TAMIZADO

a) Defina el proceso de tamizado.

El tamizado es un método físico para separar mezclas. Consiste en hacer pasar una mezcla de partículas de diferentes tamaños por un tamiz o cedazo. Las partículas de menor tamaño pasan por los poros del tamiz atravesándolo y las grandes quedan retenidas por el mismo.

b) Función primordial del tamizado.

El tamizado es un método de separación de partículas que se basa solamente en la diferencia de tamaño. En el tamizado industrial se vierten los sólidos sobre una superficie perforada o tamiz, que deja pasar las partículas pequeñas, o “finos “, y retiene las de tamaños superiores, o “rechazos “. Un tamiz puede efectuar solamente una separación en dos fracciones. Estas fracciones se llaman fracciones de tamaño no especificado, porque aunque se conoce el límite superior o inferior del tamaño de las partículas que contiene, se desconoce su tamaño real.

c) Composición general de los tamices. De que materiales están construidos, intervalos de malla, características generales.

Según la naturaleza del tamiz que es el material del que están hecho los hilos, pueden ser de acero; Bronce y nylon. Los tamices pueden ser cuadrados, rectangulares, redondos, etc.

d) Elabore un cuadro comparativo de especificaciones de mallas (por ejemplo: especificación DIN) contra luz de la malla (nm), diámetro del alambre en nm.

e) Equipos de tamizado:

Tamices y parrillas estacionarias.

Se utiliza para partículas de tamaño mayor a 2,5 cm. Consiste en un grupo de barras paralelas, espaciadas según se necesita. Se pueden utilizar horizontalmente o inclinados con un ángulo de 60º. Se dispone también de parrillas vibradoras en las que las materias de partida pasan sobre la superficie del tamiz gracias a una serie de sacudidas.

Tamices giratorios.

También llamados tambores centrífugos. Están constituidos por unos cilindros de malla o lamina metálica perforada que rueda en posición casi horizontal. Hay de tambores concéntricos (unos dentro de otros), paralelos (el alimento realiza un trayecto continuo de un tamiz a otro) o instalados

en serie (tambor único construido a base de distinta sección con tamaño diferente de abertura). Tienen muchas aplicaciones en la industria alimentaria la limpieza se puede llevar a cabo reteniendo materias indeseables de gran tamaño (cuerdas, hilos de sacos...) para separarlos de la harina, sal, azúcar, mientras se descarga el producto limpio, o alternativamente reteniendo el producto limpio y descargando las sustancias no deseables como los finos, por ejemplo en la separación de los cereales y las semillas de la arena, piedras de pequeño tamaño e hierbas.

Tamices vibratorios.

En algunos casos, en lugar de dar al tamiz sacudidas o un movimiento alternativo, se le proporciona un movimiento vibratorio para hacer que las partículas se muevan e impedir el entupido. Ésta vibración puede proporcionarse uniendo el tejido del tamiz por medio de pasadores, con la estructura del tamiz. Por el exterior de la estructura hay unos ejes rotativos que llevan martillos oscilantes que golpean sobre los pasadores. Otro método es colocar uno o dos canales ligeros o cualquier otra forma de superficie portante sobre el lado inferior de la armadura del tamiz.

Todos los tamices planos o inclinados, de sacudidas o vibratorios, pueden construirse para efectuar una o más separaciones en una sola pieza del equipo. Si sólo existe una tela en el tamiz, únicamente pueden obtenerse dos productos, el de tamaño mayor y el de tamaño menor. Es posible, sin embargo, montar dos o más telas, una sobre otra, en la misma estructura. La tela más basta está encima y la más fina debajo.

Los tamices se utilizan rara vez para operaciones en gran escala (práctica metalúrgica) con tamaños menores de dos o tres mallas. Para operaciones en escala menor se emplean con frecuencia tamices hasta cien mallas. Para los tamaños más pequeños, sin embargo, se utilizan otros dispositivos fundados en la velocidad de sedimentación se las partículas en una corriente de gas líquido, o en la fuerza centrífuga.

Serie de tamices estándar.

Juego de tamices en cascada, es decir, ordenados de arriba abajo por orden decreciente de luz o abertura de malla. El producto a analizar se añade sobre el primer tamiz, es decir aquel de abertura de malla mayor y se somete el conjunto a un movimiento vibratorio.

El producto a analizar o producto bruto, B, queda distribuido en diferentes fracciones según el tamaño de partícula denominándose:

• RECHAZO: Producto que queda sobre el tamiz.

