Practica Lab IQ I - Análisis Granulometrico.

 

Universidad del Valle Escuela de Ingeniería Química Laboratorio de Ingeniería Química Profesor: Jorge E. López

ANÁLISIS GRANULOMÉT GRANULOMÉTRICO RICO Ivanovo Castaño. (1532197) Daniel Ordoñez (1532406)  Andrés F. Velasco (1530449) (1530449) 

1. OBJETIVOS   Evaluar la distribución de tamaños de partículas de muestras sólidas.   Analizar el efecto del tiempo de molienda en la distribución granulométrica.

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FUNDAMENTALES   2. MARCO TEORICO: ECUACIONES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES Por granulometría o análisis granulométrico de un agregado se entenderá todo procedimiento manual o mecánico por medio del cual se pueda separar las partículas constitutivas del agregado según tamaños, de tal manera que se puedan conocer las cantidades en peso de cada tamaño que aporta el peso total. Para separar por tamaños se utilizan las la s mallas de diferentes aberturas, llas as cuales proporcionan el tamaño máximo de agregado en cada una de ellas. En la práctica los pesos de cada tamaño se expresan como porcentajes porcentaj es retenidos en cada malla con respecto al total de la muestra. Estos porcentajes retenidos se calculan tanto parciales acumulados, en material cada malla, ya que con estos últimos se procede a trazar lacomo gráfica de valores de (granulometría); el tamiz o malla consiste de una superficie con perforaciones que presentan diámetros uniformes por donde pasa parte del material y el resto queda retenido

 [1].

 

Para realizar el proceso de tamización es necesario que exista vibración para permitir que el material más fino traspase traspa se el tamiz. De un tamiz o malla se obtienen dos fracciones conocidas como los gruesos y los finos: la nomenclatura es la siguiente, para la malla 100, + 100 indica los gruesos y -100 indica los finos. Si de un producto se requieren N fracciones (clasificaciones), se requerirán N-1 tamices.

 

Una forma de medir tamaños de partícula es haciéndolas por mallas o tamices de distintas aperturas, a las cuales se les llama también “luz del tamiz”. Utilizando una serie de tamices de aperturas decrecientes apilados se logra separar el sistema en muestras de distintos tamaños de grano. Lo que queda retenido en un tamiz tiene un tamaño de partícula comprendido entre la apertura de dicho tamiz y la del tamiz inmediatamente anterior. Dónde:  %Retenido= Wi 

Wi= Peso muestra retenido en el tamiz i

  Wt= Peso total de la muestra

El producto a analizar o producto bruto, P, es distribuido en fracciones diferentes según el tamaño de partícula, encontramos dos components llamados Rechazo y Cernido. Rechazo es el producto que queda sobre el tamiz mientras que Cernido es el producto que atraviesa el tamiz al siguiente de menor diametro de abertura. En una tamización en cascada el cernido de un tamiz constituye la fuente de alimentación del siguiente, en consecuencia se obtienen tantos rechazos como tamices conformen la cascada y un solo cernido, constituido por el producto que atraviesa las mallas del último tamiz o tamiz de abertura de malla más pequeña. Teóricamente se debe cumplir que P = C + R, siendo P la cantidad a analizar, C el cernido y R la suma de todos los rechazos [2].

Figura 12. Análisis granulométrico mediante tamización con tamices acoplados en cascada Conociendo los datos de cada una de las fracciones retenidas en los diferentes tamices se puede establecer el diametro medio de las partículas retenidas entre dos tamices consecutivos. Esto se expresa como la media aritmética de la abertura de malla (Ai) entre los dos tamices, por ejemplo:

 

   =

 1   +  2

 

También en base a los datos obtenidos es posible expresar los resultados del análisis granulométrico gráficamente. Las maneras más utilizadas son el diferencial y el acumulativo[3]. El Diagrama diferencial se obtiene representando en un eje de coordenadas los porcentajes que quedan retenidos en cada tamiz, frente a los diámetros medios.

Figura 12. Representación grafica análisis granulométrico diferencial Por otro lado, el análisis granulometrico acumulativo puede referirse a rechazos o a cernidos y se obtienen representando los porcentajes acumulados frente al diámetro medio de las partículas.

