Informe 1 Lab

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UNIVERSIDAD ANDRES BELLO FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA CIVIL EN MINAS

LABORATORIO N°1: “Tiempo Óptimo de Tamizaje y Análisis Granulométrico”

Matias Alvear Matias Bernal Tomas Buchacra Oliver Martinez

UNIVERSIDAD ANDRES BELLO FACULTAD DE INGENIERIA

ÍNDICE RESUMEN EJECUTIVO ......................................................................................... 2 INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 3 OBJETIVOS ............................................................................................................ 4 Objetivos Principales............................................................................................ 4 Objetivos Secundarios ......................................................................................... 4 ALCANCES ............................................................................................................. 5 MARCO TEÓRICO.................................................................................................. 6 DESARROLLO EXPERIMENTAL ........................................................................... 8 RESULTADOS Y ANALISIS.................................................................................... 9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................ 15 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 16 ANEXOS ............................................................................................................... 17

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RESUMEN EJECUTIVO En el presente informe se da a conocer la experiencia de los laboratorios 1 y 2, los cuales fueron de preparacion de la muestra y el proceso de tamizado, aplicado a una muestra de mineral. Para la preparación de la muestra, se tomaron 2091 g de mineral, previamente masados en la balanza, los cuales fueron llevados al proceso de chancado, pasando por el chancador de mandíbula, chancador de cono y chancador de rodillo. Luego de estar totalmente finalizada la secuencia de chancado del mineral, se pasa por un paño roleador para homogenizar la muestra, y pasar a separar 4 muestras en el cortador de rifle, dejándolas en bolsas de aproximadamente 250g cada una. En el segundo día, se realizó a una de estas muestras el análisis granulométrico mecánico por tamizado, donde se separó la muestra para determinar sus tamaños, por una serie de tamices ordenados de mayor a menor abertura, y las que se expresaran de forma analitica. El método analítico se expresará a través de tablas, calculando los porcentajes retenidos y los porcentajes que pasa por cada tamiz. Uno de los objetivos fue encontrar el modelo de distribución y los valores de sus parámetros que se ajusten lo mejor posible a la muestra, así como 80% en peso acumulado pasante (P80).

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INTRODUCCIÓN La preparación de muestras es una etapa esencial en el proceso analítico, ya que se debe obtener una fragmentación adecuada para poder ser trabajada y así cumplir con los requisitos. Un muestreo correcto producirá una submuestra homogénea que será representativa en la muestra total, permitiendo que los datos analíticos sean mas acertivos y significativos. El tiempo de tamizaje es el proceso en el cual son sometidas una cierta cantidad de muestras para poder determinar la duración adecuada en donde la variación del peso retenido se mantenga constante obteniendo así el tiempo óptimo. El análisis granulométrico se emplea de forma muy habitual. Es común para la identificación y caracterización de los materiales geológicos en la ingeniería. Este análisis consiste en hacer pasar el mineral por una serie de tamices desde el de menor número de malla hasta el mayor, obteniendo así un material más fino con el propósito de determinar el tamaño de las partículas que constituyen el suelo y fijar en porcentaje de su peso total la cantidad de granos de distintos tamaños que el mismo contiene. En el siguiente informe se detalla el proceso de preparación de muestreo, en el cual se trabajó en el laboratorio con una muestra fragmentada de 2 kg, la cual fue sometida a un proceso de chancado de 3 etapas, chancador primario (chancador de mandíbulas), posteriormente en el chancador secundario (chancador de cono), y luego fue tratada en el chancador terciario (chancador de rodillo), con el fin de disminuir su tamaño y favorecer el grado de liberación de las partículas valiosas, para posteriormente llevar a cabo las pruebas donde se determinó el tiempo optimo de tamizaje. Este proceso es frecuentemente utilizado en minería en estudios de optimización en planta y de este modo determinar el tratamiento adecuado del material, obteniendo una mayor rentabilidad en los procesos y las operaciones.

