Manual de Entrenamiento en Concentracion de Minerales - III

Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas – SERGEOTECMINProyecto “Capacitación de Mineros en Escuela Minera de Chiripujio”

Edgar B. Alcalá Cruz – Alfredo Flores Corrales – Arturo Beltrán Alfonso

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MANUAL DE ENTRENAMIENTO EN CONCENTRACIÓNDE MINERALES

SECCIÓN III CERNIDO INDUSTRIAL

1. INTRODUCCIÓN

El cernido industrial de materiales se usa ampliamente en la industria, y los equipos usadospara este fin son muchos y diferentes. En general el cernido se lleva a cabo con materialgrueso, ya que la eficiencia decrece rápidamente cuando éste es fino. Las cribas para materialfino son frágiles y caras, además tienden a bloquearse rápidamente con material retenido. Elcernido generalmente se realiza con material sobre 250 m, separación de material más fino selo realiza en la clasificación, sin embargo, el límite entre ambos métodos en la prácticadependerá de muchos factores, tales como el tipo de mineral, la capacidad de la planta, etc.La tendencia hacia la trituración fina antes de la molienda requiere también el uso de cernidoel cual recupera las partículas finas con mucha eficiencia.

Desde luego que hay un amplio rango de propósitos del cernido. Los principales objetivos delcernido en la industria minera son:

• Evitar el ingreso de material subtamaño a las trituradoras, elevando de esta manerasu capacidad y eficiencia.

• Evitar que pase material sobretamaño a la siguiente etapa, trituración secundaria omolienda, en un circuito cerrado.

• Preparar material con tamaño uniforme y cercano a las necesidades de lassiguientes etapas, como ser procesos de concentración gravimétrica.

• Lograr un producto del tamaño cercano al producto final. Esto es importante encanteras donde el tamaño del producto final es parte de lasespecificaciones de contrato.

2. PRINCIPIOS DE LA SEPARCIÓN POR TAMAÑOS

2.1 ESCALA DE CEDAZOS

La serie de los tamaños sucesivos de los cedazos usados en cualquier planta de concentración,van del grueso al fino y se denomina escala de cedazos. Para utilizar la información conrelación a los cedazos, en informes, catálogos y otros, se ha visto por conveniente adoptar unaescala estándar de cedazos. Rittinger1 sostiene que en una escala de cedazos el diámetro de lasperforaciones en un cedazo debe tener una relación constante con el diámetro de la perforacióndel cedazo siguiente en la serie, de tal modo de hacer de la escala de cedazos una seriegeométrica. El adoptó 1,414 (= 2 ) para la indicada relación y desde entonces se ha convertidola escala común de cedazos. Para la clasificación de tamaños muy cercanos la relación de

1 Text Book of Mineral Dressing – Richards and Locke –McGraw Hill Book Company



2

Richards o el cedazo doble de Rittinger de 1,189 (=4 2) es común. Los tamices de laboratorioTyler, actualmente la escala universal en la mayoría de los países, están disponibles,incluyendo los dos anteriores, pero la serie con la relación 1,414 es la más común.

Para la Agencia de Estándares de EE.UU la malla de partida es la 200 con un diámetro dealambre de 0,0021” y un diámetro de la perforación de 0,0029”. La serie Tyler y otraspodemos ver en la tabla No.1

2.2 LÍMITES EN LA SEPARACIÓN POR TAMAÑOS

El primer proceso de separación por tamaños en la planta de concentración se lo realiza en laparrilla principal de la misma con el material que sale de la mina. En esta parrilla se troceanlos bolones con mineral con ayuda de combos, en minas pequeñas, o con rompedores de roca,en minas grandes. Los trozos de mineral resultantes se los deja pasar por la parrilla y los trozosde caja (ganga) se los separa y coloca a un lado de la parrilla, para luego ser transportadas alos desmontes de material estéril.

