Análisis granulométrico: una guía práctica para la determinación del tamaño de partícula.

El análisis granulométrico por tamizado es un método práctico para determinar la distribución del tamaño de partícula de polvos, gránulos y otros materiales particulados.

Antes de aplicar el método, conviene comprender la finalidad del análisis granulométrico en el control de calidad y la toma de decisiones sobre el proceso. Para las pruebas específicas de arena, nuestra guía para la selección de tamaños de malla para muestras de arena explica la relación entre malla, milímetros y micras.

El método es sencillo: se pesa una muestra representativa, se pasa por una serie de tamices de ensayo con aberturas cada vez más pequeñas y, a continuación, se pesa el material retenido en cada tamiz. A partir de estas mediciones, se puede calcular el porcentaje retenido, el porcentaje retenido acumulado y el porcentaje que pasa en cada tamaño de tamiz.

El principio es sencillo. Sin embargo, obtener resultados fiables no siempre lo es. La preparación de la muestra, la selección del tamiz, la carga, el tiempo de ensayo, la humedad y las aberturas obstruidas pueden afectar al resultado. Además, cuando se utilizan los datos del análisis granulométrico para seleccionar una máquina de cribado industrial, el tamaño de partícula es solo una parte del panorama.

Esta guía explica el proceso completo, desde el procedimiento básico de análisis granulométrico y los cálculos hasta la interpretación de los resultados para aplicaciones prácticas de cribado.

¿Qué es el análisis granulométrico?

El análisis granulométrico por tamizado es un método utilizado para determinar la distribución del tamaño de las partículas de un material mediante la separación de las partículas a través de tamices con aberturas de tamaño conocido.

Una prueba típica utiliza varios tamices apilados verticalmente. El tamiz con la abertura más grande se coloca en la parte superior. Debajo se instalan tamices progresivamente más pequeños, seguidos de una bandeja recolectora en la parte inferior. Durante el tamizado, las partículas más pequeñas pasan a través de las aberturas, mientras que las más grandes quedan retenidas. Después de la prueba, se pesa el material de cada tamiz.

El resultado nos indica cómo se distribuye la muestra original en diferentes rangos de tamaño de partícula.

Por ejemplo, si un material pasa a través de un tamiz de 1 mm pero permanece en un tamiz de 500 μm, esa fracción se encuentra aproximadamente entre esos dos tamaños de abertura de tamiz.

Esto hace que el análisis granulométrico sea útil para comprobar si un material en polvo o granulado cumple con una especificación de tamaño de partícula definida.

¿Por qué es importante el análisis granulométrico?

En la producción, el análisis granulométrico se utiliza comúnmente para:

• verificar las materias primas entrantes;
• comparar diferentes lotes de producción;
• supervisar los resultados de la trituración o molienda;
• identificar partículas finas excesivas o partículas de gran tamaño;
• verificar una especificación de tamaño de partícula;
• evaluar el desempeño de un proceso de selección;
• Proporcione información sobre el tamaño de las partículas antes de seleccionar el equipo.

En lugar de describir un material simplemente como "fino" o "grueso", se puede determinar qué porcentaje de la muestra está por encima o por debajo de aberturas de tamiz específicas.

¿Cómo funciona el análisis por tamizado?

El principio básico es la separación física por tamaño de partícula.

Una pila de tamices típica se dispone de esta manera:

La muestra se coloca en el tamiz superior y la pila se somete a un movimiento de tamizado controlado. Las partículas lo suficientemente pequeñas como para pasar a través de una abertura se desplazan al siguiente tamiz. Las partículas que no pueden pasar permanecen en ese tamiz. Tras un tamizado suficiente, cada fracción retenida se pesa por separado.

Estos pesos se utilizan posteriormente para calcular la distribución del tamaño de las partículas.

Equipo necesario para el análisis de tamizado

Un análisis de tamizado básico normalmente requiere el siguiente equipo:

Para pruebas ocasionales o sencillas, los tamices pueden agitarse manualmente cuando el método de prueba aplicable lo permita. Para pruebas rutinarias, un agitador mecánico de tamices puede reducir las diferencias causadas por el uso de distintos movimientos de agitación o condiciones de prueba por parte de los operadores. Sin embargo, el equipo por sí solo no garantiza un resultado preciso. El muestreo y el procedimiento de prueba son igualmente importantes.

