Práctica 1 - Tamaño Partículas

 

LABORATORIO DE INGENIERÍA QUÍMICA II

PRÁCTICA Nº 1: TAMAÑO DE PARTÍCULAS POR TAMIZADO TAMIZADO El tamizado es un método físico para separar las distintas fracciones que componen un sólido granular o pulverulento, por el diferente tamaño de sus partículas. Consiste en hacer pasar una mezcla de partículas sólidas de diferentes tamaños por un tamiz o cernidor. El tamiz es una superficie provista de espacios vacíos de orificios o agujeros de un tamaño específico a través de los cuales pasan las partículas que se están clasificando. Cada una de las fracciones f racciones estará formada por partículas de tamaño mas uniforme que la mezcla original. Todo tamiz dará dos fracciones: Una fracciónelgruesa, que material que no atraviesa los orificios del tamiz y que se denomina rechazo (Res ) pel fracción positiva. Una fracción fina, que es el material que pasa el tamiz y que se denomina el tamizado (T), cernido ó fracción negativa.

R

T De acuerdo con su función, los tamices se pueden clasificar en: Tamices industriales Tamices de laboratorio Los tamices industriales  pueden estar constituidos por barras fijas o en movimiento, por placas metálicas perforadas, o por tejidos t ejidos de hilos metálicos. Los tamices de laboratorio, utilizados para trabajos de tipo analítico, están constituidos constituid os casi con exclusividad exclusividad por un tejido, por lo general de malla cuadrada., cuadrada., cuyos diámetros de hilos y espaciado entre ellos están cuidadosament cuidadosamentee especificados. Ing. Carlos Angeles Queirolo Facultad de Ingeniería Química Universidad Nacional del Callao

 

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El material de que pueden confeccionarse los hi hilos los es muy vari variado. ado. Se usan metales de muchas clases (hierro, latón y cobre son los más corrientes, también se usan aceros al manganeso, bronce fosforoso, etc.). Para separaciones muy finas se utilizan a veces tejidos de seda o nylon. Estos tejidos constituyen el fondo de cajas cilíndricas metálicas, 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.

CARACTERIZACIÓN CARACTERIZAC IÓN DE UN TAMIZ En los  países anglosajones, se dispone de dos series tamices de ensayo: la serie de tamices TYLER y la serie de tamices ASTM ASTM.. Serie TYLER TYLER : Serie grue gruesa sa 9 tamices y serie fina 30 tami tamices ces 4 Aberturas disminuyen en 2 Serie A.S.T.M. A.S.T.M. : Serie grues gruesaa 22 tamices tamices y serie fina 30 tamices Aberturas disminuyen en 4 2 Abertura (L)

N

Diámetro hilo

Abertura (L)

pulgadas

mm

(d) pulgadas

pulgadas

mm

1.05 0.883 0.742 0.624 0.525 0.441 0.371 0.312 0.263 0.221 0.185 0.156 0.131 0.110 0.093 0.078 0.065 0.055 0.046 0.039

26.67 22.43 18.85 15.85 13.33 11.20 9.423 7.925 6.680 5.613 4.699 3.962 3.327 2.794 2.362 1.981 1.651 1.397 1.168 0.991

0.148 0.135 0.135 0.120 0.105 0.105 0.092 0.088 0.070 0.065 0.065 0.044 0.036 0.0326 0.032 0.033 0.035 0.028 0.025 0.0235

0.0328 0.0276 0.0232 0.0195 0.0164 0.0138 0.0116 0.0097 0.0082 0.0069 0.0058 0.0049 0.0041 0.0035 0.0029 0.0024 0.0021 0.0017 0.0015

0.833 0.701 0.589 0.495 0.417 0.351 0.295 0.248 0.208 0.175 0.147 0.124 0.104 0.088 0.074 0.061 0.053 0.043 0.038