El siguiente paso en la planta es la separación del material en dos porciones, una que ingrese ala trituración primaria y otra pasa directamente a la siguiente etapa en la planta. La aperturaaproximada del cedazo corresponde a la apertura de salida de la trituración. El tamaño de lasperforaciones en los cedazos más finos tienen un límite, esto debido a que el cernido encedazos muy finos se hace lenta, menos eficiente y más costosa. Debajo de cierto tamaño degrano la clasificación con agua da mejores resultados que el cernido húmedo de material fino.El límite para cernir material fino está alrededor de 2 mm.

NO HACER SEPARACIÓN MEDIANTE CEDAZOS CON MATERIAL MENOR DE 2 mm

3. RENDIMIENTO DE LOS CEDAZOS

En su forma más simple, el cedazo es una superficie que tiene una serie de aberturas de untamaño determinado. El material de diferentes tamaños, que pasa sobre esta superficie sedividirá en dos partes, el material que pasa por las aperturas y el que no pasa por ellas, deacuerdo al tamaño de las partículas. La eficiencia del cernido se determina por el grado deperfección del separado del material en fracciones que pasan por encima del cedazo oatraviesan las perforaciones y quedan debajo del cedazo. (Fig. 1)

EÍ cernido es una operación continua a diferencia de la tamización y puede llevarse a cabo enseco o en húmedo. Si la operación se realiza en seco, el tamaño de corte o separación puedellegar hasta aproximadamente 28 mallas Tyler, por debajo de este tamaño se tiene unasustancial disminución en la capacidad de la máquina En cambio, si la operación es enhúmedo, el tamaño de corte puede llegar hasta 50 micrones.



3

(1) U.S.A. Serie de cedazos – ASTM Especificaciones E-11-70 * Estos cedazos corresponden a aquellos recomendados por ISO (Organización)(2).Escala de la serie de tamices Tyler. Internacional de Estándares) como un estándar internacional y su nomenclatura(3)(3).Estándar de tamices Canadiense 8 – Gp – 1d puede ser utilizada para reportes de análisis granulométricos de publicaciones(4)(4).Instituto Británico de Estándares, Londres BS – 410- 62 internacionales.(5) Especificaciones Estándar Francesas, AFNOR X – 11 – 501.(6) Especificaciones Estándar Alemanas DIN 4188

. Tabla Nº1. Tabla comparativa de series estándares de tamices

U.S.A. (1) TYLER (2) CANADIENSE (3) BRITANICO (4) FRANCES (5) ALEMAN (6)

