Nitrógeno líquido

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1 flecha izquierda azul.svg Artículo principal: nitrógeno .

Tanque que contiene nitrógeno líquido

El nitrógeno líquido es un fluido criogénico . En ocasiones se utiliza para enfriar equipos científicos, para la crioconservación de muestras biológicas y para otros procesos en los que se deben obtener o mantener temperaturas extremadamente bajas.

La temperatura es muy baja y lo hace peligroso: de hecho es líquido en el rango de temperatura entre -210 ° C y -195 ° C. En segundo lugar, los únicos 15 ° C de rango de existencia del líquido crea muchos problemas para el diseño de un sistema de refrigeración líquida con este fluido. La densidad del nitrógeno líquido es de aproximadamente 0,8 kg / litro [1] .

Peligrosidad

A menudo se subestima el peligro del nitrógeno líquido. Puedes encontrar en la red videos que intentan demostrar su inocuidad para las personas, utilizando unas gotas a la vez y el contacto con la piel durante unos segundos. Por el contrario, el nitrógeno líquido nunca debe subestimarse por los siguientes factores [2] :

  • fragilización de contenedores; la estimación incorrecta de la temperatura de diseño de estos con respecto a las condiciones de uso del nitrógeno resulta ser una de las principales causas de accidentes.
  • contacto accidental del personal con superficies a temperaturas criogénicas, contacto que provoca lesiones en la piel similares a quemaduras (la extensión del daño aumenta con la disminución de la temperatura y con la duración prolongada del contacto).
  • el último riesgo, pero ciertamente el más alto en cuanto a frecuencia de accidentes, es el relacionado con el peligro de asfixia por la dispersión de nitrógeno en ambientes confinados. Se sabe que el nitrógeno no es "intrínsecamente" tóxico o nocivo en el sentido tradicional del término, pero un aumento en su concentración, indetectable ya que el gas es incoloro e inodoro, puede causar asfixia debido a la consiguiente reducción del porcentaje de oxígeno. en el medio ambiente.

Aplicaciones

El nitrógeno es un gas muy común en la atmósfera de la Tierra y tiene un punto de ebullición muy bajo, alrededor de -196 ° C. En estado líquido, solo se puede transportar con muchas precauciones. De hecho, cuando se expone al aire, se evapora absorbiendo grandes cantidades de calor. En algunos casos excepcionales, se utiliza helio líquido para obtener temperaturas inferiores a las del nitrógeno líquido. Este fluido, sin embargo, es aún más complejo de manejar, dado que su temperatura es cercana al cero absoluto (-273,15 ° C).

Biología

El nitrógeno líquido se utiliza para la conservación de material biológico o de origen biológico durante largos períodos. Por lo tanto, se utiliza para el almacenamiento (en Dewars especiales equipados con carcasas especiales) de líneas celulares utilizadas en la investigación científica, de muestras de líquido seminal o para el almacenamiento a largo plazo de proteínas particularmente lábiles.

Industria de alimentos

En la trituración de muchos alimentos, se utiliza nitrógeno líquido para absorber el calor generado por la fricción, lo que podría provocar que el producto se sobrecaliente, provocando que se derrita y forme grumos no deseados o degradación térmica.

Se prefiere el nitrógeno líquido al dióxido de carbono líquido y los métodos mecánicos en la congelación de alimentos pequeños por la mayor velocidad de enfriamiento que puede garantizar y la ausencia de la ligera acidez típica del dióxido de carbono.

En la piscicultura, se utiliza nitrógeno líquido para controlar la temperatura del agua.

El nitrógeno líquido también se utiliza en gastronomía molecular .

Gastronomía improvisada

Desde principios de la década de 2000 , se ha introducido nitrógeno líquido en algunas cocinas de algunos grandes restaurantes. Esta moda recibió el nombre impropio y extemporáneo de la llamada " gastronomía molecular ": entre los proponentes, Heston Blumenthal y Peter Barham en el Reino Unido, Ettore Bocchia y Davide Cassi en Italia [3] , Dani y Raimundo García en España [4] .

