Utilizar Instrumentos TGA para Determinar la Pérdida por Ignición (LOI) en Residuos Sólidos de Combustión

El análisis termogravimétrico (TGA) se ha convertido en una herramienta esencial para determinar la pérdida por ignición (LOI, por sus siglas en inglés “loss on ignition”) en residuos sólidos de combustión como cenizas de carbón, cenizas de biomasa y residuos de cemento. El LOI es un parámetro crítico para evaluar la calidad y usabilidad de estos residuos, y se refiere a la pérdida de masa cuando la muestra se calienta a altas temperaturas en una atmósfera de aire o de oxígeno, usualmente alrededor de 750°C o 950°C.

Este blog explora los principios, metodologías y ventajas de usar el análisis TGA para determinar la LOI.

Principios del Análisis Termogravimétrico para la LOI

El análisis termogravimétrico consiste en medir de forma continua la masa de una muestra a medida que esta se calienta bajo condiciones controladas. Para eliminar la humedad, el proceso comienza por calentar la muestra en una atmósfera inerte como nitrógeno (N₂). A esto le sigue un cambio a atmósfera oxidante como oxígeno (O₂) y seguir calentado la muestra hasta llegar a la temperatura objetivo (750°C o 950°C). La pérdida de masa durante esta fase indica el valor de la LOI, resultante de la combustión del carbono no quemado y la descomposición de minerales.

Instrumentos TGA y su Operación

Los instrumentos modernos para análisis TGA facilitan el análisis automatizado de varias muestras de forma simultánea. Esta automatización reduce el error humano y mejora el rendimiento de manera significativa en comparación con otros métodos manuales tradicionales. Estos instrumentos controlan la atmósfera y la temperatura de forma precisa, asegurando así resultados consistentes y reproducibles. 

El proceso típico para determinar la LOI utilizando el análisis TGA incluye:

1. Calentamiento inicial en atmósfera inerte: la muestra se calienta en una atmósfera inerte (p. ej. N₂) para eliminar la humedad.
2. Transición a una atmósfera oxidante: la atmósfera se cambia a un entorno oxidante (p. ej. O₂) para iniciar la combustión del carbono residual y la descomposición de minerales
3. Calentamiento hasta la temperatura objetivo: dependiendo de los requisitos específicos del análisis, la muestra se calienta hasta 750°C o 950°C.
4. Medición de la pérdida de masa: la pérdida de masa observada durante el proceso de calentamiento se registra. Esta corresponde al valor de la LOI.

Ventajas del Análisis TGA para Determinar la LOI

El análisis TGA ofrece varias ventajas sobre otros métodos tradicionales para calcular la LOI, convirtiéndolo en la opción preferida en muchas industrias:

• Precisión: el análisis TGA proporciona valores de LOI más precisos ya que tiene en cuenta la deshidratación de minerales y la descomposición de carbonatos. Los métodos tradicionales pueden obviar estos factores, dando lugar a mediciones menos precisas.
• Eficiencia: los instrumentos de análisis TGA automatizados pueden analizar varias muestras de forma simultánea, lo cual reduce de manera significativa el tiempo y trabajo requerido para determinar la LOI. 
• Análisis detallado: el análisis TGA permite diferenciar entre varios de los componentes que contribuyen a la pérdida de masa como carbono orgánico, carbono elemental y descomposición de minerales.
• Exactitud: el ambiente controlado y la regulación precisa de temperatura en el análisis TGA minimizan los errores asociados a métodos manuales, asegurando así una alta reproducibilidad de los resultados.

Retos y Consideraciones

A pesar de que el análisis TGA proporciona una alta precisión y eficiencia, es importante reconocer que la pérdida de masa observada en el análisis TGA no puede ser atribuida solamente a la oxidación de carbono. Por ejemplo, le deshidratación de portlandita (Ca(OH)₂) también contribuye a la pérdida de peso en el mismo rango de temperatura (250-500°C). Por lo tanto, interpretar los resultados del análisis TGA requiere una evaluación cuidadosa de todas las posibles reacciones que ocurren durante el análisis.

Los instrumentos automatizados para análisis TGA, como el modelo avanzado XRTGA 1100 de XRF Scientific, ofrecen una solución innovadora para determinar la pérdida por ignición en residuos sólidos de combustión. Estos instrumentos proporcionan análisis rápidos, precisos y eficientes, los cuales son fundamentales para industrias que dependen de evaluaciones exactas de materiales. Al proporcionar información detallada sobre la composición y calidad de materiales como las cenizas de carbón, las cenizas de biomasa y los residuos de cemento, el XRTGA 1100 está ayudando a un gran rango de procesos industriales y mejoras de productos. Con su alta precisión y fiabilidad, el XRTGA 1100 destaca como una herramienta irremplazable, reforzando nuestro compromiso con mejorar las metodologías de testeo de materiales y liderar la innovación en este sector.