El objeto para filtrar la arena para la obra es un tamiz, criba o cernidor, cuya función consiste en separar la arena según el tamaño de sus partículas y retirar piedras, terrones, residuos, polvo excesivo y otras impurezas. Para trabajos pequeños puede utilizarse un tamiz manual; en obras y procesos industriales se emplean cribas vibratorias, tamices giratorios o equipos vibratorios ultrasónicos.
La elección depende de la cantidad de arena, el tamaño de grano que se necesita, la humedad del material, el nivel de pureza requerido y el tipo de trabajo. La malla del tamiz debe seleccionarse de acuerdo con el tamaño objetivo de las partículas, porque el número de malla, la abertura, la humedad y la fracción cercana al punto de corte afectan el comportamiento del cribado.
Qué es un tamiz para arena
El tamiz vibratorio para arena de fundición es un equipo fundamental en la industria de la arena de fundición para el cribado y la eliminación de impurezas. Mediante vibración, a través de la malla del tamiz, se realiza el cribado, la clasificación y la eliminación de impurezas de la arena de fundición.
La calidad de la arena utilizada para moldeo y fabricación de machos es uniforme y pura, de acuerdo con el estándar de producción. El tamizado permite separar fracciones de distinto tamaño y preparar la arena para su reutilización, mezcla o incorporación a una etapa posterior del proceso.
Un tamiz puede trabajar mediante una malla metálica, una superficie perforada o una pantalla fabricada con materiales resistentes al desgaste. En los equipos mecanizados, el movimiento vibratorio facilita que las partículas pequeñas atraviesen la malla mientras las partículas grandes avanzan hasta la salida de rechazo.
Para qué sirve filtrar la arena
El filtrado de la arena sirve para eliminar impurezas, clasificar el material y obtener una granulometría más uniforme. En una obra, esta operación ayuda a preparar arena para morteros, hormigones, rellenos, soleras, revestimientos y otros trabajos en los que el tamaño y la limpieza del árido influyen en el resultado.
En la industria de la fundición, el cribado permite retirar restos de moldes, grumos, partículas metálicas, arena aglomerada y fracciones que no cumplen con el tamaño requerido. También se utiliza para acondicionar arena nueva, recuperar arena usada y controlar la calidad antes de la mezcla.
- Pretratamiento de arena nueva en el almacén.
- Cribado de arena vieja o reciclada para su reutilización.
- Mezcla de arena antes del cribado.
- Caída de arena después del tratamiento primario en la línea de fundición.
- Sistema de regeneración de arena del cribado intermedio.
- Separación de partículas grandes y materiales extraños.
- Preparación de arena con una granulometría uniforme.
Tipos de objetos para filtrar la arena
Tamiz manual
El tamiz manual es la solución más sencilla para pequeñas cantidades de arena. Está compuesto por un marco y una malla que se coloca sobre un recipiente o se sostiene con las manos mientras se mueve el material.
Es adecuado para trabajos de obra de poca escala, reparaciones, preparación de pequeñas cantidades de mortero y comprobaciones rápidas de la granulometría. Su principal ventaja es que no necesita electricidad ni un sistema de accionamiento, aunque su capacidad de procesamiento es limitada.
Criba vibratoria lineal
La criba vibratoria lineal utiliza un movimiento de vibración para transportar la arena sobre la superficie de cribado. Es adecuada para el procesamiento rápido de grandes volúmenes, por ejemplo, para la entrada de arena nueva o el tratamiento primario de arena de retorno.
La criba vibratoria lineal ofrece un rendimiento alto y una precisión de cribado buena, con una precisión de hasta 100 mallas. Puede admitir cribado multicapa, normalmente de 2 a 4 niveles, y su estructura tiene una altura reducida y una gran longitud.
Pantalla giratoria cuadrada
La pantalla giratoria cuadrada utiliza una trayectoria de movimiento que aprovecha eficazmente el área de cribado. Su rendimiento es medio-alto y resulta apropiada para arenas fluidas que requieren una separación precisa.
La trayectoria única maximiza la utilización efectiva del área de cribado. El tiempo de residencia prolongado del material garantiza una separación completa, con una precisión de hasta 200+ mallas.
