Comparación entre difracción láser y tamizado

Comparar la difracción láser con el tamizado para el análisis del tamaño de partículas

No cabe duda de que la elección de una herramienta de caracterización de partículas tendrá mucho que ver con la tarea en general. Como dicen, ¡cada uno en su lugar!

Los fabricantes, encargados de la garantía de calidad de una línea de productos, probablemente deseen una herramienta fácil de usar, fácil de mantener, que produzca resultados consistentes y fiables una y otra vez, todos los días, lo más rápido y eficientemente posible. El tamizado es una opción tradicional para la medición del tamaño de partículas, una que atrae por su simplicidad mecánica y operativa.

Sin embargo, en estos tiempos de alta competencia y economía difícil, conviene mirar más allá de lo obvio y establecer cuál técnica es realmente óptima para la aplicación. La difracción láser es cada vez más extendida, con muchas personas aprovechando la eficiencia rápida que ofrece, en línea y fuera de ella, para aventajar a la competencia.

Las ventajas del tamizado comparadas con la difracción láser

Entonces ¿de qué estamos hablando exactamente aquí? Bueno, el tamizado es una técnica de fraccionamiento que mide la masa del material retenido cuando la muestra pasa a través de una serie de tamices de malla fina apilados uno sobre otro. La distribución del tamaño de partículas se calcula midiendo la masa de partículas retenidas en cada tamiz. Al hacer esto, se asume que al sacudir la pila de tamices se induce a que las partículas caigan en la distribución correcta. Esto requiere sacudir la pila durante un tiempo bien definido, a menudo considerablemente largo.

Algunas de las ventajas son que:

• proporciona distribuciones de masa en un amplio rango de tamaños
• el tamizado ofrece un costo de instrumento relativamente bajo
• requiere poca calibración

Sin embargo, contrario a la opinión popular, ¡el tamizado no produce realmente una distribución de peso verdadera!

Considere una clavija redonda y un agujero cuadrado…

“Al considerar los resultados de un análisis de tamiz, debe recordarse que las partículas que pasan a través del tamiz no son necesariamente redondas o simétricas en forma, sino que a menudo pueden ser en forma de agujas, y aunque pasan por los tamices, tienden a ser mayores en volumen que las partículas retenidas que se acercan a la forma más ideal esférica”.

La cita anterior, tomada de un texto de 1904 relacionado con el análisis de muestras geológicas, fue citada por mi colega Alan Rawle en un webinar reciente, y destaca un aspecto importante del análisis de tamiz al trabajar con partículas no esféricas. Considere una pantalla de tamiz de dimensión nominal de 63 mm. Un cilindro de 50 mm de diámetro y 50 mm de altura obviamente recorrerá esta pantalla. Sin embargo, una partícula de 50 mm de diámetro y 100 mm de altura también pasará por la pantalla, aunque claramente tiene el doble de masa que la primera partícula que consideramos. También considere partículas del mismo tamaño pero con diferentes densidades. Estas también pasarán por la misma apertura de pantalla, aunque difieran en masa. Por lo tanto, las partículas no se ordenan solo en función de la masa: hay una combinación de tamaño, forma y densidad que genera la distribución de peso indicada.

Las ventajas de la difracción láser frente al tamizado

La difracción láser aprovecha nuestro entendimiento del comportamiento de la luz. Involucra medir la dispersión de luz de un grupo de partículas, e informa sobre la distribución de tamaño de las esferas que producirían el patrón registrado.

Algunas de sus ventajas son que:

• es mucho más rápida que las técnicas de fraccionamiento
• puede usarse con una amplia gama de tamaños y tipos de partículas
• informa resultados como una distribución de «volumen», la descripción más adecuada para las propiedades de materiales a granel
• puede aplicarse en línea para medición en tiempo real
• es altamente reproducible y repetible

La difracción láser y el tamizado pueden proporcionar resultados similares al caracterizar partículas esféricas o semi-esféricas. Sin embargo, no es inusual observar diferencias significativas para partículas no esféricas porque cada técnica mide diferentes propiedades de las partículas. Los visitantes del sitio web de Malvern pueden explorar cómo comparar de manera efectiva los resultados de la difracción láser y el tamizado en más detalle.

Caballo shire o pura sangre?

Así que el tamizado es una de las técnicas más antiguas y sencillas y sigue siendo un método útil para separar partículas en función de su tamaño. Sin embargo, el tiempo que lleva obtener resultados precisos, la pobre resolución y problemas asociados con la aglomeración de partículas y el bloqueo de tamices, han hecho que el tamizado sea reemplazado en la mayoría de las industrias. Ofreciendo integración, automatización y medición en línea en tiempo real, con excelente reproducibilidad y repetibilidad, la difracción láser es a menudo su sucesora natural.