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Conceptos básicos del muestreo

El primer paso para un análisis satisfactorio

Sampling and sample preparation of coal during ship loading

El muestreo y la preparación de las muestras son pasos esenciales en el análisis, ya que constituyen la base para obtener resultados fiables. Sin un muestreo cuidadoso y representativo, así como sin una preparación de las muestras diseñada para cumplir los requisitos del análisis, se obtendrían los resultados del análisis, pero su relevancia y valor serían cuestionables.

¿Qué significa «representativo»?

«Representativo» significa que todas las partículas de una cantidad de material que se va a muestrear tienen la misma probabilidad de aparecer en la muestra analizada.

De acuerdo con este principio, SIEBTECHNIK suministra dispositivos individuales o sistemas completos para el muestreo, la preparación y el análisis de muestras de materiales a granel y suspensiones.

¿Cómo se complementan entre sí el muestreo, la preparación de muestras y el análisis?

El muestreo es el proceso de extraer cantidades parciales (= muestras individuales) de la cantidad total que se va a muestrear (= unidad de entrega). La preparación de muestras incluye todos los pasos desde el muestreo hasta el análisis.

Los requisitos para la preparación de muestras vienen determinados por el análisis posterior; por ejemplo:

  • Las muestras destinadas a ensayos de granulometría y resistencia no deben triturarse y deben prepararse con la mayor delicadeza posible. s
  • Las muestras analíticas destinadas al análisis de los componentes químicos deben prepararse mediante varias etapas de trituración y división.
  • Las muestras analíticas para la determinación de la humedad no deben calentarse ni almacenarse al aire libre, con el fin de minimizar la pérdida de humedad.

¿Qué es el muestreo y la preparación de muestras?

El término «muestreo» se refiere a todas las operaciones necesarias para obtener muestras individuales de una unidad de entrega, de tal forma que estas se correspondan, con la precisión esperada, con la cantidad total en términos cualitativos y, además, sin error sistemático.

La «preparación de muestras» posterior comprende todos los pasos necesarios para que el material de muestra (muestras individuales) obtenido durante el muestreo se encuentre en las condiciones requeridas para los ensayos posteriores.

¿Qué es importante tener en cuenta al tomar muestras?

Al tomar muestras, hay que tener en cuenta que los productos a granel —especialmente las materias primas y los productos intermedios— suelen ser muy heterogéneos en cuanto a las características de calidad que son esenciales para su evaluación.

Cuanto más irregular sea un producto, es decir, cuanto mayor sea la varianza del flujo del producto en el punto de muestreo, con mayor frecuencia deberá tomarse la muestra. Esta es la única forma de obtener una muestra colectiva con la precisión suficiente. La toma de un gran número de muestras individuales conlleva inevitablemente el procesamiento de muestras agregadas de gran tamaño y puede resultar muy costosa. Por lo tanto, el número de muestras individuales que se deben tomar debe adaptarse a la naturaleza de los productos que se van a muestrear y a la precisión esperada.

Mineralien & Bergbau - Eisenerz
View of the slag heaps of an iron ore mine. The slag heaps from the mining industry can be processed and the raw materials recovered
Gravel - stones of different sizes and colors in a pile, with a few wilted leaves in between

Durante la posterior preparación de la muestra, debe garantizarse que la muestra compuesta resultante de las muestras individuales refleje la homogeneidad del material que se va a muestrear. En todos los procesos de trabajo, es esencial garantizar que la muestra se prepare sin ninguna pérdida significativa de características (por ejemplo, el contenido de agua).

Las elevadas exigencias que deben cumplirse en cuanto al diseño técnico de los equipos de muestreo y preparación de muestras se deben, entre otras cosas, a la elevada proporción entre la cantidad de material que se va a analizar y la cantidad total que se va a evaluar.

Cumplir el requisito de que la muestra analítica que se va a analizar se corresponda con la cantidad suministrada en cuanto a las características de calidad que se van a determinar resulta relativamente sencillo. Solo es necesario asegurarse de que las muestras se tomen en cantidad y con frecuencia suficientes a lo largo de toda la sección transversal del flujo del producto y que no se solapen con eventos periódicos de la tecnología del proceso.
En el caso de materiales estacionarios, tomar una muestra representativa resulta muy difícil y, casi siempre, solo puede llevarse a cabo con restricciones.

Normas generales para el diseño de sistemas

Como ya se ha mencionado, la forma más sencilla de tomar muestras es sobre el material en movimiento: en la cinta transportadora, en el conducto de transferencia o en el conducto de descarga. Es importante garantizar que cada muestra sea una muestra transversal de todo el flujo de material. Por lo tanto, deben registrarse toda la anchura y todo el espesor del flujo de material.

La cantidad de material producido durante el muestreo es determinante para las dimensiones del recipiente de muestreo y, teniendo en cuenta la frecuencia de muestreo, para el diseño de los equipos posteriores destinados a triturar, dividir y recoger el material de la muestra.

