El Servicio General de Apoyo a la Investigación (SEGAI) de la Universidad de La Laguna cuenta con el Servicio de Análisis Térmico (SAT), una unidad especializada en caracterización termoanalítica de materiales mediante el estudio de su comportamiento frente a variaciones controladas de temperatura o tiempo. En los últimos años ha gestionado en torno a 500 ensayos anuales, correspondiente a unas 150 solicitudes de análisis, procedentes tanto de grupos de investigación universitarios como de OPIs y empresas privadas.
El SAT engloba un conjunto de técnicas que permiten determinar cambios de masas, variaciones energéticas y procesos de descomposición en función de la temperatura y el tiempo, así como identificar los gases liberados durante los ensayos mediante espectrometría de masas. Sus aplicaciones abarcan ámbitos como la industria farmacéutica, la impresión 3D, materiales de construcción, la valorización energética de biomasa o la conservación del patrimonio.
El análisis térmico es una herramienta clave para comprender cómo se comportan los materiales cuando cambian las condiciones de temperatura. Esta información resulta fundamental para optimizar procesos industriales, mejorar la calidad de productos y garantizar su estabilidad y seguridad en condiciones reales de uso. Gracias a la combinación de técnicas que permiten medir simultáneamente cambios de masa, variaciones energéticas e identificar los gases liberados durante un ensayo, el Servicio de Análisis Térmico (SAT) ofrece un apoyo estratégico en sectores muy diversos.
El servicio dispone de un analizador térmico simultáneo que permite medir de forma sincronizada la variación de masa (termogravimetría, TGA) y el flujo de calor (calorimetría diferencial de barrido, DSC), aportando información complementaria sobre procesos físicos y químicos. Cuenta también con un calorímetro diferencial de barrido destinado al estudio preciso de transiciones de fase, determinación de temperaturas características, entalpías asociadas, y capacidad calorífica.
La caracterización se completa con el espectrómetro de masas cuadrupolar SAGI 200, acoplado al sistema TGA, que permite el análisis en tiempo real de los gases liberados en función de su relación masa/carga (m/z), durante procesos de descomposición o reacción térmica, aportando información adicional sobre los productos evolucionados, señala la técnico Judith R. Díaz.
Además, indica que el rango operativo del servicio abarca desde los -90 ºC hasta 1.500ºC, “pudiendo trabajar en atmósferas inertes, oxidantes o reductoras, según los requerimientos del estudio”. Las muestras, generalmente en cantidades de pocos miligramos, requieren una preparación mínima adecuada, que incluye la selección del crisol (aluminio, alúmina o platino) y de las condiciones experimentales necesarias para garantizar la fiabilidad y reproducibilidad de los resultados.
Aplicaciones
En el campo farmacéutico, favorece el estudio de la pureza de los compuestos, detecta diferentes formas cristalinas (polimorfismo) y evalúa su estabilidad térmica. Como explica Judith R. Díaz, “un mismo principio activo puede cristalizar de diferentes maneras, y cada forma puede presentar diferencias en solubilidad, velocidad de disolución o biodisponibilidad. Identificar estas variaciones es clave para garantizar la eficacia y seguridad del medicamento”.
El SAT también se utiliza en el ámbito de la fabricación aditiva e impresión 3D. “Determinar con precisión parámetros como la transición vítrea, la fusión y la cristalización del polímero, son esenciales para ajustar correctamente las condiciones de procesado” señala la técnico. Mediante estos estudios se pueden prevenir fallos estructurales y optimizar tanto el rendimiento mecánico como térmico de las piezas impresas. “Muchas veces acuden al servicio para realizar un control de calidad del material y poder seguir avanzando con mayor seguridad en el desarrollo de su prototipo”, indica Judith R. Díaz.
También es muy útil para estudiar materiales para el almacenamiento de energía, como los materiales de cambio de fase (PCM) y líquidos iónicos. “Se han realizado ensayos con materiales de cambio de fase aplicados a la construcción sostenible, capaces de absorber y liberar calor mediante procesos de fusión y solidificación, contribuyendo al aislamiento térmico inteligente y a la reducción del consumo energético”. Además, se llevan a cabo estudios con líquidos iónicos y otros materiales avanzados orientados al almacenamiento de energía y a la captura de contaminantes, en línea con los retos actuales en sostenibilidad.
Además, participa en investigaciones vinculadas a la eficiencia energética y a la valorización de residuos. En el campo de la biomasa, los ensayos térmicos permiten estudiar cómo se descompone el material y cómo libera energía. Como señala Judith R. Díaz, “se determinan parámetros como contenido en humedad, materia volátil, carbono fijo y cenizas, fundamentales para optimizar procesos de pirólisis o combustión y mejorar la producción de biochar y otros materiales de valor añadido”. El biochar, un material carbonoso producido por la pirólisis de la biomasa, se caracteriza por su alta estabilidad química y su capacidad de retener agua y nutrientes en el suelo, lo que lo convierte en un producto de interés tanto para la agricultura como para la mitigación del cambio climático.
El SAT también colabora en estudios relacionados con la conservación del patrimonio histórico y artístico. “Mediante el análisis térmico es posible evaluar el contenido de humedad y la estabilidad de materiales como el papel o la celulosa, lo que permite definir condiciones óptimas de conservación y prevenir procesos de degradación” explica R. Díaz.
El servicio presta apoyo a grupos de investigación de la Universidad de La Laguna y colabora con entidades como el Instituto Tecnológico de Canarias (ITC), el Instituto de Productos Naturales y Agrobiología (IPNA – CSIC) y el Servicio de Laboratorios y Calidad de la Construcción. Asimismo, recibe solicitudes de empresas de I+D de la península en sectores como polímeros, aleaciones metálicas, pinturas y pigmentos. El Servicio de Análisis Térmico ha recibido financiación del Gobierno de Canarias a través del Fondo de Desarrollo de Canarias (FDCAN), en las convocatorias de 2019 y 2024 (Proyecto Minerva), lo que ha permitido la adquisición y actualización del equipamiento científico de alto nivel.
