Análise por peneiramento a seco: quando funciona, procedimento e erros comuns.

A análise granulométrica por peneiramento a seco é uma das maneiras mais simples de medir a distribuição do tamanho de partículas de um pó seco ou material granular. Uma amostra é colocada em uma pilha de peneiras de teste, as peneiras são agitadas e o material retido em cada peneira é pesado.

O princípio é simples. A questão mais importante é se o material consegue realmente se separar adequadamente em condições secas.

Uma amostra granular seca e de fácil escoamento pode fornecer uma distribuição granulométrica clara e repetível. Um pó fino que forma aglomerados, adere à malha ou obstrui as aberturas pode produzir um resultado muito diferente, mesmo quando se utilizam as mesmas granulometrias.

Por essa razão, uma análise útil por peneiramento a seco começa antes mesmo de o agitador de peneiras ser ligado. Primeiro, é preciso decidir se o peneiramento a seco é o método de ensaio adequado para o material.

O que a análise por peneiramento a seco realmente mede?

A análise por peneiramento a seco separa uma amostra em frações de tamanho de partícula, de acordo com se as partículas passam ou permanecem nas aberturas conhecidas da peneira.

Uma pilha típica apresenta a maior abertura no topo e aberturas progressivamente menores abaixo dela, com uma bandeja coletora na base. Durante o teste, as partículas se movem pela superfície da malha. Partículas menores passam por aberturas adequadas, enquanto partículas maiores permanecem na peneira correspondente.

Após a peneiração, o material retido é pesado. Esses valores podem então ser expressos como porcentagem retida, porcentagem retida cumulativa e porcentagem que passa.

O resultado não é simplesmente um número de tamanho de partícula. Ele mostra como a amostra está distribuída por uma série de faixas de tamanho de peneira.

Isso torna a peneiração a seco útil para trabalhos rotineiros, como inspeção de materiais recebidos, comparação de lotes de produção, verificação de resultados de moagem ou britagem e verificação se um material permanece dentro de uma faixa de tamanho de partícula especificada.

Mas o resultado só representa o material corretamente se as partículas individuais conseguirem se separar durante o teste.

Quando a análise por peneiramento a seco é o método correto?

A peneiração a seco funciona melhor quando a amostra está suficientemente seca para fluir e as partículas podem se mover independentemente pela superfície da peneira.

Isso não significa que todo pó com aparência seca seja automaticamente adequado.

Partículas finas podem conter umidade suficiente para se aglomerarem. Pós muito leves podem se comportar de maneira diferente de grânulos densos. Alguns materiais formam aglomerados macios durante o armazenamento, enquanto outros aderem à tela da peneira ou se tornam difíceis de movimentar devido a efeitos eletrostáticos.

Antes de realizar os testes, observe o comportamento da amostra em vez de se ater apenas ao nome do material.

A questão prática é simples: você está medindo partículas individuais ou está medindo a maneira como essas partículas se aglomeram durante o teste?

Essa distinção é mais importante quando se trata de pós finos.

Como realizar uma análise granulométrica por peneiramento a seco

Não existe um peso de amostra, tempo de agitação ou temperatura de secagem universais que se apliquem a todos os materiais.

Pós metálicos, agregados, pós químicos e materiais farmacêuticos podem ser controlados por diferentes procedimentos de teste. Portanto, a norma aplicável, a especificação do cliente ou o método interno de controle de qualidade devem ter prioridade.

O texto a seguir descreve um fluxo de trabalho geral, e não substitui um padrão específico para cada material.

1. Obtenha uma amostra representativa.

A porção testada deve representar o material em sua totalidade.

Pós e grânulos podem se segregar durante o envase, transporte e armazenamento. Partículas grossas podem se concentrar em uma área enquanto as finas se acumulam em outra. Portanto, retirar uma pequena quantidade do topo de um recipiente com uma concha pode fornecer um bom teste de peneiramento para uma amostra inadequada.

Utilize um método de amostragem e redução de amostra apropriado, quando necessário.

