El flujo de un polvo se debe a un desequilibrio de fuerzas entre sus partículas. Estas fuerzas incluyen la gravedad, la adhesión, la fricción y la fuerza electrostática. La gravedad y la adhesión son las que más influyen en el flujo del polvo. Muchos factores afectan la fluidez del polvo. La distribución del tamaño y la forma de las partículas son clave, ya que influyen considerablemente en la fluidez. Asimismo, factores como la temperatura, el contenido de agua y la humedad afectan la fluidez del polvo. Lo mismo ocurre con el voltaje electrostático, la porosidad, la densidad aparente y el índice de unión. Es fundamental analizar los factores que afectan la fluidez del polvo para poder medirla mediante métodos científicos.
Aplicación de polvo
La ingeniería de polvos abarca el conocimiento y los métodos derivados del uso de la tecnología de procesamiento de polvos y las teorías de las ciencias naturales relacionadas en un departamento específico de producción de procesamiento de polvos. La tecnología de polvos comprende las ideas y las habilidades para resolver problemas técnicos. La ingeniería de polvos es un método sistemático para resolver problemas de producción. Se basa en la tecnología de polvos, junto con tecnologías afines. Como estudiante de ciencia de materiales, debes dominar esta tecnología de ingeniería de procesamiento de polvos.
La ingeniería de polvos es un término que engloba las tecnologías de aplicación de polvos. Se utilizan en la producción industrial y se basan en las propiedades y el comportamiento de las partículas y los polvos. Aplica conocimientos y métodos sistemáticos. Se estudian las propiedades de los polvos, se controla su comportamiento y se aplican diversas operaciones unitarias en su procesamiento.
La ingeniería de polvos abarca numerosas operaciones unitarias, como trituración, pulverización, clasificación, almacenamiento, llenado y transporte. También incluye granulación, mezcla, filtración, sedimentación, concentración, recolección de polvo, secado, disolución, cristalización, dispersión, conformado y sinterización.
La ingeniería de polvos se utiliza ampliamente en numerosas industrias, como la de materiales de construcción, maquinaria, energía, plásticos, caucho, minería, metalurgia, medicina, alimentación, piensos, pesticidas, fertilizantes, fabricación de papel y protección ambiental. También se emplea en los sectores de la informática, la aviación, la industria aeroespacial y el transporte.
Cinco factores que afectan la fluidez del polvo
Tamaño de partícula:
La superficie específica del polvo es inversamente proporcional a su tamaño de partícula. Cuanto menor sea el tamaño de partícula, mayor será la superficie específica. A medida que disminuye el tamaño de partícula, ocurren varios fenómenos. Primero, aumenta la atracción molecular y electrostática entre las partículas, lo que reduce su fluidez. Segundo, las partículas más pequeñas tienden a adsorberse y aglomerarse, lo que incrementa la cohesión, eleva el ángulo de reposo y reduce la fluidez. Tercero, las partículas más pequeñas se compactan con mayor densidad, lo que reduce la permeabilidad al aire, aumenta la velocidad de compresión y disminuye la fluidez.
Morfología:
El tamaño de las partículas es importante, al igual que su forma. Ambos factores influyen en la fluidez. Los polvos con partículas de igual tamaño y formas diferentes presentan fluidez distinta. Las partículas esféricas tienen la menor área de contacto y la mejor fluidez. Las partículas aciculares presentan numerosos puntos de contacto planos. Las fuerzas de cizallamiento entre las partículas irregulares reducen la fluidez.
Temperatura:
El tratamiento térmico puede aumentar la densidad aparente y la densidad compactada del polvo. Esto se debe a que la densidad de las partículas aumenta con la temperatura. Sin embargo, a altas temperaturas, la fluidez del polvo disminuye. Esto se debe a la mayor adhesión entre las partículas de polvo y la pared del recipiente. Si la temperatura supera el punto de fusión del polvo, este se licuará, lo que fortalecerá la adhesión.
Contenido de humedad:
Cuando el polvo está seco, su fluidez suele ser buena. Si está demasiado seco, las partículas se atraen entre sí debido a la electricidad estática, lo que empeora la fluidez. Con una pequeña cantidad de agua, esta se adsorbe en la superficie de las partículas, formando agua adsorbida superficialmente, la cual tiene poco efecto sobre la fluidez del polvo. A medida que aumenta el contenido de agua, se forma una película alrededor del agua adsorbida de las partículas, lo que incrementa la resistencia a su movimiento y reduce la fluidez del polvo. Cuando el contenido de agua supera el máximo de agua ligada, la fluidez disminuye. A mayor cantidad de agua, menor índice de fluidez, lo que empeora la fluidez del polvo.
Interacción entre partículas de polvo:
La fricción y la cohesión entre las partículas de polvo afectan considerablemente su fluidez. Los diferentes tamaños y formas de las partículas influyen en la fluidez del polvo, modificando su cohesión y fricción. Con partículas de mayor tamaño, la fluidez depende de su forma, ya que la fuerza volumétrica es mucho mayor que la cohesión entre ellas. Por lo tanto, la fluidez de las partículas de polvo con superficies rugosas o formas irregulares puede ser mejor. En el caso de partículas de polvo muy pequeñas, la fluidez depende de la cohesión entre ellas, donde la fuerza volumétrica es mucho menor que dicha cohesión.
Método para detectar el contenido de humedad del polvo:
1. Método del horno
El método del horno también se llama horno el secado Método de pérdida de peso por pirólisis. Se seca la muestra en un horno a 105 ± 2 °C a presión normal hasta que alcance un peso constante. La pérdida de peso corresponde al agua. Es decir, el contenido de humedad a 105 °C se determina pesando la muestra antes y después del secado. Existen dos métodos de secado: a presión normal y a presión reducida. Sus principios son los mismos.
Fórmula: (peso antes del secado – peso después del secado) ÷ peso antes del secado × 100 = humedad (%)
Fórmula de cálculo: (W1-W2) / (W1-W0) × 100 = humedad (%)
Donde: W1 = peso de la muestra y del recipiente de pesaje antes del secado a 105℃ (g);
W2 = peso de la muestra y del recipiente de pesaje después del secado a 105℃ (g);
W0 = peso del plato de pesaje que ha alcanzado un peso constante (g)
2. Método de determinación rápida de la humedad con medidor:
Coloque la muestra en la bandeja y pulse iniciar. El resultado de la prueba estará listo en 3-5 minutos, sin necesidad de cálculos.