Sistemas de Calefacción y Enfriamiento en Laboratorio

Sistemas de Calefacción

Calentamiento Directo

El agente calorífico contacta directamente con el recipiente que contiene el producto. Fuentes de calor: electricidad, gas, vapor de agua.

Calentamiento Indirecto

El producto a calentar no contacta directamente con la fuente de calor, sino a través de un material intermedio (líquido, sólido, gas). Se denominan baños de calefacción.

Termopar

Dispositivo con dos metales que genera una diferencia de voltaje proporcional a la temperatura.

Escala Kelvin

Todas las temperaturas son positivas. El punto de fusión del hielo es 273.16 K.

Ventajas Calefacción Eléctrica

No produce humos ni gases, ideal para calentar productos inflamables.

Elementos Calefacción Eléctrica

Resistencias eléctricas (Nicromo), sistemas de inducción, metales refractarios, recipientes (crisol, cápsulas de níquel, platino, porcelana).

Tipos de Hornos Eléctricos

Mufla

1000-1200 °C. Bloque de material refractario con resistencias de carburo de silicio. Usado para calcinaciones, incineraciones y fusiones.

Horno de Crisol

1100 °C. Cilindro de cuarzo con resistencia en un surco. Permite colocar la muestra en posición vertical.

Tubular

Similar a la mufla, 1500-1600 °C. Material de cuarzo o porcelana.

Estufas

Secado de productos hasta 300 °C. Resistencias en doble camisa y sistema de circulación forzada de aire.

Hornillo

Placas calefactoras.

Mechero Eléctrico Hofman

830 °C. Pieza de cerámica en forma de embudo con resistencia eléctrica.

Manta Calefactora

Calienta líquidos inflamables en destilación, extracción, evaporación. Hilos de Nicromo entre lana de vidrio.

Resistencia de Inmersión

Calentar líquidos en recipientes abiertos o cerrados. Resistencia en espiral protegida por vaina resistente al calor.

Aparatos de Calefacción de Gas

Mechero

Mechero Meker

1600 °C. Orificios en la base.

Baños de Calefacción

Métodos indirectos: arena, agua, líquidos, aire caliente, metálicos, vapor de agua.

Sistemas de Enfriamiento en Laboratorio

El calor depende de la masa y el material. Criogenia: estudio de bajas temperaturas.

Aplicaciones del Frío en Laboratorio

• Cambios de estado
• Estudio de comportamiento de materiales
• Prácticas crioscópicas
• Conservación de material biológico
• Ralentizar reacciones

Frigoría

Energía térmica a sustraer de 1 kg de agua para reducir su temperatura 1 °C.

Obtención de Bajas Temperaturas

Fenómenos Físicos

• Fusión de sólido o líquido
• Vaporización de líquido a gas
• Disolución de soluto
• Expansión de gas

Fenómenos Químicos

Reacciones endotérmicas.

Mezclas Frigoríficas

Descenso de temperatura por disolución de un sólido.

Concentraciones

• Diluidas: mínima cantidad de soluto.
• Saturadas: máxima cantidad de soluto a una temperatura y presión.
• Sobresaturadas: exceso de soluto, disolución inestable.

Fluidos Refrigerantes

Transportan calor del foco frío al caliente. No deben ser inflamables, tóxicos ni corrosivos.

Refrigerantes

Condensan vapores en la destilación. Tubos de vidrio con líquido refrigerante.

Recipientes para Bajas Temperaturas

• Vaso Dewar: doble pared para conservar el frío.
• Recipiente para aire líquido: manejo de nitrógeno u oxígeno.

Producción de calor: sólido-líquido (fusión), líquido-gas (vaporización). Procesos endotérmicos.

Disminución de temperatura: gas-líquido (condensación), líquido-sólido. Procesos exotérmicos.

Factores en la Toma de Muestras

• Tamaño de la muestra
• Estabilidad
• Conservación
• Coste económico

Teoría de Muestreo

Conocimientos para asegurar que el análisis se realiza sobre una fracción representativa.

Estrategia de Muestreo

Aplicación práctica de la teoría de muestreo. Incluye objetivos, parámetros, ámbito de aplicación, instrumentos, procedimientos, consideraciones de transporte y ética.

Sistemas a Muestrear

Homogéneos y heterogéneos.

Errores de Muestreo

Inestabilidad, pérdida de muestra, contaminación.

Métodos Probabilísticos

Aleatorios, estratificados, sistemáticos, secuenciales.

Parámetros de Muestreo A/R

Número de unidades, aceptación, rechazo.

Atributos

Característica cualitativa o cuantitativa sin intervalo.

Variable

Parámetro medible con medida e intervalo de confianza.

NCA

Nivel de Calidad Aceptable. Porcentaje máximo de defectos aceptables.