analisis termico

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  • REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

    MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION UNIVERSITARIA

    UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL RAFAEL MARIA BARALT

    BARCELONA EDO - ANZOTEGUI

    CONVENIO IUTIRLA

    PROFESOR: INTEGRANTES:

    Gamal Rukoz Belisario, Claribel V-11.421.715

    Castillo, Niurka V-14.911.164

    Estrada, Juan V-14.931.429

    Guaregua, Marian V-15.036.916

    Seccin: 03

    Barcelona, 20 de Octubre de 2013

  • 2

    Tabla de Contenido

    INTRODUCCIN ....................................................................................... 3

    ANLISIS TRMICO .............................................................................. 5

    TERMOGRAVIMETRA .......................................................................... 6

    CALORIMETRA DIFERENCIAL DE BARRIDO ..................................... 6

    TERMODIFRACCIN DE RAYOS X EN POLVO ................................... 7

    DISEO ESTRUCTURAL Y MECNICO. ANLISIS TRMICO ............ 7

    ANLISIS TRMICO DIFERENCIAL ...................................................... 7

    ANLISIS TRMICO SIMULTNEO ...................................................... 8

    CONDUCTIVIDAD TRMICA DE LOS MATERIALES AISLANTES (HFM) ...................................................................................................... 8

    PRINCIPALES TCNICAS DE ANLISIS TRMICO. ............................ 9

    DESCOMPOSICIN TRMICA DE UN COMPUESTO ......................... 9

    CALENTAMIENTO DE LA MUESTRA .................................................. 12

    PREPARACIN DE LA MUESTRA, ATMSFERA DE MEDIDA Y CONTROL DE TEMPERATURA. ......................................................... 12

    ASPECTOS CUANTITATIVOS DE LAS CURVAS ATD Y DSC ........... 13

    DETERMINACIN DE DIAGRAMAS DE FASE ................................... 14

    CALORIMETRA DIFERENCIAL DE BARRIDO (DSC) ........................ 14

    ANLISIS TERMOMECNICO (TMA) .................................................. 15

    APLICACIONES DEL ANLISIS TERMOMECNICO (TMA): ............. 15

    VARIABLES QUE INFLUYEN EN LOS TRATAMIENTOS TRMICOS:16

    TEMPERATURA: ............................................................................... 16

    TIEMPO: ............................................................................................ 16

    AMBIENTE: ........................................................................................ 16

    CLASIFICACIN SIN CAMBIOS DE COMPOSICIN QUMICA ......... 16

    ENFRIAMIENTO CONTINUO: ........................................................... 16

    ENFRIAMIENTO ESCALONADO: ..................................................... 17

    ANLISIS TRMICO PROGRAMA AUTO FEM (AUTOCAD) .............. 17

    CONCLUSIN ......................................................................................... 19

    BIBLIOGRAFA ........................................................................................ 21

    ANEXOS .................................................................................................. 22

  • 3

    INTRODUCCIN

    Las tcnicas termoanalticas han sido y siguen siendo en la actualidad

    ampliamente utilizadas en la caracterizacin de materiales. El anlisis

    trmico abarca todos los mtodos de medida basados en el cambio, con

    la temperatura, de una propiedad fsica o mecnica del material. Las

    condiciones de fabricacin de un producto, as como su historia y

    tratamientos trmicos, son decisivos en las propiedades finales del

    material, por lo que las tcnicas termo analticas son imprescindibles en

    cualquier proceso de control sobre la fabricacin de un material.

    Se pueden distinguir ms de una docena de mtodos trmicos, que

    difieren en las propiedades medidas y en los programas de temperatura.

    Estos mtodos encuentran una amplia aplicacin tanto en el control de

    calidad como en investigacin de productos industriales, tales como

    polmeros, productos farmacuticos, arcillas y minerales, metales y

    aleaciones.

    Un anlisis trmico comprende el estudio de la evolucin de las

    propiedades de una muestra o compuesto cuando es sometida a un

    calentamiento a altas temperaturas. Cuando un material es calentado o

    enfriado, su estructura y su composicin qumica sufren cambios: fusin,

    solidificacin, cristalizacin, oxidacin, descomposicin, transicin,

    expansin, sintonizacin (es el tratamiento trmico de un polvo o

    compactado metlico o cermico a una temperatura inferior a la de fusin

    de la mezcla, para incrementar la fuerza y la resistencia de la pieza

    creando enlaces fuertes entre las partculas), etc.

    Estas transformaciones se pueden medir estudiar y analizar midiendo la

    variacin de distintas propiedades de la materia en funcin de la

    temperatura.

