Medición de partículas ¿Qué es el tamaño de partícula y cómo se mide?

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.

Medición de partículas con análisis estático o dinámico de imágenes

Las técnicas por imagen para medir partículas ofrecen una serie de ventajas. Se distingue entre la medición de partículas por análisis dinámico de imágenes y por análisis estático de imágenes.

Con el método estático, las partículas están en reposo durante la medición (como en un microscopio); mientras que en el análisis dinámico de imágenes se analizan partículas en movimiento, ya sea en un líquido, en una corriente de aire o en caída libre. Al analizar imágenes de partículas individuales, se mide tanto la forma como el tamaño. Por ejemplo, se pueden especificar los diámetros de Feret para describir las distintas dimensiones.

Estos se determinan igual que se haría con un calibre: midiendo la distancia entre tangentes paralelas. La distancia más larga sería la longitud de Feret (X_{Fe max}), la más pequeña, la anchura de Feret (X_{Fe min}). Las opciones alternativas serían las dimensiones del cordón (por ejemplo, el diámetro interior más pequeño; X_{c min}) o el diámetro de Martin (bisectriz del área). Además, el diámetro de un círculo con la misma área se puede definir como el tamaño de proyección de la partícula. En función del problema, se utiliza una definición de tamaño adecuada para medir las partículas.

Distintas definiciones de tamaño en el análisis de imágenes. X_{c min} (anchura de partícula, rojo), X_area (diámetro del círculo con la misma área, verde) y X_{Fe max} (longitud de partícula, azul). Se obtiene un resultado de medición diferente según la definición de tamaño seleccionada (curvas acumulativas a la derecha).

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.

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.