Trabajo con fuentes calientes y frías

La aplicación de técnicas de temperaturas extremas es una parte esencial en la investigación científica y los procesos industriales. Por lo tanto, una formación adecuada en seguridad es un requisito previo para evitar lesiones.

A menudo se requieren altas temperaturas para las reacciones químicas o destilaciones. Las llamas abiertas se utilizan con frecuencia para la esterilización y modificación de equipos médicos y de laboratorio.

Por otro lado, a menudo se necesitan temperaturas muy bajas para controlar reacciones altamente exotérmicas y para enfriar instrumentos como un espectrómetro de resonancia magnética nuclear o una línea de Schlenk.

Las placas calientes y los quemadores Bunsen se usan comúnmente para operaciones a alta temperatura, mientras que el hielo seco o el nitrógeno líquido se aplican para un enfriamiento extremo. Sin embargo, todas estas fuentes pueden proporcionar peligros significativos si no se manejan con cuidado.

Este video ilustrará la naturaleza peligrosa de las técnicas de temperaturas extremas, cómo operar y trabajar de manera segura con estas fuentes y qué hacer en caso de una emergencia.

Un mechero Bunsen utiliza metano, propano o butano para crear una llama abierta. La temperatura de esta llama se puede ajustar aproximadamente entre 250 y 1200 grados centígrados.

En comparación, una placa calefactora consiste en una superficie plana hecha de aluminio o cerámica y utiliza electricidad para generar calor. Las placas calefactoras no tienen llamas abiertas y se pueden controlar con mayor precisión con temperaturas que oscilan entre 50 y 350 °C.

Si es necesario, se pueden alcanzar temperaturas más altas con placas calefactoras especiales que alcanzan hasta 1250 °C. Para evitar riesgos de incendio, las llamas abiertas y las altas temperaturas de las fuentes calientes deben manipularse con mucho cuidado.

Las fuentes de frío también pueden ser peligrosas. El hielo seco, que es la forma sólida del dióxido de carbono, proporciona temperaturas tan bajas como -78 °C. Además de las quemaduras por frío, la sublimación excesiva del hielo seco podría provocar la acumulación de gas dióxido de carbono en muy poco tiempo, lo que supone un peligro de hipercapnia.

Por último, el nitrógeno líquido, un fluido criogénico, se utiliza cuando son necesarias temperaturas aún más bajas. Puede proporcionar una temperatura de baño tan baja como -196 °C.

El nitrógeno líquido puede expandirse 695 veces en volumen y, al vaporizarse, puede causar una deficiencia extrema de oxígeno en el aire circundante, lo que provoca asfixia, inconsciencia y muerte en circunstancias extremas.

Además, la exposición prolongada a la piel puede provocar rápidamente congelación. La exposición corta a los fluidos oculares puede dañarlos permanentemente.

Ahora que conoce las propiedades y los peligros de las fuentes de calor y frío, echemos un vistazo a cómo trabajar de manera segura con estos componentes.

Antes de usar cualquier fuente de calor, familiarícese con la ubicación de un extintor de incendios y una manta ignífuga. Quítate las joyas y ata el cabello largo hacia atrás. Siempre use una bata de laboratorio, gafas de seguridad, zapatos cerrados y guantes. También debe considerar el uso de guantes de protección térmica, que aíslan eficazmente hasta 650 ?C.

Limpie el área de cualquier sustancia combustible como papel o productos químicos. Coloque el mechero Bunsen lejos de los equipos aéreos o accesorios de iluminación por lo menos 12 pulgadas. Verifique que la conexión de la manguera a la fuente de gas no tenga fugas y use la señalización adecuada para notificar que el quemador está en funcionamiento. Use un encendedor con una boquilla extendida para encender el quemador.

Una vez que el mechero Bunsen esté funcionando, nunca deje la llama abierta desatendida. Cuando haya terminado, cierre la válvula del quemador Bunsen, cierre el gas inmediatamente y cierre la conexión a la fuente de gas, dejando que el quemador se enfríe antes de manipularlo o limpiarlo después de su uso.

Muchas placas calefactoras vienen con un agitador magnético incorporado, lectura digital y una entrada de termopar para ajustar y mantener la temperatura.

Al igual que para el quemador Bunsen, conozca la ubicación del extintor y qué tipo usar. Nunca use agua o nitrógeno líquido para extinguir el fuego del baño de aceite, sino un extintor de incendios de clase B.

