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¿Qué es un análisis de materiales?
Un análisis de materiales—también denominado ensayo de materiales—es el proceso científico de evaluar las propiedades físicas y químicas de un producto, componente o materia prima en particular. Un análisis de materiales puede proporcionar un desglose exhaustivo de la composición de una muestra, incluyendo todos sus compuestos químicos constituyentes, materiales sintéticos y otras sustancias, así como sus concentraciones precisas.
Además de identificar materiales y medir sus concentraciones dentro de un ítem o muestra específico, el ensayo de materiales también puede evaluar características y rendimiento. Entre las características físicas que pueden analizarse durante un análisis de materiales se incluyen la resistencia, dureza, elasticidad, tenacidad y fricción. (Las especificaciones de ensayo varían ampliamente entre industrias, OEM y muestras, y suelen personalizarse en gran medida para satisfacer los requisitos del cliente.)
Si bien el tipo más básico y fundamental de análisis de materiales examina la composición de un producto, componente o muestra a un nivel granular—o en algunos casos incluso microscópico o nanoscópico—, existen también otros métodos de ensayo adaptados a fabricantes e industrias específicas. Algunas otras formas comunes de análisis incluyen el ensayo mecánico, que observa cómo responden las propiedades físicas de una muestra ante determinadas acciones y condiciones; el ensayo térmico, que evalúa el desempeño y la durabilidad de una muestra bajo diferentes temperaturas; y el ensayo de degradación biológica, que analiza la resistencia de un material a la corrosión, radiación y degradación.
¿Cuáles son los principales motivos para realizar un análisis de materiales?
Existen varias razones importantes por las cuales un fabricante puede querer llevar a cabo un análisis de materiales de uno de sus productos o componentes.
- Los OEM que fabrican productos sujetos a normativas medioambientales pueden requerir conocer la composición química exacta de sus bienes. En estos casos, los ensayos de producto pueden garantizar que los químicos regulados presentes en sus artículos se mantengan por debajo de los límites establecidos y el propio producto cumpla con la legislación vigente.
- Las empresas de alimentos y bebidas necesitan realizar ensayos periódicos de producto para verificar que sus bienes sean seguros para el consumo humano y que no hayan sido adulterados con sustancias peligrosas u otros contaminantes tóxicos. Además, estas compañías están obligadas legalmente a mantener la integridad del producto y etiquetar sus envases correctamente, medidas que a menudo deben ser validadas mediante un análisis químico de terceros.
- Diversos sectores tienen la responsabilidad profesional de mantener ciertos niveles de pureza en sus productos. Por ejemplo, la industria farmacéutica debe realizar controles analíticos periódicos y “controles de pureza” para garantizar que sus medicamentos no estén contaminados con impurezas, contaminantes u otros materiales que comprometan la calidad. Las pruebas de pureza también son fundamentales en la fabricación de semiconductores, donde incluso las mínimas impurezas o contaminantes en los productos químicos de proceso pueden tener un impacto significativo en la calidad, el rendimiento y el rendimiento final.
¿Qué industrias realizan análisis de materiales?
El ensayo de materiales no se limita a uno ni a unos pocos sectores. Al ser la única manera confiable de identificar todas las sustancias presentes en una materia prima o producto manufacturado, representa una medida esencial de diligencia para una amplia variedad de industrias.
- Químicos
- Semiconductores
- Farmacéuticos
- Alimentos y bebidas
- Aeroespacial y defensa
- Automotriz
- Construcción
- Energía renovable
- Belleza y cosmética
¿Quién realiza ensayos de materiales?
Normalmente, los ensayos de materiales son realizados por laboratorios de pruebas y empresas de aseguramiento de la calidad especializadas en la evaluación de productos, partes y materiales. Estas compañías llevan a cabo una amplia variedad de análisis, incluyendo pruebas de composición química, durabilidad y rendimiento, contaminación y pureza, entre otros.
Grandes corporaciones multinacionales de ensayos como Intertek cuentan con la escala, capacidad y experiencia necesarias para realizar ensayos de materiales en una gran diversidad de sectores. Otras empresas líderes en pruebas y aseguramiento de la calidad incluyen SGS, Bureau Veritas y Eurofins Scientific.
Pero el sector también incluye firmas más pequeñas y especializadas que se dedican exclusivamente al análisis de materiales para industrias concretas. Por ejemplo, en el sector aeroespacial, donde el desempeño y la fiabilidad de los componentes son absolutamente esenciales y el fallo de partes y subconjuntos puede tener consecuencias catastróficas, es necesario recurrir a un conjunto de estas empresas para ofrecer ensayos y verificación a grandes OEM.
¿Cuáles son las técnicas más comunes para el análisis de materiales?
El ensayo de materiales puede variar considerablemente entre industrias, y las técnicas específicas empleadas dependen del tipo de prueba que el laboratorio tiene contratado realizar (mecánica, térmica, composición química, etc.). Para los fabricantes interesados en conocer las propiedades físicas, calidad y pureza de sus productos, existen varias técnicas analíticas ampliamente utilizadas.
- Ensayo por microscopía: Como su nombre indica, este tipo de análisis utiliza tecnología de microscopía para examinar la estructura y composición de muestras a escalas microscópicas y nanoscópicas. Las formas comunes de microscopía incluyen la microscopía óptica, la microscopía de fuerza atómica (AFM) y la microscopía electrónica de transmisión (TEM). La nanotecnología, la ciencia de materiales, los ensayos medioambientales, la criminalística y la microbiología recurren habitualmente a este tipo de ensayo de materiales.
- Inmunoensayo: Esta prueba química detecta y mide pequeñas moléculas en una muestra, entre ellas proteínas, hormonas y otros analitos. Los inmunoensayos son pruebas eficaces en los ámbitos de diagnóstico médico, industria farmacéutica y alimentos y bebidas.
- Análisis electroquímico: Esta clase de ensayo emplea estimulación eléctrica para determinar la reactividad química de una solución, material u otra muestra. El análisis electroquímico evalúa las velocidades de reacción de oxidación y reducción—conocidas en conjunto como reacciones “redox”—, que permiten conocer la composición química, concentraciones y comportamiento de degradación de las muestras. Estas pruebas suelen utilizarse para estudiar la corrosión, degradación y mecanismos de fallo durante la selección de materiales y otros procesos en los campos de baterías, minerales y farmacéutica.
¿Cuál es la diferencia entre aseguramiento de la calidad y análisis de materiales?
El aseguramiento de la calidad y el ensayo de materiales son dos campos y procesos con importantes áreas de solapamiento, aunque no son intercambiables. El aseguramiento de la calidad (QA, por sus siglas en inglés) se define como los procedimientos y prácticas orientados a garantizar que un producto o servicio cumpla o supere de manera constante un determinado nivel de calidad. Según la Organización Internacional de Normalización, uno de los desarrolladores clave de las mejores prácticas actuales de aseguramiento de la calidad, “El objetivo principal del QA es reducir los riesgos de defectos y, en particular, abordar los fallos lo antes posible en la cadena de valor.”
Mientras que el QA suele abarcar muchos aspectos de las operaciones y procesos de fabricación de una organización, el análisis de materiales es una medida discreta y específica para evaluar la calidad, el contenido y el rendimiento. Por esta marcada diferencia de alcance, puede decirse que el análisis de materiales es un aspecto crítico, e incluso indispensable, del aseguramiento de la calidad. Los programas de QA más completos y efectivos suelen recurrir a uno o varios tipos de ensayos de materiales para mantener un alto nivel de calidad en sus productos y minimizar defectos, fallos y otros factores que puedan comprometerlos.
