Evaluacion-del-comportamiento-de-compactacion-de-excipientes-celulosicos-de-baja-humedad-empleados-como-agentes-de-compresion-directa

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
 
 
 
FACULTAD DE QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EVALUACION DEL COMPORTAMIENTO DE COMPACTACIÓN DE 
EXCIPIENTES CELULÓSICOS DE BAJA HUMEDAD EMPLEADOS COMO 
AGENTES DE COMPRESIÓN DIRECTA 
 
 
 
 
 
 
 
T E S I S 
 
 
 
 
 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE 
 
QUÍMICA FARMACÉUTICA BIÓLOGA 
 
 
 
PRESENTA 
 
MARTHA JAEL RODRIGUEZ CARRERA 
 
 
 
 
MÉXICO, D. F. 2007 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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Jurado asignado: 
 
 
Presidente MARIA DEL SOCORRO ALPIZAR RAMOS 
Vocal FRANCISCO GARCÍA OLIVARES 
Secretario BLANCA ESTELA RIVERO CRUZ 
1er. Suplente EFRÉN HERNÁNDEZ BALTAZAR 
2º. Suplente ENRIQUE AMADOR GONZÁLEZ 
 
 
Sitio en donde se desarrolló el tema: 
 
Universidad Nacional Autónoma de México. 
Facultad de Química. 
Laboratorio de Tecnología Farmacéutica. 
Av. Universidad # 3000, Colonia Copilco-Universidad. C.P. 04510 
Delegación Coyoacan. 
 
Esta tesis fue desarrollada en el marco del proyecto PAPIME EN210004. Diseño y 
desarrollo de experimentos para analizar el proceso de formación de comprimidos 
mediante estudios de compactación de excipientes, fármacos y mezclas 
excipiente-fármaco. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El temor a Di-s es el principio 
 de la sabiduría, 
Y el conocimiento del Santísimo 
 es la inteligencia. 
 
(Proverbios 9:10-11) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEDICATORIAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A mi DI-S que me dio las fuerzas y la sabiduría para alcanzar mis metas a el sea 
la gloria por siempre. 
 
A mis padres y hermanos que con amor y esfuerzo me apoyaron siempre los amo. 
 
Alberto por ser alguien fundamental en mi vida y en la carrera te amo. 
 
A la máxima casa de estudios la UNAM por abrirme las puertas y formarme 
profesionalmente. 
 
A todos mis profesores por enseñarme y transmitirme sus conocimientos, al igual 
que sus consejos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
 
Al Eterno Di-s por darme este honor de concluir mi carrera y titularme, sin su 
ayuda no hubiera podido alcanzar mis objetivos, Eres el pilar de todos mis triunfos. 
 
A mis papitos Martha e Isaías por confiar en mi y por formar parte de este sueño 
porque también es de ustedes, muchas gracias. 
 
A mis hermanos, Ruth, Joel, Misael, Gabriel y a la mas tremenda Anai por su 
apoyo y también por confiar en mi es nuestro sueño y ahora es realidad los quiero 
mucho. 
 
Alberto desde que te conocí fuiste y serás una bendición en mi vida, gracias por 
apoyarme lo logramos porque también es tuyo te lo dedico te amo. 
 
A mis amigos Carolina, Azucena, Oscar, Jorge, Minerva, Marielena y Bernardo por 
hacer de la carrera divertida y agradable con su compañía, pero también por 
aconsejarme y apoyarme en un momento difícil de mi vida durante la misma. 
Siempre los llevare en mi corazón. 
 
 A mis profesores Alpizar, Enrique y Efrén por asesorarme en mi trabajo así como 
su paciencia en enseñarme. Y también al Sr. Daniel (Don Dani) por su apoyo 
dentro del laboratorio. 
 
A todos mis compañeros de laboratorio de Tecnología Farmacéutica, Janina, 
Diego, Adriana, Margarita, Mitzy, Priscila y Elsa como a los del salón Lilian, 
Jordan, Juan, Alberto, Felix, José, Miriam Anaya y muchos más pero estarán 
siempre en mi memoria sin ustedes mi estancia aquí no hubiera sido la mejor. 
 
A la Facultad de Química por ser mi instructor y formarme profesionalmente, como 
a la UNAM gracias por la oportunidad que me dieron mi estancia aquí fue una de 
las mejores en mi vida. 
 
Al grupo de los viernes ahora llamado “Aliento a los Huesos” a Miguel (Mike), 
Miriam (Miris), Ricardo (pool), salvador, Ana, Erica, Isaac, Mahatma, Mari, 
Esmeralda Mejorada y la otra esmeralda junto con su esposo bueno nunca 
terminaría gracias por el poco tiempo que estuve con ustedes pero nuestra 
amistad siempre perdurara. 
 
 
 
 
 
 
 
 
I 
INDICE 
1 INTRODUCCION ..……………………………………………………………….. 1 
2 OBJETIVOS ..…………………………………………………………………….. 2 
 2.1 Objetivo general ..………………………………………………………. 2 
 2.2 Objetivos particulares…………………………………………………… 2 
3 HIPÓTESIS ……………………………………………………………………….. 3 
4 MARCO TEORICO ………………………………………………………………. 4 
 4.1 GENERALIDADES ……………………………………………………... 4 
 4.1.1 Tabletas ………………………………………………………………….. 4 
 4.1.2 Calidad de las tabletas ………………………………………………… 4 
 4.2 FABRICACIÓN DE LAS TABLETAS …………………………………. 5 
 4.2.1 Tableteadoras …………………………………………………………... 5 
 4.2.2 Instrumentación …………………………………………………………. 8 
 4.3 FUNDAMENTOS DE LA COMPRESIÓN ……………………………. 9 
 4.3.1 Mecanismos de compresión de partículas …………………………... 9 
 4.3.2 Evaluación del comportamiento en la compresión …………………. 12 
 - Procedimientos ……………………………………………………….. 12 
 - Inspección de las tabletas …………………………………………… 12 
 - Perfil de fuerza y desplazamiento………………………………….. 13 
 4.4 PERFILES DE PRESIÓN-VOLUMEN APLICADAS A LAS 
TABLETAS ……………………………………………………………… 
14 
 - Modelo de Walter …………………………………………………….. 14 
 - Modelo de Shapiro ……………………………………………………. 15 
 - Modelo de Heckel ..…………………………………………………… 15 
 - Modelo de Kawakita ………………………………………………….. 16 
 4.5 EVALUACIÓN DE LA FRICCIÓN MATRIZ-PARED DURANTE LA 
COMPRESIÓN ………………………………………………………….. 
17 
 4.6 ASPECTOS FUNDAMENTALES DE LA COMPACTACIÓN DE 
LOS POLVOS …………………………………………………………… 
19 
 4.6.1 La unión de partículas al formar una tableta ………………………… 19 
 4.6.2 Compactabilidad de polvos y resistencia de las tabletas ………….. 19 
 4.6.3 Cambios de resistencia de la tableta después de su compactación. 21 
INDICE 
 II 
 4.7 PROBLEMAS EN LA COMPRESIÓN ………………………………... 21 
 4.8 EXCIPIENTES ………………………………………………………….. 22 
 - Diluyente ……………………………………………………………….. 23 
 - Desintegrante ………………………………………………………….. 23 
 - Aglutinantes ……………………………………………………………. 23 
 - Deslizantes …………………………………………………………….. 24 
 - Lubricantes …………………………………………………………….. 24 
 - Antiadherente …………………………………………………………. 24 
 - Absorbente …………………………………………………………….. 24 
 - Saborizante ……………………………………………………………. 24 
 - Colorantes ……………………………………………………………... 24 
 4.9 MONOGRAFÍA DE LOS EXCIPIENTES EMPLEADOS …………… 25 
 4.9.1 Avicel ® PH ……………………………………………………………… 25 
 4.9.2 Proceso de manufactura ………………………………………………. 25 
 4.9.3 Propiedades generales ………………………………………………… 27 
 4.9.4 Aplicaciones …………………………………………………………….. 27 
 4.9.5 Estabilidad y condiciones de almacenamiento ……………………… 28 
 4.9.6 Incompatibilidades ……………………………………………………… 28 
5 DESARROLLO EXPERIMENTAL ……………………………………………... 29 
 5.1 MÉTODO ………………………………………………………………… 30 
 5.2 EXCIPIENTES…………………………………………………………… 31 
 5.2.1 Avicel PH 301 …………………………………………………………… 31 
 5.2.2 Avicel PH 113 …………………………………………………………… 31 
 5.2.3 Avicel PH 112 …………………………………………………………… 31 
 5.3 EQUIPO …………………………………………………………………. 32 
 5.3.1 Balanza digital Sarturios ………………………………………………. 32 
 5.3.2 Balanza Mettler PK36 ………………………………………………….. 32 
 5.3.3 Desintegrador Equipar …………………………………………………. 32 
 5.3.4 Determinador del ángulo de reposo ………………………………….. 33 
 5.3.5 Determinador de densidad compactada …………………………….. 33 
 5.3.6 Equipo de velocidad de flujoErwek-Apparatebau ………………….. 33 
INDICE 
 III
 5.3.7 Juego de tamices ………………………………………………………. 34 
 5.3.8 Prensa hidráulica Perkin Elmer ……………………………………….. 34 
 5.3.9 Tamizadota Tyler ……………………………………………………….. 34 
 5.3.10 Vernier …………………………………………………………………… 35 
6 RESULTADOS Y DISCUSIÓN …………………………………………………. 36 
 6.1 REOLOGIA ……………………………………………………………… 36 
 6.1.1 Distribución del tamaño de partícula …………………………………. 36 
 6.1.2 Velocidad de flujo ………………………………………………………. 37 
 6.1.3 Angulo de reposo ………………………………………………………. 37 
 6.1.4 Densidad aparente (δapa), Densidad compactada (δcom), Índice de 
compresibilidad (%C) e Índice de Hausner (I.H) ……………………. 
37 
 6.1.5 Cinética de consolidación……………………………………………… 38 
 6.1.6 Modelo de Kawakita ……………………………………………………. 39 
 6.2 RESULTADO DE LAS TABLETAS OBTENIDAS POR 
COMPRESIÓN DIRECTA ……………………………………………... 40 
 6.2.1 Espesor ………………………………………………………………….. 40 
 6.2.2 Tiempo de desintegración ……………………………………………... 41 
 6.3 RESULTADOS APLICANDO LOS MODELOS MATEMÁTICOS …. 42 
 6.3.1 Porosidad ……………………………………………………………….. 42 
 6.3.2 Modelo Walter …………………………………………………………... 43 
 6.3.3 Modelo de Shapiro ……………………………………………………... 44 
 6.3.4 Modelo de Heckel ………………………………………………………. 45 
 6.3.5 Modelo de Kawakita ……………………………………………………. 47 
7 CONCLUSIONES ………………………………………………………………… 49 
8 BIBLIOGRAFIA …………………………………………………………………... 50 
9 ANEXOS ………………………………………………………………………….. 51 
 9.1 FORMULAS Y TABLAS………………………………………………… 51 
 9.2 AVICEL PH 301 ………………………………………………………… 54 
 9.3 AVICEL PH 113 ………………………………………………………… 62 
 9.4 AVICEL PH 112................................................................................ 70 
 
 1 
1. INTRODUCCIÓN 
 
Las tabletas se definen como formas farmacéuticas sólidas de dosificación 
única, que contiene principios activos junto con excipientes, que se preparan por 
compresión o moldeo. La producción de tabletas farmacéuticas mediante el 
método de compresión directa, constituye un tema de gran actualidad para la 
industria farmacéutica, debido a las ventajas que presenta con respecto a aquella 
que se basa en la confección de granulados. 
 
