137122155 Angulo de Reposo y Densidad Docx

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ANGULO DE REPOSO Y DENSIDAD

Efrain Gomez MendezFrancy Hurtado Hurtado

Daniela Soto Martinez

Natalia Zapata

Laboratorio de Mineralurga-Tratamiento de Materias Primas

Universidad de AntioquiaFacultad de Ingeniera

Departamento de Ingeniera Metalrgica y de MaterialesMedelln

2013


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1. OBJETIVOS

1. Explorar y conocer las diferentes propiedades de los materialesparticulados.

2. Familiarizarnos con los equipos y el trabajo que se realiza en el laboratorio.

3. Determinar propiedades de los materiales particulados para caracterizar eltipo de flujo que estos presentan.

2. MARCO TERICO

2.1. ANGULO DE REPOSO

Se denomina ngulo de reposo de un montculo degranel slidoalngulo formado entre el copete y la horizontal de la base, cuando elmaterial se estabiliza por s mismo. Al acumular granel slido sobre unplano, ste queda apilado en forma de cono. En un material granulosocualquiera el ngulo de reposo est determinado por la friccin, la cohesiny la forma de las partculas

2.1.1. FACTORES QUE DISMINUYEN EL ANGULO DE REPOSO

Menor tamao de la partcula

Menor rugosidad de la superficie de la partcula Mayor esfericidad de la partcula

Menor humedad de la pila

Mayor homogeneidad de la pila

2.2. DENSIDAD RELATIVA (GRAVEDAD ESPECFICA)

La densidad relativa es una comparacin de ladensidad de una sustancia

con la densidad de otra que se toma como referencia. Ambas densidades

se expresan en las mismas unidades y en iguales condiciones detemperatura y presin. La densidad relativa es adimensional, ya que queda

definida como el cociente de dos densidades.

A veces se la llama densidad especfica especialmente en los pases con

fuerte influencia anglosajona. Tal denominacin es incorrecta, por cuanto

que en ciencia el trmino "especfico"significa por unidad de masa.
http://es.wikipedia.org/wiki/Materia_granularhttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81ngulohttp://es.wikipedia.org/wiki/Densidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_espec%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_espec%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Densidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81ngulohttp://es.wikipedia.org/wiki/Materia_granular


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2.3. ALMACENAMIENTO Y FLUJO DE MATERIALES A GRANEL

En general, se denominan materiales a granel aquellas sustancias

disponibles en forma de partculas individuales. stas pueden ser finas

(polvo) o gruesas. Pueden citarse como ejemplos los minerales, cemento,

productos alimenticios o productos qumicos. Los materiales a granel se

almacenan, segn su cantidad, en recipientes pequeos, depsitos,

contenedores o silos. Todas estas instalaciones de almacenamiento tienen

que tener unas caractersticas tales que no perjudiquen la calidad del

producto ni causen perturbaciones al extraer el material a granel.

Los materiales a granel no se comportan como fluidos newtonianos ni al

fluir ni al estar almacenados en reposo. A diferencia de los citados fluidos,

los materiales a granel pueden transmitir tensiones de cizalla aun estando

en reposo, formando en consecuencia superficies inclinadas estables. En

general tampoco es posible establecer analogas con el comportamiento de

los slidos, ya que, por ejemplo, un material a granel no puede transmitir

tensiones de traccin significativas, a diferencia de los slidos.

Fenmenos tpicos que se presentan durante la salida de un material a

granel de una tolva o un silo:

Flujo de masa: Todo el contenido del depsito est en movimiento

durante la descarga del material a granel. Si la zona situada porencima de la tolva tiene una altura suficiente, se produce un

descenso uniforme en toda la seccin (flujo tipo pistn).

Flujo central: Durante la descarga del material a granel slo est en

movimiento una zona limitada situada encima de la abertura de

salida. Esta zona puede ensancharse hacia arriba en forma de

embudo. A los lados del material a granel que fluye se forman las

llamadas zonas muertas, en las que el material est en reposo. El

material permanece en estas zonas durante largo tiempo y slo se

descarga al final del vaciado. Adems, en el caso de materiales agranel con malas caractersticas de fluidez, el material se puede

compactar en las zonas muertas hasta el punto de que no fluye por

el nico efecto de la fuerza de la gravedad.

Formacin de bvedas: En el caso de materiales a granel con malas

caractersticas de fluidez, cohesivos, se puede formar en la tolva de


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salida una bveda, con lo que se interrumpe el flujo del material a

granel.

Segregacin: Al llenar recipientes de almacenamiento puede

producirse una segregacin cuando las partculas difieren en cuanto

al tamao, la forma o la densidad. Por regla general, la segregacinperjudica la calidad del producto.

