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FORMATO PROYECTOS DE AULA Ingeniería Mecánica Diseño y construcción de un molino de bolas para la adsorción de oro Título del Proyecto con carbón activado Bladimir Campiño Autor(es) Vicente Zambrano Luis Carlos Ruiz Alex Mena Mayron Escobar Daniela Fajardo José Torres Jeison Tenorio 1. TÍTULO: Diseño y construcción de un molino de bolas para la adsorción de oro con carbón activado.. Programa Académico

 INTRODUCCIÓN: Parte integral de la profesión de ingeniería mecánica es el diseño, todo comienza en una idea mental que posteriormente es plasmada en un plano para así darle una forma más concreta y después de una serie de cálculos y pruebas se la tangibiliza, es algo totalmente satisfactorio para los ingenieros transformar una idea en algo mecánicamente funcional; para este caso ya se parte de un prototipo realizado de un molino de bolas( dispositivo electromecánico), lo que se pretende es la demostración a escala de su funcionamiento, sus características, su desempeño como también las medidas de seguridad industrial que se deben tomar en el proceso de moler minerales por medio de unos balines que están en el interior del cilindro los cuales mediante un movimiento de rotación realizan el proceso. 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: A través del diseño y la fabricación del molino se pretende aplicar y poner en práctica todos los conocimientos aprendidos hasta el momento en lo referente a: seguridad industrial, calculo integral, resistencia de los materiales, mecánica de fluidos, dinámica y prácticas de manufactura como por ejemplo la soldadura, uso de taladros, máquinas de corte, prensas entre otras. 4. JUSTIFICACIÓN: Es viable, pertinente y muy importante para la formación académica y práctica de los ingenieros mecánicos el desarrollo de este tipo de actividades, ya que permiten a través del diseño y fabricación de dispositivos o aparatos electromecánicos la aplicación de las distintas competencias aprendidas a lo largo del proceso de formación como profesionales. Muchas veces los conceptos no quedan claros y se olvidan con el tiempo, pero este tipo de prácticas aparte de ser motivantes los hace recordar y reforzar es por eso que siempre es recomendable llevar a la práctica todo cuanto sea posible para cuando tengamos que aplicar nuestra profesión ante la sociedad nos sea más fácil adaptarnos.

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OBJETIVOS:

Objetivo general:  Elaborar un prototipo de molino para la adsorción de oro con carbón activado.

Objetivo específico:  Investigar los diferentes tipos de molinos para mineral.  Seleccionar el molino más efectivo para el proceso.  Diseñar y calcular planos del prototipo de molino.  Construir y ensamblaje del prototipo.  Realizar pruebas de funcionamiento del prototipo.

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REFERENTE CONCEPTUAL: (definiciones) 

Adsorción: el fenómeno de adsorción es el proceso por el cual átomos o moléculas de una sustancia que se encuentra en determinada fase, son retenidas en la superficie de otra sustancia, que se encuentra en otra fase. Como resultado de este proceso, se forma una capa de líquido o gas en la superficie de una sustancia sólida o líquida https://quimica.laguia2000.com/conceptosbasicos/adsorcion

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Transmisión: los sistemas de transmisión contienen como objetivo llevar, a los diferentes elementos de una máquina la potencia y el movimiento producidos por un elemento motriz (motor) de manera que la máquina pueda funcionar y cumplir la finalidad para la que fue construida. https://www.monografias.com/docs/Sistema-de-transmision-de-potencia-y-dispositivosF3ZG3UNCBY

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Ensamble: el diccionario de la Real Academia Española (RAE) incluye el término ensamble como sinónimo de ensambladura. Ambos conceptos se refieren al proceso y la consecuencia de ensamblar, un verbo que alude a ajustar, coordinar o acoplar algo.

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Potencia: en física, potencia (símbolo P) es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo.

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Prototipo: primer ejemplar que se fabrica de una figura, un invento u otra cosa, y que sirve de modelo para fabricar otras iguales, o molde original con el que se fabrica. Lo habitual es que un prototipo se emplee a modo de prueba antes de proceder a la producción en serie del elemento en cuestión. La finalidad de un prototipo es que sus desarrolladores puedan advertir eventuales fallas en el funcionamiento y descubrir falencias. Tras las pruebas y los análisis necesarios del prototipo, el fabricante contará con la información que precisa para comenzar con la producción general.

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Manufactura: proceso de fabricación de un producto que se realiza con las manos o con ayuda de máquinas. El término manufactura hace referencia a la actividad humana de crear productos en masa, mediante el uso de máquinas avanzadas y técnicas especiales destinadas a ello

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Diseño: un diseño es el resultado final de un proceso, cuyo objetivo es buscar una solución idónea a cierta problemática particular, pero tratando en lo posible de ser práctico y a la vez estético en lo que se hace. Para poder llevar a cabo un buen diseño es necesario la aplicación de distintos métodos y técnicas de modo tal que pueda quedar plasmado bien sea en bosquejos, dibujos, bocetos o esquemas lo que se quiere lograr para así poder llegar a su producción y de este modo lograr la apariencia más idónea y emblemática posible.