La compresión directa es el proceso por el cual se obtienen las tabletas al 
comprimir directamente el material en polvo, sin haber pasado por algún 
tratamiento previo, sin embargo las propiedades de deslizamiento y compactación 
de la formulación se controlan principalmente a través de los excipientes y una 
menor variación de estos pueden alterar el flujo y compresión característica y 
hacerlos inadecuados para este método. Los excipientes son compuestos que no 
tienen actividad farmacológica y cuya función es de aglutinante, diluente, 
desintegrante, lubricante, antiadherente, entre otros, los cuales favorecen sus 
propiedades reológicas del fármaco cuando este presenta problemas como por 
ejemplo al comprimir. 
 
En esta tesis se realizá un estudio comparativo de tres tipos de celulosa 
microcristalina disponibles en el mercado, el Avicel® PH 301, PH 112 y PH 113, los 
cuales se emplea como adsorbente, antiadherente, diluente y lubrificante en la 
formulación de tabletas por el proceso de compresión directa con relación a su 
porosidad y humedad. 
 
Las tabletas comprimidas se forman mediante la compresión entre dos 
punzones y una matriz. La fuerza de los punzones se aplica al conjunto de las 
partículas alojadas en el interior de la matriz para formar el comprimido se 
producirá una serie de eventos en forma secuencial o solapada que son los 
siguientes: 
a) Reordenamiento o empacamiento de las partículas 
 b) Deformación de las partículas 
 
Por medio de los modelos matemáticos de Heckel, Kawakita, Shapiro y 
Walter es posible explicar estos eventos durante la compresión de cada uno de los 
excipientes, así como el tipo de deformación que presentan al ser sometidas al 
estrés (compresión). 
 
También se realizará la caracterización reológica de los excipientes 
distribución de tamaño de partícula, ángulo de reposo, velocidad de flujo, densidad 
aparente (δapa), densidad compactada (δcomp), índice de compresibilidad (%C) e 
índice de Hausner (I.H) 
 
 
 
 
 2 
2. OBJETIVOS 
 
 
 
 
2.1 OBJETIVO GENERAL 
 
 
 
Evaluar la fuerza de compactación con relación a la porosidad, volumen y 
densidad en la fabricación de tabletas con Avicel PH 112, PH 113 Y PH 301 por 
compresión directa mediante el empleo de modelos matemáticos (Heckel, 
Kawakita, Shapiro y Walter). 
 
 
 
 
2.2 OBJETIVOS PARTICULARES 
 
 
� Evaluar las propiedades reológicas del Avicel PH 112, 113 Y 301. 
 
� Obtener tabletas de Avicel PH 112, 113 Y 301 utilizando diferentes fuerzas 
de compactación. 
 
� Realizar una evaluación física de los comprimidos (masa, peso, espesor, 
diámetro y tiempo de desintegración) obtenidos. 
 
� Analizar el efecto que tiene la fuerza de compactación sobre el volumen, 
densidad y porosidad de las tabletas elaboradas con Avicel PH 112, 113 Y 301, 
aplicando modelos matemáticos (Heckel, Kawakita, Shapiro y Walter). 
 
� Determinar el grado de deformación plástica que presentan el Avicel PH 
112, 113 y 301, con base en los modelos matemáticos. 
 
� Analizar el efecto de la densidad y humedad sobre las propiedades de 
compactación de la celulosa microcristalina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 3 
3. HIPOTESIS 
 
 
 
 
El efecto de la presión sobre la porosidad, espesor y volumen son 
inversamente proporcionales a la fuerza de compactación, considerando la 
densidad y humedad de cada Avicel (PH 301, PH 113 Y PH 112) al ser sometidos 
a diferentes fuerzas de compactación. 
 
4 
4. MARCO TEORICO 
 
4.1 GENERALIDADES 3,8,11 
 
4.1.1 Tabletas 
 
La forma más fácil de administrar un fármaco es por la vía oral entre las 
formas farmacéuticas orales las tabletas son las más ampliamente utilizadas, 
existen diferentes formas y tipos, estas se forman por compresión de un polvo o 
granulado que se mantiene contenido dentro de un espacio limitado. Una tableta 
incluye uno o más fármacos (principios activos), además de otras sustancias que 
se usan en la formulación de un preparado completo (excipientes), están 
destinados a la administración oral. Algunas se tragan simplemente, otros 
después de ser masticados, otros se disuelven o dispersan en agua antes de su 
administración y algunos se mantienen en la boca en donde liberan el principio 
activo. 
 
Para poder ejercer su efecto terapéutico las tabletas deben disgregarse en 
los fluidos entéricos y luego los fármacos activos que los componen, disolverse en 
los mismos para que entonces sean absorbidos y finalmente disolverse en el flujo 
sanguíneo para ejercer tal efecto. 
 
Ventajas: 
 
� La vía oral representa una forma cómoda y segura de administrar fármacos 
� Estabilidad química y física. 
� Dosis exacta. 
� Pueden producirse en gran escala con procedimientos de producción 
estrictos y sometidos a un control de calidad homogénea. 
� Su precio es económico con respecto a otras formas farmacéuticas. 
� Cada comprimido contiene la cantidad de fármaco(s) que indica en el 
marbete (exactitud en la dosificacion) 
 
Desventajas: 
 
� Los fármacos higroscópicos presentan dificultad en su preparación. 
� Los fármacos pueden provocar efectos irritantes locales o cualquier otro tipo 
de daño sobre la mucosa gastrointestinal. 
� No puede administrarse en pacientes inconcientes, bebés, ancianos y 
personas con trastornos gástricos. 
 
4.1.2 Calidad de las tabletas 
 
Las tabletas como forma farmacéutica deben cumplir con especificaciones 
químicas, físicas y biológicas. Los aspectos de calidad relacionados con el 
producto terminado deben considerarse desde las primeras etapas del proceso de 
desarrollo. 
4. MARCO TEORICO 
 5 
 
Las determinaciones analíticas que comúnmente se emplean al evaluar las 
tabletas son: 
 
� El contenido y uniformidad de dosis. 
� La liberación del fármaco (tiempo de desintegracióny % disolución del 
fármaco). 
� La calidad microbiológica del preparado. 
� La resistencia del comprimido frente al desgaste y la ruptura (dureza y % 
friabilidad). 
 
 
4.2 FABRICACIÓN DE LAS TABLETAS 1,3,5,6,13 
 
4.2.1 Tableteadora 
 
La tableteadora es una máquina de comprimir que consta de una serie de 
elementos fundamentales: punzones, matriz y sistema de distribución del polvo o 
granulado. 
 
Los punzones son el elemento mediante los cuales se va aplicar la fuerza 
axial sobre el granulado. Son piezas metálicas, en general de acero inoxidable y 
habitualmente de forma cilíndrica. Su superficie puede ser plana o, en mayor o en 
menor grado cóncava, lo que da lugar a diferentes formas de comprimidos (Fig. 1). 
Los punzones pueden tener impresiones en sus caras para producir comprimidos 
que lleven marcadas ranuras o un determinado logotipo. 
 
 
 
Figura 1. Diferentes formas de tabletas 
 
La matriz esta constituida por una pieza metálica perforada con uno o varios 
orificios (según se vayan usando punzones simples o múltiples), de sección 
generalmente circular, aunque al igual que los punzones, puede adoptar diversas 
formas geométricas para adaptarse a aquellos. 
4. MARCO TEORICO 
 6 
 
El sistema de alimentación esta constituido o por una tolva en la que se 
introduce el granulo o polvo y ocasionalmente, por un dispositivo para facilitar el 
llenado homogéneo de la matriz. Lo que permite en muchas ocasiones, recurrir a 
la compresión directa. 
 
El proceso de tableteado se puede dividir en 3 etapas que a veces se conoce 
como ciclo de compactación (Fig. 2): 
 
� Primera fase. Descenso del punzón inferior dentro de la matriz, lo que da 
lugar a una cavidad en la que el polvo o granulado fluirá por gravedad. La 
profundidad en la que se sitúa el punzón inferior en la matriz determinara 
el volumen de la cámara de compresión y en consecuencia el peso del 
comprimido. 
 
� Segunda fase. Aplicación de la fuerza por descenso del punzón superior 
únicamente o por acción simultanea de ambos punzones ejerciendo 
sobre las partículas la presión necesaria para formar un comprimido 
consolidado. 
 
� Tercera fase. Asenso del punzón superior al tiempo que sube el punzón 
inferior hasta alcanzar el tope de la matriz y eyección de la tableta. 
 
Figura 2. Etapas del proceso de compresión. M: matriz; G: granulado; 
Pi: punzón inferior y Ps: punzón superior. 
 
Existen numerosos modelos de máquinas de comprimir, pero todas ellas 
responden a dos tipos bien definidos: excéntricas o de tolva móvil y rotativa o de 
tolva fija. 
 
Las tableteadoras excéntricas, (Fig.3) poseen una única matriz y punzones 
superiores e inferiores, aunque estos pueden ser múltiples. La matriz permanece 
4. MARCO TEORICO 
 7 
fija siendo móvil la tolva de alimentación, la cual se desliza hacia delante y hacia 
atrás sobre la matriz, encargándose del llenado continuo de la misma. 
 
Figura 3. Formación de un comprimido en una máquina de comprimir 
excéntrica 
 
Para regular el peso de la tableta, debe ajustarse el volumen de la cámara de 
compresión, fijando la posición del punzón inferior. La dureza de la tableta se 
ajusta regulando el recorrido del punzón superior, de manera que cuanto más 
desciende este mayor será la dureza de la tableta obtenida. 
El rendimiento de este tipo de máquinas se sitúa entre 150-200 tabletas por 
minuto, de manera que su uso queda limitado para producciones en pequeña 
escala. El hecho de ser una tolva móvil facilita el desmoronamiento del granulado 
produciendo gran cantidad de polvo, lo que genera otro inconveniente de este 
equipo. Además al producirse la compresión por impacto enérgico del punzón 
superior no se elimina con facilidad el aire interpuesto entre las partículas, lo que 
puede originar presiones altas (3-50 Ton/cm2) por lo que constituye el sistema 
ideal para la producción de tabletas de gran tamaño. 
 