Procedimiento de análisis granulométrico: paso a paso

El procedimiento exacto debe ajustarse a la norma aplicable del material, al método de ensayo o a su procedimiento interno de control de calidad.

Un análisis general mediante tamizado en seco se puede comprender siguiendo los siguientes pasos.

Paso 1: Obtener una muestra representativa

Comience con una muestra que represente fielmente el material que desea evaluar.

Esto es fácil de pasar por alto. Los polvos y gránulos pueden segregarse durante el transporte y el almacenamiento. Las partículas más gruesas y las más finas pueden no permanecer distribuidas uniformemente en todo el recipiente. Por lo tanto, tomar muestras solo de la superficie puede dar un resultado diferente al de analizar el lote completo.

En caso necesario, utilice un método de muestreo y reducción de muestra adecuado antes de comenzar la prueba.

Paso 2: Comprobar el estado del material

Antes de tamizar, observe la muestra.

• ¿Es seco y de flujo libre?
• ¿Se adhieren entre sí las partículas finas?
• ¿Hay aglomerados visibles?

La humedad y la aglomeración pueden impedir que las partículas individuales atraviesen las aberturas por las que normalmente pasarían.

Por lo tanto, algunos métodos de ensayo requieren secado u otra preparación de la muestra antes del análisis por tamizado. Siga el procedimiento especificado para el material que se está analizando, en lugar de aplicar un único método de preparación a todas las muestras.

Paso 3: Seleccionar los tamices de prueba

Seleccione tamices con aberturas que abarquen el rango de tamaño de partícula que necesita medir. Coloque el tamiz con la abertura más grande en la parte superior y disponga los demás en orden descendente de tamaño de abertura. La bandeja se coloca en la parte inferior.

El objetivo no es utilizar la mayor cantidad de tamices posible. Una serie de tamices útil debe separar la muestra en fracciones de tamaño de partícula significativas.

Paso 4: Pesar la muestra inicial

Mida y registre la masa de la muestra antes de tamizarla.

• Por ejemplo:
  • Masa inicial de la muestra = 500 g

Este valor se utilizará posteriormente para calcular el porcentaje de alumnos retenidos y el porcentaje de aprobados.

Paso 5: Cargar la pila de tamices

Coloque la muestra en el tamiz superior e instale la tapa. Evite colocar una cantidad excesiva de material en el tamiz. Cuando la capa de material es demasiado gruesa, las partículas tienen menos posibilidades de llegar a la superficie de la malla. Esto puede ralentizar la separación y afectar el resultado final.

Si es necesario, divida una muestra grande en porciones de prueba adecuadas según el procedimiento aplicable.

Paso 6: Realizar la prueba del tamiz

Instale la pila en el tamizador y realice la prueba siguiendo el procedimiento requerido.

El tiempo de prueba adecuado depende de factores como:

• tamaño de partícula;
• forma de la partícula;
• propiedades del material;
• abertura del tamiz;
• cantidad de muestra;
• norma de ensayo aplicable.

Más tiempo no significa automáticamente mejor. Algunos materiales friables pueden descomponerse bajo una acción mecánica prolongada, lo que altera la distribución del tamaño de las partículas que se está midiendo.

Paso 7: Pesar cada fracción retenida

Tras la prueba, retire con cuidado los tamices uno a uno. Recoja y pese el material retenido en cada tamiz y en la bandeja inferior. Registre cada valor. Finalmente, compare la masa total recuperada con la masa inicial de la muestra.

Una diferencia significativa merece ser investigada. Es posible que se haya perdido material durante el traslado, que haya permanecido en el equipo o que se haya pesado incorrectamente.

Si tiene alguna pregunta sobre cómo usar el producto, póngase en contacto con nosotros en Sanyuantang . Nuestro personal técnico le guiará durante el proceso.

Cálculo de análisis granulométrico

Una vez que se conocen las masas retenidas, el cálculo del análisis granulométrico es relativamente sencillo.

