Design of Comminution Plants in the Ceramic Industry Using a Simulation-based Optimization Approach

Diseño de una planta de molienda para la industria de cerámica mediante un enfoque de optimización basado en simulaciones

En muchos casos, el proceso de diseño de una planta estructural de molienda para la industria de la cerámica consiste en un“diseñador experto” que utiliza criterios intuitivos para seleccionar equipos comerciales. Este artículo propone un enfoque de optimización basado en simulación para ayudar en la toma de decisiones. La complejidad del problema radica en seleccionar el modelo y número de equipos en cada etapa por el costo más bajo y, simultáneamente, satisfacer producción y granulometría fijadas previamente. El enfoque propuesto se basa en un algoritmo genético para generar soluciones y facilitar el proceso de optimización,junto con un modelo de simulación para evaluar el rendimiento del proceso de molienda de acuerdo con su nivel de servicio. Para evaluar el algoritmo, se resuelve y analizan diferentes problemas cuyos parámetros se basan en los requerimientos de la industria cerámica.

INTRODUCCIÓN

La conminución es comúnmente definida como la reducción del tamaño medio de las partículas de materiales sólidos. Generalmente se realiza a través de trituración, molienda, corte, vibración, entre otros (Martins, 2016). Estos procesos son comúnmente utilizados en la industria minera, farmacéutica, alimenticia, química, de reciclaje (Kruszelnicka, 2020) y cerámica.

La industria cerámica estructural se dedica a la obtención de ladrillos, tejas y refractarios (Cely-Illera, 2016). La mayoría de las empresas que operan en este sector obtienen sus materias primas de canteras cercanas a sus instalaciones, independientemente de que estas canteras sean de su propiedad o de terceros. La arcilla sin tratar obtenida de las canteras es transportada en camión hasta las instalaciones de la empresa, donde es descargada y almacenada para su posterior uso (Centro de Actividad Regional para la Producción Limpia, 2006).

Durante el proceso de molienda, la arcilla sin tratar adquirida directamente de la cantera se muele para obtener una materia prima con la distribución granulométrica y la textura necesarias para su posterior moldeado. Para ello se pueden utilizar dos métodos: el método seco y el método semihúmedo. El presente estudio se centra en el método seco, ya que las arcillas duras se preparan mejor en las instalaciones utilizándolo. Este tipo de sistema garantiza la obtención de una importante proporción de partículas finas, que pueden humedecerse con mayor facilidad y rapidez, dando lugar a una masa muy homogénea y de gran plasticidad. Como resultado, se obtiene un mejor acabado y un producto más resistente.

En la industria de la cerámica estructural, las trituradoras, los alimentadores de cajas, los molinos de martillos y las cintas transportadoras son máquinas habituales en el proceso de conminución.