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Tema 4. LA QUÍMICA EN LA INVESTIGACIÓN FORENSE DE FIBRAS TEXTILES. 1. QUÉ SON LAS FIBRAS FIBRA: cualquier estructura sólida que sea larga, delgada y flexible, y cuyo diámetro sea muy pequeño en relación a su longitud. HILO: hebra larga, delgada y flexible que resulta de unir y retorcer un grupo de fibras. TEXTIL: cualquier objeto que pueda tejerse o que haya sido tejido. En un sentido más amplio, se refiere a aquellos productos compuestos de fibras como las cuerdas, aunque no sean tejidos. 1.1. Clasificación de las fibras. Pueden clasificarse en base a su origen y composición. Hay dos grandes grupos: naturales y sintéticas. La mayoría de transfieren con facilidad de un objeto a otro cuando hay contacto físico. La mayoría son resistentes a degradaciones físicas, químicas y biológicas por lo que pueden permanecer intactas durante largos períodos de tiempo. 1.2. Características de las fibras. LONGITUD: distinguiendo entre fibras continuas o filamentos y cortas o discontinuas. Las naturales, excepto la seda, son cortas; las manufacturadas son continuas. RIZADO: son las ondas, rizos o dobleces que presenta la fibra en su longitud. Hacen que las propiedades de la fibra varíen, como la resistencia. CONTORNO DE SUPERFICIE: superficie a lo largo del eje de la fibra, que puede ser: lisa, dentada, serrada o estriada. FINURA: medida del grosor, relacionada con el diámetro aparente de la fibra. FORMA DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL: en las fibras vegetales esta sección depende de la forma en que se va acumulando la celulosa durante el crecimiento. En las de origen animal influye la formación de sustancias proteicas y la forma del folículo del pelo. En las manufacturadas dependerá de la forma de la hilera por la que se extruye y del método de hilatura. Las propiedades deseables en una fibra varían según el uso al que vayan destinadas. En el estudio forense, determinar las características de una fibra ayuda a su clasificación. Comparando con una fibra de control procedente de un sospechoso se podrá deducir si son similares o no. 2. FIBRAS NATURALES. TIPOS Y PROPIEDADES. Son aquellas que se encuentran presentes en la naturaleza, y de la cual se obtienen por procedimientos físicos o mecánicos. 2.1. Fibras de origen animal. Las estructuras faneras son estructuras visibles que se encuentran en la piel de los animales o que sobresalen de ella. Las uñas, pelos, cuernos, pezuñas, etc.

Todas son proteínas, es decir, largas cadenas de aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos. Las proteínas de los animales son resistentes a la mayoría de ácidos orgánicos y en determinadas ocasiones a alguno inorgánicos. Son muy sensibles a los álcalis, una base fuerte podría disolverlas. Los agentes oxidantes como el cloro también las pueden alterar. Arden lentamente desprendiendo olor a cuerno quemado. Las dos proteínas que forman parte de esta estructura son la queratina y la fibroína (seda). Seda. La seda pura está formada por 75% de fibroína y 25% de sericina. Se obtiene a partir de los capullos de los gusanos de seda, se introducen en agua caliente para eliminar la sericina y luego se hilan, siendo los únicos filamentos de origen animal que alcanzan más de 1km de longitud. Si el ciclo biológico se completa, la crisálida rompe el capullo y queda seda de peor calidad. La alta proporción de glicina hace que estas fibras sean fuertes y resistentes a la tracción, más que el acero. La seda tiene escasa elasticidad y es sensible a la luz solar. Tiene una gran capacidad para absorber los colorantes y se usa principalmente para prendas de vestir, alfombras, cortinas, sutura quirúrgica y soporta para escribir. Spider silk es una nueva seda obtenida por ingeniería genética, con genes de gusanos y arañas. Pelo. Las fibras de pelo más comunes son: lana, angora, mohair, y cachemir. Son excelentes aislantes térmicos y no acumulan electricidad estática. Su uso es para tejidos, siendo el más usado la lana. El pelo de los animales de compañía también suele ser de interés forense. 2.2.Fibras de origen vegetal. Proceden de las plantas, siendo sus principales componentes la celulosa y la lignina. Otros componentes con la hemicelulosa, pectina, compuestos hidrosolubles, grasas y ceras. El diferente contenido de celulosa/lignina se usa para identificarlas. Resisten la mayoría de ácidos inorgánicos fuertes y a los productos blanqueadores, y son resistentes a los álcalis. Arden rápidamente y desprender olor a papel quemado. Se dividen en tres grupos dependiendo de que parte de la planta procedan: frutos o semillas, tallos, hojas. Fibras de frutos o semillas. ALGODÓN. Estructura cristalina, celulosa 92%, células tubulares. Se tiñe con facilidad y su uso es principalmente textil. Es fresca en verano, no acumula electricidad estática, se arruga con facilidad y es vulnerable a hongos y bacterias. Fibras de los tallos. CÁÑAMO. Fibra fuerte y de gran resistencia que se usa en cuerdas y lonas para velas.

