Post on 22-Jan-2016
Líquidos criogénicosSeguridad en su uso
Se usan en Laboratorio 4 y Laboratorio 5
Prácticas pautadas: Calibración de termómetros
Efectos LeidenfrostTransición ferrimagnética
Medición “Band Gap”Resistividad eléctrica
Depto. de Física, FCEyN, UBA- marzo 2007
Líquidos criogénicosSeguridad en su uso
• Qué son
• Cómo se producen
• Seguridad en el uso
Depto. de Física, FCEyN, UBA- marzo 2007
Se los denomina criogénicos a los líquidos con T < -150°C o sea T< 123°K.
Los mas usados son: helio, nitrógeno, y oxígeno
Se los denomina criogénicos a los líquidos con T < -150°C o sea T< 123°K.
Los mas usados son: helio, nitrógeno, y oxígeno
Helio: Peso Molecular: 4.003 Ebullición @ 1 atm: (-268.9°C, 4.1 oK)Calor latente: 21 J/g
Nitrógeno: Peso Molecular : 28.01 Ebullición @ 1 atm: (-195.8°C, 77.2 oK)Calor latente: 200 J/g
Oxígeno: Peso Molecular : 32 Ebullición @ 1 atm: (-183.0°C, 90 oK) Calor latente: 213 J/g
Agua: Peso Molecular : 34 Ebullición @ 1 atm: (100.0°C, 373.15K )Calor latente: 2200 J/g
4 K
77 K
90 K
373 K
Cómo se los obtiene?Cómo se los obtiene?
Depto. de Física, FCEyN, UBA- marzo 2007
Cómo se los obtiene?Cómo se los obtiene?
Depto. de Física, FCEyN, UBA- marzo 2007
Mediante máquinas diseñadas para que el gas realice ciclos termodinámicos reduciendo su temperatura.
Cómo se los obtiene?Cómo se los obtiene?
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Las fuentes son…..
Composición aproximada del Aire
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ComponentComponent SymbolSymbol VolumeVolume
NitrogenNitrogen NN22 78.1%78.1%
99.9…..%99.9…..%OxygenOxygen OO22 20.9%20.9%
ArgonArgon ArAr 0.93%0.93%
Carbon DioxideCarbon Dioxide COCO22 0.03%0.03%
NeonNeon NeNe 18.2 parts per million18.2 parts per million
HeliumHelium HeHe 5.2 parts per million5.2 parts per million
KryptonKrypton KrKr 1.1 parts per million1.1 parts per million
Sulfur dioxideSulfur dioxide SOSO22 1.0 parts per million1.0 parts per million
MethaneMethane CHCH44 2.0 parts per million2.0 parts per million
HydrogenHydrogen HH22 0.5 parts per million0.5 parts per million
Nitrous OxideNitrous Oxide NN22OO 0.5 parts per million0.5 parts per million
XenonXenon XeXe 0.09 parts per million0.09 parts per million
OzoneOzone OO33 0.07 parts per million0.07 parts per million
Nitrogen dioxideNitrogen dioxide NONO22 0.02 parts per million0.02 parts per million
IodineIodine II22 0.01 parts per million0.01 parts per million
Carbon monoxideCarbon monoxide COCO tracetrace
AmmoniaAmmonia NHNH33 tracetrace
Oxígeno y Nitrógeno del aireOxígeno y Nitrógeno del aire
Helio de pozos de gas natural ricos Helio de pozos de gas natural ricos en Heen He
material estratégico, no renovablematerial estratégico, no renovable
Fuentes de obtención de gases
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Licuefactor de Nitrógeno -196 o C
Licuefactor de Helio -270 o C
1 Watt: 1 J/s durante 20 segundos
10 litros de HL 100mL de NL 10-4 L de H2O
El bajo calor latente de vaporización de los líquidos criogénicos hace que se evaporen rápidamente
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1 Watt: 1 J/s durante 20 segundos
10 litros de HL 100mL de NL 10-4 L de H2O
El bajo calor latente de vaporización de los líquidos criogénicos hace que se evaporen rápidamente
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NL
HL
Algunos modelos de termos de almacenaje o transporte
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Helio
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Seguridad en Criogenia
• Quemaduras
• La presión
• La humedad
• La combustión
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Si la piel es expuesta a muy bajas T, el efecto es similar a una quemadura (gravedad ~ tiempo, T). Puede ocurrir:
Durante transferencias, por salpicado
Por contacto con superficies frías. Se complica con la adherencia rápida de la piel a la superficie, por la humedad
Es mas peligroso tener protección no adecuada que ninguna, puede enfriarse y congelarse y es difícil de remover, el tiempo de exposición aumenta,
En contacto con los ojos puede producir daño permanente.
