UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINAS Y METALÚRGICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD, PESO ESPECÍFICO Y DENSIDAD APARENTE EN UN MINERAL Presentado por: HUAMAN BLANCO, Cristian Vladimir MAMANI ARQQUE, Russiel HUILLCA ANCCO, Tommy SOTA MAMANI, Rusbelt Erik MUÑOZ TUPAHUACAYLLO, Anderson Michaelt HUALLPA ROMERO, Alfredo DIAZ ATAYUPANQUI, Waldir DIAZ QUISPE, Daniel Rosman BELTRAN PUMA, Persy Docente: Ing. SEGOVIA SEGOVIA, Milner CUSCO – PERÚ 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica ° DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD, PESO ESPECÍFICO Y DENSIDAD APARENTE EN UN MINERAL OBJETIVO: Evaluar el contenido de agua y mineral y determinar su peso específico. FUNDAMENTO TEÓRICO: DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD El contenido de humedad de una masa de suelo, está formado por la suma de sus aguas libre, capilar e higroscópica. La importancia del contenido de agua que presenta un suelo representa junto con la cantidad de aire, una de las características más importantes para explicar el comportamiento de este (especialmente en aquellos de textura más fina), como por ejemplo cambios de volumen, cohesión, estabilidad mecánica. El método tradicional de determinación de la humedad del suelo en laboratorio, es por medio del secado a horno, donde la humedad de un suelo es la relación expresada en porcentaje entre el peso del agua existente en una determinada masa de suelo y el peso de las partículas sólidas, o sea: w = (Ww / Ws ) * 100 ( % ) donde: w = contenido de humedad expresado en % W w = peso del agua existente en la masa de suelo Ws = peso de las partículas sólida EL PESO ESPECÍFICO DE LOS MINERALES: Cómo Se Miden En mineralogía se utiliza más frecuentemente el Peso específico De un mineral. Este peso es un valor relativo que permite comparar las densidades entre diferentes minerales. El peso específico expresa la relación entre el peso de un mineral y el peso de un volumen igual de agua, esto es: En el cálculo del peso específico se obtiene un valor que no viene expresado en ningún tipo de unidades, sino que expresa Curso de Metalurgia General Cusco - 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica un peso relativo del mineral con respecto a otros minerales. Si un mineral tiene un peso específico igual a 2, eso significa que un volumen cualquiera de dicho mineral pesa dos veces más que un volumen igual de agua. La utilidad del peso específico de los minerales es clara. Si tomamos una muestra de mineral en la mano es muy difícil calcular su densidad: sólo podemos decir si es muy denso o es poco denso, pero no podemos darle un valor de densidad a menos que lo midamos. En cambio, con el peso específico podemos comparar rápidamente si son ligeros o pesados, ya que no nos comprometemos a dar ningún valor, sino que tan sólo estamos apreciando el peso relativo. Veamos a continuación cómo podemos medir ambos valores en los minerales de la muestra inicial. DETERMINACIÓN DE DENSIDAD APARENTE Resumen La condición física del suelo es fundamental para definir su calidad/salud y es afectada por el uso. Por ello, es necesario el seguimiento de los cambios en la condición física de los suelos bajo producción, a través de indicadores sensibles y fáciles de determinar. Uno de ellos es la densidad aparente (DA), la cual se relaciona con la funcionalidad del suelo y es sensible a las prácticas de manejo. Los métodos de referencia de determinación de la DA son tediosos y dificultan el monitoreo frecuente. El objetivo de este trabajo fue comparar el método de referencia de determinación de DA (método del cilindro, MC) con un método alternativo (método del muestreador tubular, MM) más sencillo para la obtención de las muestras. La experiencia se realizó en Molisoles del partido de Balcarce, en nueve situaciones de uso de suelo. Se evaluó