Propiedades físicas de los fertilizantes

Las propiedades físicas de un fertilizante se determinan de su composición física y como se produce. Las propiedades más importantes para manejo, almacenaje y aplicación son:  

  • Higroscopicidad
  • Apelmazamiento
  • Forma de las partículas y distribución granulométrica
  • Resistencia física de las partículas
  • Tendencias a producir polvo y finos
  • Densidad aparente
  • Compatibilidad (química y física)

Higroscopicidad

El aire contiene humedad como vapor de agua y por eso ejerce una presión de vapor (p H2O) determinada por la humedad y temperatura. Aire caliente contiene más humedad que aire frio. El contenido de agua se expresa como humedad relativa.

Higroscopicidad vapor

Aire saturado tiene una humedad relativa (HR) de 100%. El vapor se moverá de la alta presión a la baja. A 30 °C, el aire tendrá un contenido de 30.4 g de agua por m3 (100% HR). La presión de vapor de agua varía con la humedad y la temperatura del aire.

Humedad relativa crítica

Todos los fertilizantes minerales son más o menos higroscópicos, lo que significa que empiezan a absorber humedad a una humedad específica o a una cierta presión de vapor de agua. Algunos fertilizantes son muy higroscópicos y absorben agua más fácil y a una humedad más baja que otros. Absorción de agua ocurre si la presión de agua del aire excede la presión de agua del fertilizante.

Absorción de humedad durante almacenaje y manejo reducirá las cualidades físicas del fertilizante. Conociendo la temperatura y humedad del aire y la temperatura de la superficie del fertilizante, se puede calcular si haya o no absorción de humedad. 

Lo típico es que la curva de absorción de agua asciende poco con humedad baja (como ilustrado), pero a cierta humedad empieza a ascender rápidamente. Este nivel es la humedad crítica de un fertilizante. La humedad crítica baja cuando la temperatura aumenta. 

Absorción significante de humedad tiene consecuencias indeseadas para los fertilizantes:

  • Las partículas se vuelven blandas y pegajosas 
  • Las partículas aumentan en volumen • Las partículas empiezan a agrietarse 
  • Blanqueamiento, cambio de color 
  • Resistencia física reducida 
  • El piso de los almacenes se vuelve húmedo y resbaladizo 
  • Nitrato de amonio estabilizado pierde su termoestabilidad 
  • La calidad del esparcimiento del fertilizante puede ser afectado 
  • Se tapa el equipo de manejo y aplicación del fertilizante 
  • Aumento de producto fuera de las especificaciones
Absorción de agua

Una mezcla de dos componentes puede ponerse más higroscópico que cada componente solo como muestra el gráfico.

Apelmazamiento

Puentes cristalinos

La mayoría de los fertilizantes tienden a asentarse o apelmazarse durante almacenaje. El apelmazamiento ocurre como resultado de formación de puentes cristalinos fuertes y fuerzas adhesivas entre los gránulos. Varios mecanismos pueden estar involucrados pero los más importantes son:

  • Reacciones químicas en el producto terminado 
  • Disolución y re-cristalización de sales de fertilizante en la superficie de la partícula 
  • Fuerzas adhesivas y capilares entres las superficies

Varios factores afectan al apelmazamiento: 

  • Humedad relativa del aire 
  • Temperatura y presión ambiental 
  • Contenido de humedad del producto 
  • Resistencia mecánica y forma de la partícula 
  • Composición química 
Tiempo de almacenaje Si se puede controlar estos parámetros, las tendencias de apelmazamiento se mantendrán a un nivel bajo. Además, muchas veces es necesario aplicar un agente anti-apelmazante. Existen tendencias a apelmazamiento en nitrato de calcio, pero es un fenómeno importante a considerarse en NPKs, AN y urea. El recubrimiento de los fertilizantes (coating), reduce la tasa de absorción de humedad del producto.

La forma de las partículas y granulometría

Los prills de fertilizantes tienen una superficie lisa y vidriosa, mientras la superficie de los fertilizantes granulados puede variar mucho, en general son más irregulares que los prills. El color de la superficie de las partículas puede variar dependiendo de las materias primas aplicadas en el proceso, o por pigmentación mineral u orgánica agregada para darles un color deseado. La granulometría es importante para las propiedades de esparcimiento y tendencias a segregación del fertilizante. Sobre todo es importante si el componente está como parte de una mezcla física.

Resistencia mecánica

Resistencia a compresión

La resistencia a compresión de las partículas de fertilizantes difiere mucho dependiendo de la composición química. La resistencia a la compresión medida en varios fertilizantes se ve en la tabla. Absorción de agua tiene efecto negativo en la mayoría de los fertilizantes. Las partículas se pueden volverse pegajosos y tender a desintegrarse. 

Resistencia mecánica es la habilidad del fertilizante para resistir los factores impuestos durante la cadena de manejo. La resistencia mecánica depende de la estructura de la superficie y la resistencia a la compresión de las partículas.

Formación de polvo

0.16.1 Image Dust formationGrandes cantidades de polvo de fertilizantes causan molestias en el lugar del trabajo. Por eso en muchos países las emisiones de polvo permitidas durante el manejo están limitadas por ley. Polvo y finos pueden levantarse durante el manejo por: 

  • Absorción de agua 
  • Estructura de la superficie de mala calidad y resistencia a la compresión faltante 
  • Resistencia mecánca baja 
  • Roce mecánico durante la cadena de manejo 
  • Desgaste mecánico del equipo de manejo (pala mecánica, alimentador de tornillo, elevador de granos) 
Lee como prevenir la formación de polvo.

Densidad aparente

La densidad aparente o peso por volumen (kg/m3) difiere entre los tipos de fertilizantes. Granulometría dispareja por segregación influenciará en la densidad aparente. Para aplicación mecánica es importante que la variación dentro de un fertilizante específico sea minima.

Compatibilidad (química y física)

La compatibilidad refiere principalmente a mezclas físicas de diferentes fertilizantes, contaminación entre tipos de producto y otros problemas en relación con seguridad y/o calidad, debilitamiento, formación de polvo y pérdida de resistencia a termociclado en el caso de nitrato de amonio.

Matriz de compatibilidad