Existen diferentes métodos de medición de partículas para caracterizar las distribuciones granulométricas en polvos, suspensiones, granulados y materiales a granel. Entre ellos se incluyen la difracción láser, el análisis de imágenes, la dispersión dinámica de luz y el análisis por tamizado.
La medición de partículas con estos métodos diferentes genera resultados distintos, ya que el "tamaño" de las partículas se puede interpretar de forma muy diversa: el tamaño se define de forma inequívoca solo para las partículas esféricas (diámetro = tamaño de partícula). Se obtiene el mismo resultado en todas las direcciones de medición posibles.
Sin embargo, en el caso de las partículas no esféricas, el resultado de la medición de las partículas depende tanto de la orientación de estas en el proceso de medición como de las particularidades del método utilizado. Dado que el resultado de una medición de partículas depende de cómo se defina el "tamaño", a menudo se confunde la interpretación de los resultados de medición.
Al conocer perfectamente los puntos fuertes y débiles de cada método, Microtrac ofrece una gama inigualable de productos basados en tecnologías destinadas a la medición de partículas. Nuestros expertos estarán encantados de ayudarle a encontrar la solución adecuada para su aplicación.
Microtrac ofrece productos para todas las tecnologías destinadas al análisis granulométrico.
Medición de partículas con análisis por tamizado
En el siguiente ejemplo se muestra la medición de partículas de dos objetos, un bloque de Lego y una bola de molienda, con dos técnicas: el análisis por tamizado y un calibre. Con el calibre se miden tamaños distintos según la orientación del bloque, mientras que la bola de molienda siempre tiene el mismo diámetro.
En cualquier caso, el resultado de esta medición de partículas es que los dos objetos tienen un tamaño diferente. El análisis por tamizado muestra que ambos objetos pasan por un tamiz con una abertura de 16 mm, pero se quedan retenidos en un tamiz con una abertura de malla de 14 mm. Por lo tanto, el análisis por tamizado caracteriza a ambas partículas por el mismo tamaño: tienen el mismo diámetro equivalente de entre 14 mm y 16 mm. No es posible una mayor precisión porque no hay tamices intermedios.
En el análisis por tamizado, que es el método clásico y más utilizado para medir partículas, la muestra se separa por tamaños y la cantidad de la muestra en cada fracción se determina pesándola. Como las partículas llegan a la malla de la tela del tamiz en diferentes orientaciones durante el tamizado, lo ideal es que pasen a través de cualquier malla hasta quedar retenidas en aberturas más pequeñas que su zona mínima proyectada. La medición de partículas con el análisis por tamizado siempre implica una cierta orientación de preferencia de las partículas, que tiende a ser una medición de la anchura de la partícula.
La tecnología TURBISCAN
Cuando se trata de ensayos físicos, Microtrac dispone de la gama más amplia de analizadores de gama alta para ayudarle a realizar ensayos exhaustivos e informativos con el fin de mejorar sus gamas de productos.
La serie de instrumentos TURBISCAN cuenta con dispositivos para ensayos de envejecimiento, vida útil, dispersabilidad, redispersión, separación de fases, desestabilización y agregación, que cubren el perfil completo de las posibles inestabilidades físicas de su producto.
Microtrac reconoce los numerosos retos que plantea el trabajo en el laboratorio moderno, como la importancia de disponer de instrumentos que ocupen poco espacio y de un análisis rápido de los datos que acompañan a las mediciones. Por ello, todos los dispositivos TURBISCAN se han diseñado pensando en la velocidad y la eficiencia, con el objetivo de minimizar el espacio ocupado en el laboratorio. Vienen equipados con evaluaciones de estabilidad química y física para formulaciones de un solo clic.
Diseñada para facilitar su uso, la gama TURBISCAN no requiere operarios expertos y ofrece condiciones de ensayo entre 20 y 60 °C, lo que garantiza la estabilidad de sus productos en cualquier entorno en el momento de su comercialización. La inclusión de análisis cuantitativos simplifica las comparaciones de productos y le permite calibrar la eficacia de las mejoras del proceso y los cambios de diseño.
Varios instrumentos, incluidos el TURBISCAN TOWER y el TURBISCAN TRILAB, pueden realizar diversos tipos de mediciones y ensayos, siendo el TURBISCAN LAB reconocido como el estándar mundial para el análisis de estabilidad.
Para averiguar cómo puede superar a la competencia acelerando sus estudios de estabilidad con datos más precisos y cuantitativos, póngase en contacto con nosotros hoy mismo. Nuestro equipo de expertos le explicará por qué el TURBISCAN podría ser la solución ideal para sus necesidades de ensayos de estabilidad física.
Distintas definiciones de tamaño en el análisis de imágenes. Xc min (anchura de partícula, rojo), Xarea (diámetro del círculo con la misma área, verde) y XFe max (longitud de partícula, azul). Se obtiene un resultado de medición diferente según la definición de tamaño seleccionada (curvas acumulativas a la derecha).
xc mín.