YUTE. 13% hemicelulosa, con lo que es más sensible a álcalis y ácidos. Embalaje, sacos, cordonería y esteras. Se tiñe fácilmente con colorantes derivados del alquitrán de hulla. LINO. Celulosa 70%, superficie característica, lisa e interrumpida por nudos a intervalos regulares. Fácil de teñir, no acumula electricidad estática, resistente al calor y la humedad. Tiende a arrugarse por ser poco elástica y flexible. Ropa de cama, velas, manteles y prendas de vestir. Fibras de las hojas. ESPARTO O ATOCHA. Familia de las gramíneas, se colecta en verano. Cordelería, esteras, cestas, etc. Y para la industria del papel. SISAL. Sogas, cuerdas, sacos. CÁÑAMO DE MANILA O ABACÁ. Familia del plátano, resistente y duradera, tejidos y cuerdas. 2.3. Fibras de origen mineral. Origen inorgánico, las más conocidas son las fibras de asbesto. Fueron muy utilizados ocmo materiales de construcción, pero desde 2005 están prohibidas por su clasificación como producto cancerígeno. 3. FIBRAS MANUFACTURADAS. TIPOS Y PROPIEDADES. A principios del siglo XIX comenzó en Europa el desarrollo de las fibras manufacturadas como el rayón y el acetato de celulosa. En 1927 aparece el nailon, primera fibra sintética. 3.1. Fibras artificiales. Se obtienen a partir de polímeros naturales como la celulosa, la caseína o algunas algas marinas, con el objetivo de introducir mejoras respecto a las naturales o hacerlas más económicas. Son fibras “regeneradas”. Su obtención, a grandes rasgos, conlleva la extracción del polímero, seguido de la coagulación de la fibra generalmente en medio acido. Fibras de celulosa regenerada. Su componente es la celulosa de la madera procedente de árboles, como el pino y eucaliptus, cuyo contenido en celulosa es el 50%. Finalizado el proceso de regeneración se obtienen fibras de celulosa como la viscosa o modal. También ésteres de celulosa. En general presentan una superficie estriada y una sección transversal irregular. La viscosa o rayón normal es la de mayor producción y aunque es de menor calidad que el algodón, también es más económica. La fibra Lyocell es una forma de rayón comercializada en 1991. Son fibras fuertes, blandas, biodegradables, que no se arrugan, resistentes a la humedad, se usan en textil. Fibras de proteína regenerada. Se obtienen de caseína, de proteínas del cacahuete, soja, etc. Se extrae la proteína con una base y se coagula en media ácido. Están en desuso. Alginatos. Polímeros orgánicos derivados de ácido algínico. De algas marinas de diferentes especies. No inflamables, se usan para material quirúrgico o como espesante en cremas. 3.2.Fibras sintéticas.