Peso de la muestra individual

El peso de una muestra individual se calcula según la siguiente ecuación numérica.

Ancho de la abertura del recipiente de extracción

El ancho de la abertura del recipiente de extracción debe ser tres veces el tamaño nominal máximo de grano (tamaño nominal superior) del material. El tamaño nominal máximo de grano especifica el tamaño de grano en el que el residuo en el tamiz correspondiente no debe superar el 5 %. Sin embargo, el ancho de la abertura no debe ser inferior a 30 mm, incluso con material más fino.

Velocidad del dispositivo de muestreo

La velocidad del dispositivo de muestreo debe mantenerse constante durante todo el proceso de muestreo. Al tomar muestras del flujo de material en caída, la velocidad del recipiente de muestreo no debe superar los 0,6 m/s, siempre que sea posible. De lo contrario, el tamaño del grano podría verse determinado por el recipiente de muestreo. Al tomar muestras directamente de la cinta transportadora en movimiento, la velocidad del muestreador de martillo debe ser, como mínimo, 1,5 veces la velocidad de la cinta, con el fin de minimizar los efectos de remanso provocados por el paso del muestreador.

Spoon sampler / slotted vessel sampler for ore concentrate
Hammer sampler for coal, automated sampling on the belt conveyor

¿Qué hay que tener en cuenta a la hora de triturar y moler el material de la muestra?

En función del tamaño de las partículas y del tipo de análisis posterior, el material de la muestra debe triturarse para poder dividirlo aún más. A la hora de seleccionar el dispositivo de trituración, hay que prestar atención en cada etapa del proceso para garantizar que se utilicen máquinas que no alteren los indicadores de calidad. Por ejemplo, nunca debe utilizarse una unidad de alta velocidad para determinar el contenido de agua. Debido al efecto de ventilador de este dispositivo de trituración, es de esperar una pérdida de agua.

División y homogeneización

A la hora de dividir las muestras, se aplica lo mismo que en el muestreo de las muestras individuales, es decir, cada partícula debe tener las mismas posibilidades de formar parte de la muestra. De lo contrario, la etapa de división no será representativa. Antes de cada etapa de división posterior, siempre debe realizarse una etapa de trituración para reducir el tamaño de las partículas del material y, de este modo, homogeneizarlo aún más.

Toma de muestras de material en movimiento; preparación de muestras mediante vasos de precipitados, molinos y divisores hasta obtener la muestra de laboratorio; transporte de muestras mediante sistemas de tubos; preparación de muestras con molinos de disco vibratorio y prensas de comprimidos hasta obtener la muestra para análisis.

Dispositivos para el muestreo y la preparación de muestras

El equipamiento básico de un sistema de muestreo suele constar del dispositivo de muestreo propiamente dicho y de la maquinaria para la preparación de muestras. Las muestras suelen triturarse y reducirse directamente in situ hasta alcanzar una cantidad aceptable para el laboratorio con vistas a su posterior análisis. Para ello se requiere, como mínimo, una etapa de trituración y un subagregado, así como los colectores de muestras para almacenar las muestras durante un periodo de tiempo prolongado.

Para establecer un sistema de muestreo representativo, además de los numerosos requisitos normativos, también deben tenerse en cuenta los productos muy diversos, las condiciones locales del lugar de instalación y los caudales muy variables. Esto suele requerir una solución individual y personalizada a partir de los dispositivos que se presentan a continuación.

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Rotary divider

Divisor

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Spoon sampler for turbidity - application area ore concentrate

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Crushing, breaking, grinding - crushed stone in beige to dark brown

Trituración

Ofrecemos una amplia gama de soluciones en el ámbito de la trituración gruesa, fina y ultrafina de materias primas, materiales producidos por vía química o térmica y en el reciclaje de materiales valiosos. Además de la mera reducción del tamaño de las partículas, nuestra amplia gama de productos también permite obtener formas y distribuciones específicas de partículas. Asimismo, ofrecemos soluciones para la activación mecánica de materiales.

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Sample dryer TR 500

Sample Dryers

The Sample Dryers are used for the automatic, batch-wise drying and deagglomeration of moist or wet bulk samples.

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Automated sample preparation with robot-based systems. System image

Automated sample preparation and analysis

With our robot-based sample preparation and analysis systems, we free the laboratory from routine analyses and relieve employees of constantly repetitive tasks.

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The SIEBTECHNIK TEMA automatic grinding and pressing system combines all processes from pre-grinding of fist-sized sample materials, dividing, ultra-fine grinding and pressing of the powder into a tablet in one device.

Automatic milling and pressing system (AMP)

The fully automatic grinding and pressing system can be used to convert bulk material samples into test specimens for an XRF or XRD analyzer.

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