Figura 13. Representación Gráfica del análisis granulométrico acumulativo. Por grupo se tendrán tres análisis granulométricos, puesto que cada uno tendrá tres diferentes objetivo es analizar unitarias desde tiempos el punto de de molienda, vista de suelcomportamiento, para estas lo cualoperaciones se realizan

 

las curvas granulométricas respectivas y de esta forma demostrar la afectación de la variable tiempo en cuanto al tamaño de partículas; partícu las; esto mediante un análisis de varianza, lo cual evalúa la importancia de uno o más factores al comparar las medias de la variable de respuesta en los diferentes niveles de los factores. En el análisis de varianza se tienen dos hipotesis. La hipótesis nula que establece que todas las medias de la muestra (medias de los niveles de los factores) factor es) son iguales mientras que la hipótesis alternativa establece que al menos una es diferente. Esto con el objetivo de probar la hipótesis de que las medias de dos o más muestras son iguales. [4]  De igual manera se evaluará manera experimental para Gaussiano, es decir, si los agruparse simétricamente en manera:

el comportamiento de los resultados obtenidos de determinar si presenta o no comportamieno errores son aleatorios, los resultados tienen a torno al valor medio. Por ejemplo de la siguiente

Figura 14. Grafico de experimento con comportamiento Gaussiano Para ello también es necesario efectuar dos procedimientos conocidos como media y desviación estándar [5], donde la media ẍẌ, también conocida como promedio, se define como la suma de valores medios dividido por n, el número total de medidas.

Mientras que la desviación estándar se define como la medida del grado de proximidad de los datos en torno al valor de la media.

 

ANALISIS ESTADISITICO    Gráficos de análisis granulométrico, diferencial, acumulativo.

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  Media, diámetro promedio, para análisis diferencial, malla pasante o retenida con 80%.

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  Determinar si tiene un comportamiento Gaussiano.



  Concluir de acuerdo a resultados (de comportamiento de acuerdo al tiempo

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de molienda).   Análisis de varianza.

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3. METODOLOGÍA 3.1

MATERIALES E INSTRUMENTO

Molino de Bolas: Un molino de bolas es una herramienta empleada para la pulverización de varios tipos de materiales en polvo fino mediante esferas de acero que se encargan de moler el material. En esta práctica el molino de bolas se utilizará para reducir el tamaño de cascaras de coco mediante el proceso de molienda. Los molinos de bolas son muy utilizados en la industria de la minería para la pulverización y selección de materiales. mater iales. También son utilizados en la industria de la construcción (para material de edificios), industria química, entre otros. Por lo general son utilizados para moler materiales menores a 0,5 cm, hasta tamaños muy finos.

Figura 1. Molino de Bolas

 

Tamices: son rejillas de diferentes diámetros de abertura, perfectamente apilables encajando entre ellos para formar una columna, al final de esta se encuentra un recipiente de recogida, también conocido como “fondo”. Es utilizado para separar partículas sólidas de acuerdo al tamaño, las cuales se irán quedando en cada tamiz de acuerdo a su diámetro y en el fondo sólo quedarán las partículas más pequeñas. En este caso se utilizará para separar y conocer el tamaño de partículas que vienen del proceso de molienda previamente realizado en el molino de bolas.

Figura 4. Columna de tamices. Tamizador: Es el sistema donde se colocan los tamices para con una velocidad determinada lograr el proceso de separación de la materia contenida en los tamices, en este caso, la cascara de coco molida.

Figura 5. Tamizador Cepillo o brocha suave (10): Se utiliza para limpiar impurezas que puedan estar presentes tanto en los tamices como en el molino.

Figura 6. Brocha suave

 

Balanza de tres decimales (Peso mínimo: 20g.): Se utiliza para determinar el peso con el que se va a trabajar inicialmente de materia prima (cascara de coco), además de conocer el peso retenido en cada uno de los tamices.

Figura 7. Balanza Gramera INSTRUMENTOS DE SEGURIDAD: Guantes: Se deben usar para evitar el contacto directo con la materia prima, evitando así posible contaminación con esta ya que es un residuo de otro proceso.

Figura 8. Guantes  Gafas: Para proteger los ojos de accidentes ocasionados por el mal funcionamiento de alguno de los instrumentos, no se presenta un riesgo alto al realizar esta práctica, pero es mejor tenerlos siempre puestos por si se llegara lle gara a presentar alguna algun a anomalía

Figura 9. Gafas de Laboratorio

 

Mascarilla o tapabocas: En el proceso de molienda cierta cantidad de la materia prima a tratar se convertirá en polvo, el cual puede afectar las vías respiratorias. Se recomienda usar tapabocas durante toda la práctica, principalmente en esta etapa.

Figura 10. Mascarilla o Tapabocas. INSUMOS: Proviene de deEn otros se Muestra o vegetal: proveerá amineral cada grupo para la realización deresiduos la práctica. esteprocesos, semestre se analizará la cascara de coco

Figura 11. Cascara de coco.