Las tableteadotas rotativas, (Fig.4) Estas presentan un sistema de 
alimentación o tolva fijo, mientras que la matriz es móvil, dispone de una platina 
horizontal cilíndrica y giratoria en la que se alojan las matrices y sus 
correspondientes punzones inferiores, sobre ella. Se sitúa en un tambor que gira a 
igual velocidad, donde se encuentran los punzones superiores. A cada matriz le 
corresponde un punzón inferior y otro superior. Al girar la platina, las matrices 
pasan sucesivamente bajo el sistema de llenado. La compresión tiene lugar a 
medida que los punzones superiores e inferiores pasan entre un par de rodillos 
que les imprimen a ambos la misma presión, con lo que la masa resulta 
comprimida simétricamente por ambas caras. El ajuste de la dureza se realiza, por 
lo tanto regulando la separación de los rodillos. El hecho de que la presión se 
aplique progresivamente facilita la salida del aire ocluido en el granulado 
 
4. MARCO TEORICO 
 8 
 
Figura 4. Formación de un comprimido en una 
Maquina rotativa. 
 
La fuerza máxima de compresión de estas máquinas es muy diversa, en 
general oscilan entre 4-10 Ton/cm2. El número de matrices, la velocidad de giro de 
la platina, el equipo de punzones (simples o múltiples), son factores que influyen 
en su rendimiento. Cabe destacar aquí, que este tipo de tableteadoras son 
ampliamente utilizadas en la industria farmacéutica debido a su alto rendimiento 
(un millón de comprimidos por hora). 
 
Después de la compresión, debe eliminarse el polvo fino que suele quedarse 
adherido a las tabletas. Para ello, se han diseñado diversos dispositivos que 
suelen estar constituidos por un tamiz vibratorio combinado con extractores a 
vacío. 
 
4.2.2 Instrumentación. 
 
La investigación del proceso de compresión se inicio en 1959, cuando 
Higuchi introdujo las maquinas de comprimir (tableteadora) instrumentadas que 
hacen posible el registro de las fuerzas implicadas en el proceso de compactación, 
es decir, las fuerzas de presión ejercidas desde el punzón superior e inferior y la 
fuerza transmitida a la matriz así, como el desplazamiento de ambos punzones 
durante las fases de compresión y descompresión. Las prensas instrumentadas se 
usan en el desarrollo e investigación y también para la producción de tabletas. 
 
Las prensas instrumentadas en investigación y desarrollo, se emplean para 
obtener información fundamental sobre las propiedades mecánicas y de 
compactación de los polvos que comúnmente se usan en el desarrollo de 
formulaciones de tabletas como: 
4. MARCO TEORICO 
 9 
 
� Definir las condiciones de operación como la fuerza aplicada durante la 
compactación. 
� Describir y analizar las propiedades de compresión de los materiales 
mediante el estudio de las fuerzas y los desplazamientos de los punzones 
durante las fases de compresión y descompresión. Por ejemplo, la evaluación 
de la conducta de deformación de las partículas durante la compresión y las 
propiedades de fricción durante la eyección. 
 
En la producción de tabletas, las máquinas de producción instrumentadas, 
como las prensas rotativas se usan para controlar el proceso de tableteado y 
garantizar que se producen comprimidos de una calidad homogénea. 
Normalmente se usan indicadores de fuerza en las máquinas de producción y se 
vigila la variación de la fuerza durante la compresión, porque refleja variaciones 
en el peso de la tableta. Estos indicadores se transforman en unidades 
físicamente relevantes, como newton (N), pascal Pa, micrómetro (µm), etc., y se 
organizan en función del tiempo para obtener datos fiables, es necesario valorar 
detenidamente la calibración de las señales, la resolución de los sistemas de 
medición y la reproducibilidad de los valores. 
 
4.3 FUNDAMENTO DE LA COMPRESIÓN 1,3,5,6,12 
 
4.3.1 Mecanismos de compresión de partículas 
 
El proceso de compresión del polvo se define como la reducción del volumen 
de un polvo por la aplicación de una fuerza. Dada la mayor cercanía de las 
superficies de las partículas mediantecompresión, se forman enlaces entre ellas 
que proporciona la cohesión del polvo y se forma una estructura compacta. La 
compactación de polvo se define como la formación de una muestra porosa de 
una geometría definida mediante la compresión del polvo. Ahora cuando la fuerza 
de los punzones se aplica al conjunto de las partículas alojadas en el interior de la 
matriz para formar el comprimido (Fig.6a) se producirá de forma secuencial o 
concurrente, los siguientes eventos: 
 
� Reordenamiento o empacamiento de las partículas para formar una 
estructura menos porosa, debido al deslizamiento de las mismas la fuerza de 
compactación requerida en esta etapa es baja, habitualmente estará 
asociada con una fragmentación parcial de las partículas, por efecto del 
desgaste de las superficies rugosas al entrar en contacto unas con otras, y el 
aumento de la fricción entre las partículas impedirá que se desplacen entre si 
(Fig. 6b). 
 
� Deformación de las partículas, son los cambios en las dimensiones de las 
partículas, como consecuencia del incremento de la fuerza aplicada, que va 
acompañada, en la mayoría de los casos, de fragmentación (Fig. 6c y d). el 
que predomine uno u otro efecto depende de las propiedades de las 
4. MARCO TEORICO 
 10 
partículas pero, en cualquier caso, el resultado será un descenso en la 
porosidad y un aumento en el contacto interparticular. 
 
Figura 6. Fases de consolidación de una tableta 
 
Si la deformación ha sido fundamentalmente plástica, la retirada de la fuerza 
de compresión no producirá cambios significativos en el volumen de la tableta ya 
que las uniones interparticulares no se romperán sin embargo, si la deformación 
predominante es la elástica, las partículas tienden a revertir a su forma inicial, 
reduciendo el área de contacto interparticular y en consecuencia, la consistencia 
del comprimido. Las partículas también se pueden fragmentar en varias partículas 
separadas de menor tamaño, estos fragmentos pueden encontrar nuevas 
posiciones que disminuirán aun más el volumen del lecho del polvo (Fig.7). 
 
Para que pueda predominar la deformación plástica en la elaboración de 
tabletas, se hace uso de aglutinantes. 
 
 
 Figura 7. Fenómenos durante la compresión 
 
4. MARCO TEORICO 
 11 
La deformación elástica y plástica de las partículas son procesos 
independientes del tiempo, es decir, el grado de deformación esta relacionado con 
la fuerza aplicada y no con el tiempo que dure la carga, sin embargo puede 
depender del tiempo cuando el grado deformación esta relacionado con la tensión 
aplicada y el tiempo que dure la carga. Este comportamiento ante la deformación 
se denomina deformación visco-elástica y viscosa de un material, la cual se ilustra 
en la figura 8. 
 
 
 
Figura 8. Tensión al estrés real de las partículas 
 
Muchos productos farmacéuticos tienen este tipo de comportamiento, por lo 
tanto, son sensibles a la velocidad con que se aplica la fuerza, y las propiedades 
de la tableta dependerán en este caso del desplazamiento del punzón en el tiempo 
durante el proceso de compresión. 
 
La mayoría de los polvos que se manejan en la producción de la industria 
farmacéutica, no están formados por partículas primarias no porosas sino por 
gránulos, partículas porosas a partir de partículas densas primarias más 
pequeñas. Los gránulos requieren un número mayor de procesos para su 
compresión y se pueden clasificar en dos grupos: 
 
� Cambios físicos de los gránulos (partículas secundarias) 
 
� Cambios físicos de las partículas primarias a partir de las cuales se 
formaron los gránulos. 
 
Estos últimos cambian sus dimensiones de las partículas primarias por de 
formación, elástica, plástica y fragmentación, estos procesos tiene gran 
importancia para la resistencia de las tabletas (ver la sección de problemas en la 
compresión). Los gránulos se pueden deformar, tanto elástica como 
permanentemente, pero también pueden aumentar su densidad su densidad, es 
decir, reducir su porosidad intragranular. Con estos procedimientos los gránulos se 
pueden describir aun como unidades coherentes, pero cambiaran su forma y 
porosidad. 
4. MARCO TEORICO 
 12 
 
4.3.2 Evaluación del comportamiento en la compresión. 
 
Procedimientos 
 
Los procedimientos que se usan en la investigación y desarrollo para 
evaluar el comportamiento de las partículas en función de la compresión y los 
mecanismos correspondientes implicados en el proceso de reducción de volumen 
son: 
 
� Identificación de las tabletas eyectadas. Los más importantes son la 
inspección y la determinación de la estructura del poro, su tamaño medio, 
distribución del tamaño del poro y superficie específica. 
 
� Identificación de los pasos de compresión y descompresión. Ambos 
procedimientos se basan en las relaciones entre los parámetros que se 
derivan del proceso de compactación. Dichos parámetros se describen en la 
Tabla 1. 
 
Tabla 1. Parámetros usados para describir los procesos de compresión y 
descompresión. 
Fuerza y presión del 
punzón 
- Superior en función del tiempo de compresióna. 
- Inferior en función del tiempo de compresiónb. 
- Superior frente a la fuerza y presión del punzón inferior. 
Fuerza del punzón 
- Superior en función de la fuerza de la pared de la 
matriz. 
- Frente al desplazamiento del punzón (principalmente 
del punzón superior). 
Volumen del 
comprimido 
- En función de la presión y fuerza del punzón superior. 
 
Porosidad del 
comprimido - En función de la presión o fuerza del punzón superior 
a Se usa durante la compresión normal y también durante la carga prolongada 
después de que se ha alcanzado el máximo de fuerza o presión aplicada 
(medición de la relajación ante la tensión). 
b Se usa principalmente para describir la fase de eyección. 
 
Inspección de las tabletas 
 
Es una forma importante de estudiar los cambios que se producen en las 
propiedades físicas de las partículas durante la compresión. Estos cambios 
consisten en la fragmentación en partículas más pequeñas, cambios permanentes 
de la forma debidos a su formación y por ultimo la formación de grietas en el 
interior de las partículas. Tal inspección también aportara información de las 
posiciones relativas de las partículas dentro de la tableta, y por lo tanto la 
estructura del poro entre partículas. 
4. MARCO TEORICO 
 13 
 
 
Perfil de fuerza y desplazamiento 
 
Se usan como medio para obtener información sobre el comportamiento ante 
la compresión del polvo y predecir su capacidad para formar un comprimido. El 
área bajo la curva fuerza-desplazamiento representa el trabajo o la energía 
implicada en el proceso de descompresión. 
 
 
Figura 9. Relación entre la fuerza y el desplazamiento del punzón 
superior durante la compresión y descompresión de un polvo. 
 
Uno de los métodos se basa en la división de la curva de fuerza-
desplazamiento en diferentes regiones indicadas como E1, E2 y E3 en la Figura 9. 
Se ha sugerido que las áreas E1 y E3 deberían ser lo más pequeñas posibles si el 
polvo se comportase bien en la operación de tableteado, obteniendo tabletas con 
una resistencia mecánica elevada. Otro método propuesto es el análisis 
matemático de la fuerza-desplazamiento desde la fase de compresión, por 
ejemplo una curva hiperbólica. 
 
