Reseña

Los contadores de partículas del aire, como el LASAIR II - 110, están hechos para contar rápidamente y calcular el tamaño de las partículas contaminantes en salas blancas y otros ambientes controlados.

Los usuarios consideran por lo general el contador de partículas como un simple dispositivo que, cuando se pulsa el botón apropiado, arroja en tropel resultados absolutos. Sin embargo, es importante conocer la tecnología incorporada al instrumento a fin de entender la importancia de los datos generados y para colocar el funcionamiento de los contadores de partículas en un contexto.

Cuando se miden cantidades muy pequeñas de cualquier cosa, es importante entender la tecnología operativa, sus ventajas y sus limitaciones. Ninguna medición es absoluta, todo es relativo a la técnica de medición empleada.

Por ejemplo, si las partículas se miden con otra tecnología, digamos, un microscopio de escaneo de electrones, no nos sorprendería obtener resultados ligeramente diferentes en ciertos tamaños puesto que esa tecnología en particular produce una respuesta que difiere de la que produce un contador de partículas.

Tipos de partículas

Las partículas existen en una gama enorme de tamaños, formas y composiciones, por ejemplo dentro de la sala blanca podríamos medir escamas de piel, pequeños trozos de silicio o metal o esporas fungosas. Las fuentes pueden ser muy amplias.

Tamaño de las partículas

El tamaño de las partículas se mide en micrómetros (es decir, micrones), que equivalen a la millonésima parte de un metro (o una milésima parte de un milímetro).

En las plantas de la industria de avanzada de los semiconductores, ahora se mide en nanómetros, que es equivalente a 10-9 metros (o una millonésima parte de un milímetro). Sin embargo, casi toda la gente que lea este artículo estará probablemente más interesada en las partículas de 0,5 y 5 micrones, que son las más relevantes para las industrias farmacéutica, de atención sanitaria y de instrumentos médicos.

Para poner el tamaño en perspectiva, las partículas visibles son de alrededor de 50 micrones (por ejemplo, un cabello humano diríamos que es de 50 - 150 micrones), las partículas no visibles como las bacterias, están más o menos entre menos 1 y 15 micrones, estando las esporas vegetales y el polen entre las partículas visibles y las no visibles, con alrededor de 10 a 100 micrones.

La mayoría de las partículas verdaderas no tienen una estructura uniforme y esto por lo tanto genera la pregunta "cómo clasificar el tamaño". Pregunte a la gente de la industria, "¿Cómo calcularía el tamaño de una partícula?" Algunos dirían que se basa en la longitud más larga, otros en el volumen y algunos en el tamaño de un orificio equivalente por el cual podría pasar una partícula. Habría muchas respuestas diferentes y es probable que sea justo decir que ninguna de ellas sería incorrecta, siempre que se clasifiquen las partículas.

Los contadores de partículas calculan el tamaño de las partículas haciendo coincidir una respuesta de señal generada por la partícula contaminante a un tamaño equivalente a la esfera de látex.

Los usuarios con frecuencia observan la distribución por tamaño/número que informa un instrumento y consideran esos datos como absolutos, sin reconocer que hay una cantidad de variables en acción, es decir propiedades físicas, índice de refracción, orientación, etc., que desempeñarán un papel en el tamaño indicado (y por lo tanto, el canal de tamaño en el cual se cuenta la partícula).

Norma de referencia de calibración utilizando esferas de látex

Los contadores de partículas de aerosol se calibran para el tamaño tomando muestras de esferas de látex de poliestireno (PSL) monodispersas (es decir, un único tamaño) de tamaño conocido y nebulizadas en el caudal de aire filtrado de grado HEPA/ULPA. El instrumento se ajusta para cada tamaño de partícula de prueba utilizado y una curva de calibración generada dentro del instrumento.

Luego el contador de partículas relaciona la respuesta al tamaño de partículas verdaderas como un equivalente a una esfera de látex perfectamente esférica y la cuenta en un rango de tamaño particular (o canal). Cualquier error en el tamaño podría en consecuencia afectar no sólo el tamaño declarado, sino también el canal de tamaños en el cual la partícula se distribuye, influyendo de esa forma la distribución de la cantidad.

Cómo funcionan los contadores de partículas

Todos los contadores de partículas del aire que se emplean generalmente en las salas blancas, independientemente de quién es el fabricante, funcionan basados en el principio de dispersión de la luz. Fundamentalmente, eso significa que los contadores de partículas utilizan una fuente de luz muy brillante para iluminar las partículas. Hoy en día, esa fuente es un diodo láser; anteriormente se empleaba láser de gas y bombillas halógenas de "luz blanca."

Se trata de una fuente de luz muy brillante que se irradia a través de un bloque óptico. Dentro del bloque óptico hay espejos y ya sea uno o más fotodetectores. El aire que se toma de muestra pasa por el rayo láser mediante una pequeña bomba de vacío. A medida que las partículas arrastradas en el aire pasan por el rayo láser, la luz del láser interactúa con las partículas y se dispersa.

