Los líquidos criogénicos son sustancias gaseosas que han sido enfriadas a temperaturas extremadamente bajas hasta alcanzar su estado líquido. Estos fluidos desempeñan un papel fundamental en sectores como la industria, la medicina, la investigación científica, la industria aeroespacial y el procesamiento de alimentos, gracias a su capacidad para conservar, enfriar y presurizar materiales con alta eficiencia.
En este artículo descubrirás qué son los líquidos criogénicos, cómo se producen, cómo se clasifican, cuáles son los más utilizados, cómo se almacenan y qué riesgos implica su manipulación segura.
Qué son los líquidos criogénicos y cómo se obtienen
Los líquidos criogénicos son gases que han sido enfriados intensamente hasta alcanzar puntos de ebullición cercanos o inferiores a -100 °C. Este proceso de enfriamiento debe realizarse siempre por debajo de la temperatura ambiente mediante sistemas controlados de refrigeración y licuefacción.
Aunque cada gas criogénico tiene propiedades físicas y químicas específicas, todos comparten una característica fundamental: pequeñas cantidades de líquido pueden expandirse rápidamente en grandes volúmenes de gas extremadamente frío, lo que los hace altamente eficientes.
Clasificación de fluidos criogénicos
Los fluidos criogénicos pueden clasificarse en tres grupos principales según su comportamiento químico y su nivel de riesgo:
Gases inertes
Estos gases no experimentan reacciones químicas significativas. No son inflamables ni favorecen la combustión.
Principales ejemplos:
- Nitrógeno
- Helio
- Neón
- Argón
- Criptón
Gases inflamables
El gas generado por estos líquidos criogénicos puede inflamarse en presencia de aire.
Ejemplos más comunes:
- Hidrógeno
- Metano
- Gas natural licuado (GNL)
Oxígeno líquido
El oxígeno criogénico requiere una clasificación independiente debido a su gran capacidad para intensificar la combustión. Materiales considerados no combustibles pueden arder de forma violenta en su presencia, y las sustancias orgánicas pueden reaccionar de manera explosiva.
Por esta razón, su manipulación exige protocolos de seguridad específicos y extremadamente estrictos.
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Los líquidos criogénicos más utilizados en la industria
Los fluidos criogénicos se emplean ampliamente en sectores como la medicina, la fabricación industrial, el transporte, la industria aeroespacial, la investigación científica y los laboratorios especializados.
Hidrógeno líquido
El hidrógeno líquido es uno de los líquidos criogénicos más utilizados y cuenta con un gran potencial de futuro, especialmente por su papel como fuente de energía limpia y su versatilidad en aplicaciones industriales y tecnológicas.
Para mantenerse en estado líquido, debe enfriarse y presurizarse hasta una temperatura aproximada de -252,87 °C, lo que reduce su volumen y facilita su almacenamiento y transporte. Sus aplicaciones abarcan múltiples sectores:
- Energía: Se utiliza como gas refrigerante gracias a su alta eficiencia térmica.
- Transporte: Funciona como combustible limpio para vehículos, reduciendo las emisiones y manteniendo una buena autonomía.
- Industria alimentaria: Mejora la calidad y la seguridad de los alimentos durante su procesamiento.
- Aeroespacial: Se emplea como combustible para cohetes y para alimentar sistemas en el espacio.
- Petroquímica: Ayuda a convertir el crudo pesado en combustibles refinados de mayor calidad.
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Nitrógeno líquido
El nitrógeno líquido es uno de los líquidos criogénicos más utilizados y se mantiene a una temperatura aproximada de -196 °C. Sus aplicaciones abarcan múltiples sectores:
- Aeroespacial: fabricación de materiales ligeros y altamente resistentes.
- Automoción: soldadura de piezas, bastidores y componentes estructurales.
- Medicina y biotecnología: conservación de muestras biológicas, congelación de óvulos y crioterapia dermatológica.
- Industria alimentaria y alta cocina: congelación rápida y conservación de alimentos.
- Metalurgia y soldadura industrial.
Helio líquido
El helio líquido tiene el punto de ebullición más bajo de todos los elementos conocidos, por lo que se utiliza ampliamente en:
- Sector sanitario: funcionamiento de equipos de resonancia magnética (RM).
- Industria aeroespacial: presurización de sistemas de fluidos tanto en tierra como en vuelo.