Este equipo ofrece una capacidad antibloqueo buena, porque el movimiento giratorio reduce las obstrucciones. También puede realizar una clasificación precisa de múltiples capas, a menudo de más de 4 pisos, aunque su mecanismo de accionamiento es más complejo que el de una criba lineal.
Criba vibratoria ultrasónica
La criba vibratoria ultrasónica está diseñada para el tamizado fino de polvos y materiales que tienden a obstruir la malla. La vibración de microamplitud de alta frecuencia ayuda a prevenir y eliminar el cegamiento.
Su precisión puede alcanzar hasta 500+ mallas, por lo que resulta adecuada para polvos ultrafinos, arena de revestimiento, finos de arena recuperada y materiales de alta demanda. Su rendimiento es medio y está limitado por el área de la pantalla y la potencia de salida ultrasónica.
La criba ultrasónica tiene una capacidad antibloqueo excepcional, pero requiere más energía debido al generador ultrasónico. El sistema transductor ultrasónico también necesita un mantenimiento especializado.
Tamiz giratorio
El tamiz giratorio emplea un movimiento rotatorio para desplazar y separar el material. Puede utilizarse cuando se necesita una clasificación continua y cuando el espacio disponible o la disposición de la instalación favorecen una máquina compacta.
La elección entre un tamiz giratorio y una criba vibratoria depende de la capacidad requerida, la precisión de separación, el comportamiento de la arena y el espacio disponible.
| Tipo de equipo | Rendimiento | Precisión | Uso habitual |
|---|---|---|---|
| Criba vibratoria lineal | Alto | Bueno, hasta 100 mallas | Pretratamiento y grandes volúmenes |
| Pantalla giratoria cuadrada | Medio-alto | Excelente, hasta 200+ mallas | Clasificación de alta precisión |
| Criba vibratoria ultrasónica | Medio | Excepcional, hasta 500+ mallas | Polvos ultrafinos y materiales pegajosos |
Cómo funciona una criba para arena
Durante el cribado, la arena se distribuye sobre la superficie de la malla. La vibración, el movimiento giratorio o la acción ultrasónica hacen que las partículas se desplacen y entren en contacto con las aberturas de la pantalla.
Las partículas que son menores que la abertura atraviesan la malla y se recogen como material pasante. Las partículas de mayor tamaño permanecen sobre la superficie y se conducen hacia una salida diferente como material rechazado.
El resultado depende de la combinación entre el tamaño de la abertura, la velocidad de alimentación, la humedad, la amplitud y la frecuencia de vibración. Una alimentación irregular o excesiva puede reducir la eficiencia porque la arena se acumula y no entra en contacto correctamente con toda la superficie de cribado.
Factores para elegir el objeto adecuado
Tamaño de la malla
Antes de seleccionar la máquina, confirme el tamaño de malla del tamiz de arena requerido, ya que el número de malla, la abertura, la humedad y la fracción cercana al punto de corte afectan el comportamiento del cribado.
La abertura debe corresponder al tamaño de partícula que se desea conservar o eliminar. Una malla demasiado fina puede disminuir la capacidad y favorecer la obstrucción, mientras que una malla demasiado grande puede permitir el paso de impurezas que deberían retenerse.
Volumen de arena
La cantidad de material determina si conviene utilizar un tamiz manual o una máquina automática. Para pequeñas cantidades, un cernidor manual puede ser suficiente; para un flujo continuo o grandes volúmenes, es preferible una criba vibratoria o giratoria.
La capacidad de procesamiento debe corresponder a la alimentación real de la obra o de la planta. Una máquina sobredimensionada puede aumentar el consumo y el espacio necesario, mientras que una máquina insuficiente puede provocar acumulaciones, retrasos y cribado incompleto.
Humedad y contenido de lodo
La humedad de la arena influye directamente en el comportamiento del material sobre la malla. La arena demasiado húmeda puede adherirse, formar grumos y obstruir los orificios, reduciendo la capacidad de procesamiento.
Cuando la arena presenta demasiada humedad o un alto contenido de lodo, puede ser necesario realizar un presecado o un pretratamiento. También puede utilizarse un sistema de limpieza de pantalla, una pantalla vibratoria ultrasónica o un sistema de soplado de aire comprimido.
