Tamaño de particulas

ANALISIS DEL TAMAÑO DE ANALISIS DEL TAMAÑO DE PARTICULAPARTICULA

ROSENDO ARCHBOLD JOSEPHROSENDO ARCHBOLD JOSEPH

Tamaño de partículaTamaño de partícula

La USP categoriza cualquier tipo de polvo según su tamaño en:

1. Muy grueso: Cuando se obtienen partículas mayores a 1000 µM.

2. Grueso: Cuando se obtienen partículas entre 355 – 1000 µM.

3. Moderadamente fino: Cuando se obtienen partículas entre 180 – 355 µM.

4. Fino: Cuando se obtienen partículas entre 125 – 180 µM.5. Muy fino: Cuando se obtienen partículas entre 90 – 125

µM.

Partícula sólidaPartícula sólida

““Cuando se aplica una presión sobre una partícula solida, Cuando se aplica una presión sobre una partícula solida, ésta experimentará una deformación; es decir, un ésta experimentará una deformación; es decir, un

cambio en alguna de sus dimensiones con respecto a los cambio en alguna de sus dimensiones con respecto a los valores originales”valores originales”. Para caracterizar esta

deformación es necesario distinguir los materiales elásticos de los plásticos.

COMPORTAMIENTO DE LAS COMPORTAMIENTO DE LAS PARTICULASPARTICULAS

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 elásticosEn el caso de materiales elásticos, la deformación cesa cuando deja de , la deformación cesa cuando deja de aplicarse la fuerza que la produjo y la partícula recupera sus aplicarse la fuerza que la produjo y la partícula recupera sus dimensiones iníciales, para este tipo de material existe una relación dimensiones iníciales, para este tipo de material existe una relación lineal entre la intensidad de la presión aplicada y la magnitud de la lineal entre la intensidad de la presión aplicada y la magnitud de la deformación tal como lo establece la ley de deformación tal como lo establece la ley de HookeHooke(figura No1), la (figura No1), la pendiente del trazado rectilíneo presión – deformación se conoce pendiente del trazado rectilíneo presión – deformación se conoce como módulo de como módulo de Young. Young. Este parámetro constituye, por lo tanto, Este parámetro constituye, por lo tanto, una medida de la facilidad con que se deforma elásticamente un una medida de la facilidad con que se deforma elásticamente un material. Para cada producto, existe un valor de presión por encima material. Para cada producto, existe un valor de presión por encima del cual éste sufriría una deformación de magnitud no aceptable por del cual éste sufriría una deformación de magnitud no aceptable por parte de sus estructuras, produciéndose entonces su fractura. La parte de sus estructuras, produciéndose entonces su fractura. La fragmentación lleva apareada la liberación de las tensiones fragmentación lleva apareada la liberación de las tensiones acumuladas en el material por la aplicación de la presión.acumuladas en el material por la aplicación de la presión.

DeformaciónDeformación

Pre

sión

Pre

sión Punto de fractura

Deformación eláDeformación elástica

Figura No 1 Relación presión- deformación para sólidos elásticos


Material Plástico: Material Plástico: Al aplicar la presión se produce Al aplicar la presión se produce un deslizamiento de un plano de las moléculas un deslizamiento de un plano de las moléculas sobre otro causando dislocación y sobre otro causando dislocación y reacomodación de los enlaces ocasionando al reacomodación de los enlaces ocasionando al mismo tiempo grietas que finalmente conducen mismo tiempo grietas que finalmente conducen a la fractura de las partículas. Para impedir la a la fractura de las partículas. Para impedir la fatiga del equipo se debe aumentar la velocidad fatiga del equipo se debe aumentar la velocidad de conminución con el fin de causar de conminución con el fin de causar dislocaciones seguidas una tras de otra y dislocaciones seguidas una tras de otra y finalmente la fractura de la partículafinalmente la fractura de la partícula

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.

Límite elástico

Deformación elástica

Deformación

Pre

sión

Deformación plástica

Punto de fractura

Figura No 2 Relación presión- deformación para sólidos plásticos


Material Frágil:Material Frágil: Al aplicar una presión al material Al aplicar una presión al material éste sufrirá una fractura inmediata ya que en éste sufrirá una fractura inmediata ya que en éstos materiales existe poca fuerza de atracción éstos materiales existe poca fuerza de atracción entre los enlaces intermoleculares. Es usual que entre los enlaces intermoleculares. Es usual que una partícula pequeña con muchas una partícula pequeña con muchas imperfecciones sea más resistente a la fractura imperfecciones sea más resistente a la fractura que una gran partícula. Aquí el rompimiento es que una gran partícula. Aquí el rompimiento es un proceso que es independiente de la un proceso que es independiente de la temperaturatemperatura. .

Medida del tamaño de partículaMedida del tamaño de partícula

Para determinar el tamaño y la distribución de frecuencia Para determinar el tamaño y la distribución de frecuencia de las partículas se dispone en primera medida de:de las partículas se dispone en primera medida de:

1.1. Métodos directos,Métodos directos, en los cuales se separan las partículas visualizadas en fracciones por tamaño o por peso referente a una escala.

2.2. Métodos indirectosMétodos 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 TAMIZMETODO 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 tamizMétodo del tamiz


Por experiencia de laboratorio algunas de las formas Por experiencia de laboratorio algunas de las formas apropiadas de colocar los tamices según su número de apropiadas de colocar los tamices según su número de malla es la siguiente:malla es la siguiente:

1.1. 2020 3030 4040 5050 6060 7070 8080

2.2. 2020 4040 6060 8080 100100 120120

3.3. 2020 6060 8080 100100 140140

Método del tamizMétodo del tamizDesventajas:Desventajas:

1. 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%.

2. 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.


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 mallaEsquema hipotético de un tamiz de malla No. 4No. 4

Método MicroscópicoMétodo 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.

VentajaVentaja

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.

DIMENSIONESDIMENSIONES

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 EquivalenteDiámetro 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


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 del perímetro proyectado (dp)

Diámetro del área proyectado (da)

A menos que las partículas sean asimétricas en sus tres A menos que las partículas sean asimétricas en sus tres dimensiones, estas dos dimensiones serán independientes de la dimensiones, estas dos dimensiones serán independientes de la

orientación de la partícula, lo que no es cierto para los orientación de la partícula, lo que no es cierto para los diámetros de Ferret y Martín, cuyos valores dependen tanto diámetros de Ferret y Martín, cuyos valores dependen tanto

de la orientación como de la forma de las partículasde 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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