2 1/2 3 3 1/2 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16

N

Diámetro hilo (d) pulgadas

20 24 28 32 35 42 48 60 65 80 100 115 150 170 200 230 270 325 400

0.0172 0.0141 0.0125 0.0118 0.0122 0.0100 0.0092 0.0070 0.0072 0.0056 0.0042 0.0038 0.0026 0.002 0.00244 0.0021 0.0016 0.001 0.00166 0.001 0.00144 0.001 0.00100

Ing. Carlos Angeles Queirolo Facultad de Ingeniería Química Universidad Nacional del Callao

 

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Cuando el tamiz está constituido por un tejido, los tamices se especifican por un número, el cual indica el número de espacios vacíos o el número de hilos por unidad de longitud de longitud y está definido por la siguiente relación:

N=1/m

m = ancho de malla = L + d

d = Diámetro del hilo m L = Lu Luzz de malla (Abertura)

En Europa, se utiliza normas que especifican que los tamices con aberturas iguales o superiores a 4 mm deberán ser de chapa perforada de aberturas cuadradas y los tamices con aberturas inferiores inferiores a 4 mm deberán ser de malla metálica. La norma UNE 7050/3 corresponde con la internacional ISO 3310-1 “Tamices de tela metálica”  La norma UNE 7050/4 corresponde con la internacional ISO 3310-2 “Tamices de chapa perforada”  Abertura

Abertura

Abertura

mm

μm

μm

μm

7.10 6.30 5.60 5.00 4.50 4.00 3.55 3.15 2.80 2.50 2.24 2.00 1.80 1.60 1.40 1.25 1.12 1.00

7100 6300 5600 5000 4500 4000 3550 3150 2800 2500 2240 2000 1800 1600 1400 1250 1120 1000

900 800 710 630 560 500 450 400 355 315 280 250 224 200 180 160 140 125

112 100 90 80 71 63 56 50 45 40 36

Ing. Carlos Angeles Queirolo Facultad de Ingeniería Química Universidad Nacional del Callao

 

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ANÁLISIS POR TAMIZADO Aunque existen diversos métodos para medir el tamaño de las partículas, el análisis por tamizado sin duda alguna es el método más sencillo para la determinación del tamaño de partículas en el laboratorio. El análisis por tamizado se puede realizar en seco o húmedo: El tamizado en seco se aplica a materiales que contienen poca humedad natural o que fueron desecadas previamente. El tamizado húmedo se efectúa con adición de agua al material en tratamiento, con el fin de que el líquido arrastre a través del tamiz a las partículas mas finas. Consiste en someter una muestra a una operación de clasificación, utilizando una serie de tamices estandarizados que posean orificios o rificios progresivament progresivamentee decrecientes. Para realizar un análisis por tamizado deberá comenzarse por limpiar los tamices con una brocha o pincel fino y golpearlos ligeramente para librarles de cualquier partícula adherida. Después se encajan los tamices entre si, colocando los más gruesos en la parte superior, los restantes de la serie por orden decreciente de tamaño de mallas y el más fino en el fondo de la columna. Completan la colección un recipiente colector bajo el tamiz del fondo y una tapa sobre el tamiz superior. Este análisis se efectúa colocando una muestra del material sobre el tamiz de mayor abertura de malla de una serie de ellos, el que se cubre con la tapa. La columna o pila de tamices, con la muestra sobre el superior, se sacude o agita en una forma prefijada, bien mecánicamente o a mano, durante un tiempo también determinado, recogiendo y pesado el material que es retenido por cada tamiz de la serie. Se debe utilizar un movimiento de rotación y choque (zarandeo). Puesto que la agitación de los tamices es tarea pesada y susceptible de imperfección, se recomienda la agitación mecánica. Conforme se agitan los tamices, las partículas caen a través de ellos, hasta que llegan a un tamiz en el cual las aberturas son lo suficientemente pequeñas para evitar el paso de las partículas. Luego se recoge el material que es retenido por cada tamiz y pesado.

