacia el
punto de descarga.

157
8.5.3.7 Molino de tubos
La distinción entre el molino de bolas y el de tubo está dada por la relación entre la longitud y
diámetro. El de bolas tiene una longitud igual a su diámetro, mientras que el molino de tubo tiene
una longitud de aproximadamente dos diámetros o mayor. También se diferencia en que los de tubo
se cargan con guijarros de pedernal (piedritas) en lugar de bolas metálicas, cuyo tamaño es menor.
Se emplean en la molienda de rocas duras y el Clinker de cemento portland, debido a la sencillez y a
que trabaja a pequeñas velocidades.
Consiste en un cilindro horizontal que contiene guijarros de pedernal y que gira lentamente alrededor
de su eje. La alimentación se introduce por un extremo y el impacto de los guijarros sobre el material
produce una fina pulverización del mismo. Pueden trabajar en húmedo y seco y su acción es por
impacto. El producto depende de la carga de guijarros, el tamaño de los mismos, la velocidad de
rotación y la alimentación.
8.5.3.7.1 Molino de barras
Una modificación del molino de tubos es el molino de barras, en el que los agentes que efectúan la
molienda, en lugar de ser bolas o guijarros son barras paralelas al eje molino. Las barras son elevadas
por la carcasa hasta cerca de la parte superior desde donde caen sobre las partículas. Las barras son
generalmente de acero de 25 a 125 mm de diámetro, existiendo en todo momento de distintos
tamaño, debido al desgaste que van sufriendo. Tienen una longitud mayor al diámetro del molino,
de manera que se ubiquen paralelas al eje. Cuando las barras han sufrido mucho desgaste, tienen
que sustituirse antes de que se doblen o se rompan.
Las aplicaciones de los molinos de barras se encuentran principalmente en:
• Molienda de carbón y coque
• Fabricación de arena artificial para hormigón
• Molienda de clinker para cemento
• Sinterización de minerales de hierro, etc.

158
8.5.3.8 Molinos compartimentados
Consiste en más de un compartimiento sucesivo, separados entre sí por rejillas. Cada compartimento
lleva carga de bolas decrecientes. La segregación de los medios de molienda ayuda
considerablemente a la perdida de energía, haciendo que las bolas grandes y pesadas rompan
solamente las partículas grandes, mientras que las bolas pequeñas y ligeras no caigan sobre las
partículas grandes a las que no pueden romper.
8.5.3.9 Molinos ultrafinos o coloidales
Raramente pueden tratar grandes toneladas. Se utilizan cuando se requieren productos más finos
que 200 mallas. Un tipo de molino ultrafino es el micronizador el cual realiza la molienda por
impactos de chorros de fluido a alta velocidad.
La alimentación suspendida en una corriente de agua o aire, se introduce a través del anillo de
alimentación (A) que lleva toberas tangenciales (B) que la introducen en el interior de la cámara de
molienda (C). Una corriente de vapor de agua, aire o agua se alimenta a través del anillo (D) en las
toberas (E) de las que se escapa a velocidades muy grandes. El fluido en exceso escapa por (F) y el
producto se descarga por (G).

159

160
9 SEPARACIÓN SÓLIDO-SÓLIDO
9.1 CLASIFICACIÓN DE PARTÍCULAS EN UNA MEZCLA
Una mezcla de solidos puede clasificarse según su:
• Tamaño
• Forma: Para solidos irregulares su forma debe ser definida arbitrariamente.
• Densidad: Para solidos homogéneo las partículas poseen la misma densidad que el sólido de
gran tamaño, mientras que en los heterogéneos no.
9.1.1 Clasificación por forma
Puede ser útil conocer la forma de las partículas. Para partículas irregulares se define el concepto de
esfericidad:
𝜙* =
6 𝑉
5
𝐷5 𝑆5
Dp=Diámetro equivalente o diámetro nominal de una partícula: Suele obtenerse de un análisis
de tamizado o por análisis microscópico y aplicando métodos estadísticos.
Sp=Área superficial de una partícula: Puede determinarse por experiencias de absorción o por
caída de presión en lechos.
Vp=Volumen de una partícula.
• Para muchos solidos molidos 0,6 < 𝜙* < 0,8
• Para molinos que aplican abrasión 𝜙* ≤ 0,95
• Si las partículas son esféricas:
𝜙* =
6 ˆ
4
3 𝜋𝑟%
Š
(2𝑟)( 4𝜋𝑟#)
= 1
9.1.2 Clasificación por tamaño
Existen diversos métodos para medir el tamaño de las partículas, cuyos resultados dependen de la
diferencia o intervalo de los tamaños, de sus propiedades físicas y de la humedad. Dentro de los
métodos se encuentran:
• Microscopio: Para partículas de pocas micras (1 micra=0,001 mm), usualmente contenidas en
gases.
• Tamizado: Es el método más sencillo para la clasificación granulométrica. Consiste en hacer
pasar el material sucesivamente por una serie de tamices o cedazos que poseen orificios o
mallas progresivamente decrecientes. El tamaño del material se considera la media aritmética

161
de la abertura del tamiz que atraviesa y el que retiene al material, este tamaño representa el
tamaño medio o diámetro medio Dm.
• Sedimentación: Las partículas pequeñas caen en el seno de un fluido a una velocidad
uniforme y proporcional a su tamaño.
• Elutriación: Si la velocidad límite de caída de la partícula es inferior a la velocidad de un fluido
en sentido ascendente, será arrastrada por la corriente.
• Centrifugación: Para partículas de diámetro inferior a 0,5 micras la sedimentación es
demasiado lenta, por lo que se reemplaza la fuerza de gravedad por la fuerza centrífuga.
9.1.2.1 Tamaño o diámetro de la partícula
El tamaño de la partícula puede expresarse de diferentes modos de acuerdo a la clasificación de
forma: para un partícula esférica se toma el diámetro, para partículas cúbicas se toma un lado y para
partículas irregulares se toma un diámetro equivalente que es la segunda mayor dimensión (en un
cilindro con características L/D se toma el D).
En líneas generales, se define el tamaño de una partícula en base al diámetro medio Dm que es la
media aritmética de la abertura del tamiz que atraviesa y el que retiene al material.
Sin embargo, a partir del diámetro medio pueden definirse también otros valores:
• El tamaño o diámetro medio por unidad de masa o diámetro volumen-superficie:
𝐷
t* =
6
𝜙*𝜌5𝐴?
=
1
∑
𝑥,
𝐷
t5,
2
,@"
• Tamaño o diámetro medio aritmético:
𝐷
tE =
∑ (𝑁,𝐷
t5,)
2
,@"
∑ 𝑁,
2
,@"
=
∑ (𝑁,𝐷
t5,)
2
,@"
𝑁F
• Tamaño o diámetro medio masico:
𝐷
tG = s(𝑥,𝐷
t5,)
2
,@"
• Tamaño o diámetro medio volumétrico:
𝐷
t* =
‹
1
∑
𝑥,
𝐷
t5,
%
2
,@"
#
9.1.2.2 Superficie especifica media de una mezcla
Siendo el volumen de la partícula:
𝑉
5 = 𝑎𝐷5
%
a=Factor de forma de volumen: Para un cubo es 1, para una esfera es 0,5236 y para un cilindro
con L=D es 0,785.
Partiendo de un cálculo de esfericidad, el número total de partículas en una mezcla de partículas
uniformes de diámetro Dp es:

162
𝑁 =
𝑚
𝜌5𝑉
5
=
1
𝑎 𝜌5
s
𝑥,
𝐷
t5,
%
2
,@"
=
𝑚
𝑎 𝜌5𝐷>
%
El área superficial total de las partículas es:
𝐴 = 𝑁 𝑆5 =
6𝑚
𝜙*𝜌5𝐷5
El área total de las partículas por unidad de masa o superficie especifica media de una mezcla es la
superficie total dividida la masa total y queda:
𝐴? =
6
𝜙*𝜌5
s
𝑥,
𝐷
t5,
2
,@"
Xi=Fracción másica en un determinado incremento
n=Numero de incrementos
Dpi=Diámetro medio de las partículas tomado como media aritmética de los diámetro mayor
y menor del incremento
El diámetro medio por unidad de masa resulta entonces:
𝐷
t* =
6
𝜙*𝜌5𝐴?
=
1
∑
𝑥,
𝐷
t5,
2
,@"
Recordemos que estos cálculos son para partículas que a las que puede calculárseles la esfericidad.
9.2 CRIBADO O TAMIZADO DE LABORATORIO
9.2.1 Análisis por tamizado
• El análisis por tamizado seco sirve para partículas con diámetro > 44μm (325 Mesh)
• El análisis por tamizado húmedo sirve para partículas con diámetro<10μm donde las
partículas pueden adherirse a otras más grande y causar obstrucciones.
• Para partículas ultra finas de 1μm<Dp<100μm se emplean los siguientes métodos:
o Análisis por microscopio óptico
o Sedimentación por gravedad (contador resistivo de Coulter)
• Para partículas ultra finas de Dp<1μm se emplean los siguientes métodos:
o Técnicas de dispersión de luz
o Centrífugas y ultracentrífugas
o Microscopio electrónico
9.2.2 Causas de inexactitudes
Factores que causan que una cierta cantidad de los gruesos forme parte del cernido:
• Tejido mal construido
• Corrimientos de los hilos: Por la presión y rozamiento de las partículas que se mueven por
encima de aquellas que se atoran debido a su forma irregular y tamaño próximo al de la luz.
Factores que causan que una parte de los finos quede retenida con los gruesos:
• Humedad: Se aglomeran los finos y se comportan como gruesos o se adhieren a los alambres.

163
• Fuerzas electroestáticas: El frotamiento electriza a las partículas pulverulentas y provoca
adherencia.
• Sobrecarga de tamices: La excesiva energía superficial provoca adherencia en polvos muy
finos generando el acuñado en los orificios, por lo que quedan unidos a los granos gruesos.
• Alto porcentaje de partículas con el mismo tamaño que la abertura de la malla: Genera una
tendencia a trabarse con la malla.
• Falta de tiempo de tamizado
• Criba inclinada: No ofrecen a las partículas la dimensión real de sus aberturas, sino una
proyección horizontal de estas que es menor (no valido para cribas de laboratorio).
Para solucionar estos problemas se puede optar por un tamizado por vía húmeda porque evita los
peligros de la adherencia entre partículas; donde se crea una suspensión que se hace decantar sobre
un tamiz, se lava y se seca el sólido para obtener un resultado mucho más preciso.
9.2.2.1 Tamices de ensayo
Los tamices y los cedazos suelen utilizarse en trabajos de control y analíticos. Estos aparatos se
construyen con telas de malla de alambre cuyos diámetros de hilos y espaciado entre ellos están
cuidadosamente especificados. Los materiales de construcción pueden ser variados, pero se utilizan
telas de alambres de acero inoxidable, acero al carbono, latón, cobre e incluso para separaciones
más finas seda. Estas telas de tamizado se ubican en el fondo de cajas cilíndricas, metálicas o de
madera, cuyo diámetro y altura suelen ser de 20 y 5 cm respectivamente, y cuyos bordes inferiores
están dispuestos de modo que el fondo de un tamiz encaje cómodamente con el borde superior del
tamiz siguiente.
9.2.2.2 Abertura de los tamices de ensayo e intervalos
El espacio libre entre los hilos del tejido de un tamiz se llama abertura del tamiz. Con frecuencia se
aplica la palabra malla para designar el número de aberturas existentes en una unidad de longitud.
Un tamiz de malla 10, tiene 10 orificios en una pulgada y su abertura tendrá una longitud de 0,1
pulgadas menos el espesor de un hilo. Entonces, la malla es un valor aleatorio que no permite deducir
exactamente el tamaño de los orificios o aberturas del tamiz, si no se conoce el grosor de los hilos
utilizados en su construcción.
El intervalo, razón o progresión del tamiz Di+1/Di es una relación entre los tamaños sucesivos de las
aberturas de los tamices que forman la serie. Puede utilizarse una serie aritmética sencilla, de forma
tal que los orificios del tamiz sean 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 cm. Pero es más sensato utilizar un
intervalo que siga una progresión geométrica cuya razón de progresión es Di+1/Di=2; por lo que la
serie debe ser un múltiplo de 8, 4, 2, 1, 0,5. Cuando se desean limites más estrechos, se incluye un
tamiz adicional entre cada dos tamices de la precedente serie y el intervalo es Di+1/Di=√2. Si el
tamizado es más fino se colocan tamices aún más extras intermedios entonces Di+1/Di=√2
$
La serie de Tyler está basada en la en el tamiz de 200 mallas con hilos de 0,0021 in de diámetro, que
dan una superficie libre de 0,0029 in. En ella se utiliza el tamiz normal Tyler, de 200 Mesh, pero difiere
ligeramente en otros tamaños.
La serie Tyler gruesa, comprende 9 tamices que se rigen por la razón Di+1/Di=√2
$
con un límite
superior de 1,05 in de abertura y un límite inferior de 0,236 in. La serie Tyler fina consta de 26
tamices, consta de 26 tamices comenzando con una abertura de 0,221 in y finalizando con 0,0029 in.
Como la razón de estas series es muy pequeña, resultan demasiados tamices y demasiado próximas
sus aberturas para trabajos que no requieren separaciones muy agudas. Por eso, en ocasiones se
utilizan los tamices alternadamente (uno si y el siguiente no) con lo que se maneja una serie cuya

164
razón es Di+1/Di=√2. También se puede utilizar un tamiz de cada cuatro de la serie principal, en cuyo
caso la razón es Di+1/Di=2.
9.2.2.3 Procedimiento
1. Limpiar los tamices de Mesh con una brocha o pincel fino y golpearlos ligeramente para
librarles de cualquier partícula adherida.
2. Encajar los tamices entre si colocándolos en serie, es decir, el más grueso en la cima y en
diámetro creciente.
3. Colocar un colector en el fondo de la serie.
4. Cargar una cantidad conocida de material (m) en el tamiz superior y cubrirlo con una tapa.
5. Someter a un movimientos de rotación y choque (zarandeo).
6. Retirar el material en fino en el fondo.
7. Repetir la operación hasta que no aparezca más fino.
8. Desmontar los tamices y pesar el retenido en cada tamiz (mi) (el producto que paso el tamiz
de 100 mallas y quedo retenido por el de 150 mallas se designa fracción 100/150 o -100+150).
La suma de los retenidos o fracciones debe coincidir con el total original.
9. Calcular la fracción másica retenida en cada tamiz xi=mi/m
9.2.2.4 Resultados
El objetivo de un análisis granulométrico es poder saber las cantidades de los distintos tamaños (en
todas sus expresiones) que se pueden o deben separar en tamices industriales o el área o superficie
especifica media de una mezcla. Estos valores, ya explicados con anterioridad, son los que
caracterizan a una mezcla.
La forma corriente de expresar los resultados de análisis granulométricos por tamizado es a través
de tablas, con las que pueden construirse gráficos que ayudan a mostrar la distribución por tamaño
de las partículas de la mezcla. Las curvas pueden trazarse por dos métodos y así tenemos: diagramas
diferenciales y diagramas acumulados. Constituyen la base de comparación de distintas mezclas de
partículas de un material y permiten descubrir sus variaciones con el tiempo o con la calidad de una
carga.
9.2.2.4.1 Diagramas diferenciales
Consiste en llevar a un sistema de coordenadas rectangulares el porcentaje de producto que queda
retenido en cada tamiz frente a la luz o abertura media entre dicho tamiz y el anterior, es decir,
indican fracciones del total retenidas por cada uno de los tamices en función de las aberturas medias
de éstos. Los resultados en este método se presentan como un histograma y el grafico es:
𝑥, = 𝑓 .𝐷5 =
𝐷5, + 𝐷5,H"
2
0

165
Es necesario expresar el tamaño o diámetro medio de las partículas de cada fracción. Los resultados
en fracciones proporcionan curvas distintas cuando aquellos fueron obtenidos con juegos de tamices
de diferentes intervalos y por lo tanto son específicos para cada serie.
Se pueden utilizar coordenadas logarítmicas (log del % de rechazo sobre cada tamiz en función del
log de la luz de malla).
9.2.2.4.2 Diagramas acumulados
Puede referirse a rechazos o a cernidos. Las ordenadas representan el porcentaje de producto
original cuyas partículas son mayores (rechazo) o menores (cernido) que la abscisa correspondiente,
que es la abertura del tamiz en cuestión; es decir, las fracciones en peso del total que pasan a través
de un tamiz frente a su abertura. Lo que sería graficar la acumulada incremento a incremento de
fracciones en peso vs el mayor Dp en el incremento consecutivo correspondiente. Lo que sería igual
a:
s 𝑥, = 𝑓(𝐷5,)
No es preciso determinar el tamaño medio de las partículas de cada fracción, solo se suman las
fracciones que han atravesado los tamices. El desarrollo de las curvas es independiente de los juegos
de tamices.
9.3 CRIBADO O TAMIZADO INDUSTRIAL
El objetivo principal del cribado, tamizado o zarandeo es la separación de sólidos según su tamaño.
El tamizado consiste en la separación de una mezcla de partículas de diferentes tamaño en dos o más
fracciones, cada una de las cuales estará formada por partículas de tamaño más uniforme que la
mezcla original.

