ANALISIS DEL TAMAÑO DE
PARTICULA
ROSENDO ARCHBOLD JOSEPH
Tamaño de partícula
La USP categoriza cualquier tipo de polvo según su tamaño en:
1.
2.
3.
4.
5.
Muy grueso: Cuando se obtienen partículas mayores a 1000
µM.
Grueso: Cuando se obtienen partículas entre 355 – 1000
µM.
Moderadamente fino: Cuando se obtienen partículas entre
180 – 355 µM.
Fino: Cuando se obtienen partículas entre 125 – 180 µM.
Muy fino: Cuando se obtienen partículas entre 90 – 125
µM.
Partícula sólida
“Cuando se aplica una presión sobre una partícula solida,
ésta experimentará una deformación; es decir, un
cambio en alguna de sus dimensiones con respecto a los
valores originales”. Para caracterizar esta
deformación es necesario distinguir los materiales
elásticos de los plásticos.
COMPORTAMIENTO DE LAS
PARTICULAS
Material elástico: Al aplicarle una presión este
se desforma sin fracturarse. una vez retirada
la fuerza de aplicación, el material recobra su
forma original. Si la presión aplicada es
mucho mayor a las fuerzas de atracción
intermoleculares y si se disminuye la
temperatura este sólido, éste se fracturará
irreversiblemente ya que así se disminuye la
flexibilidad de los enlaces de la cadena
adquiriendo un comportamiento frágil.
En el caso de materiales elásticos, la deformación cesa cuando deja de
aplicarse la fuerza que la produjo y la partícula recupera sus
dimensiones iníciales, para este tipo de material existe una relación
lineal entre la intensidad de la presión aplicada y la magnitud de la
deformación tal como lo establece la ley de Hooke(figura No1), la
pendiente del trazado rectilíneo presión – deformación se conoce
como módulo de Young. Este parámetro constituye, por lo tanto, una
medida de la facilidad con que se deforma elásticamente un
material. Para cada producto, existe un valor de presión por encima
del cual éste sufriría una deformación de magnitud no aceptable por
parte de sus estructuras, produciéndose entonces su fractura. La
fragmentación lleva apareada la liberación de las tensiones
acumuladas en el material por la aplicación de la presión.
Punto de fractura
Deformación elástica
Deformación
Figura No 1 Relación presión- deformación para sólidos elásticos
COMPORTAMIENTO DE LAS
PARTICULAS
Material Plástico: Al aplicar la presión se produce
un deslizamiento de un plano de las moléculas
sobre
otro
causando
dislocación
y
reacomodación de los enlaces ocasionando al
mismo tiempo grietas que finalmente conducen
a la fractura de las partículas. Para impedir la
fatiga del equipo se debe aumentar la velocidad
de conminución con el fin de causar
dislocaciones seguidas una tras de otra y
finalmente la fractura de la partícula
Presión
En el caso de materiales plásticos, el comportamiento
resulta algo más complejo. Para presiones de pequeña
intensidad, se observan deformaciones típicamente
elásticas (figura No2), si se supera el limite elástico del
material, la deformación pasa a ser permanente
(plástica). Además, para presiones de intensidad
superior a las correspondiente al límite elástico, la
relación presión-deformación deja de ser lineal. Al
igual que en los materiales elásticos, la aplicación de
presiones de intensidad superior a la del punto de
fractura provocará la fragmentación de la partícula.
Deformación plástica
Punto de fractura
Límite
elástico
Deformación elástica
Deformación
Figura No 2 Relación presión- deformación para sólidos
plásticos
COMPORTAMIENTO DE LAS
PARTICULAS
Material Frágil: Al aplicar una presión al material
éste sufrirá una fractura inmediata ya que en
éstos materiales existe poca fuerza de atracción
entre los enlaces intermoleculares. Es usual que
una
partícula
pequeña
con
muchas
imperfecciones sea más resistente a la fractura
que una gran partícula. Aquí el rompimiento es
un proceso que es independiente de la
temperatura.
Medida del tamaño de partícula
Para determinar el tamaño y la distribución de frecuencia
de las partículas se dispone en primera medida de:
1. Métodos directos, en los cuales se separan las
partículas visualizadas en fracciones por tamaño o por
peso referente a una escala.
2. Métodos indirectos, la medida del tamaño se basa en la
medición de una propiedad física (ejem. volumen
equivalente, volumen de sedimentación, masa,
densidad, viscosidad, adsorción, etc) relacionada con
el tamaño de las partículas. Entre los métodos directos
están el método de retención por tamices y el
microscópico.
METODO DE RETENCION POR TAMIZ
Es uno de los métodos más sencillos para medir el tamaño y distribución
de partículas. Consiste en hacer pasar 100g (si el diámetro promedio de
partícula esta entre 500-1000µM) del material a través de una serie de
tamices circulares de cerca de 20 cm. de diámetro y 7 cm de altura (7);
cada uno de diferente tamaño de poro organizado desde el más grande
hasta el más pequeño de manera que uno encaje en el otro
herméticamente para minimizar la pérdida de polvo. Se debe tener en
cuenta que los tamices deben quedar alineados en el mismo plano vertical.
