¿Qué es un cilindro Dewar?

¿Qué es un cilindro dewar?

Un cilindro Dewar es un tipo de contenedor que se utiliza para almacenar y transportar materiales criogénicos, como nitrógeno líquido, oxígeno líquido y gas natural licuado. Consiste en un recipiente interior fabricado en acero inoxidable u otros materiales que puedan soportar bajas temperaturas, rodeado por un recipiente exterior que proporciona aislamiento contra la transferencia de calor. El espacio entre los recipientes interior y exterior normalmente se vacía o se llena con un gas a baja presión, para reducir aún más la transferencia de calor y mantener la baja temperatura del contenido.

Los cilindros Dewar llevan el nombre de su inventor, James Dewar, un físico y químico escocés que inventó el primer termo en 1892. El principio básico de un termo y un cilindro Dewar es el mismo: mantener la temperatura de un líquido minimizando el calor. transferencia entre el contenido y el entorno. Sin embargo, la escala y la complejidad de un cilindro dewar son mucho mayores, ya que están diseñados para almacenar grandes cantidades de materiales criogénicos para aplicaciones industriales, médicas y científicas.

Tipos y aplicaciones de cilindro dewar.

Existen varios tipos de cilindros dewar, según su tamaño, forma y función. Los tipos más comunes son:

1. Dewar para líquidos criogénicos: este es el tipo más básico de cilindro dewar, que se utiliza para almacenar y manipular líquidos criogénicos como nitrógeno líquido, oxígeno líquido y gas natural licuado. Consiste en un recipiente encamisado al vacío con una pequeña abertura en la parte superior, llamada cuello, que se puede sellar con un corcho o un tapón. El líquido criogénico se llena a través del cuello y se puede dispensar a través de una válvula o un grifo en el fondo del cilindro Dewar. Los cilindros dewar para líquidos criogénicos se utilizan en diversas industrias, como la metalurgia, la medicina y el procesamiento de alimentos, para enfriar, congelar y conservar materiales.

2. Matraz Dewar: Esta es una versión más pequeña y portátil de un cilindro Dewar, que se utiliza para transportar pequeñas cantidades de líquidos o gases criogénicos. Consiste en un matraz con camisa de vacío, cuello estrecho y tapón, y normalmente se lleva en una funda protectora o en una bolsa. Los matraces Dewar se utilizan comúnmente en laboratorios, hospitales e instalaciones de investigación para almacenar y transportar muestras biológicas, gases medicinales y otros materiales sensibles.

3. Dewar de criostato abierto: se trata de un tipo especializado de cilindro dewar que se utiliza para experimentos que requieren un gran volumen de espacio a temperaturas criogénicas. Consiste en un recipiente con camisa de vacío y tapa abierta, que se llena con helio o nitrógeno líquido para crear un gran baño criogénico. Se pueden sumergir muestras o instrumentos en el baño criogénico para experimentos como superconductividad, física de bajas temperaturas y ciencia de materiales.

4. Dewar crioquirúrgico: se trata de un cilindro dewar que se utiliza para realizar criocirugía, un procedimiento médico que utiliza frío extremo para destruir tejidos anormales, como tumores o verrugas. Consiste en un recipiente encamisado al vacío con una sonda larga y flexible, que se llena con nitrógeno líquido o dióxido de carbono. La sonda se inserta en el tejido a tratar y se libera el líquido criogénico para congelar y matar las células anormales. Los cilindros crioquirúrgicos Dewar se utilizan en dermatología, ginecología y otras especialidades médicas.

Diseño y fabricación de cilindro dewar.

El diseño y fabricación de un cilindro Dewar es un proceso complejo y especializado que requiere experiencia en ciencia de materiales, termodinámica e ingeniería mecánica. Las principales consideraciones al diseñar un cilindro Dewar son:

1. Transferencia de calor: el objetivo principal de un cilindro Dewar es minimizar la transferencia de calor entre el contenido y el entorno, para mantener la baja temperatura del contenido. Esto requiere el uso de materiales con baja conductividad térmica, como acero inoxidable, aluminio o vidrio. El aislamiento al vacío entre los recipientes interior y exterior también desempeña un papel fundamental a la hora de reducir la transferencia de calor.

2. Seguridad: El almacenamiento y manipulación de materiales criogénicos requiere de estrictas medidas de seguridad, para evitar accidentes como explosiones, fugas o quemaduras. Los cilindros Dewar deben diseñarse y fabricarse para resistir altas presiones e impactos y para evitar el escape de gases o líquidos criogénicos. También deben estar equipados con dispositivos de seguridad como válvulas de alivio de presión, discos de ruptura y alarmas.

3. Accesibilidad: Los cilindros Dewar deben diseñarse para facilitar el acceso, el llenado y la dispensación del material criogénico. Esto incluye características como una amplia abertura en la parte superior, un fondo inclinado para un drenaje completo y una válvula o grifo para una dispensación controlada.

El proceso de fabricación de un cilindro dewar implica varios pasos, entre ellos:

1. Selección y preparación del material: los recipientes interior y exterior de un cilindro Dewar suelen estar hechos de diferentes materiales, como acero inoxidable y acero al carbono. Los materiales deben seleccionarse en función de su compatibilidad con el material criogénico, sus propiedades térmicas y su resistencia mecánica. Luego se cortan, se les da forma y se pulen hasta obtener el tamaño y la forma deseados.

2. Ensamblaje: Los recipientes interior y exterior se ensamblan y sueldan entre sí, utilizando técnicas de soldadura especializadas como TIG o soldadura por haz de electrones. El aislamiento al vacío se crea evacuando el espacio entre los recipientes o llenándolo con un gas a baja presión como helio o nitrógeno.

3. Pruebas y control de calidad: El cilindro dewar se somete a diversas pruebas para garantizar su seguridad y confiabilidad. Estas pruebas incluyen pruebas de presión, pruebas de fugas y ciclos térmicos. El cilindro Dewar también debe cumplir con varias normas y regulaciones, como el Código ASME para calderas y recipientes a presión, para garantizar el cumplimiento de las normas de seguridad.

Conclusión

Los cilindros Dewar son componentes esenciales en el almacenamiento y transporte de materiales criogénicos y desempeñan un papel fundamental en una amplia gama de industrias y aplicaciones. Están diseñados y fabricados con cuidado para garantizar su seguridad, confiabilidad y eficacia. A medida que avance la tecnología y surjan nuevas aplicaciones para materiales criogénicos, la demanda de cilindros Dewar seguirá creciendo y su diseño y fabricación evolucionarán para afrontar nuevos desafíos y requisitos.