Essa parte do processo é fácil de subestimar. Uma balança precisa e uma peneira de teste calibrada não conseguem corrigir uma amostra não representativa.

2. Verifique as condições da amostra

Antes de selecionar a pilha de peneiras, inspecione o material.

Olhe para:

• umidade visível;
• grumos ou aglomerados;
• partículas revestindo-se umas às outras;
• fluxo fraco;
• adesão estática;
• material estranho;
• Alterações óbvias causadas durante o armazenamento.

Caso seja necessário preparar a amostra, siga o procedimento de teste aplicável. Não seque automaticamente todos os materiais em estufa à mesma temperatura nem quebre todos os aglomerados manualmente. Qualquer uma dessas ações pode alterar o material que você pretendia medir.

3. Selecione as aberturas da peneira

Escolha peneiras com tamanhos que abranjam a faixa de partículas e as especificações que você realmente precisa avaliar.

Disponha a peneira com a abertura maior na parte superior, seguida pelas peneiras progressivamente menores e, por fim, a bandeja coletora.

Usar mais peneiras não garante automaticamente um teste melhor. A série de peneiras deve separar o material em frações úteis.

Se a especificação se refere apenas a algumas dimensões de corte críticas, essas aberturas merecem mais atenção do que a construção de uma chaminé desnecessariamente grande.

4. Registre a massa inicial da amostra.

Pese a porção de teste e registre o valor antes de peneirar.

Isso fornece a massa de referência usada posteriormente para calcular as porcentagens retidas e para verificar se houve perda significativa de material durante o manuseio ou os testes.

A amostra também precisa se ajustar corretamente às peneiras selecionadas.

O excesso de material pode criar uma camada espessa sobre a malha. As partículas abaixo da superfície têm então menos oportunidades de alcançar uma abertura, o que pode retardar a separação e fazer com que a fração retida pareça maior do que deveria.

5. Carregue e fixe a pilha de peneiras.

Coloque a amostra na peneira superior, evitando derramar material ao redor da estrutura. Instale a tampa e fixe toda a pilha de acordo com o procedimento de operação do agitador de peneiras.

Antes de começar, inspecione as peneiras para verificar se há danos visíveis, malha solta ou aberturas bloqueadas.

O tamanho nominal da peneira só é útil quando a própria peneira permanece em boas condições.

6. Realize o teste em condições controladas.

Aplique o movimento de peneiramento especificado pelo seu método de teste.

Para trabalhos rotineiros de controle de qualidade, manter as condições de operação consistentes costuma ser mais útil do que alterar repetidamente o tempo de agitação na tentativa de forçar a passagem de mais material pela peneira.

A duração necessária para o teste depende do material, da abertura da peneira, da quantidade de amostra, do equipamento e da norma aplicável.

Mais longo nem sempre é melhor.

Se um material for frágil, a ação mecânica excessiva pode quebrar partículas durante o teste. Nesse caso, a distribuição do tamanho das partículas ao final do teste pode não mais representar a amostra original.

7. Pese cada fração e verifique a balança.

Após o teste, remova as peneiras com cuidado e pese o material retido em cada peneira e na bandeja de coleta.

Compare a quantidade total de material recuperado com a massa da amostra inicial.

Uma diferença inesperada deve ser investigada em vez de ignorada. Pode ter ocorrido vazamento de material, que o material permaneceu aderido ao equipamento, que se perdeu durante a transferência ou que a pesagem foi incorreta.

Para trabalhos formais de controle de qualidade, siga os requisitos de aceitação definidos pelo procedimento aplicável.

Por que a análise por peneiramento a seco pode fornecer resultados enganosos?

Quando um teste de peneiramento a seco apresenta um resultado inesperado, a abertura da peneira nem sempre é o problema.

Na prática, a primeira coisa a verificar é como o material se comportou durante o teste.

A aglomeração pode fazer com que o material pareça mais áspero.

Suponha que várias partículas finas formem um aglomerado frouxo.