166
Tiene gran importancia en la preparación de un producto para su venta o para una operación
subsiguiente. Por otra parte, esta separación suele constituir un método de análisis físico, tanto para
el control de la eficiencia de otras operaciones básicas, como la trituración y la molienda, como para
determinar la calidad de un producto para una determinada aplicación (superficie de contacto en
reacciones químicas, por ejemplo).
La superficie especifica (superficie correspondiente a la unidad de masa o de volumen del solido)
aumenta al disminuir el tamaño, por lo que las reacción en un sistema heterogéneo resultaran
favorecidas, pues aumenta la superficie de contacto. Termodinámicamente puede demostrarse que
al aumentar la superficie de un producto solido el contenido energético de la unidad de superficie de
tal producto aumenta también.
El tamizado se realiza haciendo pasar al producto sobre una superficie provista de orificios del
tamaño deseado. El aparato puede estar formado por barras fijas o en movimiento, por placas
metálicas perforadas o por tejidos de hilos metálicos. Para efectuar el tamizado debe haber un
movimiento relativo entre la mezcla de sólidos y dicha superficie.
El material que no atraviesa los orificios del tamiz se designa como rechazo, gruesos o fracción
positiva y el que lo pasa se llama tamizado, finos o fracción negativa o de cernido. Utilizando más
de un tamiz, se producen distintas fracciones de tamizado y pueden designarse según los tamaños
de los orificios según el número de mallas por unidad de superficie utilizados en la separación.
Para toda mezcla granular o pulverulenta que se quiera dividir en x fracciones de tamaño de grano,
se requerirán x-1 tamices.
9.3.1 Tipos de tamizado
9.3.1.1 Separación de gruesos (scalping)
Es la remoción de una pequeña cantidad de gruesos de la alimentación, donde los gruesos
representan menos del 5% del peso total. Suele utilizarse en una etapa de precibrado. En estos casos
la eficiencia de la separación es en general muy alta. Usualmente se realiza por barras escalonadas y
en algunos casos con mallas, dependiendo del peso de los tamaños gruesos.
9.3.1.2 Separación de finos
Se refiere a la remoción de una pequeña cantidad de finos de una alimentación que esta básicamente
constituida por gruesos, donde los finos constituyen menos del 10% del peso total.

167
9.3.1.3 Clasificación por tamaño
Cuando la mezcla posee proporciones similares de materiales de distintos tamaños, las zarandas
deben clasificar el material y la eficiencia de separación decae considerablemente.
9.3.2 Circuitos de cribado
Un circuito abierto admite un producto final menos
homogéneo y da lugar a una menor producción de finos.
Un circuito cerrado da lugar a un producto final sin
partículas mayores a un cierto reglaje.
Con el sistema cerrado se pueden lograr moliendas más
finas y sus respectivas separaciones, con los tamices
correspondientes.
Cuando se emplea más de un tamiz para separar el producto en más de dos fracciones se pueden
acoplar según dos sistemas:
A. En línea: El producto B cae sobre el tamiz más delicado, el de malla más fina y por lo tanto si
la diferencia de tamaños es muy grande, los trozos gruesos pueden dañar el tamiz más fino

168
B. En cascada: El producto bruto B cae sobre el tamiz de malla más gruesa y por lo tanto es
menor susceptible a daños.
9.3.3 Etapas del cribado
En la figura se observa un corte de una malla en plano inclinado dotada de cierto movimiento.

169
Zona de estratificación: Zona de baja eficiencia por la incidencia entre sí del gran número de
partículas que pretenden pasar por la malla. En la estratificación el material tiende a distribuirse en
forma de capas, ocupando la parte superior los tamaños gruesos y en la inferior los finos, debido a la
vibración de la criba. La malla en esta región no está muy exigida o cargada, ya que no pasan muchas
partículas.
Zona de saturación: Gran eficiencia de paso de las partículas por la muy alta saturación de partículas
pequeñas, esta zona es la de mayor desgaste. Aquí la malla está muy exigida porque la mayor parte
de las partículas que cumplen con un calibre por debajo de la apertura de malla pasan por esta región.
Zona de repetición: Aquí hay una baja concentración de finos y las partículas más grandes fuerzan
una y otra vez a los finos a pasar por las aberturas, repitiendo el fenómeno hasta su descarga final
por el extremo de la criba. La exigencia o carga de la zaranda aquí es menor.
9.3.4 Factores que afectan la performance de la zaranda
9.3.4.1 Características del material
Las características del material influyen fuertemente en la eficiencia de la separación. La distribución
de tamaños (PSD) de la alimentación, la forma de las partículas, la capacidad de fluir del material, la
fragilidad de los sólidos, el contenido de humedad, la carga estática, son algunas propiedades que
afectan la separación del material.
La figura muestra como partículas de tamaño cercano a la apertura (LA) pueden bloquear el pasaje
de las partículas, siendo estas partículas las más difíciles de separar. Se consideran partículas
cercanas a la apertura cuando se encuentran en el rango 0,75LA<Dp<1,5LA. Estas partículas suelen ser
las responsables de la perdida de eficiencia de la zaranda por obstrucción.
En la siguiente figura se muestra que hay partículas de mayor tamaño que la apertura (situación A)
que quedan retenidas en la malla. Las partículas que son alargadas pueden ser retenidas o atravesar
la malla (situaciones C y D respectivamente), esto depende del ángulo de aproximación con que
llegan a la superficie de separación. Las partículas más pequeñas que la apertura tienen alta
probabilidad de pasar si encuentran disponible un orificio (situación B). puede ocurrir, aunque tenga
tamaño inferior a LA que en el primer intento no logre atravesar la malla y que requiera entonces de
otros acercamientos antes de pasar a la corriente de finos.

170
Si la zaranda esta sobrecargada, el espesor del material sobre la superficie puede ser grande, en estos
casos las partículas que se encuentran en los estratos superiores no tendrán posibilidades de acceder
a los orificios de la malla y pueden llegar a ser colectadas como gruesos.
9.3.4.2 Tipos y movimiento de la zaranda
9.3.4.2.1 Zarandas de barras
Se utilizan para separar partículas de gran tamaño. Pueden operar de manera horizontal o inclinada.
También hay zarandas de este tipo que son sometidas a vibraciones para ofrecer separación.
9.3.4.2.2 Zarandas convencionales
Las zarandas convencionales pueden ser vibratorias o giratorias. Pueden tener una sola malla o más
mallas para obtener un mayor número de cortes.
9.3.4.2.3 Carreteles
Son zarandas cilíndricas montadas horizontalmente, la superficie de separación puede ser una placa
perforada o una malla de hilos metálicos o plásticos. La capacidad de separación de este tipo de
equipos es función de la velocidad de rotación.

171
9.3.4.3 Ensuciamiento u obstrucción
Como ya mencionamos la perdida de eficiencia de separación puede darse porque partículas de
tamaño similar a LA obstruyen los agujeros de la malla, sin embargo un conjunto de partículas finas
adheridas puede también ensuciar y reducir el área libre de pasaje. La adherencia se puede dar por:
• Humedad: Se aglomeran los finos y se comportan como gruesos o se adhieren a los alambres.
• Fuerzas electroestáticas: El frotamiento electriza a las partículas pulverulentas y provoca
adherencia.
• Sobrecarga de tamices: La excesiva energía superficial provoca adherencia en polvos muy
finos generando el acuñado en los orificios, por lo que quedan unidos a los granos gruesos.
9.3.5 Tamices
Los tamices pueden ser:
• Zarandas de barras: Con aperturas que van de 5 a 200 mm, son usadas para recibir
aglomerados de gran tamaño y peso. Son en general en minería.
• Platos perforados: Las perforaciones pueden tener diferentes formas y arreglos. Suelen
utilizarse para separar plásticos de cierta dureza como poliuretano.
• Mallas de alambre.
Los tres tipos se emplean con fines industriales, en cambio en los trabajos de laboratorios se utilizan
con exclusividad los tamices de tejido.
9.3.5.1 Mallas o tejidos metálicos
Los tejidos están constituidos por dos clases de hilos: hilos de trama (a lo ancho del tejido) y los de
urdimbre (a lo largo). La unión que al tejer se de a la trama y a la urdimbre determina la clase de
tejido: liso, asargado, en cadeneta, de retor, doble, triple, etc.
El material de que pueden confeccionarse los hilos los hilos es muy variado según las características
del producto que se tamiza: metales, seda, nylon, crin, etc. Así, para productos con cantos muy vivos
y de gran dureza se usan hilos de acero al manganeso, para productos finos, húmedos y corrosivos
de bronces fosforoso o de vidrio, etc.
La forma de los hilos puede también ser variada, pueden ser de sección circular, cuadrada, ovalada,
rectangular. El grueso de los hilos puede ser igual o distinto en la trama y en la urdimbre, cuando no
son uniformes son mayores los hilos de trama.

172
El espacio libre entre los hilos se denomina abertura y es común que la palabra malla se emplee para
designar el número de aberturas existentes por unidad de longitud. Los huecos que deja el tejido y
constituyen la superficie de tamizado o malla, pueden ser de forma distinta según la clase de tejido:
La malla cuadrada se utiliza en clasificaciones muy exactas ya que la abertura es más chica y su
demanda es mayor, solamente aquellas partículas que tengan un diámetro inferior a la luz van a
poder pasar. Tiende a rechazar un gran número de partículas aumentando su desgaste. Se aconseja
para tamizar productos de grano plano o alargado (escamas).
La malla rectangular se utiliza en clasificaciones no tan exactas ya que la abertura es más grande y
por lo tanto su demanda es menor. Cuanto menos exigencia tenga, menos tiempo de zarandeo,
menos demanda de energía y menos costos. Por lo tanto, si el flujo es transversal al rectángulo se
retarda el paso de las partículas por lo que aumenta la calidad del fino pero debo aumentar la
velocidad de zarandeo; mientras que si el flujo es en dirección paralela al rectángulo se acelera el
paso de las partículas por lo que se reduce la calidad del fino aunque no es necesaria tanta velocidad
de zarandeo. Se suelen emplear para tamizar formas cúbicas, son los que mayor superficie útil tienen.
La malla paralela está constituida por una serie de hilos paralelos, se lo conoce también como tamiz
de barras.
La malla autolimpiante ofrece una mayor área abierta ya que sus alambres reforzados mediante una
banda de caucho vulcanizado vibran en forma independiente impidiendo la acumulación de
materiales entre los mismos, eliminando de esta manera el atascamiento, cegado o taponamiento
de la misma.
9.3.5.2 Área libre en mallas de alambre: Numero de Mesh
Cuanto mayor es el porcentaje de área libre en una malla, mayor es la capacidad de separación de la
misma. Es decir, el porcentaje de área libre describe que fracción de la malla contribuye al paso del
material particulado. Para determinar este porcentaje es necesario conocer dos de los tres datos
siguientes:
• Mesh=Número de aperturas en 1 in lineal
• dw=Diámetro del alambre (mm)
• LA=Longitud de la apertura cuadrada (mm)
Se supone que la malla es cuadrada. Las tres variables están relacionadas, fijando dos de ellas, la
restante queda determinada en función de las primeras.

173
En la figura se muestra una porción de malla, siendo LA la longitud de la
apertura. Debe tenerse en cuenta que L* no es la longitud del orificio sino
el ancho de la malla, que depende también del grosor del alambre:
𝐿∗
= 𝐿J + 𝑑?
El parámetro que comúnmente se utiliza para evaluar la capacidad de
retención del filtro es el número de Mesh, que se define como el número
de orificios por pulgada lineal, contados a partir del centro de un hilo, así se
dice una malla de 120 Mesh o 120 orificios. Entonces:
𝐿∗
=
1
𝑀𝑒𝑠ℎ
= [𝑖𝑛]
𝐿∗
=
25,4
𝑀𝑒𝑠ℎ
= [𝑚𝑚]
Igualando:
25,4
𝑀𝑒𝑠ℎ
= 𝐿J + 𝑑?
El porcentaje de área libre de una malla A0 se calcula como:
𝐴: =
á𝑟𝑒𝑎 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒
á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
100
En función de LA y dw:
𝐴: =
𝐿J
#
𝐿∗# 100 =
𝐿J
#
(𝐿J + 𝑑?)#
100
Para calcular LA o A0 es preciso conocer dw, cuyos valores se pueden fijar a partir de:
• Si L*<0,15 (tamices finos) à A0=0,36
• Si L*>0,15 (tamices gruesos) à A0=0,50
El área libre puede expresarse en función del número de Mesh y del grosor del alambre dw:
𝐴: =
𝐿J
#
(𝐿J + 𝑑?)#
100 =
ˆ
25,4
𝑀𝑒𝑠ℎ − 𝑑?Š
#
ˆ
25,4
𝑀𝑒𝑠ℎŠ
# 100 = .1 −
𝑀𝑒𝑠ℎ − 𝑑?
25,4
0
#
100
También puede expresarse en función del número de Mesh y el diámetro de apertura LA:
𝐴: = .1 −
𝑀𝑒𝑠ℎ − 𝑑?
25,4
0
#
100 = .
𝑀𝑒𝑠ℎ
25,4
𝐿J0
#
100
Las zarandas suelen estar inclinadas formando un ángulo θ con respecto a la horizontal, en este caso
el área efectiva libre se calcula:
𝐴1 = 𝐴: cos 𝜃

174
9.3.6 Capacidad y eficiencia
La capacidad y la eficiencia son las variables más importantes involucradas en la separación de solidos
en zarandas. Ambos factores se oponen, en efecto se puede trabajar con máxima eficiencia cuando
se opera a baja capacidad; por el contrario una gran capacidad se puede tener solo a expensas de
una perdida de eficiencia. En consecuencia, se debería llegar a un balance.
La capacidad se define como la masa de material que se alimenta por unidad de tiempo y unidad de
área. Si el equipo está definido, la única manera de controlar la capacidad es variando el caudal
masico de solidos de alimentación o carga. Siempre al aumentar la carga se disminuye el rendimiento
de separación, primero lentamente y luego más de prisa. Cuanto más fino es un tamiz, más pequeña
ha de ser la carga que se le suministre para poder trabajar en un rendimiento de separación
aceptable, esto se observa en la figura. En los tamices continuos, la velocidad de alimentación debe
ser constante para evitar oscilaciones momentáneas del rendimiento.
La eficiencia puede aumentar o disminuir la capacidad ya que las partículas tienen más probabilidad
de contactar y pasar por los orificios de la malla. La eficiencia de una malla se relaciona con la
capacidad de separación de la misma, la separación es tanto más difícil cuanto más próximos sean
los tamaños a separar.
La eficiencia respecto a gruesos Eg representa la fracción de partículas mayores a la apertura de la
malla que sale por la corriente de gruesos:
La eficiencia de separación de finos representa la fracción de partículas menores a la apertura de la
malla que sale por la corriente de finos respecto a la alimentada:

175
Fs=Caudal total alimentado
Ff=Caudal total e finos
Fg=Caudal total de gruesos
Xs=Fraccion en peso acumulativa mayor a la apertura de la malla presente en Fs
Xf=Fraccion en peso acumulativa mayor a la apertura de la malla presente en Ff
Xg=Fraccion en peso acumulativa mayor a la apertura de la malla presente en Fg
Puede definirse una eficiencia global, que es el producto de las dos eficiencias anteriores:
Como se tienen dos incógnitas (Fg/Fs y Ff/Fs) es necesario plantear dos balances de masas: un balance
global y uno por componentes.
Reemplazando:

176
9.3.6.1 Factores que afectan la eficiencia
Vibración en tamices inclinados y horizontales: Es fundamental que haya un movimiento relativo
entre el tamiz y las partículas para que las de menor tamaño migren hacia abajo y puedan pasar por
el mismo.
Caudal de alimentación: El mayor caudal baja el tiempo de residencia de las partículas sobre el tamiz
y se reduce la eficiencia de la separación.
9.3.7 Coeficiente de partición
Los coeficientes de partición por clase pueden expresarse:
La figura muestra los coeficientes de partición en función de los diámetro promedios de las distintas
clases. Si la separación fuera ideal (trazo rojo) la curva de los coeficientes de partición debería
representar una función escalón, donde los valores posibles son 0 y 1. Sin embargo, en una
separación real eso no ocurre y se observa una curva.
Cuando el coeficiente adquiere el valor del 50% el tamaño correspondiente se denomina d50 o
tamaño de corte (cut size). El tamaño de corte puede aproximarse al valor de LA solo cuando la
zaranda trabaja de manera eficiente. Sin embargo, usualmente los d50 son aproximadamente 1,5 a 2
veces más pequeños que LA. Esto se debe a que usualmente el tiempo de residencia de los sólidos en
la zaranda es demasiado corto como para separar las partículas que tienen un tamaño muy similar a
LA.

