Reproducible Sieve Analysis

El análisis por tamizado (también conocido como análisis de tamizado o tamizado de control) se utiliza para determinar la distribución granulométrica de diversos materiales a granel. Su manejo y evaluación se describen en un gran número de normas internacionales. A día de hoy, también se considera un procedimiento importante e indispensable en el aseguramiento de la calidad. El análisis por tamizado se divide en tamizado en seco y tamizado en húmedo. El movimiento de tamizado puede basarse en los principios de tamizado por proyección, tamizado plano, tamizado por golpeteo, tamizado por chorro de aire y tamizado por ultrasonidos. El tamizado manual no es fácilmente reproducible debido a las influencias individuales del operario (resistencia, velocidad, fuerza).

Una base importante para la caracterización de productos a granel de diferentes formas y tamaños es el conocimiento de sus distribuciones del tamaño de las partículas, es decir, del número de partículas de diferentes tamaños, ya que influye decisivamente en las propiedades físicas y químicas, como la solubilidad, la fluidez y la reacción superficial.

Análisis granulométrico

En muchos sectores, como la industria alimentaria, farmacéutica y química, el análisis por tamizado tradicional se ha convertido en la norma para la producción y el control de la calidad de polvos y gránulos. Entre las ventajas del análisis por tamizado cabe mencionar su fácil manejo, los bajos costes de inversión, la rápida obtención de resultados precisos y reproducibles y la posibilidad de obtener fracciones granulométricas individuales. Como resultado, este método es una alternativa aceptada a los métodos de análisis que utilizan la dispersión de luz láser o el procesamiento de imágenes.

Para poder garantizar un alto nivel de reproducibilidad y fiabilidad, las tamizadoras y sus accesorios deben cumplir los requisitos de las normas nacionales e internacionales. Esto significa que los tamices analíticos, las tamizadoras, así como todos los demás equipos de medición (p. ej. las básculas) que se utilizan para caracterización de la distribución granulométrica deben calibrarse y someterse al control de los equipos de ensayo como parte del sistema de gestión de la calidad. Además, es absolutamente necesario llevar a cabo la preparación de la muestra con sumo cuidado, ya que es la única manera de conseguir un resultado de tamizado que permita la caracterización fiable de un producto.

Tamizadoras analíticas Tamices analíticos

Métodos de tamizado del análisis por tamizado

En el proceso de tamizado, la muestra se somete a un movimiento vertical (tamizado por proyección) u horizontal (tamizado plano). En el caso de las tamizadoras, ambos movimientos se solapan. Durante este proceso, las partículas se comparan con las aberturas de cada uno de los tamices. La probabilidad de que una partícula atraviese la abertura de malla del tamiz depende de su tamaño en relación con la abertura del tamiz, de su orientación y el número de comparaciones entre la partícula y las aberturas de la malla. La selección del método de tamizado adecuado depende principalmente de la finura del material de la muestra (fig. 1). El tamizado en seco es el método preferido para la gama granulométrica entre 40 µm y 125 mm. Sin embargo, el límite inferior de medición también se ve influido por las propiedades de la muestra, como la tendencia a aglomerarse, la densidad o la carga electrostática.

TAMIZADO POR PROYECCIÓN

En el tamizado por proyección, el material a tamizar es lanzado hacia arriba por las vibraciones del fondo de tamiz y, a continuación, vuelve a caer sobre la malla del tamiz por efecto de la gravedad. La amplitud indica la altura de oscilación vertical del fondo de tamiz. En el proceso de tamizado por proyección de las tamizadoras RETSCH, el material a tamizar se somete a un movimiento tridimensional, es decir, al movimiento de proyección vertical se superpone un movimiento giratorio.

Como resultado, el material de la muestra se distribuye uniformemente por toda la superficie del fondo de tamiz. Las partículas se aceleran en dirección vertical, pueden girar libremente y, de este modo, al volver a caer se comparan con la luz de malla de forma estadísticamente orientada.

