Resumen de las técnicas comunes de muestreo en el marco de las inspecciones de limpieza técnica

Figura 2: OLYMPUS CIX100 – Solución de sistema basada en microscopios para la limpieza técnica.

Figura 3: Para preparar el análisis posterior, se seca una membrana de filtración.

Figura 4: Soporte de muestras redondo con fondo blanco y negro para membranas filtrantes con diámetros de 25 mm (izquierda), 47 mm (centro) y 55 mm (derecha).

Figura 5: Posicionamiento de la membrana de filtro para la filtración de la muestra de filtro a estudiar (a); montaje de la membrana de filtro en el soporte de muestras (b).

Figura 5: Posicionamiento de la membrana de filtro para la filtración de la muestra de filtro a analizar (a); montaje de la membrana de filtro en el soporte de muestras (b).

Figura 6.a: Montaje de la cinta adhesiva con las partículas adheridas en el soporte de muestra especial para su posterior análisis

Figura 6.b: El software del sistema OLYMPUS CIX100 permite el análisis de partículas de una muestra de cinta adhesiva tras la captura de una zona de inspección rectangular.

Figura 7.a: Preparación de una trampa de partículas

Figura 7.b: El software del sistema OLYMPUS CIX100 analiza una trampa de partículas según la norma VDA 19.2.

Figura 1: Portaprovetas OLYMPUS CIX100 especialmente diseñado para diferentes tipos de muestras: a y b) Soportes para filtros con fondo blanco y negro - disponibles en tres tamaños diferentes, c) Soporte para captadores de partículas y d) Soporte para cinta adhesiva.

Figura 1: Portapapeles OLYMPUS CIX100 especialmente diseñado para diferentes tipos de muestras: a y b) Portapapeles para filtros con fondo blanco y negro - disponibles en tres tamaños diferentes, c) Portapapeles para captadores de partículas y d) Portapapeles para cinta adhesiva.

Figura 1: Portapapeles OLYMPUS CIX100 especialmente diseñado para diferentes tipos de muestras: a y b) Soportes para filtros con fondo blanco y negro - disponibles en tres tamaños diferentes, c) Soporte para recolectores de partículas y d) Soporte para cinta adhesiva.

Figura 1: Portapapeles OLYMPUS CIX100 especialmente diseñado para diferentes tipos de muestras: a y b) Soportes para filtros con fondo blanco y negro - disponibles en tres tamaños diferentes, c) Soporte para captadores de partículas y d) Soporte para cinta adhesiva.

Resumen de las técnicas comunes de muestreo en el marco de las inspecciones de limpieza técnica

Los productos técnicos en casi todos los sectores requieren un cierto nivel de limpieza. Las contaminaciones con partículas no deseadas y residuos en instalaciones de producción, laboratorios y especialmente en la superficie de productos técnicos representan a menudo riesgos considerables. Estas contaminaciones acortan la vida útil del producto, suelen deteriorar el rendimiento del producto y además pueden generar riesgos en el uso del producto. El conocimiento sobre estos riesgos ha llevado a la definición de estándares de limpieza nacionales e internacionales más estrictos. La instalación de un sistema de inspección de limpieza técnica es un paso decisivo para monitorizar regularmente la limpieza de un entorno de producción, así como para evitar tiempos de inactividad, desperdicio de material y energía. La preparación de la muestra desempeña un papel importante en este proceso.

Proceso de trabajo de un análisis de limpieza

El análisis de limpieza técnica comienza con la preparación de la muestra y la selección de las piezas técnicas a controlar. A continuación, se realiza la toma de muestras para recoger contaminantes microparticulados. Para la toma de muestras se emplean, entre otros, los siguientes procedimientos:

– Membranas de filtro para capturar contaminantes tras lavar las piezas o en el marco de una filtración directa de líquidos,
– Toma de muestra con cinta adhesiva (Tape Lift) para recoger partículas de superficies sensibles que no pueden ser lavadas, o
– Cajas de partículas para capturar contaminantes en suspensión en el aire en procesos de montaje o salas limpias.

Las muestras obtenidas mediante estos procedimientos se montan posteriormente en soportes especiales para muestras.

En sistemas microscópicos modernos para la limpieza técnica, como el OLYMPUS CIX100, la posición del soporte de la muestra es un paso sencillo antes de que se realice la inspección automatizada de limpieza. Un flujo de trabajo intuitivo, combinado con la automatización de todos los pasos tras el montaje de la muestra, ayuda a realizar inspecciones con el menor riesgo de errores humanos y contaminación de la muestra. Con un solo escaneo, el sistema puede detectar contaminantes de hasta 2,5 μm y distinguir entre partículas metálicas, no metálicas y fibras.