O aglomerado pode permanecer em uma peneira relativamente grande, mesmo que as partículas individuais consigam passar por ela. A distribuição observada então se desloca para o lado mais grosso.

Essa é uma das razões pelas quais a peneiração a seco pode se tornar pouco confiável para alguns pós finos coesivos.

A umidade pode alterar o movimento das partículas.

Mesmo uma quantidade relativamente pequena de umidade pode aumentar a adesão em certos pós.

As partículas podem aderir umas às outras, aderir à malha ou acumular-se em torno das aberturas. O teste mede, então, uma combinação do tamanho das partículas e da condição do material.

Se um lote flui livremente e outro chega úmido, comparar diretamente os dois resultados sem considerar a condição da amostra pode ser enganoso.

A sobrecarga da peneira restringe o acesso à malha.

Uma espessa camada de material impede que todas as partículas atinjam a superfície da tela de forma eficiente.

Isso pode ser particularmente importante em peneiras mais finas, onde a taxa de passagem já é menor.

Adicionar mais amostra pode parecer uma forma de tornar o teste mais representativo, mas uma peneira sobrecarregada pode criar outra fonte de erro. Amostragem representativa e carga adequada na peneira são dois requisitos distintos.

A tela de malha reduz a área aberta efetiva.

Partículas com dimensões próximas às da abertura podem ficar presas na malha. Materiais pegajosos ou coesivos também podem obstruir as aberturas.

Quando isso acontece, a área de triagem útil diminui.

Uma peneira pode ainda estar etiquetada com a abertura nominal correta, mas o material já não está a ser submetido a toda a área aberta que estava disponível no início do teste.

A eletricidade estática pode reter pó fino na peneira.

Com alguns pós secos e leves, as partículas podem aderir à malha, à estrutura ou a outras partículas em vez de se moverem livremente.

Não assuma que aumentar o tempo de agitação resolverá automaticamente esse problema.

A primeira questão a ser respondida é se o pó pode ser analisado de forma confiável com o método a seco selecionado.

As condições de teste não são consistentes.

Alterar a quantidade de amostra, o tempo de agitação, a pilha de peneiras ou o método de preparação entre os testes torna a comparação entre lotes mais difícil.

Isso é especialmente importante no controle de qualidade de rotina.

Um procedimento torna-se útil quando as condições de operação são definidas e repetíveis — não quando cada operador ajusta o teste até que o resultado "pareça correto".

Precisa de ajuda com suas condições de peneiramento a seco?

Caso não tenha certeza se o problema provém da malha da peneira, das condições da amostra ou do próprio material, envie à Sanyuantang o nome do material, a faixa aproximada do tamanho das partículas, as aberturas da peneira necessárias, a quantidade da amostra e uma descrição do problema.

Para pós difíceis de analisar, informações sobre umidade, aglomeração, comportamento estático e seu método de teste atual também são úteis. Nossa equipe pode analisar a aplicação antes de discutirmos a configuração da peneira ou do agitador de teste.

Análise por peneiramento a seco versus análise por peneiramento a úmido

A peneiração úmida não deve ser considerada a próxima etapa automática sempre que um teste a seco for lento.

A razão para a mudança de métodos deve estar relacionada ao comportamento do material e aos requisitos de teste aplicáveis.

A peneiração a seco é comumente utilizada quando as partículas podem ser separadas mecanicamente sem a necessidade de líquido. A peneiração úmida pode ser considerada quando partículas finas permanecem aderidas a partículas maiores ou se aglomeram persistentemente em condições secas e o método de ensaio especificado permite a separação com auxílio de líquido.

O próprio líquido levanta outra questão: ele é compatível com a amostra?

Um material pode se dissolver, inchar, reagir ou sofrer outras alterações quando exposto a um determinado líquido. Nesses casos, lavar a amostra através de uma peneira não necessariamente produziria um resultado mais significativo.

Não existe um valor único de tamanho de partícula a partir do qual todos os materiais devam necessariamente passar da análise a seco para a análise a úmido.

