Propiedades de las Partículas Sólidas
Transcripción
Propiedades de las Partículas Sólidas
PDVSA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO MANEJO DE MATERIALES SOLIDOS A GRANEL (MMSG) PDVSA N° TITULO MDP–11–MP–01 0 NOV.97 REV. FECHA APROB. E1994 PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS APROBADA DESCRIPCION FECHA NOV.97 APROB. 18 L.G. PAG. REV. M.D. L.R. APROB. APROB. FECHA NOV.97 ESPECIALISTAS MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS PDVSA MDP–11–MP–01 REVISION FECHA 0 NOV.97 Página 1 .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma Indice 1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 ALCANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS . . . . . . . . . . . . . 2 3.1 3.2 Concepto y definición de partícula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Características superficiales, subsuperficiales e interiores de las partículas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Análisis del tamaño de partícula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Concepción y definiciones de la forma de las partículas . . . . . . . . . . . . . . 6 10 13 4 NOMENCLATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 5 REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3.3 3.4 2 MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS PDVSA MDP–11–MP–01 REVISION FECHA 0 NOV.97 Página 2 .Menú Principal 1 Indice manual Indice volumen Indice norma OBJETIVO Para enfrentar cualquier problema relacionado con el manejo de materiales sólidos a granel, es necesario comenzar por conocer las propiedades de las partículas que conforman el todo. Este conocimiento permitirá predecir y, en algunos casos, controlar el comportamiento del material bajo diferentes condiciones de manejo. En este tópico se presenta una visión general de las propiedades y características más importantes de las partículas sólidas. 2 ALCANCE Partiendo del concepto, este tópico cubre lo concerniente a las características principales de las partículas sólidas, haciendo énfasis en aquellas propiedades que se derivan del tamaño y de la forma de las mismas. 3 PROPIEDADES DE LAS PARTÍCULAS SÓLIDAS Existe una multiplicidad de materiales sólidos granulados generados en procesos de manufactura como productos o subproductos. Estos materiales no presentan, comúnmente, tamaños uniformes o formas regulares. La distribución de tamaño y la forma de las partículas tendrán una incidencia fundamental sobre el comportamiento del material a granel o en sistemas multifásicos. Los materiales granulados pueden ser producidos por trituración, molienda, precipitación, atrición, rociado o otro tipo de proceso de generación de partículas y, sólo bajo condiciones estrictamente controladas, estas partículas pueden presentar tamaños y formas relativamente uniformes. Las correlaciones cuantitativas para predecir el comportamiento de los materiales particulados, tanto a granel como en sistemas multifásicos, resultan difícil de establecer debido al gran número de parámetros existentes que relacionan tamaño de partícula, forma, características superficiales, subsuperficiales e internas y propiedades físicas. Esta sección introduce algunas definiciones básicas para el análisis y caracterización de las partículas sólidas. 3.1 Concepto y definición de partícula Entre las diferentes definiciones asociadas al término, la partícula ha sido mayoritariamente descrita como: 1. Una pequeña parte, porción o división de un todo, 2. una pequeña porción o cantidad de materia, y MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS PDVSA MDP–11–MP–01 REVISION FECHA 0 NOV.97 Página 3 .Menú Principal 3. Indice manual Indice volumen Indice norma la parte componente sensible más pequeña de un agregado o masa. Cuando se usa la palabra partícula, el término evoca un interés en su tamaño y sustancia. Dependiendo de su rango de tamaño, las partículas reciben diferentes apelativos. La palabra “polvo” se usa comúnmente para partículas menores a los 100 µm. Como “humo” se designan a aquellas partículas inferiores a los 0.01 µm y los términos “gránulo”, “gota” y “material pulverizado” se asocian a materiales con un tamaño superior a los 100 µm. Desde el punto de vista estructural, una partícula sólida esta conformada por las siguientes regiones: superficie, subsuperficie e interior. Otras características de las partículas cuya importancia está ligada a circunstancias particulares, se listan a continuación: Características de los materiales: Estructura Densidad teórica Punto de fusión Plasticidad Características relacionadas al proceso de fabricación Tamaño