Tres valores suelen ser útiles:

• Porcentaje retenido
• Porcentaje acumulado retenido
• Porcentaje de aprobados

Porcentaje retenido

Uso:

Porcentaje retenido = (Masa retenida en el tamiz ÷ Masa inicial de la muestra) × 100

Supongamos:

• Muestra inicial = 500 g
• Material retenido en un tamiz de 1.00 mm = 75 g

Entonces:

(75 ÷ 500) x 100 = 15%

Por lo tanto, el 15% de la muestra original quedó retenida en ese tamiz.

Porcentaje acumulado retenido

El porcentaje acumulado retenido es la suma del porcentaje retenido en un tamiz determinado y en todos los tamices más grandes que se encuentran por encima de él.

Por ejemplo, si:

• El 5% se retiene a 2.00 mm.
• El 15% se retiene a 1.00 mm.

Entonces, el porcentaje acumulado retenido a 1.00 mm es:

5% + 15% = 20%

Porcentaje de aprobados

El porcentaje de aprobados se calcula de la siguiente manera:

Porcentaje de aprobados = 100 − Porcentaje acumulado de retención

Si la retención acumulada es del 20%, entonces:

Porcentaje de aprobados = 100 − 20 = 80%

Por lo tanto, el 80% de la muestra pasa por esa abertura del tamiz.

Ejemplo de análisis de tamizado

Aquí tenemos un ejemplo sencillo utilizando una muestra hipotética de 500 g.

Los valores que se muestran a continuación son solo para fines demostrativos de cálculo.

¿Qué nos dice esto?

En el tamiz de 500 μm, la retención acumulada es del 50 %. Por lo tanto, el 50 % de esta muestra de ejemplo pasa a través de la abertura de 500 μm.

A 1.00 mm, el 80% de las pasadas.

Si las especificaciones del producto exigieran que al menos el 90% del material pasara por una tolerancia de 1.00 mm, esta muestra hipotética no cumpliría con ese requisito en particular.

Por eso, el porcentaje de aprobados suele ser más útil que fijarse únicamente en el peso retenido.

Cómo interpretar los resultados del análisis de tamizado

Una tabla de análisis granulométrico describe la distribución de partículas en lugar de indicar un único tamaño de partícula.

Supongamos que una especificación dice:

Mínimo 95% pasa 2.00 mm

Puedes comparar directamente el porcentaje que pasa a 2.00 mm con ese requisito.

O una especificación podría decir:

Máximo 10% retenido por encima de 1.00 mm

En este caso, se puede utilizar la retención acumulativa para comprobar que el material cumple con el límite.

La distribución del tamaño de las partículas también puede ayudar a los equipos de producción a comprender lo que sucede en las etapas previas del proceso.

Por ejemplo, un aumento en el material de gran tamaño puede indicar un cambio en la molienda, trituración u otras condiciones de procesamiento. Un aumento en los finos puede indicar un problema diferente.

El resultado del tamizado indica qué cambió en la distribución del tamaño de las partículas. Para determinar por qué cambió, es necesario conocer el proceso en sí.

Análisis de tamizado en seco frente a análisis de tamizado en húmedo

No todos los materiales deben someterse a pruebas exactamente de la misma manera.

Análisis de tamizado en seco

El análisis por tamizado en seco es adecuado para muchos polvos y materiales granulares de flujo libre que se separan sin necesidad de líquido. Es un método sencillo que permite recuperar fácilmente las fracciones retenidas.

Análisis de tamizado húmedo

Algunas partículas finas tienden a aglomerarse o adherirse a partículas más grandes durante el tamizado en seco. Cuando el método de ensayo aplicable lo permite, el tamizado en húmedo utiliza un líquido adecuado para dispersar el material y facilitar el paso de las partículas finas a través de las aberturas del tamiz. El líquido debe ser compatible con la muestra, el tamiz y los requisitos del ensayo.

El tamizado en húmedo no debe elegirse simplemente porque el tamizado en seco parezca lento. El método debe ser el adecuado para el material y el procedimiento de ensayo aplicable.

Normas de análisis granulométrico

Para el control de calidad, el tamiz forma parte del sistema de medición.

Dos normas de referencia común son ASTM E11 e ISO 3310-1.

