Los tamaños de tamiz no son arbitrarios; forman parte de un sistema estandarizado basado en el número de aberturas por pulgada lineal o el tamaño preciso de esas aberturas en milímetros (mm) o micrómetros (µm). Si bien no existe una lista universal única, los tamaños se definen mediante estándares como ASTM E11 (en EE. UU.) e ISO 3310, que proporcionan una serie consistente de tamices de malla de alambre para un análisis preciso del tamaño de partícula. Un "número de malla" más alto indica más aberturas por pulgada y, por lo tanto, aberturas más pequeñas para partículas más finas.
La clave para comprender los tamaños de tamiz es darse cuenta de que son herramientas utilizadas en una serie, o una "pila". El objetivo no es encontrar un tamaño específico, sino seleccionar una progresión estandarizada de tamaños que trabajen juntos para separar un material en fracciones distintas, revelando su distribución completa del tamaño de partícula.
Cómo se definen los tamaños de tamiz
Para realizar un análisis del tamaño de partícula, primero debe comprender el lenguaje utilizado para describir los tamices. Este sistema se basa en una relación clara e inversa entre el número de malla y el tamaño de la abertura.
El concepto de número de malla
El número de malla de un tamiz se refiere al número de aberturas en la pantalla de malla de alambre a lo largo de una pulgada lineal.
Por ejemplo, un tamiz de malla #8 tiene ocho aberturas por pulgada. Un tamiz de malla #200 tiene 200 aberturas por pulgada.
Por lo tanto, un número de malla más alto significa más alambres, más aberturas y, en consecuencia, aberturas más pequeñas.
De malla a micras y milímetros
Cada número de malla estándar corresponde a un tamaño de abertura específico, generalmente medido en milímetros (mm) o micrómetros (µm). Un milímetro es igual a 1000 micrómetros.
Aquí hay algunos tamaños de tamiz estándar comunes de EE. UU. para ilustrar la relación:
- Tamiz #4: abertura de 4,75 mm (grava gruesa)
- Tamiz #10: abertura de 2,00 mm (arena gruesa)
- Tamiz #40: abertura de 425 µm (arena fina)
- Tamiz #200: abertura de 75 µm (límite de limo y arcilla)
Como puede ver, el número de malla y el tamaño de la abertura tienen una relación inversa.
Organismos clave de estandarización
Las dimensiones de los tamices se rigen por estándares oficiales para garantizar que los resultados sean repetibles y comparables entre diferentes laboratorios.
Los dos estándares dominantes son ASTM E11 (común en los Estados Unidos) e ISO 3310 (el estándar internacional). Aunque en gran medida armonizados, es fundamental utilizar tamices del mismo estándar dentro de un solo análisis.
Construcción de una pila de tamices para análisis
El verdadero poder del tamizado proviene del uso de múltiples tamices apilados, desde la abertura más grande en la parte superior hasta la más pequeña en la parte inferior, con una bandeja sólida al final para recoger las partículas más finas.
El objetivo: una curva de distribución
El propósito de una pila de tamices es dividir una muestra por peso en diferentes fracciones de tamaño. Al pesar el material retenido en cada tamiz, puede generar una curva de distribución del tamaño de partícula.
Esta curva es lo que revela el carácter de su material, ya sea bien graduado (un amplio rango de tamaños) o mal graduado (un rango estrecho de tamaños). Esta distribución es fundamental para predecir el comportamiento de un material, como su resistencia en el hormigón, su capacidad de filtración o su miscibilidad.
La progresión √2
El método más común y técnicamente sólido para seleccionar tamices para una pila es utilizar una progresión √2 (raíz cuadrada de 2).
En este sistema, el tamaño de la abertura de cada tamiz sucesivo en la serie es aproximadamente 1,414 veces más pequeño que el tamiz superior. Esto crea puntos de datos espaciados uniformemente cuando se trazan en una escala logarítmica, proporcionando una imagen clara y precisa de la distribución.
Errores comunes y limitaciones
Si bien el análisis de tamiz es un método sencillo y confiable, es esencial comprender sus limitaciones para garantizar una interpretación precisa.
El límite inferior del tamizado
El análisis de tamiz se vuelve poco práctico e inexacto para polvos muy finos. Las partículas más pequeñas que ~38 micrómetros (malla #400) tienden a aglomerarse, adherirse a los alambres de la malla debido a la electricidad estática y resistir el paso a través de las aberturas.
Para estos materiales finos, se requieren otros métodos como la dispersión de luz estática (difracción láser) o la dispersión de luz dinámica.
La influencia de la forma de la partícula
El tamizado mide inherentemente una partícula basándose en su segunda dimensión más grande. Una partícula alargada o plana (como una astilla de roca) puede pasar a través de una abertura de malla que es más pequeña que su longitud total.
Esto significa que el análisis de tamiz proporciona una distribución basada en la capacidad de una partícula para pasar a través de un orificio cuadrado, lo que puede no representar su verdadera forma geométrica o volumen.
La consistencia del procedimiento es clave
Los resultados de un análisis de tamiz dependen en gran medida del procedimiento. Factores como la duración del agitado, la intensidad del movimiento de agitado y el tamaño inicial de la muestra pueden afectar la distribución final. Para que los resultados sean comparables, el procedimiento debe ser consistente.
Cómo seleccionar la serie de tamices adecuada
La elección de los tamices correctos depende completamente del material que esté analizando y de la pregunta que deba responder.
- Si su enfoque principal es el control de calidad de un material conocido: Utilice la pila de tamices estándar establecida especificada en el método de prueba de su industria (por ejemplo, ASTM C136 para agregados) para garantizar el cumplimiento.
- Si su enfoque principal es caracterizar un material nuevo o desconocido: Comience con una amplia gama de tamices en una progresión √2 para capturar la distribución completa antes de refinar su selección para futuras pruebas.
- Si su enfoque principal es separar un material en un punto de corte específico: Seleccione dos tamices primarios, uno un poco más grande y otro un poco más pequeño que el tamaño de partícula deseado, para aislar su fracción deseada de manera eficiente.
- Si su enfoque principal es analizar polvos muy finos (por debajo de ~45 µm): Reconozca los límites del tamizado mecánico y elija un método alternativo como la difracción láser para obtener resultados confiables.
En última instancia, una cuidadosa selección de los tamaños de tamiz transforma una simple prueba de separación en una poderosa herramienta para predecir y controlar el rendimiento del material.
Tabla resumen:
| Tamaño de tamiz común de EE. UU. | Número de malla | Tamaño de abertura (mm) | Tamaño de abertura (µm) | Material típico |
|---|---|---|---|---|
| Grava gruesa | #4 | 4,75 mm | 4750 µm | Grava |
| Arena gruesa | #10 | 2,00 mm | 2000 µm | Arena |
| Arena fina | #40 | 0,425 mm | 425 µm | Arena |
| Límite de limo/arcilla | #200 | 0,075 mm | 75 µm | Finos |
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