Tamaño de partícula

El tamaño de partícula es un concepto introducido para comparar las dimensiones de partículas sólidas (motas), líquidas (gotas) o gaseosas (burbujas). El concepto de tamaño de partícula se aplica a partículas en coloides, en ecología, en material granular (ya sea aéreo o no) y a partículas que forman un material granular (véase también tamaño de grano).

Existen varios métodos para medir el tamaño y la distribución del tamaño de partículas. Algunos se basan en la luz, otros en ultrasonidos, campos eléctricos, gravedad o centrifugación. El uso de tamices es una técnica de medición común; sin embargo, este proceso puede ser más susceptible a errores humanos y requiere mucho tiempo. Tecnologías como el análisis dinámico de imágenes (DIA) pueden simplificar considerablemente el análisis de la distribución del tamaño de partículas. Este enfoque se puede observar en instrumentos como el CAMSIZER de Retsch Technology o la serie QICPIC de Sympatec. Estos aún carecen de la capacidad de realizar mediciones en línea para la monitorización en tiempo real en entornos de producción. Por lo tanto, los dispositivos de imágenes en línea como el sistema SOPAT son los más eficientes.Los algoritmos de aprendizaje automático se utilizan para mejorar el rendimiento de la medición del tamaño de partículas. Esta línea de investigación puede generar análisis del tamaño de partículas de bajo costo y en tiempo real.En todos los métodos, el tamaño es una medida indirecta, obtenida mediante un modelo que transforma, de forma abstracta, la forma real de la partícula en una forma simple y estandarizada, como una esfera (la más común) o un cuboide (cuando se utiliza un cuadro delimitador mínimo), donde el parámetro de tamaño (p. ej., el diámetro de la esfera) tiene sentido. La excepción es el enfoque de la morfología matemática, donde no se requiere ninguna hipótesis de forma.La definición del tamaño de partícula para un conjunto (colección) de partículas presenta otro problema. Los sistemas reales son prácticamente siempre polidispersos, lo que significa que las partículas de un conjunto tienen diferentes tamaños. El concepto de distribución del tamaño de partícula refleja esta polidispersidad. A menudo se requiere un tamaño de partícula promedio determinado para el conjunto de partículas.El tamaño de partícula de un objeto esférico puede definirse de forma inequívoca y cuantitativa por su diámetro. Sin embargo, es probable que un objeto material típico tenga una forma irregular y no sea esférico. La definición cuantitativa anterior de tamaño de partícula no se puede aplicar a partículas no esféricas. Existen varias maneras de extender la definición cuantitativa anterior para aplicarla a partículas no esféricas. Las definiciones existentes se basan en reemplazar una partícula dada por una esfera imaginaria que tenga una de las propiedades idénticas a la de la partícula.

Tamaño de partículas basado en el volumen

El tamaño de partículas basadas en el volumen equivale al diámetro de la esfera que tiene el mismo volumen que una partícula dada. Típicamente utilizado en el análisis del tamiz, como hipótesis de forma (el tamaño de la malla del silbido como el diámetro de la esfera).

${\displaystyle D=2{\sqrt[{3}{\frac {3V}{4\pi}}}$

Donde

${\displaystyle D}$: diámetro de la esfera representativa

${\displaystyle V}$: volumen de partículas

Tamaño de la partícula basado en zonas

El tamaño de partículas basadas en la zona equivale al diámetro de la esfera que tiene la misma superficie que una partícula determinada. Típicamente utilizado en técnicas de granulometría óptica.

${\displaystyle D={\sqrt[{2}{\frac {4A}{\pi} }$

Donde

${\displaystyle D}$: diámetro de la esfera representativa

${\displaystyle A}$: superficie de partículas

En algunas medidas, el tamaño (una dimensión de longitud en la expresión) no se puede obtener, solo se calcula en función de otras dimensiones y parámetros. A continuación se ilustran los casos principales.

Tamaño de partícula basado en peso (espheroidal)

El tamaño de partículas de peso equivale al diámetro de la esfera que tiene el mismo peso que una partícula determinada. Útil como hipótesis en centrifugación y decantación, o cuando se puede calcular el número de partículas (para obtener el peso promedio de las partículas como peso muestra dividido por el número de partículas en la muestra). Esta fórmula sólo es válida cuando todas las partículas tienen la misma densidad.

${\displaystyle D=2{\sqrt[{3}{\frac {3W}{4\pi dg}}}$

Donde

${\displaystyle D}$: diámetro de la esfera representativa

${\displaystyle W.$: peso de partículas

${\displaystyle d}$: densidad de partículas

${\displaystyle g}$: constante gravitacional

Tamaño de la partícula aerodinámica

El tamaño de partículas hidrodinámicas o aerodinámicas es igual al diámetro de la esfera que tiene el mismo coeficiente de arrastre que una partícula determinada.

Otra complejidad en la definición tamaño de partículas en un medio fluido aparece para partículas con tamaños inferiores a un micrometre. Cuando una partícula se vuelve tan pequeña, el espesor de la capa de interfaz se vuelve comparable con el tamaño de la partícula. Como resultado, la posición de la superficie de partículas se vuelve incierta. Hay una convención para colocar esta superficie imaginaria en una posición determinada sugerida por Gibbs y presentada en muchos libros sobre la interfaz y la ciencia del coloides.

Existe una norma internacional para la presentación de diversos tamaños de partículas característicos, la ISO 9276 (Representación de los resultados del análisis del tamaño de partícula). Este conjunto de tamaños promedio incluye el tamaño mediano, el tamaño medio geométrico y el tamaño promedio. Para la selección de partículas pequeñas específicas, es común el uso de las normas ISO 565 e ISO 3310-1 para la elección del tamaño de malla.En ciencia de materiales y química coloidal, el término partícula coloidal se refiere a una pequeña cantidad de materia con un tamaño típico de coloides y un límite de fase claro. Las partículas de la fase dispersa tienen un diámetro de entre 1 y 1000 nanómetros aproximadamente. Los coloides son heterogéneos por naturaleza, invisibles a simple vista, y siempre se mueven en un movimiento aleatorio en zigzag, conocido como movimiento browniano. La dispersión de la luz por partículas coloidales se conoce como efecto Tyndall.

• Difusión de luz dinámica
• Tamaño de la abuela
• Análisis de la difracción láser
• Micromeritics
• Dispersion Technology
• Diámetro medio salteador

8. Clasificación de partículas suspendidas en el aire según la norma ISO 14644-1