El término "dispersión" significa que la luz se somete a un cambio de dirección. Dicho cambio ocurre en todas las direcciones: hacia delante, hacia atrás y a los lados. Las líneas rojas en el diagrama muestran esa dispersión.

(véase el archivo PDF para el diagrama)

Las formas de almeja en el diagrama son espejos. Son plateados de modo tal que la superficie de refracción esté en el interior. A medida que la luz se dispersa, es tomada por esos espejos, que enfocan la luz dispersa en uno o más de los fotodetectores. El fotodetector convierte el estallido de energía lumínica de cada partícula en un pulso de energía eléctrica. Al medir la altura de la señal y relacionarla con la curva de calibración, podemos determinar el tamaño de la partícula. Contando la cantidad de pulsos, se puede entonces determinar la cantidad. Por lo tanto es relativamente sencillo desde ese punto distribuir las cantidades de partículas en los canales de tamaño.

La "dispersión" de la luz es un término general y se compone de varios fenómenos físicos diferentes. La dispersión se compone de:

 1. luz reflejada – cuando una luz choca con una partícula y se desvía en forma angular
 2. luz refractada – cuando una luz traspasa la partícula y la dirección de su recorrido cambia
 3. luz difractada – donde la luz se acerca a la partícula y la envuelve

Es posible que exista también un grado de absorción cuando la partícula retiene un porcentaje de la energía lumínica y en algunos casos pueden ocurrir efectos como la fosforescencia en algunos tipos de partículas. En consecuencia, todo el término "dispersión" está compuesto de diferentes propiedades físicas relacionadas con la luz y la interacción de la luz con las partículas.

La interacción de la luz con las partículas depende entonces básicamente de la composición de la partícula, su índice de refracción y la diferencia entre esa partícula y el medio de fondo (es decir, en el caso de un contador de partículas de sala blanca, el aire).

En funcionamiento, el contador de partículas compara la respuesta que está obteniendo de la señal de la partícula con la curva de calibración generada con las esferas de látex. Lo que el contador de partículas hace en realidad es comparar la respuesta de la interacción de esa partícula con el rayo láser y luego relaciona eso, no con alguna partícula irregular de morfología desconocida, sino con una esfera de látex en un fondo de aire. Así el instrumento en sí mismo no está contando y midiendo el tamaño de las partículas, está contando y midiendo el tamaño de destellos de luz y relacionándolos con una respuesta similar proveniente del látex en el aire. En consecuencia, los usuarios deberían saber que las partículas con respuestas de dispersión diferentes calcularán el tamaño ya sea más pequeño o más grande en relación con el modelo de látex.

Por ejemplo, una partícula de silicio, debido a su alto grado de reflexión (en relación al modelo de látex) dispersará una mayor cantidad de luz; por lo tanto, una partícula de ese material se clasificará como grande en el contador de partículas. Una partícula que absorba luz o no disperse mucha luz, posiblemente una partícula generada desde una fuente de calor, se clasificará con un tamaño pequeño en relación con el modelo de látex. En consecuencia, aquí no estamos buscando valores absolutos. Estas diferencias en los tamaños (en relación con el modelo de látex) posiblemente asignen partículas a canales de tamaños más grandes o más pequeños.

La orientación que la partícula tome cuando pase por el rayo láser del contador de partículas también afectará en cómo se clasificará su tamaño. En un ejemplo extremo, si tomamos una muestra de una partícula en forma de cuerda que pasa por el bloque óptico de modo tal que todo su largo queda expuesto al rayo láser, la luz chocará contra la superficie más grande y se dispersará una cantidad de luz relativamente grande. Si pasase por el rayo láser su extremo, dispersaría desde la zona transversal más pequeña y eso clasificaría la partícula como pequeña.

Conclusión

Lo que los contadores de partículas hacen muy bien es permitir a los usuarios tomar muestras instantáneas y obtener una indicación en tiempo real muy buena en cuanto a la carga de partículas en una sala o alrededor de un proceso crítico. Los métodos alternativos, como el uso de filtros, bombeo y microscopio, desperdician tiempo, son subjetivos y necesitan mucha mano de obra.

Este tipo de contador de partículas ha sido y es decisivo y ventajoso en el desarrollo, funcionamiento y progreso de los entornos de producción con salas blancas. Es rápido, de buena definición y sin resultados subjetivos. Los contadores de partículas modernos son ahora extremadamente estables, resistentes y sencillos de usar.

Sin embargo, la facilidad de funcionamiento no debería confundir a los usuarios al momento de considerar cómo los contadores de partículas trabajan y el significado real de los datos que se generan.

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Para obtener más información, vaya a conteo de partículas del aire.

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