• La norma ASTM E11 especifica los requisitos para las telas de tamiz de alambre tejido y el diseño y la construcción de los tamices de prueba utilizados para clasificar los materiales por tamaño de partícula.
• La norma ISO 3310-1 especifica los requisitos técnicos y los métodos de ensayo para los tamices de ensayo fabricados con tela metálica.

Estas normas definen principalmente los requisitos para los tamices de ensayo. No deben confundirse con un procedimiento de ensayo completo para cada material. El método de análisis granulométrico adecuado puede depender del producto o la industria que se esté analizando. Por ejemplo, los áridos, los polvos y otros materiales pueden tener sus propias normas de muestreo, preparación y ensayo.

Compruebe siempre qué norma se aplica a su material antes de establecer un procedimiento de prueba formal.

Errores comunes que afectan los resultados del análisis granulométrico

El análisis de tamizado es tan sencillo que a veces se pasan por alto pequeños detalles. Sin embargo, esos detalles pueden ser importantes.

Sobrecarga del tamiz

Un exceso de material crea una capa gruesa sobre la malla. Es posible que las partículas no lleguen a las aberturas de manera eficiente, lo que provoca una separación incompleta.

Muestreo deficiente

Incluso un tamizado perfecto no puede corregir una muestra que no representa el material original. En el caso de materiales a granel, el muestreo suele ser una de las mayores fuentes potenciales de error.

Humedad y aglomeración

Las partículas finas pueden agruparse y comportarse como partículas más grandes. Si esto ocurre, la distribución medida puede parecer más gruesa que la distribución real de las partículas individuales.

Aberturas bloqueadas

Las partículas pueden alojarse en la malla y reducir el área abierta disponible. Esto se nota especialmente con partículas de tamaño similar al de la abertura del tamiz o con materiales que tienden a adherirse.

Tamices de prueba dañados

Las aberturas desgastadas, deformadas o dañadas pueden alterar el tipo de partículas que las atraviesan. Por lo tanto, los tamices de prueba deben inspeccionarse y mantenerse de acuerdo con el procedimiento de calidad aplicable.

Condiciones de prueba inconsistentes

Modificar el tiempo de análisis, la cantidad de muestra, la disposición de los tamices o las condiciones de agitación entre muestras dificulta la comparación. La consistencia es fundamental cuando el análisis granulométrico se utiliza para el control de calidad rutinario.

Análisis por tamizado frente a otros métodos de análisis del tamaño de partícula

El análisis por tamizado es útil, pero no es el único método para medir el tamaño de las partículas.

Estos métodos no necesariamente producen resultados directamente intercambiables porque miden el tamaño de las partículas de maneras diferentes.

Seleccione el método según el material, el rango de tamaño requerido, las especificaciones y el propósito de la prueba.

Del análisis granulométrico al cribado industrial

Aquí es donde las pruebas de laboratorio y los controles de producción deben separarse claramente.

El análisis granulométrico mediante tamizado mide la distribución del tamaño de las partículas. Una criba vibratoria industrial separa el material durante la producción.

Ambos procesos están relacionados, pero no son lo mismo.

Supongamos que un análisis de tamizado muestra que un polvo debe separarse a 500 μm.

Eso no significa que saber “500 μm” sea suficiente para seleccionar una máquina de producción.

Para el cribado industrial, Sanyuantang normalmente necesita información adicional de la aplicación, como por ejemplo:

Consideremos dos materiales que requieren separación a 500 μm.

• El material A puede contener solo un 5% de partículas con un tamaño superior a 500 μm.
• El material B puede contener un 40% de partículas de tamaño superior a 500 μm.

El tamaño de separación nominal es idéntico, pero la carga de cribado es claramente diferente.

Por este motivo, Sanyuantang no recomienda una criba vibratoria industrial basándose únicamente en el tamaño de la malla. La distribución del tamaño de las partículas es un dato útil, pero debe considerarse junto con la capacidad real y el comportamiento del material.

Para las pruebas de tamaño de partícula en laboratorio, se puede utilizar un agitador de tamices con una pila de tamices estándar . Para la producción continua o de mayor capacidad, el equipo de cribado debe seleccionarse según las condiciones reales del proceso.