Resumen de las técnicas comunes de muestreo

Existen diferentes métodos para separar contaminantes de la pieza. La elección del método de extracción/muestreo depende en gran medida del objetivo principal de la limpieza técnica y del sector industrial. En general, hay tres métodos principales de extracción:

Método de lavado

En la industria automotriz, así como en la fabricación farmacéutica y mecánica, en la mayoría de los casos, la extracción mediante líquido es la técnica más adecuada. Las contaminaciones microparticuladas se eliminan en este procedimiento mediante lavado, enjuague o en un baño de ultrasonidos. El líquido utilizado para la extracción debe ser compatible con el material de la pieza, el dispositivo de filtración y la membrana. Tras el lavado, el líquido de enjuague se filtra y la membrana de filtro se seca. En la mayoría de los casos, el siguiente paso es pesar la membrana de filtro seca con una balanza de análisis. El resultado gravimétrico sirve como una primera estimación de las partículas residuales, pero las dimensiones, forma y otras propiedades de las partículas permanecen desconocidas y requieren un análisis visual posterior. Para ello, finalmente, la membrana de filtro seca y pesada se monta en el soporte de muestras.

Las membranas de filtro están disponibles en diferentes diámetros. El tamaño de la membrana utilizada depende de la aplicación y del sector:

– Las membranas de filtro con un diámetro de 47 mm se emplean frecuentemente en aeroespacial, industria automotriz y petróleo. Este es el diámetro estándar de filtro utilizado en la mayoría de los casos.
– Para análisis de aceite, también se emplean membranas de 25 mm de diámetro.
– Las membranas de filtro con un diámetro de 55 mm se utilizan en mantenimiento de maquinaria y en producción con una gran cantidad de partículas.

Además del tamaño del filtro, según la aplicación, se emplean membranas con fondo blanco o negro.

– Fondo negro: Cuando se utiliza un químico agresivo para enjuagar partículas, pueden quedar residuos del líquido de enjuague en la membrana de filtro. La soporte con fondo negro está principalmente fabricado en aluminio anodizado, por lo que es en gran medida inerte frente a sustancias químicas (es decir, no reacciona químicamente).
– Fondo blanco: Un fondo blanco ofrece una ventaja en el uso de filtros de malla tejida. Los filtros de malla se emplean con frecuencia para acelerar el proceso de filtración, ya que el líquido de enjuague puede fluir mucho más rápido a través de la membrana. Al examinar un filtro de malla, el microscopio puede mirar a través de la malla hacia el soporte de la muestra. El fondo negro podría parecer a través de las mallas y ser interpretado erróneamente como partículas. Por ello, se recomienda un soporte con fondo blanco para la inspección de filtros de malla.

Para el OLYMPUS CIX100, existen soportes especiales para membranas con diámetros de 47 mm, 25 mm y 55 mm, disponibles en fondos negros y blancos. El software del sistema ya incorpora configuraciones predefinidas para diferentes tamaños de membranas, de modo que el usuario puede ajustar automáticamente el tamaño de escaneo con un solo clic. También se incluyen parámetros predefinidos para cada tipo de muestra, permitiendo que incluso operadores sin experiencia puedan obtener resultados conformes a las normas.

Filtración directa de líquidos

Este método se emplea frecuentemente para inspeccionar la pureza del aceite. El aceite pierde sus propiedades lubricantes cuando se expone a micropartículas, humedad y sales. Esto conduce a corrosión, descomposición de aditivos y formación de resinas y depósitos. Las piezas mecánicas, como válvulas, comienzan a atascarse, a desgastarse y a fallar.

Reparar estas piezas es costoso y lleva mucho tiempo. Por ello, realizar un análisis de limpieza es importante para evaluar el grado de contaminación del aceite. Entre las ventajas de tener aceites limpios en máquinas se incluyen:

– Tiempo y costes de mantenimiento reducidos
– Rendimiento y productividad máximos
– Mayor durabilidad de componentes y máquinas
– Menos paradas de planta
– Menores reparaciones y cambios de hardware

Todos estos beneficios ayudan a ahorrar dinero, ya que menos contaminantes en los líquidos conducen a ahorro energético y a una vida útil más larga de las máquinas. Por ejemplo, cuanto más limpio esté el aceite, menor será su temperatura, mayor será su viscosidad y mejor será su rendimiento. Menos tiempo de mantenimiento y menos reparaciones también reducen los costes de personal y hardware.