Siempre use equipo de protección personal mientras trabaja con una placa calefactora. Al calentar sustancias volátiles y peligrosas, retire los materiales inflamables o combustibles alrededor de la placa calefactora y coloque la placa calefactora en la campana.

Una vez que se haya familiarizado con las propiedades y la escala de su experimento, elija la placa calefactora del tamaño correcto, la cristalería resistente al calor y sin grietas hecha de borosilicato y un baño de aceite.

Asegúrese de que la temperatura del experimento esté por debajo del punto de inflamación de su baño de aceite. Utilice siempre un condensador cuando caliente disolventes o sustancias volátiles.

Si es necesario agregar solvente al experimento calentado, use un embudo de caída que ecualice la presión. No agregue solvente directamente, ya que podría causar un incendio repentino. Al igual que con el mechero Bunsen, no deje la placa caliente desatendida.

Los materiales con un punto de ebullición muy bajo, como el éter dietílico, deben calentarse con un baño de agua en lugar de un baño de aceite para evitar un riesgo significativo de incendio.

Si se utilizan papel de aluminio o recipientes metálicos, como bloques de aluminio, para calentar, se debe prestar especial atención y precaución. En comparación con un baño de aceite, no es posible ver si está caliente o frío, por lo tanto, siempre verifique la temperatura con un termómetro y use guantes resistentes al calor.

Ahora que ha aprendido sobre el uso de fuentes calientes, echemos un vistazo al otro extremo: las fuentes frías.

El hielo seco debe almacenarse en un recipiente de poliestireno y, si es posible, en una cámara frigorífica para minimizar la sublimación. Almacene hielo seco en áreas adecuadamente ventiladas para evitar la hipercapnia. No utilice un recipiente completamente hermético para evitar la expansión del contenedor y posiblemente una explosión causada por la sublimación del hielo seco.

Use equipo personal de protección cuando manipule hielo seco. Para mayor protección, puede usar guantes criogénicos, que contienen un aislamiento multicapa contra las bajas temperaturas. Además, para obtener y transportar pequeñas cantidades de hielo seco, utilice una pala de plástico grande y un cubo de poliestireno.

Cuando termines, vuelve a colocar el hielo seco limpio en el recipiente de almacenamiento o deja que se sublime. Si se hizo un baño de enfriamiento con hielo seco, deséchelo en el contenedor de desechos peligrosos. Nunca deseches el hielo seco directamente en el fregadero o en el bote de basura.

El nitrógeno líquido se almacena y manipula mediante Dewars, que es un tipo de recipientes de doble pared con un vacío entre las paredes.

Siempre use equipo personal de protección cuando manipule nitrógeno líquido. Esto incluye guantes aislantes y una mascarilla facial, especialmente cuando se vierte nitrógeno líquido, ya que el líquido tiende a salpicar.

Asegúrese de que todas las áreas estén bien ventiladas. Cuando transfiera nitrógeno líquido, nunca llene el Dewar más del 80% de su capacidad y nunca cierre herméticamente el recipiente para evitar la acumulación de presión. Además, se deben tomar precauciones adicionales al usar una línea Schlenk. Si la trampa fría está sumergida en nitrógeno líquido y se extrae aire, puede condensar el oxígeno en la trampa de enfriamiento, creando mezclas explosivas de oxígeno líquido con materiales orgánicos en la trampa.

Recuerde que las fuentes calientes y frías pueden ser un peligro y un riesgo para la salud.

En caso de un pequeño incendio, utilice el extintor adecuado. Si el incendio es demasiado grande, active la alarma de incendio o llame al 911. Evacue el edificio siguiendo las instrucciones de emergencia de su institución.

En caso de una quemadura en la piel causada por una fuente caliente, mantenga el área afectada bajo agua fría durante al menos 10 minutos. En caso de quemadura por frío, mantenga el área afectada bajo agua tibia y no caliente durante al menos 10 minutos. No frote el área afectada, aplique un apósito estéril y busque más atención médica.

En caso de salpicaduras de sustancias muy calientes o frías en los ojos, enjuague inmediatamente con abundante agua con lavaojos y busque atención médica.

En caso de mareo o pérdida del conocimiento, cuando trabaje con nitrógeno líquido o hielo seco, traslade a la persona afectada a un área bien ventilada y busque atención médica adicional si es necesario.

Acabas de ver la introducción de JoVE al trabajo con fuentes frías y calientes. Ahora debe comprender los peligros de estos materiales, cómo trabajar con ellos de manera segura y qué hacer en caso de una emergencia como un incendio o una quemadura. Como siempre, ¡gracias por mirar!