Standard AlternativoDesignación demalla Standard Alternativo

AperturaNominal

Nº MallaNominal

AperturaM.M. Nº Apertura

125 mm106 mm100 mm90 mm75 mm

5 “4.24 “

4 “3 ½ “

3 “

125 mm106 mm100 mm90 mm75 mm

5 “4.24 “

4 “3 ½ “

3 “

63 mm53 mm50 mm45 mm

37.5 mm

2 ½ “2.12 “

2 ”1 ¾ “1 ½ “

63 mm53 mm50 mm45 mm

37.5 mm

2 ½ “2.12 “

2 ”1 ¾ “1 ½ “

31.5 mm26.5 mm25.0 mm22.4 mm19.0 mm

1 ¼ “1.06 “

1 “7/8 “¾ “

1.05 “

0.883 “0.742 “

31.5 mm26.5 mm25.0 mm22.4 mm19.0 mm

1 ¼ “1.06 “

1 “7/8 “¾ “

25.0 mm

20.0 mm

16.0 mm13.2 mm12.5 mm11.2 mm

5/8 “0.530 “

½ “7/16 “

0.624 “0.525 “

0.441 “

16.0 mm13.2 mm12.5 mm11.2 mm

5/8 “0.530 “

½ “7/16 “

18.0 mm16.0 mm

12.5 mm

9.5 mm8.0 mm6.7 mm6.3 mm

3/8 “5/16 “0.265 “

¼ “

0.371 “2 ½

3

9.5 mm8.0 mm6.7 mm6.3 mm

3/8 “5/16 “0.265 “

¼ “

10.0 mm

8.0 mm

6.3 mm

5.6 mm

4.75 mm4.00 mm3.35 mm

Nº . 3 ½

456

3 ½

456

5.6 mm

4.75 mm4.00 mm3.35 mm

Nº . 3 ½

456 3.35 mm 5

5.000

4.000

38

37

5.0 mm

4.0 mm

2.80 mm2.36 mm2.00 mm1.70 mm

781012

78910

2.80 mm2.36 mm2.00 mm

1.70 mm

781012

2.80 mm2.40 mm2.00 mm1.68 mm

67810

3.150

2.5002.0001.600

36

353433

3.15 mm

2.5 mm2.0 mm1.6 mm

1.40 mm

1.18 mm1.00 mm850 µm

14

161820

12

141620

1.40 mm

1.18 mm1.00 mm

850 µm

14

161820

1.40 mm

1.20 mm1.00 mm850 µm

12

141618

1.250

1.000

32

31

1.25 mm

1.0 mm

710 µm

600 µm500 µm

25

3035

242832

710 µm

600 µm500 µm

25

3035

710 µm

600 µm500 µm

222530

0.800

0.630

0.500

30

29

28

800 µm

630 µm

500 µm

425 µm

355 µm

300 µm

40

45

50

35

42

48

425 µm

355 µm

300 µm

40

45

50

420 µm

355 µm

300 µm

36

44

52

0.400

0.315

27

26

400 µm

315 µm

250 µm212 µm

180 µm

6070

80

6065

80

250 µm212 µm

180 µm

6070

80

250 µm210 µm

180 µm

6072

85

0.250

0.200

0.160

25

24

23

250 µm

200 µm

160 µm

150 µm125 µm106 µm

90µm

100120140

170

100115150

170

150 µm125 µm106 µm

90µm

100120140

170

150 µm125 µm105 µm

90µm

100120150

170

0.125

0.100

22

21

125 µm

100 µm90 µm

75 µm

63 µm

200

230

200

250

75 µm

63 µm

200

230

75 µm

63 µm

200

240

0.80

0.063

20

19

80 µm

71 µm63 µm56 µm

53 µm

45 µm

38 µm

270

325

400

270

325

400

53 µm

45 µm

38 µm

270

325

400

53 µm

45 µm

300

3500.050

0.040

18

17

50 µm45 µm40 µm



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Fig. Nº 1 Cernido

4. FACTORES QUE AFECTAN LA EFICIENCIA DE CERNIDO

En el trabajo de un cedazo es necesario considerar la eficiencia de cernidoparalelamente a la capacidad. Si la separación se efectúa a baja capacidad la separación serábuena y contrariamente cuando se separa a alta capacidad la eficiencia será baja.

A una determinada capacidad, la eficiencia es afectada por los siguientes factores:

• Tamaño absoluto de las aperturas• Tamaño relativo de la partícula con respecto a la apertura por la cual tiene que

pasar.• El porcentaje del área de las aperturas respecto al área total de la superficie del

cedazo• La velocidad con la que la partícula choca con la superficie del cedazo.• La humedad del material que está siendo cernido.

En la práctica el principal objetivo en el diseño de un cedazo es construir un equipo quepermita el paso de la mayor cantidad posible de partículas subtamaño a la más altavelocidad por unidad de área del cedazo.

Una de las principales preocupaciones del cernido es su eficiencia. Básicamente, eficiencia esla cantidad de material subtamaño que queda en el producto sobretamaño.

Alimentación – Material a ser procesado

Superficie de Cribado

Cajón de alimentación

Sobre tamaño – Material(producto) que pasa sobrela superficie de cribado

Sub tamaño – Material(producto) que pasa através de la superficiede cribado



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EFICIENCIA DE CERNIDO = CANTIDAD DE MATERIAL SUBTAMAÑO QUEQUEDA EN EL PRODUCTO SOBRETMAÑO

Un cernidor que trabaja con baja eficiencia puede causar serios problemas, entre los quepodemos señalar:

v Sobrecarga en un circuito cerrado – Un cernidor operando con baja eficienciagenera más carga recirculante, una parte de material que debería pasar por elcedazo retorna al circuito, reduce el rendimiento del triturador y sobrecarga alas correas transportadoras y otros equipos auxiliares.

v Productos que no cumplen especificaciones – Un cernidor final que opera abaja eficiencia puede generar productos que no estén de acuerdo con lasespecificaciones.