TAMIZADO PLANO

En el tamizado plano, los tamices se mueven en un movimiento horizontal y circular en un plano. Las tamizadoras planas se utilizan preferentemente para muestras en forma de aguja, planas, largas o fibrosas. Debido al movimiento de tamizado horizontal, apenas hay partículas que cambien de orientación en el tamiz.

Tamizado por golpeteo

En el tamizado por golpeteo, un movimiento horizontal circular se superpone a un movimiento vertical generado por un impulso de golpeteo. Las tamizadoras analíticas por golpeteo se especifican en diversas normas para el análisis del tamaño de las partículas. El número de comparaciones entre las partículas y las aberturas del tamiz es significativamente menor en las tamizadoras por golpeteo que en las tamizadoras por proyección (2,5 s-1 frente a ~50 s-1), por lo que los tiempos de tamizado son más largos. Por otra parte, las partículas reciben un mayor impulso durante el proceso de golpeo, razón por la cual se consigue una mayor fracción de partículas finas en algunos materiales, como los abrasivos. Sin embargo, en el caso de materiales ligeros, como el talco o la harina, la fracción de partículas finas es menor.

TAMIZADO POR CHORRO DE AIRE

El tamiz de chorro de aire es una máquina de tamizado para un solo tamizado, es decir, para cada proceso de tamizado sólo se utiliza un tamiz. El propio tamiz no se mueve durante el proceso.El material se desplaza sobre el tamiz mediante un chorro de aire giratorio: Un aspirador conectado a la tamizadora genera un vacío en el interior de la cámara de tamizado y aspira aire fresco a través de una boquilla de ranura giratoria. Al pasar por la estrecha rendija de la tobera, el chorro de aire se acelera y sopla contra la malla del tamiz, dispersando las partículas. Por encima de la malla, el chorro de aire se distribuye por toda la superficie del tamiz y es aspirado a baja velocidad a través de la malla del tamiz. De este modo, las partículas más finas son transportadas a través de las aberturas de la malla al aspirador u, opcionalmente, a un ciclón.

En el tamizado por chorro de aire, solo se usa un tamiz por proceso y el propio tamiz no se mueve durante el proceso de tamizado. Una tobera giratoria situada debajo del tamiz dirige una corriente de aire sobre el material a tamizar, provocando la desaglomeración de las partículas y su posterior aspiración a través del tamiz. El tamizado por chorro de aire es apto para tamaños en un rango de 10 µm a 4 mm.

Tamizado por vía seca

El tamizado por vía seca es el método más popular de análisis por tamizado reproducible, e incluye el tamizado por vibración, horizontal y por golpeteo. El tamizado por chorro de aire también se considera un método de tamizado por vía seca, pero es un proceso especial (véase más abajo). Si es necesario, la muestra se seca previamente para evitar la formación de grumos. Antes del tamizado, se pesa la muestra, se coloca en el sistema de tamizado y se vuelve a pesar posteriormente.

El tamizado sirve para determinar el porcentaje de la muestra que permanece en el tamiz o que es inferior a la luz de malla seleccionada. Si se va a realizar una determinación granulométrica de las distintas fracciones (tamizado de conjunto), se utiliza una pila de tamices que contiene varios tamices con diferentes tamaños de malla (40 µm - 125 mm).

Sin embargo, para garantizar que los resultados sean reproducibles sin lugar a duda, la máquina debe configurarse de forma completamente digital. Además, la unidad de control integrada debe supervisarse constantemente para evitar cambios y desviaciones involuntarios durante el ensayo.

Tamizado en húmedo

El tamizado en húmedo se utiliza para determinar el tamaño de las partículas en muestras húmedas, grasientas o aceitosas. También es el método de elección cuando el material que se va a analizar ya está presente en forma de suspensión y no debe secarse, así como para partículas que tienden a aglomerarse (normalmente < 45 µm), que de otro modo obstruirían las aberturas del tamiz.

El material a tamizar se somete a suspensión y, al igual que en el tamizado en seco, se aplica al tamiz superior y, a continuación, se enjuaga con agua bajo vibración hasta que el líquido que emerge por debajo de la columna de tamices queda limpio. El tamizado en húmedo se realiza en el rango de 20 µm a 20 mm.

