El presente artículo de investigación presenta los elementos teóricos, la metodología, resultados y conclusiones de un trabajo desarrollado con el fin de determinar el comportamiento de la velocidad de sedimentación terminal de sistemas de partículas no coloidales de tamaño medio menor a 1.000 nm respecto de sistemas de partículas de tamaño mayor a este. Para esto se analiza el comportamiento del factor de reducción de velocidad terminal de sedimentación. Dada la extrema complejidad de la fenomenología del proceso de sedimentación de sistemas de partículas de diámetros medios menores a 1.000 nm, obliga a que este trabajo tenga un carácter experimental. Los resultados alcanzados mostraron que existe una diferencia entre el comportamiento de la velocidad de sedimentación de sistemas de partículas mayores a 1.000 nm, respecto de los sistemas de partículas cuyo tamaño es menor a este, lo que impacta en el valor que adopta el factor de corrección.

This article presents the theoretical aspects, methodology, results and conclusions of a study developed to determine the behavior of the terminal settling velocity of noncolloidal particles systems of average sizes smaller than 1,000 nm in comparison to larger particles system. In order to do this, an analysis of the behavior of the reduction factor of terminal velocity of sedimentation was made. Due to the extreme complexity of the phenomenology of the sedimentation process of average particles systems in diameters smaller than 1,000 nm, an experimental work was required. The results indicate that there is a difference between the behavior of the velocity settling of particle systems greater than 1,000 nm, for systems of particles which size is smaller than this, what impacts the value that takes the correction factor.

The development and the results obtained during the construction and calibration of a gravitational sedimentation cell to determine size distribution of microparticles, using standard components, are presented and analyzed. This with the objective of using the device in applications by the medium-size industries of developing countries. The cell is calibrated using suspensions of glass spheres in water and the results were compared with those obtained by laser spectrometry, image analysis and analytical centrifuges. The proposed cell gave results that are comparable to the other more sophisticated methods.

Se muestra y analiza el desarrollo y los resultados alcanzados al construir y calibrar una celda de sedimentación gravimétrica para la medición de distribución de tamaño de micro partículas, utilizando componentes estándares. Esto con el fin de usarla en aplicaciones en la mediana y pequeña industria de los países en desarrollo. La calibración se realizó mediante el uso suspensiones de esferas de vidrio calibradas en agua y los resultados fueron comparados con los obtenidos mediante espectrometría láser, análisis de imágenes y centrifugación analítica. Estos resultados mostraron que la celda entrega resultados comparables a los de los otros métodos mas sofisticados.

This paper present the theoretical basis, development, implementation and results of from a gravimetric sedimentation cell for determination of size distribution and median diameter of microparticles.

El presente trabajo muestra la base teórica, el desarrollo, la implementación y los resultados alcanzados al emplearse una celda de sedimentación gravimétrica para la detección de la distribución de tamaño o diámetro medio de micropartículas

This paper describes an experimental study based on the norm DIN 66111 and centrifugal analysis of particle with diameters less than 200 nm. The hindrance function of sedimentation velocity presented by Richardson and Zaki (1954), in which the porosity of a suspension that depends on the draining regime of fluid over a particle is an exponential function, is used. For Reynolds numbers smaller than 0.25, the value of the exponent is constant and equal to 4.65. This value does no take into account the increment of the electrochemical forces and the diffusion effects acting on particles with non-colloidal sub-micron diameters. The results show that the hindrance function exponent for this type of system is different from that used by Richardson and Zaki.

Se presenta un estudio experimental empleando la Norma DIN 66111 y una centrífuga analítica sobre sistemas de partículas no coloidales cuyos diámetros son menores a 200 nm. Se usó la función de obstrucción de velocidad planteada por Richardson y Zaki (1954), quienes propusieron una ecuación donde la porosidad de una suspensión elevada a un exponente determina la velocidad de sedimentación de las partículas que lo conforman. Para números de Reynolds menores a 0.25, el valor del exponente es constante e igual a 4.65. Este exponente no considera el fuerte incremento de las fuerzas electroquímicas y los efectos difusivos que se presentan sobre partículas con diámetros de orden sub-micrométrico no coloidales. Los resultados alcanzados muestran que el valor que adopta el exponente de la función de obstrucción de velocidad para este tipo de sistemas de partículas es diferente al empleado por Richardson y Zaki.

The sedimentation velocity of micro-particles in suspension decreases with increasing concentration due to hydrodynamic and electrostatic forces. This velocity can be estimated on the basis of the theoretical velocity of a single particle, multiplied by a correction factor which depends on the flow regime as well as the volumetric concentration of the particles. The most commonly used values are those determined by Richardson and Zaki in 1954 [14]. For flow regimes characterized by a Reynolds' number less than 0,25, a constant value of 4,65 is used which does not depend on the particle size. The present article presents results of micro-particle sedimentation research performed with calibrated silicon oxide particles (SO2), which indicate that the exponent in the correction function is inversely dependent on micro-particle size for this flow regime, as opposed to the constant value previously used.

La velocidad de sedimentación de las partículas presentes en una suspensión sufre una caída monótona en función de la concentración volumétrica de éstas, por efecto de las fuerzas hidrodinámicas y electroquímicas que se presentan en una suspensión. El valor efectivo que alcanza la velocidad de sedimentación puede evaluarse a partir de la velocidad de sedimentación teórica de una partícula única, multiplicada por la denominada función de corrección de velocidad o función obstáculo, la que considera tanto el régimen de escurrimiento como la concentración volumétrica de partículas. Los valores determinados para esta función por Richardson y Zaki en 1954 [14] son los más utilizados actualmente, donde el valor propuesto para el caso de regímenes de escurrimiento del fluido por sobre las partículas, cuyos números de Reynolds sean menores a 0,25, se establece un valor único de 4,65, independientemente del tamaño de las partículas. El presente artículo muestra los resultados alcanzados a partir de un trabajo experimental desarrollado con micro partículas calibradas de óxido de silicio (SiO2), que indica que el valor del exponente de la función de corrección depende inversamente del tamaño, para el caso de partículas de orden micrométrico, lo que daría lugar a un nuevo valor para el exponente.

This paper present the theoretical basis, development, implementation and results of from a gravimetric sedimentation cell for determination of size distribution and median diameter of a sample of micro particles. The measurement is based on the transmittance of light through a suspension particles in water. The cell was built in modular form and was calibrated with suspensions of amorphous silicion dioxid with a median diameter of 1.5 µm. The results indicate that the sedimentation cell is very simple to use and that the size distribution of micro particles can be determined at low cost. This procedure may be conveniently applied in the many industrials processes.

El presente trabajo muestra la base teórica, el desarrollo, la implementación y los resultados alcanzados al emplearse una celda de sedimentación gravimétrica para la detección de la distribución de tamaño o diámetro medio de un conjunto de micropartículas, a partir de su detección a través de un sistema de tipo óptico, basado en la medición de la extinción o decaimiento de la intensidad de flujo de fotones de un haz de luz que atraviesa una suspensión compuesta por un material particulado y agua. La celda fue construida de manera modular, mientras que su calibración y los ensayos se realizaron utilizando suspensiones compuestas por partículas de tamaño estandarizado de dióxido de silicio amorfo (Geltech S 1500) de un diámetro medio nominal de 1,5 µm en agua. Los resultados alcanzados mostraron que el uso de esta celda de sedimentación es en extremo conveniente, ya que fue posible detectar la distribución de tamaño de micropartículas con precisión y a un relativo bajo costo, lo que permitiría aplicarlo ventajosamente en la industria de procesos en general.