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OBJETIVOS Objetivos Principales -

Analizar el tiempo óptimo necesario de tamizaje, con muestras previamente preparadas. Determinar la distribución por tamaño de partículas de una muestra de suelo mediante tamizado

Objetivos Secundarios -

-

-

-

Conocer y aplicar los procedimientos de preparación de muestras como así los procedimientos necesarios para obtener el tiempo óptimo de tamizaje. Conocer y adquirir conocimientos del método de análisis granulométrico mecánico para poder determinar de manera adecuada la distribución de las partículas de un suelo y la forma de representar los resultados obtenidos Se estudiara la variación de P80 (tamaño correspondiente al 80% de pasante del producto final) en función del modelo de distribución de tamaño de partícula. Evaluar y entender los modelos de distribución de partículas. Los que se tendrán en cuenta son: Rosin-Rammler y Gates-Gaudin-Schumann.

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ALCANCES     





Usar los implementos de seguridad al momento de chancar el material. Usar la tapa frontal de los chancadores para evitar accidentes. Al masar, se debe tener calibrada la pesa y además, no se debe apoyar sobre el meson donde se encuentra la pesa, ya que puede afectar el valor. Las bandejas que se utilizan para obtener el peso de las muestras deben estar previamente pesadas, para el posterior calculo a realizar. Al utilizar el cuarteador de riffle, se debe arrojar la muestra en el centro de este lentamente, de manera de obtener submuestras aproximadamente iguales. Para este ensayo, en el uso de las mallas para el tamizado es necesario asegurarse de limpiar correctamente cada una de estas, ya que puede afectar el peso de la muestra al finalizar el ensayo. Debe haber un registro del peso de cada tamiz, esto para un calculo posterior del proceso de tamizado para obtener el peso retenido de la muestra.

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MARCO TEÓRICO o Tiempo Optimo de Tamizaje Para determinar un tiempo óptimo de tamizaje, se debe realizar el proceso de tamizaje con ciertos números de tamices y distintos tiempos aleatorios, de los cuales se determinará el tiempo óptimo. Para determinar este valor, se deben observar los datos obtenidos en el laboratorio, en donde se aprecian en cualquier malla que el porcentaje de sólido retenido comience a mantenerse constante en cada tamiz estará indicando que a contar de ese tiempo el porcentaje de retención en cada malla no presentará ninguna variación si es que este es sometido a un tamizaje más prolongado. De esta manera se puede determinar el tiempo óptimo, complementándolo con un gráfico por cada malla del tiempo vs el peso retenido del sólido.

o Análisis granulométrico. El análisis Granulométrico es la determinación de los tamaños de las partículas de una cantidad de muestra de suelo. En los suelos granulares nos da una idea de su permeabilidad y en general de su comportamiento ingenieril, no así en suelos cohesivos donde este comportamiento depende más de la historia geológica del suelo.

o Técnicas analíticas Independientemente de la técnica o el conjunto de técnicas a emplear en el análisis granulométrico es muy importante la representatividad de la muestra analítica de la muestra inicial y su cantidad. Es indudable que el muestreo, la manipulación y el procedimiento de la preparación de la muestra analítica pueden cambiar sus características físicas y, hasta inclusive, las químicas debido a reacciones topoquímicas o mecano-química durante el proceso de trituración y/o pulverización.

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o Técnicas de tamizado El tamizado se puede definir como la técnica de clasificar partículas de una muestra en términos de su capacidad o incapacidad que presentan para pasar a través de un orificio de dimensiones regulares. La técnica consiste en colocar la muestra de polvo en la parte superior de un juego de tamices, uno debajo del otro con una secuencia de reducción sucesiva del tamaño del orifico de la malla. El juego de tamices junto con la muestra se agita y las partículas con las dimensiones adecuadas pasaran a través de las diferentes mallas, reteniéndose sobre aquellas las partículas que no presenten la capacidad de atravesarlas. La relación entre el tamaño del orificio y el diámetro del alambre empleado definen el número de orificios por pulgada que se diferencian en cierta medida acorde a los diferentes estándares existentes: ASTM, USA, UE etc. o Curva de Distribución Granulométrica Es la representación gráfica de la composición de los áridos después de haberlos separado en las distintas fracciones. -

