El TGA o análisis termogravimétrico es uno de los tests más populares tanto en la industria manufacturera como de materiales, ya que permite probar muchos materiales diferentes, como metales, polímeros, cerámica y vidrio.
El análisis termogravimétrico proporciona los datos necesarios para una amplia gama de objetivos de caracterización de materiales.
A continuación, te explicamos qué es el TGA, cómo se realizan este tipo de análisis y sus múltiples aplicaciones industriales.
¿Qué es el análisis termogravimétrico?
El análisis termogravimétrico (TGA) es un método de análisis térmico en el que la masa de una muestra se mide a lo largo del tiempo a medida que cambia la temperatura o a una temperatura constante durante un tiempo determinado. Se utiliza para analizar las características y composición de los materiales, las tasas de descomposición y evaporación, la oxidación, la pureza del material y muchas otras propiedades.
Un ejemplo de su utilidad lo encontramos a la hora de realizar una prospección de nuevos materiales para elegir el más adecuado, como fue el caso del estado del arte de nuevos materiales para guías de luz que llevamos a cabo.
El TGA es una técnica de caracterización de materiales utilizados en diversas industrias como la farmacéutica, alimentaria, medioambiental o petroquímica, puesto que mide la composición, la pureza, las reacciones de descomposición, la temperatura de descomposición y el contenido de humedad absorbida de los productos.
Sus principales usos incluyen la medición de la estabilidad térmica de un material, el contenido de relleno en los polímeros, el contenido de humedad y de disolventes, y la composición porcentual de los elementos de un compuesto. Por ello, cuenta con diversas aplicaciones en control de calidad y ensayos.
Metodología para realizar un análisis termogravimétrico
El análisis termogravimétrico consiste en aumentar gradualmente la temperatura de una muestra en un horno mientras se mide el peso en una balanza analítica.
En este método, la muestra se calienta en un entorno determinado (aire, N2, CO2, He, Ar, etc.) a una velocidad controlada, y luego se calcula la pérdida de peso resultante que se produce debido a los compuestos semivolátiles, la degradación de los polímeros… También se analizan la humedad y las cenizas.
El TGA se ejecuta por etapas. En cada una, la temperatura interna del horno se incrementa de forma lineal o se mantiene a una temperatura constante para producir una reacción térmica de la sustancia analizada.
Durante el proceso, la masa de la muestra se controla ininterrumpidamente para detectar los cambios que se producen en la misma. Por consiguiente, en función de la temperatura o del tiempo, podremos obtener y registrar el cambio en el peso de la sustancia.
El análisis TGA permite conocer el cambio de masa de un material en función del tiempo y la temperatura.
El TGA se lleva a cabo con un instrumento llamado analizador termogravimétrico. Se trata de un horno que contiene un platillo de muestras apoyado en una balanza de precisión.
A medida que se calienta, esta balanza -extremadamente sensible y situada fuera del horno- puede registrar los cambios más sutiles en la masa de la sustancia colocada en el platillo de la muestra.
¿Cuáles son los tipos de análisis termogravimétrico (TGA)?
Existen tres tipos de análisis termogravimétrico que representan diferentes formas de aplicar el calor a la muestra, ya que el cambio de peso se mide con el tiempo.
Los tres tipos de TGA Son los siguientes:
- Termogravimetría isotérmica o estática: La temperatura permanece constante.
- Termogravimetría dinámica: La temperatura se modifica de forma lineal.
- Termogravimetría casi estática: Se utiliza una serie de temperaturas crecientes.
Usos y aplicaciones del TGA
El TGA proporciona detalles precisos del cambio de masa de los materiales sometidos a prueba.
Las aplicaciones del análisis termogravimétrico más habituales son las siguientes:
Control y garantía de calidad
Al probar la resistencia de un producto a las fluctuaciones de calor y temperatura, así como al identificar los puntos en los que se descompone o evapora, un análisis termogravimétrico puede determinar si un producto cumple con los parámetros de calidad y estabilidad estándar de la industria para un uso seguro. Un ejemplo de esto lo vemos en el uso de análisis TGA para el control de calidad y detección de defectos en cables eléctricos que llevamos a cabo en INFINITIA Industrial Consulting.
Determinación de la estabilidad térmica
Del mismo modo, el análisis termogravimétrico puede utilizarse para someter a un producto -polímero plástico, gas, adhesivo, etc.- al rango de temperaturas en el que tendrá que funcionar mientras se utiliza, con el fin de garantizar que el producto cumpla las expectativas durante su aplicación habitual. Como en el caso de detección de defectos y control de calidad de componentes termoplásticos para identificar el fallo.
La aplicación más habitual del TGA en el ámbito industrial es la comprobación de la resistencia térmica de los productos.
Oxidación y combustión de los materiales
Las reacciones de oxidación son observables y medibles en el análisis termogravimétrico. Razón por la cual se utiliza con frecuencia, especialmente en productos como las aleaciones de cobre, que requieren una alta resistencia a la oxidación.
Análisis de materiales por TGA
Este proceso utiliza el calor para forzar reacciones y cambios físicos en los materiales, dado que el TGA proporciona una medición cuantitativa del cambio de masa en los materiales asociado con la transición y la degradación térmica.
Es decir, registra el cambio de masa por deshidratación, descomposición y oxidación de una muestra con el tiempo y la temperatura.
En Infinitia Industrial Consulting utilizamos el TGA para determinar las diferencias cualitativas y cuantitativas de los materiales, identificar defectos y garantizar la calidad de los productos, entre otras aplicaciones.
¿Quieres que analicemos tu producto o materiales para encontrar la mejor solución? Ponte en contacto con nuestro equipo de Ingeniería Forense para obtener más información.