La criogenia es una rama de la física. Es un tema importante porque nos ayuda a entender cómo funciona el mundo. También es un tema muy amplio y puede aplicarse en muchos sectores. Sin embargo, debe tener cuidado de informarse sobre los peligros del uso de la criogenia y tomar precauciones de seguridad.
Ensayos de choque frío
Los ensayos criogénicos de choque frío pueden aportar datos valiosos sobre un producto. Sin embargo, es importante saber que estos ensayos pueden ser caros y requieren la atención de expertos. Por ello, es fundamental realizarlos en una fase temprana del proceso de desarrollo. A menudo, estos ensayos pueden evitar fallos catastróficos o daños materiales.
Con estos ensayos, las empresas pueden identificar puntos débiles y posibles problemas en sus equipos, como válvulas, bombas y compresores. Al incorporar estos ensayos a sus diseños, las empresas pueden reducir el riesgo de fallos mecánicos y minimizar el coste de implantar sus procesos.
Los resultados de estos ensayos suelen mostrar mejoras significativas en la tolerancia térmica de un componente. Sin embargo, hay varios problemas que pueden impedir que estas pruebas sean eficaces. Entre ellos se encuentran las uniones soldadas con soldadura fuerte marginales, las laminaciones y los defectos. Por ello es importante elegir una empresa que ofrezca una gama de ensayos para asegurarse de que se cubren todos los aspectos.
Un tipo de ensayo de choque frío consiste en inyectar nitrógeno líquido en una muestra y dejarlo salir después por una tubería. La velocidad a la que escapa el nitrógeno líquido se mide con un caudalímetro especializado. Esta información se utiliza después para determinar la temperatura del nitrógeno líquido.
Otro tipo de ensayo utiliza una cámara de líquido. Por ejemplo, un blanco criogénico de LHe está diseñado especialmente para su uso con un cañón de gas ligero de dos etapas. Estos blancos pueden ajustarse de 3,6 K a 80 K.
Además de ser una forma más eficaz de probar componentes, este método también puede ahorrar más tiempo. Sin embargo, es importante evitar aplicar variaciones de temperatura excesivas a la muestra. Un cambio de temperatura de solo un grado puede provocar un fallo imposible en un entorno de funcionamiento.
A algunas empresas puede resultarles útil que un laboratorio experimental realice los ensayos de choque frío de sus productos. Estos laboratorios pueden realizar los ensayos en distintos tipos de actuadores, sensores y otros componentes. Según las necesidades de la empresa, pueden probar casi cualquier tipo de válvula.
Estos ensayos se basan en diversas normas, entre ellas MIL-STD-810F Método 503.4 Choque de temperatura. Estos métodos permiten medir los problemas físicos asociados a un componente, como el caudal, las fugas y la resistencia térmica.
Peligros de incendio y explosión
Los materiales criogénicos, como el helio líquido, el argón y el nitrógeno, son materiales peligrosos que presentan riesgos especiales de incendio y explosión. Tomar las precauciones de seguridad adecuadas y trabajar correctamente con los materiales criogénicos puede minimizar los riesgos asociados a su uso.
Los materiales criogénicos también pueden crear un riesgo de deficiencia de oxígeno en zonas mal ventiladas. Esto puede provocar una combustión rápida y explosiones.
Al manipular materiales criogénicos inflamables, lleve siempre equipo de protección y evite el contacto con el líquido. Se recomienda una pantalla facial completa y gafas de seguridad para los recipientes abiertos, y no se permite manipular los tubos de trasvase con las manos desnudas. Si toca un tubo de trasvase, asegúrese de que el líquido esté completamente seco antes de manipularlo.
Para minimizar el riesgo de accidentes, todos los dewars deben estar sujetos con cinta y etiquetados con el nombre completo del líquido y la información de advertencia de peligro. Los tubos de trasvase deben sustituirse cuando se dañen o se vuelvan quebradizos.
La temperatura y la presión de los materiales criogénicos pueden cambiar las propiedades físicas de muchos materiales. Sobre todo los materiales no metálicos, como el plástico, pueden volverse quebradizos al exponerse a temperaturas muy bajas. El acero al carbono puede romperse bajo tensión, lo que supone un riesgo de incendio.
Como ocurre con otros gases inflamables, la presencia de oxígeno líquido acelera considerablemente la combustión. Incluso materiales que normalmente no arden, como la goma, pueden inflamarse en presencia de oxígeno líquido.
Los materiales criogénicos son tóxicos, por lo que deben almacenarse en dewars bien ventilados y aislados con válvulas de alivio de presión. No transporte materiales criogénicos en ascensores ni vehículos sin ventilación adecuada. Lleve siempre calzado con puntera de acero al levantar y transportar materiales criogénicos.
Además de los riesgos de incendio y explosión, algunos materiales pueden ser tóxicos. Por ejemplo, algunos líquidos criogénicos contienen nitrógeno, flúor y óxido nitroso, todos ellos tóxicos.
Los materiales criogénicos son peligrosos incluso cuando se utilizan a presión atmosférica. Pueden dañar suelos, cables eléctricos y otros equipos del lugar de trabajo. Además, pueden causar graves quemaduras por contacto con el frío.