Gates-Gaudin-Schumann: Esta función se obtiene al comparar los valores del porcentaje acumulado pasante con el tamaño de partícula. 𝑥 𝑚 𝐹(𝑥) = 100 [ ] 𝑘

Fig 1: Grafico que representa la curva de distribucion granulometrica

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-

Rosin-Rammler: Al efectuar un análisis granulométrico se obtiene un conjunto de datos experimentales de tamaño de partícula y su respectivo porcentaje pasante, los cuales se ajustaran a una distribución de R-R, si cumplen con la siguiente expresión. 𝐹(𝑥) = 𝑒 (−

𝑥 𝑚 ) 𝑥0

Fig 2: Grafico representativo del analisis granulometrico según Rosin-Rammler

La aplicación de los gráficos de los modelos presentados anteriormente se usan para:     

La determinación de las eficiencias comparativas de unidades de chancado y molienda. El área superficial de las partículas se determina mediante el análisis de malla. La estimación de la potencia requerida para chancar y/o moler una mena desde su tamaño de alimentación hasta un tamaño de producto determinado. El cálculo de la eficiencia de clasificar por tamaños se estima con acertada precisión. El cálculo de la eficiencia de la molienda por malla.

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Materiales necesarios:    

Paño roleador. 2 bandejas. 4 bolsas plásticas. Plumón permanente.

Equipos Utilizados: - Chancador (Mandib ́ ula, Rodillo y Cono). El principal propósito del chancado es efectuar las reducciones de tamano ̃ necesario de las partić ulas del mineral, hasta obtener un producto de una granulometria ́ adecuada que permita el desarrollo de los procesos a los que se va a someter el mineral.

El chancador de mandib ́ ula tiene como entrada un diámetro de partić ula de 5”, 6” y en su salida va a tener una reducción de tamaño de partić ula de más o menos 3⁄4”.

Fig 3: Chancador de mandibula

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UNIVERSIDAD ANDRES BELLO FACULTAD DE INGENIERIA Mientras que el chancador de rodillo tiene como alimentación un diámetro de 1⁄2” y de salida 1/32”.

Fig 4: Chancador de rodillo

Y por último el de cono tiene un diámetro de entrada de 12 mm y de salida de 1,5 mm. (Estos datos son de la ficha técnica de los equipos que se encuentran en el laboratorio, por lo que puede variar dependiendo del equipo a utilizar, también son valores que se pueden ajustar al diámetros que se quiere obtener).

Fig 5: Chancador de cono

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-

Cuarteador de Riffle.

Es un cortador de muestras de mineral, inicialmente se obtienen dos submuestras, en el caso del laboratorio la muestra se cortó 2 veces hasta obtener 4 submuestras. Existen diferentes separadores entre las hojas de acero, dependiendo de la granulometria ́ de la muestra inicial.

Fig 6: Cuarteador de Riffle

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- RO-TAP (RX-29-10, ARQUIMED).

Equipo que produce movimiento rotatorio horizontal mientras que un dispositivo lo golpea en la parte superior. En este proceso los tamices se agitan por lo que las partić ulas caen a través de ellos, hasta llegar a un tamiz en el cual las aberturas son suficientemente pequeñas para evitar el paso de las partić ulas.

Fig 7: Equipo RO-TAP

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- Set de tamices (#malla: 8, 12, 20, 30, 40, 70, 100).

El tamizado es un método de separación de partić ulas de diferentes diámetros basado esencialmente en el tamaño de dicha partić ula, los tamices se identifican por el número de malla por centim ́ etros (o pulgadas).

