¿Qué son los contadores de una partículas de aire?

Un contador de partículas es un instrumento que detecta y cuenta partículas que son visibles a simple vista. Los contadores de partículas funcionan con tecnología de dispersión de la luz o de oscurecimiento de la luz. Una fuente de luz (típicamente una luz láser) se utiliza para iluminar la partícula a medida que pasa a través del sensor. A medida que la partícula pasa, el láser dispersa la luz.

Tipos de contadores de partículas en el aire

Los contadores de partículas se utilizan para determinar la calidad del aire determinando el tamaño y contando el número de partículas en el aire. Esta información es útil para determinar la cantidad de partículas dentro de un edificio o en el aire exterior. También ayuda a comprender el nivel de limpieza en un entorno controlado.

Las salas limpias son un entorno típico en el que se utilizan contadores de partículas en el aire. Las salas limpias se utilizan ampliamente en la fabricación de dispositivos semiconductores, biotecnología, farmacéutica, aeroespacial, medico y otros campos muy sensibles a la contaminación ambiental. Las salas limpias tienen límites definidos de conteo de partículas. Los contadores de partículas en el aire se utilizan para probar y clasificar una sala limpia para garantizar que su rendimiento esté a la altura de un estándar de clasificación de sala limpia específico. Los modelos de contadores de partículas vienen en diferentes tamaños para diferentes aplicaciones.

Portátil bajo flujo

Portátil de alto flujo

Estacionario

¿Cómo se dispersa la luz en las partículas?

El método de dispersión de luz es capaz de detectar partículas de menor tamaño. Esta técnica se basa en la cantidad de luz que es desviada por una partícula que pasa por el área de detección del contador de partículas.

Esta desviación se llama dispersión de la luz. La sensibilidad de detección típica del método de dispersión de luz se reduce a 0,05 micras o más. Sin embargo, el empleo de la técnica del contador de núcleos de condensación (CNC) permitiría una mayor sensibilidad de detección en tamaños de partículas hasta el rango de nanómetros.
La mayoría de los contadores de partículas que se utilizan en las salas limpias suelen estar en el rango de 0,2 µm a 10 µm para aplicaciones estándar de salas limpias.

Las aplicaciones de la industria automotriz van hasta 100 µm, donde la contaminación por partículas en las cabinas de pintura en aerosol puede afectar la calidad del acabado de la pintura.

¿Cómo la energía de la luz es convertida a una señal eléctrica (pulso)?

Como podemos ver aquí, la muestra de aire pasa por el contador de partículas a través de la entrada de muestras y bomba de aire interna.

En un contador de partículas, la muestra de aire pasa a través del sensor, donde las partículas reflejan la luz láser. Esta energía luminosa dispersada es captada por un fotodetector que convierte esta energía luminosa en un voltaje proporcional al tamaño de la partícula y a la magnitud de la energía luminosa dispersada.

¿Cómo las partículas son detectadas por un contador de partículas?

En un ambiente de sala limpia, los filtros HEPA generalmente se instalan en el techo. Se utiliza un contador de partículas para verificar que el aire proveniente de estos filtros esté limpio y que los niveles de contaminación en la sala limpia debido a personas, procesos y equipos sean niveles aceptables según los estándares de salas limpias como ISO 14644-1. Se utiliza una sonda de muestra llamada sonda de muestra isocinética (ISP) para garantizar que se mantengan las condiciones de flujo laminar a medida que la muestra de aire ingresa a través del contador de partículas. Mantener la velocidad de flujo del contador de partículas es fundamental para obtener datos de conteo de partículas precisos. El flujo es parte de la calibración del sensor, y podemos decir que el flujo está sintonizado en el sensor y tiene un papel que desempeñar en la dispersión de la luz y el «tiempo de permanencia» de las partículas, que se explicará más adelante.

Este voltaje se convierte para representar el tamaño de partícula en micrones. A continuación, el número de partículas se muestra en los tamaños de canal de partículas en la pantalla del contador de partículas. Los datos se pueden enviar a un sistema de software que muestra el tamaño y la cantidad de conteos. La proporción de luz dispersada es directamente proporcional al tamaño de la partícula.

Mirando el diagrama a continuación, la partícula es atraída hacia el sensor de partículas a una velocidad específica (la velocidad de flujo fija del contador de partículas). La partícula pasa a través de la luz láser y dispersa la luz dentro del sensor de partículas, y un fotodetector recoge esta energía luminosa. El fotodetector convierte esta energía luminosa en un pulso eléctrico. La magnitud de este pulso es proporcional al tamaño de la partícula y la cantidad de luz dispersada. Es importante tener en cuenta que los diferentes tipos de partículas tienen diferentes índices de refracción. Esto significa que la composición de la partícula reflejará la luz de manera diferente.

A medida que la partícula pasa a través del volumen visible, la velocidad del flujo debe mantenerse dentro del índice de flujo especificado del contador de partículas. Esta velocidad es un factor esencial y es una de las razones por las que se diseñaron e implementaron sondas isocinéticas y difusores de gas de alta presión.

¿Cómo las partículas son detectadas por un contador de partículas?