• CERNIDO: Producto que atraviesa el tamiz.

En una tamización en cascada el cernido de un tamiz constituye la alimentación del siguiente, por tanto se obtienen tantos rechazos como tamices constituyan 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.

Las series normalizada de tamices más utilizadas son las siguientes: AFNOR (francesa), DIN (alemana), UNI (italiana), TYLER y ASTM (norteamericanas)

f) Cálculo y usos en la industria.

g) Métodos de medida de tamaño de partícula.

El tamaño de una partícula puede expresarse de diferentes modos. Si la partícula es esférica, el valor representativo podrá ser su diámetro, su área proyectada sobre un plano, su volumen o la superficie total de la partícula. Si forma cúbica, el valor representativo de su tamaño puede ser la longitud del lado, el área proyectada, el volumen o la superficie total del cubo.

Existen diversos métodos para medir el tamaño de las partículas, cuyos resultados dependen de la diferencia o intervalo de los tamaños, de sus propiedades físicas y de las características permitidas de desecación o humedad. En el laboratorio se usan, para regular la operación de tamizado, los siguientes métodos:

MICROSCÓPICO: para las partículas muy pequeñas, del orden de unas pocas micras (1 micra = 0,001 mm) la muestra puede examinarse con el microscopio; determinase el tamaño por simple medida sobre una microfotografía de aumento conocido, o puede hallarse directamente mediante un micrómetro de retícula. El método microscópico se utiliza con frecuencia en la medición de partículas de polvo contenidas en la atmósfera, así como para hallar la eficacia de un filtro de un aire.

TAMIZADO: consiste en pasar el material, de modo sucesivo, por una serie de tamices o cedazos que poseen orificios o mallas progresivamente decrecientes. El material que pasó a través de un tamiz y ha sido retenido por otro, porque sus orificios son de menor tamaño que el anterior, suele considerarse como de tamaño igual a la medida aritmética de las aberturas de ambos tamices; este valor representa el tamaño medio o diámetro medio, y se representa por el símbolo Dm .

SEDIMENTACIÓN: se basa en el hecho de que las partículas pequeñas de un determinado producto caen en el seno de un fluido a una velocidad uniforme y proporcional a su tamaño.

ELUTRIACIÓN: se basa también en la velocidad de sedimentación. Si se sitúa el material sólido en una corriente ascendente de un fluido de velocidad fija, las partículas cuya velocidad límite de caída sea inferior a la velocidad del fluido, serán arrastradas por la corriente y llevadas fuera del recipiente. Recogiendo y pesando las fracciones obtenidas en una serie de ensayos con velocidades de fluidos crecientes, se consigue un análisis granulométrico completo.

CENTRIFUGACIÓN: para las partículas de diámetro inferior a 0,5 micras, la sedimentación es demasiado lenta. De ahí que la fuerza de la gravedad se reemplace por la fuerza centrifugadora cuando hay que determinar el tamaño de partículas muy pequeñas.

OTROS MÉTODOS: la fuerza coercitiva (magnética) de un producto paramagnético, tal como la magnetita, es directamente proporcional a su superficie específica, cualquiera que sea su forma geométrica. Esta relación se utiliza para determinar la superficie, o tamaño, de tales partículas. La cantidad de luz trasmitida a través de una suspensión que contiene una cantidad definida de sólido finamente dividido y disperso en kerosén, en un tubo de dimensiones especificadas, depende del área proyectada de las partículas y se utiliza para determinar el tamaño de las mismas.

h) Conteo y medición de partículas ópticamente

Los contadores de partículas utilizan una fuente de luz de alta intensidad (un láser), un flujo de aire controlado (volumen de visualización) y detectores de acumulación de luz altamente sensibles (un fotodetector).

Teoría del funcionamiento

Los contadores de partículas con láser ópticos emplean cinco sistemas principales:

1. Rayos láser y ópticas: Un láser es la fuente de luz preferida puesto que la luz es una única longitud de onda, lo cual significa sólo un “color” de luz de alta intensidad. Los rayos láser comunes se ven rojos, verdes o casi infrarrojos. Los primeros rayos láser fueron varillas de rubí. Estas varillas fueron reemplazadas por tubos de cristal rellenos con un gas o una mezcla de gases. Los rayos láser de helio-neón (HeNe) se emplearon generalmente en contadores de partículas, si bien poco a poco fueron sustituidos por diodos láser de estado sólido. Actualmente, los diodos láser son los más comunes puesto que ofrecen potencia disponible, tamaño más pequeño, peso más ligero, costo más bajo y duración media entre fallas más prolongada.

