Análisis termogravimétrico (TGA)

¿Qué es el análisis termogravimétrico (TGA)?

El análisis termogravimétrico (TGA) es una técnica analítica de vital importancia en la ciencia de materiales y la industria. Permite estudiar las propiedades de un material en función de la temperatura y se basa en medir el cambio de masa de una muestra cuando se calienta a una velocidad controlada, mientras está expuesta a una atmósfera controlada de gas. A través de esta técnica, los científicos y técnicos pueden obtener información detallada sobre la estabilidad térmica, la composición y las reacciones químicas de los materiales al ser sometidos a calor. 

El TGA es especialmente útil para identificar las temperaturas a las que ocurren cambios de masa, como la descomposición o la oxidación. Una característica única de esta técnica es su capacidad para operar bajo diversas atmósferas (oxidante, inerte, reductora), lo que amplía su aplicabilidad a un amplio rango de estudios y materiales.

Análisis termogravimétrico (TGA)

¿Cómo funciona el TGA?

El procedimiento del análisis termogravimétrico (TGA) se compone de varios pasos clave que deben seguirse meticulosamente para garantizar resultados precisos y fiables. A continuación, se describen estos pasos de manera detallada:

  1. Preparación de la muestra: Inicialmente, la muestra a analizar se prepara adecuadamente. Esto puede incluir el secado, la molienda o el acondicionamiento en un entorno controlado para eliminar cualquier interferencia externa que pueda afectar los resultados.
  2. Colocación en la balanza: Una vez preparada, la muestra se coloca en una pequeña balanza de alta precisión dentro del horno del analizador termogravimétrico. Esta balanza está diseñada para detectar cambios mínimos en la masa de la muestra a lo largo del experimento.
  3. Aumento controlado de la temperatura: El horno se programa para aumentar la temperatura de manera controlada y gradual. La velocidad de calentamiento se selecciona en función de las características específicas de la muestra y de los objetivos del análisis.
  4. Registro de cambios en la masa: A medida que la temperatura aumenta, cualquier cambio en la masa de la muestra se registra continuamente en función del tiempo o la temperatura. Estos cambios pueden deberse a procesos como la descomposición térmica, la oxidación, la pérdida de humedad, o cualquier otra reacción química o física que implique un cambio de masa.
  5. Análisis de curvas termogravimétricas: Los resultados del TGA se interpretan mediante el análisis de las curvas termogravimétricas obtenidas. Estas curvas muestran las variaciones de masa en función de la temperatura y permiten identificar las diferentes etapas de pérdida de masa y las temperaturas específicas a las que ocurren estos eventos.
  6. Calibración del equipo: Antes de iniciar el experimento, es fundamental calibrar el equipo para asegurar que las mediciones sean precisas. La calibración incluye ajustar la balanza y el sistema de control de temperatura según los estándares establecidos.
  7. Selección de parámetros de calentamiento: Se seleccionan y configuran los parámetros de calentamiento adecuados para el experimento. Esto incluye la tasa de calentamiento, el rango de temperatura y la atmósfera de gas utilizada (puede ser inerte, oxidante, etc.).
  8. Ejecución del experimento: Con todo preparado y calibrado, se lleva a cabo el experimento de TGA. Durante este proceso, el sistema registra de manera continua los cambios de masa mientras la muestra se somete al aumento de temperatura programado.
  9. Análisis de datos: Una vez completado el experimento, los datos obtenidos se analizan para extraer conclusiones relevantes. Este análisis implica evaluar las curvas termogravimétricas, identificar las etapas de pérdida de masa y correlacionarlas con los procesos químicos o físicos que ocurren en la muestra.
  10. Extracción de conclusiones: Finalmente, se interpretan los resultados y se extraen conclusiones sobre la estabilidad térmica, la composición y otros aspectos relevantes del material analizado. Estos resultados son esenciales para aplicaciones industriales y de investigación.
Análisis termogravimétrico (TGA)

Beneficios del TGA

Uno de los beneficios más destacados del TGA es su capacidad para proporcionar información detallada sobre la composición y la estabilidad térmica de los materiales. Este conocimiento es esencial en diversas industrias, incluyendo la de los plásticos, donde es crucial conocer la cantidad y el tipo de rellenos presentes en el material. 

