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Un matraz Dewar de nitrógeno líquido, a menudo simplemente llamado Dewar, es un matraz de vacío especializado diseñado para almacenar y transportar gases licuados como el nitrógeno líquido (LN2) a temperaturas muy bajas. Llamado así por el químico escocés James Dewar, quien lo inventó en 1892, el matraz Dewar juega un papel crucial en los campos de la criogenia, la biología y diversas aplicaciones industriales donde se requiere la preservación o enfriamiento a bajas temperaturas. La función principal de un Dewar es mantener la baja temperatura del gas licuado almacenado y garantizar la seguridad durante la manipulación. Por ejemplo, la temperatura del nitrógeno líquido es de alrededor de -196 grados Celsius o -321 grados Fahrenheit. Puede mantener muestras biológicas, incluidos tejidos, sangre o células reproductivas como espermatozoides y óvulos, congeladas y preservadas durante períodos prolongados. Esta preservación es vital para la investigación en criobiología, los trasplantes de órganos y los tratamientos de fertilidad.
Además, el LN2 también se utiliza en muchas aplicaciones industriales, como el enfriamiento criogénico, el purgado con nitrógeno y el procesamiento de alimentos. Un matraz Dewar de nitrógeno líquido también es esencial en estos escenarios. El nitrógeno líquido dentro del Dewar también puede enfriar el equipo o los materiales que necesitan enfriamiento criogénico, como semiconductores, superconductores y algunas herramientas electrónicas. Además, el LN2 se utiliza a menudo para el purgado con nitrógeno en paquetes sellados, eliminando el aire de las bolsas o latas, especialmente en las industrias de bebidas y farmacéuticas. Además, el LN2 también se aplica en la industria del procesamiento de alimentos para el procesamiento de alimentos criogénicos, que puede preservar rápidamente la frescura de los productos.
Los matraces Dewar de nitrógeno líquido vienen en varios tipos, cada uno diseñado con aplicaciones específicas en mente. Los siguientes son algunos de los tipos comunes de matraces Dewar:
Dewars de laboratorio:
Estos se utilizan comúnmente en laboratorios para almacenar y manipular nitrógeno líquido. Están diseñados para el uso diario y vienen en varios tamaños, desde pequeños contenedores con forma de matraz hasta unidades más grandes y sustanciales.
Mini Dewars:
Estas son versiones más pequeñas de los Dewars estándar, diseñadas para la comodidad y la portabilidad. Normalmente se utilizan para aplicaciones localizadas donde solo se necesita una pequeña cantidad de nitrógeno líquido.
Dewar de presión controlada:
Estos Dewars están diseñados para manipular de forma segura situaciones en las que la presión de un gas almacenado puede cambiar debido a cambios de temperatura u otros factores. Tienen válvulas de alivio de presión y otras características de seguridad para evitar la acumulación de presión.
Dewar de transporte:
Los Dewars de transporte están diseñados para el transporte seguro y protegido de nitrógeno líquido. A menudo son más robustos y vienen con características de seguridad para evitar fugas o derrames durante el transporte.
Matraz Dewar:
Los matraces Dewar son Dewars compactos y portátiles que se asemejan a los termos. Normalmente se utilizan para almacenar pequeñas cantidades de nitrógeno líquido y son populares en laboratorios e instalaciones médicas.
Dewar al vacío:
Los Dewars al vacío utilizan el principio del aislamiento al vacío para mantener temperaturas bajas y reducir la transferencia de calor. Son efectivos para mantener el nitrógeno líquido frío durante períodos prolongados.
El diseño de los matraces Dewar de nitrógeno líquido está pensado para mantener el nitrógeno licuado en su interior a una temperatura extremadamente baja y para protegerlo del calor. Las siguientes son algunas de las características y aspectos prominentes de este diseño:
Composición del material:
Los matraces Dewar de nitrógeno líquido suelen estar hechos de materiales metálicos como acero inoxidable, aluminio o níquel. Estos materiales tienen una resistencia relativamente alta a la corrosión y una baja resistencia a temperaturas extremadamente bajas.
