Diferencia de conteos en conteo de partículas

Introducción:

Los contadores de partículas son instrumentos que nos ayudan a conocer la concentración de partículas suspendidas en el aire y en líquidos, detectan cada partícula individual que cruza el has de rayo láser emitiendo un pulso eléctrico, siempre y cuando la concentración de partículas sea menor al límite máximo establecido por el fabricante.

Cuando la concentración es mayor al máximo establecido, las partículas coinciden y el sensor las detecta como una sola, se reportan pérdidas de conteos por este fenómeno, los fabricantes reportan valores a 5% o 10% de pérdida por coincidencia, ejemplo: Pérdida por coincidencia del 5% a 400,000 partículas de 0.5 micrones por pie cúbico.

Este fenómeno se presenta cuando dos o más partículas coinciden atravesando el haz de luz láser y el contador las detecta como una sola y de mayor tamaño, ver figura abajo.

Los conteos también pueden ser afectados por:

Pérdida de potencia del diodo láser debido a su uso y edad.

Problemas en la alineación del láser o en la óptica debido a vibraciones o golpes al contador.

Suciedad en la óptica debido a partículas ambientales o del mismo producto o salpicada con producto o sanitizante.

Alteración del flujo de succión la cual modifica la velocidad con la que la partícula cruza el haz de luz láser y esto afecta de forma importante la respuesta en mV del pulso y por lo tanto la calibración.

Fallas en los circuitos de oscilación de la tarjeta contadora (sólo un par de casos en 12 años) o fallas en el fotodetector (poco común).

Pérdida de resolución del sensor por disminución de la vida del láser, óptica opaca o bien por desajustes en la alineación del haz de luz láser.

Falta de calibración o una calibración errónea.

Aunado a estas fallas se suman los diseños diferentes en el sensor en cada fabricante y modelo de contador de partículas, de hecho, normas como la USP 788, ASTM aceptan que las diferencias pueden alcanzar hasta el 30%, nosotros hemos detectado a lo largo de 25 años de experiencia que las diferencias son mayores y llegan a tener diferencias de hasta el 100%, en especial si comparamos dos modelos diferentes de marcas diferentes y edades diferentes, aun cuando todos los canales de medición se encuentren calibrados y correctos con base a los procedimientos de los fabricantes. Esto es una realidad de tal suerte que no se menciona la exactitud de estos instrumentos en catálogos de ventas ni en manuales de uso. Sin embargo, los contadores de partículas son instrumentos que ofrecen resultados rápidos y repetibles sin importar el usuario o las condiciones ambientales, no son afectados por la temperatura ni por la humedad excepto cuando hay condensación, aunque también existen modelos que están diseñados para contar partículas líquidas suspendidas en el aire “spray”.

¿Qué hacer si se tienen dudas de los conteos?

Si se tienen dudas respecto a la veracidad de conteos como conteos altos anormales, puede hacer lo siguiente:

1.- Colocar un filtro de purga de 0.2 micrones tipo “barril” y realizar la prueba de cero conteos la cual consiste en realizar una corrida de un minuto con el filtro colocado en el naricero de entrada de aire, se debe de obtener cero conteos en todos los canales. Si la prueba es satisfactoria entonces buscar el problema de conteos altos en el sistema de filtración o en el proceso.

2.- Si el contador no cuenta en absoluto aún en áreas grises, verificar que el segundero del reloj del instrumento este caminando, si no está avanzando es muy posible que la batería interna de respaldo (de Litio) esté agotada. No confundir con el paquete de baterías recargables que los contadores portátiles usan para funcionar sin que estén conectados a la corriente eléctrica.

3.- Si se sospecha que los conteos son bajos y el equipo no ofrece ningún mensaje de error de flujo bajo se deberá de verificar la intensidad del láser. En algunos modelos el menú ofrece un comando para ver los valores del voltaje de calibración (del láser) o bien algún led que indique problemas con el sensor láser. Si no hay indicadores de falla del láser se pueden colocar dos contadores de partículas en un cuarto con aire filtrado y si el canal más sensible muestra conteos muy bajos respecto al segundo contador (diferencias de 10 a 1) entonces se puede pensar en cambiar el láser y enviar el contador a servicio. Si la diferencia es del doble o más del 50% se debe de enviar el contador a servicio para verificar la alineación y la calibración.