Material y resistencia de la malla
La malla debe soportar el impacto y la abrasión producidos por la arena. Las partículas metálicas afiladas, la arena vieja o reciclada y la arena a alta temperatura pueden provocar un desgaste excesivo.
Para reducir el desgaste, pueden utilizarse acero con alto contenido de manganeso, poliuretano, caucho envuelto o materiales compuestos de malla de pantalla resistente al desgaste.
Amplitud y frecuencia de vibración
Los parámetros de vibración deben adaptarse a las características de la arena. Una amplitud o frecuencia inadecuada puede reducir el salto y el transporte del material sobre la pantalla.
Una amplitud excesiva puede provocar un impacto demasiado fuerte de las partículas sobre la malla y acelerar el desgaste. El ajuste correcto favorece la distribución uniforme y mejora la eficiencia de separación.
Espacio disponible
La criba vibratoria lineal tiene una altura baja y una gran longitud. La pantalla giratoria cuadrada presenta una estructura compacta y cuadrada, con una altura moderada y un tamaño reducido.
La criba vibratoria ultrasónica puede tener una estructura lineal o circular, y su tamaño depende del área de la cubierta. El espacio disponible debe considerarse junto con las zonas de alimentación, descarga, inspección y mantenimiento.
Problemas frecuentes durante el cribado
Baja eficiencia de cribado
La arena puede acumularse en la malla y no pasar rápidamente, lo que provoca que el resultado no cumpla con los requisitos. Las causas pueden ser una selección incorrecta de la malla, parámetros de vibración inadecuados, humedad elevada, alto contenido de lodo o una alimentación irregular o excesiva.
Para mejorar el resultado, seleccione la malla de acuerdo con el tamaño objetivo de las partículas de arena. Si es necesario, utilice un equipo de pantalla en capas y ajuste la amplitud y la frecuencia según las características del material.
También es importante utilizar un alimentador uniforme, como una válvula rotatoria o un alimentador vibratorio, para evitar el impacto centralizado sobre la malla y distribuir el material por todo el ancho de la pantalla.
Obstrucción de la pantalla
El polvo fino, la arena húmeda o el material aglutinado pueden obstruir los orificios de la criba e impedir el paso de las partículas aptas. La presencia de bentonita, un exceso de resina, la adsorción electrostática o una avería en el dispositivo de limpieza también pueden causar obstrucciones.
Para reducir este problema, controle la humedad del material en origen o aumente el proceso de secado. Una bola de rebote de goma o un anillo de limpieza instalado debajo de la pantalla puede vibrar contra la parte inferior y eliminar las obstrucciones.
Para polvos extremadamente finos o materiales viscosos, utilice un sistema de soplado de aire comprimido o una pantalla vibratoria ultrasónica. También pueden emplearse mallas de alambre en cuña, mallas autolimpiables o un eliminador de electricidad estática en los entornos donde sea necesario.
Desgaste excesivo
El desgaste excesivo provoca una vida útil corta de la pantalla, reemplazos frecuentes, mayores costes de mantenimiento y más tiempo de inactividad. Las partículas metálicas afiladas, la arena caliente, una fuerza de vibración excesiva y una malla poco resistente son causas habituales.
Como medida preventiva, pueden incorporarse removedores de hierro y equipos de cribado fino antes de la criba vibratoria. También conviene evitar una amplitud excesiva y reducir la temperatura de la arena mediante un enlace de enfriamiento cuando se trate de arena caliente.
Contaminación por polvo
El proceso de cribado puede generar polvo fino, contaminar el entorno y poner en peligro la salud de los trabajadores. El problema se agrava cuando el sellado del equipo no es estricto o el sistema de eliminación de polvo resulta ineficiente.
Para limitar la emisión, mejore el sellado de la entrada, la salida y todas las conexiones del cuerpo de la pantalla mediante tiras de sellado de goma. También puede instalarse una campana extractora sobre la criba vibratoria o en los puntos clave y conectarla a un aspirador de polvo con bolsa o cartucho.