Estructura del recipiente:
Los matraces Dewar constan de dos partes principales: el recipiente interior y el recipiente exterior. El recipiente interior contiene nitrógeno licuado y está sellado desde el exterior por un espacio de vacío. El espacio de vacío entre los recipientes interior y exterior actúa como una capa aislante para evitar la transferencia de calor. El recipiente interior suele estar diseñado para resistir altas presiones y bajas temperaturas.
Aislamiento y vacío:
El espacio de vacío aísla el matraz Dewar. Dado que no hay aire en el espacio de vacío, incluso la transferencia de calor a través del aire se evita. Como tal, el matraz Dewar conserva el frío del nitrógeno licuado y el calor proviene de la atmósfera exterior. Este espacio de vacío también está diseñado para resistir la presión externa, lo que ayuda a mantener la integridad estructural del matraz.
Cuello y apertura:
El cuello del matraz Dewar es el área donde se puede llenar o quitar el nitrógeno líquido. A menudo está diseñado para ser resistente a la presión y para mantener un sello hermético. Los matraces Dewar también pueden utilizar cierres especializados para garantizar que el nitrógeno líquido permanezca sellado y para minimizar el riesgo de que el gas nitrógeno escape a la atmósfera.
Características de seguridad:
El nitrógeno líquido es extremadamente frío y puede causar congelación o asfixia en espacios confinados. Por lo tanto, los matraces Dewar a menudo vienen con características de seguridad como válvulas de alivio de presión y discos de ruptura. Estos componentes alivian la presión excesiva que podría acumularse y garantizan que el matraz funcione de forma segura.
Forma y tamaño:
Los matraces Dewar vienen en diferentes formas y tamaños para adaptarse a diversas aplicaciones. Algunos son altos y estrechos, mientras que otros son cortos y anchos. Esta diversidad permite el almacenamiento óptimo de nitrógeno líquido según las necesidades del usuario.
Almacena muestras biológicas
El nitrógeno líquido se utiliza para la criopreservación. Esto ayuda a almacenar muestras biológicas como células, tejidos y células reproductivas. Estas muestras se pueden utilizar en el futuro para la investigación o el tratamiento. La temperatura ultrafría del nitrógeno líquido detiene todas las actividades biológicas. Esto evita el daño celular y mantiene la integridad de la muestra durante largos períodos. Los laboratorios biológicos utilizan matraces Dewar para mantener de forma segura estas valiosas muestras en estado congelado hasta que sean necesarias.
Conserva alimentos y órganos
El nitrógeno líquido también se utiliza para conservar alimentos y órganos trasplantados. Para los alimentos, el nitrógeno crea un ambiente muy frío que evita que crezcan las bacterias. Esto ayuda a mantener los alimentos seguros y frescos para comer. Para los órganos, los médicos utilizan nitrógeno para mantenerlos congelados. Esto es importante para que los órganos se mantengan en buen estado antes de ser trasplantados a los pacientes. Tanto los alimentos como los órganos se pueden conservar mediante nitrógeno líquido para su uso futuro.
Preparación de alimentos
En el campo culinario, el nitrógeno líquido se utiliza para la gastronomía molecular. Este es un método de cocción basado en la ciencia. El nitrógeno ayuda a los chefs a congelar rápidamente los ingredientes. Esto crea texturas y sabores únicos en los platos. Por ejemplo, el nitrógeno puede congelar instantáneamente las frutas manteniendo su sabor y nutrientes. Esto permite a los chefs hacer interesantes postres helados y espumas. El uso de nitrógeno en la cocina permite a los chefs probar nuevas recetas con consistencias inusuales.
Enfriamiento en experimentos
El nitrógeno líquido también se utiliza para el enfriamiento en varios experimentos. Los científicos lo utilizan para enfriar rápidamente el equipo. Esto hace que las máquinas funcionen mejor en algunas pruebas. El nitrógeno también se utiliza para bajar las temperaturas de los materiales. Esto ayuda a los investigadores a estudiar su comportamiento a temperaturas muy frías. Muchos laboratorios confían en matraces Dewar para proporcionar nitrógeno para enfriar herramientas y experimentos fascinantes.