Las curvas fuerza-desplazamiento nos indican la capacidad que tiene los 
polvos para formar comprimidos, incluida la evaluación de las propiedades 
elásticas de los materiales a partir de la curva de descompresión. También se 
pueden utilizar para monitorear el comportamiento entre la compresión de una 
sustancia para documentar y evaluar la reproducibilidad entre lotes. Otro uso 
importante que se ha usado como estudio básico de la situación de energía que se 
desarrollan durante la compactación de los polvos, es la energía aplicada sobre el 
polvo y se puede calcular a partir de la superficie que se encuentra bajo la curva 
fuerza-desplazamiento. Esta energía de compactación se usapara superar la 
fricción entre partículas, deformar las partículas (permanente o reversible) y crear 
nuevas superficies de partículas por fragmentación. 
4. MARCO TEORICO 
 14 
 
El calor liberado durante la compresión es el resultado de la deformación de 
partículas, es decir, la energía se consume durante la deformación y cuando esta 
termina se libera una parte dando como consecuencia la formación de enlaces 
entre partículas. 
 
 
4.4 PERFILES DE PRESIÓN-VOLUMEN APLICADA A LAS TABLETAS 2,5,6,9,12 
 
Las aplicaciones que se dan tanto en ingeniería como en farmacia, la 
relación entre el volumen y la presión aplicada durante la compresión es el método 
principal por el que se derivan las representaciones matemáticas durante el 
proceso de compresión. Todas estas ecuaciones incluyen un término de porosidad 
inicial de la masa. Justo antes de que la carga sea aplicada. Esto significa que 
para una fuerza aplicada, la porosidad final depende de la porosidad inicial. 
 
La porosidad se define como; 
1
1
V
V
E ∞−= 
 
Donde E es la porosidad, V∞ es el volumen a la máxima fuerza de 
compactación aplicada a la tableta y V1 es el volumen a las diferentes fuerzas de 
compactación. 
Para obtener V∞ se requiere la masa (m) y de la densidad verdadera (δv) de 
la tableta. 
V
m
V
δ
=∞ 
 
Una pequeña porosidad residual es deseable, sin embargo, hay un interés 
particular en el presente trabajo en la relación entre la fuerza aplicada FA y la 
porosidad remanente. Originalmente, se sugirió que la disminución de la porosidad 
resultaba de dos procesos: 
 
(1) el llenado de grandes espacios por deslizamiento y 
(2) el llenado de pequeños espacios por deformación o fragmentación a altas 
cargas. 
 
El primer trabajo reportado sobre la compresión se debe a Walker que 
relacionó el volumen relativo del comprimido (v) con el logaritmo de la presión (P), 
donde a1 y K1, son constantes usando la siguiente relación. 
 
111 nPKav l−= ………(1) 
 
hrvvolumen 2π== , para un cilindro 
 
4. MARCO TEORICO 
 15 
El modelo de Walker se basó en métodos experimentales y demostró que 
esta correlación es realmente aplicable para un gran número de materiales. Sin 
embargo Shapiro propuso un modelo para la reducción de la porosidad durante el 
proceso de compactación el cual sigue una cinética de primer orden, de la forma 
siguiente: 
KE
dP
dE =− ………….. (2) 
 
Integró la ecuación (2) desde la porosidad inicial (E0) a la porosidad final (E) y 
obtuvo la siguiente ecuación: 
 
KP
E
n
E
n +=
0
11
ll …………(3) 
 
Después Heckel describe el comportamiento durante la compactación de 
polvos metálicos, basado en el modelo de Shapiro y observo que existía una parte 
lineal de la curva cuya pendiente (K) fue relacionada inversamente con la dureza 
de los polvos metálicos, sobre la ecuación (3) el termino de la porosidad (E) puede 
ser sustituido por la densidad relativa (Drel) y la ecuación resultante es conocida 
como la ecuación de Heckel: 
 
 KPA
D
In
rel
+=





−1
1
………. (4) Donde; 
ver
ap
relD δ
δ
= 
 
Donde P es la presión aplicada, A es una constante que refleja la 
redistribución y fragmentación de las partículas y K es la pendiente de la parte 
lineal de la relación, que refleja la deformación elástica de las partículas durante la 
compresión (ver grafica 1). 
 
 
Grafica 1. Representación grafica del modelo de Heckel. 
4. MARCO TEORICO 
 16 
 
Kawakita y Ludde, este modelo evalúa la mecánica de compresión y 
consiste en calcular la fuerza de cizallamiento durante la compresión a partir de la 
ecuación de Kawakita, que parte de la suposición de que el sistema se encuentra 
en equilibrio durante todas las etapas de la compresión de un polvo en un espacio 
cerrado, por lo que el producto de la presión por el volumen será constante. La 
ecuación tiene la siguiente forma lineal: 
 
a
P
abC
P += 1 ………(5) 
 
Donde P es la presión aplicada, C es el grado de reducción de volumen y a y 
b son constantes, los cuales pueden ser vistos en un grafico (Grafica 2) P/C contra 
P el cual debe dar una línea recta de donde se pueden derivar las constantes a y 
b. El grado de reducción de volumen se refiere al volumen inicial de la tableta (V0) 
en relación con el volumen de la tableta (compactada) con una presión aplicada P 
(Vp), el parámetro de compresión 1/b corresponde a la fuerza de los gránulos 
referida a la fuerza de compresión de la forma siguiente: 
 
( )
bP
abP
Vo
VpVo
C
+
=−=
1
……….. (6) 
 
 
Grafica 2. Representación grafica del modelo de Kawakita. 
 
Kawakita y Ludde indican que esta ecuación es aplicable mejor para polvos 
farmacéuticos, donde se debe prestar atención es al volumen inicial (Vo), y que las 
desviaciones de esta ecuación son debido a las fluctuaciones del valor medido del 
volumen inicial (Vo). Por lo general se acepta que la ecuación de Kawakita es 
utilizada mejor a presiones altas y porosidades altas, por lo tanto se aplica con 
éxito al dar golpes ligeramente o en un densificador vibratorio (es decir 
porosidades altas). En este caso, el término de la presión es cambiado por el 
4. MARCO TEORICO 
 17 
número de golpes (N) o bien por el tiempo de vibración de la máquina. Que se 
muestra en la siguiente ecuación (7); 
 
a
N
abC
N += 1 ………(7) 
 
 
4.5 EVALUACIÓN DE LA FRICCIÓN MATRIZ-PARED DURANTE LA 
COMPRESIÓN6 
 
La fricción es un problema grave durante el tableteado por lo que se han 
desarrollado varios procedimientos con el objetivo de evaluar la fricción entre el 
polvo o el comprimido y la pared de la matriz durante la compresión y eyección. Se 
utiliza una presión con un punzón único que tiene la parte superior móvil y la parte 
inferior fija. Con este diseño, la fuerza se aplica por el punzón superior y se 
transmite axialmente hacia el punzón inferior, y también lateralmente hacia la 
matriz. Los perfiles normales de la fuerza aplicada durante la compresión de una 
prensa de punzón único con el punzón inferior fijo se muestran en la Figura 10. 
 
 
Figura 10. Señales de fuerza-tiempo (de los punzones y 
matriz) durante la compresión axial del polvo. 
 
Cuando el punzón superior establece contacto con el lecho del polvo de la 
matriz al descender la fuerza aumenta con el tiempo. La fuerza aplicada aumenta 
hasta un valor máximo y después disminuye durante la fase de descompresión 
hasta cero. Se considera que la fuerza transmitida por el punzón superior hacia el 
inferior depende de varios factores como son la fricción entre el polvo y la pared 
de la matriz, estos factores se pueden resumir en la siguiente expresión: 
 
( )DKLeFbFa= 
 
4. MARCO TEORICO 
 18 
Donde Fa y Fb son las fuerzas aplicadas y transmitida, L y D son la longitud y 
el diámetro de la columna del polvo que se encuentra dentro de la matriz cilíndrica 
(Figura 11) y K es una constante que es una función del coeficiente de fricción 
entre las partículas y la pared de la matriz, por lo tanto, la transmisión de fuerza 
desde el punzón superior al inferior depende de la fricción entre el polvo y la pared 
matriz. 
 
 
Figura 11. Diagrama de las fuerzas implicadas en la compresión 
uniaxial del polvo en una matriz cilíndrica 
 
Llegando a lo siguiente; 
 
 
inf
sup
punzóndelfuerzaLa
punzóndelfuerzaLa
R = 
 
Donde R se usan como medida de la fricción en la pared de la matriz durante 
la compresión. Para un polvo bien lubricado, la transmisión de fuerza corresponde 
a R >0,9. 
 
Un método que permite evaluar la fricción durante la eyección consiste en 
calcular el coeficiente de fricción adimensional (µ) como la relación entre la fuerza 
de eyección (Fe) y la fuerza de la pared de la matriz (Fw) al comienzo de la fase de 
la eyección es decir; 
Fw
Fe=µ 
 
En síntesis, los siguientes procedimientos se usan principalmente para medir 
la fricción a partir de las señales de las fuerzas emitidas durante el tableteado en 
una prensade punzón único: 
 
� Diferencia de fuerzas entre el punzón superior e inferior 
� Relación de fuerza entre el punzón superior e inferior. 
� Fuerza de eyección máxima. 
� Coeficiente de fricción durante la eyección. 
4. MARCO TEORICO 
 19 
 
 
4.6 ASPECTOS FUNDAMENTALES DE LA COMPACTACIÓN DE LOS 
POLVOS6 
 
4.6.1 La unión de partículas al formar una tableta 
 
La transformación de un polvo en un comprimido (tabletas), es 
fundamentalmente un proceso de unión entre partículas (formación de enlaces 
entre ellas). La naturaleza de estos enlaces se divide tradicionalmente en cinco 
tipos, conocidos como la clasificación de Rumpf: 
 
1. Puentes sólidos. 
2. Unión por líquidos (fuerzas capilares y tensión superficial 
3. Puentes de aglutinante (aglutinante viscoso y capas de adsorción) 
4. Fuerzas intermoleculares y electrostáticas. 
5. Entrelazamiento mecánico. 
 
En la compresión de polvos es frecuente considerar dos tipos de enlaces los 
que dominan en el proceso de formación del enlace entre partículas, a saber la 
unión debida a fuerzas intermoleculares y la formación de puentes sólidos. El 
entrelazamiento mecánico entre partículas también se considera un tipo posible de 
unión en los comprimidos, aunque menos significativos. 
 
La unión por fuerzas intermoleculares se conoce también como unión por 
adsorción, es decir, los enlaces se forman cuando dos superficies sólidas entran 
en contacto y después se adsorben la una con la otra. La formación de puentes 
sólidos, también se conoce como teoría de difusión de la unión, reproduce cuando 
dos sólidos se mezclan en su superficie de contacto y forman una fase sólida 
continua. El entrelazamiento mecánico es el término que se utiliza para describir 
una situación en la que la fuerza se proporciona mediante enganches entre las 
partículas, este fenómeno requiere que las partículas tengan una forma atípica 
como forma acículada u otra muy irregular o rugosa. 
 
4.6.2 Compactabilidad de polvos y resistencia de las tabletas 
 
La compactabilidad de un polvo se refiere a su tendencia a formar un 
comprimido o tableta coherente y, en consecuencia representa una propiedad 
crítica del polvo para el éxito de las operaciones del tableteado. Un polvo que tiene 
una compactabilidad elevada forma comprimidos que tienen una resistencia 
elevada con respecto a la fractura y no tienen tendencia a laminarse (Figura 13). 
 
