Cuáles son las medidas críticas necesarias en las cajas de guantes inertes?

Cuáles son las medidas críticas necesarias en las cajas de guantes inertes y cómo se hacen?

Las cajas de guantes se utilizan en miles de aplicaciones en laboratorios y fábricas de todo el mundo. Su finalidad principal es permitir la manipulación segura de Materiales y suelen tener una atmósfera inerte. El espacio relativamente pequeño del interior de la caja de guantes facilita el mantenimiento de las condiciones correctas, así como la seguridad de los operarios.

En este artículo se analizan las variables que deben controlarse (presión, temperatura, humedad, pureza y composición del gas) y se recomiendan las mejores prácticas para instalar correctamente los equipos de medición.

Cuáles son los gases inertes más utilizados en las cajas de guantes?

Como era de esperar, los gases inertes más utilizados en las cajas de guantes son el nitrógeno (N2) y el argón (Ar), ya que son fáciles de adquirir y económicos. Protegen las sustancias químicas reactivas de la oxidación y también garantizan que las sustancias volátiles no se incendien ni exploten. El helio (He) también se utiliza a veces para crear una atmósfera inerte. Otros gases que se utilizan a veces son el hidrógeno (H2) y el dióxido de carbono (CO2) para crear atmósferas especiales, por ejemplo para experimentos con plantas. El hidrógeno en cantidades específicas puede ser necesario para que se produzcan reacciones químicas. En estos casos, es necesario un control para garantizar que la cantidad de hidrógeno con el gas inerte es exactamente la correcta.

¿Cuáles son los parámetros clave que hay que controlar?

Nitrógeno

La monitorización de trazas de nitrógeno (N2) en una caja de guantes inerte es el método más eficaz y fiable para detectar fugas en argón (Ar) o helio (H2) - el aire tiene un 78% de nitrógeno, por lo que la presencia de N2 es una muy buena indicación de una fuga.

El uso de un analizador en línea de trazas de impurezas instalado como parte de un sistema de muestreo extractivo proporcionará una indicación fiable de fugas.

Oxígeno

La monitorización de trazas de oxígeno en una caja de guantes inerte es el método más eficaz para detectar fugas en atmósferas inertes de argón y helio y también puede utilizarse para detectar fugas si la caja de guantes está llena de nitrógeno como gas inerte.

Existen dos técnicas de medición para garantizar la pureza de un gas inerte utilizado en una caja de guantes:

  • 1. Comprobación puntual de la pureza del Suministrador antes de introducir el gas en la caja de guantes. Esto puede llevarse a cabo utilizando un analizador de oxígeno portátil.
  • 2. 2. Supervisar el interior de la guantera en busca de trazas de oxígeno, que es un buen indicador de fugas. Transmisores de oxígeno son pequeños y se instalan fácilmente in situ (directamente dentro de la guantera) para estas aplicaciones.

Humedad

En las cajas de guantes en las que se mantienen condiciones ultra secas, a menudo se instalan transmisores de trazas de humedad para detectar posibles fugas. Si los niveles de humedad aumentan, es un buen indicador de que está entrando aire ambiente en el sistema.

A menudo, los niveles de humedad se controlan a un nivel específico para garantizar las condiciones adecuadas para el proceso o el experimento. En el caso de condiciones más húmedas, un polímetro de humedad proporcionará mediciones rápidas y precisas.

Todos los parámetros anteriores - N2, O2 y H2O - pueden medirse utilizando un único analizador de impurezas en línea para múltiples gases.

Temperatura y presión

También son dos parámetros importantes que influyen en las mediciones de humedad o del punto de rocío. Puede obtener más información al respecto en un post anterior: Teoría 5 de la Academia de Humedad: Efecto de la temperatura y la presión sobre el %rh.

¿Por qué la temperatura y la presión de la caja de guantes pueden ser diferentes a las condiciones ambientales? Dependiendo del proceso o experimento que se lleve a cabo en la caja de guantes, mantener una temperatura constante podría ser esencial. Por ejemplo, puede ser necesario que sea generalmente más alta o más baja que las condiciones ambientales típicas.