Las ópticas coliman y enfocan la luz del láser de modo tal que éste ilumina la región de muestra de partículas, que se llama volumen de visualización. Las ópticas adicionales recogen luz dispersa y la transmiten a un fotodetector.

2. Volumen de visualización: El volumen de visualización es una cámara pequeña iluminada por el láser. El medio de muestra (aire, líquido o gas) es atraído al volumen de visualización, el láser atraviesa el medio, las partículas dispersan (reflejan) luz, y un fotodetector aglomera las fuentes de luz dispersas (las partículas).

3. Fotodetector: El fotodetector es un dispositivo eléctrico que es sensible a la luz. Cuando las partículas dispersan luz, el fotodetector identifica el destello de luz y lo convierte a una señal eléctrica o pulso. Las partículas pequeñas dispersan pulsos de luz pequeños y las partículas grandes dispersan pulsos de luz grandes. Un amplificador convierte los pulsos a un voltaje de control proporcional.

4. Analizador de altura de pulso: Los pulsos del fotodetector se envían a un analizador de altura de pulso. El analizador de altura de pulso examina la magnitud del pulso y coloca su valor en un canal de clasificación por tamaño apropiado, llamado depósito. Los depósitos contienen datos sobre cada pulso y esos datos se correlacionan con los tamaños de las partículas.

5. Caja negra: La caja negra o conjunto de circuitos de soporte mira el número de pulsos de cada depósito y convierte la información a datos de partículas. A menudo, los computadores muestran los datos y los analizan.

i) Separación de la mezcla por velocidad de sedimentación

j) Análisis por tamizado, presentación del resultado de un tamizado y explicación de los resultados, histogramas, graficas de distribución, curvas de distribución.

Granulometría por tamizado

Es un proceso mecánico mediante el cual se separan las partículas de un suelo en sus diferentes tamaños, denominado a la fracción menor (Tamiz No 200) como limo, Arcilla. Se lleva a cabo utilizando tamices en orden decreciente. La cantidad de suelo retenido indica el tamaño de la muestra, esto solo separa una porción de suelo entre dos tamaños.

El análisis granulométrico por tamizado se realiza a las partículas con diámetros superiores a 0,075 mm. (Malla 200), este ensayo se hace con una serie de mallas normalizadas (a cada número de malla le corresponde una abertura estándar), dispuestos en orden decreciente.

La información obtenida del análisis granulométrico se presenta en forma de curva, donde el porcentaje que pasa es graficado en las ordenadas y el diámetro de las partículas en las abscisas. A partir de la curva anterior, se pueden obtener diámetros característicos tales como el D 10, D30, D60, D85, etc. El D se refiere al tamaño del grano, o diámetro aparente de la partícula y el subíndice (10, 30, 60, 85) se denota el porcentaje de material más fino.

k) Restricciones de los análisis de tamizado.

No se puede controlar su eficiencia.

En cuantas aplicaciones su rendimiento es bajo ya que no se puede programar para su uso.

Su aplicación en construcción en baja ya que estos equipos son demasiado grandes y dificulta el transporte del mismo.

Daños por no usar el tamaño de partícula adecuado.

l) Explique con algún ejemplo el análisis granulométrico de datos obtenidos graficando la Fracción de masa contra diámetro promedio.

m) Usos en la industria, por ejemplo: avícola, farmacéutica, textil etc.

En la Industria Alimentaría los tamices suelen utilizarse con diferentes propósitos:

Limpieza de alimentos o de materias primas para la fabricación de alimentos. En este tipo de aplicaciones se utiliza un tamiz para separar aquellos componentes indeseables cuyo tamaño sea diferente al de los productos de interés.

Separación de una mezcla de partículas sólidas en un número pequeño de fracciones (3 o 4), de tamaño más homogéneo que la mezcla original, para su comercialización. Esta aplicación se denomina clasificación de los alimentos por tamaño.

Análisis de mezclas heterogéneas de partículas sólidas con el fin de obtener información sobre su distribución de tamaños, superficie esférica, etc. En este caso, que se denomina análisis por tamizado de productos granulares o pulverulentos, suele requerirse la separación de la mezcla original en un número mayor de fracciones que en el caso anterior.