Freeman Technology FT4 y UPT: reología de polvos

La reología de los materiales en polvo estudia el comportamiento de los polvos como conjuntos a granel, formados por sólidos, líquidos y gases. Permite medir flujos dinámicos, propiedades de corte, densidad, compresibilidad y permeabilidad. Se aplica en una amplia gama de industrias para apoyar el desarrollo y la fabricación de nuevos productos.

¿Por qué los materiales en polvo son complejos?

Las tres fases de los materiales en polvo

Los polvos forman parte de una amplia gama de procesos industriales, contribuyendo a un 80% de todos los productos manufacturados. A pesar de su amplia presencia, continúan presentando desafíos durante el desarrollo, la fabricación y el control de calidad. Una buena comprensión de la reología de los materiales en polvo es una base esencial para optimizar los procesos de producción y desarrollar productos de alta calidad.

Los polvos son materiales únicos que consisten en tres fases distintas: sólidos en forma de partículas, aire entre las partículas y, a menudo, agua en la superficie o dentro de la partícula.

Existe una idea errónea común acerca de que el comportamiento de un polvo se puede describir simplemente comprendiendo su fluidez y que esa fluidez es una propiedad discreta cuantificable con un solo número. Considere un polvo suelto en un frasco de vidrio: su comportamiento cambia notablemente si el frasco recibe golpecitos sobre una superficie dura antes de volcarse. En el caso de la arena seca, el comportamiento antes y después es similar; en el caso de la harina, el flujo es muy diferente tras la compactación.

En cada uno de los estados ilustrados, las propiedades físicas y químicas de las partículas son las mismas, pero la manera en que el polvo fluye es muy diferente, simplemente como resultado de cambiar el contenido de aire y el estrés de contacto entre las partículas.

La influencia de las variables externas

Los polvos pueden comportarse de manera muy diferente cuando están totalmente aireados, envasados en forma suelta o consolidados. Algunos polvos son extremadamente sensibles a estas variables mientras otros lo son menos. El grado del estrés de consolidación y el contenido de aire son dos de las variables más influyentes en las propiedades de flujo. El comportamiento del polvo también se ve afectado por la velocidad de procesamiento, la humedad ambiental y el tiempo de almacenamiento.

El control de ciertas variables puede ser relativamente simple, pero los cambios en el contenido de aire y el estrés de consolidación son generalmente inevitables durante el procesamiento. Reconocer que cualquiera de estas variables externas tiene el potencial de cambiar el comportamiento del polvo es el primer paso para una mejor comprensión del proceso.

Mecanismos de interacción entre las partículas

Comprender los mecanismos de interacción entre partículas brinda información valiosa sobre el comportamiento del polvo a granel y ofrece oportunidades para el desarrollo de productos y la optimización de procesos.

Mecanismos que restringen el movimiento de las partículas

Fricción

Las partículas con superficie más lisa generalmente presentan menor interacción por fricción y fluyen más fácilmente que las más rugosas, asumiendo que todas las demás características son idénticas.

Trabas mecánicas

Las partículas de cierta forma pueden trabarse mecánicamente y ofrecer resistencia al flujo.

Fuerzas de cohesión inter-partículas

Las fuerzas inter-partículas actúan tanto entre las partículas en contacto como entre las partículas cercanas.

Puente líquido

Los líquidos tienen la habilidad de formar puentes entre las partículas, creando uniones capilares y reduciendo la independencia de las partículas. Todos estos mecanismos actúan para restringir la independencia partícula-partícula; en general, cuanto más fuertes son sus influencias, más pobre resulta la fluidez.

Mecanismos que promueven el movimiento de las partículas

Gravedad

Las fuerzas gravitacionales son a menudo las únicas fuerzas impulsoras que actúan sobre las partículas. La capacidad de una partícula para comenzar a fluir depende en gran medida de la fuerza gravitacional que actúa sobre ella. Por esta razón, los polvos con partículas de mayor tamaño o alta densidad tienden a fluir mejor cuando se empaquetan sueltos.

La relación de fuerza entre todas las fuerzas restrictivas y la fuerza impulsora de la gravedad determina si las partículas pueden moverse independientemente o si existirán como parte de un aglomerado. Comprender la reología de polvos y la influencia recíproca entre los mecanismos de interacción y las condiciones del proceso es un paso clave para optimizar una formulación o un proceso.

Soluciones para el análisis de materiales en polvo

Freeman Technology, una empresa de Micromeritics, se especializa en sistemas de análisis de polvos para cuantificar las propiedades de flujo y cuenta con casi 20 años de experiencia en evaluación y caracterización de polvos.

FT4: Reómetro para Polvos

El Reómetro para Polvos FT4 es el producto estrella de Freeman Technology y un analizador universal de polvos. Además de la metodología dinámica única —donde se mide la resistencia al flujo mientras el polvo está en movimiento— el FT4 incluye una celda de corte, un kit de fricción de pared (conforme a ASTM D7891) y accesorios para medir densidad, compresibilidad y permeabilidad. Su amplio rango de capacidades lo convierte en un instrumento versátil para medir y comprender el flujo y el comportamiento de los polvos.

UPT: Analizador de Polvos Uniaxial

El Analizador de Polvos Uniaxial (UPT) proporciona una medida precisa y robusta de la resistencia uniaxial al esfuerzo aplicado sobre el material, directamente proporcional a su capacidad de fluir. Este parámetro (uUYY) es ampliamente utilizado para evaluar y clasificar la fluidez en polvo. El UPT también cuantifica densidad y compresibilidad a granel. Es un dispositivo rápido, confiable y fácil de usar, orientado a científicos, ingenieros de procesos y analistas de control de calidad en industrias de manejo de sólidos a granel.

Para mayor información consultar: https://www.malvernpanalytical.com/es/products/product-range/freeman-ft4