Comparación de equipos de cribado
| Característica | Criba vibratoria lineal | Pantalla giratoria cuadrada | Criba vibratoria ultrasónica |
|---|---|---|---|
| Rendimiento | Alto | Medio-alto | Medio |
| Precisión de cribado | Hasta 100 mallas | Hasta 200+ mallas | Hasta 500+ mallas |
| Capacidad antibloqueo | Moderada | Buena | Excepcional |
| Adaptabilidad | Arena seca de varios tamaños y humedad moderada | Arenas fluidas y ligeramente pegajosas | Materiales ultrafinos, viscosos, aglutinantes o electrostáticos |
| Clasificación | De 2 a 4 niveles | A menudo más de 4 pisos | Una o dos capas de alta precisión |
| Consumo energético | Moderado | Moderado | Más alto |
| Mantenimiento | Relativamente simple | Moderadamente complejo | Requiere mantenimiento especializado |
Aplicaciones del tamizado de arena
La criba vibratoria lineal se utiliza en el pretratamiento de arena nueva, el tamizado primario de arena de retorno o recuperada, el cribado previo a la mezcla y el tratamiento primario de arena caliente después del desmoldeo.
La pantalla giratoria cuadrada se emplea para la clasificación de alta precisión, por ejemplo, en la clasificación de arena de resina posterior a la regeneración, la clasificación de arena revestida y el cribado fino intermedio en sistemas de arena.
La criba vibratoria ultrasónica se utiliza para el procesamiento de ultrafinos en arena recuperada, la eliminación de impurezas en arena de revestimiento y el tamizado de precisión final para arenas de alta demanda, como las utilizadas en fundición de inversión.
Preparación de la arena para la obra
Antes de comenzar el tamizado, conviene inspeccionar la arena y retirar manualmente los elementos de gran tamaño que puedan dañar la malla. La alimentación debe realizarse de manera gradual y uniforme para evitar sobrecargas.
Si la arena está húmeda, pegajosa o contiene una gran cantidad de lodo, es necesario controlar la humedad o realizar un secado previo. Si contiene fragmentos metálicos, piedras grandes o residuos de demolición, debe efectuarse un pretratamiento antes de introducirla en la criba.
La arena tamizada debe almacenarse separada de la arena sin clasificar. Esto evita que el material limpio vuelva a mezclarse con impurezas y permite conservar por separado las distintas fracciones granulométricas.
Mantenimiento del objeto para filtrar arena
La limpieza periódica de la malla evita la pérdida de capacidad y mantiene la precisión de separación. El equipo debe detenerse antes de realizar inspecciones, limpieza o sustitución de componentes.
Es necesario revisar la tensión y el estado de la pantalla, las uniones, los elementos de fijación, los soportes, los rodamientos y el sistema de accionamiento. Las fisuras, deformaciones o zonas excesivamente desgastadas deben corregirse antes de continuar trabajando.
La presencia de vibraciones anormales, ruidos, acumulaciones de material o disminución de la producción puede indicar una alimentación excesiva, una obstrucción, una malla deteriorada o un ajuste incorrecto de los parámetros de vibración.
Zaranda vibratoria (Minera Antapacay)
Diferencia entre tamizar arena y filtrar agua
El objeto para filtrar arena en una obra no debe confundirse con un filtro de arena para agua. El tamiz o la criba separan partículas sólidas mediante una malla, mientras que el filtro de arena para riego o piscinas hace pasar el agua a través de un lecho filtrante.
Los filtros de arena son un elemento central en el tratamiento mecánico del agua y las aguas residuales. Eliminan los sólidos en suspensión, la turbidez y las partículas del agua y funcionan según el principio de filtración en profundidad.
En un filtro de arena, las partículas grandes quedan retenidas en la superficie del filtro. Las partículas más finas penetran más profundamente en el medio filtrante y son retenidas allí por interacciones mecánicas y físicas.
Por tanto, si se necesita separar arena seca para utilizarla en una obra, el objeto correcto es un tamiz o una criba. Si se necesita limpiar agua que contiene sólidos en suspensión, el equipo adecuado es un filtro de arena.
Filtro de arena para riego y piscinas
La utilización de los filtros de arena conforma el sistema de filtración más utilizado convencionalmente para acondicionar aguas de riego con gran cantidad de sólidos y material orgánico, tales como las que arrastran las procedentes de embalses abiertos y canales.
El filtrado se realiza a presión al atravesar el agua la arena del filtro en forma descendente. El proceso consta de tres acciones distintas:
- Tamizado en la capa superior de la arena.