Quemaduras
Protección:
Si puede haber salpicaduras: protección cara Manos: guantes sueltos no absorbentes (cuero o PVC)Manejo de volúmenes importantes: ropa sin bolsillos, pantalones sin botamangas zapatos cerrados
Primeros auxilios:.Enjuagar con agua de la canilla, suave, para restablecer la temperaturaNo aplicar calor directoRetirar joyas metales, llamar asistencia médica, reposo, sin ingerir alimentos
Los líquidos criogénicos tienen bajos calores de vaporización
La evaporación puede ser muy rápida, y si están en reservorios cerrados, la presión puede elevarse rápidamente.
Si se evapora 1 litro líquido de NL equivale a 680 litros de gas a PTN. Si ocurre rápidamente, ese aumento de volumen resulta en un aumento de presión
LA PRESIÓN
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1 Watt: 1 J/s durante 20 segundos
10 litros de HL 100mL de NL 10-4 L de H2O
El bajo calor latente de vaporización de los líquidos criogénicos hace que se evaporen rápidamente
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Los termos de almacenaje o transporte están sometidos a reglamentación y normas
Nunca deben cerrarse las salidas de gas, la evaporación natural aumentaría la presión del termo.
Como en general no pueden dejarse abiertos al ambiente, deben estar provistos de válvulas de alivio, para que la presión en el termo tenga un valor máximo controlado
Válvulas de sobrepresión (de alivio) y discos de ruptura-
LA PRESIÓN
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Los termos de almacenaje o transporte por otro lado deben estar cerrados y “soplando” para evitar la condensación de por ejemplo agua en los cuellos que pueda taparlos con al formación de hielo.
En el caso de Helio es mas cuidadoso, el tapón sólido puede ser hasta de aire.
Se soluciona con sopapas para romper el hielo y evitar el aumento de presión-
La humedad
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El El Oxígeno líquidoOxígeno líquido es un excelente comburente (no es es un excelente comburente (no es un combustible) un combustible)
Puede aumentar notablemente la combustiónPuede aumentar notablemente la combustión
No debe estar en contacto con grasas orgánicas, No debe estar en contacto con grasas orgánicas, pudiendo producirse una combustión espontánea.pudiendo producirse una combustión espontánea.
La combustión
Depto. de Física, FCEyN, UBA- marzo 2007
Es por eso que se usa en los laboratorios Es por eso que se usa en los laboratorios Nitrógeno líquidoNitrógeno líquido
Pero notar que si un termo es dejado abierto durante un Pero notar que si un termo es dejado abierto durante un tiempo (horas) se enriquecerá con Oxígeno, su T tiempo (horas) se enriquecerá con Oxígeno, su T aumentará, y saturará en la composición de aire líquido, aumentará, y saturará en la composición de aire líquido, comportándose mas como Oxígeno líquido.comportándose mas como Oxígeno líquido.
La combustión
Depto. de Física, FCEyN, UBA- marzo 2007
Fin……
Y comienzo de prevención
Depto. de Física, FCEyN, UBA- marzo 2007
Fin……
Y comienzo de prevención
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Fin……
Y comienzo de prevención
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El cálculo es:
C= L/ V n
C: concentración del gasL: rata de pérdidas (evaporación) de gas
N: número de cambios de aire por hora
Hay 8 termos de NL de 25 L c/u Si evapora cada uno 0.2L/ día
L = (8*0.2 litros) * 683 *2/(24*1000) = 0.09 m3/hrV= 3*4*2.5 m3 = 30 m3
N=1
C = 0.091/(30*2) = 3.03 10 (-3) = 0.3 %
Si supera el 0.8 % se recomienda ventilación forzada.
La conversión de líquido a gas del N a T ambiente y presión atmosférica es: 683.