Guía Básica de Análisis de Tamaño de Partícula-2
Forma de Partícula
No solo el tamaño de partícula, sino también la forma de las partículas componentes puede influir significativamente en el desempeño o tratamiento de materiales de partículas finas. Actualmente, en varias industrias, se realiza la medición del tamaño y forma de las partículas para entender mejor los productos y procesos. Áreas donde la forma de partícula es crucial son las siguientes:
• Reactividad y solubilidad (por ejemplo: ingredientes de medicamentos)
• Flujo y manejo de polvos (por ejemplo: sistemas de entrega de fármacos)
• Propiedades de cuerpos sinterizados (por ejemplo: filtros cerámicos)
• Eficiencia abrasiva (por ejemplo: sierras de hilo de SiC)
• Textura y sensación (por ejemplo: ingredientes alimenticios)
Particularmente cuando hay agregados o partículas primarias, la forma de las partículas puede utilizarse para evaluar el estado de dispersión de material particulado.
¿Cómo se define la forma de las partículas?
Las partículas son objetos tridimensionales complejos, y al igual que con la medición de tamaño de partícula, es necesario simplificar la descripción de las partículas para facilitar la medición y análisis de datos. La técnica de imagen es la más comúnmente utilizada para medir la forma de las partículas, y los datos recolectados representan una proyección bidimensional del perfil de la partícula.A través de estas proyecciones bidimensionales, que utilizan cálculos geométricos simples, pueden calcularse parámetros de forma.
Morfología de Partículas
Se puede analizar la característica global de la forma de la partícula usando parámetros relativamente simples como la relación de aspecto (aspect ratio). Tomando la imagen de una partícula como ejemplo, la relación de aspecto puede simplificarse como sigue:
Relación de aspecto = anchura/longitud
Usando la relación de aspecto, se pueden distinguir partículas con simetría regular como esferas o cuboides de partículas con forma de aguja o elipses que tienen dimensiones diferentes a lo largo de un eje.
Otros parámetros de forma que pueden ser utilizados para analizar características de forma de partículas incluyen elongación y redondez.
Contorno de Partícula
El contorno de las partículas puede proporcionar información sobre características como la rugosidad superficial, además de detectar partículas agregadas. Para calcular los parámetros del contorno de partículas se utiliza el concepto de perímetro de la envolvente convexa. Simplificadamente, como se muestra en la imagen de abajo, el perímetro de la envolvente convexa se calcula desde una banda elástica imaginaria que se extiende alrededor del contorno de la imagen de la partícula.
Una vez se calcula el perímetro de la envolvente convexa, se pueden definir parámetros como la convexidad o la solidez basándose en ese perímetro.
Aquí,
• Convexidad = perímetro de la envolvente convexa/perímetro real
• Solidez = área encerrada por el perímetro real/área encerrada por el perímetro de la envolvente convexa
Las partículas con contornos muy lisos tendrán valores de convexidad/solidez cercanos a 1, mientras que las partículas con contornos rugosos o partículas primarias aglomeradas tendrán valores de convexidad/solidez más bajos.
Parámetros de Forma Global
La captura de algunos parámetros de forma varía tanto en la forma como en el contorno de las partículas. Puede ser útil monitorear estos aspectos cuando las propiedades del material medido pueden ser afectadas tanto por la forma como por el contorno. El parámetro más comúnmente usado es la circularidad.
• Circularidad* = perímetro/perímetro de un círculo con área equivalente
*Esto a veces se define como:
Para evitar confusiones con la definición anterior, a menudo se menciona como circularidad HS.
Circularidad se utiliza a menudo para medir cuán cercana es una partícula a una esfera perfecta, y puede aplicarse también para monitorear características como el desgaste de partículas abrasivas. Sin embargo, pueden producirse desviaciones aleatorias debido a cambios causados por la rugosidad de la superficie, la forma física, o ambos, por lo que se requiere precaución al interpretar los datos.
En algunas aplicaciones, la circularidad puede ser muy útil, pero no es adecuada para todas las situaciones. Hasta ahora, no ha habido una definición de un parámetro de forma universal y aplicable en todos los casos. En realidad, se necesita una cuidadosa deliberación para determinar el parámetro más adecuado para cada aplicación específica.
Potencial Zeta
El potencial zeta es una medida de la magnitud de la repulsión electrostática o de carga entre las partículas en suspensión líquida.
Es uno de los parámetros fundamentales que se sabe afecta la estabilidad de la dispersión.
La medición del potencial zeta ayuda a entender mejor las causas de la dispersión, la agregación o la floculación, y puede aplicarse para mejorar la formulación de dispersiones, emulsiones y suspensiones.
La rápida introducción de nuevas formulaciones es clave para el éxito. La medición del potencial zeta es uno de los métodos para reducir el número de formulaciones candidatas y así minimizar el tiempo y los costos de pruebas, acortando las pruebas de estabilidad para mejorar la vida útil.
En el tratamiento de aguas, monitorear la dosis mediante la medición del potencial zeta puede optimizar el control de dosis reduciendo los costos de aditivos químicos.
La medición del potencial zeta es una aplicación importante en una amplia gama de industrias, incluyendo cerámica, farmacéutica, médica, procesamiento de minerales, dispositivos electrónicos y tratamiento de aguas.
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