La compactibilidad de un polvo se evalúa mediante un estudio del efecto de 
la presión de compactación sobre la resistencia de la tableta resultante, evaluada 
por la fuerza necesaria para fracturar una tableta formada mientras se ejerce una 
carga diametral o la resistencia de la tableta a la tensión. A menudo esta relación 
es casi lineal (Figura 12), por encima de un umbral de presión más bajo necesario 
4. MARCO TEORICO 
 20 
para formar la tableta y hasta la presión correspondiente de la tableta de una 
porosidad porcentual baja. Con porosidades bajas, la relación entre la resistencia 
de la tableta y la presión de compactación estarán niveladas, por lo tanto se 
describe simplemente en términos de una relación en tres regiones que se 
caracterizan por unos umbrales bajos y altos de resistencia del comprimido e 
intermedio en la cual la resistencia de la tableta no depende de la presión en un 
modelo casi lineal. No obstante el agrietamiento y decapado pueden inducirse por 
presiones de compactación relativamente altas, lo que a menudo se refleja en un 
descenso en el perfil de resistencia-compactación de una tableta (Figura 12.II). 
 
 
 
Figura 12. Representación grafica de la relación de resistencia- 
compactación cuando las tabletas no muestran 
laminación (I) y cuando muestran laminación (II) 
 
La compactación es fundamentalmente un proceso de unión, donde la 
resistencia procede de los enlaces formados de las uniones entre partículas o en 
los puntos de contacto que aparecen durante el proceso de compactación. Los 
estudios sobre la fractura en la estructura de una tableta nos indican la ruptura de 
los enlaces entre partículas, las cuales se inicia en un punto específico dentro del 
sólido y desde allí se propaga provocando su fractura, en una tableta representa la 
principal vía de fallo. Para entender la resistencia de los sólidos, el proceso de 
fractura ha sido objeto de interés en varias áreas de la ciencia, en este contexto, 
los factores importantes que se asocian con el proceso de fractura y la resistencia 
de una muestra son el tamaño del defecto en el que se inicia la grieta y la 
resistencia del sólido ante la fractura. Esta última propiedad se describe como el 
factor crítico de intensidad de la tensión, el cual indica la tensión necesaria para 
que la grieta se propague. 
 
 
 
 
4. MARCO TEORICO 
 21 
4.6.3 Cambios de resistencia de la tableta después de su compactación 
 
La resistencia mecánica de las tabletas puede cambiar, aumentar o disminuir 
durante el almacenamiento sin aplicar ninguna fuerza mecánica externa. Los 
mecanismos subyacentes de tales cambios son una función compleja de la 
combinación de componentes en la tableta y de las condiciones de 
almacenamiento, principalmente la humedad relativa y la temperatura. 
 
Durante el almacenamiento en condiciones de humedad relativa elevada, las 
tabletas pueden ser más blandas y con una menor resistencia a la tensión. El 
estado del agua adsorbida en la superficie sólida puede cambiar desde un gas 
adsorbido a un líquido; en otras palabras, el agua se condensa en los poros de la 
tableta y además el material sólido puede llegar a disolverse si es muy 
hidrosoluble, llevándolo al colapso. Pero también la disolución de una sustancia 
muy soluble en el agua condensada en el poro puede aumentar la resistencia de 
la tableta si se deja que el agua se evapore por el cambio en la temperatura o de 
la humedad relativa, el resultado de esta evaporación puede ser la cristalización 
del material sólido, con la siguiente formación de enlaces sólidos entre las 
partículas en la tableta y del aumento de la resistencia del mismo. 
 
4.7 PROBLEMAS EN LA COMPRESIÓN 1,5,6 
 
Durante el proceso de tableteado pueden surgir varios problemas técnicos 
que se presentan durante la elaboración de tabletas y sus causas más frecuentes 
se muestran en la Tabla 2. 
 
Tabla 2 Algunos defectos de las tabletas y sus causas 
Problema Causas 
Laminación o capping 
Gránulos demasiado secos 
Exceso de finos 
Elevada presión de compresión 
Presión demasiada baja 
Gránulos voluminosos 
Matrices desgastadas 
Insuficiente aglutinante 
Velocidad de compresión demasiado rápida 
Adherencia a los 
punzones o picking 
Gránulos demasiado húmedos 
Punzones dañados o insuficientemente pulidos 
Humedad relativa elevada 
Escasa dureza Presión demasiada baja Insuficiente aglutinante 
Lenta disgregación Presión demasiado alta Insuficiente disgregante 
Inexactitud de dosis 
Insuficiente lubricante 
Gránulos demasiado gruesos 
Segregación de los gránulos. 
4. MARCO TEORICO 
 22 
 
Estos problemas están relacionados con las propiedades del polvo 
destinados a formar tabletas, y también con el diseño y condiciones de la prensa 
que se deben evitar comprobando que el polvo posee las propiedades técnicas 
adecuadas así como una tableteadora adecuada y bien acondicionada (el uso de 
dispositivos de alimentación forzada y matrices como punzones pulidos y lisos). La 
Figura 13 muestra el aspecto de tabletas con defectos de laminación o capping, 
que son los más habituales en la elaboración de esta forma farmacéutica. 
 
 
 
Figura 13. Ejemplos de los problemas presentes en una tableta. 
 
Las propiedades técnicas más importantes que hay que controlar en el polvo 
para garantizar el éxito del tableteado son: 
 
� Homogeneidad. 
� Deslizamiento. 
� Propiedades de compresibilidad y compactibilidad. 
� Propiedades de adhesión y fricción 
 
Las propiedades técnicas del polvo se controlan a través de los excipientes 
de la formulacióny su combinación en que estos se adicionan durante el proceso 
previo a la compactación. 
 
Otro factor importante es el personal responsable de la formulación que 
conoce la influencia de los excipientes como los métodos de preparación que 
pueden tener sobre la disponibilidad de los componentes activos es definitivo y 
sobre la eficacia terapéutica de las formas farmacéuticas. 
 
4.8 EXCIPIENTES3,6 
 
Además del principio(s) activo(s) en una tableta se incluyen varios 
excipientes cuyo papel consisten en garantizar que la operación del tableteado 
puede efectuarse satisfactoriamente y garantizar que se preparan comprimidos de 
4. MARCO TEORICO 
 23 
una alta calidad especificada. Además se definen como los componentes de una 
forma farmacéutica los cuales no tienen actividad farmacológica, y cuya función es 
la de proveer estabilidad física, química y/o biológica al fármaco, así como de 
favorecer su dosificación. Y también influyen directamente en la biodisponibilidad 
del fármaco. 
 
Deben cumplir con una serie de requisitos como son: 
 
� Químicamente inertes. 
� No ser higroscópicos. 
� Fáciles de adquirir. 
� Sin sabor u olor. 
� Baratos. 
� No sensibilizantes. 
� Compatibles con los componentes de la formulación: Estables, no deben de 
interferir con la biodisponibilidad del fármaco, no tóxicos. 
 
A continuación se describen las funciones de los tipos de excipientes más 
frecuentes que se usan en la formulación de las tabletas. 
 
Diluyente (material de relleno), se utiliza para formar tabletas de un tamaño 
adecuado que permita su manipulación, se debe cumplir un limite inferior de 
volumen y peso del polvo. Algunas tabletas pesan al menos 50 mg, por lo que una 
dosis baja de fármaco por tableta requiere la incorporación de diluyente o material 
de relleno en la formulación el cual va aumentar el volumen aparente del polvo y a 
su vez el tamaño de la tableta. No es necesario utilizar este excipiente si la dosis 
de la tableta es alta. Los más utilizados son: almidón, lactosa, celulosa 
microcristalina, sacarosa, fosfato dibásico y tribásico de calcio. 
 
Desintegrantes (disgregantes), se incluye en la formulación para garantizar 
que el comprimido se rompa en fragmentos pequeños cuando entre en contacto 
con el líquido, favoreciendo la disolución del fármaco. Los disgregantes que se 
usan en las tabletas sencillas son de dos tipos: 
 
1. Desintegrantes que facilitan la captación del agua. Estos actúan facilitando 
el transporte de líquidos hacia los poros de la tableta, lo que tiene como 
consecuencia que la tableta se puede romper en fragmentos. 
 
2. Desintegrantes que romperán el comprimido. La rotura de las tabletas 
puede hacerse por hinchazón de las partículas disgregantes cuando 
absorben el agua. 
 
Se adicionan en un margen del 1 al 15%. Los más utilizados son: almidones, 
arcillas, celulosas, gomas y polímeros. 
 
Aglutinantes, se añade a la mezcla de fármaco-diluyente para garantizar que 
los gránulos y las tabletas se pueden formar sin añadir una fuerza mecánica. 
4. MARCO TEORICO 
 24 
Pueden ser incorporados en polvo seco en un intervalo de 1 a 5% o en 
solución en un intervalo de 10 a 20%. Los más utilizados son: polivinilpirrolidona, 
metilcelulosa, carboximetilcelulosa, etc. 
 
Deslizantes, su papel es mejorar la capacidad de deslizamiento del polvo, lo 
que es especialmente importante durante la producción de tabletas con 
velocidades altas y durante la compactación directa, no obstante también se 
necesita añadir al granulado antes del tableteado. Los más utilizados son: dióxido 
de silicio, almidón de maíz, talco y estearato de magnesio. 
 
Lubricantes, su función consiste en garantizar que su formación y eyección 
de la tableta pueden producirse con una fricción baja entre el sólido y la pared de 
la matriz. La fricción alta durante el tableteado puede provocar problemas 
importantes, incluida una calidad inadecuada de la tableta (tabletas decapadas o 
incluso fragmentadas durante la eyección y arañazos verticales en los bordes de 
la tableta). Los más utilizados son: estearato de magnesio, ácido esteárico, 
parafina liquida, polietilenglicoles y acetato de sodio. 
 
Antiadherentes, su función es reducir la adhesión entre el polvo y las caras 
del punzón y prevenir que se adhieran las partículas a los punzones provocando 
un fenómeno llamado sticking o picking. Los más utilizados son: talco, celulosa 
microcristalina y estearato de sodio. 
 
Absorbentes, son sustancias que pueden absorber ciertas cantidades de los 
líquidos en un estado aparentemente seco, para lo que se pueden incorporar 
aceites o soluciones de aceite-fármaco en una mezcla de polvo que se granula y 
compacta en tabletas. Los más utilizados son: la celulosa microcristalina y el 
almidón. 
 
Saborizantes, se incorporan para dar a la tableta un sabor mas agradable o 
enmascara un sabor desagradable. Los más utilizados son el aspartame y 
sacarina. 
 