177
Cuanto más empinada sea la curva de los coeficientes de partición, la zaranda será más eficiente.
9.3.8 Modelado simple de zarandas
Para una zaranda de doble paño:
Los coeficientes de particion pueden calcularse por:
j=Numero de paño
i=Clases de la población estudiada
Ksj=Probabilidad de la malla j para el pasaje de partículas
Conociendo los caudales relacionados con las mallas y las granulometrías de las corrientes, los
parámetros d50 y ks de cada zona pueden ser ajustados, para ser usados posteriormente en
simulaciones de operación de zarandas.

178
9.4 EQUIPOS DE CRIBADO
9.4.1 Movimientos de tamices
9.4.1.1 Rastrillo o criba de barras o parillas.
• Se utilizan para el tamizado de grandes tamaños, superiores a 2,5 cm.
• Son cribas fijas, es decir que no incorporan ningún movimiento.
• Están construidos por un grupo de barras paralelas, separadas en sus extremos mediante
espaciadores unas 2-8 in.
• Las barras pueden estar dispuestas horizontalmente o hallarse inclinadas en sentido
longitudinal 20-50º, hay un grado de inclinación óptima para cada material.
• La sección transversal de las barras suele tener forma trapezoidal, con la base mayor hacia
arriba para evitar la obstrucción o acuñado de las partículas entre las barras.
• Debido al desgaste que sufren las barras, suelen ser de manganeso.
• Los trozos grandes ruedan y se deslizan hacia el extremo de los rechazos mientras que los
trozos pequeños pasan a través de la parrilla y se recogen en un colector.
• Las barras pueden reemplazarse por cadenas sin fin montadas sobre poleas acanaladas, en
ese caso se llama rastrillo de cadenas. Este tipo de rastrillo es ideal para materiales pegajosos
y arcillosos.

179
9.4.1.2 Tamices vibratorios
9.4.1.2.1 De levas
• Se utilizan para grandes capacidades.
• El movimiento vibratorio se le comunica al tamiz por medio de levas, con una excéntrica y un
volante desequilibrado.
• La armadura vibratoria se mantiene en posición mediante resortes situados bajo cubiertas
protectoras a cada lado del tamiz.
• El volante está montado excéntricamente sobre el eje y hace de contrapeso para equilibrar la
armadura, los tamices y la carga de producto. La rotación del eje proporciona a los brazos un
movimiento circular en el plano vertical que transmiten al tamiz.
• Los brazos o levas deben estar entre 10 a 30º, dependiendo de la clase de transporte y
material a tratar. Para un funcionamiento optimo el tamiz debe diseñarse robusto y rígido.
• Cuando el tamiz pasa por la parte superior del ciclo de la excéntrica, el producto resulta
lanzado encima de la superficie del mismo, con lo que tiende a moverse en una u otra
dirección, según sea el sentido de rotación.
• Son tamices inclinados (tamizado en seco 20º, tamizado en húmedo 10º)
• Tienen una frecuencia de vibración de 1200-1800 rpm.
• La alimentación llega a la parte más elevada del tamiz.
• Para materiales pulverulentos se utiliza una caja de cierre que evita que el material se
disperse, eliminando el peligro de intoxicación, desgaste o explosión.

180

181
9.4.1.2.2 De correas
• La armadura vibratoria está montada sobre resortes y se mueve mediante un eje accionado
por correas.
• La vibración se produce por el desequilibrio creado en el eje giratorio por un volante cuyo
centro de gravedad no coincide con el eje de giro.
• Graduando la excentricidad en el volante se consigue la amplitud de vibración deseada.
• Si dos volantes desequilibrados giran en sentidos opuestos y con igual número de rpm la
vibración provocada en normal al plano del tamiz.
9.4.1.2.3 De electroimán
• Se aplica para materias pegajosas con tamaños de entre 8 y 100 mallas o aún más finos y para
el tamizado en húmedo.
• La frecuencia de vibración es de 900-7200 rpm.
• Al centro del tamiz se puede adaptar un vibrador electromagnético.
• Tiene un armazón fijo y el tamiz vibra por acción del selenoide cuyo núcleo está sujeto a un
resorte en el centro del tamiz.
• El núcleo del selenoide actúa en contra de un resorte, cuya tensión se regula, por lo que se
detiene súbitamente el movimiento hacia arriba del tamiz lanzando el material a cierta altura
por encima del mismo.
9.4.1.3 Tamices oscilantes
• Es el tipo más barato y se aplica a trabajos intermitentes o discontinuos. Se usa con virutas,
pellets, biomasa, etc. pueden utilizarse en seco y en húmedo.
• Son cribas con tamices rectangulares y largas.
• Los tamices están inclinados, obteniendo un movimiento perpendicular.
• Velocidad relativamente pequeña (300-400 oscilaciones por minuto) en un plano paralelo al
del tamiz.
• El tamiz es accionado por una excéntrica o contrapeso que mueve una barra vertical que
sostiene a la caja del tamiz en la parte central otorgándole un movimiento oscilante que
describe una órbita casi circular.
• La excéntrica puede estar colocada en la alimentación, de forma que el movimiento circular
solo se dé al principio.

182
• Las mallas, dispuestas unas sobre otras, reciben un movimiento oscilante por una excéntrica
o contrapeso que describe una orbita casi circular.
• Poseen bolas limpiadoras de caucho confinadas en zonas limitadas debajo del tamiz y
soportadas por una tela metálica de malla ancha. Las bolas saltan sobre este soporte y
provocan una vibración secundaria en el tamiz situado encima, impidiendo la obstrucción. El
material pasa a través de ambas telas metálicas.
• Tiene la ventaja frente a las vibratorias de que se puede procesar cuidadosamente el material.

183
9.4.1.4 Tamices centrífugos: Tromeles o tamices rotatorios de tambor
• Está formado por un tamiz de forma cilíndrica o troncocónica (siempre horizontales) que gira
sobre su eje.
• Son eficaces con tamaños gruesos.
• Pueden disponerse varios tambores en serie.
• Los tambores pueden ser de metal o de plástico, si son de plástico pueden expandirse con el
calor y producir cegado.
• Pueden tener un sistema autolimpiante de escobillas, gracias al cual la superficie de criba
siempre esta eficiente y limpia para el tamizado.
• El producto entra en la boca de carga a través de un tornillo sinfín interno. El producto entra
en contacto con la red que permite el paso de los finos, mientras que retiene los gruesos que
siguen su camino por el interior de la red y se transportan luego a la boca de descarga
secundaria.
• La capacidad aumenta con la velocidad de rotación hasta la velocidad critica, donde el
material ya no se desliza sobre la superficie tamizante, sino que es arrastrado por el tambor
en su giro debido a la fuerza centrífuga.
• Un caso especial es el tambor compuesto, que está formado por dos o más superficies de
tamizado, montadas concéntricamente sobre un mismo eje. La superficie tamizante con los
orificios de mayor diámetro está montada en el interior del tambor, y la de agujeros más finos
en el exterior.

184
9.4.1.5 Devanadoras o cedazos giratorios
• Las devanadoras o cedazos giratorios consisten en tamices de velocidades elevadas.
• Se utilizan en la industria harinera y en laboratorios con materiales ligeros, secos y no
abrasivos.
• Las superficies tamizantes están formadas por telas de seda apoyadas sobre mallas de
alambre.
• Su velocidad de rotación es superior a la velocidad critica de un tambor, las partículas son
lanzadas hacia afuera de la tela de cernido por la fuerza centrífuga.
• La superficie se limpia mediante cepillos montados dentro de la máquina.
• Diámetro de 60 a 100 cm, longitudes de 1,50 a 2,50 m y velocidades de 100-200 rpm.
9.4.2 Cribado en húmedo
9.4.2.1 Tamices de alimentación externa
• El líquido con los sólidos a separar ingresa en forma
continua al equipo.
• El líquido escurre a través de las aberturas de la
malla y los sólidos retenidos en la superficie del
tambor acompañan la rotación y son separados por
una cuchilla para caer en una tolva.
• Se utilizan en tratamiento primario y petratamiento
de aguas residuales urbanas y en procesos de aguas
rojas (sangre y vísceras de mataderos), encurtidos,
lácteos.

185
9.4.2.2 Tamices de alimentación interna
9.4.2.2.1 De tambor
• A través de un vertedero, el líquido con los sólidos
a separar ingresa en forma continua por un tambor
de malla rotativo, donde el líquido escurre y los
sólidos son retenidos y expulsados por un extremo
del tambor.
• Aplicaciones similares a los de alimentación
externa. También se utilizan en tratamiento de
aguas verdes (de los intestinos con pastura).
• El tambor puede estar emplazado en un canal,
donde se encuentra inclinado. Los sólidos retenidos
caen entonces a una batea donde son elevados y
desaguados por un sistema a tornillos.
9.4.2.2.2 De tornillo tipo RPD
• Las RPD son tamices a tornillo extractores de sólidos de
canales.
• El líquido con los sólidos a separar fluye en forma
continua por el canal hacia un tamiz abierto.
• El líquido fluye a través de las aberturas de la malla del
tamiz y los sólidos retenidos son elevados y
desaguados por un tornillo.
• Se utilizan para aguas verdes, tambos, aguas pluviales,
residuales urbanas, industrias lácteas, citrícolas,
alimenticias en general.

186
10 SEDIMENTACIÓN
La separación de una fase sólida suspendida en el seno de un líquido es conocida como
sedimentación. Por sedimentación se refiere al proceso natural por el cual las partículas más pesadas
suspendidas en el seno de un fluido y más densas que éste, son removidas por la acción de la
gravedad.
Brown define a la sedimentación continua, característica de los procesos industriales continuos, a la
operación unitaria que consistente en separar, por accion de la gravedad, un sólido finamente
dividido de un líquido en el que está suspendido, obteniendo un líquido clarificado y un lodo más o
menos espeso con elevado porcentaje de sólidos.
La sedimentación remueve las partículas más densas, mientras que la filtración remueve aquellas
partículas que tienen una densidad muy cercana a la del líquido o que han sido re suspendidas y, por
lo tanto, no pudieron ser removidas en el proceso anterior.
En la industria, la sedimentación de las suspensiones acuosas es un proceso continuo que se realiza
en los llamados espesadores, grandes depósitos a los cuales llega, por el centro o, por un lado, la
suspensión o lodo diluido, y que permiten el rebose del líquido que sobrenada separándolo del lodo
espeso que sale por el fondo del aparato.
Cuando se desea obtener una fase líquida clara, libre de sólidos en suspensión nos referimos a
clarificación (por ejemplo, en el tratamiento de aguas del Río Paraná para el uso en la industria o
para su potabilización para el consumo doméstico). Por otro lado, cuando lo que resulta de interés
son los sólidos o una pulpa o lodo conformado por los mismos, se habla de espesamiento.
En un sedimentador van a existir 4 zonas:
• Zona de ingreso: Ingresa el líquido con el sólido en suspensión. Su función es disminuir la
velocidad del flujo de alimentación. Distribución uniforme en toda la superficie del equipo.
• Zona de sedimentación: se produce la separación del sólido con respecto al fluido.
• Zona de efluente: es la zona de salida del líquido claro del equipo. Tiene por objeto la
recolección del fluido clarificado.
• Zona de barros: tiene como función obtener un barro lo más espeso posible, es decir, espesar
y compactar el barro que se está sedimentando. Esto va a depender del tipo de sólido que se
está espesando.
Las partículas en suspensión sedimentan en diferente forma dependiendo de las características de
las partículas y su concentración:
• Sedimentación de partículas discretas: Las partículas discretas no cambian de características
(forma, tamaño, densidad) durante la caída. La sedimentación simple (libre) es un proceso de
depósito de partículas discretas. Se presenta en desarenadores, sedimentadores y
presedimentadores.
• Sedimentación de partículas floculantes: Las particulas floculantes son aquellas producidas
por aglomeración de partículas coloides desestabilizadas a consecuencia de la aplicación de
agentes químicos. Las características de este tipo de partículas (forma, tamaño, densidad),
cambian durante la caída. Se presenta en la clarificación de aguas.
• Sedimentación de caída libre: Cuando existe una concentración baja, las partículas se
depositan sin interferir.

187
• Sedimentación de caída interferida o sedimentación zonal: Cuando existen altas
concentraciones, se producen colisiones, posición relativa fija, depósito masivo en lugar de
individual. Las partículas forman una masa compacta que inhibe una mayor consolidación.
Se detallan una serie de equipos, que efectúan esta operación de diferentes maneras, indicando
además las diferencias en los sistemas mecánicos que permiten el barrido y remoción de los lodos
espesados y acumulados en el fondo de los sedimentadores, ya que el líquido clarificado, como se
indicó, sale por rebalse.
Se indica que cuanto mayor sea la dificultad para efectuar la separación, tanto mayor será el tamaño
del equipo de modo de poder brindar a la suspensión con el suficiente tiempo de residencia para
que se efectúe la separación deseada.
10.1 SEDIMENTADORES O DECANTADORES DESARENADORES
Tienen por objeto remover del agua cruda la arena y las partículas minerales más o menos finas, con
el fin de evitar que se produzcan sedimentos en los canales y conducciones, para proteger las bombas
y otros aparatos contra la abrasión y para evitar sobrecargas en las fases de tratamiento siguiente y
la interferencia en los procesos de coagulación/floculación. Al estudiar la ubicación de una captación,
debe evitarse al máximo el arrastre de arena, diseñando este tipo de unidades cuando la calidad de
agua así lo exige.
Generalmente, los desarenadores tienen forma rectangular, como se muestra en la figura 2. En la
figura 1 se muestran las zonas en las cuales se dividen este tipo de equipos en virtud de la función de
cada una de las mismas.
10.1.1 Unidades de flujo horizontal
Estos sedimentadores se clasifican, de acuerdo con la forma de su planta, en rectangulares, circulares
y cuadrados:

188
• En el rectangular, la zona de sedimentación es la central y la zona de barros se encuentra en
la parte inferior del mismo.
• En el circular, la alimentación puede ser de distintas maneras, la distribución del fluido puede
ser por medio de un mecanismo de distribución o bien, se realice desde el centro de la
campana hacia la periferia del tanque clarificador. Depende del tipo de barro, el tipo de
líquido, el tamaño del clarificador, etc. En este caso también la zona inferior del equipo será
la zona de barros (tendrá una pequeña pendiente para que los barros se desplacen hacia el
centro ya que se extraen/recolectan/drenan por ese lugar).
10.1.1.1 Sistemas barrelodos
En los diferentes tipos de unidades de flujo horizontal, la remoción de los lodos o sedimentos puede
hacerse en forma intermitente o continua.
Se usa el sistema barrelodos de remoción intermitente de lodos en pequeñas instalaciones o cuando
se trata un agua relativamente clara. Es necesario vaciar el tanque cada cierto tiempo y extraer los
lodos manualmente, con la ayuda de mangueras de agua a presión. Usualmente, los sedimentos se
compactan y transforman en una masa pastosa que resbala muy difícilmente; se requieren
pendientes de 45º a 60º en el fondo de los tanques. El tamaño de la zona de lodos dependerá del
periodo de funcionamiento del sedimentador y de la cantidad de lodos producidos.
Para la remoción continua de lodos, se utilizan sistemas mecánicos denominados barrelodos. Estos
se explican en cada decantador.
10.1.1.2 Sedimentadores o decantadores rectangulares
Los decantadores o sedimentadores rectangulares tienen la forma y características detalladas en la
figura 3, con la ventaja de que permiten una implantación más compacta, aunque su costo es más
elevado. Normalmente, tienen una relación longitud/ancho comprendida entre 3 y 6 y una
profundidad de 2,5 a 4 m.
En la imagen (a) se puede observar que el fluido fluye en forma horizontal mientras que los sólidos
lo hacen en forma vertical. En la imagen (b) se observan los distintos sistemas barrelodos: cadenas
con rasquetas o paletas (con o sin desnatador) y puente con sistema de palas o de succión, que
arrastran los sólidos hacia la zona de descargas. Arriba está el sistema de accionamiento. La velocidad
de movimiento es muy lenta para no tener los sólidos en suspensión. Hay un deflector para lograr la
distribución en el equipo.