Los tamices se someten a vibración constante durante 10 minutos de
manera que el material pase por todos los tamices y que al final de la
prueba el material quede disperso en diversas fracciones entre los tamices
y que no más del 5% del material quede retenido en el más grueso y no
más del 5% pase por el más pequeño. En general los rangos de tamaños
de los tamices utilizados oscilan entre No. 20 hasta 150. Sin embargo para
la prueba se pueden utilizar tamices que se pasen de este rango siempre y
cuando la progresión de incremento de tamaños sea proporcional.
Método del tamiz
Método del tamiz
Por experiencia de laboratorio algunas de las formas
apropiadas de colocar los tamices según su número de
malla es la siguiente:
1.
20
30
40
50
60
70
2.
20
40
60
80
100
120
3.
20
60
80
100
140
80
Método del tamiz
Desventajas:
1.
2.
Su gran desventaja es encontrar proveedores que
garanticen un tamaño uniforme de poro en todo el
tamiz, al igual que el posible taponamiento que se
puede presentar cuando las muestras tienen
humedades superiores al 5%.
Otras desventajas son el excesivo ruido y desgaste
que se genera en la ejecución de las pruebas. Los
modelos electromagnéticos evitan la acumulación de
finos en los orificios.
Método del tamiz
 Los orificios de los tamices pueden ser ovalados,
redondos y rectangulares. Los entramados pueden ser
planos, cruzados y en forma trenzada. El número de
tamiz se refiere al número de orificios por pulgada
lineal que estos posean y éstos se relacionan con los
sistemas americanos (ASTM E11) y británicos (BS410)
de clasificación basados en la progresión de raíz cuarta
de dos. Por ejemplo un tamiz No. 200 indica que tiene
200 orificios/pulgada y es equivalente a un tamaño de
poro de 75 µM según el sistema británico y americano.
Estas clasificaciones también son compatibles con la
escala internacional ISO No. 3310/1, 25913 .
Esquema hipotético de un tamiz de malla
No. 4
Método Microscópico
Este método se basa en la medición de las partículas
independiente de su forma contra un patrón de referencia
para el tamaño. Para esto se toma alrededor de 0.2g de
muestra y se observa al microscopio de transmisión
electrones, de barrido electrónico o de luz, en un campo
cuadriculado con ayuda de un micrómetro. El tamaño de
partícula detectado dependerá de la resolución del
microscopio, llegando a ser del orden de 0.001 a 0.05 µM si
se utiliza un microscopio de transmisión de electrones.
Para fines prácticos basta con un microscopio con
objetivos de 40 a 100X donde se puedan hacer conteos de
tamaños de partículas desde 0.5 – 1000 µM. Esta técnica
requiere experiencia del analista en la preparación y
conteo de partículas.
Ventaja
 La ventaja del método es que es muy
exacto porque no solo da información
respecto al tamaño, sino que deduce la
forma y el grosor predominante ya
que permite fotografiar y hacer
grandes barridos del material en tres
dimensiones.
DIMENSIONES
Cuando se determina el tamaño de un
sólido relativamente grande, lo
habitual es medir tres dimensiones,
pero si este mismo sólido se rompe y
sus fragmentos se trituran, las finas
partículas
resultantes
serán
irregulares, con distinto numero de
caras y resulta difícil o poco
practico determinar más de una
sola dimensión.
Por ello, suele considerarse que una
partícula
de
un
sólido
es
aproximadamente esférica, lo que
permite caracterizarla midiendo
solo su diámetro.
Diámetro Equivalente
Como en este caso la medición se refiere a una esfera
hipotética que solo representa una aproximación a
la forma verdadera de la partícula, la dimensión
considerada
se
conoce
como
“diàmetro
equivalente” de la particula
Diámetro Equivalente
Como es posible generar más de una esfera que sea
equivalente a una forma concreta de una partícula
irregular, en la diapositiva siguiente se muestra la
proyección bidimensional de una partícula con dos
diámetros diferentes construidos a su alrededor:
1. El diámetro del perímetro proyectado tiene su base
en un circulo del mismo perímetro que el de la
partícula.
2. El diámetro del área proyectada tiene su base en un
circulo de área equivalente al de la imagen
proyectada de una partícula sólida.
Diámetro Equivalente
Diámetro del perímetro proyectado
(dp)
Diámetro del área proyectado
(da)
A menos que las partículas sean asimétricas en sus tres
dimensiones, estas dos dimensiones serán independientes de la
orientación de la partícula, lo que no es cierto para los
diámetros de Ferret y Martín, cuyos valores dependen tanto
de la orientación como de la forma de las partículas
Estos diámetros son estadísticos y se calculan promediando
muchas orientaciones distintas para obtener un valor medio
de cada diámetro concreto
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