Colorantes, se añaden a las tabletas para facilitar la identificación y 
cumplimiento del paciente. Son incorporados aproximadamente en un 0.05% 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. MARCO TEORICO 
 25 
4.9 MONOGRAFÍA DE LOS EXCIPIENTES EMPLEADOS 4,8,10 
 
4.9.1 Avicel ® PH 
La celulosa microcristalina conocida comercialmente como Avicel® se trata 
de una celulosa purificada y parcialmente despolimerizada, preparada por 
tratamiento con ácidos minerales de la α-celulosa, obtenida en forma de pulpa a 
partir de materiales fibrosos. Se trata de un polímero de celulosa (Figura 14), 
O
OH
CH2OH
OH
OH
O
O
OH
OH
CH2OH
O OH
OH
OH
CH20H
O
CH2OH
OH
OH
O
O
n 
 
Figura 14. Estructura química de la celulosa microcristalina 
 
Donde la celulosa es inerte a las enzimas digestivas del estomago es decir 
no se absorbe en el tracto gastrointestinal, por lo que se considera un producto 
atóxico y no irritante, por lo cual es aceptado por la FDA y Europa el cual se 
encuentra en la lista GRAS (por sus siglas en inglés Generally Recognized as 
Safe). Esto permite que su uso sea tanto farmacéutico, cosmético como 
alimenticio. 
La celulosa microcristalina es una sustancia de color blanquecina, inodora e 
insípida muy utilizada en las tabletas como diluyente, desintegrante, deslizante y 
aglutinante en compresión directa Tabla 3). 
Tabla 3. Usos de la celulosa microcristalina 
 
Uso Concentración (%) 
Absorbente 20-90 
Antiadherente 5-20 
Cápsula aglutinante/diluyente 20-90 
Tabletas desintegrante 5-15 
Tabletas aglutinante/diluyente 20-90 
 
La celulosa microcristalina produce tabletas con buena dureza a pesar de 
utilizar baja fuerza de compresión, tiene baja sensibilidad al lubricante, produce 
poca friabilidad de los comprimidos y una fluidez consistente y reproducible. Sus 
fuertes propiedades de aglutinación se deben a su capacidad de deformación 
plástica. 
 
 
 
4. MARCO TEORICO 
 26 
4.9.2 Proceso de manufactura 
 
Su proceso de fabricación comienza con los rollos seleccionados 
especialmente de la pulpa de la madera los cuales se cortan en cubitos, para 
obtener partículas mas pequeñas. Estas partículas son hidrolizadas bajo calor y 
presión por el ácido mineral, continuando con la mezcla se lava con agua y se 
filtra. El proceso de la hidrólisis convierte los hidróxidos insolubles, los óxidos, y 
los sulfatos presentes en la pulpa de la madera en compuestos solubles, que son 
quitados por la filtración y los procesos de lavado, dando como resultado un 
producto con impurezas inorgánicas muy bajas. La torta filtrada se suspende de 
nuevo en agua y secado a presión de aire. 
 
 
 
4. MARCO TEORICO 
 27 
El proceso de fabricación se puede pensar en como romper el material fibroso de 
la celulosa a una forma microcristalina y después aglomerar estos cristalitos en los 
agregados o las partículas. Si se produce carboximetil celulosa de sodio de la 
categoría alimenticia se agrega la celulosa microcristalina mojada y se reduce 
antes de secarse. La celulosamicrocristalina coloidal producida (Avicel® RC/CL) 
puede funcionar como un agente que suspende, un estabilizador de la emulsión, 
un etc. A continuación se presenta el diagrama esquemático de los procesos de 
fabricación del Avicel PH y de RC/CL que se demuestra en la Figura 16. 
 
4.9.3 Propiedades generales 
 
� Densidad (volumen); 0.337g/cm3 
 
� Densidad aparente; 0.478 g/cm3 
 
� Densidad verdadera; 1.512-1.668 g/cm3 
 
� Punto de fusión; 260-270 °C (con carbonización) 
 
� Contenido de humedad; el menor contenido es del 5% w/w, auque existen 
diferentes grados que contienen diferente cantidad de agua. La celulosa 
microcristalina es higroscópica. 
 
� Solubilidad; Escasamente soluble en solución de hidróxido de sodio (5% w/v), 
prácticamente insoluble en agua (dispersable), ácidos diluidos y en la 
mayoría de los solventes orgánicos. 
 
� El tamaño medio de partícula se haya comprendido entre 20–200 µm, 
escogiéndose dentro de este rango los tamaños adecuados, según el uso a 
que se destine, ya que muestran diferentes propiedades y aplicaciones. 
 
4.9.4 Aplicaciones 
En la industria farmacéutica se utilizan 2 clases comerciales de celulosa 
microcristalina: la primera es un polvo coloidal dispersable en agua (la de 
Acofarma), mientras la segunda es un polvo no dispersable en agua. La clase 
coloidal dispersable en agua tiene un tamaño de partícula mucho más pequeño, 
por término medio, que la clase no dispersable, pudiendo contener además un 
pequeño porcentaje de carboximetilcelulosa sódica para facilitar su suspensión. 
Existen diferentes grados de celulosa microcristalina, las cuales tienen 
diferentes tamaños de partículas y contenido de humedad que son disponibles 
para diferentes aplicaciones. En la Tabla 4 se presentan las características de las 
celulosas utilizadas. 
 
 
4. MARCO TEORICO 
 28 
 
 
 
Tabla 4. Propiedades de la celulosa microcristalina 
 
Grado 
Tamaño 
nominal 
(µm) 
Contenido de 
humedad (%) Aplicaciones 
Avicel® PH-112 
 
90 ≥ 1.5 
Avicel® PH-113 
 
50 ≥ 1.5 
Tienen un menor 
contenido de humedad, 
el cual se utiliza para 
formulaciones donde los 
principios activos son 
sensibles a la humedad 
 
Avicel® PH-301 
 
50 ≥ 5.0 
Es de alta densidad, lo 
que permite tener 
tabletas de peso 
uniforme y de menor 
tamaño 
 
 4.9.5 Estabilidad y condiciones de almacenamiento 
 
La celulosa microcristalina es estable aunque es un material higroscópico. El 
material debe ser almacenado en recipientes herméticamente cerrados y en un 
lugar fresco y seco. 
 
4.9.6 Incompatibilidades 
 
La celulosa microcristalina es incompatible con agentes fuertemente 
oxidantes. 
 
29 
5. DESARROLLO EXPERIMENTAL 
 
5.1 MÉTODO 
 
La metodología empleada para evaluar el mecanismo de compresión de la 
celulosa microcristalina para compresión directa fue la siguiente: 
 
1. Investigación bibliográfica sobre los excipientes utilizados, modelos a utilizar 
como el de Heckel, Kawakita, Walker y Shapiro. 
 
2. Caracterización reológica de los excipientes. Dicha caracterización comprende 
las siguientes determinaciones: 
 
a. Densidad aparente (δapa) 
b. Densidad compactada (δcomp) densidad verdadera (δv) 
c. Índice de compresibilidad 
d. Índice de Hausner 
e. Velocidad de flujo 
f. Cinética de consolidación 
 
3. Determinación del tamaño de partícula de los excipientes (Avicel PH 301, PH 
113 y PH 112). Por el método de tamizado con los tamices (20, 35, 60, 80, 100, 
200 y base) 
 
4. Se elaboro una mezcla 1:1 de estearato de magnesio:talco, con la finalidad de 
lubricar los punzones y la matriz de la prensa, para facilitar la eyección de la 
tableta. 
 
5. El estudio de compresión para el Avicel PH 301, PH 113 y PH 112, comprende 
que por cada presión (65.875 a 263.497 MPa) se fabricaron lotes de 25 tabletas 
con una masa de 600 mg c/u. Se fabrico un lote de 5 tabletas con la misma masa 
pero a una presión de 439.162 MPa; para cada avicel esto con la finalidad de 
realizar los cálculos correspondientes a los modelos matemáticos. 
 
6. Para la compresión se utilizo una prensa hidráulica PERKIN ELMER. en las 
condiciones de trabajo ya establecidas para cada Avicel, todas las tabletas se 
comprimieron una por una. Los pasos que se siguieron a lo largo de este proceso 
fueron: 
 
a. Se peso la cantidad requerida de cada excipiente a ser compactado. 
b. Se lubricaron los punzones y la matriz de la prensa utilizando una mezcla 
1:1 de estearato de magnesio:talco con una torunda de algodón sobre la 
superficie. 
c. Se introdujo la cantidad pesada en la matriz. 
d. Se introdujo el punzón superior sobre la matriz. 
5. DESARROLLO EXPERIMENTAL 
 30 
e. Se coloco la matriz en la prensa entre el elevador inferior y el tornillo 
superior. 
f. Se bombeo la prensa para aumentar la presión hasta el valor deseado 
observando en el manómetro. 
g. Se espero 3 segundos, transcurrido este tiempo se abre la llave de purga 
liberando la presión. 
h. Se saco la matriz de la prensa 
i. Y finalmente se eyecto la tableta 
 
7. Evaluación física de las tabletas obtenidas en la etapa anterior: 
 
a. Descripción 
b. Masa (mg) 
c. Diámetro (mm) 
d. Espesor (mm) 
e. Peso promedio (mg) 
f. Tiempo de desintegración (segundos) 
 
8. Los datos obtenidos de las presiones trabajadas se les realizó una conversión 
de unidades de la presión (de kg/cm3 a MPa) para su fácil manejo. 
 
9. Se realizó un análisis de varianza (ANDEVA) a los datos obtenidos del espesor 
con respecto a las diferentes presiones aplicadas, los cuales se realizaron con la 
ayuda de un programa estadístico llamado STATGRAPHICS Plus 0.5. 
 