Fig 8: Set de Tamices

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o Formulas utilizada para el desarrollo de los cálculos

𝐹𝑖: 𝐹𝑢𝑛𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑔𝑟𝑎𝑛𝑢𝑙𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎 𝐹𝑜: 𝐹𝑢𝑛𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑔𝑟𝑎𝑛𝑢𝑙𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 𝐹𝑢: 𝐹𝑢𝑛𝑐𝑖ó𝑛 𝑏𝑎𝑗𝑜 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎

𝐹𝑖 =

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎 [𝑔] ∗ 100% 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 [𝑔]

𝐹𝑜 = %𝐹𝑜 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 + %𝐹𝑖 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎

𝐹𝑢 = 100 − %𝐹𝑜 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎 𝑜 %𝐹𝑢 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 − %𝐹𝑜 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎

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DESARROLLO EXPERIMENTAL



Primera parte: laboratorio realizado el día 20 de marzo, el cual consistió en la preparación del mineral. 1) Como primer paso se extrae una muestra de mineral que se encuentra en el laboratorio. La que será pesada en una balanza y en donde se requiere una cantidad de 2kg app. (en este caso el peso de mineral fue de 2091 gr), luego de tener la cantidad de mineral que se requiere para el laboratorio, se pasa al circuito de chancado. 2) Se procede a revisar que este todo en orden con los chancadores, se entregan las respectivas instrucciones de seguridad, para luego ingresar el mineral al chancador de mandíbula, luego se retira para ingresarlo al de cono y posteriormente al de rodillo. 3) Se hace un roleo de la muestra (100 veces) con el fin de homogeneizar la misma. 4) Con la cuarteadora de riffle, dividir la muestra en 2 hasta obtener 4 muestras de aprox. 250g, luego se pesan y se selecciona una para cada grupo.



Segunda parte: laboratorio realizado el día 27 de marzo, el cual consistió en evaluar el tiempo óptimo de tamizaje. 1) Armar y montar las mallas de tamizado según su tamaño, en orden decreciente. 2) Depositar la muestra en los tamices y poner la tapa, luego se procede a ponerla en la máquina (RO-TAP). 3) Se ajusta los tamices a la máquina, y se ingresa el tiempo requerido para la muestra, luego de esto se enciende y se deja hasta que termine el tiempo. 4) Se retiran los tamices del RO-TAP, y se procede a pesar cada uno de los tamices incluyendo el fondo para obtener el peso retenido de la muestra en cada tamiz. 5) Los datos obtenidos se van anotando en una tabla donde se especifican por muestra, número de tamiz, y tiempo de tamizaje.

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RESULTADOS Y ANALISIS Teniendo el material chancado se procede a utilizar el cuarteador de rifle con el objeto de separar el material en 2 muestras de masas similares. En la siguiente ilustración se presenta el procedimiento realizado y los pesos obtenidos en cada etapa.

Proceso de chancado.

Una vez masada la muestra de mineral de 2091 gramos se lleva a la primera etapa de conminución correspondiente al chancador primario de mandíbulas, este material tiene un diámetro de alimentación de 5”, 6”, finalizado el chancado se obtiene un diámetro promedio de salida de 3⁄4”. Luego se realiza la segunda etapa de chancado en el chancador secundario de cono con un diámetro de partícula de 12 mm y de salida de 1,5mm. Finalmente la muestra reducida en su tamaño se chanca en el chancador terciario de rodillos, la alimentación de este equipo es de 1⁄2” y de salida 1/32’’.

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UNIVERSIDAD ANDRES BELLO FACULTAD DE INGENIERIA Una vez obtenida la muestra con conminuida se utiliza el cuarteador de rifles con el objeto de separar el material en 2 partes de similar masa y homogéneas en dimensión de partículas. Teóricamente de los 2 kg de material se divide en 2 en donde solo 1 kg será utilizado, luego este kilo es dividido en 2 partes de 500 g cada una y finalmente cada muestra de 500 g se somete al cuarteador de rifles para obtener 4 muestras de 250 g.