189
10.1.1.3 Sedimentadores o decantadores circulares o cuadrados
Los sedimentadores o decantadores circulares o cuadrados (figura
4) disponen normalmente de una zona de entrada ubicada en el
centro de la unidad. Están provistos generalmente de una pantalla
deflectora que desvía el agua hacia el fondo de la unidad. El flujo en
la zona de sedimentación es horizontal. Están provistos de
canaletas (periféricas y/o radiales) para la recolección de agua
sedimentada. El fondo es inclinado hacia el centro de la unidad,
donde se ubica un sumidero para la recolección de lodos. La
profundidad normal de estas unidades está comprendida entre 2 y
3,5 m.

190
Los clarificadores circulares están construidos
con cemento. La alimentación puede ser tipo
A o tipo B.
Tipo A: la alimentación se encuentra en la
parte inferior del tanque a partir de un ducto.
El líquido sube e ingresa a la zona superior
desde donde alimenta al resto del
clarificador.
Tipo B: el ingreso de la alimentación es por
uno de los laterales hasta la campana, a la
cual entra tangencialmente. Por la parte
inferior de la campana el fluido ingresa al
clarificador.
En estos equipos (tipo B), la zona de sedimentación será desde la línea de la alimentación hacia abajo
(sedimentación impedida), ya que por encima de esta la sedimentación será libre (muy poca cantidad
de solidos).
En los sedimentadores de sección
circular la zona de decantación es todo el
volumen interior del equipo. Y la zona de
recolección de barros es el fondo del
clarificador. En este tipo de equipos es
normal que el fondo tenga una pequeña
pendiente parta ayudar a los barros a ir
hacia el centro, que es normalmente por
donde se extraen, para lograr la mayor
uniformidad posible.
Todos los clarificadores (circulares y
rectangulares) funcionan por rebalse. En
la zona de rebalse del clarificador
circular, tiene que lograrse que ambos
extremos se encuentren al mismo nivel,
ya que sino las corrientes de flujo
tenderían hacia uno solo de los lados. Es
decir, se busca que la disposición de los
rebalses sea lo más parejo posible (se
encuentren al mismo nivel, alineados).
El puente es la estructura de soporte de las unidades motrices (rastrillos), tiene la funcion de servir
para labores de mantenimiento asi como soporte para el canal de ingreso de la pulpa. El puente
puede recorrer el diametro toal (D<20 m) o ir desde la perifera al centro. Ademas, el puente puede
ser fijo o moverse por tracción.

191
Las unidades motrices se encuentran en el centro. Los brazos son los que se encargan de ir raspando
el fondo del clarificador, recolectarlo y llevarlos hacia el centro. A veces, los brazos del rastrillo están
pivotados, de forma que los mismos puedan levantarse automáticamente para evitar la sobrecarga
en caso de, por ejemplo, una obstrucción en la descarga.
Las velocidades de los rastrillos (rpm) son bajas a muy bajas, para lograr agitar lo menos posible el
fluido así no vuelven los sólidos a suspenderse o flotar nuevamente.
El fondo del tanque puede ser plano o inclinado. En los de fondo plano, entre la inclinación del
rastrillo y el piso del tanque encontraremos barro estancado.
10.1.2 Unidades de flujo vertical
Estas unidades tienen forma cilíndrica (fig 5). La entrada del agua cruda se realiza por el centro de la
unidad en forma descendente. En la parte inferior está ubicada la zona de lodos, que tiene forma
cónica con pendiente de 45º a 60º, según la naturaleza del agua y el tratamiento aplicado. La
recolección del agua sedimentada se realiza en la parte periférica superior de la unidad. Para poder

192
conservar las partículas del manto en suspensión, el flujo se hace pulsante, inyectándolo cada cierto
intervalo de tiempo.
Hay clarificadores que deben tener una cierta concentración de barros en su interior para que actúen
efectivamente, obteniendo el líquido clarificado que espero. El agua pasa a través de la zona en la
que están los barros que hacen de filtro y ayudan a la aglomeración de las particulas para formar
flóculos o floc, después el agua entra en la zona de sedimentación; y el líquido clarificado es el que
sale del equipo a partir del rebalse.
10.1.3 Unidades de flujo helicoidal
Para tratar aguas con alto contenido de materiales en
suspensión o flóculos con alta velocidad de
sedimentación, se recurre al uso de sedimentadores
de flujo helicoidal. Estas unidades tienen forma
circular (figura 6).
El flujo tangencial se logra mediante la combinación
de una tubería y canales periféricos con orificios de
entrada de agua. Los orificios son dimensionales y se
disponen espaciados para permitir una distribución
uniforme del agua en el sedimentador. El canal
recolector de agua sedimentada está ubicado en el
centro del sedimentador o en la periferia.
Generalmente, una pantalla vertical contribuye a
lograr una mejor distribución y a evitar cortocircuitos.
Es muy importante tener en cuenta que se trata de
unidades poco conocidas y, por ende, existe una
carencia de datos operacionales fidedignos.
Uno de los parámetros fundamentales a controlar en
el proceso es la concentración de barros dentro del
equipo. Es fundamental para que el proceso se lleve a
cabo adecuadamente, ya que sino el floc (particulas
floculadas) queda flotando y se va con el líquido
clarificado.

193
En la zona de manto de barros se da la mayor parte del proceso de clarificación. También se tendrá
una purga de barros concentrados, que puede ser continua o no, es decir intermitente o batch.
10.2 SEDIMENTADORES O DECANTADORES DINÁMICOS
Se aplica la teoría de la decantación interferida. Se requiere una alta concentración de partículas
para incrementar las posibilidades de contacto en un manto de lodos que tiene una concentración
de partículas de 10 a 20% en volumen.
En el proceso, el flóculo no conserva su peso específico, su tamaño ni su forma constante. Las
partículas pequeñas que entran por el fondo son arrastradas por el flujo. Al chocar estas con otras,
incrementan su tamaño. Se entiende que en la zona del manto de lodos se promueve la floculación
y en la parte superior a ella ocurre la decantación. Por eso, se los llama decantadores de manto de
lodos.
La eficiencia de los decantadores de manto de lodos depende del tipo y la dosis de coagulante, del
uso de polímeros, de la calidad del agua cruda, del tamaño de las unidades (la eficiencia es
inversamente proporcional al tamaño), de la profundidad y concentración del manto de lodos y,
principalmente, de la carga superficial.
10.2.1 Componentes
Una unidad de manto de lodos consta básicamente de los siguientes componentes (figura 7):
1. Sistema de entrada de agua.
2. Zona de formación del manto de lodos.
3. Zona de clarificación.
4. Sistema de recolección de agua clarificada.
5. Zona de concentración de lodos.
10.2.2 Tipos de unidades dinámicas
Se pueden clasificar de acuerdo con las condiciones y características de la zona de formación de
lodos:

194
10.2.2.1 Unidades con suspensión hidráulica
Consisten esencialmente en un tanque de fondo cónico o tronco piramidal, en cuya parte inferior se
inyecta el agua cruda que asciende disminuyendo la velocidad a medida que el área aumenta y
manteniendo así un manto de lodos hidráulicamente suspendido (figura 8).
Los lodos se extraen periódicamente por un tubo que baja hasta el fondo. Esta extracción puede ser
hecha en forma manual o automática.
La entrada del agua puede hacerse inyectando el flujo directamente en el fondo para que se produzca
turbulencia al chocar con las paredes del fondo. Para obtener un buen rendimiento, debe prestarse
especial atención a la forma de entrada del agua. Excesiva turbulencia puede producir perturbaciones
que afectan todo el manto de lodos.

195
Los parámetros de diseño para este equipo serán un tiempo de retención entre 1 a 1,5 horas, y la
velocidad ascendente típica de 4 cm/min (60 m3
/m2
/día).
La alimentación se da en el seno del manto de barros. El líquido va a ir subiendo, se produce el agua
clarificada y se encuentra con los canales de salida que después van al canal de agua sedimentada
(colector). El manto de lodos se debe mantener por debajo del nivel de la primera línea (de abajo
hacia arriba), sino hay que purgar lodos ppor la parte superior, con la ayuda de vertederos que llevan
a un concentrador lateral.
Una ventaja de este sedimentador es que no tienen piezas movibles dentro del tanque y no requieren
energía eléctrica para su funcionamiento.
10.2.2.2 Unidades con suspensión mecánica
10.2.2.2.1 Unidades de manto de lodos con agitación simple.
Las unidades de agitación simple consisten en tanques por lo general circulares, en los cuales al agua
es inyectada por abajo, de tal forma que se distribuya en el fondo. Un agitador mecánico que gira
lentamente en el fondo, movido por un motor o por agua a presión, mantiene las partículas en
suspensión y recolecta los lodos en un concentrador, de donde son removidos periódicamente. El
agua tiene que ascender hasta las canaletas periféricas superiores y se filtra a través del manto de
lodos. En estas unidades no existe recirculación de lodos.
10.2.2.2.2 Unidades de manto de lodos con separación dinámica
Estas unidades utilizan una turbina que gira a alta velocidad, colocada en el centro del tanque, la cual
impulsa el flujo hacia abajo a través del orificio periférico, de forma tal que las partículas que
descienden empujadas por la energía mecánica de la turbina choquen con las que ascienden con el
flujo del tanque.
En estos tanques se pueden considerar cuatro zonas: una primera zona de mezcla y reacción en la
parte interior, donde se inyectan los coagulantes; una segunda zona de mezcla lenta o floculación;
una tercera zona donde se establece el manto de lodos y, por último, una cuarta zona en la que se
produce la decantación y el agua clarificada sube hasta las canaletas de salida. Los lodos son
recogidos en el concentrador en un sector del tanque y extraídos automáticamente cada cierto
tiempo según la turbiedad del agua cruda.
En el modelo de Brno el manto de lodos queda suspendido en las secciones troncopiramidales
laterales aunque tenga un sistema de floculación separado; y tiene vertederos sumergidos para
controlar la altura del manto. El lodo es recogido en los concentradores y extraído periódicamente.

196
El modelo Aquazur tiene una zona central de floculación rodeada por una zona de decantación, que
se comunican por arriba y por abajo. Una turbuna en la parte superior de la zona de floculación hace
que el agua floculada pase a la zona de decantación.

197
10.2.2.3 Unidad de manto de lodos pulsante o de vacío
Este tipo de unidades consiste esencialmente en un
tanque cuadrado o circular, en cuyo centro se coloca
una campana o cápsula de vacío, en la cual
periódicamente se disminuye la presión interna con una
bomba especial, de modo que el agua ascienda por la
campana hasta un cierto nivel y luego se descargue en
el tanque y se produzca la expansión de los lodos y se
disponga el exceso de estos a los concentradores.
Esta periódica expansión y contracción del manto se
usa para homogeneizarlo. Se evitan las grietas o
canales que permiten el paso directo de la turbiedad y
la sedimentación de las partículas más pesadas en el
fondo de la unidad. El sistema requiere, por lo tanto,
dos tiempos.
En el primero, la válvula de aire V se encuentra
cerrada. El flujo asciende por la campana A, mientras
que el agua en el decantador D permanece en reposo,
de manera que puede decantar.
En el segundo tiempo, al alcanzar el agua el nivel S en
la campana, la válvula de aire V se abre y el agua de la
campana penetra en el decantador D. Entonces, los
lodos se elevan con el flujo y el exceso penetra en el
concentrador C. El agua decantada se recoge en E.
Cuando el flujo alcanza el nivel I en la campana A, se cierra la válvula V. Los fangos depositados en el
concentrador se extraen automáticamente por medio de válvulas F.
10.3 DECANTADORES LAMINARES O LAMELARES
En estos equipos el líquido va subiendo por las placas mientras los sólidos caen por gravedad en
dirección vertical y el área de decantación se convierte en el área proyectada de las placas;
manteniendo el mismo volumen del equipo.
No hay un sistema que barra el fondo, el sólido tiene que caer por gravedad. La inclinación de las
placas se relaciona con el escurrimiento del lodo.

198
Hay distintas configuraciones:
• En contracorriente: El agua circula en una dirección (sube) y los lodos en la opuesta (baja).
• Co-corriente: El agua circula en la misma dirección que el lodo, los dos bajan.
• En flujo cruzado
10.3.1 De flujo horizontal
En estos el flujo del agua es o tiende a ser horizontal (máxima eficiencia). Son sedimentadores laminar
con láminas planas paraleas ligeramente inclinadas con un ángulo de 5° (ángulo de máxima eficiencia
de remoción) que permite el escurrimiento de flóculos. En esta solución, se requiere invertir el flujo
para realizar la limpieza del sedimentador. Esta solución es muy utilizada en plantas comerciales o
plantas de pequeña capacidad (inferior a 50 litros por segundo). Su uso se limita únicamente por
razones económicas.

199
10.3.2 De flujo inclinado
Este tipo de decantadores es el más usado. Generalmente, en la parte inferior del decantador se
presenta una zona de distribución de agua. En la parte media existen módulos inclinados con un
ángulo de 60°. El agua decantada se recolecta lateralmente en la parte superior.