Ing. Carlos Angeles Queirolo Facultad de Ingeniería Química Universidad Nacional del Callao

 

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Los resultados del análisis granulométrico se expresan de manera corriente en una tabla que relaciona la abertura de mallas. El diámetro promedio de las partículas (Dm), la fracc fr acció iónn peso rrete etenid nidaa en cada cada tami tamizz ( ), los los rec rechaz hazos os ac acumu umulad lados os ( ) y los tam tamiza izados dos acum acumul ulad ados os ( ') ').. Estos se representan gráficamente mediante: a)  Gráficos diferenciales: Que indican las fracciones del total retenidas por cada uno de los tamices en función de las aberturas medias de éstos. En las abscisas se representa el diámetro promedio de partícula de cada fracción y en las ordenadas se representa la fracción peso retenida. b)  Gráficos acumulativos: Que muestran las fracciones en peso del total que pasan a través de cada tamiz o que son retenidos por cada tamiz. En las abscisas se representa el diámetro promedio de partícula de cada fracción y en las ordenadas se representa las fracciones peso acumuladas.

MUESTREO Antes de cada análisis debe prepararse cuidadosamente una muestra representativa. Para tal efecto, deben seguirse las siguientes indicaciones: 1.  La muestra pulverizada (I ) se extiende formando un cuadrado que se divide en cuatro cuartos. Los Los cuartos B y C se rechazan, y los cuartos A y D se mezclan para dar la muestra II.

A

B

E

F

J

I  

C

D I

G

H II

K

L III

2.  Se opera de manera análoga a la anterior. La muestra II se extiende formando un cuadrado y se divide en cuatro cuartos. Los cuartos E y H se rechazan y los cuartos F y G se mezclan para dar da r la muestra III. 3.  La muestra III se extiende formando un cuadrado y se divide en cuatro cuartos. Los cuartos J y K se rechazan, y los cuartos I y L se mezclan para dar la muestra IV. 4.  Se continúa el procedimiento hasta obtener el tamaño de muestra adecuado.

Ing. Carlos Angeles Queirolo Facultad de Ingeniería Química Universidad Nacional del Callao

 

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Disponer de un juego de tamices, los cuales deben limpiarse para librarles de cualquier partícula adherida, ordenados de acuerdo a su abertura en orden decreciente. Pesar la muestra a analizar (200 - 300 g) y colocarla sobre el ttamiz amiz de mayor abertura. Cubrir el tamiz con la tapa. Si la muestra es de mayor tamaño, aplicar un muestreo por cuarteo hasta obtener el tamaño deseado. Colocar la pila de tamices en el equipo y someter a un movimiento de agitación durante 5 – 10 minutos tiempo. Se remueven los tamices y se recogen las partículas que han caído al recipiente del fondo. Retirado el material se agita de nuevo para comprobar si aparecen más partículas finas. Cuando no aparece nuevo mater material ial en el recipiente recipiente del fondo, esto indica que para fines prácticos ha terminado la operación de tamizado Se desmontan los tamices con objeto de recolectar el material contenido en cada uno de los tamices y pesar las distintas fracciones.

EVALUACIÓN DE RESULTADOS Preparar una tabla donde se relacione la gama de partículas (Aberturas de los tamices), el diámetro promedio de las partículas, el peso retenido, la fracción peso retenida, los rechazos acumulados y los tamizados acumulados. Preparar un gráfico Preparar gráfico diferenci diferencial al ( logarítmo y logarítmico.

vs Dm)

util utilizan izando do pap papel el arit aritméti mético, co, semi-

Preparar un gráfico acumula acumulativo tivo de rechazos rechazos ( ' vs D Dm) m) utilizando utilizando papel aritmético, aritmético, semi-logarítmo semi-logarít mo y logarítmico. Preparar un gráfico gráfico acumulativo acumulativo de ccernidos ernidos ( vs Dm) utilizando ppapel apel aritméti aritmético, co, semi-logarítmo y logarítmico. semi-logarítmo

Ing. Carlos Angeles Queirolo Facultad de Ingeniería Química Universidad Nacional del Callao