10. Análisis de resultados con los modelos de Heckel, Kawakita, Walter y 
Shapiro, usando sus respectivas ecuaciones: 
 
Modelos ECUACIONES 
Modelo de 
Walter 111
nPKav l−= hrvvolumen 2π== 
Modelo de 
Shapiro 
KP
E
n
E
n +=
0
11
ll 
1
1
V
V
Eporosidad ∞−== 
V
m
V
δ
=∞ 
Modelo de 
Heckel 
KPA
D
n
rel
+=





−1
1
l 
ver
ap
relD δ
δ
= 
Modelo de 
Kawakita 
( )
bP
abP
Vo
VpVo
C
+
=−=
1
 
a
P
abC
P += 1 
a
N
abC
N += 1 
5. DESARROLLO EXPERIMENTAL 
 31 
5.2 EXCIPIENTES 
 
 
5.2.1 AVICEL PH 301 
 
Lote P032C 
Fabricante FMC corporation 
 
5.2.2 AVICEL PH 113 
 
Lote 4612C 
Fabricante FMC corporation 
 
5.2.3 AVICEL PH 112 
 
Lote 9744C 
Fabricante FMC corporation 
5. DESARROLLO EXPERIMENTAL 
 32 
5.3 EQUIPO 
 
5.3.1 BALANZA DIGITAL SARTORIUS 
 
Modelo BP310P 
Serie 50311435 
No Inventario 1470328 
 
 
 
 
5.3.2 BALANZA METTLER PK36 
 
Serie 840660 
No Inventario 833570 
 
 
 
 
5.3.3 DESINTEGRADOR EQUIPAR 
 
Marca ESM-S.A. 
S/N 178 
No Inventario 
821699 
 
 
 
5. DESARROLLO EXPERIMENTAL 
 33 
5.3.4 DETERMINADOR DEL ANGULO DE REPOSO 
 
 
S/N 
 
 
 
 
 
 
5.3.5 DETERMINADOR DE DENSIDAD COMPACTADA 
 
Modelo Erweka 
SVM 22 
No Inventario 
1915195 
 
 
 
 
 
5.3.6 EQUIPO DE VELOCIDAD DE FLUJO ERWEKA-APPARATEBAU 
 
Serie 43657 
Modelo 6DT 
Marca Erweka 
No Inventario 
580362 
 
 
 
5. DESARROLLO EXPERIMENTAL 
 34 
 
5.3.7 JUEGO DE TAMICES 
 
W.S TYLER 
Especificación 
ASTM E-11 
No de tamiz 
20,35,60,80,100 y 
200 
 
 
5.3.8 PRENSA HIDRÁULICA PERKIN ELMER 
 
No Inventario 
2197028 
 
 
5.3.9 TAMIZADORA TYLER 
 
Modelo Ro-Tap 
No Inventario 
138143 
Serie 20875 
No orden 147 
 
5. DESARROLLO EXPERIMENTAL 
 35 
 
5.3.10 VERNIER 
 
Modelo general 
No Inventario 1534 
 
 
 
 
36 
6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
 
6.1 REOLOGIA 
 
6.1.1 Distribución del tamaño de partícula. 
 
Para determinar el tamaño de partícula (Tabla 5) hay que realizar un ajuste el 
cual consiste en determinar el corte de malla el cual esta dado por la apertura de 
la misma. El polvo retenido presenta un tamaño de partícula menor que el 
correspondiente a la malla anterior y mayor del que son retenidos. Es por esto que 
se tiene que determinar los tamaños de malla verdaderos y el porcentaje retenido 
en cada uno y así encontrar cual es el tamaño de partícula predominante del 
material.De los tres materiales evaluados quien presenta un mayor tamaño de 
partícula promedio con respecto a la tabla 6, es el Avicel PH 112 (115.30 µm), 
posteriormente el PH 113 (84.62 µm) y el PH 301 (79.99 µm), aunque estos dos 
últimos su tamaño de partícula es muy similar entre ellos. Los cuales concuerdan 
con lo reportado en la literatura y de acuerdo a la clasificación de los polvos por su 
tamaño de partícula con respecto a la descripción de la FEUM se clasifican como; 
polvos muy finos los tres aviceles (ver anexo 8.1.1) 
Tabla 5 
Avicel PH 301 Avicel PH 113 Avicel PH 112 No de 
Malla 
Corte de 
malla %R DP %R DP %R DP 
20 850 0 0 0 0 0 0 
35 675 0 0 0 0 0.60 202.50 
60 375 0 0 0 0 1.80 337.50 
80 215 0 0 0 0 6.40 688 
100 165 0 0 1.02 82.5 8.40 693 
200 112.5 13.31 742.5 23.22 1282.5 39.40 2216.25 
Base <75 86.69 3225 75.76 2790 43.40 1627.50 
%R, Por ciento retenido. DP, Diámetro promedio y esta dado en µm 
 
Grafica 3 
DISTRIBUCION DEL TAMAÑO DE PARTICULA
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
<75 112.5 165 215 375 675 850
Corte de malla (µ m)
%
 R
et
et
en
id
o
PH 301
PH 113
PH 112
 
6. RESULTADOS Y DISCUSION 
 37 
Tabla 6 
Avicel 
Tamaño Prom. de 
partícula ( µµµµm) 
PH 301 79.99 
PH 113 84.62 
PH 112 115.30 
 
6.1.2 Velocidad de flujo 
 
Permite conocer la capacidad de fluidez del polvo la cual se ve influenciada 
por la fricción entre partículas, y entre las partículas y la tolva de alimentación de 
la dosificadora de polvos. Si la velocidad es muy alta, esto permitirá le compresión 
en máquinas de alta velocidad, por el contrario, si es muy baja, su utilización 
derivaría en una alta variación de masa de los comprimidos obtenidos, además 
que debe ser regular esta velocidad. El excipiente que fluye más es el avicel PH 
112 y el que mas tardo fue el PH 113 (Tabla 6), esto se debe al tamaño de la 
partícula el PH 112 presenta el mayor tamaño, mientras que el los otros dos 
aunque su tamaño es muy similar la diferencia entre ellos es la densidad donde el 
PH 113 es de baja densidad. 
Tabla 7 
VELOCIDAD DE FLUJO 
(g/seg) 
PH 301 PH 113 PH112 
1.522 1.162 1.833 
CV % 7.58 2.39 0.98 
 
6.1.3 Ángulo de reposo 
 
Esta determinación contribuye al conocimiento de la forma y tamaño de las 
partículas. El flujo de los 3 materiales es pobre esto quiere decir que el material 
no fluye libremente (ver anexo 8.1.3 criterio de interpretación). 
 
Tabla 8 
ÁNGULO DE REPOSO 
PH 301 PH 113 PH112 
73.0 65.8 61.3 
CV % 7.38 7.95 6.79 
 
6.1.4 Densidad Aparente ( δapa), Densidad Compactada ( δδδδcomp ), Índice de 
compresibilidad (%C) e Índice de Hausner (I.H) 
 
La determinación de densidad aparente y compactada es una determinación 
que nos permite conocer el volumen ocupado por una masa conocida, incluyendo 
los espacios entre las partículas y la porosidad entre las mismas y el índice de 
Hausner es un parámetro muy útil a la hora de determinar si habrá o no problemas 
de flujo del granulado. 
6. RESULTADOS Y DISCUSION 
 38 
 
Como sabemos la densidad es la masa entre el volumen ocupado por el 
mismo material a evaluar, para polvos con mayor cantidad de partículas pequeñas 
forman un empaquetamiento de mayor densidad, es debido a que las pequeñas 
partículas ocupan los espacios interparticulares que dejan las partículas grandes, 
y por ende las partículas tienen un mejor flujo al acomodarse y su % 
compresibilidad será menor. En la Tabla 9 nos muestra que el Avicel PH 301, 
presenta la mayor densidad (es de alta densidad) de los cuales presenta un flujo 
regular que el Avicel PH 112 y por ultimo se encuentra el Avicel PH 113, este se 
encuentra por arriba del 1.25 del I.H lo cual nos indica que tiene problemas de flujo 
y esto se refleja también en su densidad que es menor que los otros aviceles. 
Aunque el PH 113 es un Avicel es de baja densidad, el PH 112 al igual es de baja 
densidad pero tiene un mejor flujo tomando encuenta que esta en los límites. 
 
Tabla 9 
Excipiente 
Avicel 
δ apa 
(g/ml) 
δ comp 
(g/ml) % C I.H 
PH 301 0.4454 0.5371 17.08 1.2061 
PH 113 0.3138 0.3946 20.49 1.2576 
PH112 0.3396 0.4214 19.43 1.2423 
NOTA: Para consultar el valor del coeficiente de variación (CV) 
obtenido de estos resultados consultar los anexos. 
 
6.1.5 Cinética de consolidación 
 
Esta determinación nos indica la velocidad del movimiento de las partículas 
al acomodarse produciendo una disminución de la porosidad, aun cuando los 
materiales tiene semejante comportamiento entre cero y 200 numero de golpes 
donde se observa en la Grafica 4 un cambio muy pronunciado (ver inclinación de 
la pendiente) durante el reacomodo entre las partículas y después de este 
comienza hacer casi constante (pendiente casi igual a cero). 
Tabla 10 
Volumen (mL) N° de 
Golpes PH 301 PH 113 PH 112 
0 95.7 96.0 94.7 
5 92.7 92.3 90.3 
10 90.3 89.3 86.7 
20 87.3 85.3 82.7 
30 84.7 82.0 81.3 
50 81.3 79.7 80.0 
100 80.0 77.7 79.3 
200 79.3 77.7 78.3 
500 79.3 76.7 77.3 
750 79.3 76.3 76.7 
1000 ----- 76.3 76.3 
1500 ----- 76.3 76.3 
6. RESULTADOS Y DISCUSION 
 39 
Grafica 4 
CINETICA DE CONSOLIDACION
70.0
75.0
80.0
85.0
90.0
95.0
100.0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
No de Golpes
V
ol
um
en
 (
m
l)
PH 301
PH 113
PH 112
 
 
 
6.1.6 Modelo de Kawakita 
 
Este modelo es aplicable a porosidades altas entre menor reducción del 
volumen será mayor la pendiente (1/a), en la Tabla 12 se observa que el Avicel PH 
301 tiende a reducir más rápido su volumen esto se debe a su mayor densidad y 
no a su tamaño (ya que es semejante al avicel PH 113), posteriormente el Avicel 
PH 112 y al final encontramos el Avicel PH 113. En estos dos últimos se debe a 
que ambos son de baja densidad. 
 
Tabla 11 
N/C N 
PH 301 PH 113 PH 112 
0 0.0 0.0 0.0 
5 159.4 130.9 109.2 
10 179.3 144.0 118.3 
20 229.5 180.0 157.7 
30 260.8 205.7 212.9 
50 333.6 293.9 322.5 
100 610.4 523.7 617.0 
200 1171.2 1047.4 1158.5 
500 2928.1 2483.0 2729.2 
750 4392.1 3661.4 3942.0 
1000 ----- 4881.9 5159.9 
1500 ----- 7322.8 7739.8 
 
 
 
 
6. RESULTADOS Y DISCUSION 
 40 
Grafica 5 
MODELO DE KAWAKITA 
0
2000
4000
6000
8000
10000
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
N
N/C
PH113
PH112
PH 301
 
 
Tabla 12 
a
N
abC
N += 1 Modelo de 
Kawakita 
PH 301 PH 112 PH 113 
Ecuación y = 5.7059x + 84.915 
y = 5.1116x + 
88.841 
y = 4.8193x + 
72.946 
Pendiente (1/a) 5.7059 5.1116 4.8193 
Ordenada (1/ab) 84.915 88.841 72.946 
R2 0.9994 0.9998 0.9999 
 
 
6.2 RESULTADOS DE LAS TABLETAS OBTENIDAS POR COMPRESION 
DIRECTA 
 
6.2.1 Espesor 
 
Conforme se va aumentando la presión el espesor va disminuyendo hasta 
ser casi constante, esto se debe al desplazamiento de aire entre las partículas 
conforme se va ejerciendo mayor presión. Como se observa en la Grafica 6, el 
Avicel PH 301 presenta la mayor disminución en el espesor, que es semejante el 
comportamiento para la cinética de consolidación aplicando a la ecuación de 
Kawakita para la reología de los polvos y al final se tiene al Avicel PH 113. 
 
A partir de los datos obtenidos del espesor a las diferentes presiones se realizo un 
análisis de varianza (ANDEVA), en el cual para los tres excipientes el valor de P, 
de la prueba de F es mucho menor de 0.05, por lo tanto si hay diferencia 
significativa entre en el espesor para las diferentes presiones aplicadas con un 
nivel de confianza del 95.0%. Los resultados de este análisis se pueden consultar 
en los anexos (8.2.2.1, 8.3.2.1 y 8.4.2.1). 
 