Preguntas frecuentes sobre el análisis de tamizado

¿Qué es el análisis granulométrico?

El análisis granulométrico por tamizado es un método de análisis del tamaño de partícula que separa una muestra mediante tamices de ensayo con aberturas de tamaño conocido. La masa retenida en cada tamiz se mide y se convierte en porcentajes para describir la distribución del tamaño de partícula del material.

¿Cómo se realiza un análisis granulométrico?

Prepare una muestra representativa, pésela, ordene los tamices de prueba adecuados del más grande al más pequeño, coloque la muestra en el tamiz superior, realice el procedimiento de tamizado especificado, luego pese cada fracción retenida y calcule los resultados.

¿Cómo se calcula el porcentaje retenido?

Divide la masa retenida en un tamiz determinado entre la masa inicial de la muestra y multiplica por 100. Si se retienen 50 g de una muestra de 500 g, el porcentaje retenido es del 10 %.

¿Cómo se calcula el porcentaje de aprobados?

Primero, calcula el porcentaje acumulado retenido en el tamiz. Resta ese valor de 100. Por ejemplo, si la retención acumulada en una abertura determinada es del 35%, entonces el 65% de la muestra pasa por ese tamiz.

¿Cuánto tiempo debe durar un análisis granulométrico?

No existe un tiempo de prueba universal para todos los materiales. El tiempo de tamizado debe ajustarse a la norma aplicable o al procedimiento de prueba validado, y depende de la muestra, la abertura del tamiz, las características de las partículas y el equipo utilizado.

¿Cuál es la diferencia entre el análisis por tamizado en seco y en húmedo?

El tamizado en seco separa el material de flujo libre sin líquido. El tamizado en húmedo utiliza un líquido adecuado para ayudar a dispersar y hacer pasar ciertas partículas finas o aglomeradas a través del tamiz cuando el método aplicable lo permite.

¿Qué causa resultados inexactos en el análisis de tamizado?

Las causas comunes incluyen un muestreo deficiente, una carga excesiva en el tamiz, humedad, aglomeración, aberturas del tamiz obstruidas o dañadas, pérdida de material durante la manipulación y condiciones de prueba inconsistentes. Se debe revisar todo el procedimiento cuando los resultados sean inesperadamente diferentes.

¿Puede el análisis granulométrico ayudar a seleccionar una criba vibratoria?

Sí. La distribución del tamaño de partícula y el tamaño de corte requerido son puntos de partida útiles. La selección de una criba vibratoria industrial también requiere información sobre la capacidad, la densidad aparente, la humedad, la forma de las partículas, las características del material y el porcentaje de material cercano al tamaño de separación requerido.

Conclusión

El análisis granulométrico transforma una muestra en datos útiles sobre el tamaño de las partículas. Un resultado fiable depende no solo del pesaje y el cálculo, sino también de un muestreo representativo, tamices de ensayo adecuados y condiciones de ensayo consistentes.

Para el cribado de producción, el análisis es un punto de partida, no una especificación completa del equipo. Sanyuantang utiliza información sobre el tamaño de las partículas, junto con la capacidad y las características del material, para evaluar la solución de cribado más adecuada para cada aplicación.

Sobre Sanyuantang

Desde 1994, Sanyuantang se ha centrado en soluciones de cribado y transporte. Para proyectos de análisis de tamaño de partículas y cribado de producción, nuestros ingenieros revisan los datos de las pruebas, la capacidad, la densidad aparente, la humedad y el comportamiento del material antes de recomendar el equipo adecuado.

Obtenga más información sobre Sanyuantang o consulte nuestras máquinas de cribado industrial.

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Envíenos el nombre del material, la distribución del tamaño de partícula, el tamaño de corte requerido, la densidad aparente, el contenido de humedad y la capacidad objetivo. Nuestro equipo de ventas e ingeniería revisará los datos y le asesorará sobre si es apropiado realizar pruebas de laboratorio o una prueba de selección en producción.

Referencias técnicas

• ASTM C136/C136M: Análisis granulométrico de agregados finos y gruesos
• ASTM E11: Tela metálica tejida para tamices de ensayo y tamices de ensayo
• ISO 3310-1: Tamices de ensayo para tela metálica