200
11 FILTRACIÓN
La filtración a escala industrial va desde el simple colado hasta separaciones muy complejas. El fluido
puede ser líquido o gas, las partículas sólidas pueden ser gruesas o finas, rígidas o plásticas, redondas
o alargadas, individualidades separadas o agrupaciones, etc. En algunos casos la separación ha de ser
total y completa y en otros, solo parcial. Por tanto, se han desarrollado numerosos tipos de filtros
para resolver cada caso determinado.
La suspensión de la alimentación puede ser de alta o baja concentración de sólidos, puede estar fría
o caliente, y someterse a vacío o a alta presión. Todavía se complica más si se tiene en cuenta que
unas veces es el fluido la fase valiosa, a veces lo es el sólido, y otras ambos a la vez.
La separación de los sólidos se logra forzando al fluido a pasar, mediante la aplicación de un
diferencial de presión que actúa como fuerza impulsora (gravedad, vacío, presión, fuerza centrífuga)
a través de una superficie porosa denominada medio filtrante, que atrapa o retiene las partículas
sólidas en la superficie.
Clasificación
• Coladores (rejilla metálica en un canal de flujo)
• Clarificadores (también para pequeñas cantidades de sólidos que generalmente se
desechan)
• Filtros de torta (para gran cantidad de sólidos, provistos a veces con dispositivos para
lavarlos)
• Espesadores de filtro (su misión es separar algo del líquido claro y producir una suspensión
más concentrada)
Clasificación de acuerdo al diferencial de presión (FI):
• Gravedad
• Vacío
• Presión
• Fuerza centrífuga

201
Clasificación de acuerdo al régimen de filtrado:
• Filtros continuos (descarga de sólidos y líquido ininterrumpida)
• Filtros discontinuos (la operación se interrumpe periódicamente para separar los sólidos
depositados).
Clasificación de acuerdo a la granulometría del material a separar:
• Filtración convencional ≥ 10 µm
• Microfiltración 10 – 0,1 µm
• Ultrafiltración 0,1 – 0,001 µm
• Osmosis inversa 0,001 – 0,0001 µm
Una clasificación más importante de los filtros es la siguiente:
A) Filtros discontinuos
• Filtros abiertos a presión (de gravedad, filtro prensa)
• Filtros de hojas
B) Filtros continuos
• Rotatorios, (de tambor o discos)
• Otros, tales como Prayon, de cinta horizontal, cartuchos filtrantes, etc.
C) Filtración en centrífugas: de modo que la fuerza impulsora la proporciona el movimiento
centrífugo.
Criterios de selección
• Viscosidad del fluido, densidad y reactividad química.
• Tamaño de las partículas sólidas, distribución de tamaños,
• forma, tendencias a la floculación y deformabilidad.
• Concentración de la suspensión alimentada.
• Caudales de ingreso y salida.
• Que tan completa se requiere la separación.
• Gastos relativos de mano de obra, capital y fuerza motriz
En cualquier caso, habrá que elegir el más adecuado, que será aquel que cumpla las necesidades con
un coste mínimo; generalmente, interesará un área mínima o una velocidad de filtración alta.
11.1 MEDIOS FILTRANTES
Un medio filtrante puede ser definido como cualquier material permeable sobre el cual, o en el cual,
son separados los sólidos del fluido durante el proceso de filtración. Por consiguiente, el principal rol
del medio filtrante es provocar una buena separación entre los componentes de una suspensión con
el mínimo consumo de energía.
El medio filtrante de cualquier filtro debe cumplir los siguientes requerimientos:
1. Retener los sólidos a filtrar, dando lugar a un filtrado razonablemente claro y un queque de
bajo contenido de humedad.
2. No obstruirse o cegarse.
3. Ser químicamente resistente y tener suficiente resistencia física para soportar las
condiciones del proceso (P y T).
4. Permitir que la torta formada se desprenda de una forma limpia y completa.
5. No ser excesivamente caros.
Los factores más importantes para la selección de un filtro son:

202
1. Resistencia específica de la torta filtrante
2. Cantidad de suspensión a filtrar
3. Concentración de sólidos en la suspensión
4. Facilidad de descarga de la torta formada
El medio filtrante que se utiliza puede ser:
• Placas metálicas perforadas
• Mallas metálicas o plásticas
• Carbón poroso
• Porcelana
• Cerámica
• Papel (fieltros de celulosa)
• Materiales sintéticos (nylon, polipropileno)
• Telas gruesas de lona, tejidos pesados de algodón o lana, etc.
Las telas filtrantes más comunes son hechas de material textil, de fibra natural o sintética; pueden
ser de diferentes pesos y tramas de tejido. Existen tres tipos de medios sintéticos usados en la
industria de la filtración:
• Tejido: Puede ser de tela cruzada o satín, ya que éste aumenta la resistencia a la tracción.
• No tejido: Consiste en ensamblar varias capas de fibras.
• Compósitos: Poliuretanos (polímeros micro porosos regulados).
Los principales daños que puede sufrir la tela pueden deberse a deformación estructural,
estiramiento, fatiga a la flexión y a daños térmicos y químicos (pH y corrosividad). Los primeros son
el resultado de un mal diseño y a aspectos operacionales, tirón muy fuerte durante la descarga del
queque o tensiones fuertes al inicio del ciclo o de la alta presión de agua usada en el lavado de la
tela.
11.2 FILTROS DISCONTINUOS
11.2.1 Filtros abiertos a presión
11.2.1.1 Filtros de arena
11.2.1.1.1 Filtros de arena lentos: De gravedad
La filtración lenta con arena es un proceso simple y fiable, son filtros relativamente baratos de
construir. Son filtros de lecho profundo, en el que las partículas penetran en los intersticios del lecho
filtrante, quedando atrapadas. El lavado de estos lechos se hace con retrolavado, es decir, flujo en
sentido inverso de aire seguido de agua.
Se usan para depuración de aguas urbanas y tratamiento de aguas residuales con muy bajos
contenidos en sólidos.
Suelen ser piletas grandes de fondo perforado de madera, acero o cemento. Los conductos situados
bajo el falso fondo perforado evacuan el líquido filtrado procedente del lecho arenoso. Estos
conductos van provistos de compuertas o válvulas que permiten efectuar el lado del lecho de arena
por circulación de agua en sentido opuesto, para arrastrar así los sólidos acumulados.
Los tipos de sistema de drenaje de este filtro pueden ser:
• Ladrillo sobre ladrillo
• Losas prefabricadas de hormigón sobre vigas de hormigón

203
• Baldosas de hormigón sobre cuartos de baldosa
• Tubería perforada
• Tubería corrugada
El relleno o lecho filtrante está formado por varias capas, se las enumera de acuerdo al flujo, es decir,
de arriba para abajo. La primera capa es una capa biológica, la cual se encarga de retener materiales
orgánicos (microorganismos) y coliformes. La primera capa de arena suele estar conformada por
partículas más finas, y su espesor aumenta a medida que se desciende por la pileta. Por último, el
fondo perforado está cubierto por una capa de rocas trituradas o de grava gruesa de 30 cm, para
sostener las capas superiores de arena.
Tipos de lechos filtrantes:
• Arena de cuarzo: Filtración de aguas, aquí la arena debe tener un tamaño uniforme de
partícula para proporcionar la máxima porosidad y la mayor velocidad de filtración.
• Coque cargado en cajas de madera revestidas en plomo: Acido sulfúrico.
• Piedra caliza: Líquidos alcalinos.
• Carbón de madera: Líquidos orgánicos.
En este filtro, la fuerza impulsora es la presión; está presión está dada por la altura del líquido (está
limitada por la diferencia entre la altura del agua sobrenadante y el vertedero). El sólido queda
retenido en el medio filtrante, en esas capas; llega un punto en que el medio filtrante se satura y, en
consecuencia, se necesita una mayor diferencia de presión. Si el sólido se retiene sobre el manto
filtrante, ese manto filtrante hace una mayor resistencia al flujo. Entonces, la altura del líquido
aumenta, hasta que alcanza la descarga de la parte superior (se podría llamar rebalse). Cuando
alcanza esa altura, el filtro deja de funcionar, y se lo tiene que lavar.
Existe una máxima velocidad de lavado que no deberá sobrepasarse para evitar la fluidización del
lecho con pérdidas de arena arrastrada por el agua de lavado y liberación de partículas atrapadas. La
velocidad de filtración varía entre 0.1 y 0.2 m/h.
Se lavan cada dos o tres meses, se les saca la capa biológica y se repone arena. Suelen tener una
altura de 1,5 m de arena como capa filtrante. Cada 5 años se debe vaciar y cambiar completamente
el medio filtrante.

204
11.2.1.1.2 Filtros de arena rápidos: A presión
Para aumentar la capacidad de trabajo el lecho filtrante puede disponerse en un recipiente cerrado
y actuar bajo presión en la forma indicada en la figura.
En la filtración rápida el agua atraviesa el lecho filtrante a velocidades de 4 a 50 m/h. A estas
velocidades apenas se forma biopelícula y los procesos biológicos van a ser escasos, se busca hacer
uso de todo el lecho del filtro.
El lecho va a ensuciándose progresivamente con la retención de sólidos, hecho que es detectado por
un incremento de presión diferencial, por nivel de agua o por caída de caudal filtrante.
11.2.1.2 Filtros prensa
Se utilizan cuando se desean filtraciones más rápidas. Operan con una gran diferencia de presión.
Trabajan en general con líquidos viscosos o solidos finos. Se construyen en dos formas:
• Prensa de placas y marcos
• Prensa de placas rebordeadas o cámaras.
En estos dos casos se han obtenido mejoras muy importantes:
• Grandes unidades,
• Materiales nuevos y más ligeros,
• Mayores presiones y grado de automatización,
• Escurrido más completo que facilita el posterior lavado, etc.
Ventajas:

205
• Gran versatilidad
• Bajo coste de mantenimiento,
• Área filtrante grande en un espacio reducido,
• Fácil detección de fugas,
• Sirven tanto si es el sólido o el líquido el producto valioso.
Desventajas:
• Funcionamiento discontinuo que puede provocar el desgaste de las telas,
• No son adecuados para grandes volúmenes.
Son filtros de presión, es decir que utilizan una gran presión diferencial a través del medio filtrante
para lograr una filtración rápida muy económica con líquidos viscosos o con sólidos finos.
11.2.1.2.1 Filtros prensa de placas y marcos
Se componen por una serie de placas y marcos intercalados
montados sobre rieles. Las placas están ligeramente
rebordeadas de manera que se forman las cámaras donde se
forman las tortas; y tienen una superficie acanalada o
estriada. Los marcos son huecos. Al montar el filtro se coloca
en cada plato una tela filtrante (no se monta sobre los
marcos). La prensa se cierra por medio de un tornillo manual
o hidráulico.
Las placas y marcos poseen orificios que forman canales o
conductos. En la parte superior a la derecha se ubica el canal
de alimentación, en la parte superior izquierda se encuentra
el canal de alimentación de agua de lavado y en la parte
inferior izquierda se encuentran los orificios de descarga de
filtrado que determinan dos configuraciones de desagües: en
el desagüe abierto el orificio de descarga se conecta con un
grifo de descarga individual para cada placa y en el desagüe
cerrado los orificios de descarga forman un canal de descarga
de filtrado. En algunas ocasiones se puede contar en la parte
inferior derecha con un grifo o canal de descarga de agua de
lavado.

206
La suspensión penetra por el conducto en la esquina superior derecha de las placas y los marcos o
canal de alimentación. A medida que se bombea material que ha de filtrarse a través del canal de
alimentación que está en una esquina de las placas y marcos, los marcos huecos se van llenando y se
eleva la presión. No se alcanza la caída de presión constante desde el principio de la filtración, sino
que hay un periodo de filtración a caudal constante al comienzo de esta.
La suspensión se alimenta a los marcos y cada marco posee una entrada en el centro que va hacia el
espacio libre entre la placa y el marco. La presión ejercida sobre la alimentación obliga al filtrado a
pasar a través de las telas a cada lado de las placas y a circular hacia la salida (por el espacio entre
tela y placa en forma diagonal y hacia abajo), la cual puede ser un grifo o el canal de descarga de
filtrado formado por la coincidencia de orificios perforados en otra esquina. La materia sólida se
acumula en las telas a ambos lados de las placas.
La filtración continúa hasta que ya no sale líquido por la descarga o bien aumenta bruscamente la
presión de filtración. Esto ocurre cuando los marcos se llenan de sólidos y ya no puede entrar más

207
suspensión. Entonces se debe realizar un lavado haciendo pasar el líquido de lavado para eliminar las
impurezas.
11.2.1.2.1.1Lavado simple o lavado por desplazamiento
El líquido de lavado que fluye a través de la torta sigue el mismo camino que el filtrado. El líquido de
lavado llega al filtro penetrando en la torta más o menos por el centro del marco, y pasa hacia las
placas de ambos lados.
Si el filtro esta provisto, además de la descarga de filtrado, de un grifo o canal de descarga de líquido
de lavado en la esquina inferior derecha, las aguas de lavado pueden descargarse y recogerse
separadamente del filtrado.
Se abre entonces la prensa, separando sucesivamente las placas y marcos, la torta se desprende y
cae en un depósito o foso. Terminada la descarga, el filtro se cierra de nuevo y comienza un nuevo
ciclo de filtrado.
11.2.1.2.1.2Lavado absoluto o lavado de placa a placa
Se refiere al sistema de lavada en donde se requiere de dos tipos distintos de placas: placa no
lavadora (un botón) y placa lavadora (tres botones). Además, los marcos poseen dos botones. La
prensa se monta de manera que el orden de los botones sea 1-2-3-2-1-2-3-2-1-2-3-2.
En este proceso la alimentación llega, como antes, por el canal de alimentación a la esquina superior
derecha de todos los marcos. Sin embargo, el líquido de lavado llega cada dos placas, una si y una no,
por el conducto de alimentación de agua de lavado en la esquina superior izquierda de las placas de
lavado de tres botones. Luego, el agua de lavado pasa a través de las dos tortas contenidas en cada
marco, a ambos lados de la placa y sale por los grifos dispuestos en la placa no lavadora de un botón.
Este método requiere cerrar las llaves de entrada y salida de filtrado de las placas de tres botones,
por las que penetra el líquido de lavado en el filtro.
Todos estos tipos de placas pueden proyectarse para trabajar con desagüe cerrado, construyendo un
canal de descarga de filtrado (esquina inferior derecha) y un canal de descarga de aguas de lavado
independiente (esquina inferior izquierda).

208
11.2.1.2.2 Filtros prensa de cámaras o placas huecas
Consta de una cabeza fija pesada de fundición que lleva la conexión de alimentación y va montada
sobre un marco adecuado. Saliendo de esta cabeza hay dos barras horizontales, soportadas por el
otro extremo del marco. Estas barras soportan los platos de la prensa por medio de orejas A.
No tiene marcos, y las cámaras individuales están formadas solo entre placas sucesivas. Por tanto, el
espesor de la torta no puede variarse. La cámara formada entre los platos por los bordes salientes es
el volumen disponible para la formación de la torta. Por consiguiente, el saliente de los bordes se
determina por el espesor de la torta a través de la cual se puede hacer pasar el filtrado con una
presión razonable.

209
Los platos son normalmente de fundición de 30 a 90 cm de ancho por 12 cm de espesor, con un
borde elevado de 10 a 25 cm. Pueden ser cuadrados o redondos. Su superficie es acanalada o
estriada. En el centro de cada plato va un agujero, que esta alineado con la conexión de alimentación
de la cabeza de la prensa.
Sobre cada plato va colocada una tela de tejido filtrante con un agujero cortado en el centro que
coincide con el agujero del plato. El tejido filtrante se ajusta al plato en este punto por medio de los
anillos B, llamados ojales, que pueden ir atornillados o inmovilizados por un retén de bayoneta. De
esta forma el tejido filtrante cae hacia debajo de manera que queda saliendo alrededor del plato.
Cuando todos los platos se han armado en la forma indicada, se coloca un plato especial al final y se
prensa el conjunto fuertemente por medio de un tornillo o mediante un dispositivo de presión
hidráulica. Las telas filtrantes actúan de juntas entre platos adyacentes.
El líquido que se quiere filtrar se bombea a través de la conexión que está en el centro de la cabeza
de la prensa, llenando todo el espacio que hay entre las telas. A medida que se bombea material, el
filtrado pasa a través de las telas, corre hacia abajo por las ondulaciones o estrías de los platos y
escapa a través de los agujeros C, efectuados en la parte inferior de los platos que conectan con una
salida exterior y que normalmente descarga en una artesa abierta.
Cuando se ha acumulado suficiente cantidad para llenar las cámaras se afloja el tornillo de cierre, se
desliza hacia atrás el plato final por los carriles soportes, se separan los platos y se descargan las
tortas.
No es apto para el lavado de las tortas ya que es difícil efectuar una descarga limpia de las mismas y
el desgaste de las telas filtrantes es muy grande.