Existen dos métodos comunes para calcular la eficiencia de un cernidor, uno en base alsobretamaño como producto y otro en base al subtamaño como producto.

5. EQUIPO

Las máquinas de cernido se pueden agrupar en dos categorías:

v Cedazos estacionarios o fijos

v Cedazos dinámicos o móviles

5.1 CEDAZOS ESTACIONARIOS

Estos cedazos son aquellos cuya superficie de cernido permanece sin movimiento duranteesta operación. Entre estos tenemos a las parrillas y cedazos curvos (Fig. 2)



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Fig. 2 Parrilla fija (Grizzly). Mina Porco (Potosí)

5.1.1 PARRILLA (GRTZZLY)

La parrilla consta esencialmente de barras de acero redondas, triangulares, rieles, etc., cuyonúmero y tamaño depende del tamaño de la parrilla, la que depende a su vez del tipo de laalimentación del material proveniente de la mina, que puede ser por medio de locomotorascon carros mineros o directamente con volquetes o palas. También la alimentación delmineral de la mina puede ser por medio de carros metaleros o carretillas, dependiendo deltamaño de la operación minera. Las parrillas tienen una inclinación entre 20° y 50°,

Las barras, de las parrillas, en las minas son generalmente rieles de 40 Ib/yd, o 60 Ib/yd., lo cualdepende de! tamaño de la operación minera. En operaciones muy pequeñas se usan parrillascon rieles de 20 Ib/yd, incluso parrillas construidas con chajllas. La separación entre riles estaen función del tamaño de las trituradoras primarias. Sin embargo, se puede indicar quefluctúan entre 2 cm y 30 cm.

En la figura 3 podemos observar la parrilla principal de la mina de Porco, donde los rieles de60 lbs./ yd. han sido forrados con plancha resistente a la abrasión para prolongar la vida de losrieles. Esta parrilla tiene una parte inclinada de 45º y otra parte plana, donde se acumulan losbolones estériles.

En las parrillas normalmente se trabaja en seco, sin embargo, se recomienda regar elmaterial para evitar la formación de polvo



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Fig. 3 Parrilla (Grizzly)

4.1.2 CEDAZOS CURVOS

Este tipo de cedazos estacionarios se caracterizan por su superficie curva y se conocen lossiguientes tipos:

4.1.2.1 CEDAZOS D.S.M.

Desarrollado por la Dutch State Mines (D.S.M.), de donde recibe su nombre. La superficie decernido es curvo y está formada por barras horizontales paralelas, separadas a unadeterminada distancia (Fig. .4). La pulpa es alimentada tangencialmente desde la partesuperior de tal manera que ésta se divide en dos corrientes, una que pasa por la separaciónentre las barras y la otra que se desliza sobre la superficie del cedazo.

4.1.2.2 CEDAZOS CTS

Desarrollados por la Consolidated Tin Smelter (Fig. 5). La superficie curva es de malla dealambre tejido, que por la parte convexa tiene los llamados ·”crimps” que sirven para removerla corriente de partículas subtamaño.

4.2 CEDAZOS DINÁMICOS O MÓVILES

4.2.1 CEDAZOS ROTATORIOS

Uno de los más antiguos cedazos rotatorios es el trommel, muy difundida en la explotación deyacimientos aluviales, en dragas y plantas lavadoras. Este trommel es un cedazo cilíndricoinstalado ligeramente inclinado para facilitar el deslizamiento del material dentro el mismo(Fig. 6) y puede trabajar en húmedo o seco. El material es alimentado en la parte superior deltrommel y el material subtamaño pasa a través de las aberturas del cedazo y el materialsobretamaño sale por el otro extremo del trommel, por la parte baja. En los trommels se puedemanejar material desde 55 mm hasta 6 mm.



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Fig. 4 Cedazo curvo (D.S.M.)

Fig. 5 Cedazo doble Bartles (C.T.S.)

