Método de medición de partículas – ¿Difracción láser o tamiz?

Diez aspectos a considerar al usar la difracción láser y sus diferencias técnicas con el tamiz 

Resumen: 

 


La difracción láser se ha convertido en un estándar para el análisis rutinario del tamaño de partículas en diversas industrias debido a sus potentes ventajas, reemplazando métodos como el tamiz. para el análisis del tamaño de partículas. 

 


Para cambiar del tamiz a la difracción láser, es necesario evaluar las ventajas de la difracción láser y compararlas con los resultados obtenidos mediante el tamiz. Algunos puntos importantes a considerar cuando la difracción láser se evalúa como una alternativa o sustituto del método de tamizado son los siguientes: 

1. Repetibilidad y reproducibilidad

Con la difracción láser, la repetibilidad y reproducibilidad de los resultados mejoran considerablemente en comparación con el método de tamizado. 

 


En una medición típica de difracción láser, el error de reproducibilidad no supera el 1%, y la repetibilidad no supera el 0,5%, con muy poca variabilidad dependiendo del operador.  

Este aspecto contrasta notablemente con el método de tamizado, donde la reproducibilidad puede variar considerablemente dependiendo del operador y el tiempo de uso. La ventaja estadística de la difracción láser es uno de los argumentos más importantes para un cambio hacia un método analítico del tamiz. 

2. Muestra pequeña 


La difracción láser permite medir con pequeñas cantidades de muestra en comparación con el tamiz, y en algunos casos, puede medir con cantidades mayores de muestra. 

 


Para obtener resultados confiables en pruebas de dispersión en seco con difracción láser, basta con una muestra de 10mg – 30g, y en experimentos generales se usan algunos gramos de muestra.  

 

Cuando se analiza la granulometría con difracción láser, la única limitación real es la longitud de la muestra que puede alimentarse de manera continua al equipo, ya sea en línea o en el laboratorio.  

 

Este aspecto se contrasta con el método de tamizado, donde los resultados pueden variar según la cantidad de muestra procesada. Por lo tanto, el uso de la difracción láser ofrece una flexibilidad significativa para el análisis de partículas en muestras altamente dispersadas. 

 

 


3. Tiempo de experimentación en segundos 

 


La difracción láser se completa en cuestión de segundos, a diferencia del método de tamizado que toma varios minutos. En las pruebas de materiales actuales, especialmente en las de monitoreo de procesos, la velocidad de análisis es uno de los factores más considerados al elegir un método analítico.  

 

La diferencia entre segundos y minutos a menudo se traduce en gastos, y los materiales desperdiciados debido a condiciones no óptimas de proceso pueden valer miles de dólares.  

 

En general, una prueba de difracción láser consume aproximadamente 15 segundos con unos 10g de muestra, por lo que casi puede realizar mediciones en tiempo real sin necesidad de equipos de proceso, y los resultados se proporcionan inmediatamente después de que la prueba haya terminado.  

 

Por lo tanto, un operador adecuadamente entrenado puede probar más de 100 muestras en un turno de 8 horas sin mayor dificultad.  

 

El método de tamizado toma algunos minutos cada vez y requiere de limpieza adicional, lo que puede causar cuellos de botella en los laboratorios de análisis, limitando la cantidad de muestras que se pueden probar en un turno.  

 

La difracción láser no solo mejora el control de las condiciones del proceso sino también la eficiencia y el rendimiento del laboratorio. 

4. Costes operativos 

 

Además, los costos operativos del sistema de difracción son apenas mínimos en comparación con el reemplazo de tamices. 

 


Para mantener un sistema de difracción láser, es necesario limpiar simplemente la celda de window, y ocasionalmente, reemplazarla.  

 

En el caso de un sistema de dispersión en seco, la bolsa de vacío debe ser cambiada regularmente para mantener el rendimiento. Mientras que el uso de tamices requiere reemplazos para mantener la continuidad con las medidas previas debido a roturas de alambre y desgarros. 

 

 


5. Personalización de informes 

 


La línea de productos Mastersizer permite que los usuarios configuren personalizaciones para interpretar fácilmente los datos a través de informes convertidos mediante el método de tamiz. 

 


Con el software Mastersizer 3000, los usuarios pueden proporcionar fácilmente la información necesaria en forma de informe con solo algunas operaciones.  

 

Al comparar los resultados del método de tamiz, se puede elegir y añadir un rango de tamaños en el informe para obtener fácilmente los porcentajes de tamaño dentro del rango.  