Su uso principal estaba relacionado con la producción del denominado "helado improvisado" [5].

Estas preparaciones improvisadas utilizaban la inmersión en nitrógeno de los alimentos para crear nuevas texturas o contrastes de temperatura y textura en el paladar entre el interior y el exterior de los alimentos. Claramente, el peligro no justificaba ni remotamente estos cambios de coherencia.

Industria química

Varios productos químicos también se muelen a baja temperatura; es una técnica que se utiliza principalmente para plásticos, medicamentos e insecticidas.

Varias reacciones químicas en las que aparecen especies particularmente inestables requieren un control cuidadoso de la temperatura; en estos casos, se puede utilizar nitrógeno líquido para enfriar el reactor.

Investigación científica

En muchos campos de la investigación científica es necesario operar a bajas temperaturas y el nitrógeno líquido resulta ser el medio más conveniente para satisfacer esta necesidad cuando la temperatura requerida no es inferior a -192 ° C. Por ejemplo se utiliza en el estudio de superconductores y en todas sus aplicaciones ( SQUID , NMR , aceleradores de partículas , etc.). En la difracción de rayos X , si la muestra se mantiene a baja temperatura, el movimiento vibratorio se limita y se permite una mayor resolución de la medición. Incluso en espectroscopia y astronomía, se pueden obtener medidas de mayor resolución gracias al nitrógeno líquido, esta vez enfriando el detector para minimizar el ruido de fondo.

Tecnologías de construcción

En la excavación de túneles o pozos en suelos húmedos, es posible tomar la precaución de congelar el suelo para evitar inundaciones y así permitir a los trabajadores trabajar en condiciones de mayor seguridad.

Metalurgia

En metalurgia y hierro y acero , el nitrógeno líquido se utiliza para enfriar la escoria, para el endurecimiento criogénico, en las técnicas de contracción y en particular de extrusión . En los sistemas de corte por láser se utiliza como almacenamiento nitrógeno líquido para poder utilizarlo durante el proceso de corte de grandes cantidades en estado gaseoso.

Tecnologías medioambientales

El nitrógeno líquido se puede utilizar con buenos resultados para condensar y así retener las emisiones de compuestos orgánicos volátiles en las plantas de fabricación. Se espera que esta técnica, aunque todavía económica, se utilice cada vez más con el objetivo de mejorar aún más los estándares de calidad del aire en las áreas industriales.

Tecnologias medicas

En cirugía dermatológica , la crioterapia ha demostrado ser una buena alternativa al láser o la cirugía clásica en el tratamiento de numerosas patologías. Junto con el dióxido de carbono , el nitrógeno líquido es uno de los criógenos más utilizados también en este campo.

Informática

El nitrógeno líquido se usa como refrigerante en ciertos sistemas de enfriamiento para computadoras . Debido a las bajas temperaturas que permite alcanzar, se presta especialmente bien a la refrigeración de CPU y GPU sometidas a overclocking extremo y altos voltajes, que de otro modo llevarían a un aumento exponencial de la temperatura y, a la larga, harían que el hardware inutilizable. Esta técnica sigue siendo muy utilizada en la actualidad debido a sus costes no excesivos y su fácil disponibilidad, a diferencia del helio líquido, que es mucho más caro y difícil de encontrar y almacenar.

Nota

  1. ^ Nitrógeno líquido ( PDF ), en messeritalia.it . Obtenido el 11 de marzo de 2015 (archivado desde el original el 2 de abril de 2015) .
  2. ^ Junta de investigación de peligros y seguridad química de Estados Unidos , Boletín de seguridad de peligro de asfixia por nitrógeno, No. 2003-10-B, 2003.
  3. ^ Davide Cassi, Ettore Bocchia, El helado improvisado y otras invenciones gastronómicas , Sperling & Kupfer Editori, 2005, ISBN 8820039370
  4. ^ Dani García, Técnica y contrastes: Tragabuches , Montagud, 2004, ISBN 8472121089
  5. ^ Helado extemporáneo | La cocina científica de Moebius

Otros proyectos

enlaces externos

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