La presión en una caja de guantes suele estar relacionada con la seguridad. Cuando se manipulan materiales potencialmente peligrosos, como bacterias o virus, la presión de la caja de guantes debe ser inferior a la ambiente. En caso de fuga, el aire será aspirado hacia el interior de la guantera y protegerá a los operarios del contenido. Se utilizan presiones más altas en una caja de guantes cuando es necesario proteger el contenido del aire ambiente: en este caso, la atmósfera de la caja de guantes se expulsa si se produce una fuga. Proporciona una protección adicional, ya que habrá un ligero retraso entre que se produzca la fuga, se active una alarma y se apague el sistema.

En algunos casos, los procesos requieren un vacío en una caja de guantes de vacío especializada, y en este caso cualquier instrumento seleccionado deberá ser capaz de funcionar en vacío.

Creación y mantenimiento de una atmósfera inerte en una caja de guantes

Hay que tener en cuenta cuatro etapas:

Purgado. En esta etapa, se inunda la guantera con un gas inerte seco para eliminar el aire ambiente o el exceso de humedad. La purga tiene lugar antes de la primera puesta en marcha y también después de la limpieza o el mantenimiento. A menudo se utiliza nitrógeno, ya que es económico. Establecimiento de la atmósfera y las condiciones correctas. La caja de guantes se llena con el gas inerte para el proceso, que puede ser N2, Ar, He o una mezcla específica de gases. También se estabilizan los niveles de humedad y temperatura.
Condiciones de control. El oxígeno, la humedad, la temperatura y la presión se controlan continuamente para garantizar que la caja de guantes es estable y hermética.
Regeneración. Los gases inertes de la guantera necesitan una regeneración constante. Aunque la purga (como se ha descrito anteriormente) es habitual en las instalaciones más grandes, también se utilizan sistemas de gestión de gases. Estos sistemas realizan un ciclo de gases a través de las cajas de guantes y utilizan columnas de purificación para limpiar y regenerar los gases inertes.

Instalación de sensores de humedad y oxígeno para obtener la máxima Precisión

Instalar correctamente los transmisores de oxígeno y humedad es esencial para obtener mediciones precisas y fiables. Lea atentamente las directrices de instalación del fabricante, que deben ofrecer instrucciones detalladas para la instalación. Los factores más importantes a tener en cuenta son:

  • Evitar los volúmenes muertos. Los volúmenes muertos son zonas que no están en la trayectoria directa del flujo y pueden atrapar humedad. Si se instala aquí un Transmisor de punto de rocío se obtendrán lecturas más húmedas de lo esperado.
  • El efecto del caudal. Los cambios en los caudales pueden provocar velocidades de respuesta y precisión inesperadas tanto en los transmisores de humedad como en los de oxígeno; siga siempre las directrices de los fabricantes en relación con los caudales óptimos.
  • El efecto de la presión. Tanto la presión negativa como la positiva pueden afectar al rendimiento de los sensores: compruebe las recomendaciones de los fabricantes antes de instalarlos. En las cajas de guantes de vacío es especialmente importante asegurarse de que los instrumentos seleccionados son adecuados para su uso en vacío.
  • Exposición a contaminantes.
  • Exposición a contaminantes. Los sensores instalados en cajas de guantes pueden estar expuestos a una serie de contaminantes como polvos, disolventes, productos químicos y lejía que pueden utilizarse para el lavado. Asegúrese siempre de que se utilizan los filtros adecuados con todos los sensores y, si la atmósfera dentro de la caja de guantes va a ser especialmente agresiva, el uso de muestreo extractivo puede dar mejores resultados.
  • Utilizar los racores correctos que sean compatibles tanto con la guantera como con los Transmisores que se instalen. Las bridas KF40 y KF25 son estándar.

Para más detalles sobre la correcta instalación de transmisores de humedad de trazas, lea nuestro post relacionado: Medición fiable del punto de rocío: Cómo instalar un transmisor de punto de rocío para obtener la mejor precisión de medición

PST recomienda

Somos conscientes de que las aplicaciones específicas de las cajas de guantes tienen requisitos muy diferentes. Nuestras gamas de transmisores de humedad y transmisores de oxígeno permiten su uso en una amplia gama de condiciones y situaciones. El programa de intercambio de sensores para transmisores de humedad y oxígeno garantiza que el mantenimiento sea rápido, sencillo y resulte en interrupciones y tiempos de inactividad mínimos.

Para aplicaciones de caja de guantes más complejas, en las que se analizan múltiples trazas de impurezas, nuestros analizadores en línea de trazas de impurezas, selectores de corrientes de gas y purificadores de gas integrados proporcionan sistemas completos llave en mano que son asequibles y fiables.

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