también el comportamiento de los métodos con operarios con diferente nivel de experiencia en la toma de muestras. La DA obtenida con el MM tuvo correspondencia aceptable a la DA con el MC, ya que la variabilidad de ésta explicó el 93% de la de aquella. Asimismo, la diferencia entre valores promedio de DA obtenidas con ambos métodos fue dependiente del nivel de experiencia del operario (p<0,05), siendo mayor esta diferencia para operarios con baja experiencia. Los resultados de este estudio indican que el MM podría ser utilizado de manera regular para la determinación de la DA en suelos similares a los analizados, con fines agronómicos tales como la comparación de situaciones de manejo o el cálculo de la masa en un determinado espesor de suelo para la realización de balances de nutrientes o de carbono. No obstante, ello es válido si el operario encargado de las determinaciones posee experiencia o recibe suficiente entrenamiento para la realización de muestreos. Palabras clave. Metodología, porosidad, salud de suelo, seguimiento. Curso de Metalurgia General Cusco - 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica MATERIALES Mineral Cocina eléctrica Fiola Balanza de laboratorio Probeta Deahers Curso de Metalurgia General Cusco - 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica GRUPO N° 01 DETERMINACION DEL AGUA DE HIDRATACION CuSO4 nH2O Curso de Metalurgia General Cusco - 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica 1. Determinación del agua de hidratación CuSO4 nH2O PROCEDIMIENTO Disponer de una capsula o recipiente cerámica. Pesar el mineral. Añadir en la capsula el mineral aproximadamente (2, 4, 6 o 8) gramos. Colocar la capsula en la rejilla de la cocina caliente, elevar la temperatura y observar el secado. Enfriar y volver a pesar. a. Toma de datos: Ppapel: 0.56 g Pm + Ppapel: 0.94 g Pm = 0.94 g - Ppapel = 0.94 g – 0.56 g Pm = 0.38 g b. Resultado de Elevar la T° seguido de dejar secar y enfriar el mineral Pmseco = 1.88 g c. Observaciones Cambia la coloración del mineral de un tomo azul a blanco en los bordes. Pierde vapor y se convierte en color gris. a. Toma de datos Ppapel: 0.56 g Curso de Metalurgia General Cusco - 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica Pm + Ppapel: 4.56 g Pm = 4.56 g - Ppapel = 4.56 g – 0.56 g Pm = 4.00 g b. Resultado de Elevar la T° seguido de dejar secar y enfriar el mineral Pmseco = 3.0 g c. Observaciones: Pierde su peso en un gramo, el cual evapora como 1 gramo H2O a. Toma de datos Ppapel: 0.56 g Pm + Ppapel: 6.7 g Pm = 6,7 g - Ppapel = 6.7 g – 0.56 g Pm = 6.14 g b. Resultado de Elevar la T° seguido de dejar secar y enfriar el mineral Pmseco = 4.38 g c. Observaciones: Luego de haber calentado el mineral, este disminuye en cuanto a su peso, puesto que de que el un inicio se pesó 6.14g de muestra y al realizar todos los procedimientos el peso final de esta misma muestra es de 4.38 g. Curso de Metalurgia General Cusco - 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica CUESTIONARIO Haga una diferencia entre una sal hidratada y una sal anhidra. Sal hidratada Sal anhidra Es una sal que está rodeada por Es una sal sin agua. Esto se moléculas de agua… por ejemplo, consigue calentando la sal hasta CuSO4 (sulfato de cobre) puede evaporar el agua. De hecho, se estar rodeada por 5 moléculas de puede saber el índice de agua, es decir, pentahidratado. hidratación de la sal en cuestión Esta condición se escribe teniendo una balanza analítica y un CuSO4.5H2O, estas 5 moléculas de deseador. agua le dan ciertas propiedades: - Un color distinto. - Mayor peso molar - Menor energía Por qué es necesario realizar las medidas con bastante precisión. Porque de ese modo podemos obtener resultados mucho más concisas, además de que el objetivo al que queremos llegar será más veraz, más certera y aproximada a lo teórico. Determine el número de moléculas