El análisis por tamizado es un método para determinar la distribución del tamaño de las partículas de diversos materiales a granel, descrito en numerosas normas internacionales. El análisis por tamizado es uno de los métodos más consolidados en el control de calidad y puede realizarse en seco o en húmedo.
El tamizado manual también es posible, pero debido a las influencias individuales del operador (velocidad, fuerza), debe descartarse en un contexto profesional. El análisis por tamizado permite caracterizar la distribución del tamaño de las partículas de materiales a granel de diversas formas y tamaños, lo que permite determinar y comparar propiedades específicas de los productos, como la solubilidad, el comportamiento de flujo y la reactividad de diferentes materiales.
Análisis por tamizado
Los análisis por tamizado son indispensables para la producción y el control de calidad de materiales a granel en polvo y granulados en muchas industrias (incluidas la alimentaria, la farmacéutica y la química). Las ventajas del análisis por tamizado incluyen:
- fácil manejo
- bajos costes de inversión
- entrega rápida de resultados precisos y reproducibles
- posibilidad de obtener fracciones de partículas individuales
Por lo tanto, este método puede competir sin duda con técnicas analíticas modernas como la dispersión de luz láser o los métodos de análisis de imágenes.
Para garantizar una alta reproducibilidad y fiabilidad, la tamizadora y los accesorios deben cumplir requisitos estrictos que se ajustan a las normas (inter)nacionales. Los tamices analíticos y tamizadores RETSCH, así como todos los demás equipos de medición (por ejemplo, balanzas) necesarios para caracterizar la distribución del tamaño de las partículas, son por lo tanto calibrables y están sujetos a la supervisión de los equipos de prueba como parte de los sistemas de gestión de calidad. Para una fiabilidad completa del proceso, también es esencial una preparación cuidadosa de las muestras. Solo en combinación se pueden obtener resultados de tamizado que permitan una caracterización fiable de sus productos.
Resumen de los principios del tamizado
La muestra es lanzada hacia arriba por las vibraciones del fondo del tamiz y vuelve a caer debido a la fuerza de la gravedad. La amplitud indica la altura de oscilación vertical del fondo del tamiz.
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.
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.
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.
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.
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.
Requisitos diferentes, parámetros de tamizado diferentes
Los ajustes óptimos de los parámetros dependen del material en cuestión. Dependiendo del tamizador elegido, pueden influir el intervalo, la velocidad, el tiempo de tamizado, la amplitud o incluso la presión negativa. Aunque existen numerosas normas y directrices (inter)nacionales para los parámetros de análisis por tamizado específicos de cada producto, para algunos materiales es necesario determinar los parámetros adecuados de forma experimental. Estaremos encantados de ayudarle.
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Tamizado horizontal:
Para copos, palitos...
-> Las partículas largas permanecen en el tamiz
Tamizado vibratorio:
Las partículas pasan longitudinalmente a través de los poros.
-> La muestra parece más fina
Los diferentes métodos de tamizado dan lugar a resultados diferentes, que pueden reflejarse en la distribución del tamaño de las partículas. Los diagramas ilustran cómo el método de tamizado horizontal y el método de tamizado vibratorio afectan a las fracciones de tamaño de las partículas. Mientras que el método horizontal logra una clasificación específica mediante movimientos uniformes, el método de tamizado vibratorio utiliza movimientos de lanzamiento en 3D para una separación alternativa. Esto da lugar a diferentes distribuciones de partículas, que se muestran claramente en los diagramas.
Control AS 450: 5 min, amplitud 1 mm
Control AS 400: 5 min, 170 rpm
En ambas ocasiones se tamizó una muestra idéntica de trozos de madera.
El tamizado es un método comparativo. Todas las partículas que pueden pasar a través de la malla son, por lo tanto, más pequeñas que el tamaño de la malla. El tamizado suele tener en cuenta el volumen o las fracciones de masa de una muestra. El número (Q0), la longitud (Q1) o el área (Q2) se determinan normalmente mediante métodos ópticos (por ejemplo, Camsizer). El problema: los Camsizers solo capturan los parámetros de medición sin poder fraccionar la muestra.
En la mayoría de los casos, la dimensión Q3 (volumen) es adecuada como parámetro para una cuantificación fiable de la distribución del tamaño de las partículas. Esto se debe a que el volumen es directamente proporcional a la masa y, por lo tanto, es la propiedad más sencilla de utilizar para determinar de forma fiable la distribución del tamaño de las partículas con el mínimo esfuerzo.
Solo los instrumentos ópticos proporcionan información sobre la forma de las partículas.
- Dependiendo de la orientación de caída de las partículas, se pueden detectar de diferentes maneras.
- Los palos se pueden detectar como esferas o monedas./li>
Cuantificación
Número Q0
Longitud Q1
Área Q2 (superficie o superficie de proyección)
Masa o volumen Q3
Comparabilidad
Distribución del volumen, la superficie y el número, por ejemplo, de cubos que tienen el mismo volumen total.
| Q0 número | 1 | 103 | 106 Número |
| >Q1 longitud | 10 | 1 | 0.1 [mm1] |
| Q2 superficie | 600 | 6,000 | 60,000 [mm2] |
| Q3 volumen | 103 | 103 | 103 [mm3] |
Diámetro equivalente
- Esfera: diámetro independiente del lugar desde donde se observa - 1 mm de tamaño real
- Barra: la partícula puede pasar a lo largo de la malla - la partícula es más larga que 1 mm de diámetro equivalente.
- Moneda: también tiene un diámetro equivalente de 1 mm, pero puede tener hasta 1,3 mm en realidad.
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.
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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 RETSCH para resultados reproducibles
Las tamizadoras RETSCH cubren una amplia gama de mediciones y aplicaciones para satisfacer sus necesidades. Los diferentes movimientos de tamizado y tamaños de tamiz le permiten utilizar la tamizadora RETSCH adecuada para cada material que se pueda tamizar. Esto le garantiza que siempre obtendrá resultados exactos y reproducibles, naturalmente de acuerdo con la supervisión de los equipos de ensayo (DIN EN ISO 9001ff).
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