Alimentación

Tobera

Superficie de la criba

Compartimiento deGruesosCompartimiento de

Finos

Alimentación

Sobre tamaño Sub tamaño

Pliegues



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Fig. 6 Cedazo Trommel

4.2.2 CEDAZOS GIRATORIOS

Los cedazos giratorios son cilindros cerrados de 3 niveles de cedazos, la alimentación se larealiza por la parte superior, donde se encuentra el cedazo más grueso, el material sobretamaño sale del equipo y el subtamaño pasa al siguiente nivel y así sucesivamente Este tipo decedazos trasmiten un movimiento giratorio a todo el equipo, se usa ampliamente para materialfino hasta 40 m en húmedo o seco. Sus componentes son varios cedazos montados en unarmazón el cual está sobre una tabla que descansa sobre resortes, los que a su vez están sobreuna base fija, debajo de la tabla se encuentra un motor, el cual acciona pesos superiores einferiores que imparten movimientos horizontales y verticales al conjunto (Fig. 7).

4.2.3 CEDAZOS VIBRATORIOS

Estos cedazos son los equipos más importantes en los procesos de separación en la industriaminera. Pueden procesar material entre 25 cm y 250 m. Su principal aplicación es en loscircuitos donde se necesita manipular material entre 25 cm y 5 mm.

La velocidad del flujo de material sobre el cedazo varía, dependiendo del grado deestratificación y probabilidad.

Cuando el material es descargado sobre el cedazo, la vibración causa la estratificación(pequeñas partículas buscando su paso al piso de la cama). Esto sucede en el espacio de “a” a“b”, con la máxima estratificación en b (Fig. 8). La máxima separación se produce en elespacio “b” a “c” (cernido saturado), el punto de mayor porcentaje de probabilidad, debido algran porcentaje de material fino, mucho menor que el tamaño relativo de las perforaciones delcedazo. A continuación está el área de menor probabilidad, del punto “c” al “d”. En esta áreael tamaño de las partículas y el de las perforaciones son casi iguales, y la probabilidad de quelas partículas pasen por esas perforaciones es menor. 2

2 Cryshing Handbook – ALLIS CHALMERS CORP.



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Fig. 7 Cedazo Giratorio

El la figura Nº 8 se puede apreciar el proceso de separación en cedazo simple. Una separaciónperfecta del 100 % no es posible lograr pues a partir del punto c la capacidad es muy baja.Teóricamente para una separación del 100 % se requeriría un cedazo de largo infinito.

4.2.4 MOVIMIENTO VIBRATORIO

La vibración en un cedazo inclinado se produce por medio de movimiento circular en un planovertical de 1,5 a 6 mm de amplitud y 700 a 1000 revoluciones por minuto (Fig. 9).

Para una eficiente calidad de separación, se necesita una óptima relación entre amplitud yfrecuencia. Es deseable que cuando el material se mueve sobre el cedazo, las partículas nocaigan en la misma apertura al mismo tiempo y que no salten varias aperturas. Para obteneresta situación, se debe tomar en cuenta:

Alimentación

Tamiz Grueso

Tamiz Medio

Tamiz Fino

Motor

Peso excéntricosuperior

Peso excéntricoinferior

Sobre tamaño

Segunda fracciónclasificada

Finos

Primera fracciónclasificada

Domo de descarga



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v Aperturas grandes: grandes amplitudes yfrecuencias bajas

v Aperturas pequeñas: amplitudes chicas yfrecuencias altas

La vibración levanta el material produciendo estratificación y las partículas se mueven sobre lasuperficie del cedazo debido al movimiento vibratorio y a su inclinación.

En cedazos horizontales, el movimiento deberá ser capaz de mover el material sin ayuda de lagravedad. Este movimiento con una inclinación de aproximadamente 45º, con relación a lahorizontal, tiene un componente vertical que permite la estratificación y un componentehorizontal que permite la traslación y la separación al pasar el material sobre el cedazo (Fig.10)

5. SUPERFICIE DE LOS CEDAZOS

La selección del tipo de superficie es uno de los aspectos más importantes, ya que de éstadepende del tipo de mineral a cernir, sin embargo, se puede indicar que una superficie debecumplir principalmente con los requerimientos de tamaño de corte (o de separación)y deresistencia a la abrasión y vibración.

En la práctica se utilizan tres tipos de superficies: planchas perforadas, mallas de alambretejido y barras paralelas.

