Porosidad

La porosidad describe la proporción de cavidades en un material. En el contexto del procesamiento de polvos y la ingeniería de procesos, el término se refiere tanto a partículas individuales como a materiales a granel, montones y mezclas de polvos. La porosidad influye de manera decisiva en las propiedades mecánicas, térmicas y relacionadas con el transporte de materia.

A nivel de partícula, la porosidad describe la proporción de poros internos dentro de una sola partícula. Las partículas porosas presentan una mayor superficie interna y una menor densidad aparente que las partículas compactas. La porosidad de las partículas influye en el comportamiento a la rotura, la absorción de líquidos, la reactividad y el intercambio de calor y materia.

A nivel de material a granel o de lecho, la porosidad describe la proporción volumétrica de los huecos entre las partículas. Se deriva del tamaño de las partículas, su forma, la distribución granulométrica y la estructura de empaquetamiento. Esta porosidad externa determina, entre otras cosas, la densidad aparente, la permeabilidad al gas, el comportamiento de flujo y la transferencia de calor en los procesos de lecho de polvo.

Formalmente, la porosidad ε se puede definir como una magnitud adimensional:

ε = V_hueco​ / V_total

Donde V_hueco​ es el volumen de los poros y los espacios intermedios y V_total​ es el volumen total del sistema considerado. En el tratamiento de polvos, la porosidad no es una propiedad constante del material. Se puede modificar de forma selectiva mediante mezclado, compactación, aglomeración, granulación o secado. Las tensiones mecánicas pueden cerrar los poros o generar otros nuevos. La adición de líquido puede rellenar los poros o hacer que colapsen.

La porosidad de un polvo es decisiva para muchos procesos. Influye en la velocidad de secado, la capacidad de atemperar, la cinética de reacción, el comportamiento del polvo y la estabilidad del producto. Por ello, en ingeniería de procesos se distingue entre porosidad de las partículas y porosidad del material apilado. Ambos fenómenos se consideran por separado.