Operação adequada de equipamentos baseados em vácuo

As bombas de vácuo são empregadas em uma ampla gama de procedimentos laboratoriais. Exemplos comuns incluem filtração, secagem, desgaseificação, revestimento evaporativo e espectrometria de massa.

O equipamento da bomba deve ser mantido e operado com segurança para evitar falhas no equipamento, explosões e liberação de produtos químicos. Este vídeo apresentará vários projetos comuns de bombas, discutirá as precauções comuns a serem observadas ao configurar equipamentos de vácuo e demonstrará a segurança operacional.

Vamos começar explorando vários designs de bombas.

Nas bombas de palhetas rotativas, o ar e outros gases são aspirados através de uma entrada por um rotor. Os gases são forçados através de um escapamento selado a óleo, que evita o refluxo, para a saída que sai do sistema. As bombas de palhetas rotativas podem gerar vácuos de dez elevado a três Torr negativos. Essas bombas são autolubrificantes, mas requerem trocas de óleo e são vulneráveis à corrosão por vapor de água.

Nas bombas scroll, o ar passa por uma entrada entre duas espirals excêntricas, uma fixa e a outra orbitando. O movimento comprime o ar e o empurra em direção à saída. Podem ser alcançados vácuos de dez elevado a dois Torr negativos. As bombas scroll são mecanismos "secos" - não requerem óleo ou água, mas os scrolls devem ser substituídos periodicamente à medida que se desgastam. As bombas scroll e as bombas de palhetas rotativas são adequadas para destilação, filtração e desgaseificação.

Um aspirador de água é outro tipo de bomba frequentemente encontrada em laboratórios. Neste tipo de bomba, a água entra por uma entrada para um bico de alta velocidade e sai como um jato de fluido de baixa pressão. Os gases são aspirados por uma porta lateral e forçados à saída. Os aspiradores de água produzem vácuos de apenas 10 Torr. Embora se conectem facilmente a torneiras de pia comuns, eles requerem grandes quantidades de água. Os aspiradores de água são frequentemente usados para secagem e extração.

Por fim, as bombas turbomoleculares produzem vácuo ultra-alto. O ar é forçado a entrar através de estatores alternados e pás de turbina que conduzem as moléculas de gás através da saída conectada a uma bomba de desbaste. As bombas turbomoleculares podem produzir vácuos tão baixos quanto dez elevado a dez Torr negativos, mas requerem outra bomba para primeiro baixar a pressão para 1 Torr. As bombas turbomoleculares são usadas para microscopia eletrônica, crescimento de cristais e revestimento evaporativo.

Agora que você está familiarizado com os projetos, vamos examinar as medidas de proteção e segurança pessoal que devem ser observadas antes de operar essas bombas de vácuo.

Se possível, opere todos os equipamentos de aspiração dentro de uma hotte com o caixilho abaixado. Use óculos de segurança e protetor facial. Eles fornecem proteção contra produtos químicos e detritos caso a vidraria imploda sob o vácuo.

Use vidraria e equipamentos classificados para uso com o nível esperado de vácuo. Verifique se há rachaduras ou outros defeitos na vidraria e na tubulação. Equipamentos defeituosos ou inadequados podem facilmente implodir sob vácuo. Embrulhe vidraria maior que 250 mL em fita, rede ou plástico, como precaução adicional contra detritos voadores.

Se o procedimento for conhecido por gerar vapores corrosivos, selecione uma bomba que possa suportar esses vapores. Certifique-se de que a bomba esteja limpa e livre de corrosão. Para bombas de óleo, verifique o nível do óleo e troque o óleo periodicamente.

Certifique-se de que a bomba esteja nivelada e equilibrada. Conecte a saída da bomba à exaustão do exaustor. Coloque a tubulação com segurança dentro do capô para evitar a liberação de produtos químicos. Certifique-se de que toda a tubulação esteja irrestrita e que não haja vazamentos, especialmente perto dos flanges.

Agora que a bomba de vácuo está configurada, vamos examinar as considerações de segurança durante e após a operação da bomba.

Conecte a entrada da bomba à vidraria por meio de um coletor frio. Uma armadilha fria é um recipiente de vidro que protege a bomba congelando orgânicos voláteis evacuados do aparelho.

Durante o procedimento, a armadilha fria é submersa em gelo seco ou um Dewar de nitrogênio líquido. Use equipamento de proteção criogênico ao manusear esses refrigerantes.

Um perigo potencial é a condensação de oxigênio na armadilha fria para produzir nitrogênio líquido altamente explosivo. Para evitar sua formação, ligue a bomba de vácuo e evacue o aparelho antes de submergir a armadilha fria em nitrogênio líquido. Nunca permita que a armadilha fria entre em contato com nitrogênio líquido se não estiver sob vácuo e nunca abra a linha de vácuo para arejar com a armadilha fria no lugar.

Verifique regularmente se há solventes condensados e oxigênio líquido na armadilha fria. Se necessário, esvazie o coletor frio para evitar a entrada de solventes na tubulação e na bomba de vácuo. Se o oxigênio líquido, um fluido azul claro, estiver visível, encerre o procedimento e peça ajuda, mas não pare o vácuo nem remova o nitrogênio líquido.

Quando o procedimento estiver concluído, retire o coletor de frio do refrigerante e desligue a bomba. Sangre as linhas de vácuo lentamente antes de desconectar o coletor frio e a bomba, para evitar pressurização repentina.

Você acabou de assistir à introdução da JoVE à segurança de laboratório para equipamentos baseados em vácuo. Agora você deve estar familiarizado com os diferentes tipos de bombas de vácuo, seus perigos potenciais e precauções a serem observadas para garantir uma operação segura. Como sempre, obrigado por assistir!