Cinco fundamentos de los contadores de partículas
Los contadores de partículas hacen precisamente eso: contar partículas. Se utilizan en las salas blancas para contar y dimensionar las partículas presentes en el aire, de modo que la sala blanca pueda seguir funcionando correctamente y cumplir los criterios de certificación más importantes.
Los fundamentos de los contadores de partículas son relativamente sencillos. Hay que saber cómo y por qué funcionan. Si se tiene un conocimiento básico de estos fundamentos, estaremos en camino de comprender mejor los contadores de partículas.
El tamaño de las partículas y por qué es importante
Los contadores de partículas detectan unas partículas muy pequeñas. Son tan pequeñas que la única forma de detectarlas es mediante láseres de alta precisión, pero ya hablaremos de ello.
A modo de ejemplo, estos son los tamaños de algunas partículas comunes:
- Cabello humano medio: 100 micras
- Grano de sal: 60 micras
- Polen: 15 micras
- Bacterias 5 micras
- Virus: 0,1 micras
- Virus COVID-19: 0,06 a 0,14 micras.
La norma ISO 14644-1:2015 identifica las partículas menores de 0,1 micras como partículas ultrafinas y las mayores de 5 micras como macropartículas.
Pero el avance de las tecnologías, como la fotografía, nos lleva a detectar partículas aún más pequeñas, como las del rango nanométrico. Así que trabajamos cada día en la tecnología para detectar estas partículas.
Es fundamental conocer el tamaño de las partículas en su sala blanca para la fabricación, pero también para la certificación. La certificación de la sala limpia requiere que la concentración de partículas esté por debajo de los límites aceptados de un volumen de muestra basado en la clase de sala limpia, el tamaño de las partículas analizadas y el funcionamiento de la sala limpia según el número de filtros HEPA o ULPA, el tipo de filtro y el número de cambios de aire por hora.
Anatomía de un contador de partículas
Utilizamos la dispersión de la luz para detectar y dimensionar las partículas. Pero no es una ciencia perfecta. Dicho esto, es la mejor tecnología que tenemos hasta la fecha. Por eso, cuando decida dónde adquirir su contador de partículas o dónde realizar su mantenimiento, asegúrese de que son los que establecen las normas y las mejores prácticas del sector.
Los contadores de partículas albergan en su interior un bloque sensor láser que realiza el procesamiento de las partículas. Este bloque contiene los siguientes elementos
- Carcasa del sensor
- Diodo láser
- Entrada de la muestra
- Escape de la muestra
- Volumen de visión de la muestra (el área donde las partículas pasan a través del láser y dispersan la luz)
- Cavidad del sensor y óptica
Estos componentes permiten al contador de partículas mover el aire a través del bloque sensor y detectar el tamaño de la partícula a través de la dispersión de la luz.
Métodos fundamentales que utilizan los contadores de partículas para recoger y dimensionar las partículas
Ahora que conocemos y entendemos cómo es el interior de un contador de partículas, podemos reconocer cómo se introduce el aire en el contador de partículas para su evaluación.
Esta es la clave para entender los fundamentos de los contadores de partículas.
Mediante el uso de una bomba, se crea un vacío que atrae el aire desde el exterior del contador de partículas. Ese vacío arrastra el aire desde la entrada a través del diodo láser y luego sale por el escape.
Cuando el aire pasa por la entrada, se comprime para que podamos obtener la lectura de dispersión de luz más precisa posible.
Cuando pasa por el diodo, refleja la luz, provocando la dispersión de la luz. Cuanto más grande es la partícula, más luz se refleja. Ahí es donde entra en juego el fotodetector.
El fotodetector es lo que convierte la energía luminosa en una señal de tensión. De este modo, podemos cuantificar el tamaño físico de la partícula y presentar un recuento de partículas. Estos son los fundamentos de cómo funciona un contador de partículas.
¿Un ejemplo del mundo real de un fenómeno físico similar?
Pensemos en el aire como un cubo de agua medio lleno. Usted sabe que hay medio galón de agua en el cubo.
Cuando colocas una bola de bolos dentro del agua, el nivel del agua sube hasta ¾ del cubo. Sabes que no hay más agua que antes en el cubo, pero ahora parece que el cubo tiene ¾ de galón de agua – porque el volumen del agua fue desplazado.