210
11.2.2 Filtros de carcasa y hojas o láminas
Los filtros de hojas se asemejan a los filtros de placas y marcos por el hecho de que
la torta se deposita sobre cada uno de los lados de la lámina y el líquido filtrado
fluye hacia la salida por los canales existentes entre las telas de las láminas que
sostiene a las dos tortas. Las láminas trabajan sumergidas en la suspensión a tratar.
Consiste en una serie de elementos planos llamados hojas
que pueden ser rectangulares o circulares que se
encuentran dentro de una carcasa presurizada (puesta
horizontal o verticalmente).
Se utilizan:
• Para filtrar a presiones mayores que los filtros prensa
de placas y marcos
• Con menor mano de obra
• Para obtener un lavado más eficaz
Son filtros de presión, es decir que utilizan una gran presión
diferencial a través del medio filtrante para lograr una
filtración rápida muy económica con líquidos viscosos o con sólidos finos. En ellos,
la caída de presión constante se alcanza desde los primeros instantes de la
filtración. Son apropiados para tratar grandes volúmenes de suspensión, de modo
que, para la misma capacidad que un filtro prensa, ocupan menos espacio.
Los hay de diferentes tipos: filtro Moore, Kelly, Sweetland, Vallez, Niágara, (verticales u horizontales),
etc. dependiendo del tipo de hojas, la mayor o menor uniformidad y facilidad de separación de la
torta, la facilidad de lavado y la instalación de la tela. En ellos, cada hoja está rodeada de la tela
filtrante de modo que la torta queda depositada en el exterior y el líquido claro pasa al interior, bien
por vacío o por presión.
11.2.2.1 Filtro Moore o de cesta
• Hojas rectangulares y grandes (3x4,5 m).
• Unas 100 hojas forman el filtro de cesta.
• Se suspenden en una estructura con ayuda de una grúa.
• Todas las conexiones de salida van a una descarga común.
• Se suspende en una grúa móvil.
• El material se bombea a un depósito rectangular, luego se hace descender la cesta al interior
del depósito y se aplica succión a las hojas conectando el colector de la cesta a una cabeza de
succión.
• Cuando se forma una torta del espesor deseado se eleva la cesta sin interrumpir la succión y
se la hace descender a otro deposito rectangular con una solución de lavado. Luego, se lleva
la cesta a un depósito a vacío donde se aplica aire a presión en el interior de las hojas para
que caiga la torta.
11.2.2.2 Filtro Kelly
• Como tiene una carcasa permite operaciones bajo presión (entre 4 y 17 kgf/cm2
)
• Este diseño es muy utilizado para filtrar con coadyuvantes (tierra de diatomeas, perlita,
celulosa de madera purificada u otros materiales porosos inertes a la suspensión antes de la
filtración).

211
• Las hojas filtrantes son rectangulares, los largos son similares pero los anchos varían según el
modelo. Están formadas por un tamiz de alambre grueso, sobre el cual va un saco de tela
filtrante. Se sitúan sobre un bastidor retráctil o caretilla.
• Las hojas de insertan dentro de una envuelta cilíndrica a presión con la tubería de descarga
de las hojas pasando a través de la cabeza del depósito. Las hojas están colocadas
verticalmente y paralelas al eje del depósito. La cabeza lleva un marco que soporta las hojas.
• Se cierra el filtro y una vez abierta la llave de entrada de la alimentación permite la llegada de
la suspensión al cilindro envolvente de las láminas desplazando al aire por el orificio de purga
en la parte superior y posterior del cilindro.
• La torta se va formando sobre ambos lados de la lámina y la filtración continua hasta alcanzar
el espesor deseado de torta, o hasta que la velocidad de filtración haya disminuido
considerablemente.
• Cuando se forma la torta se abre la llave de drenaje, se separa la suspensión sobrenadante y
se introduce aire a baja presión para ayudar al escurrimiento y ayudar a sostener la torta
sobre las hojas de filtración.
• Se llena el cilindro o deposito con agua de lavado y luego se drena. Puede inyectarse aire a
baja presión para desecar la torta parcialmente antes de la descarga.
• Para descargar la torta se abre el cilindro, se corren las hojas ayudadas por la carretilla y se
despega la torta de las hojas ayudados con aire a alta presión o un chorro de agua.

212
11.2.2.3 Filtro Sweetland
• Como tiene una carcasa permite operaciones bajo
presión.
• Consiste en una envuelta cilíndrica de la que la mitad
superior A es fija mientras que la mitad inferior B esta
colgada por un lado y puede volcarse.
• Las hojas del filtro C son circulares y están montadas
perpendicularmente al eje de la envuelta. Las hojas van
suspendidas de la mitad superior de la estructura.
• Dentro de la mitad superior se colocan unos
espaciadores para las hojas a lo largo de los costados
frontal y trasero del filtro, con el fin de mantener las
hojas alineadas
• El lodo que hay que filtrar se bombea a través del canal E
en el fondo de la envuelta y se distribuye por un plato
perforado F.
• El filtrado pasa a través de los lados de las hojas al interior
de las mismas y cada hoja descarga a través de sus
propias mirillas G en el dispositivo de descarga común H.
este dispositivo puede estar situado por encima y sin unir
a la prensa. Esto hace que las mirillas sean verticales y
fáciles de observar.
• El filtro puede descargarse diluyendo la torta sin tener
que abrir la prensa. El material diluido sale por el canal L.
• El mecanismo de lavado cuenta con el tubo K situado a la izquierda justo por encima de cada
una de las hojas filtrantes. Este tubo tiene toberas K a todo lo largo, a intervalos regulares, de
modo que cada tobera quede directamente detrás de cada hoja. Mediante engranajes y
volante la tobera K pueda girar un cierto ángulo (110º) y lavar la totalidad de la torta, al mismo
tiempo que se desplazan longitudinalmente mientras oscilan, así cuando se hace llegar agua
a presión, un chorro limpia ambas caras de una hoja filtrante.
• Tiene la ventaja de que posee una gran superficie filtrante por unidad de espacio horizontal,
buena eficiencia de lavado, bajo coste de mano de obra y poco espacio muerto.

213
11.2.2.4 Filtro Vallez
• Se le adosa un transportador de hélice que permite la descarga mecánica de la torta sin
necesidad de abrir la caja del filtro, es un modelo de filtro rotatorio que proporciona una torta
más uniforme.
• Las hojas giran dentro de un cilindro construido para resistir la presión interior. Son hojas
verticales.
• Las hojas filtrantes son discos anulares de tela metálica cubiertas con el medio filtrante
montados en paralelo a intervalos regulares sobre un eje hueco horizontal que descansa
sobre cojinetes en los extremos del cilindro.
• Las hojas giran a aproximadamente 1 rpm y en esta forma ofrecen mayor seguridad de que
se formará una torta de densidad y espesor uniforme.
• El material a filtrar penetra a presión desde un tubo de alimentación con múltiples aberturas
en el fondo del recipiente y se descarga a través de un tubo de descarga situado también en
el fondo del recipiente que corre a lo largo de éste.
• El cilindro está dividido en dos mitades en su eje horizontal y la mitad superior tiene puertas
de inspección frente a los discos.
• En la parte superior se encuentran agujeros por los cuales salen chorros de agua de lavado
oblicuamente contra cada cara de todas las hojas.
• En la parte inferior del recipiente hay una artesa en la cual va una hélice o tornillo sinfín que
empuja a los sólidos hasta una abertura situada en el fondo del mismo.
• En la limpieza, el cilindro no tiene que abrirse, sino que primero se insufla un soplo de aire en
sentido inverso a través del tubo de descarga para que la torta se reseque y se despegue de
las hojas filtrantes. Luego, se inyecta agua de lavado para limpiar que la torta caiga al eje sinfín
y se eliminen los rastros de solidos de las hojas filtrantes. Por último, debe drenarse por el
tubo de descarga el agua de lavado.
• El filtro Vallez fue diseñado para su empleo en ciertas fases de trabajo en la refinación del
azúcar y en la refinación del petróleo.

214
11.2.2.5 Filtro Niagara
• Son de tamaño compacto.
• Consiste en un depósito cilíndrico horizontal o vertical en el que está situada una batería de
hojas filtrantes transversales montadas sobre un marco.
• Si la posición de las placas es horizontal permite la formación de una torta uniforme. La
descarga de la torta puede ser seca, donde el marco se desliza sobre unos carriles hacia el
exterior de la carcasa y luego se golpean las hojas con una masa de goma (se puede limpiar
con chorro de agua también). La descarga de la torta también puede ser húmeda, donde sin
sacar las hojas filtrantes del recipiente, se las lava con un chorro de agua a presión que va
hacia la descarga mientras la torta húmeda sale por un tornillo sinfín. Se usa en casos donde
se obtienen grandes cantidades de solidos con pequeñas cantidades de líquidos.
• Si la posición de las placas es vertical las tortas no son uniformes, tienen formas raras y
espesores diversos. La descarga de la torta puede ser seca, donde sin sacar las hojas filtrantes
del recipiente se inyecta aire a presión para que esta se deseque y se desprenda para luego
sacarla a través de una brida de grandes dimensiones ayudados por un sistema de vibración.
La descarga de la torta también puede ser húmeda, donde sin sacar las hojas filtrantes del
recipiente se inyecta un chorro de agua a presión que permite el desprendimiento de la torta
y la formación de una suspensión con alto contenido de solidos que es arrastrada a través de
una brida de descarga en el fondo del recipiente. Se usa en casos donde se obtienen pequeñas
cantidades de solidos con grandes cantidades de líquidos.

215
11.3 FILTROS CONTINUOS
11.3.1 Filtros rotatorios continuos
Son filtros de succión, en los que la filtración, lavado, secado y descarga de la torta se realizan
automáticamente, precisando, por tanto, de poca mano de obra.
Son de utilidad para aquellas operaciones en las que el precipitado tiene grandes volúmenes, en los
procesos continuos y cuando el coste de mano de obra tiene que ser bajo.

216
11.3.1.1 Filtros de tambor
Ventajas:
• Tiene un funcionamiento automático y continuo, por lo que precisa poca mano de obra
• Se pueden obtener tortas de cualquier espesor, sin más que modificar la velocidad de giro
• Tienen una capacidad muy grande
Desventajas:
• Funcionan a vacío, lo cual limita la diferencia de presiones máxima que se puede aplicar y su
empleo para líquidos calientes que tienden a hervir a bajas presiones
• No se usan para materiales muy impermeables o difíciles de separar de la tela, aunque
pueden añadirse coadyuvantes
• No es fácil obtener un buen lavado
Consiste en un tambor de chapa metálica que puede tener un diámetro de 30 cm a 4,5 m y una
longitud de 30 cm a 6 m. Este tambor esta soportado por muñones. El lodo que ha de filtrarse está
contenido en el depósito inferior.
La superficie del tambor está dividida en una
serie de secciones por láminas paralelas al eje del
tambor y soldadas a la envuelta. Entre las láminas
hay tiras de metal ondulado que mantienen el
medio filtrante separado del tambor. Sobre ellas
van colocadas hojas de tela metálica o paneles de
metal perforado. Éstas van cubiertas por las telas
filtrantes, mantenidas en su sitio por medio de
arrollamientos de alambre. La tela filtrante se
inserta en las ranuras que separan las láminas.
En cada sección del tambor, existe un tubo de conexión que se utiliza para formar vacío, para sustraer
el agua de lavado y para insuflar el aire. Esta tubería es conectada a su respectiva alimentación (vacío,
agua de lavado, aire comprimido) por medio de una válvula rotatoria.

217
El motor mueve, por medio de un engranaje de reducción y un dispositivo de velocidad variable, al
tornillo sinfín, que acciona a su vez al tambor (a 1 rpm) por la rueda de engranaje para tornillo sinfín.
El conjunto motor, engranaje de reducción, eje, manivelas, bielas y palancas accionan un agitador
para el depósito inferior, de forma de evitar la sedimentación. La acción de estos agitadores puede
suplementarse por chorros de filtrado en caso de materiales pesados.
El tambor horizontal gira con una velocidad de 0,1-2 rpm sumergido parcialmente en un depósito
que contiene a la suspensión.
Los sectores 1, 2, 3, 4 y 5 están conectados por la válvula giratoria con la tubería V1 de salida principal
del líquido filtrado. El puente de bloqueo B1 separa el filtrado del líquido de lavado. Los sectores 6,
7, 8, 9, 10 y 11 están conectados por la válvula giratoria con la tubería de agua de lavado y la salida
de aire V2. El puente o zapata de bloqueo B2 separa la zona de lavado y la de soplado con aire,
mientras que el puente de bloqueo B3 separa la zona de inyección de aire de la de filtración. El aire
admitido por V3 sirve para ayudar a desprender la torta.
Al sumergirse el sector 1 su tubo ha pasado sobre el puente B3, se comienza a aplicar vacío por medio
de la válvula rotatoria. Esto provoca la formación de una capa delgada de material sólido sobre la
superficie externa del paño, y el líquido filtrado pasa por el tubo V1 hacia el colector principal del
filtrado. Conforme el tambor gira, la torta va adquiriendo espesor, mientras el líquido filtrado
continúa pasando hacia el colector principal. Al llegar a la posición 6, la torta está completamente
formada y el tubo de conexión acaba de pasar por el puente B1. Ahora el filtrado pasara a las
conexiones de líquido de lavado y descargara por el conducto V2. La torta se lava por una serie de
boquillas de riego, montadas sobre tubos paralelos al eje del tambor llamados colectores de lavado.
Después del lavado, la torta puede sufrir un “apisonado”, mediante un rodillo (aumenta densidad y
baja contenido de agua). El líquido de lavado se extrae en las posiciones 10 y 11 aplicando vacío al
sector desde un sistema interior, succionando líquido de lavado e insuflando aire a través de la torta
de sólidos para secarla. Entonces se corta el vacío y el sector 12, que ha pasado el puente B2 (puente
de soplado), queda sometido a un soplo de aire a presión desde adentro hacia afuera, el cual afloja
la torta. Este golpe de aire afloja la torta separándola del medio filtrante y se desprende con ayuda
de un raspador o cuchilla.

218
Para el lavado se utiliza vapor de agua en lugar de aire
ya que este tiende a enfriar el medio filtrante y puede
obstruirse por los cristales que se forman por
enfriamiento y evaporación.
En síntesis, la acción del vacío obliga a pasar al liquido
filtrable a través del medio de filtración, depositando
sobre la sección del tambor al solido para formar la
torta. Cuando la torta sale de la suspensión se halla
completamente empapada de líquido y sufre una
deshidratación (escurrido) con ayuda de vacío. Entonces
la torta puede rociarse con agua de lavado, después de
lo cual sufre una nueva deshidratación por aspiración.
Finalmente, la torta se separa con la cuchilla, labor que
puede ayudarse mediante un ligero golpe o soplo de aire
inyectado desde adentro hacia afuera por la válvula
rotatoria.

219
Si hay una torta pegajosa puede utilizarse la descarga por
cuerdas, que consiste en un cierto número de cuerdas
sinfín que pasan alrededor del tambor del filtro sobre la
parte superior de la tela filtrante. Cuando se aproxima el
tambor a la posición en que debía estar el rascador, se
separan del tambor y pasan sobre un cilindro externo de
poco diámetro. La torta se pega a las cuerdas, sale del
tambor con ellas y se rompe al salir estas y volver al rodillo.
Las cuerdas pasan sobre otro rodillo, situado por debajo de
la posición del cuchillo rascador, que las lleva sobre el
tambor.
Los tipos de descarga de este filtro pueden ser:

220
Este tipo de filtros permite una alta capacidad. El grado de inmersión del tambor es variable, por lo
general operan con el 30% sumergido. Cuando se desea una alta capacidad de filtración, sin lavado,
se lo puede sumergir hasta un 60/70%. La capacidad de cualquier filtro rotativo depende
considerablemente de las características de la suspensión de alimentación y, sobre todo, del espesor
de la torta.
11.3.1.1.1 Filtros de tambor rotatorio interior
Pertenece al tipo de tambor giratorio, pero el medio filtrante está dispuesto en la cara interna en vez
de en la cara externa del cilindro.
Debido al recorrido relativamente breve del arco interior entre las zonas de formación de la torta, de
lavado y de descarga, este tipo de filtro no resulta satisfactorio para lodos de filtración lenta o cuando
es necesario conseguir un lavado perfecto de la torta.
Es el filtro ideal para lodos de sedimentación rápida que no precisen un lavado muy a fondo. La
dificultad de mantener en suspensión dichos lodos, hace que el filtro de vacío rotatorio con el
depósito de la torta sobre su superficie externa resulta menos adecuado para tales suspensiones.