Polímeros de adición. Reacción entre monómeros de dobles enlaces. Grado de polimerización más alto que por condensación. Derivados poliolefínicos y polivinílicos. Polímeros de condensación. Reacción entre monómeros con dos grupos funcionales. Poliamidas, poliuretanos y poliésteres. Susceptibles a hidrólisis en medio ácido y básico, más fácilmente degradables que los polímeros de adición. Los polímeros pueden ser lineales, presentar ramificaciones o entrecruzamientos. De las propiedades químicas de los monómeros, de su forma de unión y del tipo de organización, dependerán las propiedades físicas y químicas del polímero.  Fibras de poliamida. Entre ellas el nailon 6 y el nailon 6,6. Esta fibra posee un alto grado de cristalinidad que le otorga una gran elasticidad y resistencia a la tracción y la abrasión. Relativamente estable a los álcalis, pero sensible a los ácidos fuertes y a la luz solar. Se usa en cepillos de dientes, calcetería, cuerdas y pesca. También está el kevlar, que combina una gran resistencia mecánica y al calor con un peso ligero. Se usa en chalecos antibalas y contra ataques de arma blanca.  Fibras de poliéster. Polímeros lineales resultantes de la condensación de un diol y un ácido carboxílico. El más conocido es el TPE, de nombre comercial Terlenka o Tregal, con alto grado de cristalinidad y resistente a agentes químicos, biológicos y abrasión. Resistentes a los ácidos, pero sensibles a los álcalis. Mas inflamables que el nailon 6 pero resistentes a la luz solar. se usa en ropa de vestir y de cama, mezclado con lana o algodón.  Fibras de poliolefinas. Polímeros con al menos 85% en masa de una unidad de olefina. Polietileno, polipropileno. En función de las condiciones del proceso se puede obtener polietileno de baja o de alta densidad. El alto grado de empaquetamiento y polimerización les confiere una gran tenacidad. Cristalinas, hidrófobas y resistentes a la corrosión. Se degrada fácilmente por la luz solar por lo que no se usa en textiles, se suelen usar en alfombras y cuerdas.  Fibras de poliuretano. Elastanos. Combinación de segmentos flexibles, lo cual aporta elasticidad, y segmentos rígidos, aportando resistencia. La licra es el nombre comercial con el que se registró. Resistentes a agentes corrosivos y fácilmente atacables por álcalis, principalmente para fabricar ropa.  Derivados polivinílicos. Acrílicos y modacrílicos. Poliacrilonitrilo, es polímero de adición más importante. Se distinguen según el porcentaje en peso de las unidades de acrilonitrilo. Son las que mas resisten la luz solar pero son fácilmente inflamables.

Clorofibras. La más común es el PVC; resistente a la llama. Fluorofibras. Teflón, fibras con alta organización y empaquetamiento por lo que presentan gran densidad. Uso muy específico: filtros de gases y líquidos a temperaturas y presiones elevadas. 3.3. Otras fibras. La fibra de vidrio es la única fibra mineral que se utiliza tejida a gran escala. Se destina a la construcción y tuberías. Las fibras de oro o plata se usan para enriquecer tejidos. 4. INVESTIGACIÓN FORENSE DE FIBRAS: El pequeño tamaño de las fibras hace que sean difíciles de localizar y fáciles de perder. También son fácilmente transferibles y se pueden producir contaminaciones. 4.1. Búsqueda de pruebas. A veces se localizan a simple vista y a veces es necesario el empleo de distintos tipos de luces. Siempre se realizará un barrido metódico de la escena del suceso y se harán suposiciones sobre lo que se busca y donde encontrarlo. 4.2. Recogida de pruebas. Modo de recuperación directo. En el caso de fibras visibles fácilmente. Con ayuda de una lupa, unas pinzas, y a veces una luz especial. Se recoge el material y se coloca entre hojas de papel y en bolsas de plástico, debidamente etiquetadas. Los restos contenidos en las bolsas generalmente no tienenque repararse de otros, pudiéndose realizar en análisis directo de los mismos. Uso de cintas adhesivas transparentes. Permite recoger fibras es distintas superficies. Si es una superficie con fibras propias hay que usar cinta con baja adhesividad. Luego se coloca todo el conjunto sobre una lámina de plástico y se empaqueta para su traslado. Con la ayuda de un estereomicroscopio se marcan las zonas de la cinta donde se encuentras las fibras, se corta y se liberan con un disolvente adecuado. No es recomendable en superficies irregulares, mojadas o contaminadas. Utilización de vacío. Se usa un equipo de vacío con filtros incorporados. Útil para buscar partículas de pintura, cristal o suelos en zonas de difícil acceso. Su eficacia depende del equipo utilizado. Poca selectividad y posible contaminación. Peinado. 4serealiza con un peine en el que se introduce algodón entre los dientes y se utiliza para extraer fibras del pelo. 4.3.Cómo minimizar el impacto de las contaminaciones. Mantener separados a víctima y sospechoso. Destinar distinto personal a examinar a víctima y sospechoso.