de partícula Forma de la partícula Densidad (porosidad) Condiciones superficiales Microestructura (estructura cristalina) Tipo y cantidad de defectos de la red cristalina Contenido gaseoso dentro de la partícula Gas adsorbido Cantidad de óxido superficial Reactividad Existen numerosos métodos que permiten la observación de las partículas sólidas. Entre estos se encuentran: microscopia óptica, microscopia de transmisión de electrones, microscopia electrónica de superficies, microanálisis electrónico, etc. La observación de las partículas sólidas, sumado a las pruebas de caracterización permiten su identificación. En la Tabla 1 se muestran algunas de las técnicas actuales más usadas para la caracterización e identificación de partículas sólidas. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–11–MP–01 PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS REVISION FECHA 0 NOV.97 Página 4 .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma TABLA 1. TÉCNICAS DE CARACTERIZACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE PARTÍCULAS SÓLIDAS. Técnica Microscopía óptica luminosa P a r á m e t r o s Pruebas Propiedades microquímicas químicas y por microscopia físicas electrónica Difracción de rayos X Análisis por sonda de electrones Micrografías Dimensiones de celda Caracterización cualitativa Patrón de partículas Caracterización cuantitativa Tamaño Densidad Forma Susceptibilidad magnética Forma Fisuras Constante dieléctrica Superficie Características superficiales Data de solubilidad Homogeneidad Color (luz reflejada y transmitida) Temperatura de fusión Dispersión de electrones Difracción del área seleccionada Densidad Peso fórmula Fluorescencia electrónica Composición química Peso fórmula por celda Polimorfismo Trnsparencia, translucencia u opacidad Indices de refracción y dispersión Angulos de extinción dispersión Signos de elongación Signos ópticos y ángulo axial óptico Morfología Fotomicrografía La sensibilidad de los métodos usados para la identificación de las partículas sólidas en relación con los tamaños y pesos de las muestras necesarias para una apropiada identificación se muestran en la Tabla 2. Las limitaciones relacionadas con la sensibilidad de los métodos actuales se reducen día a día, hasta el punto que muchas partículas sólidas pueden ser identificadas, en algunos casos, en cantidades cercanas al manogramo y al picogramo en otros. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–11–MP–01 PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS REVISION FECHA 0 NOV.97 Página 5 .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma TABLA 2. PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS PARTÍCULAS SÓLIDAS INDIVIDUALES. Peso y tamaño de partícula mínimos Propiedad Micrones gramos Punto de fusión 2 10 –11 Solubilidad 1 10 –12 20 10 –6 1 10 –12 Dureza 10 10 –9 Fisuras 10 10 –9 Peso molecular 20 10 –8 Indice de refracción 0,5 10 –13 Fluorescencia, U.V o electrónica 1 10 –12 Magnetismo 1 10 –12 0,02 10 –17 10 10 –9 1 10 –12 Densidad Pruebas microquímicas Difracción del área seleccionada Difracción de rayos X Microsonda electrónica El libro de referencia para el análisis morfológico de la partículas individuales es el “Particle Atlas”. Usando las técnicas e información presentada en este libro es posible identificar una gran gama de partículas por su forma. El atlas usa un código de identificación de seis dígitos basado en las siguientes seis características de clasificación: – – – – – – transparencia color (transmitido) color (reflejado) birrefringencia índice de refracción (relativo al medio) forma. El esquema desarrollado para el análisis morfológico sobre el cual el atlas está basado se muestra en la Figura 1. Una vez definido el número de seis dígitos, éste ofrece un campo estrecho de posibilidades de partículas que cumplen con las características principales establecidas por el código. Por último, se compara la data descriptiva sobre las partículas seleccionadas con las de la muestra problema para establecer la identificación final. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS PDVSA MDP–11–MP–01 REVISION FECHA 0 NOV.97 Página 6 .