  • 4

    Las aplicaciones del anlisis trmico son muy variadas, existiendo una

    serie de fenmenos que pueden ser estudiados por mtodos trmicos.

    Los eventos trmicos se producen al elevar la temperatura de un cuerpo

    en una atmosfera inerte (si no es inerte, los dos reactivos reaccionan y no

    conseguimos nuestro propsito, que es estudiar la variacin de una

    propiedad con la temperatura). Esto da lugar a un aumento en el

    movimiento molecular, atmico o inico, produciendo cambios en la

    estructura, sinterizacion, fusin o sublimacin. Si las fuerzas

    intramoleculares son menores que las intermoleculares, la sustancia se

    descompone.

  • 5

    ANLISIS TRMICO

    Bajo la denominacin de Anlisis Trmico se engloban un conjunto de tcnicas

    analticas que estudian el comportamiento trmico de los materiales. Cuando un

    material se calienta o se enfra, su estructura cristalina y su composicin qumica

    pueden sufrir cambios ms o menos importantes:

    Fusin: paso del estado slido al estado lquido

    Sublimacin: paso del estado slido al estado gaseoso

    Solidificacin: paso del estado lquido al estado slido

    Cristalizacin: paso al estado slido ordenado

    Amorfizacin: paso al estado slido desordenado

    Transicin: cambio en su estructura cristalina

    Reacciones: de oxidacin, alteracin, descomposicin, etc.

    Expansin y compresiones en su volumen

    Cambios texturales: sinterizacin, recristalizacin, etc.

    Etc...

    La mayor parte de estos cambios se pueden estudiar midiendo la variacin de

    distintas propiedades de la materia en funcin de la temperatura.

    Varias reacciones pueden ocurrir cuando una sustancia se calienta:

    BaCl22H

    2O (s) BaCl

    2 (s) + 2H

    2O (g)

    CaCO3(s) CaO (s) + CO

    2 (g) Atmosfera inerte

    NH4Cl (s) NH

    3 (g) + HCl (g)

  • 6

    2 Ag (s) + O2 (g) Ag

    2O (s)

    CuO (s) + H2 (g) Cu (s) + H

    2O (g) Atmosfera ambiental

    C (s) + O2 (g) CO

    2 (g)

    Fe2O

    3 (s) + MgO (s) MgFe

    2O

    4 (s)

    QU PROPIEDADES SE

    ESTUDIAN? CON QU TCNICA?

    Cambio de masa Termogravimetra

    Diferencia de temperatura Anlisis trmico diferencial

    Intercambio de calor Calorimetra diferencial de

    barrido

    Cambios en la estructura

    cristalina

    Termodifraccin de rayos X en

    polvo

    TERMOGRAVIMETRA

    Est basada en la variacin de la masa de un compuesto cuando se somete a un

    proceso de calentamiento a velocidad programada en una atmsfera controlada.

    CALORIMETRA DIFERENCIAL DE BARRIDO

    Se mide la diferencia de flujo calorfico que hay que suministrar a un compuesto

  • 7

    en comparacin con una referencia para mantener a ambos a la misma

    temperatura durante un proceso de calentamiento.

    TERMODIFRACCIN DE RAYOS X EN POLVO

    Estudia los cambios estructurales que sufre un compuesto como consecuencia de

    los cambios fsico-qumicos que experimenta cuando es sometido a un proceso de

    calentamiento.

    DISEO ESTRUCTURAL Y MECNICO. ANLISIS TRMICO

    Exceptuando la investigacin bsica, la mayora de los proyectos industriales de

    investigacin y desarrollo tecnolgico requieren el diseo mecnico de artefactos

    o estructuras complejas as como el rediseo de sistemas existentes, asimismo,

    en conexin con el diseo, es preciso realizar detallados anlisis estructurales y

    trmicos con el objetivo de conseguir un producto optimizado.

    ANLISIS TRMICO DIFERENCIAL La temperatura de la muestra se compara con la de un material de

    referencia sometiendo a ambos al mismo proceso de calentamiento en

    una atmsfera controlada.

    En el caso de que ocurra un proceso endotrmico (H positivo, eg. fusin

    de un metal), la temperatura de la muestra, Ts, sufrir un retraso respecto

    a la de la referencia, Tr, mientras continua el programa de calentamiento.

    Si ocurre un proceso exotrmico en la muestra (H negativo, e.g.

    oxidacin), la respuesta ser en sentido contrario.

    El material de referencia debe de cumplir las caractersticas:

  • 8

    No exhibir fenmeno trmico en el rango de temperatura

    seleccionado.

    No reaccionar con el porta