"Ancho"
xárea
"Diámetro del círculo con la misma área de proyección"
xFe máx.
"Longitud"
Medición de partículas en 3D con tecnología de trazabilidad
En muchos métodos de análisis de imágenes para medir partículas, cada partícula se registra una sola vez en una orientación aleatoria. Especialmente en el caso de las partículas con una geometría definida, como lentes o varillas (p. ej., los extruidos), es muy probable que no se refleje la proyección correspondiente al obtener la imagen: en el caso de las varillas, estas tienden a medirse "demasiado cortas" y con una orientación aleatoria.
Para evaluar únicamente la proyección ideal durante la medición de partículas, resulta útil registrar la partícula varias veces conforme pasa por la zona de medición del analizador. A partir de la secuencia con varias orientaciones se selecciona la que refleja la orientación ideal para medir las partículas, como la extensión longitudinal en el caso de las varillas. Así también se garantiza que una proyección de la partícula circular represente realmente una partícula esférica y no una semiesfera o una lente con una sección transversal circular.
Medición de partículas con difracción láser
En la medición de partículas por difracción láser hay algunas diferencias fundamentales en comparación con el análisis de imágenes.
Mientras que en las técnicas de obtención de imágenes cada partícula registrada representa un caso de medición y se incluye en el resultado global, el análisis de difracción o el análisis de dispersión de luz se denominan técnicas de medición de conjunto. Esto significa que la señal de medición la generan simultáneamente muchas partículas de distintos tamaños.
Por lo tanto, se trata de una superposición de intensidades de dispersión de luz que dependen del ángulo, a partir de las cuales se calculan las contribuciones de los diferentes tamaños de partículas. Esto se hace aplicando la teoría de Mie, para la cual se debe conocer el índice de refracción de las partículas, o también con la aproximación de Fraunhofer, que solo sirve en el caso de partículas más grandes.
La medición de partículas por difracción láser no distingue entre longitud y anchura. Todos los datos de dispersión de luz se refieren a un modelo esférico, lo que se conoce como diámetros equivalentes. Si se trata de partículas no esféricas, esto suele dar como resultado una distribución más amplia que en el análisis de imágenes.
Medición de partículas con dispersión dinámica de luz (DLS)
La dispersión dinámica de luz (DLS) es un método de medición de partículas especialmente adecuado para analizar nanopartículas. Los materiales de la muestra contienen suspensiones y emulsiones, por lo que no se pueden analizar muestras secas. Una ventaja de este método es que la medición de partículas se puede realizar en un rango de concentración muy amplio, desde pocas ppm hasta un volumen del 40 % idealmente.
Un rasgo especial de la medición de partículas por dispersión dinámica de luz es que se determina lo que se conoce como diámetro hidrodinámico. Este diámetro hidrodinámico indica el tamaño de una esfera que presenta las mismas propiedades de dispersión en un líquido que la propia partícula real. Así, deducimos que aquí tampoco se determina la forma de la partícula.
Además, cuando la partícula se dispersa en el líquido, no solo se mueve la partícula en cuestión, sino también algunas de las moléculas circundantes del medio dispersante, lo que significa que el diámetro hidrodinámico siempre es ligeramente mayor que el diámetro real de la partícula. En la medición de partículas por dispersión dinámica de luz se determina el coeficiente de dispersión y se calcula el diámetro hidrodinámico de la partícula mediante la ecuación de Stokes-Einstein.
Comparación de la medición de partículas con diferentes métodos
Análisis por tamizado y análisis de imágenes: muy buena comparabilidad cuando el análisis de imágenes tiene en cuenta la anchura de la partícula durante la evaluación de la imagen. El análisis en 3D mejora la comparabilidad. ¡La medición de partículas por análisis de imágenes puede sustituir por competo al tamizado!
Análisis de imágenes y difracción láser: buena comparabilidad. La difracción láser suele mostrar distribuciones más amplias, especialmente en partículas con formas muy irregulares. Se debe utilizar la definición de x áreas para el análisis de imágenes.
Análisis por tamizado y difracción láser: escasa comparabilidad, la difracción láser tiende a generar un resultado mayor.
Difracción láser y dispersión dinámica de luz:buena comparación; para partículas pequeñas (<100 nm) es mejor la DLS y para partículas grandes (>1 µm) la difracción láser es óptima.
Póngase en contacto para obtener una consulta gratuita
En última instancia, la elección de utilizar una solución para el análisis granulométrico de tamizado simple o invertir en difracción láser o análisis de imagen dinámica dependerá del volumen de pruebas, los presupuestos y el personal disponible y cualquier norma internacional específica o requisito del cliente al que se enfrente.
¿Por qué no se pone en contacto con Microtrac para realizar una consulta gratuita y averiguar qué solución le proporcionará el resultado y el rendimiento de la inversión que necesita?