En un ambiente de sala limpia, los filtros HEPA generalmente se instalan en el techo. Se utiliza un contador de partículas para verificar que el aire proveniente de estos filtros esté limpio y que los niveles de contaminación en la sala limpia debido a personas, procesos y equipos sean niveles aceptables según los estándares de salas limpias como ISO 14644-1. Se utiliza una sonda de muestra llamada sonda de muestra isocinética (ISP) para garantizar que se mantengan las condiciones de flujo laminar a medida que la muestra de aire ingresa a través del contador de partículas. Mantener la velocidad de flujo del contador de partículas es fundamental para obtener datos de conteo de partículas precisos. El flujo es parte de la calibración del sensor, y podemos decir que el flujo está sintonizado en el sensor y tiene un papel que desempeñar en la dispersión de la luz y el «tiempo de permanencia» de las partículas, que se explicará más adelante.

Este voltaje se convierte para representar el tamaño de partícula en micrones. A continuación, el número de partículas se muestra en los tamaños de canal de partículas en la pantalla del contador de partículas. Los datos se pueden enviar a un sistema de software que muestra el tamaño y la cantidad de conteos. La proporción de luz dispersada es directamente proporcional al tamaño de la partícula.

Mirando el diagrama a continuación, la partícula es atraída hacia el sensor de partículas a una velocidad específica (la velocidad de flujo fija del contador de partículas). La partícula pasa a través de la luz láser y dispersa la luz dentro del sensor de partículas, y un fotodetector recoge esta energía luminosa. El fotodetector convierte esta energía luminosa en un pulso eléctrico. La magnitud de este pulso es proporcional al tamaño de la partícula y la cantidad de luz dispersada. Es importante tener en cuenta que los diferentes tipos de partículas tienen diferentes índices de refracción. Esto significa que la composición de la partícula reflejará la luz de manera diferente.

¿Cómo las partículas son detectadas por un contador de partículas?

Cuando la partícula está en el volumen visible, el tiempo de permanencia en el volumen visible también determina la cantidad de energía luminosa dispersada. Si la velocidad del contador de partículas es demasiado alta (fuera de la tolerancia), el tiempo de permanencia es más corto de lo esperado: se dispersa menos energía luminosa. Por lo tanto, el fotodetector recoge menos energía y convierte la energía de luz más baja en un tamaño de partícula más pequeño. Por lo tanto, la tasa de flujo más alta (velocidad de la partícula) provoca un error de tamaño, y el contador de partículas ve la partícula como más pequeña. Lo contrario es cierto si la velocidad de flujo es más baja que la especificada, la partícula tendría un tamaño mayor de lo que realmente es:

1.- Laser – Contador de partículas

El láser del contador de partículas es la fuente de luz utilizada para iluminar las partículas que pasan a través del volumen de visualización dentro del sensor. La luz láser debe tener una cierta magnitud (potencia) para iluminar con éxito las partículas minúsculas que el contador de partículas debe detectar.

2.- Fotodetector – Contador de partículas

El fotodetector del contador de partículas convierte la luz dispersada en voltaje. Este voltaje pasa a través del circuito digital del contador de partículas, y la magnitud del voltaje determina el rango de tamaño en el que caerá la partícula. Recuerde, la luz dispersada es proporcional al tamaño de la partícula.

3.- Volumen visible – Contador de partículas

El volumen visible es el espacio donde convergen el láser y la trayectoria del flujo de muestra. La trayectoria del flujo se reduce desde la entrada de la muestra hasta una fina capa de aire que pasa a través del láser.
La alineación del láser y la trayectoria del flujo es fundamental para la precisión del contador de partículas. En las pruebas de eficiencia de conteo de calibración, se puede detectar si esta alineación está fuera de lugar comparando la relación de conteo con la de un contador de partículas de referencia que tiene una mayor sensibilidad.

4.- Flujo- Contador de partículas

A medida que la partícula pasa a través del volumen visible, la velocidad del flujo debe mantenerse dentro del índice de flujo especificado del contador de partículas. Esta velocidad es un factor esencial y es una de las razones por las que se diseñaron e implementaron sondas isocinéticas y difusores de gas de alta presión.

Volumen muestreado

A medida que la partícula pasa a través del volumen visible, la velocidad del flujo debe mantenerse dentro del índice de flujo especificado del contador de partículas. Esta velocidad es un factor esencial y es una de las razones por las que se diseñaron e implementaron sondas isocinéticas y difusores de gas de alta presión.

Filtro de purga (Cero)

El filtro de purga (Cero) se usa para verificar que el sensor esté limpio de cualquier partícula. Al final de una muestra estándar, la bomba interna se apaga cuando se completa la muestra. El aire muestreado podría contener partículas que pueden recircularse y contarse la próxima vez que se use el contador de partículas.

Para evitar esto, se recomienda purgar el sensor con un filtro de conteo cero. Esta purga puede tomar algunos ciclos de muestra, la ISO 21501-4 tiene criterios para el conteo cero en su estándar; sin embargo, el contador de partículas debería limpiarse en unos pocos ciclos de muestra.

Resumen

Hay tres tipos principales de contadores de partículas, pero todos funcionan de manera similar. Los contadores de partículas necesitan flujo de aire a través de la entrada y usan una fuente de luz para iluminar las partículas que pasan a través del volumen visible; cuando la luz golpea una partícula, la luz se dispersa y el fotodetector la convierte en una señal que le dice al contador de partículas qué tamaño tiene la partícula y en qué canal contar la partícula.

Te invitamos a ver los diferentes tipos de contadores de partículas y sistemas de monitoreo que Zamtsu Ambiental ofrece:

https://zamtsuambiental.com/monitoreo-de-calidad-de-aire-en-salas-limpias/