de agua de cristalización en el sulfato de cobre por pérdida de peso. Determine el porcentaje de pérdida de agua en la cristalización del sulfato de cobre. Curso de Metalurgia General Cusco - 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica GRUPO N° 02 DETERMINACION DEL PESO ESPECÍFICO DEL MINERAL POR EL MÉTODO DE LA FIOLA Curso de Metalurgia General Cusco - 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica 2. Determinación del peso específico del mineral por el método de la FIOLA PROCEDIMIENTO Pesar el mineral a ensayar (10 g aprox.). Pesar la Fiola + mineral. Peso de Fiola + agua de enrace hacia la Fiola Pesar la Fiola + mineral + agua Aplicar la siguiente fórmula para la determinación del peso específico: 𝑃= 𝑃𝑚 𝐹 + (𝑃𝑚 − 𝑊) P: peso específico del mineral Pm: peso del mineral en gramos F: peso de Fiola + agua de enrase W: peso de Fiola + mineral + agua de nuevo enrase a. Toma de datos: Ppapel: 0.36 g Pm + Ppapel: 10.32 g Pfiola: 66.32 g Pfiola + Mnrl: 76.28 g F: 166.42 g W: 172.58 g b. Cálculo del Pm Pm + Ppapel = 10.32 g Pm = 10.32 g - Ppapel = 10.32 g – 0.36 g Curso de Metalurgia General Cusco - 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica Pm = 9.96 g c. Aplicando la fórmula 𝑃= 𝑃𝑚 𝐹+(𝑃𝑚−𝑊) = 9.96 𝑔 166.42 𝑔+(9.96 𝑔−172.58 𝑔) 𝑷 = 𝟐. 𝟔𝟐𝟏𝟎𝟓𝟐𝟔𝟑 𝒈 a. Toma de datos Ppapel: 0.30 g Pm + Ppapel: 5.24 g Pfiola: 47.64 g Pfiola + Mnrl: 52.56 g F: 145.8 g W: 149.04 g b. Cálculo del Pm Pm + Ppapel = 5.24 g Pm = 5,24 g - Ppapel = 5.24 g – 0.30 g Pm = 4.94 g c. Trabajando con la fórmula 𝑃= 𝑃𝑚 𝐹+(𝑃𝑚−𝑊) = 4.94 𝑔 145.80 𝑔+(4.94 𝑔−149.04 𝑔) 𝑷 = 𝟐. 𝟗𝟎𝟓𝟖𝟖𝟐𝟑𝟓 𝒈 Curso de Metalurgia General Cusco - 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica GRUPO N° 03 DETERMINACION DEL PESO ESPECÍFICO DEL MINERAL POR EL MÉTODO DE LA PROBETA Curso de Metalurgia General Cusco - 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica 3. Determinación del peso específico del mineral por el método de la PROBETA PROCEDIMIENTO: Pesar la muestra. Cargar agua en la probeta. Introducir el mineral en la probeta. Anotar el volumen desplazado. Calcular le peso específico del mineral: P.E. = m/v Por definición de cálculo de densidad por el método de la probeta tenemos que: d = P.E. = m/v Donde: d: densidad P.E.: peso específico m: masa del mineral v: volumen del mineral a. Toma de datos: Ppapel: 0.70 g Ppapel + Pm: 10.72 g Pm = 10.72 g – 0.70 g Pm = 10.02 g v: 10 ml vdesp: 13.7 ml vm: 3.7 ml b. Determinación de la densidad: Curso de Metalurgia General Cusco - 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica d = P.E. = m/v 𝑃. 𝐸. = 10.02 𝑔/𝑚𝑙 3.70 𝑷. 𝑬. = 𝟐. 𝟕𝟎𝟖𝟏𝒈/𝒎𝒍 a. Toma de datos: Ppapel: 0.70 g Ppapel + Pm: 2.74 g Pm = 2.24 g – 0.70 g = 2.04 g v: 10 ml vdesp: 11 ml vm: 1 ml b. Determinación de la densidad: d = P.E. = m/v 𝑃. 𝐸. = 2.04 𝑔/𝑚𝑙 1 𝑷. 𝑬. = 𝟐. 𝟎𝟒 𝒈/𝒎𝒍 a. Toma de datos: Ppapel: 0.72 g Ppapel + Pm: 2.40 g Pm = 2.40 g – 0.72 g = 1.68 g Curso de Metalurgia General Cusco - 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica v: 10 ml vdesp: 10.8 ml vm: 0.8 ml b. Determinación de la densidad: d = P.E. = m/v 𝑃. 𝐸. = 1.68 𝑔/𝑚𝑙 0.8 𝑷. 𝑬. = 𝟐. 𝟏 𝒈/𝒎𝒍 Curso de Metalurgia General Cusco - 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica GRUPO N° 04 DETERMINACION DE LA DENSIDAD APARENTE Curso de Metalurgia General Cusco - 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica 4. Determinación de la Densidad Aparente PROCEDIMIENTO Disponer del mineral molido seco. Cargar el mineral pesado en la probeta a un cierto volumen. Observar el volumen ocupado por el mineral en la probeta. Al igual que por el método de la probeta, la densidad aparente se halla de la siguiente manera: da = m/v Donde: da: densidad aparente m: masa del mineral v: volumen del mineral TOMA DE DATOS Peso de la probeta 1. 2. 3. 4. 