Experimentalmente se obtuvo que de los 2091g de material se divide en 2 en donde solo 1126.4 g serán utilizados. Luego esta masa es dividida en 2 partes de 584.4 g y 543.8 g y finalmente estas muestras son sometidas al cuarteador de rifles para obtener 4 muestras de 289.9, 256.4, 304.4 ,280.8 gramos.

Tabla 1: Datos obtenidos del proceso de tamizaje realizado en 1 minuto. MUESTRA MALLA #16 #20 #30 #40 #50 #70 #100 BASE TOTAL

304.4

TIEMPO 1

Abertura(μm) Peso total(g) Retenido %Retenido 1180 560 156.2 50.8 850 433 49.6 16.1 650 401 27.6 9.0 425 365 18.6 6.1 300 379 13.4 4.4 212 342 10 3.3 150 333 9.2 3.0 0 383 22.8 7.4 307.4 100.0

Pasante %Retenido acumulado acumulado 50.8 49.2 66.9 33.1 75.9 24.1 82.0 18.0 86.3 13.7 89.6 10.4 92.6 7.4 100.0 0.0

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Tabla 2: Datos obtenidos del proceso de tamizaje realizado en 1 minuto por segunda vez. TIEMPO MUESTRA MALLA #16 #20 #30 #40 #50 #70 #100 BASE TOTAL

304.4

1

Pasante Abertura(μm) Peso total(g) Retenido %Retenido %Retenido acumulado acumulado 1180 556 152.2 49.8 49.8 50.2 850 433 49.6 16.2 66.1 33.9 650 402 28.6 9.4 75.4 24.6 425 365 18.6 6.1 81.5 18.5 300 379 13.4 4.4 85.9 14.1 212 342 10 3.3 89.2 10.8 150 333 9.2 3.0 92.2 7.8 0 384 23.8 7.8 100.0 0.0 305.4 100.0

Tabla 3: Datos obtenidos del proceso de tamizaje realizado en 2 minutos. TIEMPO MUESTRA MALLA #16 #20 #30 #40 #50 #70 #100 BASE TOTAL

304.4

2

Pasante Abertura(μm) Peso total(g) Retenido %Retenido %Retenido acumulado acumulado 1180 553 149.2 48.7 48.7 51.3 850 434 50.6 16.5 65.2 34.8 650 402 28.6 9.3 74.5 25.5 425 365 18.6 6.1 80.6 19.4 300 380 14.4 4.7 85.3 14.7 212 342 10 3.3 88.6 11.4 150 333 9.2 3.0 91.6 8.4 0 386 25.8 8.4 100.0 0.0 306.4 100.0

Página 11

UNIVERSIDAD ANDRES BELLO FACULTAD DE INGENIERIA Tabla 4: Datos obtenidos del proceso de tamizaje realizado en 4 minutos. TIEMPO MUESTRA MALLA #16 #20 #30 #40 #50 #70 #100 BASE TOTAL

304.4

4

Pasante Abertura(μm) Peso total(g) Retenido %Retenido %Retenido acumulado acumulado 1180 551 147.2 48.4 48.4 51.6 850 435 51.6 17.0 65.3 34.7 650 402 28.6 9.4 74.7 25.3 425 366 19.6 6.4 81.1 18.9 300 380 14.4 4.7 85.9 14.1 212 342 10 3.3 89.2 10.8 150 331 7.2 2.4 91.5 8.5 0 386 25.8 8.5 100.0 0.0 304.4 100.0

Tabla 5: Datos obtenidos del proceso de tamizaje realizado en 8 minutos. MUESTRA MALLA #16 #20 #30 #40 #50 #70 #100 BASE TOTAL

304.4

8

Pasante Abertura(μm) Peso total(g) Retenido %Retenido %Retenido acumulado acumulado 1180 548 144.2 47.2 47.2 52.8 850 436 52.6 17.2 64.4 35.6 650 403 29.6 9.7 74.1 25.9 425 366 19.6 6.4 80.6 19.4 300 380 14.4 4.7 85.3 14.7 212 342 10 3.3 88.5 11.5 150 333 9.2 3.0 91.6 8.4 0 386 25.8 8.4 100.0 0.0 305.4 100.0

Tabla 6: Número de malla, peso y abertura de cada una. Malla #16 #20 #30 #40 #50 #70 #100 Fondo

peso(g) 403.8 383.4 373.4 346.4 365.6 332 323.8 360.2

Abertura(μm) 1180 850 650 425 300 212 150 0

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UNIVERSIDAD ANDRES BELLO FACULTAD DE INGENIERIA Gráfico 1: P80 v/s tiempo.