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma Fig 1. DEFINICIÓN DEL CÓDIGO DE SEIS DÍGITOS EN EL CUAL ESTÁ BASADO EL “PARTICLE ATLAS”. OPACO COLOREADO BIREFRINGENTE ALTO INDICE PLANO AGUJAS O CILINDROS ORDEN: 1 1 0 1 2 0 1 3 0 1 4 0 1 5 0 1 6 0 PLANOS NO PLANO BAJO INDICE ISOTROPICO SIN COLOR TRANSPARENTE 3.2 Características superficiales, subsuperficiales e interiores de las partículas La superficie de la partícula Se considera como interfase al límite en el cual tienen contacto dos porciones disimiles de materia. De esta forma, la interfase establece la línea de discontinuidad entre las dos porciones. Esta discontinuidad puede corresponder a cambios en composición, estructura, orientación o fase. El término superficie se asocia a la interfase entre un sólido y un fluido, particularmente cuando el fluido es un gas. Sin embargo, esta definición se restringe al campo de lo macroscópico. Las propiedades del sólido cambian gradualmente a medida que se produce una aproximación a su superficie, por lo que este término debe sustituirse por el de región superficial, indicando así la existencia de una entidad estructurada. Estructuralmente, la superficie de un sólido consistirá en diferentes tipos de arreglos cristalinos. La superficie ideal es aquella en que las discontinuidades cristalinas forman arreglos que repiten un patrón de empaque de manera homogénea, conformando de esta forma un área energéticamente uniforme. Sobre el plano real, las superficies sólidas siempre están conformadas por capas, terrazas, pliegues, fisuras, dislocamientos, impurezas y otros tipos de MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–11–MP–01 PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS REVISION FECHA 0 NOV.97 Página 7 .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma discontinuidades. Aún la superficie más perfecta estará constituida por un conjunto de zonas conectadas con arreglos cristalinos homogéneos de varios tipos, en donde un tipo específico será más numeroso que los otros. Analíticamente se pueden distinguir tres tipos de superficies en un sólido cristalino (Figura 2): 1. Superficies singulares con el más alto factor de empaque atómico con un arreglo de planos superpuestos compactos. 2. Superficies vecinales en donde el arreglo de los planos superpuestos conforman terrazas. 3. Superficies generales terraza–capa–pliegue. en donde cobra primacía el modelo de Fig 2. EJEMPLOS DE TIPOS DE SUPERFICIE EN SÓLIDOS CRISTALINOS. Superficie singular Superficie vecinal El estado energético asociado a los átomos superficiales es mayor que el de aquellos ubicados en el interior de la partícula, debido al menor número de enlaces. Esto indica que el aumento de las irregularidades incrementa la energía superficial, mejorando aquellos procesos que dependen de su actividad (ej.: procesos de adsorción, absorción, reacciones químicas con el sólido o catalizadas por él, etc.). MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS PDVSA MDP–11–MP–01 REVISION FECHA 0 NOV.97 Página 8 .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma La región subsuperficial Establecer los límites de las regiones superficiales e internas de una partícula puede resultar relativamente sencillo. Sin embargo, es diferente cuando se intenta identificar el entorno de la región subsuperficial. Su definición es siempre más arbitraria. La Figura 3 presenta algunas de las características más relevantes que puede exponer la región subsuperficial. En general, estas características pueden ser del tipo estructural y composicional. Fig 3. CARACTERÍSTICAS SUBSUPERFICIALES RELEVANTES. Gradiente de esfuerzo interno Gradiente de composición Segmento de cobertura Gradiente por defecto Fisura ÎÎÎÎ ÏÏÏ ÌÌÌ ÎÎÎÎ ÎÎÎÎÏÏÏ ÏÏÏ ÌÌÌ ÌÌÌ ÎÎÎÎÏÏÏ Capilar ciego Límite de fase o grano Capilares interconectados La superficie externa de una partícula se define de tal forma que una de las fases de un lado de la interfase es completamente fluida. Del otro lado, la partícula puede contener fisuras, capilares o poros dirigidos hacia su interior. Se puede considerar como región subsuperficial a aquella que aislada consistiría en una mezcla de fase fluida y sólida. La proporción de los componentes en esta mezcla dependerá de la extensión del volumen de las fisuras y/o los capilares de la partícula. La fase sólida pudiera contener una gran variedad de gradientes de esfuerzo y defectos, diferentes fases sólidas o granos y límites difusos creados por gradientes de composición. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS PDVSA MDP–11–MP–01 REVISION FECHA 0 NOV.97 Página 9 .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma Una partícula con una región subsuperficial rica en fisuras y/o capilares tendrá mayor área expuesta por unidad de volumen que una partícula relativamente lisa. Aún cuando estas contribuciones pueden ser consideradas, en algunos casos, como área superficial, al menos los siguientes dos aspectos se pueden contar como diferencias: 1. El área expuesta de las fisuras, y especialmente de los capilares, son menos accesibles que la superficie externa. Debido a esto, es común que la región superficial de la partícula sea más proclive a interactuar con la fase fluida. 