78.52 g 72.42 g 65.94 g 64.10 g 12.5 ml 8.5 ml 4 ml 2.5 ml Pprobeta = 60.85 G Da1 = 1.48 g/ml Da2 = 1.463 g/ml Da3 = 1.465 g/ml Da4 = 1.568 g/ml Da = 1.49 g/ml Curso de Metalurgia General Cusco - 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica CUESTIONARIO: í é é á El método más preciso de acuerdo al trabajo realizado en el laboratorio número 02 del curso es el método de la fiola, puesto que mediante este método podemos llegar una respuesta incluso con varios decimales, y ello nos indiaca la mayo precisión que se tiene, pero a pesar de ello, al momento de trabajar debemos tener mucho cuidado al realizar las mediciones, ya que ello es que nacen los posibles errores. é ó í Método del picnómetro La balanza de Berman La balanza de Jolly La balanza de Penfield. í í GRAVEDAD ESPECÍFICA, es lo mismo a decir DENSIDAD RELATIVA (d.r.). Es igual a: 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑎 𝑠𝑢𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑. 𝑟. = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑜𝑡𝑟𝑎 𝑠𝑢𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 En el caso particular de tratarse de líquidos o de sólidos, 𝑠𝑢 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 (𝑢𝑠𝑢𝑎𝑙𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑎 20°) 𝑑. 𝑟. = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 (𝑒𝑛 𝑠𝑢 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎) Por otra parte, en la actualidad la palabra ESPECÍFICO se refiere a una cantidad física extensiva descrita de tal modo que su expresión es por unidad de masa; es decir, que si digo, por ejemplo, "calor latente específico" de un cuerpo, es que me estoy refiriendo a dicha calor latente por unidad de masa. Curso de Metalurgia General Cusco - 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica El adjetivo ESPECÍFICO era, antiguamente, empleado para algunas cantidades físicas, pero entonces esta palabra no tenía el sentido moderno que hemos comentado en el párrafo anterior. Por eso ya no se dice "gravedad específica", "resistencia específica", etc. Finalmente, una observación sobre notación, mediante un ejemplo. L = calor latente Pero: ℓ = calor específico latente En general: Si la cantidad física extensiva viene denotada mediante una letra mayúscula, la cantidad específica es denotada con la misma letra pero en minúscula. El PESO ESPECÍFICO de una sustancia se define como su peso por unidad de volumen. Se calcula al dividir el peso de la sustancia entre el volumen que ésta ocupa. Con toda esta información podrás deducir cuál es la diferencia entre peso específico y gravedad específica, termina tú. é í Curso de Metalurgia General Cusco - 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica El valor de la densidad Parente es un parámetro necesario en varios cálculos relacionados con el mineral, como son: Calcular el peso de un determinado volumen de mineral. Transformar el contenido de humedad gravimétrico del mineral, a contenido volumétrico. í á Pesos específicos Hematites 5,20 - 5,26 Circón 4,67 - 4,73 Fayalita 4,40 Espesartina 4,15 - 4,21 Almandino 3,93 - 4,17 Esfalerita 3,90 - 4,10 Corindón 4,02 Malaquita 3,90 - 4,03 Andradita 3,81 - 3,87 Piropo 3,65 - 3,80 Crisoberilo 3,50 - 3,80 Rodocrosita 3,50 - 3,70 Grosularia 3,61 - 3,75 Espinela 3,60 Topacio 3,40 - 3,60 Diamante 3,52 Esfena 3,50 - 3,54 Epidota 3,30 - 3,45 Forsterita 3,30 Jadeíta 3,30 - 3,50 Zoisita 3,36 Diópsido 3,20 - 3,30 Enstatita 3,20 - 3,50 Curso de Metalurgia General Cusco - 2016 Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Escuela Profesional de Ingeniería Geológica Fluorita 3,18 Apatito 3,15 - 3,20 Espodumena 3,17 - 3,19 Andalucita 3,16 - 3,20 Turmalina 3,00 - 3,20 Turquesa 2,60 - 2,80 Lazurita 2,40 - 2,75 Berilo 2,67 - 2,82 Labradorita 2,70 - 2,74 Calcita 2,70 - 2,72 Escapolita 2,55 - 2,74 Cuarzo 2,65 - 2,66 Albita 2,62 - 2,65 Calcedonia 2,58 - 2,62 Serpentina 2,60 - 2,80 Ortoclasa Ópalo Curso de Metalurgia General 2,56 2,00 - 2,15 Cusco - 2016