 
6. RESULTADOS Y DISCUSION 
 41 
Tabla 13 
Espesor (mm) Presión 
(MPa) PH 301 PH 112 PH113 
65.874 3.6947 3.7533 3.7787 
87.832 3.5800 3.5120 3.5867 
109.790 3.4280 3.3920 3.4333 
131.749 3.3387 3.3440 3.3853 
153.707 3.2467 3.2920 3.3333 
175.665 3.1960 3.2387 3.2920 
263.497 3.1587 3.2107 3.2080 
439.162 3.1400 3.1640 3.1560 
 
Grafica 6 
RELACION CON EL ESPESOR
3.0
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
50 150 250 350 450
Presión (MPa)
E
sp
es
or
 (
m
m
)
PH 301
PH 112
PH113
 
 
6.2.2 Tiempode desintegración 
 
La desintegración es un atributo esencial de las tabletas para administrarse 
de manera oral, esta prueba se refiere al tiempo necesario para que las tabletas 
se disgregen en gránulos y partículas de polvo, sin que implique su disolución. 
 
Como se observa en el Grafica 7, conforme se va aumentando la presión 
tarda mas tiempo en desintegrarse la tableta y esto se debe a que hay menos 
espacio entre las partículas y es más difícil que penetre el agua por capilaridad. 
Ahora analizando entre cada Avicel el que mas rápido se desintegro fue del PH 
301 porque es de humedad normal y de alta densidad facilitando su 
desintegración, sin embargo los aviceles de baja humedad tardaron por que 
primero se absorbe el agua y se hincha para posteriormente desintegrarse, cabe 
mencionar que más tiempo en desintegrarse fue el Avicel PH 113 debido al 
tamaño de partícula entre ambos. 
 
 
 
6. RESULTADOS Y DISCUSION 
 42 
Tabla 14 
Tiempo de desintegración Presión 
(MPa) PH 301 PH 113 PH112 
65.874 8.4 seg 29.8 seg 12.2 seg 
87.832 10.7 seg 46.4 seg 15.6 seg 
109.790 15.2 seg 1' 40.2" 37.6 seg 
131.749 31.6 seg 1' 56" 57.4 
153.707 41.8 seg 2' 11.6" 1' 9.4" 
175.665 48.0 seg 2' 22" 1' 20.8" 
263.497 57.6 seg 3' 40'' 2' 6" 
 
Grafica 7 
TIEMPO DE DESINTEGRACION
0
50
100
150
200
250
0 50 100 150 200 250 300
Presion (MPa)
T
ie
m
po
 (
se
g)
PH 301
PH 113
PH112
 
 
6.3 RESULTADOS APLICANDO LOS MODELOS MATEMATICOS 
 
6.3.1 POROSIDAD 
 
Como se observa en la Grafica 8 conforme se aumenta la presión, va 
disminuyendo la porosidad, debido al desplazamiento del aire y el aumento de la 
interacción interparticular. 
 
Tabla 15 
porosidad (E) Presión 
(MPa) PH 301 PH 112 PH113 
65.874 0.1483 0.1564 0.1672 
87.832 0.1185 0.0976 0.1192 
109.790 0.0780 0.0646 0.0765 
131.749 0.0517 0.0511 0.0653 
153.707 0.0231 0.0354 0.0511 
175.665 0.0113 0.0210 0.0378 
263.497 ----- 0.0021 0.0113 
 
6. RESULTADOS Y DISCUSION 
 43 
Grafica 8 
RELACIÓN CON LA POROSIDAD
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0 50 100 150 200 250 300
Presion (MPa)
P
or
os
id
ad
 (
E
)
PH 301
PH 112
PH 113
 
 
 
6.3.2 MODELO DE WALKER 
 
En este modelo se observa la relación que hay entre el volumen de la tableta 
con respecto al logaritmo de la presión al formar el comprimido, entre mayor sea la 
pendiente, tiende a disminuir mas rápido su volumen. 
 
A partir de los resultados obtenidos (Tabla 17) quien presento la mayor pendiente 
fue del Avicel PH 301 y también es quien a una presión cero ocupa el mayor 
volumen (ordenada) que los demás excipientes debido a su alta densidad. Como 
se observa también presenta las mejores propiedades de compresibilidad. Los 
Aviceles PH 113 y PH 112, también presentaron el mismo volumen cuando la 
presión es igual a cero ya que ambos son de baja densidad, sin embargo el 
tamaño de partícula si es importante, puesto que entre los Aviceles PH 301 y PH 
113 las pendientes son muy semejantes. 
 
Tabla 16 
Vol (cm 3) Ln P 
PH 301 PH 112 PH113 
4.1877 0.4904 0.4982 0.5016 
4.4754 0.4752 0.4662 0.4761 
4.6986 0.4550 0.4502 0.4557 
4.8809 0.4431 0.4439 0.4493 
5.0350 0.4309 0.4370 0.4424 
5.1686 0.4242 0.4299 0.4370 
5.5740 0.4193 0.4262 0.4258 
 
 
 
 
6. RESULTADOS Y DISCUSION 
 44 
Grafica 9 
MODELO DE WALKER
0.41
0.42
0.43
0.44
0.45
0.46
0.47
0.48
0.49
0.50
0.51
3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0Ln P
V
ol
um
en
 (
cm
3)
PH 301
PH 112
PH113
 
 
Tabla 17 
111 nPKav l−= Modelo de Walter 
PH 301 PH 112 PH 113 
Ecuación y = -0.0563x + 0.7219 
y = -0.0384x + 
0.5257 
y = -0.0541x + 
0.5257 
Pendiente (K1) -0.0563 -0.0384 -0.0541 
Ordenada (a1) 0.7219 0.5257 0.5257 
R2 0.9318 0.8700 0.9277 
 
 
 
6.3.3 MODELO DE SHAPIRO 
 
Este modelo considera la reducción de la porosidad, debido al 
reordenamiento de las partículas y el desplazamiento del aire entre ellas, 
conforme se aumenta la presión al formar el comprimido. Como se muestra en la 
Grafica 10, la ordenada al origen indica la porosidad inicial y a medida que se 
aumenta la presión esta se va reduciendo, sin embargó tratándose del inverso de 
la porosidad (1/E0) se observa que la misma se va incrementando hasta que llega 
a un punto límite debido a la deformación elástica que presentara el material. 
 
El Avicel PH 301es el excipiente que presento la mayor reducción de la 
porosidad (Tabla 19), pero posee una porosidad inicial baja, con respecto al 
Avicel PH 113 este presenta la menor reducción del volumen, pero tiene una 
porosidad inicial mayor. Este fenómeno se debe a la densidad del material y en 
este caso los materiales de alta densidad presentan mejores propiedades de 
compresión que los de baja densidad, no influye el tamaño de las partículas. Cabe 
destacar que en los tres excipientes es muy notable la reducción de la porosidad. 
 
 
 
6. RESULTADOS Y DISCUSION 
 45 
 
Tabla 18 
Ln (1/E) Presión 
(MPa) PH 301 PH 112 PH113 
65.874 1.9087 1.8550 1.7886 
87.832 2.1331 2.3264 2.1270 
109.790 2.5510 2.7393 2.5700 
131.749 2.9629 2.9742 2.7282 
153.707 3.7697 3.3425 2.9741 
175.665 4.4836 3.8637 3.2753 
263.497 ----- 6.1602 4.4828 
 
Grafica 10 
MODELO DE SHAPIRO
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
10 60 110 160 210 260 310
Presión (MPa)
Ln
 (
1/
E
)
PH 301
PH 112
PH 113
 
 
Tabla 19 
KP
E
n
E
n +=
0
11
ll 
Modelo de Shapiro 
PH 301 PH 112 PH 113 
Ecuación y = 0.0237x + 0.1088 
y = 0.0213x + 
0.3185 
y = 0.0133x + 
0.9724 
Pendiente (K) 0.0237 0.0213 0.0133 
Ordenada (LN 1/E0) 0.1088 0.3185 0.9724 
R2 0.9589 0.9816 0.9944 
 
6.3.4 MODELO DE HECKEL 
 
La celulosa microcristalina es un polímero, por lo tanto, presenta una 
deformación elástica. Este modelo matemático nos permite observar las 
propiedades elásticas de los materiales, a partir de sus densidades, las cuales se 
verán disminuidas causado por el aumento de la presión provocando así la 
deformación de las mismas (K). 
6. RESULTADOS Y DISCUSION 
 46 
 
Como se observa en la Tabla 21, el Avicel PH 301 presentó la mayor 
deformación elástica de los tres materiales y en orden decreciente se encuentra el 
PH 112 y el menos elástico el PH 113, pero el tamaño de partícula si influye en los 
resultados como se observa los aviceles PH 113 y 112 son de tamaño de 
partícula diferentes pero de la misma densidad, sin embargo, las pendientes son 
diferentes entre si. 
 
Tabla 20 
Ln (1/1- δrel ) Presión 
(MPa) PH 301 PH 112 PH113 
65.874 1.9087 1.8550 1.7886 
87.832 2.1331 2.3264 2.1270 
109.790 2.5510 2.7393 2.5700 
131.749 2.9629 2.9742 2.7282 
153.707 3.7697 3.3425 2.9741 
175.665 4.4836 3.8637 3.2753 
263.497 ----- 6.1602 4.4828 
 
Grafica 11 
MODELO DE HECKEL
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
10 60 110 160 210 260 310
Presión (MPa)
Ln
 (
1/
1-
δ
re
l)
PH 301
PH 112
PH 113
 
 
Tabla 21 
KPA
D
n
rel
+=





−1
1
l 
Modelo de Heckel 
PH 301 PH 112 PH 113 
Ecuación y = 0.0237x + 0.1088 
y = 0.0213x + 
0.3185 
y = 0.0133x + 
0.9724 
Pendiente (K) 0.0237 0.0213 0.0133 
Ordenada (A) 0.1088 0.3185 0.9724 
R2 0.9589 0.9816 0.9944 
 
6. RESULTADOS Y DISCUSION 
 47 
 
6.3.5 MODELO DE KAWAKITA 
 
Como se observa este modelo presenta una mejor correlación (R2) ya que 
explica casi el 100% de nuestros datos con respecto a los otros modelos 
aplicados. Como se aprecia la grafica 12 la reducción del volumen (C) disminuye 
conforme aumenta la presión al momento de formar el comprimido. Sin embargo 
se observa un aumento debido a que se trata del inverso C, el cual es 
directamente proporcional a la presión que se aplica. 
 
En la tabla 23 el Avicel PH 301 presenta la menor reducción (pendiente) pero 
también tiene el mayor volumen (ordenada), lo cual nos confirma en los resultados 
de reología de los polvos cuando se aplica este mismo modelo a la cinética de 
consolidación, que se debe a la densidad del material y no al tamaño de partícula, 
posteriormente esta el PH 112 y por ultimo el PH 113. Pero en estos dos últimos 
casos cuando el material