2. La concentración de el fluido en la subsuperficie dependerá de las características morfológicas de las fisuras y de los capilares que gobiernan los procesos de capilaridad. La distancia que puede recorrer un fluido dentro de un capilar o fisura se puede calcular por la fórmula: h = γ cos θ ∆ρg × 1 B/ L [1] donde: γ = tensión superficial (asumida isotrópica) θ = radio de curvatura entre la superficie del capilar y el menisco del fluido ρ = densidad del fluido g = aceleración de la gravedad B = área del menisco L = perímetro del menisco El interior de la partícula El interior de cualquier partícula consiste esencialmente de tres elementos: 1. La(s) substancia(s) del(los) material(es) o matriz, 2. la porosidad, que puede discreta, continua o combinación de ambas, y 3. los espacios vacíos. Adicionalmente, la substancia de la partícula puede presentar defectos puntuales, lineales o planares con distribución irregular. La existencia de impurezas en la matriz de la partícula puede detectarse por medio del análisis químico apropiado. También pudieran ser observadas a través del microscopio en el caso que existan fases claramente identificables. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS PDVSA MDP–11–MP–01 REVISION FECHA 0 NOV.97 Página 10 .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma La presencia de microesfuerzos han sido identificados por medio de experimentos que involucran el uso de rayos X. Estos microesfuerzos pueden ser de origen térmico o debido a deformaciones naturales. 3.3 Análisis del tamaño de partícula Concepto de dimensión El concepto de tamaño está relacionado con las dimensiones externas de un cuerpo. En el caso de una esfera, su tamaño queda directamente establecido por su diámetro. Sin embargo, a medida que la forma de una partícula se hace más compleja, la representación de su tamaño se convierte en una tarea más difícil. De aquí que la forma y el tamaño de una partícula estén íntimamente relacionados. Dimensiones de las partículas: diámetros En el caso de una partícula irregular, el grado de dificultad para establecer su diámetro apropiado es mayor que en el caso de una esfera. Una dimensión frecuentemente utilizada es el diámetro del área proyectada, DP. En este caso, se delimita un círculo que contenga la misma área que el perímetro proyectado de la partícula, tal como se muestra en la figura 4. La aplicación de este método pude resultar tedioso y la precisión obtenida dependerá de la experiencia del observador. Una vía para evitar las deficiencias del procedimiento anterior es usar el método del diámetro de Feret, DF. Este diámetro es la distancia entre tangentes paralelas, tal como se ilustra en la Figura 4. Resulta obvio al observar el diagrama que diferentes medidas de DF pueden ser obtenidas para una misma partícula, a menos que el observador especifique la dirección de la medida. Por esta razón, el diámetro de Feret, DF, se especifica junto a una dirección. Otro diámetro usado es el diámetro de Martin, DM . En esta medición, la dimensión principal es la longitud de la cuerda que bisecta la partícula por su centroide. Al igual que en el diámetro de Feret, se debe especificar, en este caso, la dirección de la medición. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS PDVSA MDP–11–MP–01 REVISION FECHA 0 NOV.97 Página 11 .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma Fig 4. DIÁMETRO GEOMÉTRICO DE UNA PARTÍCULA DE FORMA IRREGULAR. DP DP DM DM DF DF Debido a que es de interés usual el conocer el diámetro promedio de una población de partículas, esta dimensión se consigue por cálculo estadístico. De esta forma se pueden definir los siguientes diámetros promedio: DF = DM = 1 π n ∑P i [2] o 1 n ∑ DMi n [3] 0 donde: Pi = perímetro de una partícula DF = diámetro de Feret promedio DM = diámetro de Martin promedio Otro tipo de diámetro es el promedio de las cuerdas tomadas al azar por partícula entre una población de ellas. Esta medida es conocida como el diámetro de Croften. La expresión matemática de esta medida es: MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS PDVSA MDP–11–MP–01 REVISION FECHA 0 NOV.97 Página 12 .Menú Principal Indice manual n c=∑ i 0 Ai Pi Indice volumen Indice norma [4] donde: c = diámetro de Croften promedio Ai = área de una partícula Pi = perímetro de una partícula Estrategias de clasificación de tamaño La medición del tamaño de partícula se lleva a cabo, normalmente, para relacionar esta característica con