O material, a faixa de medição necessária e o padrão de teste são importantes em conjunto.

Quais normas se aplicam à análise granulométrica por peneiramento a seco?

Esta é uma área onde diferentes normas são frequentemente misturadas.

A norma ASTM E11 especifica os requisitos técnicos para telas de peneiramento de arame trançado e peneiras de ensaio. A norma ISO 3310-1 especifica, de forma semelhante, os requisitos técnicos e os métodos de ensaio para peneiras de ensaio fabricadas com tela de arame metálico.

Essas normas ajudam a definir os equipamentos de medição.

Não existe um procedimento universal de análise por peneiramento a seco para todos os materiais em pó ou granulares.

Um material pode ter seu próprio padrão de teste. A norma ASTM B214, por exemplo, abrange a análise granulométrica por peneiramento a seco de pós metálicos sob condições definidas. Agregados e outros materiais utilizam métodos diferentes.

Antes de estabelecer um procedimento de controle de qualidade, confirme:

• Qual norma se aplica ao material?
• Como a amostra deve ser preparada;
• Quais as aberturas de peneira necessárias?
• a quantidade de amostra permitida;
• as condições de teste especificadas;
• Como os resultados devem ser relatados.

Evite utilizar um procedimento escrito para um material como regra geral para outro.

Como são calculados os resultados da análise granulométrica por peneiramento a seco?

Uma vez conhecida a massa retida em cada peneira, os cálculos básicos são simples.

Porcentagem retida

Percentagem retida = (Massa retida na peneira ÷ Massa inicial da amostra) × 100

Percentagem cumulativa retida

Some a porcentagem retida nessa peneira às porcentagens retidas em todas as peneiras maiores acima dela.

Percentagem de aprovação

Percentagem de aprovação = 100 − Percentagem acumulada de alunos retidos

Se você precisar de um exemplo de cálculo completo com uma tabela de múltiplas peneiras, consulte nossa Análise Granulométrica: Um Guia Prático para Testes de Tamanho de Partículas.

Você precisa de um agitador de peneiras mecânico?

Para testes ocasionais, a peneiração manual pode ser permitida em alguns procedimentos. Para o controle de qualidade de rotina, um agitador de peneiras mecânico ajuda a aplicar um movimento de teste mais controlado e reduz as diferenças causadas por operadores que agitam a pilha de maneira diferente.

O agitador de peneiras para testes de laboratório da Sanyuantang destina-se à medição da distribuição do tamanho de partículas em aplicações de laboratório e inspeção de qualidade, utilizando peneiras de teste empilhadas.

O equipamento deve continuar a ser selecionado de acordo com o método de teste.

Um agitador mecânico não consegue corrigir:

• uma amostra não representativa;
• um método de peneiramento a seco inadequado;
• aglomeração excessiva;
• Seleção incorreta da peneira;
• peneiras sobrecarregadas;
• malha danificada.

Por isso, normalmente perguntamos sobre o material e o objetivo dos testes antes de discutirmos a máquina em si.

Da análise por peneiramento a seco à triagem industrial

O resultado de uma peneiração em laboratório pode ser útil no planejamento da triagem de produção, mas os dois processos não devem ser confundidos.

A análise por peneiramento a seco informa como uma pequena amostra se distribui pelas aberturas específicas da peneira.

Uma peneira vibratória industrial deve separar continuamente a matéria-prima da produção.

Saber que um produto requer um corte de 500 μm, por exemplo, não fornece ao fabricante de equipamentos todas as informações necessárias para selecionar a máquina de produção.

A seleção de telas industriais também pode exigir:

• capacidade necessária;
• densidade aparente;
• distribuição do tamanho das partículas da ração;
• humidade;
• forma da partícula;
• número de frações finalizadas;
• Comportamento do fluxo de materiais;
• problemas atuais de bloqueio de malha.

O resultado do laboratório nos fornece informações valiosas sobre o tamanho das partículas. A máquina de produção ainda precisa lidar com o fluxo real do material.

Envie seus requisitos para teste de tamanho de partículas.

