Materiales de construcción Análisis del tamaño y la forma de las partículas para mejorar el rendimiento del producto

Los materiales de construcción son necesarios para una amplia gama de trabajos de construcción como carpintería, techado, refuerzo estructural, aislamiento y fontanería. El tamaño y la forma de las partículas de las materias primas influyen en la calidad y el rendimiento del producto final, por lo que requieren un control de calidad mediante la caracterización de partículas. Los analizadores de Microtrac se utilizan de manera eficaz para determinar el tamaño y la forma de diversos materiales de construcción.

Los materiales de construcción abarcan desde sustancias naturales como roca, arcilla, arena y madera, hasta polímeros sintéticos y múltiples combinaciones de ambos (compuestos). El hormigón o el mortero, por ejemplo, son mezclas de cemento y áridos como la arena o la grava.

¿Por qué son tan importantes las propiedades de las partículas en los materiales de construcción?

El tamaño y la forma de las partículas de las materias primas son importantes por muchas razones. La distribución granulométrica tiene diversos efectos en el procesamiento de los materiales de construcción, por ejemplo:

Fluidez del polvo: una distribución amplia o un exceso de partículas finas reduce la fluidez
Segregación: una distribución amplia provocará la segregación por tamaño
Reología de la suspensión: las partículas finas o las partículas con forma irregular aumentan la viscosidad

Efectos problemáticos debido a partículas de gran tamaño

Mala calidad del producto final (granos que sobresalen del yeso, superficies rugosas de las baldosas, materiales no homogéneos que pueden romperse)
Cambios en la apariencia del producto final
Cambios en el comportamiento del flujo y otros parámetros del proceso del producto final
Obstrucción de los tamices de producción
Eliminación de material del proceso de producción y reciclaje (costes y esfuerzo adicionales)

Efectos problemáticos por partículas de pequeño tamaño

Cambio en la apariencia del producto final
Polvo (contaminación) en el lugar de trabajo
Obstrucción de los filtros
Cambios en el comportamiento del flujo y otros parámetros del proceso del producto final

Análisis granulométrico: qué es y métodos - Resumen de productos

Microtrac ofrece productos para todas las tecnologías destinadas al análisis granulométrico.

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Solución Analizador de tamaño y forma de partículas CAMSIZER X2

Menor tiempo de medición. Mejor resolución óptica. Más fotogramas por segundo.

El CAMSIZER X2+ es uno de los analizadores del tamaño y la forma de partículas más potentes y versátiles, con un amplio rango de medición que combina tecnología puntera en la cámara con opciones de dispersión flexibles. Basado en el principio del análisis dinámico de imágenes (ISO 13322-2), el CAMSIZER X2+ proporciona información precisa sobre el tamaño y la forma de las partículas en polvos, gránulos y suspensiones en un rango de medición de 0,9 μm a 8 mm.

El CAMSIZER X2+ genera un flujo de partículas caracterizado por un sistema óptico de alta resolución. Una fuente de luz LED estroboscópica ultrabrillante y dos cámaras digitales de alta resolución alcanzan una velocidad de fotogramas de más de 420 imágenes por segundo, que se analizan en tiempo real por un potente software. De este modo, el CAMSIZER X2+ capta imágenes de cientos de miles a varios millones de partículas con la máxima precisión en un período de tan solo 1 a 3 minutos.

El CAMSIZER X2+ ofrece muchísima información sobre partículas que permite realizar una caracterización completa y fiable del material de muestra. Es adecuado para su uso en I+D, así como en tareas rutinarias de control de calidad.

Analizador de tamaño y forma de partículas CAMSIZER X2

Ejemplo 1 Correlación del análisis por tamizado con muestras de arena

En la mayoría de los casos, la distribución granulométrica de la arena utilizada en materiales de construcción se analiza mediante el análisis por tamizado. La serie CAMSIZER de Microtrac reemplaza esta técnica, que requiere mucho tiempo y es propensa a generar errores, por un método más rápido y fiable que ofrece mayor resolución en los resultados del tamaño de las partículas, así como información adicional sobre la forma de las partículas.