algún comportamiento de la población a la que pertenece la muestra. Sin embargo, las poblaciones muy raramente están conformadas por partículas regulares del mismo tamaño, por lo que deben realizarse representaciones estadísticas de la muestra. El proceso de clasificación requiere del establecimiento de un número conveniente de clases en las cuales los diferentes tamaños de partícula puedan ser agrupados. La distribución de la población de partículas entre estos grupos pueden ser representados estadísticamente en términos de promedios, varianzas, etc. Otro factor importante que involucra la estrategia de clasificación es la escogencia del método experimental de medición de tamaño de partícula que permitirá recopilar la data a ser sometida al tratamiento estadístico. Dejando aparte a los métodos de microscopía, en general la muestra será forzada a reaccionar dentro de un medio cuidadosamente regulado, por ejemplo: tamices mecánicos, sedimentación en medios líquidos o gaseosos, precipitación, filtración, etc. Grupos con diferentes tamaños de partícula reaccionarán en forma dispar en un mismo ambiente. Esta separación basada en el comportamiento de las partículas frente a diferentes condiciones impuestas por el medio permite llevar a cabo la clasificación y representación estadística apropiada. Frecuentemente, la escogencia del método experimental para la medición del tamaño o distribución de tamaños de partícula se realiza en un medio controlado que guarda una relación estrecha con el ambiente en el cual las partículas deberán interactuar. En resumen, todo lo expuesto en este capítulo debe servir para reforzar el hecho que en la medición de las dimensiones de las partículas nada es absoluto. En la práctica operativa, cada grupo desarrolla fundamentos que le permiten medir distribuciones de tamaño de partícula que tengan relación con resultados asociados a comportamientos preestablecidos. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS PDVSA MDP–11–MP–01 REVISION FECHA 0 NOV.97 Página 13 .Menú Principal 3.4 Indice manual Indice volumen Indice norma Concepción y definiciones de la forma de las partículas Existe un gran número de definiciones para el término “forma” cuando este se aplica a una partícula: 1. Apariencia externa determinada por líneas de contorno 2. la cobertura visible de un objeto 3. aquella cualidad de un objeto material (o figura geométrica) que depende de relaciones constantes de posición y de distancias definidas entre todos los puntos que componen su periferia o superficie exterior 4. patrón reconocido de las relaciones entre los puntos que constituyen su superficie externa. Para completar estas definiciones se puede decir que la forma es una propiedad, es una característica intrínseca de un sistema material. La forma puede ser una propiedad de una abstracción (ej.: una figura geométrica) y también puede ser una propiedad de un trozo de un material concreto, debido a que la forma de los objetos se hace consciente en la mente humana a través del proceso de reconocimiento de patrones. La forma está circunscrita a la superficie externa de un objeto. La caracterización morfológica de un trozo de material que contiene poros no los toma en cuenta si estos son internos. En la medición de la forma de una partícula cobran importancia tres áreas específicas de las cuales dependerá la precisión del resultado: 1. El procedimiento de medición 2. el tratamiento de las medidas tomadas 3. las conclusiones extraídas de la data procesada. Debido a que el concepto de la forma está ligado a todos los puntos de la superficie de un objeto, la resolución del esquema de la forma de una partícula dependerá del procedimiento de muestreo. Los errores de medición pueden variar en tipo y magnitud potencial dependiendo de la forma de la partícula, siendo tan numerosos estos errores como técnicas de medición se pueden conseguir. Existen dos puntos de vista para enfrentar la caracterización de la forma de una partícula. El objetivo del primero es la reproducción de la forma original de la partícula, mientras que el del segundo es producir una data la cual pueda constituirse en factores de forma, para ser convenientemente manipulados a través de fórmulas matemáticas. Los diferentes esquemas que se usan para la determinación de la forma de una partícula se muestran clasificados en la Figura 5. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–11–MP–01 PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS REVISION FECHA 0 NOV.97 Página 14 .