Se você estiver configurando um novo procedimento de análise por peneiramento a seco ou comparando opções de agitadores de peneiras de laboratório , prepare as seguintes informações:

• nome do material;
• tamanho aproximado das partículas de ração;
• aberturas ou malha da peneira necessárias;
• quantidade da amostra;
• número de frações de tamanho;
• umidade ou condição do material;
• Normas de teste ASTM, ISO ou internas aplicáveis, se conhecidas;
• problema de teste atual;
• Fotos ou vídeos, se disponíveis.

Para materiais complexos, uma amostra pode ser mais útil do que selecionar equipamentos apenas por catálogo. A Sanyuantang oferece opções de teste de materiais para aplicações de triagem e pode analisar o comportamento do material antes da configuração final.

Perguntas frequentes

A análise granulométrica por peneiramento a seco pode ser usada para pós finos?

Sim, mas o tamanho das partículas por si só não determina a adequação. Pós finos que permanecem secos e se separam facilmente podem ser testados por peneiramento, enquanto pós coesivos, aglomerantes ou sensíveis à estática podem fornecer resultados enganosos. A faixa de teste útil deve ser determinada pelo comportamento do material e pelo método de teste aplicável.

Qual a duração ideal para uma análise por peneiramento a seco?

Não existe um tempo de peneiramento universal para todos os materiais. A duração do teste depende da amostra, do tamanho das partículas, da abertura da peneira, da carga, do agitador e da norma aplicável. Para o controle de qualidade de rotina, utilize o método especificado e mantenha as condições consistentes, em vez de simplesmente prolongar o teste até que mais partículas passem.

Qual a diferença entre a análise granulométrica a seco e a análise granulométrica a úmido?

A peneiração a seco utiliza o movimento mecânico para separar as partículas através das aberturas da peneira. A peneiração úmida utiliza um líquido compatível para auxiliar a separação quando permitido, especialmente quando partículas finas permanecem aglomeradas ou aderidas durante o teste a seco. O método correto depende tanto da amostra quanto do procedimento de teste aplicável.

A norma ASTM E11 especifica o procedimento completo de análise granulométrica a seco por peneiramento?

Não. A norma ASTM E11 define principalmente os requisitos para telas de peneiramento de arame e peneiras de ensaio. O procedimento de ensaio completo pode ser encontrado em outra norma específica para o material. Pós metálicos, agregados, solos e outros materiais não devem ser automaticamente ensaiados utilizando a mesma preparação, massa da amostra ou condições de peneiramento.

Por que o resultado da minha peneiração a seco parece mais grosso do que o esperado?

Verifique a amostra antes de presumir que a peneira está errada. Aglomerações, umidade, partículas finas revestindo partículas maiores, obstrução da malha e sobrecarga podem impedir a passagem eficiente de partículas menores. Peneiras danificadas e condições de teste inconsistentes também devem ser investigadas.

Os dados da análise granulométrica a seco podem ser usados ​​para selecionar uma peneira vibratória industrial?

Pode fornecer informações úteis sobre a distribuição do tamanho das partículas e o tamanho de corte desejado, mas não é suficiente por si só. A seleção de máquinas industriais também depende da capacidade, densidade aparente, umidade, formato das partículas, distribuição da alimentação, número de frações e o comportamento real de peneiramento do material produzido.

Conclusão

A análise por peneiramento a seco funciona bem quando a amostra se separa livremente e as condições do teste são adequadas ao material e ao procedimento aplicável. Se a aglomeração, a adesão, a umidade ou o entupimento persistente da malha começarem a afetar o resultado, simplesmente aumentar o tempo de agitação não é uma solução confiável.

Verifique primeiro o material, depois o método, a condição da peneira e as configurações do teste.

Caso não tenha certeza se a peneiração a seco é adequada para o seu pó, a Sanyuantang pode analisar o seu material, os tamanhos de peneira desejados e os requisitos de teste antes de recomendar uma configuração de peneirador vibratório de laboratório ou um teste de material.