Rango de Aceptación de los Valores de Calibración.

El voltaje en mV del pulso que envía el sensor a la tarjeta contadora es proporcional al tamaño de la partícula, sin embargo, no existe un rango de aceptación indicado en los manuales de calibración, esto en virtud de que la intensidad del láser varía con su uso y cuidado con se transporte y use el instrumento. Normalmente la intensidad del láser disminuye con el uso y también los valores de calibración los cuales se expresan en mili voltios. Un contador que se utiliza diariamente por ocho horas puede presentar un decaimiento en el láser en un lapso corto de tiempo que puede ir de dos años a 5 años, por otro lado, un contador que sólo se utiliza una vez al mes por 4 horas, su láser puede durar hasta 12 años. Sin embargo, año con año el valor puede cambiar, por tal motivo y debido a que cada contador tiene su propia intensidad de uso no se puede determinar un rango de aceptación de los valores obtenidos o de diferencias de un año a otro. Sin embargo, de forma general los fabricantes de contadores de partículas sustituyen el rango de aceptación utilizando otras mediciones que son indicadores de la “salud” del diodo láser, tal como el voltaje de calibración, la resolución del sensor o la corriente que consume el láser expresado en mA.

Nuestra compañía realiza pruebas de variación en el voltaje de calibración durante un periodo de una hora para evaluar si la deriva observada es normal o puede indicar problemas en el diodo láser, de hecho, la medición del voltaje de calibración se toma al encender el contador y después de una hora, si la variación no es mayor a 0,15 V entonces el dictamen es satisfactorio.

Mejoras en el Diseño y Regulaciones.

Antiguamente los láseres sólo duraban de 3 a 5 años si su uso era intenso.
Actualmente los fabricantes de los contadores de partículas utilizan láseres de nueva generación los cuales son de larga duración, con 10 años de vida media, esto significa que la mitad de la población bajo estudio fallaría a los 10 años, unos antes y otros después, sin embargo, sólo son cálculos teóricos con base a estudios anuales en el mejor de los casos.

También existen mejoras en las normas ISO que se refieren a la calibración de contadores de partículas en aire, en dicha norma se añaden de forma obligatoria el estudio de resolución de sensor, la prueba de exactitud volumétrica, el valor de la relación entre el ruido electrónico y el primer canal de medición y una calibración por comparación contra un contador “patrón” de referencia y se definen rangos de aceptación. Esto no se ha incorporado de forma inmediata por los fabricantes ya que el costo de la calibración se incrementa de forma considerable, en algunos casos llega a cotizarse en 2,000 USD. Sin embargo, las fábricas realizan este servicio a solicitud del cliente.

En los próximos años y de forma gradual todos los contadores podrán contar de forma similar y dentro de rangos de aceptación bien definidos, pero mientras eso sucede la técnica de conteo de partículas suspendidas en el aire utilizando el haz de luz láser es lo mejor que la tecnología puede ofrecer, ya que es un método que ofrece resultados inmediatos y de forma repetible si se utiliza el mismo instrumento. Siempre queda la opción de utilizar el método por microscopía óptica, sin embargo, requiere de mucho tiempo y personal entrado.

Recomendaciones.

1. Utilizar siempre el mismo contador en las mismas áreas limpias.
2. Realizar la prueba de cero conteos antes de realizar las mediciones.
3. Verificar que no esté prendido el led de falla de sensor o de flujo, o bien que no aparezca alguna leyenda de error en la impresión del papel.
4. No exponer al contador a vibraciones, es mejor transportarlo en la mano de un lugar a otro y el resto de los accesorios se puede llevar en un carrito de transporte.
5. Evitar que el contador succione aerosol del producto o sanitizantes.
6. No intentar abrir el instrumento ya que el diodo láser es muy sensible a descargas de electricidad estática, se puede reducir a la mitad la vida del láser si no se manipula de forma correcta.
7. Evitar que el contador succione aire con el naricero tapado o la manguera ahorcada.
8. Dejar calentando el contador al menos 10 minutos antes de realizar la primera medición.
9. Al sanitizar el instrumento exprimir perfectamente la esponja o paños, los equipos no son herméticos y el exceso de sanitizante puede escurrir dentro de la electrónica y dañarla.
10. Enviar a calibración el contador al menos una vez al año o cuando se dispare alguna alarma de flujo o del sensor.