Problemas en la calibración de un DSC como oportunidad de aprendizaje

AYALA, ALEJANDRO; VELAZQUEZ, DIEGO EZEQUIEL

Congreso; 108° Reunión de la Asociación Física Argentina; 2023

AFA

La Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC por sus siglas en inglés) es uno de los métodos de análisis térmico más versátil y más utilizado en la actualidad. Consiste en medir el flujo calorífico entre una muestra y una referencia, en función de la temperatura y el tiempo, durante experimentos programados, conocidos comúnmente como “rampas”. Debido a que las mediciones que realiza el equipo pueden variar con el paso del tiempo y su estado de conservación [1], la calibración de la sensibilidad y la temperatura de un DSC es un procedimiento necesario y rutinario, pero no por esto debe subestimarse su influencia sobre la precisión y trazabilidad de los datos, y es necesario reflexionar sobre ciertas prácticas durante su realización para evitar caer en errores sistemáticos [2-3]. La calibración consiste en generar dos polinomios, uno para la temperatura, que traduce la diferencia de potencial en las termocuplas en temperatura y otro para la sensibilidad, que traduce la diferencia de potencial entre las termocuplas de muestra y referencia en flujo de calor por unidad de tiempo. La generación de estos polinomios se realiza mediante tres tipos de mediciones en el rango de temperaturas de interés: en vacío, con una referencia, y curvas de fusión/solidificación de materiales de alta pureza, y su implementación en laboratorio está en constante revisión y optimización [4-5]. Se presenta aquí el trabajo desarrollado en el marco de la materia “Laboratorio 1” de la Lic. en Física de la UNCPBA, que consistió en poner en marcha un viejo DSC que fue reparado y estuvo fuera de uso más de dos años. En el proceso de la calibración surgieron inconvenientes con el software del equipo, que presentó problemas para generar el polinomio de calibración de sensibilidad, S(T), lo que demandó realizar el proceso de manera manual. Aprovechando que el software permite al usuario definir un S(T) manualmente, se realizó la calibración vinculando directamente las señales primitivas (mV) registradas por el equipo con las entalpías de fusión/solidificación tabuladas para cuatro materiales de alta pureza. En el proceso se estudió minuciosamente cómo pequeñas variaciones de S(T) pueden afectar significativamente las determinaciones realizadas, y se exploró cómo la extrapolación del polinomio S(T) para temperaturas fuera del rango de calibración depende muy fuertemente del grado del polinomio utilizado, mostrando que es extremadamente importante conocer los alcances y limitaciones de las calibraciones realizadas en un equipo para no arribar a resultados incorrectos.Referencias:[1] Menczel, Joseph D. 2009. Thermal Analysis of Polymers: Fundamentals and Applications. John Wiley & Sons.[2] V. A. Drebushchak. "Calibration Coefficient Of A Heat-Flow DSC Part II. Optimal calibration procedure." Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, (2005).[3] D. P. Pishchur. "Recommendations on DSC Calibration." Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, (2000).[4] Shimkin, Alexey. "Optimization of DSC Calibration Procedure." Thermochimica Acta, (2013).[5] Nieto de Castro, C A. "Calibration of a DSC: Its Importance for the Traceability and Uncertainty of Thermal Measurements." Thermochimica Acta, (2000).