Empaquetar y sellar cualquier evidencia en el lugar del suceso. Kits y materiales diferentes para víctima y sospechoso. Evitar contacto entre material procedente de víctima y sospechoso. Usar guantes y ropa de protección adecuados. 5. IDENTIFICACIÓN Y COMPARACIÓN DE FIBRAS. La identificación del tipo de fibra perteneciente a la víctima y la comparación con la de un posible sospechoso es una forma valiosa de demostrar una asociación entre personas y/o lugares. Se realiza sometiendo las muestras a diferentes ensayos, para obtener información acerca de la clase genérica a la que la fibra pertenece o del tipo específico de que se trata. 5.1. Técnicas de microscopía. ESTEREOMICROSCOPIO. Microscopio de luz que proporciona información acerca de la vista longitudinal y la sección transversal. Caracteriza fácilmente fibras naturales. Proporciona datos sobre fibras manufacturadas, pero no suficientes. MICROSCOPIO DE LUZ POLARIZADA. Basado en el comportamiento que tienen algunos materiales al ser observados con luz polarizada. Determina la birrefrigencia en materiales anisótropos en fibras manufacturadas. La combinación de las diferentes longitudes de onda que atraviesan la muestra da lugar al color de identificación, que se compara con valores de referencia. MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO. Utiliza un haz de electrones para formar una imagen en lugar de un haz de luz. Gran resolución, imágenes ampliadas, en tres dimensiones. MICROSCOPIO DE FLUORESCENCIA. Hace uso de la fluorescencia, propiedad que tienen algunos tintes, detergentes, etc. Es útil si tenemos otra muestra con la que comparar. 5.2. Técnicas espectroscópicas. ESPECTROSCOPÍA INFRARROJA DE TRANSFORMADA DE FOURIER. (FTIR). Técnica muy precisa, cantidades de muestras muy pequeñas, y muy útil para identificar polímeros. Puede identificar la marca y procedencia de la fibra. MICROESPECTROFOTOMETRÍA. Medir la transmitancia, absorbancia, fluorescencia, luminiscencia o luz polarizada. Es no destructiva. Compara espectros y colores en base a parámetros matemáticos. MICROESPECTROSCOPÍA FTIR O FT RAMAN. Consiste en el acoplamiento de sistemas de microscopía óptica a los espectrómetros de IR o Raman. Potente método analítico de sustancias poliméricas, diferencia subclases de fibras, da información sobre las especies químicas presentes. Existen bases de datos con los espectros de los polímeros más frecuentes. 5.3.Técnicas cromatrográficas. TLC. Analiza los colorantes de las fibras. Se compara la muestra problema con una sustancia estándar. HPLC. Separación y comparación de los colorantes de las fibras. Es mas sensible que la TLC, pero tiene un mayor coste.

5.4. Otras técnicas. PIRÓLISIS. Se descomponen las sustancias en hornos a alta temperatura y atmosfera inerte. Los fragmentos moleculares se separan por GC y se analizan por alguna técnica de espectrometría. Útil para resinas, polímeros, cauchos y plásticos. ENSAYOS DE COLORACIÓN. Observar a través de un microscopio las características de las fibras y el color cuando se tiñen con cloruro o yoduro de zinc o ácido floroglucínico. ANÁLISIS TÉRMICO. Aplicar calor para ver el comportamiento de las fibras: se encogen, funden, etc. También se pueden someter directamente a llama y observar el residuo que deja. ENSAYOS DE SOLUBILIDAD. PUNTOS DE FUSIÓN. DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD.

En resumen, los métodos adecuados para el examen de fibras deberán ser:  Aplicables a muestras de pequeño tamaño.  Preferiblemente no destructivos.  Económicamente viables. 4.6. IMPORTANCIA DE LAS FIBRAS COMO EVIDENCIA.  Robos con armas o ataques terroristas, las fibras pueden relacionarse con vehículos, armas, máscaras, guantes o ropa.  Homicidios, encontrar fibras en el cuerpo o ropa de la víctima.  Agresiones sexuales, fibras por transferencia.  Robos de vehículos o accidentes de tráfico donde es importante identificar quien era el conductor.  Valoración de autenticidad de obras de arte....