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Molino: es una herramienta que se utiliza mucho en el área agrícola con el objetivo principal de triturar alguna cosa, por lo general, cereales o granos, con el fin de convertirlos en harina, generalmente utilizan recursos naturales como el Viento, el agua y el sol para generar su energía. En sus inicios los molinos eran fabricados a partir de la madera de los árboles, posteriormente evolucionaron a la piedra luego eran elaborados de ladrillo y en último se fabricaban de un metal bastante ligero.

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Estructura: se define como una configuración de los elementos que conforman un todo. Cada componente de una estructura tiene una función y forma que complementa a la que le sigue y le antecede. Estructura es un término abstracto, orientado a la aplicación en cualquier campo en el que la organización es un recurso elemental para el buen funcionamiento del todo. La base de una construcción se le considera la estructura más elemental, este concepto puede ser empleado para cualquier descripción, una base incorpora todos los fundamentos necesarios que garantizan la solidez de lo que se construya sobre esta (Concepto Definición, 2015)

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Dimensión: el concepto de dimensión refiere a la longitud, extensión o volumen que una línea, superficie o cuerpo ocupan, respectivamente, en el espacio. Por ejemplo, las dimensiones de un objeto son las que en definitiva determinarán su tamaño y su forma tal cual los percibimos (Ucha, F. 2009)

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Seguridad Industrial: es uno de los cuatro subprogramas definidos al interior de un Programa de Seguridad y Salud Trabajo que se encarga de vigilar aquellos factores de riesgo que pueden ocasionar accidentes de trabajo. Vigila todas aquellas condiciones y/o actos inseguros a nivel del medio o del trabajador con potencialidad de generar Accidentes de Trabajo. La Seguridad Industrial como capítulo de la salud ocupacional normalmente va acompañada del subprograma de Higiene Industrial. (https://www.arlsura.com/index.php/glosario-arl)

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Reducción de Velocidad: los reductores de velocidad son sistemas de engranajes que permiten que los motores eléctricos, de explosión u otro, funcionen a diferentes velocidades para los que fueron diseñados. Casi podría decirse que los motores son como el `corazón de la industria'. Pero ese ‘corazón' tiene diferentes ritmos y funciona a distintas velocidades, dependiendo del uso que se le quiera dar. Por eso los reductores de velocidad son indispensables en todas las industrias del país, desde los que producen cemento hasta los laboratorios de medicamentos requieren en sus máquinas estos mecanismos. Los reductores son diseñados a base de engranajes, mecanismos circulares y dentados con geometrías especiales de acuerdo con su tamaño y la función en cada motor.

7. REFERENTE TEÓRICO: Los molinos de bolas se han usado por muchos años en las plantas de procesamiento de minerales metálicos y no metálicos, probablemente con mayor incidencia en el primero de los nombrados. El objetivo principal es efectuar la reducción de tamaño hasta uno adecuado para poder efectuar el proceso de concentración (flotación, gravimétrica o magnética) y/o de lixiviación (cianuración de minerales auríferos). La alimentación que se envía a un molino de bolas es el producto final obtenido en un circuito de chancado, siendo el tamaño variable ya que depende del tamaño del producto final de la molienda, y de los requerimientos de energía del molino de bolas. Esto quiere decir que la alimentación no puede ser de un tamaño muy grueso, ni de uno muy fino porque la calidad del producto final se afecta la eficiencia del proceso siguiente. La molienda suele efectuarse con adición de agua, y la adición de reactivos químicos tales como la cal para regular el pH, depresores como sulfato de zinc y cianuro, y de algún reactivo de características especiales según el mineral que se está procesando, por ejemplo, la adición de colectores de molibdenita). Dentro del molino de bolas de tiene una carga de bolas de acero que suele ocupar entre 30 a 45% del volumen interior del molino. La carga de bolas puede estar compuesta de bolas del mismo diámetro o de una combinación de varios tamaños de bolas que permitan obtener un producto final adecuado. Existen relaciones matemáticas para determinar el tamaño óptimo de bolas de molienda, y se basan en ciertas características del material que se alimenta, tal como la gravedad específica, tamaño máximo, y tamaño del producto final. La superficie interior del cuerpo cilíndrico del molino de bolas se cubre con forros de acero al manganeso, dichos forros tienen una forma superficial variable al

