¿Qué mide la calorimetría diferencial de barrido DSC?
En ATRIA utilizamos la calorimetría diferencial de barrido DSC en muchos de nuestros proyectos. Es una de esas técnicas que, aunque su nombre imponga, nos da una información clave: conocer el comportamiento térmico de un material, así como las temperaturas a las que sufre cambios de sus propiedades.
Y esto es fundamental. Si un material va a trabajar cerca de una fuente de calor, en un proceso con frío extremo, o simplemente en el día a día de un producto, necesitamos saber cuándo cambia, cómo cambia y por qué cambia. Esto es especialmente crítico en plásticos, que tienen temperaturas de fusión y plastificación relativamente bajas.
Pongamos un ejemplo sencillo: si queremos fabricar un recipiente plástico para calentar agua en el microondas, necesitamos conocer su temperatura de fusión para asegurarnos de que, al sacarlo, sigue siendo un recipiente… y no una escultura abstracta.
La DSC nos permite anticiparnos a todo eso.
¿Cómo funciona el análisis de calorimetría diferencial de barrido DSC?
La DSC, de sus siglas inglesas Differential Scanning Calorimetry, se basa en medir el calor que absorbe o libera un material cuando cambia su temperatura. O dicho de otra forma: mide el flujo de calor.
Para hacerlo bien, siempre necesita una muestra de referencia, porque la clave está en comparar. Así obtenemos la entalpía del material evaluando la diferencia de comportamiento térmico entre la muestra y su referencia.
Los equipos DSC permiten calentar a altas temperaturas y también enfriar por debajo de 0 °C. Por eso sirven para plásticos, cerámicos, metales…
¿Cómo se realiza una medida de calorimetría diferencial de barrido DSC?
Como comentábamos, la DSC trabaja con dos celdas: una para la muestra y otra para la referencia. El equipo registra de forma continua las diferencias de flujo de calor entre ambas mientras varía la temperatura.
Según la información que busquemos, podemos hacer diferentes tipos de ensayos:
- Barrido de temperatura a velocidad constante:
El más habitual. Se usa tanto para curvas de temperatura de calentamiento como de enfriamiento, y nos permite obtener temperaturas de fusión, cristalización, curado, etc.
- Temperatura constante:
El más sencillo. Se mantiene la muestra a una temperatura fija para estudiar procesos lentos: desorciones, secados o ciertas reacciones químicas que necesitan algo más de tiempo.
¿Qué parámetros se pueden medir con la calorimetría diferencial de barrido DSC?
La DSC ofrece muchísima información. Algunos de los parámetros más útiles que podemos obtener son:
- Temperatura de fusión:
Indica el cambio de fase al calentar. El equipo lo detecta como un pico endotérmico muy claro. Su “hermana”, la solidificación, aparece como exotérmica.
- Temperatura de cristalización:
Esta temperatura es menor que la de fusión, y se corresponde con el inicio de la cristalización del material. Tiene especial interés en el caso de los polímeros.
- Temperatura de transición vítrea:
Ese punto en el que el material deja de comportarse como un sólido rígido para volverse más “gomoso”. Fundamental en polímeros y vidrios.
- Curado de pinturas, adhesivos o coatings:
Comparando varias curvas DSC (por ejemplo, dos calentamientos), podemos saber si un material ha curado completamente o todavía le falta “cocción”.
Aplicaciones de la calorimetría diferencial de barrido DSC
La DSC tiene aplicaciones en prácticamente todos los sectores: automoción, electrónica, alimentación, bienes de consumo, construcción…
Algunas de las más habituales son:
- Control de calidad para determinación de contaminantes: Cada material tiene su propia curva DSC. Si algo no cuadra… es probable que haya visitantes no deseados.
- Control de calidad para curado de pinturas o adhesivos: Si las condiciones de curado no han sido las adecuadas, puede quedar parte del material sin curar, lo cual se puede observar en una curva DSC.
- Control de calidad en inyección: Al inyectar plástico se lleva a cabo un proceso de polimerización, que si no se completa, puede aparecer en la curva DSC. En este proyecto podéis conocer un caso que tuvimos que resolver sobre un problema de inyección.
- Reacciones químicas: Se puede determinar si las reacciones químicas son exotérmicas o endotérmicas, así como cuantificar la cantidad de energía que absorbe o desprende.
Nuestro servicio de análisis de calorimetría diferencial de barrido DSC
En ATRIA ofrecemos el servicio de DSC tanto para controles de calidad como para el desarrollo de nuevos materiales. Es una herramienta rápida, precisa y tremendamente útil para entender qué le ocurre a una pieza cuando cambia de temperatura.
Los servicios más demandados son los siguientes:
- Determinación de las causas de fallos en componentes: hacemos un estudio de las piezas mediante un análisis de calorimetría diferencial de barrido DSC, en el que comparamos componentes con fallos y componentes sin fallos, para dar con la causa raíz del fallo. En este caso, resolvimos el porqué de la mala adherencia de una pintura debido a que el polímero base no había polimerizado correctamente.
- Determinación de propiedades térmicas: hacemos un estudio de nuevos materiales mediante análisis de calorimetría diferencial de barrido DSC, obteniendo varias de las propiedades térmicas más importantes de dichos materiales.
Ventajas y limitaciones de la calorimetría diferencial de barrido DSC
Como toda técnica, la DSC tiene sus luces y sombras:
- Ventajas
- Proporciona información muy detallada de los cambios fisicoquímicos del material.
- Perfecta para controles de calidad.
- Resultados precisos y reproducibles.
- Limitaciones
- Sensible a las condiciones iniciales de la muestra (humedad, composición…).
- Los resultados dependen de la velocidad de calentamiento/enfriamiento.
- Necesario alto conocimiento técnico para su interpretación.
¿Quieres realizar análisis de calorimetría diferencial de barrido DSC en alguno de tus Proyectos? ¡Contacta con nosotros!
