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La Pulverización del Aerosol

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El término inglés spraying se traduce al castellano como la pulverización o el rocío del aerosol, el cual tiene que ver con las características de dispensado como la forma, tamaño de la partícula, volumen, etc.; éstas se definen, primeramente, en función de la acción que debe desempañar el aerosol, y serán tan variables como productos existan.

El pulverizado o rocío es una cualidad básica en todos los productos envasados en el sistema aerosol para el logro de su desempeño; sin embargo, en algunos productos es concluyente, como por ejemplo, en los insecticidas, plaguicidas y fármacos.

La determinación de la pulverización deseada es quizá uno de los retos iniciales en el diseño de un aerosol, por lo que algunos de los cuestionamientos al principio de la creación de un nuevo producto serían los siguientes: ¿el producto debe permanecer suspendido en el ambiente para lograr su cometido?, y ¿por cuánto tiempo?; ¿el tamaño de partícula es determinante para que el producto realice su función de forma óptima?; ¿cuál es el rango de distancia entre el producto y la superficie?; ¿cuál es la cantidad de concentrado a depositar?; ¿cuál es el comportamiento reológico deseado una vez depositado el concentrado en la superficie?

Podemos agrupar los tipos de pulverización en:

Pulverización en superficie: Se refiere al dispensado de producto sobre una superficie en la cual actuará. Ejemplo de ello son: pinturas, lubricantes, lustradores, adhesivos, entre otros. En este grupo podemos incluir, incluso, aquellos que son polvos suspendidos en líquidos como farmacéuticos, ceras con abrasivo, antitranspirantes, etcétera.

Pulverizaciones al medio ambiente: Se relaciona generalmente con tamaños de partícula menores las cuales se espera permanezcan suspendidas por mayor tiempo para llevar acabo con éxito la acción para la cual fue diseñado el aerosol. Ejemplos son los insecticidas, desodorantes ambientales o sanitizantes ambientales.

Dispensados especiales: En este grupo incluye aquellos que cuentan con alguna extensión, cánula o aplicadores especiales como selladores de silicón, masillas epóxicas, poliuretanos, entre otros.

Espumas y geles: Generalmente en estos productos su dispensado se deposita en la mano para posteriormente distribuirse en la superficie, tal como ocurre con el mousse de cabello, espuma y geles para rasurar.

Relación entre pulverización y concentrado

Existe una serie de propiedades directamente relacionadas con el concentrado a expulsar.

Tomar en cuenta el estado físico del producto es muy importante ya que las consideraciones para dispensar un gas, un sólido o un líquido establecen diferentes factores a controlar.

En el caso de polvos la densidad, dureza y tamaño de partícula son factores que deben considerarse. En el caso de concentrados líquidos una de las propiedades mas íntimamente relacionadas con el pulverizado es la viscosidad, característica compleja y en la que hay que atender el comporcomportamiento del líquido a expulsar, ya sea Newtoniano o no Newtoniano.

Incluso contar con el comportamiento reológico del concentrado a expulsar será de gran utilidad, para así prever al momento de aplicar su nivelación y su tendencia a salpicar o chorrear. Será diferente el expulsar un solvente que un activo emulsionado o incluso un concentrado con comportamiento tixotrópico.

Finalmente, el desempeño buscado se puede lograr incluyendo en la formulación modificadores reológicos, espesantes y tensoactivos o la mezcla de ellos.

Propelentes

El propósito principal de un propelente en un aerosol es proveer la presión necesaria para expulsar el concentrado. El tipo de pulverización dependerá, entonces, de las propiedades del concentrado, las características y presión del propelente seleccionado. Para determinar el gas adecuado es necesario considerar factores de flamabilidad, presión final esperada, estabilidad así como la solubilidad del propelente respecto al concentrado.

La pasada afirmación explica la relación entre el concentrado y el propelente en términos volumétricos. Ya en este punto es recomendable hacer muestras variando las relaciones de concentrado y propelente, manteniendo constante las dimensiones de válvulas y activadores para poder apreciar el efecto.

Llegado a este momento tendremos ya una aproximación que más adelante podremos afinar con la selección de válvulas y activadores.