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma Fig 5. CLASIFICACIÓN DE LOS ESQUEMAS PARA EL ANÁLISIS DE LA FORMA DE LAS PARTÍCULAS. Esquemas para la determinación de la forma de las partículas Clase 1 Partículas individuales Categoría 1 Distancia entre tangentes paralelas Heywood Krumbein Lees Categoría 2 Comparaciones estandares de forma Housner Diámetro del área proyectada Mackay Lees Wadell Categoría 3 Longitud de los interceptos Church Cole Pin Clase 2 Propiedades a granel Beddow Flujo Permeabilidad Porosidad Elasticidad Clase 3 Formas generadas Series de Fourier Generación de polinomios Mapeo matricial Clase 4 Uso de términos BS 2955 Grupo de formas Clase de morfología Información del contenido de los términos MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS PDVSA MDP–11–MP–01 REVISION FECHA 0 NOV.97 Página 15 .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma En esta clasificación se han delineado cuatro clases generales de los esquemas para el análisis de la forma de las partículas: Clase 1: Clase 2: Clase 3: Clase 4: En esta clasificación, la forma estará determinada por las características de las partículas individuales. De las tres categorías que se establecen, la primera relaciona la forma de la partícula con las distancias medidas entre las tangentes paralelas al contorno. La segunda, se usa una gran variedad de formas estándares las cuales fungen como base comparativa. En la tercera, la longitud de tipos específicos de interceptos son medidos y usados para caracterizar la forma de la partícula. Las categoría establecidas en esta clase incluyen métodos desarrollados por los autores que se citan en la Figura 5. Los esquemas que pertenecen a esta clase envuelven la toma de medidas de las propiedades a granel de las partículas. Estos esquemas en los cuales la forma de las partículas se reproducen usando técnicas matemáticas variadas, entre las cuales se encuentran los análisis por series de Fourier y el mapeo matricial. Esta clase está dividida en cuatro categorías las cuales corresponden al uso del grupo de la forma, el uso de definiciones verbales separadas, el análisis de la información contenida por los términos y el uso de las clases morfológicas. Es de hacer notar que las tres clases anteriores estaban relacionada con los medios de observación, mientras que ésta última vincula a las formas de descripción. Esto explica por qué los esquemas incluidos en la clase 4 son usados frecuentemente conjuntamente con los otros tres. Quizás entre los esquemas de análisis de la forma de la partícula, se puede considerar como los más comúnmente usados los de comparaciones estándares de forma. Diferentes autores han usado la comparación con formas geométricas conocidas. A manera de ejemplo, Rittenhouse [3] desarrolló una escala de variación de la forma de la partícula haciendo analogía con la esfera (esfericidad) para la identificación visual de guijarros. En la Figura 6 se muestra una escala de variación de forma tomando respecto a una esfera. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–11–MP–01 PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS REVISION FECHA 0 NOV.97 Página 16 .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma Fig 6. ESQUEMAS DE ANÁLISIS DE FORMA DE LAS PARTÍCULAS. MÉTODO DE COMPARACIÓN CON ESTÁNDARES (ESFERICIDAD). Esfericidad alta Esfericidad media Esfericidad baja Muy angular Angular Sub– Sub– angular redondeada Redondeada Bien redondeada MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS PDVSA MDP–11–MP–01 REVISION FECHA 0 NOV.97 Página 17 .Menú Principal 4 Indice manual Indice volumen Indice norma NOMENCLATURA γ = tensión superficial (asumida isotrópica) θ = radio de curvatura entre la superficie del capilar y el menisco del fluido ρ = densidad del fluido g = aceleración de la gravedad B = área del menisco L = perímetro del menisco Pi = perímetro de una partícula DF = diámetro de Feret promedio DM = diámetro de Martin promedio c = diámetro de Croften promedio Ai = área de una partícula MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SOLIDAS PDVSA MDP–11–MP–01 REVISION FECHA 0 NOV.97 Página 18 .Menú Principal 5 Indice manual Indice volumen Indice norma REFERENCIAS 1. BEDDOW, J.K.. “Particle Science and Technology”. Chemical Publishing Co., Inc. New BEDDOW, J.K. “Particle Science and Technology”. Chemical Publishing Co., Inc. New York, 1980. 2. KULWIEC, R. “Materials Handling Handbook”. Wiley–Interscience Publication. New York, 1985. 3. RITTENHOUSE, G. Journal of Sedimentary Petrology. 11, 2. (1941). 64–72. 4. RAWLE, A. “The Importance of Particle Size and Zeta Potential in the Mining and Mineral Industry”. Catálogo de Malvern Instruments. U.K. 2nd Edition.