Además, el TGA es extremadamente útil en la caracterización de materiales compuestos, permitiendo a los investigadores determinar cómo se comportan estos materiales bajo condiciones de calor. Esta información es vital para mejorar la vida útil y la seguridad de productos, y para el desarrollo de nuevos materiales con propiedades optimizadas. La capacidad del TGA para evaluar la resistencia a la degradación térmica y la estabilidad de los materiales a diferentes temperaturas lo convierte en una herramienta indispensable para laboratorios de investigación, control de calidad y casos de ingeniería forense

Equipamiento TGA

El TGA 209 F1 Libra es un equipo avanzado diseñado específicamente para realizar análisis termogravimétricos con una alta precisión y confiabilidad. Este modelo se destaca por su amplio rango de temperatura, que permite estudiar materiales en un rango extenso de condiciones térmicas. 

El TGA 209 F1 Libra está equipado con una balanza de alta sensibilidad que puede detectar cambios minúsculos en la masa de la muestra, lo que garantiza la exactitud de los resultados obtenidos. La capacidad de este equipo para manejar muestras con diferentes características, incluyendo sólidos, líquidos y polvos, lo convierte en una herramienta versátil para una amplia gama de aplicaciones. Además, el TGA 209 F1 Libra permite una integración fácil con otros equipos analíticos, lo que facilita la realización de estudios complementarios como por ejemplo combinarlo con un equipo Espectroscopía IR o un Cromatógrafo de Gases – Masas.  

Análisis termogravimétrico (TGA)

Aplicaciones del TGA

El TGA tiene diversas aplicaciones en múltiples campos de investigación y sectores industriales. A continuación, se presentan algunas de las aplicaciones más relevantes.

  • Evaluación de la resistencia térmica: El TGA se utiliza para determinar la estabilidad térmica de materiales a altas temperaturas, lo cual es crucial en la selección de materiales para aplicaciones que involucran condiciones extremas de temperatura.
  • Caracterización de procesos de degradación: Esta técnica permite estudiar cómo los materiales se descomponen cuando se exponen a calor, proporcionando información vital para mejorar la vida útil y la seguridad de productos como polímeros y composites.
  • Determinación de temperaturas de oxidación: El TGA puede identificar las temperaturas a las cuales los materiales comienzan a oxidarse, información esencial para el diseño de materiales resistentes a la oxidación para aplicaciones en la industria aeroespacial y automotriz.
  • Cálculo de los diferentes materiales que componen la muestra: El análisis permite descomponer una muestra en sus componentes individuales, como rellenos en plásticos, lo que es fundamental para el control de calidad y la formulación de nuevos materiales .
  • Determinación de contenido de humedad absorbida: TGA se utiliza para medir la cantidad de humedad que un material ha absorbido, lo cual es importante en la industria de alimentos y farmacéutica.
  • Tasa de volatilización de materiales: La técnica ayuda a determinar la rapidez con la que los materiales se volatilizan a diferentes temperaturas. 
  • Punto de craqueo térmico de fluidos base: El TGA se emplea para identificar las temperaturas a las que los fluidos base o formulaciones comienzan a descomponerse térmicamente, esencial para el diseño de lubricantes y otros productos industriales.
  • Investigación de combustión y oxidación: Permite estudiar detalladamente las reacciones de combustión y oxidación, útiles en la industria automotriz y aeroespacial para el desarrollo de materiales resistentes al fuego y al calor.
  • Control de calidad y aseguramiento: El TGA se utiliza ampliamente en el control de calidad para garantizar que los productos cumplan con los estándares de estabilidad y seguridad requeridos antes de ser comercializados.

Estas aplicaciones subrayan la flexibilidad y la relevancia del TGA en el ámbito de la investigación científica y el desarrollo industrial, proporcionando soluciones exactas y eficaces para una amplia gama de retos analíticos.

Te mostramos algunos ejemplos del uso del TGA en INFINITIA:

Si necesitas aplicar este equipo en uno de tus proyectos, no dudes en consultarnos. En Infinitia estamos para ayudarte.