Al llegar a este punto, ya se debe contar con las propiedades generales del sistema cómo densidad, viscosidad, comportamiento reológico, presión de propelente, relación concentrado/propelente y el siguiente paso será la selección de válvulas y activadores.

Válvulas

Quizá uno de los factores iniciales está relacionado con el contenido de solventes del concentrado para determinar exitosamente el material de la junta interna o arandela, para ello la consulta de tablas de resistencia es muy útil, sin embargo, el ensayo práctico poniendo en contacto el producto y determinar el crecimiento nos asegura una selección óptima. Algunos de los materiales disponibles de las arandelas son: neopreno, viton, buna-N, butyl, etc.

Este es un buen momento para la definición del largo del tubo de inmersión o pesca, conociendo la dimensión del envase y ensayando el crecimiento del tubo en presencia del concentrado se podrá definir con precisión.

Algunos productos con sólidos suspendidos en sistema de baja viscosidad pueden presentar sedimentaciones menores, que si bien no son deseables y pueden corregirse desde el diseño, deben considerarse para evitar que el tubo arrastre produciendo bloqueos de la válvula.

En el caso de productos para pulverizaciones ambientales puede considerarse el uso de válvulas con orificio de fase vapor. Estas tienen un pequeño orificio en el cuerpo de la válvula que incorpora propelente en fase gaseosa y es recomendado para disminuir el tamaño de partícula. También mejoran el flujo en el caso de formulaciones que contienen solidos suspendidos y mejora el desempeño en productos en los cuales se desea tener una pulverización más seca. Algunos aerosoles requieren de ángulos de aplicación diferentes y en estos casos es recomendado probar válvulas de 360°.

Activadores

El activador es el mecanismo que produce la apertura de la válvula. En la selección del mismo deben considerarse desde factores estéticos, desempeño y finalmente es determinante en el ajuste fino de la pulverización que se desee obtener. Podemos clasificarlos en activadores para pulverizaciones tanto de ambiente como de superficie; así como para usos de activadores para espumas, geles y especiales.

Existen activadores de una sola pieza, el volumen y tipo de descarga esta directamente influenciada por las medidas de la ranura, canales y orificio de salida.

Los activadores de dos piezas tienen un componente extra denominado inserto, que cuenta con un orificio de salida y canales internos con formas diferentes cuyo objetivo puede orientarse a controlar turbulencias, disminuir tamaño de partícula y otras funciones más.

El pulverizado o rocío esuna cualidad básica en todos los productosen aerosol para lograr su desempeño.

En el caso de productos que contienen sólidos en suspensión es indispensable tener perfectamente identificado el tamaño de partícula, esta es una de las primeras restricciones al momento de la selección, si el tamaño es mayor que las dimensiones del activador la presencia de un bloqueo es inminente.

Otro factor a valorar en productos como lo son las ceras, masillas, pinturas, es que no exista la presencia de aglomeraciones, y en el caso de existir, sean fácilmente incorporadas con el mínimo esfuerzo mecánico, igualmente evitar la presencia de sedimentaciones duras.

Una vez definido lo anterior se deberán hacer pruebas prácticas valorando la pulverización deseada con cada uno de los activadores a probar, ya en condiciones de uso real considerando la distancia de aplicación, ángulo, y en el caso que el producto requiera una distribución posterior tal como sucede en aerosoles para pulimentos, ceras y limpiadores, también resultara útil indicar las observaciones en la bitácora de prueba.

No está de más rectificar ya en este punto la evacuación total del producto probando de manera continua y discontinua, operando la limpieza del activador en cada operación. La bitácora deberá contener comentarios del desempeño, dimensiones de ranura, canales, orificios de cada activador, así como contar con parámetros cuantitativos como el volumen de descarga y el diámetro obtenido en el patrón de pulverización.

Este paso es ya el ajuste fino de la pulverización y una vez obtenido se debe registrar en la formulación todas las especificaciones y rangos permitidos para cada parámetro: rango de viscosidad de concentrado: brookfield, stormer, ICI; presión del propelente, dimensiones de la válvulas y activadores, presión de producto, volumen de descarga, patrón de pulverización.

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