Pruebas de superconductividad
Algunos materiales pueden conducir la electricidad sin ninguna resistencia. Esto se llama superconductividad. Pero, ciertos materiales solo se vuelven superconductores a temperaturas muy bajas. El nitrógeno líquido se utiliza para probar estas sustancias para ver si pueden superconducir. Usando baños de hielo de nitrógeno, los investigadores pueden verificar si los materiales son superconductores. Esto permite estudios para encontrar nuevos superconductores que funcionen a temperaturas más altas.
Preservación del ADN y las proteínas
Para la biología molecular, el nitrógeno líquido se utiliza para mantener el ADN, el ARN y las proteínas seguros. Estas importantes moléculas pueden descomponerse fácilmente si no se almacenan correctamente. El frío extremo del nitrógeno detiene todas las reacciones químicas. Esto evita cualquier daño al ADN, ARN y proteínas. Los laboratorios utilizan nitrógeno para garantizar que estas muestras vitales permanezcan intactas para la investigación y el análisis a largo plazo.
Aplicación
Los matraces Dewar de nitrógeno líquido se utilizan en diversas industrias y aplicaciones. Algunas aplicaciones requieren almacenar una gran cantidad de nitrógeno líquido, mientras que otras lo necesitan para la criopreservación. Además, algunas industrias requieren la apertura frecuente del matraz, mientras que otras necesitan lo contrario. Por lo tanto, elija un matraz Dewar en función de la aplicación para la que se utilizará.
Tipo de matraz Dewar
Hay dos tipos de matraces Dewar: estacionarios y portátiles. El matraz Dewar estacionario es adecuado para aplicaciones que requieren que el contenedor de nitrógeno líquido se fije en un lugar. Por otro lado, un matraz Dewar portátil es adecuado para transportar el nitrógeno líquido a diferentes lugares.
Material
Los matraces Dewar están hechos de materiales como vidrio, plástico y metal. Los matraces Dewar metálicos son adecuados para contener temperaturas extremas. Los matraces Dewar de vidrio se utilizan en laboratorios, mientras que los de plástico son ligeros y menos costosos.
Temperatura
El nitrógeno líquido tiene una temperatura de -196 grados C. Por lo tanto, asegúrese de que el matraz Dewar pueda soportar esta temperatura o incluso más baja.
Características de seguridad
Las características de seguridad como las válvulas de alivio de presión, el aislamiento al vacío y los protectores de cuello son importantes en un matraz Dewar. Garantizan que el matraz sea seguro de usar y previene los riesgos de accidentes.
Tamaño y capacidad
Elija un matraz Dewar con un tamaño y una capacidad que puedan satisfacer las necesidades. Si la aplicación requiere almacenar una gran cantidad de nitrógeno líquido, es mejor elegir uno con una mayor capacidad. Sin embargo, si solo se utiliza para pequeñas cantidades, una capacidad más pequeña será suficiente.
Coste
El costo del matraz Dewar de nitrógeno líquido varía según las características, el material y el tipo. Generalmente, los matraces Dewar portátiles son más caros que los estacionarios. Elija uno que sea rentable pero que no comprometa la calidad.
P1: ¿Qué es un matraz Dewar de nitrógeno líquido?
A1: Un matraz Dewar de nitrógeno líquido es un contenedor de aislamiento al vacío diseñado para almacenar y transportar gases licuados como nitrógeno líquido a temperaturas extremadamente bajas.
P2: ¿Cuál es el propósito de un matraz Dewar de nitrógeno líquido?
A2: Su principal objetivo es mantener los gases licuados como el nitrógeno en estado criogénico minimizando la transferencia de calor y manteniendo una baja presión.
P3: ¿Cómo funciona un matraz Dewar de nitrógeno líquido?
A3: Funciona creando un vacío entre dos paredes, que actúa como aislamiento, y el matraz interior mantiene bajas temperaturas.
P4: ¿Cuáles son los tipos de matraces Dewar de nitrógeno líquido?
A4: Generalmente se clasifican en tres tipos: Dewars estacionarios, portátiles y mini Dewars, en función del tamaño y la movilidad.
P5: ¿Cuáles son las aplicaciones de los matraces Dewar de nitrógeno líquido?
A5: Se utilizan en laboratorios, instalaciones médicas y sectores industriales para diversas aplicaciones que requieren almacenamiento y transporte criogénico.