Análisis granulométrico

El tamaño formal de las partículas individuales de una mezcla se denomina "tamaño de grano" y para determinarlo se utiliza el análisis granulométrico. La posterior distribución del tamaño de las partículas influye notablemente en las propiedades de un material, tanto desde el punto de vista científico como técnico.

Debido a las numerosas diferenciaciones e incluso a los distintos métodos de determinación, el análisis granulométrico se considera una disciplina independiente de la granulometría.

Métodos de análisis granulométrico

Aunque existen diversos métodos para analizar y determinar la granulometría, en todas las variantes se determina siempre el diámetro equivalente. El método que se utilice en última instancia depende en gran medida del planteamiento, de las posibles normativas y de la propia gama granulométrica.

Las partículas más grandes, a partir de un tamaño de unos 40 mm, suelen medirse a mano o a partir de fotografías, mientras que el tamizado suele utilizarse para el análisis granulométrico de partículas muy pequeñas, de hasta un tamaño de 10 µm.

Para el tamizado, primero se apilan tamices de distintos tamaños y se sujetan en una tamizadora. A continuación, la muestra se coloca en el tamiz superior (con mayor abertura de malla) y se somete a un movimiento de tamizado definido durante un periodo de tiempo determinado para garantizar un tamizado preciso.

Las partículas de la muestra se dividen según su tamaño en los tamices. A continuación, se determina el porcentaje de las fracciones individuales que permanecen en los tamices con diferentes aberturas de malla. Las fracciones de masa porcentuales de las fracciones individuales se denominan p3. La curva de distribución acumulativa Q3 proporciona información sobre las masas añadidas de las fracciones individuales. Es habitual proporcionar información sobre el tamaño de la muestra inferior al 90%, 50% y 10%.

Caracterización óptica de partículas

El análisis granulométrico también puede realizarse mediante tecnología de medición óptica. Dependiendo de la variante de medición, también pueden hacerse afirmaciones sobre la forma de las partículas. El rango de medición oscila entre 0,3 nm y 30 mm, dependiendo del sistema. La caracterización de partículas puede realizarse en suspensiones, emulsiones, sistemas coloidales, polvos, granulados y materiales a granel.

Nuestra empresa asociada MICROTRAC es líder en tecnología, con una amplia red global y una oferta inigualable en el ámbito de la caracterización de partículas.

MICROTRAC

Análisis de distribución granulométrica - Resumen de productos

ANÁLISIS POR TAMIZADO PARA EL CONTROL DE CALIDAD

El término "calidad" es conocido por todos. Se utiliza con frecuencia para describir el valor elevado de un producto. Sin embargo, la definición exacta de calidad es la siguiente: La calidad es la conformidad de las propiedades definidas con las propiedades detectadas de un producto, determinadas mediante la realización de pruebas.

Esto significa que el producto es de alta calidad si las propiedades deseadas del producto se encuentran dentro de los márgenes de tolerancia especificados en una medición de control posterior. Sin embargo, si los valores medidos se desvían de los valores requeridos, entonces su calidad es menor. Un gran número de materiales, ya sean naturales o artificiales, están presentes en forma dispersa (material que no forma una unidad uniforme, sino que está dividida en elementos que pueden separarse entre sí, por ejemplo, un montón de arena). El tamaño de las partículas y su distribución dentro de una cantidad de material, es decir, las fracciones de partículas de distintos tamaños tienen una influencia crucial en las propiedades físicas y químicas.

Algunos ejemplos de propiedades que pueden verse influidas por la distribución del tamaño de las partículas:

la resistencia del hormigón
el sabor del chocolate
las propiedades de disolución de los comprimidos
la capacidad de vertido y la solubilidad de los detergentes en polvo
la actividad superficial de los materiales filtrantes

Estos ejemplos muestran claramente lo importante que es el conocimiento de la distribución del tamaño de las partículas, sobre todo en el contexto de la garantía de la calidad de los productos a granel en la producción. Si la distribución del tamaño de las partículas cambia durante el proceso de producción, la calidad del producto también cambia.

Tamizadoras analíticas Tamices analíticos