igual que su espesor, siendo la superficie ondulada la más típica. El diseño del forro es importante porque permite elevar la carga de manera adecuada. Una vez que se inicia la rotación del molino de bolas, se procede al ingreso del mineral, agua y productos químicos si fuera necesario. Durante el movimiento al interior del molino, se produce una mezcla constante entre los medios de molienda (bolas de acero) y el mineral. A medida que la carga avanza hacia la abertura de descarga del molino de bolas, se efectúa la reducción de tamaño. Es importante mencionar que hay dos movimientos importantes que produce en el interior del molino, uno es el de cascada y otro el de catarata. En el caso del primero, las bolas al tomar su nivel más elevado tienden a resbalar sobre las bolas y la carga que se encuentra en un nivel inferior, produciendo un movimiento que aparenta la forma externa de un riñón. En el segundo movimiento, las bolas al alcanzar su nivel más alto tienden a saltar sobre las bolas y carga ubicadas en un nivel más inferior. En el primer caso se produce una mejor molienda y reducción de tamaño, ya que hay un contacto íntimo y constante entre las partículas y las bolas, mientras que, en el segundo, la molienda no es muy eficiente por la falta de contacto íntimo. El control adecuado del flujo de mineral y la densidad de pulpa, permiten tener un movimiento adecuado de la carga dentro del molino. (Recuperado de, https://www.911metallurgist.com/metalurgia/molino-a-bolas/)   

https://www.911metallurgist.com/metalurgia/molino-a-bolas/ http://equitec.com.co/files/maquinaria/molinos_de_bolas.pdf http://opac.pucv.cl/pucv_txt/txt-0000/UCD0007_01.pdf

8. MARCO TECNOLÓGICO: Para la construcción del prototipo de molino de bolas para la adsorción de mineral se decidió utilizar y adaptar un tanque de extintor cilíndrico el cual posee una altura de 42,5 cm, un diámetro de 16,6 cm y un espesor de lámina calibre 1,9mm al cual en sus extremos se adaptó 2 tapas convexas del mismo diámetro y una altura de 2,5cm que a la vez son bases del eje giratorio, este último consta de un tubo de acero al carbón con medidas de 3,81 cm de diámetro con espesor de 2mm el cual también cumple las funciones de soporte, alimentación y salida de material, va acoplado a dos chumaceras que permiten su rotación; todo este conjunto va soportado sobre una mesa metálica elaborada con tubos cuadrados tipo mueble de 3,81 cm de lado, todo como se muestra en los planos y fotografías; en el interior del cilindro se encuentran 346 balines de acero con diámetro de 2,54cm los cuales harán el trabajo de moler el material. Con respecto al accionamiento del dispositivo se va a utilizar un motor eléctrico de 1750 rpm con fuente de poder a 110 voltios y un mecanismo de transmisión mediante piñones.

9. CALCULOS:  Volumen del cilindro: Altura: 42,5 cm Diámetro: 16,6 cm 𝑉 = 𝜋𝑟 2 × ℎ 𝑉 = 𝜋(8,3)2 × 42,5 𝑉 = 9198,033 𝑐𝑚3  Volumen tapas convexas Para calcular el volumen de las tapas utilizamos el volumen de la elipse.

𝑉=

4 𝜋𝑎𝑏𝑐 3

a= 8,3cm b: 2,5 cm c: 8,3 cm 4 𝑉 = 𝜋(8,3)(2,5)(8,3) 3 𝑉 = 721,414𝑐𝑚3 Es decir que cada tapa convexa tiene un volumen de 360,707 𝑐𝑚3 

Volumen total del tanque 𝑉𝑇 = 9919,447𝑐𝑚3



Volumen de los balines de radio 1,27cm 4 𝑉 = 𝜋𝑟 3 3 4 𝜋(1,27)3 3 𝑉 = 8,58 𝑐𝑚3

𝑉=



Volumen ocupado por los balines (30% del volumen total del tanque) 0,30 𝑥 9919,447 = 2975,83 𝑐𝑚3

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Numero de balines en el tanque 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑜𝑐𝑢𝑝𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑜𝑠 𝑏𝑎𝑙𝑖𝑛𝑒𝑠 𝑁𝐵 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑏𝑎𝑙𝑖𝑛𝑒𝑠 𝑁𝐵 =

2975,83 𝑐𝑚3 8,58𝑐𝑚3

𝑁𝐵 = 346,83 

Calculo relación de transmisión

7. METODOLOGÍA: Presentación del tipo de investigación, diseño de investigación, Poblaciónmuestra, Técnicas de recolección de datos.

8. Análisis y discusión de la información: esto deben ser documentados en cuanto se tenga la información 9. RESULTADOS: esto deben ser documentados en cuanto se tenga la información

10. CONCLUSIONES: Descripción precisa de los aspectos más relevantes obtenidos en la investigación. 11. BIBLIOGRAFÍA: Presentación de las fuentes bibliográficas que sirvieron de apoyo para la construcción y desarrollo de la investigación