Porosità

La porosità descrive la percentuale di cavità presenti in un materiale. Nel contesto della lavorazione delle polveri e dell'ingegneria dei processi, il termine si riferisce sia alle singole particelle che ai materiali sfusi, ai cumuli e alle miscele di polveri. La porosità influenza in modo determinante le proprietà meccaniche, termiche e relative al trasporto di materia.

A livello di particella, la porosità descrive la percentuale di pori interni all'interno di una singola particella. Le particelle porose presentano una superficie interna maggiore e una densità apparente inferiore rispetto alle particelle compatte. La porosità delle particelle influenza il comportamento alla rottura, l'assorbimento di liquidi, la reattività e il trasferimento di calore e materia.

A livello di materiale sfuso o di cumulo, la porosità descrive la percentuale in volume degli spazi vuoti tra le particelle. Essa deriva dalla dimensione delle particelle, dalla loro forma, dalla distribuzione granulometrica e dalla struttura di impaccamento. Questa porosità esterna determina, tra l’altro, la densità apparente, la permeabilità ai gas, il comportamento di scorrimento e il trasferimento di calore nei processi a letto di polvere.

Formalmente, la porosità ε può essere definita come una grandezza adimensionale:

ε = V_vuoto​ / V_totale

Dove V_vuoto​ è il volume dei pori e degli spazi interstiziali e V_totale​ è il volume totale del sistema considerato. Nella lavorazione delle polveri, la porosità non è una proprietà costante del materiale. Può essere modificata in modo mirato mediante miscelazione, compattazione, agglomerazione, granulazione o essiccazione. Le sollecitazioni meccaniche possono chiudere i pori o crearne di nuovi. L'aggiunta di liquidi può riempire i pori o farli collassare.

La porosità di una polvere è determinante per molti processi. Influisce sulla velocità di essiccazione, sulla temperabilità, sulla cinetica di reazione, sul comportamento della polvere e sulla stabilità del prodotto. Nell'ingegneria dei processi si distingue quindi tra porosità delle particelle e porosità del materiale in massa. Entrambi i fenomeni vengono considerati separatamente.