221
Si la suspensión contiene partículas de diferentes tamaños, la torta formada con este filtro resulta
debidamente estratificada y las partículas grandes aparecen adyacentes al medio filtrante.
11.3.1.1.2 Filtros de alimentación superior
Esta dispuesto para la utilización de aire caliente en la desecación de los sólidos. Mediante una
bomba de alimentación se introduce en la tolva la suspensión, donde las partículas solidas
sedimentan hacia el fondo, mientras que el exceso de líquido rebosa pudiendo devolverse al circuito
de trabajo.
El lodo o pulpa se inyecta a través de unas boquillas, choca contra un distribuidor y luego fluye sobre
una pantalla fija destinada a guiar la alimentación sobre la superficie del tambor, formándose así la
torta, que sufre deshidratación primaria. Entonces, la torta se lava con el agua que llega por boquillas
rociadoras. Esta etapa va seguida de una segunda deshidratación en el que se separa la mayor parte

222
del líquido antes de que la torta llegue a la zona de secado. Se inyecta aire caliente por la tubería del
aire, en la cámara que envuelve al tambor, a una presión ligera que previene contra las fugas de aire
frio y obliga al gas a pasar por la torta y buscar la salida por los conductos de la válvula distribuidora.
Después de la desecación viene la separación mediante un raspador intermedio. El resto de la torta
queda en forma de capa delgada parcialmente desecada y continua hasta la ultima parte del ciclo de
desecación, siendo completamente separada por el raspador final. Un lavado mediante unas
boquillas rociadoras permite limpiar el medio filtrante disponiéndose para la repetición del ciclo.
Resulta muy adecuado para el tratamiento de solidos que sedimentan pronto y filtren con rapidez.
Poseen la ventaja de proporcional un producto desecado.
11.3.1.1.3 Filtros precapa o de recubrimiento previo
Se usan en la clarificación de soluciones que llevan materiales fangosos o solidos finamente divididos
que resultan difíciles de separar mediante filtración.

223
Son filtros rotativos de tambor donde el medio filtrante se reviste previamente de una torta porosa
de un espesor de hasta 30-50 mm. La torta porosa se forma de coadyuvantes, los cuales son
sustancias finamente divididas constituidas por partículas duras y resistentes que forman tortas no
compresibles de porosidad conveniente; entre ellas: tierra de diatomeas, tierras decolorantes,
carbón, serrín de madera, PVC, perlita, harina de cascara de frutos secos, harina de esqueletos
silíceos de organismos marinos microscópicos, etc.)
Se forma una torta porosa hasta el espesor deseado con un material tal como la tierra de diatomeas,
para lo cual se trabaja como si se tratara de filtrar una suspensión de la tierra. Una vez se ha formado
la torta se sustituye en la cuba la tierra de diatomeas por el líquido a clarificar.
El trabajo del filtro provoca la formación de una torta sobre el previo revestimiento que actúa de
soporte. De este modo se forman y separan tortas extremadamente finas, lo que permite conseguir
una elevada intensidad de filtración.
Con el fin de asegurar la separación completa de torta tan delgada, el raspador posee un ajuste de
avance micrométrico. De este modo, se separa la torta y una pequeña parte de la precapa. La
precapa se gasta después de un cierto periodo que depende de la rapidez del avance del raspador.
Entonces, se vuelve a preparar la precapa con un lodo del mismo material poroso. Generalmente
resultan suficientes dos o tres horas para formar dicho recubrimiento.

224
11.3.1.2 Filtros de discos
Funcionan bajo el mismo principio que el
de tambor, pero su superficie filtrante está
dispuesta en discos en vez de la periferia de
un tambor. Proporcionan peor lavado que
el anterior y la descarga de la torta es más
difícil, pero ofrecen un área mucho mayor.
La ventaja de este equipo en comparación
al filtro de tambor, es su gran superficie por
unidad de área de piso ocupada, ya que
cada disco permite filtrar por ambas caras
y se puede acomodar un número bastante
grande de discos en un solo equipo.
Consta de discos verticales concéntricos
montados en un eje horizontal rotatorio.
Todos los discos están huecos y cubiertos con un filtro de tela que se sumerge parcialmente en la
suspensión. Los sectores individuales de los discos pueden cambiarse de modo independiente,
mientras que los restantes continúan trabajando.
Al estar separadas entre si las fosas de los diferentes discos, resulta posible filtrar simultáneamente
dos o más productos de modo separado y en el mismo filtro siempre que puedan mezclarse los
líquidos filtrados.
Si los filtrados tienen que mantenerse separados solo pueden tratarse dos productos diferentes, ya
que solamente pueden utilizarse dos válvulas distribuidoras, una a cada extremo de unión con el
cojinete.
11.3.2 Filtros Prayon
El funcionamiento de los filtros tipo Prayon se basa en una serie de bandejas trapezoidales
independientes horizontales montadas sobre un bastidor móvil que gira en torno al eje vertical del

225
filtro. Las bandejas son basculantes. El bastidor móvil se desplaza por rodillos especiales instalados
sobre una plataforma estática.
El grupo propulsor del bastidor habitualmente se ubica una planta abajo, ya que así queda menos
expuesto al efecto de gotas y vapores de las suspensiones procesadas. El grupo propulsor incluye un
motor eléctrico, un variador de cadena, un reductor (cilíndrico y cilíndrico/cónico), un eje y un
engranaje de tracción. Asimismo al bastidor móvil se conecta por engranaje interno de corona
dentada.
La bandeja es una pieza soldada con un tubo en la pared lateral en forma de V. El tubo lleva una
manguera de goma que conecta la bandeja con el disco perforado. La base de drenaje es una
alfombra de goma. El material filtrante (tejido) se fija sobre el perímetro de la bandeja por bandas
metálicas especiales y bornes de tornillo.
El filtro se adapta muy bien a materiales granulares a grandes concentraciones. La principal
desventaja es que las bandejas se utilizan solamente por un lado, por lo que el equipo requiere un
espacio de suelo considerable por unidad de producción.
Su funcionamiento se puede resumir en los siguientes pasos:
1. Alimentación: La mezcla de líquido y sólidos se introduce en la cámara de alimentación en la
parte superior del filtro.
2. Filtración: El líquido fluye a través de las placas perforadas mientras que los sólidos quedan
atrapados en la parte superior del filtro. De aquí se obtiene el filtrado madre
3. Lavado de torta: La torta suele lavarse a contracorriente, generalmente en dos etapas. El agua
de lavado se va filtrando aplicando vacío en la bandejas, de forma que se obtienen los filtrados
de lavado (los cuales se reutilizan como agua de lavado).
4. Descarga: Después del lavado y la parte final de secado, la bandeja se da vuelta para que la
torta se descargue. La torta se descarga seca para apilarla o se escurre como una lechada para
desecharla en estanques.
5. Lavado de filtro: Las bandejas pasan por colectores radiales con chorros de alto impacto que
limpian la tela y eliminan los restos de torta que quedaron en la superficie de la bandeja.
6. Succión o renivelación: Se aplica vacío en las bandejas para evacuar el agua de lavado que se
acumula dentro de la bandeja, y al mismo tiempo se seca la tela para evitar la dilución del
filtrado madre. El líquido se desagua a través de los canales en forma de "V".
7. Secado: Se insufla aire a alta presión para secar la tela filtrante.

226
11.3.3 Filtros de cinta horizontal
Se utiliza cuando la alimentación contiene partículas sólidas gruesas que sedimentan rápidamente.
Consta de una tela filtrante con forma de cinta sinfín accionada por una polea, con un soporte
transversal. Para filtrar la pulpa se proporciona un vacío a través de las aberturas de la banda. El vacío
se aplica intermitentemente cuando la cinta se detiene.
La alimentación fluye hasta la cinta desde un distribuidor situado en un extremo de la unidad,
mientras que la torta filtrada y lavada descarga por el otro extremo.
Son muy útiles en el tratamiento de residuos debido a que éstos con frecuencia contienen partículas
de una amplia variedad de tamaño.
11.3.4 Filtros en línea
Un filtro en línea es un tipo de filtro que se coloca en línea con un sistema de tuberías o conductos
para filtrar el líquido o gas que fluye a través de ellos.
El principal objetivo de los filtros en línea es eliminar las partículas y los contaminantes del líquido o
gas que fluye a través de ellos, para garantizar que el sistema de tuberías o conductos y los
dispositivos conectados funcionen correctamente y de manera eficiente. Algunos filtros en línea
también pueden ayudar a reducir el olor y el sabor del agua, así como a mejorar la calidad del aire
interior.
Los filtros en línea pueden tener diferentes formas y tamaños, dependiendo de la aplicación
específica para la que se utilicen. Algunos filtros en línea se componen de una carcasa cilíndrica que
contiene un medio filtrante, mientras que otros pueden tener un diseño de caja o un cartucho que
se inserta en una carcasa de plástico o metal. El medio filtrante puede ser de diferentes tipos, como
papel, tela, carbón activado, zeolita, resinas de intercambio iónico, entre otros. De esta forma, en las
figuras se observan en orden un filtro de carcasa, un filtro para agua y un filtro para aire fubdabac.
Con el tiempo, las partículas y los contaminantes retenidos se acumulan en la superficie del medio
filtrante, formando una capa de torta. Al principio la torta proporciona un medio de filtrado extra
pero luego aumenta la caída de presión e impide el filtrado. Por ello debe limpiarse, ya sea sacando
el filtro y limpiándolo manualmente, haciendo funcionar el filtro a contracorriente o con un sistema
de aire comprimido que sopla en la línea descargando la torta acumulada.

227
11.3.5 Colectores de polvo
Son sistemas para mejorar la calidad del aire mediante la recolección de polvos y otras impurezas.
11.3.5.1 Filtros de manga y de cartucho
Las mangas y cartuchos plisados son tejidos microperforados que se apoyan en jaulas metálicas o
plásticas y se fijan a la estructura o carcasa exterior a través de las placas. La principal diferencia es
que las mangas se utilizan para gases y los cartuchos para líquidos.
Los cartuchos utilizan una serie de anillos sobre un eje central sobre los que van filtros plegados de
papel o fieltros, plásticos de monofilamento unido por hilado (predomina el poliéster) o telas no
tejidas, que están contenidos en recipientes completamente cerrados.
El material de las mangas son telas tejidas o de fieltro que pueden tener un trenzamiento diagonal o
satín y mayor o menor cantidad de espacios abiertos, lo que influye en la resistencia y permeabilidad.
El material se selecciona de acuerdo a la composición química, temperatura y humedad de la
corriente.

228
En la filtración interna las partículas son colectadas en la parte interna de las magas, las cuales son
soportadas con anillos colocados en su zona inferior. La placa sostén se encuentra abajo y distribuye
el aire sucio.
En la filtración externa las partículas son colectadas en la parte externa de las mangas, las cuales son
soportadas por una estructura interior de alambre. La placa sostén se encuentra arriba y distribuye
el aire limpio.
El aire cargado de polvo se aspira en la tolva o directamente en el cuerpo del filtro por medio de un
conducto de entrada aerodinámico (placa de desviación) diseñado para obtener una distribución
uniforme del gas. En la entrada del filtro hay una disminución de la velocidad del gas, así como un
cambio de dirección del flujo de gas, que provoca la precipitación de las partículas más grandes.
El flujo se distribuye en toda la superficie de los elementos del filtro, cruzándolos desde afuera hacia
adentro o desde adentro hacia afuera. Una vez filtrado y limpiado, el aire se transporta a la salida del
filtro y luego se canaliza hacia el tubo Venturi.
El polvo depositado en la superficie externa o interna de los elementos del filtro produce una capa
uniforme que constituye un nuevo medio filtrante y facilita la filtración, lo cual aumentando la
eficiencia, pero también la caída de presión. La eficiencia aumenta hasta llegar un punto en que la
caída de presión es tan grande que es necesaria una limpieza

229
La limpieza mecánica se realiza cuando existe la posibilidad
de suspender el servicio del filtro durante un corto período de
tiempo. Por tanto, exige un funcionamiento discontinuo con
un ciclo de filtración y otro de limpieza. Aquí se da una
transferencia de energía suspendiendo la manga de un
gancho o una estructura que oscila accionado por un motor.
El movimiento puede ser impartido vertical u
horizontalmente por medio de resortes o sistemas de
vibración, pero el efecto general es de crear una onda
sinusoidal a lo largo de la tela. A medida que la tela se mueve
hacia afuera de la línea central de la bolsa durante porciones
de la acción de onda, el polvo acumulado sobre la superficie
se mueve con la tela. Cuando la tela alcanza el límite de su
extensión, las partículas poseen la inercia suficiente para
desprenderse de la tela y descender hacia la tolva.
En la limpieza con aire en contracorriente, el flujo de gas hacia
las mangas es interrumpido en el compartimiento que está
siendo limpiado y un flujo en contracorriente (de afuera hacia
adentro o viceversa) es dirigido a través de las talegas. Este
flujo de gas pliega la talega suavemente hacia sus líneas
centrales, lo que causa que la torta de partículas se desprenda
de la tela. El desprendimiento es causado por fuerzas cortantes
desarrolladas entre las partículas y la tela a medida que esta
última cambia su forma.

230
La limpieza por aire a presión se efectúa mediante un chorro
de aire a alta presión y sucesiva pausa que generan una onda
que interrumpe momentáneamente el flujo de aire dentro de
la manga, haciendo que una cantidad de aire a presión
descienda a través de la manga y la expanda violentamente,
cuando la tela alcanza su límite de extensión, se fractura la
capa de partículas y estas tienen la inercia suficiente para
desprenderse de la tela y descender por la tolva. Como el
tiempo de limpieza de la manga es muy corto, y sólo una
fracción de las mangas se limpia cada vez, se mantiene un flujo
continuo a través del filtro de talegas. Al mismo tiempo, el
chorro de aire comprimido hace que el Venturi produzca un
flujo de aire aguas arriba que garantiza la limpieza de la capa
fibrosa.
Es un pulmón de aire comprimido, una válvula de diafragma y una cañería de soplado que por hilera
va soplando las mangas, está actuado por un temporizador. Los cartuchos solo pueden ser limpiados
por este método de aire a presión.
11.3.5.2 Ciclones
Son separadores, NO son filtros. Es un equipo utilizado para separar partículas sólidas suspendidas
en el aire, gas o flujo de líquido, sin el uso de un filtro de aire, utilizando un vórtice para la separación.
Los efectos de rotación y la gravedad son usados para separar mezclas de sólidos y fluidos. El método
también puede separar pequeñas gotas de un líquido de un flujo gaseoso.
El aire fluye en un patrón helicoidal, comenzando desde lo más alto del ciclón a lo más bajo (más
estrecho) y finalizando en un flujo central ascendente que sale por el tubo de salida (en la parte más
superior del ciclón).
Las grandes (y más densas) partículas en el flujo
rotatorio tienen demasiada inercia para seguir la fuerte
curva ascendente en la parte inferior del ciclón, y
chocan con la pared, luego caen hacia la parte más baja
del ciclón donde pueden ser retiradas.
En el sistema cónico, el flujo de rotación se hace cada
vez más estrecho, reduciendo cada vez más el radio del
flujo, esto permite remover cada vez más partículas
pequeñas.
La geometría del ciclón, junto con su flujo volumétrico,
define el punto de corte del ciclón.
Este es el tamaño de las partículas que serán retiradas
del flujo con un 50% de eficiencia. Partículas más
grandes que el punto de corte del ciclón serán retiradas
con mayor eficacia, y partículas más pequeñas con
menor eficacia. La eficiencia de recolección es del 95 %
en partículas mayores a 5 mm.