- Filtrado en profundidad por adherencia.
- Sedimentación de partículas.
En una minipiscina también se necesita un sistema eficaz de filtración para conservar el agua limpia, impecable y cristalina. Aunque no sea una piscina de obra, el agua puede acumular impurezas, residuos y microorganismos si permanece estancada.
La arena de sílice es el agente filtrante utilizado por la propia naturaleza, permitiendo circular el agua a través de ésta y haciendo que se retengan las partículas en suspensión. El agua se limpia pasando a través de un depósito de arena.
La bomba aspira el agua de la piscina por el skimmer o el sumidero, gracias a un motor eléctrico, a la cámara de vacío que denominamos carcasa. El agua pasa a un depósito que contiene un material filtrante, generalmente arena de sílice, que realiza el tratamiento físico de filtración.
La práctica mayoría de las partículas en suspensión e impurezas quedan retenidas entre la arena de sílice. A esto se le denomina lecho filtrante. El difusor alojado en el tanque ayuda a que desaparezcan las burbujas de aire, haciendo que atraviese un caudal constante de agua.
Una vez filtrada el agua se devuelve a la piscina, completándose así el ciclo. Un ciclo es el paso total del agua contenida en una piscina a través del equipo de filtración.
Lavado y limpieza de una criba o filtro
En una criba para arena, la limpieza consiste en retirar el material acumulado en la malla y eliminar las partículas adheridas. En una instalación industrial pueden utilizarse bolas de rebote, anillos de limpieza, aire comprimido o vibración ultrasónica.
En un filtro de arena para agua, la limpieza se realiza mediante el lavado a contracorriente. Tras un cierto tiempo de funcionamiento, el filtro se lava a contracorriente con agua purificada o una mezcla de aire y agua.
Las impurezas se eliminan del lecho filtrante. La vida útil del filtro se prolonga sin merma de la eficacia de filtración.
Cuando aumenta mucho la pérdida de carga en el filtro, debe realizarse la limpieza del mismo. Dicha limpieza se realiza por inversión del flujo de agua, haciéndola circular de abajo a arriba.
El agua, cargada de suciedad, sale a través de la válvula de drenaje hacia el exterior. El proceso de limpieza puede automatizarse mediante las válvulas de contralavado y el programado de lavado de filtros.
Materiales utilizados en filtros de arena
Un filtro de arena suele constar de un contenedor filtrante, materiales filtrantes, boquillas filtrantes y un sistema de lavado a contracorriente.
Los contenedores pueden fabricarse con acero, hormigón, plástico reforzado con fibra de vidrio, polietileno o PVC. El contenedor es resistente a la presión y a la corrosión, lo que lo hace especialmente duradero.
- Arena de cuarzo: componente principal que retiene mecánicamente las partículas.
- Grava: capa de soporte bajo la arena para la distribución uniforme del agua y la protección de las boquillas del filtro.
- Antracita: material opcional en filtros multicapa para mejorar la filtración de partículas finas.
- Grava de basalto: ideal para la base de filtros de arena y capaz de soportar capas superiores de material filtrante.
- Carbón activado: utilizado para eliminar olores, sabores y compuestos orgánicos.
- Zeolitas: eficaces en la eliminación de amonio y metales pesados.
- Granate: colocado en las capas inferiores para capturar sedimentos finos.
- Birm: diseñado para eliminar hierro y manganeso.
La granulometría recomendada para la arena de los filtros de riego es de 0,8 a 1,2 mm. En algunos filtros de piscinas se recomienda arena de 0,4 a 0,8 micras.
Respuesta rápida: qué objeto elegir
- Para una pequeña cantidad de arena: tamiz manual.
- Para grandes volúmenes y alimentación continua: criba vibratoria lineal.
- Para una clasificación precisa de varias fracciones: pantalla giratoria cuadrada.
- Para polvo fino, arena pegajosa o materiales electrostáticos: criba vibratoria ultrasónica.
- Para separar arena de agua: filtro de arena con lecho filtrante.
En una obra convencional, el objeto más práctico para filtrar la arena es un tamiz manual o una criba vibratoria, según el volumen de material. La decisión final debe basarse en la abertura de malla, la humedad, la granulometría, la capacidad de procesamiento y la resistencia necesaria para soportar el desgaste.
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