 

  3.2 1. 2.

PROCEDIMIENTO

Preparar un cantidad que llene máximo las tres cuartas partes del primer tamiz; para este caso 350 g. de muestra (cáscara de coco). Calibrar el molino de bolas, haciendo uso del tacómetro, para definir la velocidad en cada graduación

Moler la muestra en el molino de bolas a una velocidad de 200 rpm de acuerdo al tiempo asignado. (Ver tabla 1). 4. Pesar por separado cada uno de los tamices vacíos y el plato recolector al final del último tamiz. 5. Limpiar tamices con manguera de aire a presión y brocha. 6. Armar los tamices de mayor mayor a menor, de tal man manera era que el de malla malla más abierta 3.

quede en la parte superior y el de menor abertura quede en la parte inferior (4-8-14- 2035-80-100).   7. Alimentar el

material material al tamiz de la parte parte superior. superior. 8. "Cerrar" el tamizador y dejarlo trabajar el tiempo determinado (15 minutos). 9. Pesar cada tamiz por separado para poder determinar la cantidad de material retenido y tamizado en cada malla (obtención de datos). 10. Limpieza del puesto de trabajo y de malla  Cada grupo hará dos moliendas a distintos tiempos, como se muestra en la siguiente tabla

GRUPO

T1 (min)

T2 (min)

T3(min)

1 

10 15 20 25 30 35 40

44 46 48 50 52 54 56

90 85 80 75 70 65 60

2  3  4  5  6  7 

Tabla 1. Tiempos de molienda

 

3.3

TABLA DE DATOS

Tamiz Tamiz  

Abertura (mm) (mm)  

Peso (g) (g)  

%Retenido %Retenido  

4  8 14   14 20 20   35 35   80   80 100 Fondo Fondo  

Tabla 2. Datos del análisis granulométrico de la muestra

4. BIBLIOGRAFIA [1]

Mc Cabe Warren, Smith J.C. , Harriot P.; P. ; Operaciones Operaci ones básicas   de ingeniería química; Sexta edición, McGraw Hill (2002); Pag 1065 [2] Brown G.G.; Foust A.S. y otros; Operaciones básicas de la ingeniería química; Editorial Marín (1963); Pag 9-17 S. Alan, Wenzel Leonard y otros; Principios de operaciones unitarias; [3] Foustedición, Segunda Compañía Editorial Continental; Pag 699-701   [4] Cazau Pablo; Fundamentos de estadística; Publicación Universidad de Buenos  Aires, Enero Enero 2016; 2016; Pag 64. 64.  [5]  Harris Daniel C.; C.; Análisis Químico cuantitativo; Sexta Edición; Editorial Rev Reverté erté S.A; Barcelona, España. 2003; Pag 62-63

 

5. ANEXOS Aspectos de Seguridad   Portar en todo momento el tapabocas, debido a que en el proceso de molienda se libera un polvillo muy fino.

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

  limpieza Hacer uso las gafas durante la práctica, en el momento de dede tamices mediante manguera de especialmente aire a presión. en   Mantener la tapa del contenedor para molienda cerrada durante este proceso.   Cerrar la columna de tamices.





Manual operación Molino de Bolas LABMILL 8000

Operación Básica plástico en un cilindro especial para Moler. Inserte el recipiente Llene el recipiente con el material a moler y las respectivas Bolas. Conecte el Molino a la fuente de energía y manipule la perilla hasta la velocidad de rotación deseada Una vez terminado el proceso de molienda, baje la perilla a la mínima velocidad y apague el molino desde el switch, compruebe que el producto está suficientemente molido y desconecte de la fuente de energía.

Mantenimiento  Antes y después de cada uso la superficie superfici e dedesechos los rodillosen y dellos molino debe ser limpiada cuidadosamente para prevenir rodamientos. Periódicamente debe ser desmontado y debidamente engrasado para asegurar el correcto funcionamiento (recomendado cada 100h de trabajo)

 

 

Posibles Errores: El llenado del recipiente no debe superar el 60% del volumen total del recipiente, más de esta cantidad evitara el correcto funcionamiento del molino.

TACÓMETRO

Operación Básica  Aplicar una marca reflectante reflectante en el objeto antes de empezar a medir (rodillos). (rodillos). Presionar el botón de medidas para láser y alinear el haz de luz hacia el objetivo, verificando por medio del visualizador (3) que el objetivo está alineado con el haz (alrededor de 1 o 3 segundos). NOTA: con este documento se adjunta el manual del tamizador (ro-tap)