El flujo de trabajo de la filtración directa de líquidos comienza con la toma de muestra de aceite del sistema a analizar. El líquido pasa por una máquina de filtración al vacío, donde se filtran las partículas en suspensión y se recogen en una membrana de filtro. Como en el método de lavado, la membrana de filtro se monta en soportes especiales y se utiliza para inspección visual y análisis.

Muestreo con Tape Lift

El muestreo con Tape Lift es una técnica rápida y sencilla para recoger partículas de una superficie y determinar el grado de limpieza de la misma. Se emplea en aquellos casos en los que las superficies de componentes deben estar libres de contaminantes, ya que estos pueden afectar el rendimiento y la fiabilidad del producto. Esto incluye sectores como aeroespacial, tecnología espacial, así como fabricantes de electrónica o módulos solares.

El método Tape Lift puede utilizarse siempre que la aplicación de la cinta adhesiva no dañe la superficie. En general, los metales, recubrimientos metálicos y capas de óxido no se ven afectados por este procedimiento. Antes de aplicarlo en superficies con recubrimientos pintados, evaporados u ópticos, es recomendable realizar una prueba previa para descartar posibles daños.

Para la toma de muestra, se aplica una cinta adhesiva especial en la superficie a analizar. Esto provoca una transferencia directa de partículas desde la superficie a la cinta. Tras retirar la cinta, se monta en un soporte de muestra especial para Tape Lift con las partículas adheridas. El OLYMPUS CIX100 no solo ofrece soportes adecuados, sino también un proceso de análisis integrado conforme a la norma ASTM E1216-11. Según esta norma, se determina estadísticamente el tamaño y la ubicación del área de muestreo para estimar correctamente la limpieza superficial de áreas grandes. El usuario define el plan de muestreo considerando la geometría y orientación de la superficie en relación con el flujo de gases, la gravedad y las obstrucciones, siguiendo las instrucciones estándar correspondientes. Estos factores pueden influir en la caída de partículas y en su captura en la superficie.

Caja de partículas

Las cajas de partículas se emplean frecuentemente como método de muestreo para monitorizar la limpieza ambiental en procesos de montaje y logística en entornos de producción y salas limpias. Una caja de partículas, compuesta por una almohadilla adhesiva del tamaño de una membrana de filtro, se coloca durante un tiempo definido en lugares con potencial contaminación particulada, para capturar la deposición de partículas en el aire. El tiempo durante el cual la caja está activa se denomina tiempo de sedimentación. Una vez finalizada la toma de muestra, la caja se monta en un soporte especial para su análisis posterior. Este análisis determina el número y distribución de tamaño de las partículas, y calcula el valor de sedimentación (también llamado valor Illig). Este valor es un número único calculado a partir del conteo de partículas detectadas en diferentes clases de tamaño durante el tiempo de sedimentación. Durante el cálculo, las partículas detectadas se ponderan según su tamaño, ya que las partículas grandes tienen un potencial de daño mucho mayor que las pequeñas. A partir del valor de sedimentación, las instalaciones pueden comparar la limpieza ambiental en diferentes ubicaciones durante un período determinado. Esto ayuda a identificar áreas con mayor contaminación. También permite optimizar estas áreas para prevenir la entrada de partículas que puedan dañar componentes y sistemas ensamblados. El valor de sedimentación se incluye en el informe final de análisis. El inspector debe documentar en el informe, además de los resultados de limpieza general, el tiempo de sedimentación y la ubicación de la caja de partículas.

Conclusión

Ante el aumento de los requisitos de calidad, la limpieza técnica de componentes, líquidos o incluso entornos ha pasado a ser un aspecto central en el proceso de fabricación. Las directrices internacionales y nacionales describen los métodos y requisitos de documentación para determinar contaminaciones y exigen información más detallada sobre la naturaleza de la contaminación, como el número de partículas, la distribución de tamaño y las propiedades de las partículas. En un sistema de control de contaminación, las piezas se extraen al azar de la línea de producción y se analizan. Dependiendo de la aplicación, se emplean diferentes métodos de muestreo y soportes específicos. La evaluación se realiza posteriormente según las normas correspondientes. La siguiente tabla ofrece una visión general de los soportes de filtro disponibles para los procedimientos descritos en el OLYMPUS CIX100, sus áreas de aplicación y los estándares soportados.