P80 vs Tiempo 1820.0 1800.0

Gramos

1780.0 1760.0 1740.0

P80

1720.0 1700.0 1680.0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17

Tiempo en minutos.

Tabla 7: Tiempo y P80. Tiempo

P80 1 2 4 8 16

1810.2 1786.2 1753.4 1732.0 1701.5

En las tablas adjuntadas, se pueden observar valores expresados en función de la distribución granulométrica retenida (Fi), acumulada (Fo) y pasante (Fu) calculados a partir del peso retenido de material en cada tamiz, y donde también se puede observar que la muestra contenía en gran parte partículas de diámetro sobre los 1180 [μm], esto se dedujo por los valores obtenidos en la #16 donde quedo el mayor peso de la muestra y a la vez se refleja en la función de distribución retenida donde representa el mayor porcentaje. Cabe destacar que existe una perdida de 3 [g], esto porque se tenía en un inicio una muestra de 304.4 [g] y en el proceso ocurrió algún problema que hizo que la suma del peso retenido en cada tamiz, diera una muestra con peso de 307.4 [g]. Existe una diferencia significativa entre realizar el proceso de tamizado en 1 minuto a realizarlo por 2 minutos seguidos, ya que la masa obtenida en la base de la torre de tamices aumenta de 7.8 g a 8.4 g. Analizando el tamizado de 4 y 8 minutos, la Página 13

UNIVERSIDAD ANDRES BELLO FACULTAD DE INGENIERIA masa de la base aumentó solo en 0.1 g, por lo que se puede inferir que la curva masa de la base v/s tiempo comienza a ser constante por lo tanto no es necesario seguir tamizando. En el gráfico de P80 v/s tiempo se aprecia que la curva tiene pendiente negativa, ya que el P80 disminuye con el proceso de tamizado en el tiempo, esto se produce debido a que la mayoría de las partículas, al ser agitados los tamices comienzan a depositarse en las mallas inferiores, simultáneamente las partículas que están bajo la granulometría de cada malla reposan en cada tamiz lo que impide su caída al tamiz inferior produciéndose así la disminución de la masa en el tiempo.

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES En el laboratorio realizado se pudo reafirmar los conocimientos adquiridos en la parte teórica del ramo, lo que nos permite asimilar y comprender de una mejor manera todo lo enseñado por parte del docente. En la experiencia, con los datos obtenidos y luego con el análisis realizado, se observó que la masa presente en cada tamiz iba disminuyendo al ser tamizada nuevamente con la maquina RoTap, si bien no son variaciones muy grandes en cuanto a la masa de la muestra, esto nos permite inferir que el tiempo tiene directa relacion con el proceso de tamizado, por lo que podemos decir que un tiempo más extenso, nos permitirá obtener un tamizado más completo de una muestra. Sin embargo, la mala manipulación y limpieza de los tamices puede eventualmente afectar a los resultados, ya que una mala manipulación podría contaminar la muestra en uso y afectar directamente al peso del material tamizado. Es importante manejar tanto la muestra como los implementos con cuidado, ya que de esto dependerá la precisión del resultado obtenido. Generalmente ocurren perdidas y contaminación durante este proceso, por lo tanto la prolijidad es fundamental.

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BIBLIOGRAFÍA

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ANEXOS

-

Implementos de Seguridad

Zapatos de seguridad

Lentes

Guantes

Mascara para polvos

Delantal

Protectores Auditivo

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