Utilizando una fórmula de confianza de la física de la escuela secundaria, podrías calcular el volumen del objeto que desplazó ese volumen de agua.
El mismo principio se aplica a la dispersión de la luz: podemos saber el tamaño de la partícula por la cantidad de luz desplazada.
De dónde vienen las partículas en una sala blanca
Si todo funciona correctamente, no debería ver muchas partículas en su sala blanca. Sin embargo, las partículas entran en la sala limpia. ¿Cómo?
El personal es la mayor fuente de contaminantes en las salas blancas, ya que representa entre el 75% y el 80% de las partículas encontradas. Nos desprendemos de la piel, el pelo y los microorganismos constantemente, incluso cuando estamos sentados.
- Desprendemos unas 40.000 células de la piel cada minuto.
- Incluso cuando estamos quietos, generamos unas 100.000 partículas de 0,3 micras o más.
- Cuando nos movemos, ese número aumenta a más de 5.000.000.
(Eso es mucha contaminación potencial si no se cumplen estrictamente las directrices).
Incluso nuestras batas están contaminadas, por lo que el protocolo de uso de batas es importante. A menudo, la gente no se viste correctamente, dejando la piel alrededor de la muñeca expuesta. Esto supone un gran riesgo en una sala limpia, ya que pueden introducirse bacterias y partículas viables en el entorno.
Mientras se está en la sala limpia, la forma de moverse y exponerse también es increíblemente importante. Las partículas pueden atravesar incluso las batas, por lo que no se garantiza que protejan la sala limpia de los contaminantes de una persona.
¿De dónde más provienen las partículas?
- Pueden proceder del equipo de fabricación y de sus piezas móviles
- Las herramientas de limpieza pueden generar o arrastrar partículas
- Las materias primas y los productos pueden generar piezas (piense en la rotura de un frasco de vidrio y la contaminación que puede derivarse de ello).
¿Qué hay que tener en cuenta en el contador de partículas?
La tecnología siempre tiene límites y factores clave a los que prestar atención. Las siguientes son algunas de las métricas que habrá que vigilar y mantener en su contador de partículas para asegurarse de que funciona correctamente.
Límite de concentración
Como en toda tecnología, hay límites conocidos. En los contadores de partículas, éste es el límite de concentración.
Si se cuentan demasiadas partículas, la capacidad del sensor para distinguir entre una partícula y varias disminuye. Esto significa que podría leer múltiples partículas como una partícula más grande.
¿Por qué es importante esto? Bueno, usted quiere saber con precisión el tamaño de las partículas en su sala blanca. Esto es importante para la producción, pero también para la certificación.
Sin embargo, en las salas blancas, la concentración debería ser baja si las partículas se mantienen fuera de la sala blanca. Si todo funciona correctamente, no deberían verse muchas partículas.
Caudal
Se trata del volumen de aire o gas que pasa por el contador de partículas de una en una. Lo dicta el vacío que mueve el aire a través del láser.
Si el flujo es demasiado rápido, la partícula reflejará menos luz. Esto hará que la partícula se cuente como una partícula pequeña cuando en realidad es más grande.
Lo mismo ocurre a la inversa: si el flujo es demasiado lento, la partícula reflejará más luz al permanecer más tiempo en el láser. Esto hará que se registre una partícula grande cuando en realidad no existe.
Cómo elegir el contador de partículas
Dependiendo del tamaño de la sala blanca y de la cantidad de áreas que se necesiten probar, existen numerosas opciones para elegir para una sala blanca. Pero siempre recomendamos optar por las mejores prácticas y la tecnología que establece los estándares del sector, como nuestros sistemas de control de partículas en tiempo real.
Estos sistemas notificarán inmediatamente si algo va mal, lo que permite una menor contaminación y un tiempo de respuesta rápido. Están diseñados para evitar que experimente una reducción del rendimiento durante la producción y para optimizar una sala blanca.
En Isobox Systems, mantenemos siempre informados de todos los procesos de control a nuestros clientes, logrando una optimización ideal de recursos y objetivos.