El muestreo asegura que un producto final cumpla con las especificaciones tal como se produce, se envía o se recibe. Además, el muestreo puede utilizarse para medir el rendimiento de la planta. La práctica implica la toma de una pequeña cantidad de material a granel a fin de representar el grupo más grande de material para su análisis.
Si bien el análisis proporcionará los datos necesarios para determinar si un producto cumple con las especificaciones o si la planta de procesamiento funciona de manera óptima, la toma adecuada y precisa de la muestra es igual de importante para proporcionar un análisis correcto de todo el producto. Las muestras pueden tomarse de forma manual o automática.
Muestreo automático vs. manual
El muestreo manual requiere que el personal de control de calidad tome físicamente la muestra del flujo de material. Entre los diferentes métodos que se utilizan para el muestreo manual, se encuentran los siguientes:
- El muestreo con la cinta detenida implica tomar una parte del material de una cinta transportadora detenida
- El muestreo de acopio implica tomar una muestra del material directamente del acopio
- El muestreo de transferencia de cinta implica tomar la muestra en un punto de transferencia, como cuando pasa de una cinta transportadora a otra
Cada uno de estos métodos tiene desafíos relacionados con la precisión de la muestra y la dificultad del procedimiento de toma de muestra. Dado que todos estos métodos requieren que el personal esté cerca de los equipos en funcionamiento y los materiales que fluyen, la seguridad es sumamente importante.
Por otro lado, el muestreo automático reduce el riesgo de seguridad, ya que el personal no debe estar presente. En este método de muestreo, se utilizan sistemas de muestreo mecánico que están automatizados para tomar una muestra representativa del material de forma precisa y adecuada.
Además de la seguridad, los sistemas de muestreo mecánico pueden utilizarse para brindar lo siguiente:
- Mejor precisión
- Mejor repetibilidad
- Mejor eficacia
- Costos de muestreo más bajos a largo plazo, particularmente costos indirectos u ocultos
¿Qué son los sistemas de muestreo mecánico?
Los sistemas de muestreo mecánico son procesos automatizados para tomar muestras representativas de una cinta transportadora, un flujo de caída o un punto fijo.
Estas máquinas pueden utilizarse para procesar casi cualquier material seco a granel, lo que incluye lo siguiente:
- Bauxita
- Carbón
- Mineral de hierro
- Coque de petróleo
- Fosfatos
- Metales preciosos
- Arena
- Sal
- Y más
Tipos de sistemas de muestreo mecánico
Existen varios tipos de sistemas de muestreo mecánico, entre los que se incluyen los siguientes:
- Sistemas de muestreo de tornillo
- Equipos de muestreo de cinta transversal
- Equipos de muestreo de flujo de caída
Sistemas de muestreo de tornillo
Aunque se prefiere el muestreo de corrientes de flujo de material para tomar la muestra más representativa, esto no siempre es posible.
Los sistemas de muestreo de tornillo son un tipo de sistemas de muestreo mecánico que se utiliza para recolectar material de un punto fijo, como un acopio, un camión, un vagón u otro contenedor.
Este tipo de sistema de muestreo es particularmente útil en aplicaciones tal como se envían o se reciben, donde el material se coloca en el contenedor de envío. Un sistema de muestreo de tornillo consta de un eje vertical en espiral que gira en un tubo. La parte inferior del eje en espiral se extiende más allá del tubo y contiene un cabezal cortante que afloja el material que se transportará en el tubo hasta una tolva de recolección en la parte superior.
Generalmente, los sistemas de muestreo de tornillo se encuentran en las siguientes aplicaciones:
- Carbón
- Coque
- Menas chancadas
- Concentrados metálicos y no metálicos
- Potasa
- Sal
- Pellets de madera
Equipos de muestreo de cinta transversal
Los equipos de muestreo de cinta transversal, también conocidos como “equipos de muestreo de barrido”, recolectan un incremento de muestra; para ello, giran una cortadora de muestras con contrapeso de forma perpendicular a través del flujo de material en movimiento en una cinta transportadora.
Este tipo de sistema de muestreo es una solución sencilla y rentable para recolectar incrementos de muestra de cinta detenida sin interrumpir las operaciones de la planta.
Los equipos de muestreo de cinta transversal suelen utilizarse en aplicaciones de áridos, arena, piedras, carbón y sal. Entre otras aplicaciones en las que se suelen utilizar equipos de muestreo de cinta transversal, se incluyen las siguientes:
- Biomasa y combustibles alternativos
- Coque
- Concentrados
- Minerales (cobre, níquel, bauxita, oro, plata)
- Fosfatos
- Potasa
- Generación de energía
- Fabricación de acero
Equipos de muestreo de flujo de caída
Los equipos de muestreo de flujo de caída incluyen una amplia variedad de diseños. La característica clave de todos estos diseños es que el material de muestra se recolecta de un flujo de proceso principal que se encuentra en caída libre o se traslada por una trayectoria, como sucede en la descarga de una cinta transportadora.
Estos tipos de equipos de muestreo suelen ser más sencillos en cuanto al diseño y la funcionalidad. Suelen ofrecer una operación muy fiable y relativamente pocos requisitos de mantenimiento. Los equipos de muestreo de flujo de caída son ideales para aplicaciones de caudal alto donde el tiempo de inactividad mínimo es un requisito, como sucede en los sistemas de descarga.
Los equipos de muestreo de flujo de caída pueden tener algunas limitaciones. Según el estilo de equipo de muestreo de flujo de caída que se analice, el tipo de equipo de muestreo suele requerir un espacio libre vertical más grande para la instalación y suele ser más invasivo y expansivo.