Materiales de construcción - figura 1 — figura 1

Dos tipos de arena extraídos en diferentes ubicaciones y medidos con el CAMSIZER X2. Esta arena se utiliza como revestimiento en tuberías de plástico reforzado con fibra de vidrio para aumentar su rigidez. El parámetro de tamaño presentado es "xc mín." (ancho de partícula). La curva roja es ligeramente bimodal. La arena con una amplia distribución de tamaño puede compactarse más en el núcleo de la tubería, lo que proporciona al producto final una mayor estabilidad.

Materiales de construcción - figura 2 — figura 2

Se midió una muestra de arena mediante tamizado (curva negra) y con el CAMSIZER X2 utilizando dos módulos de dispersión diferentes: el módulo X-Fall (curva verde) y el módulo X-Jet (curva roja). Los resultados son muy similares, lo que demuestra que el CAMSIZER X2 puede igualar los resultados del análisis por tamizado. Por tanto, las especificaciones del producto basadas en el análisis por tamizado se mantienen invariables al hacer la transición al sistema CAMSIZER.

Ejemplo 2 Análisis del tamaño y la forma de las partículas de piedra caliza

La piedra caliza (carbonato de calcio) es una materia prima utilizada en muchos productos.

Materiales de construcción - figura 3 — figura 3

Distribución granulométrica medida con el CAMSIZER X2 en diversas calidades de piedra caliza.

Resultados de la distribución de la forma de las partículas en la misma serie de muestras de caliza. El parámetro de forma indicado es la esfericidad, definida como: esfericidad = 4 p A/ P2, siendo «A = área de la proyección de la partícula» y «P = longitud del perímetro de la proyección de la partícula». La muestra menos redonda es la n.° 6 (curva roja), mientras que la más redonda es la n.° 4 (curva azul claro).

Ejemplo 3 Dispersión efectiva de muestras de yeso

Resultado habitual de un análisis granulométrico de una muestra de yeso. El rango de tamaño es bastante amplio, desde 2 micras hasta aproximadamente 1 mm. En el gráfico se muestra el resultado del CAMSIZER X2 en el modo X-Jet, medido con una presión de dispersión de 150 kPa (curva roja).

Las partículas de yeso son aglomerantes y viscosas, por lo que los resultados del análisis por tamizado convencional revelan datos mucho menos ajustados (curva negra), especialmente en las partículas finas. Pero, si las partículas se dispersan correctamente mediante el tamizado por chorro de aire (AS 200 jet, curva azul), los resultados casan perfectamente con los del CAMSIZER X2.

Materiales de construcción - figura 5 — figura 5

Ejemplo 4 Detección de partículas de gran tamaño en revestimientos de baldosas

La detección segura y fiable de partículas de gran tamaño es uno de los objetivos más importantes del análisis granulométrico. Para ello, el análisis dinámico de imágenes con el CAMSIZER X2 es la técnica más avanzada, con una precisión inigualable.

En la figura 6 se presenta una muestra de silicato analizada con el CAMSIZER X2. utilizando el módulo X-Fall. Primero se midió la muestra original y se observó que la distribución del tamaño oscilaba entre 5 μm y 100 μm (curva roja). Después, se añadió un 0,1 % de partículas de gran tamaño (>100 μm) y se volvió a analizar la muestra (curva verde). Finalmente, se repitió el experimento añadiendo un 1 % de partículas de gran tamaño (curva azul).

Este silicato se utiliza como materia prima en el revestimiento de baldosas, y las partículas de gran tamaño producirán una superficie rugosa e irregular en la baldosa acabada. El CAMSIZER X2 detecta de manera fiable la cantidad correcta de partículas de gran tamaño. Cabe destacar que por debajo de los 100 μm, valor en el que todas las muestras son idénticas, la reproducibilidad es excelente.

Materiales de construcción - figura 6 — figura 6

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