- Automoción: pruebas de componentes críticos y detección de fugas.
- Buceo profesional: mezclado con oxígeno para facilitar la respiración a grandes profundidades.
- Industria electrónica: enfriamiento rápido de semiconductores y circuitos.
Otros líquidos criogénicos populares
tros líquidos de congelación empleados en aplicaciones industriales, médicas y alimentarias incluyen:
- Oxígeno líquido: mejora la eficiencia y la productividad en los procesos industriales.
- Dióxido de carbono líquido (CO₂): se utiliza en cultivos en interiores para aumentar los rendimientos agrícolas y en el procesamiento de alimentos.
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Cómo almacenar líquidos criogénicos
Los líquidos criogénicos que se almacenan son gases comprimidos y mantenidos a temperaturas extremadamente bajas. Una descompresión de gas causaría una expansión tan rápida que ocasionaría la ruptura y posible explosión del contenedor.
Es por esta razón que los contenedores y recipientes para fluidos criogénicos deben ser construidos específicamente para este propósito y seguir los estándares más altos de calidad y seguridad.
Recipientes criogénicos: tipos de almacenamiento
Las temperaturas criogénicas pueden volver frágiles muchos materiales convencionales, como plásticos, caucho o acero al carbono. Por ello, se emplean materiales especializados.
Los recipientes a presión para almacenar estos fluidos incluyen:
- Frascos de laboratorio
- Recipientes Dewar de gran capacidad
- Tanques criogénicos industriales a gran escala
Materiales para los recipientes de almacenamiento
Aunque los recipientes criogénicos presentan diferentes características de forma y diseño según la sustancia que contengan, los recipientes de uso industrial están compuestos de una estructura dividida en tres partes fundamentales:
- Recipiente interior: fabricado en acero inoxidable austenítico o aluminio, diseñado para soportar temperaturas extremas.
- Recipiente exterior: generalmente de acero al carbono, que protege la estructura.
- Capa de aislamiento: compuesta por materiales aislantes térmicos y de vacío de alta eficiencia.
Los tanques de gran capacidad también incorporan un sistema de regulación de presión, que mantiene niveles estables y seguros durante la operación.
Todos los diseños cumplen con los códigos internacionales de ingeniería criogénica, lo que garantiza precisión estructural y máxima seguridad.
Peligros de trabajar con fluidos criogénicos
- Expansión rápida del gas (hasta 700 veces su volumen original), que puede causar explosiones y asfixia en cuestión de segundos.
- Congelación de bronquios y ojos debido a la exposición al vapor frío.
- Quemaduras de primer grado provocadas por el contacto directo con el líquido.
- Hipotermia y lesiones por congelación derivadas del contacto con el vapor frío emitido por estos gases.
Principales riesgos de trabajar con líquidos criogénicos
Uno de los mayores riesgos existentes al trabajar con fluidos criogénicos es la extremadamente alta velocidad a la que son capaces de evaporarse (700I); pudiendo causar explosión y asfixia en cuestión de un abrir y cerrar de ojos.
El vapor emitido por estos gases es capaz de enfriar más rápidamente que el propio líquido, por lo que el contacto con éste puede causar congelación bronquial y ocular.
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Además, el contacto directo con el líquido puede generar quemaduras de primer grado y lesiones por congelamiento o hipotermia, por eso es tan importante utilizar un equipo de protección individual adecuado (en cuanto a ojos, manos y ropa) y seguir siempre las medidas de seguridad pertinentes, teniendo especial cuidado con los ojos.
Indicaciones al trabajar con líquidos criogénicos
Los recipientes aislados (Dewars), utilizados para el transporte y almacenamiento de los líquidos criogénicos, deberán manipularse siguiendo específicamente las pautas marcadas. Cerrarlos o taparlos herméticamente, por ejemplo, resultará en un alto peligro de explosión por condensación de oxígeno.
Trabajar con este tipo de fluidos debe realizarse en lugares abiertos o, como mínimo, suficientemente ventilados, para evitar la falta de oxígeno y el riesgo de mareos. Debe tenerse especial cuidado a la hora de trasvasar, lo cual no debe suceder nunca en espacios cerrados y deben seguirse medidas rigurosas como utilizar un trasvasado de aire, tener cerca un lava-ojos y una ducha o mantener todo libre de grasa.
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