3. DESCRIPCIN DE MATERIALES Y MTODOS

3.1. MATERIALES

Balanza, esptula, medidor de ngulo de friccin interna, dispersor, embudo,

soportes, pesas, probetas graduadas, picnmetro, bandejas, dispositivoelectrnico (ipod).

MUESTRAS: arroz, slice y feldespato LD granulometra gruesa

4. PROCEDIMIENTO

4.1. Angulo de reposo: Dejamos caer una cantidad de muestra de losdiferentes materiales, desde una altura altura aproximada de 15 cm ymedimos el algunos qie la pila de material formo con la horizontal.

4.2. Angulo de caida: A las diferentes pilas formadas en el ateriorprocedimiento, les dejamos caer una pesa desde 18 cm y medimos elnuevo angulo

4.3. Angulo de espatula:Formamos unas nuevas pilas de material y con unaespatula delgada extragimos una pequea cantidad de material a la que lemedimos el engulo varias veces.

4.4. Angulo de friccion interna:Adicionamos una catidad de las muestras enel interior de la camara del medidor del medidor de friccion, retiramos elpasador y procedimos a medir el angulo formado.

4.5. Angulo de deslizamiento:En un canal, depositamos una pequea pila de

material e inclinamos este canal hasta que se diera el primer deslizamientodel material.

4.6. Densidad del material: Pesamos el picnometro vacio y seco, luegoadicionamos aproximadamente la tercera parte del volumen del picnometrocon las muestras de los diferentes materiales, pesamos y luego llenamoscon agua el picnometro con la muestra y pesamos.


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4.7. Densidad de compactacion: En una probeta adicionamos 30 ml demuestra, aplicamos vibracion golpeando la probeta contra la muestra, luegomedimos la nueva desnsidad. Despues pesamos la muestra.

4.8. Densidad de la suspensin (picnometro): pesamos el picnometro vacio,luego lo lenamos de 50 ml suspensin y pesamos el conjunto.

4.9. Densidad de suspensin (probeta): Pesamos la probeta vacia y leadicionamos 50 ml de suspensin para luego pesar el conjunto.

5. RESULTADOS

ANGULOS DE REPOSO:

PROPIEDADMUESTRA 1

Arroz

MUESTRA 2

Slice

MUESTRA 3

Feldespato

ngulo de reposo

() 36.7 54.0 37.4

ngulo de cada

() 19.2 32.2 -----

ngulo de esptula

() 32.1 41.8 43.0

ngulo de friccininterna () ----- ---- Fino: 45.4


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ngulo de diferencia

() 17.5 21.8 ----

ngulo dedeslizamiento

()23.7 37.8 23.0

DENSIDAD:

Gs: Gravedad especfica

4213

21

WWWW

WWG

S

Volumen del picnmetro: 10ml

W1: Peso picnmetro + MuestraW2: Peso picnmetro vacoW3: Peso picnmetro + Agua destiladaW4: Peso picnmetro + Muestra + Agua destilada

Feldespato

W1: 23.14gW2: 19.87gW3: 29.64gW4: 31.69g


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Arroz

W1: 23.18gW2: 19.87gW3: 29.64g

W4: 30.71g

Slice

W1: 21.46g

W2: 19.87gW3: 29.64gW4: 30.62g

Volumen mineral (sin vibracin): 30mlVolumen mineral (con vibracin): 29mlPeso mineral + probeta: 156.73gPeso probeta: 132.73gPeso mineral: 24g

Densidad (con vibracin): 0.827g/ml

Suspensin (picnmetro):Volumen suspensin: 50mlPeso picnmetro: 34.77gPeso picnmetro + suspensin: 105.45gPeso suspensin: 70.68g


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Densidad: 1.41g/ml

Suspensin (probeta):Volumen suspensin: 50mlPeso probeta: 132.73gPeso probeta + suspensin: 200.80gPeso suspensin: 68.07g

Densidad: 1.36g/ml

6. ANALISIS DE RESULTADOS

El calculo del Angulo de reposo depende de la fluencia del material, la cual seve afectada por el tamao de partcula con respecto a la abertura de salida delembudo, en nuestra experiencia no fue posible la determinacin de este en lamuestra de feldespato pues su tamao de partcula era bastante grande encomparacin con el dimetro de salida del embudo; la fluencia tambin

depende de las fuerzas electrostticas, esto lo comprobamos al realizar lamedida a la muestra de slice, debido a su pequeo tamao de partcula fuenecesario tener un efecto de vibracin constante para vencer la oposicin deesta fuerza. En la muestra de arroz no tuvimos problemas.