 

Se pueden mostrar fácilmente la distribución del tamaño de partículas y los parámetros estadísticos comunes en un solo informe, lo cual permite que las especificaciones se transmitan a clientes exigentes.  

 

Además, los datos se pueden convertir rápidamente a formatos compatibles con Excel mediante exportaciones personalizables de plantillas. 

 

 


6. Rango de tamaño 

 


El rango de tamaño en difracción es de 0.1 – 3500μm, lo que ofrece un rango mucho más amplio en comparación con el tamiz. 

 


Equipos de difracción láser como el Mastersizer 3000 proporcionan un amplio rango dinámico en solo una medida. En contraste, el método de tamiz se limita a un rango de varios decenas a cientos de micras, y ofrece un bajo rendimiento en menos de 45 micras.  

 

Además, en el caso del tamiz, las partículas en forma de placa o aguja pueden ser varias veces más grandes que la apertura del tamiz pero pueden pasar a través de la misma. Por lo tanto, el tamaño real de las partículas en la muestra puede interpretarse erróneamente. 

 

 


7. Mantenimiento y limpieza 

La difracción permite un mantenimiento y limpieza mucho más rápidos y sencillos durante el cambio de muestras. 

 


En el método de difracción láser de dispersión en seco, basta con cepillar ligeramente el sistema para prepararlo para cargar y medir la siguiente muestra.  

 

La Aero S, un dispositivo de dispersión disponible para el Mastersizer 3000, incluye rutinas de limpieza pre codificadas para el usuario. El tiempo de limpieza generalmente es de aproximadamente 30 segundos entre muestras, lo que reduce el tiempo perdido entre experimentos.  

 

Para el método de tamizado, el tiempo total puede aumentar en más de 10 minutos debido a la necesidad de limpiar y medir las pantallas entre experimentos. La difracción láser tiene un tiempo de actividad prolongado en comparación con el tamiz y también es más fácil de limpiar. 

 

 


8. Automatización 

 


La automatización de las condiciones de prueba en los productos Mastersizer garantiza una medición ideal de muestras. 

 


La tecnología de difracción láser de Malvern ha sido diseñada en torno a procedimientos de medición estándar (SOP) para minimizar la variabilidad entre usuarios y maximizar la eficiencia.  

 

Una vez que se establece un SOP para la medición de muestras, el usuario solo necesita cargar la muestra y nombrarla correctamente. 

 


El resto se realiza automáticamente en el equipo. SOP cubre todos los parámetros de control por computadora, limpieza, configuración de impresión y informes de resultados, permitiendo completar el proceso rápidamente sin la ayuda de un experto.  

Es posible usar métodos de tamizado automatizados, pero no se resuelven los problemas de largos tiempos de limpieza, variabilidad entre operadores y tiempos largos de experimentación.  

 

La serie Mastersizer ofrece el método más rápido y preciso para obtener resultados de tamaño de partículas. 

 

 


9. Encapsulamiento de la muestra 

 


En el método de difracción láser en seco, el uso de vacío para encapsular la muestra elimina la posibilidad de riesgo de contacto. 

 


La gama de accesorios de dispersión en seco Mastersizer está completamente sellada desde la zona de carga de muestras hasta la bolsa de vacío, minimizando el riesgo de exposición del usuario a la muestra.  

 

El sistema de recolección por vacío facilita el proceso de eliminación, y también el equipo es lo suficientemente pequeño como para caber dentro de una campana o envolvente para maximizar la seguridad al probar muestras en seco.  

 

El método de tamizado es más susceptible a riesgos de exposición debido a su estructura abierta, y no recoge muestras directamente en un contenedor conveniente para el desecho. 

 

 


10. Laboratorio silencioso y mayor espacio 

 


La difracción ocupa menos espacio en el laboratorio, como en el banco y gabinete, y genera menos ruido. 

 


El sistema de difracción láser Masterizer 3000 requiere un espacio total de 27 pulgadas, casi la mitad del Mastersizer 2000. Este sistema es adecuado para casi cualquier línea de aire acondicionado, y la unidad de vacío se puede instalar fuera del laboratorio para minimizar el ruido.  

 

En comparación, el dispositivo de tamizado genera mucho ruido, es desordenado y vibrante, y ocupa un espacio del tamaño de un banco grande. La difracción láser ofrece una ventaja clara al proporcionar un espacio de trabajo más agradable en el laboratorio.