Métodos de Tamizaje y Clasificación de Partículas: Técnicas y Equipos

Introducción a la Clasificación de Partículas por Tamizaje

El tamizaje es un proceso fundamental que consiste en clasificar gránulos en grupos para su separación en una o más categorías. Esta clasificación se realiza principalmente en base al tamaño de la partícula. Para ello, se utilizan tamices fabricados con diversos materiales, como acero inoxidable, latón o bronce (para tamaños más grandes), y propileno, teflón o nylon (para tamaños más pequeños). Las partículas retenidas dentro del tamiz se denominan tamizaje grueso o residual, mientras que las que pasan a través del tamiz se conocen como tamizaje fino o de paso.

Objetivo del Tamizaje: Distribución del Tamaño de Partícula

El objetivo principal del tamizaje es obtener la distribución del tamaño de las partículas. Cuanto más estrecha sea esta distribución, mejor. Varios factores influyen en la distribución del tamaño de partícula, entre ellos:

• Velocidad de disolución: Las partículas más pequeñas se disuelven más rápidamente debido a su mayor área superficial.
• Estabilidad de suspensiones: En las suspensiones, el tamaño de las partículas influye en su estabilidad física; las partículas más grandes tienden a precipitarse.
• Untuosidad en ungüentos y cremas: En ungüentos y cremas, es preferible evitar partículas de tamaño grueso, ya que dificultan la untuosidad.
• Mezclado de excipientes: Si los excipientes tienen tamaños de partícula similares, se facilita su mezclado.

Es importante considerar el material de los tamices. Los tamices metálicos deben evitarse con materiales que contengan grupos funcionales de hierro y azufre, ya que estos pueden reaccionar. Los tamices de plástico, aunque útiles, son susceptibles al desgaste.

Métodos de Tamizaje: Directos e Indirectos

Tamizaje Directo: Retención por Tamices

Este es un método sencillo para medir el tamaño y la distribución de partículas. El procedimiento típico consiste en pasar 100 g de material a través de una serie de tamices circulares (generalmente de 20 cm de diámetro y 7 cm de altura). Los tamices se someten a vibración constante durante un período determinado (por ejemplo, 10 minutos), permitiendo que el material se separe en diferentes fracciones. Idealmente, al final de la prueba, no más del 5% del material debe quedar retenido en el tamiz más grueso, y no más del 5% debe pasar por el tamiz más pequeño.

Desventajas: Este método puede generar ruido excesivo y desgaste en los tamices. Los modelos electromagnéticos ayudan a evitar la acumulación de finos en los orificios de los tamices (que pueden ser ovalados, redondos o rectangulares, y con entramados planos, cruzados o trenzados).

El proceso de tamizaje suele ser en seco, aunque también existe el tamizaje húmedo (utilizando un solvente orgánico). Una limitación importante es que los tamices con un número de malla mayor a 200 pueden generar resultados inciertos debido a su fácil deterioro por taponamiento o deformación de los alambres.

Fuentes de error en el tamizaje directo:

• Sobrecarga de los tamices.
• Tamaño de partícula menor a 50 micras.
• Fuerzas electrostáticas entre los finos.
• Humedad superior al 5%.

Microscopía

Este método se basa en la medición directa de las partículas contra un patrón de referencia. Una pequeña muestra (por ejemplo, 0.02 g) se examina bajo un microscopio de transmisión de electrones. El tamaño mínimo detectable de la partícula depende de la resolución del microscopio (típicamente entre 0.001 y 0.05 micras). La exactitud de este método depende de la selección de un número representativo de partículas para el análisis, con el fin de minimizar errores inherentes al método.

Tamizaje Indirecto: Absorción de Gases

Este método se fundamenta en el principio de absorción de un gas en el material a analizar, bajo condiciones controladas de presión y temperatura.

Técnica de Impactación

Un ejemplo de esta técnica es el impactador en cascada. El material se somete a una corriente de aire a alta velocidad, haciéndolo pasar a través de una serie de placas. La velocidad en cada etapa es progresivamente mayor. Las partículas más grandes quedan depositadas en las placas superiores, mientras que las más pequeñas se depositan en las inferiores.

Contadores Automatizados

Estos equipos miden la cantidad de partículas en una solución acuosa. Un ejemplo es el contador Coulter, que determina el número de partículas.

Tamizaje Industrial

Tamiz Recíproco

Consiste en una banda transportadora ligeramente inclinada que transporta el material en un recorrido continuo. El material fino pasa a través de la banda a una segunda y tercera banda transportadora, también equipadas con tamices. Algunos equipos incorporan pequeñas bolas en sus tamices para ayudar a desobstruirlos mediante movimiento vibratorio.

Tamiz Vibratorio Circular

Este tamiz consta de un cilindro con un eje rotor vertical y mallas de diferentes tamaños acopladas alrededor de la carcasa. El movimiento rotatorio hace que las partículas más grandes se recolecten en la parte superior y las restantes en la inferior.