Entre las aplicaciones en las que se suelen utilizar equipos de muestreo de flujo de caída, se incluyen las siguientes:
- Áridos
- Metales base
- Bauxita
- Carbón
- Coque
- Concentrados
- Cobre
- Mineral triturado
- Oro
- Grava
- Hierro
- Arenas minerales
- Potasa
- Sal
- Arena
- Potasa
Equipos de muestreo de descarga inferior
Los equipos de muestreo de descarga inferior son un tipo de sistema de muestreo de flujo de caída. Cuentan con una cortadora de muestras que atraviesa el flujo de material en movimiento a una velocidad constante y, al mismo tiempo, recolecta el material que se encuentra adentro. La cortadora suelta el material en el flujo principal una vez que alcance el lado opuesto del flujo de material. La cortadora vuelve a atravesar el flujo de material en la posición original de detención, donde descargará o volcará el incremento de muestra en la tolva de descarga.
Los equipos de muestreo de descarga inferior pueden contar con un diseño de transporte elevado u horizontal.
Equipos de muestreo Vezin
Los equipo de muestreo Vezin son un tipo de sistema de muestreo de flujo de caída completamente cerrado. En el interior, cuentan con un conjunto de recolección de muestras giratorio con cortadoras de muestras que atraviesan a una velocidad uniforme el flujo de caída del material que ingresa por la parte superior de la unidad. La muestra recolectada se descarga por una tolva en la próxima parte del proceso de muestreo, mientras el material de desecho atraviesa el equipo de muestreo.
Muestreo de varias etapas
Los sistemas de muestreo mecánico pueden tener una amplia variedad de configuraciones según las necesidades de la aplicación y pueden incluir varios equipos de muestreo (e incluso chancadores de muestras) en una configuración de sistema de muestreo de varias etapas.
Por ejemplo, un equipo de muestreo principal que se utiliza para quitar una muestra de un flujo de proceso principal se consideraría un sistema de muestreo de una etapa. Un equipo de muestreo principal que descarga una muestra a un equipo de muestreo secundario se consideraría un sistema de muestreo de dos etapas.
Un muestreo de varias etapas reduce el tamaño de muestra representativa aún más para reducir la manipulación antes del procesamiento de laboratorio. La mayoría de los sistemas de muestreo de varias etapas requieren chancado, que puede conseguirse con tipos de chancadores a pequeña escala utilizados en aplicaciones de productos.
Tipos de chancadores de muestreo
Los chancadores de muestras son similares a sus contrapartes más grandes y funcionan de la misma manera, excepto que están diseñados específicamente para manipular aplicaciones de bajo tonelaje, como muestreos. Entre los tipos de chancadores de muestreo, se incluyen los siguientes:
- Chancador de cono de muestreo
- Chancador de mandíbulas de muestreo
- Molinos de martillos de muestreo
- Chancadores de rodillo de muestreo
Los chancadores de cono de muestreo chancan material entre un manto vibratorio (pieza de acero en movimiento) y un cóncavo (una pieza de acero estacionaria). Las partículas se comprimen a medida que pasan por la cámara de chancado hasta que sean lo suficientemente pequeñas como para que se descarguen por la parte inferior de la máquina.
Los molinos de material de muestreo fracturan el material en el impacto con una barra de martillo giratorio dentro de la cámara de chancado. Las partículas fracturadas se arrastran más abajo en la cámara de chancado, donde se las reduce aún más contra las zarandas de chancado.
Los chancadores de mandíbulas de muestreo chancan material entre una pieza de acero en movimiento y una estacionaria que forman una cámara de chancado en forma de V. El material se comprime hasta que sea lo suficientemente pequeño como para que se descargue por la parte inferior de la cámara.
Los chancadores de rodillo de muestreo chancan material entre dos rodillos giratorios o entre un rodillo y una placa quebradora. El material del chancador de rodillo sale por la parte inferior de la máquina.
Cómo elegir un sistema de muestreo mecánico
Los tipos de equipos de muestreo que se utilizan en una aplicación varían en función de los siguientes factores:
- Industria
- Material, lo que incluye tamaño y densidad a granel
- Ubicación geográfica
- Diseño de la planta
- Operaciones de la planta
- Preferencia
La solución de muestreo adecuada para una aplicación se determinará en función de todos estos factores, así como de los objetivos e inquietudes de todas las partes involucradas en el proceso de muestreo. Entre ellos, se pueden incluir operadores, usuarios finales, empresas de pruebas, asesores de muestreo y empresas de ingeniería.
El desarrollo de una solución de muestreo implica un conocimiento exhaustivo de la aplicación, particularmente de las necesidades y objetivos relacionados con el muestreo.
Beneficios de los sistemas de muestreo mecánico
Los sistemas de muestreo mecánico tienen muchos beneficios en comparación con el muestreo manual, entre los cuales se incluyen los siguientes:
- Se limita la exposición del personal a los equipos operativos
- Se minimizan los requisitos de manipulación manual de material
- Se elimina el criterio humano en la recolección de muestras
- Se reduce la posibilidad de un error humano en el proceso de muestreo
- Se determina correctamente la composición de un material
- Se valora correctamente el material tal como se envía o se recibe
- Hay un chancado, reducción y recolección automatizado de muestras
- Se garantiza que el producto cumpla con las especificaciones
- Se garantiza que se cumplan los requisitos del contrato
El muestreo automatizado con sistemas de muestreo mecánico es mucho más eficaz que el muestreo manual y, en la mayoría de los casos, ofrece mejores resultados. Puede que los sistemas de muestreo mecánico no contribuyan con la producción de un producto final, pero son fundamentales para valorar ese producto de manera adecuada y garantizar que la planta funcione correctamente. Los equipos de muestreo de calidad y muestreo correcto permiten que una organización agilice y comprenda mejor su operación.