Aunque los riesgos de incendio y explosión son bien conocidos, los materiales criogénicos presentan peligros especiales. El riesgo de asfixia es otro problema grave. Antes de almacenar materiales criogénicos o trabajar con ellos, consulte al fabricante o al servicio EH&S para determinar los requisitos de seguridad de los materiales.
Precauciones de seguridad
Al manipular líquidos criogénicos deben tomarse las precauciones de seguridad adecuadas. Entre ellas está el uso de guantes aislantes especiales, pantallas faciales y gafas de seguridad. Llevar estos elementos de protección ayuda a prevenir lesiones y minimiza la exposición.
La manipulación de líquidos criogénicos puede causar lesiones graves. Los líquidos pueden congelar rápidamente el tejido humano y causar congelaciones. También pueden explotar al calentarse. Esto puede provocar quemaduras graves, además de daños en los equipos.
Es importante mantener limpia y seca la zona alrededor del contenedor. El vapor criogénico puede condensarse en la superficie e inflamar materiales orgánicos. Mantener la sala bien ventilada también es fundamental.
No respire nunca aire con menos de un 18 % de oxígeno. Inhalar a este nivel puede provocar pérdida del conocimiento. Del mismo modo, si se rompe una tubería, puede producirse una explosión peligrosa. Si el cilindro no tiene válvulas de alivio de presión, debe vaciarse y ventilarse.
Manipule siempre los líquidos criogénicos en un contenedor diseñado para soportar presión. Los contenedores abiertos pueden provocar salpicaduras y ebullición. Los trasvases deben hacerse despacio y de forma gradual.
Se recomienda una pantalla facial completa. Si es necesario, también debe llevarse un par de gafas de protección contra salpicaduras químicas. Con independencia del tipo de líquido, es importante lavarse las manos antes y después de manipularlo. Por ejemplo, al trasvasar nitrógeno líquido, los investigadores deben enjuagarse los brazos y después lavarse las manos.
Durante los trasvases, el contenedor receptor debe enfriarse para evitar salpicaduras. Si es necesario, el recipiente receptor debe colocarse en una cámara fría. Algunos materiales se vuelven quebradizos a bajas temperaturas, lo que los hace inseguros para su uso. Además, muchos objetos blandos pueden fracturarse al exponerse a temperaturas criogénicas.
Los procedimientos de seguridad para el almacenamiento criogénico deben recogerse en un procedimiento normalizado de trabajo por escrito. Todos los usuarios deben tener una copia. Además, debe incluirse con el material una lista de comprobación de seguridad, incluidas las señales de advertencia obligatorias en la puerta.
Para evitar cualquier accidente, debe realizarse una revisión de seguridad adicional de todos los sistemas recién instalados y modificados. También es importante asegurarse de que los procedimientos operativos actualizados siguen siendo adecuados.
Los materiales criogénicos deben almacenarse en un dewar o frasco aislado homologado. El frasco debe sujetarse con cinta y etiquetarse con el nombre completo del líquido criogénico y la información de advertencia de peligro.
Aplicaciones en distintos sectores
La tecnología criogénica se utiliza en una amplia gama de sectores. Entre las aplicaciones más comunes están el almacenamiento y la refrigeración. Estas tecnologías ayudan a mantener la calidad y a evitar la contaminación de las mercancías en tránsito. Además, se utilizan para preservar la vida, eliminar agua y granular probióticos.
La demanda de equipos criogénicos está impulsada por la creciente necesidad de fuentes de energía limpia. Esto se debe en gran medida a la escasez de combustibles fósiles. También refleja una inversión significativa en los sectores químico y petroquímico.
Otro factor que impulsa el crecimiento del mercado mundial de equipos criogénicos es el aumento del número de centrales eléctricas basadas en GNL. Esto se atribuye a la creciente demanda de gas, alimentada por el auge de la industria del petróleo y el gas. Además, la creciente preocupación por las emisiones y su contaminación está impulsando la demanda de energía limpia.
La tecnología criogénica también se está estudiando en el sector del transporte. Entre las aplicaciones emergentes de la tecnología criogénica están el almacenamiento y el enfriamiento de hidrógeno para vehículos eléctricos de pila de combustible. Esto puede lograrse mediante el uso de nitrógeno líquido. Además, las empresas de transporte marítimo también utilizan tecnologías criogénicas.
Otras aplicaciones prometedoras de la tecnología criogénica son la conservación de materiales biotecnológicos y la conservación de cultivos iniciadores. Además, el proceso de fabricación del metal se ve muy afectado por la oferta y la demanda de petróleo crudo. Del mismo modo, el sector del transporte también tiene un potencial sustancial para el crecimiento del mercado de la energía limpia.
La aplicación de la tecnología criogénica ha hecho posible crear imágenes precisas y detalladas del cuerpo humano. También se utiliza para conservar tejidos vivos a temperaturas extremadamente bajas.
Aunque la criogenia se utiliza desde hace mucho tiempo, el desarrollo de la medicina moderna ha supuesto avances en este campo. La tecnología se utiliza ahora en medicina y biología, así como en electrónica en frío.
Se espera que la demanda de tecnología criogénica crezca de forma significativa en los próximos años. Varios proveedores buscan diversificarse hacia nuevos campos y explorar aplicaciones innovadoras de la tecnología criogénica. Sin embargo, el sector está dominado actualmente por empresas que llevan más de treinta años en el negocio.