Las láminas perforadas (Fig. 11) se usan para el trabajo con materiales gruesos ynormalmente están instalados en los primeros pisos de un cedazo. Su principal característica esla resistencia a la abrasión. Se fabrican perforando planchas de acero al carbono y en caso derequerirse gran resistencia a la abrasión y corrosión se fabrican de aceros al manganeso ocromo y aceros inoxidables. También se fabrican de materiales sintéticos, como el poliuretano,que se caracterizan por ser más durables, menos ruidosos e incluso las aberturas se obstruyencon menor frecuencia debido a su elasticidad, pero su costo inicial es elevado. La forma de lasaberturas puede ser circular, cuadrada, ovalada o rectangular.

Las mallas de alambre tejido son de menor resistencia que las planchas perforadas ygeneralmente se emplean para partículas de tamaño menor a 1,5” (Fig. 12). El material máscomún para su fabricación es el acero al carbón, en caso de existir problemas de corrosión seemplean aceros inoxidables o galvanizados. Existen varias formas de tejido, dando lugar porejemplo a aberturas cuadradas y rectangulares. Las mallas metálicas se instalan en loscernidores grandes divididas en secciones a objeto de cambiarlas individualmente cuandoexisten fallas, roturas y desgaste. El lugar de la alimentación suele cubrirse con pedazos degoma de correas usadas para amortiguar la caída del material sobre la malla y evitar su rápidodeterioro.

El ancho regula el espesor de la cama de partículas sobre la superficie; normalmente se acepta



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un espesor igual a cuatro veces el tamaño de la abertura cuando la densidad aparente es de 100lb/pie3 y 2,5 á 3 veces cuando el material tiene una densidad aparente de 50 lb/pie3.

a – b Estratificación al final de la alimentación. b – c Saturación del cedazo. c – d Separación por arrastre reiterado.

Fig. 8 Estratificación y separación en un cedazo.(Relación flujo a través de cedazo vs. Longitudcedazo)

Fig. 9 Movimiento vibratorio de una partícula sobre unplano inclinado.

Plataformadel cedazo

Alimentación

a b c d

MovimientoCircular Inclinación



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Fig. 10 Movimiento rectilíneo de una partícula.

Fig. 11 Planchas perforadas

Fig. 12 Mallas de alambre tejido.

Horizontal

Movimiento lineal



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En cambio, el largo regula el tiempo de retención de las partículas y lo habitual es seleccionarel cedazo con una relación de largo igual a 2 ó 3 veces el ancho. La obstrucción de lasaberturas del cedazo por las partículas de mineral reduce el área abierta y disminuye lacapacidad. Cuando la forma de las partículas es tal que produce el bloqueo de las aberturas,puede ser necesario cambiar su forma por rectangulares u ovaladas.

EL ANCHO DEL CERNIDOR REGULA EL ESPESOR DE LA CAMA Y EL LARGOREGULA LA RETENCIÓN DE LAS PARTÍCULAS SOBRE EL MISMO

SI LA DENSIDAD DEL MATERIAL ES DE 100 LB/PIE3 EL ESPESOR DE LACAMA PUEDE SER 4 VECES LA APERTURA DEL CEDAZO. SI LA DENSIDAD ESDE 50 LB/PIE3 EL ESPESOR DE LA CAMA PUEDE SER DE 2,5 A 3 VECESAPERTURA CEDAZO

6. AMPLITUD Y FRECUENCIA DE VIBRACIÓN

El cernido de partículas grandes requiere amplitud grande y frecuencia baja, mientras quepartículas pequeñas requieren amplitud pequeña y frecuencia alta. Valores prácticos deamplitud y frecuencia para diferentes tamaños, se muestran en la figura 13. Las amplitudesmenores originan bloqueos y una reducción de la capacidad así como de la eficiencia. En todaoperación debe existir una adecuada relación entre la amplitud y la frecuencia.

Fig. 13 Frecuencias y amplitudes recomendadas para eltrabajo de cernidores.

103

102

Am

plitu

d m

m.

Frec

uenc

ia rp

m.

1 10 100. Diámetro de partícula mm.

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