231
11.4 FILTROS CENTRÍFUGOS
Los sólidos que forman una torta porosa se pueden separar de líquidos en una centrífuga filtrante.
La suspensión se introduce como alimentación en una cesta rotatoria que tiene una pared perforada
recubierta con un medio filtrante tal como una lona o una tela metálica. La presión que resulta de la
acción centrífuga obliga al líquido a pasar a través del medio filtrante dejando los sólidos retenidos.
Los sólidos quedan mucho más secos que con el filtro prensa, por lo que se usa cuando el filtrado
debe secarse por medio térmicos luego para reducir costos.
11.4.1 Centrífugas discontinuas suspendidas
La cesta está suspendida en la parte inferior de un eje vertical giratorio que es accionado desde la
parte superior. Un medio filtrante recubre la pared perforada de la cesta.
La suspensión de alimentación entra en la cesta
giratoria a través de un tubo o vertedero. El
líquido escurre a través del medio filtrante hasta
la carcasa y sale por una tubería de descarga. Los
sólidos forman una torta de 50 a 150 mm de
espesor en el interior de la cesta.
A través de los sólidos se puede rociar líquido de
lavado con el fin de separar el material soluble y
después se centrifuga la torta para secarla lo más
posible, utilizando a veces una velocidad de giro
mayor que durante las etapas de carga y lavado.
Con la cesta girando muy lento, tal vez de 30 a 50
rpm, se descargan los sólidos por medio de una
cuchilla rascadora que desprende la torta del
medio filtrante y cae a través de una abertura
situada en el fondo de la cesta. Se lava el medio
filtrante para limpiarlo, se conecta el motor y se
repite el ciclo.
11.4.2 Centrífugas automáticas discontinuas de ciclo corto
En una centrifuga automática de ciclo corto, la cesta gira con velocidad constante alrededor de un
eje horizontal. La suspensión de alimentación, el líquido de lavado de la torta y del medio filtrante se
rocían sucesivamente en la cesta a intervalos controlados de tiempo.
La cesta se descarga mientras gira a toda
velocidad por medio de una cuchilla que
asciende periódicamente y desprende los
sólidos llevándolos a un conducto de
descarga.
Temporizadores del ciclo y válvulas
operadas por solenoide controlan las
diferentes partes de la operación:
alimentación, lavado, cortado de la torta,
limpieza del tamiz y descarga. Es posible

232
alargar o acortar a voluntad cualquier parte del ciclo.
Las centrífugas automáticas no son capaces de tratar sólidos que drenan o escurren con dificultad
(debido a que requerirían ciclos antieconómicos por su larga duración), o sólidos que no descargan
con facilidad. Además se produce una considerable rotura de los cristales por la cuchilla de descarga.
11.4.3 Centrifuga continua de transportador reciprocante
En una centrifuga continua de transportador reciprocante la cesta rotatoria con pared ranurada se
alimenta por medio de un embudo giratorio. El propósito del embudo es acelerar en forma suave y
progresiva la suspensión de alimentación.
La alimentación entra por el extremo estrecho del embudo desde una tubería estacionaria situada
en el eje de rotación de la cesta. Se desplaza hacia la parte ancha del embudo, ganando velocidad al
desplazarse hasta terminar sobre la pared de la cesta, donde comienza a girar en el mismo sentido y
con una velocidad aproximadamente igual que la pared.
El líquido fluye a través de la pared de la cesta,
que puede estar recubierta con una tela
metálica. Se forma una capa de cristales de 25
a 75 mm. Esta capa se mueve sobre la
superficie filtrante por medio de un impulsor o
embolo reciprocante. Cada carrera del
impulsor mueve los cristales unos pocos
centímetros hacia la parte exterior de la cesta
y durante el recorrido de vuelta se abre un
espacio sobre la superficie filtrante en la que
se deposita más torta.
Cuando los cristales alcanzan el borde de la cesta caen en una gran carcasa y pasan a un colector de
descarga. El filtrado y el líquido de lavado que se rocía sobre los cristales durante su movimiento
abandonan la carcasa por salidas separadas.
La aceleración lenta de la suspensión de alimentación y la desaceleración de los sólidos descargados
minimizan la rotura de los cristales.

233
12 TÉCNICAS DE VACÍO: EYECTORES Y BOMBAS DE VACÍO
En las industrias que emplean procesos químicos la necesidad de efectuar vacio resulta de gran
utilidad en aplicaciones específicas (entre otras) tales como:
• Destilación al vacío: Se reducen los puntos de ebullición reduciendo el deterioro térmico de
los componentes de la mezcla y se logran recuperaciones más profundas.
• Evaporación: En industrias como la azucarera, la concentración de los jarabes mediante
evaporación al vacío aumenta la eficiencia y eficacia de la operación a la vez que reduce el
punto de ebullición de los jarabes y melazas, reduciendo el deterioro térmico.
• Secado: Mediante la aplicación de vacío se permite un secado a menor temperatura,
reduciendo el deterioro térmico.
• Liofilización: Este método consiste en congelar una solución y luego aplicar un alto vació para
sublimar el solvente (en general, agua) para pasarlo directamente al estado vapor. Este
método es empleado en la industria alimenticia y farmacéutica.
• Cristalización: Mediante la aplicación de vacío se facilita la remoción del solvente evaporado,
acelerando el proceso.
• Reacción química: En casos de producción de productos químicos especiales en reactores
discontinuos (batch) principalmente, que requieran la operación al vacio para remover
productos o subproductos de la reacción y desplazar el equilibrio hacia el lado de los
productos.
El nivel de vacío requerido, desde bajo vacío a alto vacío (cercano a 0 mmHg absolutos, es decir el
vació “perfecto” el cual en rigor es virtualmente imposible de lograr) llevará a seleccionar el equipo
adecuado. En el siguiente nomograma se presenta el criterio de selección aproximado en virtud de
la capacidad de cada equipo. Notar la escala de la derecha en el cual se indica el punto de ebullición
del agua en el equilibrio con la presión proporcionada por el correspondiente sistema:

234
12.1 EYECTORES
Son bombas de vacío sin partes móviles a chorro de vapor a alta presión (fluido motriz) que emplean
la energía cinética del vapor expandido para comprimir un gas a baja presión (vacío), hasta la presión
atmosférica, para poder descargar a la misma.
A medida que se requiere una menor presión absoluta por debajo de la atmosférica, es decir un vacío
más profundo, se necesitan disponer etapas en serie, es decir una sola etapa no es suficiente y se
deben disponer dos, tres, cuatro etapas o más en serie, en general con condensadores intermedios
para eliminar el vapor motriz y no sobrecargar innecesariamente la etapa siguiente. Para ciertos
casos de 2 etapas particulares, la condensación intermedia puede obviarse. En el siguiente listado se
indican las presiones absolutas generales que se pueden alcanzar en función del número de etapas:
• Una etapa: hasta 100 mmHg
• Dos etapas: hasta 25 mmHg
• Tres etapas: hasta 6 mmHg
• Cuatro etapas: hasta 0,75 mmHg
• Cinco etapas: hasta 0,15 mmHg
En la figura se muestra un esquema de un eyector con sus partes constituyentes.
Las partes principales son la tobera convergente-divergente y el difusor, el cual es convergente,
luego tiene un tramo de sección constante y luego una sección divergente (así como la tobera es un
generador de vacío, el difusor es un compresor estático que “comprime” la mezcla desde el vacío a
la presión de descarga del eyector). La misma debe estar pulida a espejo en su interior y haber sido
cuidadosamente diseñada y construida, ya que en su interior debe tener lugar flujo lo más cercano
posible a una evolución isentrópica.
La tobera, denominada tobera de Laval, en honor a su inventor Gustav de Laval, posee:
• Un tramo corto con sección convergente (sección decreciente) para acelerar el vapor de agua
a presión hasta la velocidad del sonido (flujo supersónico v<a, es decir M=(v/a)>1).
• Una sección recta denominada garganta en donde v=a (flujo sónico, es decir M=1)
• Un tramo de mayor longitud con sección divergente, donde el vapor de agua se expande y
sigue acelerándose hasta alcanzar velocidades 2 a 3 veces superiores a la del sonido, es decir,
con flujo supersónico (v>a, es decir M=(v/a)>1).
Este aumento de velocidad hace que en la cámara donde descarga la tobera (cámara de mezcla) haya
una muy baja presión en virtud de la ecuación de Bernoulli (>P → < v y viceversa). Aquí al haber vacío,
el gas a aspirar ingresa y se mezcla con el vapor motriz, y la mezcla se dirige al difusor en el cual se

235
producen ondas de choque que hacen aumentar la presión y convertir al flujo supersónico en
subsónico, razón por la cual la sección divergente hace que el fluido reduzca su velocidad e
incremente su presión, para poder descargar a la presión atmosférica.
En la descarga de los eyectores se colocan condensadores de casco y tubos para condensar el vapor
de agua motriz. Si se emplean más de una etapa, la etapa subsiguiente aspirará de la parte superior
de este condensador, y el vapor de agua condensado, junto con los vapores aspirados que condensen
en esas condiciones, serán dirigidos por gravedad a un sistema de separación de fases por densidad.
Si se emplea el sistema de varias etapas, el mencionado condensador estará a una presión menor
que la atmosférica por lo cual deberá ser dotado de una pierna barométrica para brindar
compensación.
En la figura se ilustran las evoluciones termodinámicas en su diagrama H-S.
Los sistemas de condensadores, tambores bifásicos separadores (son bifásicos porque los gases
aspirados generan en general líquidos como por ejemplo hidrocarburos, que son inmiscibles con el
condensado del vapor de agua del fluido motriz) y piernas barométricas asociadas a los
condensadores y separadores bifásicos poseen diseños variados.
12.2 BOMBAS DE VACÍO
Estas bombas poseen un principio de funcionamiento totalmente análogo a los ya vistos para los
compresores del mismo diseño. Se basan en cavidades de volumen variable y en el desplazamiento
positivo de volúmenes de gases y vapores, solo que con el objetivo de generar vacío.
Las bombas se clasifican según:
• La presión más baja que puede lograr,
• El intervalo de presión,
• La velocidad de bombeo, (caudal)
• La presión de descarga y
• El gas residual.
De acuerdo con su intervalo de presión:

236
12.2.1 Bombas de bajo vacío
• Bombas alternativas de pistón: Presión absoluta de hasta 500 mmHg.
• Bombas rotativas de tornillo: Presión absoluta cercana a 760 mmHg (vacío de 0,001 mmHg),
caudales de 900 m3
/h, baja presión de aspiración, libre de aceite y agua.
• Bombas lobulares tipo root: Presión absoluta cercana a 760 mmHg (vacío de 0,001 mmHg) en
tándem con otra bomba de vacío, caudales de 13000 m3
/h, temperatura de hasta 160ºC con

237
efriamiento de aceite. Complementa una bomba de vacio existente y/o forma junto con la
bomba auxiliar (de paletas) en forma compacta. Posee conexiones verticales u horizontales,
un cuerpo de hierro fundido de lobulos de hierro fundido nodular y engranajes endurecidos
y rectificados.
• Bombas de paleta: El rotor esta descentrado de forma que cuando el gas es arrastrado a
través de la cavidad por las paletas retractiles aumente su volumen produciendo el
movimiento (A). Luego el gas es asilado del sistema de vacio y comienza a empujarse hacia la
válvula de descarga (B). Por ulúltimo, el gas es comprimido ligeramente arriba de la presión
atmosférica para que la válvula de descarga se abra y se expulse el gas a través del aceite en
el recipiente (C).
• Bombas rotativas coloidales

238
• Bombas de piston rotativo
12.2.1.1 Bombas de anillo líquido
Las bombas de anillo liquido son bombas rotatorios que usan un anillo rotante de
líquido como sellador. El anillo liquido es creado por la fuerza centrífuga generada
por el impeler rotante. Son ideales para bombear mezclas de gases húmedos.
El rotor gira en una carcasa de doble descentrado, las fuerzas que ejercen los gases
sobre el rotor son anuladas y los rodamientos solo tienen que soportar el peso de
las piezas en rotación.
El desempeño a baja presión está limitado por la presión de vapor del líquido
sellante, que puede ser agua, aceite o líquidos en proceso. Requieren enfriamiento
de agua pero también pueden usarse sistemas de enfriamiento de aire.
12.2.2 Bombas de alto vacío
12.2.2.1 Bombas de difusión
Se basan en producir un chorro de vapor de alta
velocidad de un líquido poco volátil, como aceite
o mercurio, y luego producir la condensación
súbita de este líquido. La súbita reducción de
volumen permite generar altos vacíos, cercanos
al vacío absoluto.
Pueden ser de simple o doble etapa. Debido a su
simplicidad, buen rendimiento y relativo bajo
coste inicial, las bombas de difusión son
ampliamente utilizadas para diversas
aplicaciones como:
• Instrumentación analítica
• Óptica

239
• Metalurgia
• Industria petroquímica
• Industria farmacéutica
Con una placa calefactora se calienta en la cámara de evaporación un líquido poco volátil hasta el
punto de ebullición a una presión de 0,1 mmHg obtenida a partir de una bomba de respaldo, de esta
forma el líquido se evapora a baja presión y el vapor sale a alta velocidad por el difusor en forma de
chorro. El vapor arrastra las moléculas del gas a extraer hacia un área de bajo vacío. Luego, cuando
el vapor choca con las paredes de la cámara de condensación que están refrigeradas por agua, se
enfría y se condensa en gotas líquidas generando un gran vacío. El aceite líquido y frio pasa de nuevo
a la cámara de evaporación a través del sifón. El sifón además de permitir el retorno del liquido a la
cámara sirve para mantener la diferencia de presión entre la cámara de evaporación y la de
condensación.
El ciclo de evaporación-condensación se mantiene mientras duren las condiciones de calentamiento
(placa calefactora) y presión adecuadas (sifón).
Primeramente se usaba mercurio como liquido de trabajo pero tienen la limitación de que hay una
presión límite de la cual no podemos bajar la presión de vapor del mercurio: se consigue un vacío
0,0001 mmHg =0,1µmHg. Por esta razón se empezaron a utilizar aceites sintéticos de silicona
especiales para alto vacío.
12.2.3 Bombas criogénicas
Una criobomba es una bomba de vacío que tiene una placa calefactora
interna enfriada a temperaturas menores a los 120°K, sobre la cual los gases
y vapores se condensan. En esta superficie se inmovilizan las moléculas de
gas, lo cual disminuye la presión del sistema. La superficie fría está colocada
dentro de la cámara de vacío.
Se utilizan en:
• Evaporación de metales
• Cámaras de entrada en cámaras de ultra alto vacío
• Vacío estático

240
Antes de encender la bomba debe haber al menos 0,007 mmHg, pero no hace falta un bombeo
continuo de una bomba mecánica como en la difusora y turbomolecular.
Como refrigerantes habituales se tienen aire liquido y nitrógeno liquido pero se obtienen vacíos muy
cercanos al vacío absoluto cuando se emplea helio líquido, el cual se halla a la extremadamente baja
temperatura de 4 K. Se reservan a usos muy especiales, como en investigación o en procesos de
liofilización de productos muy sensibles a la temperatura.
12.2.4 Bombas turbomoleculares
Se compone de un número de juegos de paletas móviles (rotor) y otros tantos juegos de paletas fijas
(estator). Tanto las paletas móviles como las fijas están orientadas para que las moléculas presentes
a la entrada (área de baja presión) sean lanzadas progresivamente hacia el área de alta presión
(salida) donde son extraídas por una bomba auxiliar.
Cuando una molécula de gas se interpone en la trayectoria de una paleta, ésta la impulsa en dirección
al área de alta presión. La velocidad lineal tiene que ser igual o superior que la velocidad de las
moléculas, que es del orden de 450 m/s. Para conseguir esto las paletas de una de estas bombas con
un diámetro de giro de 6 cm tiene que alcanzar los 60.000 rpm. Para bombas mayores basta con
40.000 rpm.

241
El motor que mueve las paletas es solidario y coaxial con estas, por lo tanto el motor debe
proporcionar las mismas revoluciones que necesita el rotor. Para esto, es necesaria una fuente que
alcance un frecuencia de 1000 Hz para que el rotor alcance las 60.000 rpm
Estas bombas tiene forzosamente que trabajar en vacío por dos razones:
• Para que el gas se comporte en forma molecular.
• Se necesitarían varios kilovatios para poder hacer girar estas bombas a presión atmosférica.
Los rozamientos tienen que ser mínimos, la vibración de todo el cuerpo móvil debe ser mínima, no
pueden desprenderse gases y no pueden producir calor en el interior porque al estar en el vacío
terminarían por quemarse.

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