El ngulo de friccin interna no fue posible calcularlo para ninguna muestra. Enlas muestras de arroz y feldespato el tamao de partcula nuevamente era muygrande en comparacin con la abertura de la placa; por el contrario la muestrade slice no fluyo porque el tamao de partcula era muy pequeo, nuevamente

la fuerza electrosttica impidi su movimiento, intentamos causar un efecto devibracin, pero no obtuvimos un resultado favorable. Para realizar el clculoutilizamos de muestra de feldespato con un tamao de partcula inferior anuestra muestra y de forma esfrica, en esta oportunidad obtuvimos unresultado altamente bueno ya que al ser esfricas tienden a fluir mejor.


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El ngulo de cada se puede ver afectado en ms medida por las fuerzaselectrostticas presentes en las muestras con tamao de partcula mspequeo.

7. PREGUNTAS

7.1. Relacione las propiedades como tamao, forma y densidad con elngulo de reposo y la fluidez de un material?Tamao: A menor tamao de partcula aumenta el rea superficial y por lotanto las fuerzas electroestticas tambin, impidiendo que el material fluyalibremente.

Forma: Una geometra suave permite que las partculas se deslicen mejorentre ellas, por lo que una forma esfrica es la ideal para permitir el mayorflujo de material.Densidad: Un materia menos denso y mas aireado fluye de forma mas fcil.

Entre mas fluya un material, menor es su ngulo de reposo.

7.2. La humedad y la temperatura pueden afectar su flujo libre?Si, la humedad y la temperatura hacen que las partculas se aglomeren,

impidiendo que fluyan libremente.

7.3. Que material podr fluir mas fcilmente en un silo al ser descargado?Fluye con mayor facilidad un material con partculas gruesas que uno conpartculas fina, sin embargo una correcta distribucin de partculas finas ygruesas podra tener mejores resultados, debido a que las partculas finasactan como lubricante para las gruesas.

7.4. Explique porque la densidad aparente empaquetada que la densidadaparente aireada?

Se obtiene una mayor densidad porque las partculas se ordenan de unaforma mas ordenada con menos espacios vacos.

7.5. Si un solido es menos denso que el agua, como podra determinarsesu densidad?Con un dispositivo que fuerce la entrada en el agua del material, y as,poder medir su empuje.


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7.6. Que otros mtodos existen para determinar la densidad de materialessolidos?Si se tiene una geometra sencilla se puede calcular el volumenmatemticamente y peso en una balanza, se pueden usar otros mtodoscasi todos basados en el principio de Arqumedes como una balanza

hidrosttica.

8. CONCLUSIONES

Las partculas esfricas tienen muy buen flujo, contrario a lo que sucede enlas partculas que son muy irregulares. Por esta razn, es que la muestra

de arroz, formado de partculas lisas y elipsoidales presento ngulos dereposo menores.

Si tomamos el tamao independiente de la forma y densidad de la partcula,se pudo observar que las partculas de slice con tamao muy pequeo, nofluyeron debido a su alta cohesin, caso contrario ocurri con las partculasgruesas que tuvieron muy buen flujo.

Las fuerzas de cohesin y de rozamiento influyen grandemente en la formadel cono, especialmente en las partculas finas. Para disminuir esta

cohesin y rozamiento se utilizamos un efecto de vibracin de constante.

Industrialmente para disminuir este fenmeno se utilizan mecanismos comola adicin de unas sustancias llamadas lubricantes que se adicionan algranulado en cantidades muy pequeas, La eliminacin en el material detoda humedad de equilibrio superior al 5% y el Tamizado de las partculasmenores a 50 M, siempre y cuando la proporcin de stas en el granuladono sea muy alta.

La densidad de un solido se determina como la relacin que existe entre su

masa y el volumen ocupado. Como estos estn formados por partculas detamaos diferentes, cada una de las cuales dependiendo de la afinidad queposean tendr diferente grados de empaquetamiento.


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9. FOTOS


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10. BIBLIOGRAFA

http://docencia.udea.edu.co/qf/farmacotecnia/07/intro.html http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81ngulo_de_reposo

http://www.unicrom.com/tut_fuerza_electrostatica.asp
http://docencia.udea.edu.co/qf/farmacotecnia/07/intro.htmlhttp://docencia.udea.edu.co/qf/farmacotecnia/07/intro.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81ngulo_de_reposohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81ngulo_de_reposohttp://www.unicrom.com/tut_fuerza_electrostatica.asphttp://www.unicrom.com/tut_fuerza_electrostatica.asphttp://www.unicrom.com/tut_fuerza_electrostatica.asphttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81ngulo_de_reposohttp://docencia.udea.edu.co/qf/farmacotecnia/07/intro.html

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