Muchas de las precauciones de seguridad observadas para los gases comprimidos también se aplican a los líquidos criogénicos, sin embargo hay dos propiedades importantes que distinguen a los líquidos criogénicos de los gases comprimidos y que son importantes de considerar al momento de manipularlos, almacenarlos o usarlos, pues ambas propiedades presentan peligros potenciales adicionales:

1.Todos los líquidos criogénicos se presentan a muy bajas temperaturas

Los líquidos criogénicos habituales son el argón (–186°C), el hidrógeno (-253°C), el nitrógeno (–196°C) y el oxígeno (–183°C). Su vapor de ebullición frío congela rápidamente el tejido humano. La mayoría de los metales se vuelven más fuertes al exponerse a temperaturas frías, pero materiales como el acero al carbono, los plásticos y el caucho se vuelven quebradizos o incluso se fracturan bajo tensión a estas temperaturas. La selección adecuada del material es importante. Las quemaduras por frío y la congelación causadas por líquidos criogénicos pueden provocar daños importantes en los tejidos.

2. Todos los líquidos criogénicos producen grandes volúmenes de gas cuando se vaporizan

El nitrógeno líquido se expandirá 696 veces a medida que se vaporice. La relación de expansión del argón es 847: 1, el hidrógeno es 850: 1 y el oxígeno es 860: 1. Si estos líquidos se vaporizan en un recipiente sellado, pueden producir enormes presiones que podrían romper el recipiente. Por esta razón, los contenedores criogénicos presurizados generalmente están protegidos con múltiples dispositivos de alivio de presión. La protección primaria suele ser una válvula de alivio de presión; la protección secundaria es un disco frangible. Adicionalmente no debemos olvidar que la vaporización de líquidos criogénicos (excepto oxígeno) en un área cerrada puede causar asfixia. La vaporización de oxígeno líquido puede producir una atmósfera rica en oxígeno, que aunque no es inflamable, si es oxidante, por lo que apoyará y acelerará la combustión de otros materiales. La vaporización de hidrógeno líquido puede formar una mezcla extremadamente inflamable con el aire. 

Recuerde, todos los sistemas para manipular líquidos criogénicos deben estar adecuadamente protegidos mediante el uso de dispositivos de alivio de presión.

La mayoría de los líquidos criogénicos son inodoros, incoloros e insípidos cuando se vaporizan. Cuando los líquidos criogénicos se exponen a la atmósfera, los gases fríos de ebullición condensan la humedad en el aire, creando una niebla muy visible. 

Siempre manipule estos líquidos con cuidado. Debido a sus temperaturas extremadamente bajas, pueden producir quemaduras criogénicas y congelación. Cuando se derraman sobre una superficie, tienden a taparla por completo y, por lo tanto, enfrían una gran área. Los vapores de estos líquidos también son extremadamente fríos y pueden producir quemaduras. Una exposición considerada “breve para afectar la piel de la cara o las manos” puede haber dañado los tejidos delicados, como los ojos.

Siempre se producen ebullición y salpicaduras al cargar o llenar un recipiente “caliente” con líquido criogénico o al insertar objetos en estos líquidos. Realice estas tareas lentamente para minimizar la ebullición y las salpicaduras. Utilice tenazas para retirar objetos sumergidos en un líquido criogénico. Nunca toque tuberías o recipientes sin aislamiento que contengan líquidos criogénicos. La piel se adherirá a materiales extremadamente fríos. Incluso los materiales no metálicos son peligrosos al tacto a bajas temperaturas. 

Otra cosa importante que debe tener presente es que los objetos que son blandos y flexibles a temperatura ambiente, como el caucho o el plástico, se vuelven duros y quebradizos y se rompen fácilmente a estas temperaturas extremadamente bajas.

Se recomiendan máscaras faciales durante la transferencia y manipulación de líquidos criogénicos. Si pudiera ocurrir una fuerte pulverización o salpicaduras, los anteojos de seguridad o las gafas químicas proporcionarán protección adicional. Utilice guantes criogénicos cuando manipule objetos que entren en contacto con líquidos y vapores criogénicos. Los pantalones deben usarse en la parte exterior de las botas o zapatos de trabajo. Dependiendo de la aplicación, puede ser recomendable llevar ropa especial.

Los contenedores de líquido criogénico, también denominados cilindros de líquido, están diseñados para el transporte y almacenamiento confiable y económico de gases licuados a temperaturas criogénicas, típicamente más frías que -90ºC. 

Los productos que se encuentran en recipientes criogénicos son nitrógeno, argón, oxígeno, helio, dióxido de carbono y óxido nitroso. 

Los contenedores son recipientes al vacío de doble pared con aislamiento multicapa en el espacio anular. Las dos ventajas principales de un recipiente de líquido son 1. que contiene un gran volumen de gas en estado líquido a una presión relativamente baja, y 2. que proporcionan una fuente de líquidos criogénicos que se pueden manipular fácilmente.

 Aunque estos recipientes están bien aislados, el calor se filtra continuamente al producto debido a la diferencia de temperatura extremadamente grande entre el líquido criogénico y el medio ambiente. La fuga de calor hará que se produzca algo de vaporización. El producto vaporizado, si no se usa, se acumulará en el espacio de vapor por encima del líquido y generará presión, llamada presión de cabeza. La presión de cabeza se acumulará en el recipiente y periódicamente será ventilada a través de la válvula de alivio de presión. Las tasas de vaporización variarán y pueden ser tan bajas como 0.4% o tan altas como 3% del volumen del contenedor por día. Ésta es una función normal y segura del contenedor. El usuario de cualquier recipiente de líquido criogénico debe estar completamente familiarizado con el producto y el funcionamiento mecánico del recipiente antes de usar el producto. 

3.1. Precauciones generales de seguridad 

Los peligros potenciales para la manipulación de líquidos criogénicos, además de los observados para sus respectivos gases, se derivan de dos propiedades: temperatura extremadamente fría y la relación de expansión.

a) Las temperaturas extremadamente frías de los líquidos criogénicos pueden congelar rápidamente el tejido humano. Siempre se deben usar guantes de cuero o aislantes y otra ropa protectora al operar válvulas o cuando existe la posibilidad de contacto con el producto o la tubería fría expuesta. Esto incluye pantalones largos sin dobladillo, camisa de manga larga, anteojos de seguridad y protector facial completo.

 b) Todos los líquidos criogénicos producen grandes volúmenes de gas cuando se vaporizan. La relación de expansión es la cantidad de gas generada a partir de una determinada cantidad de líquido. La Tabla 1 muestra las relaciones de expansión de líquido a gas para los fluidos criogénicos comunes. Si se vaporiza una cantidad suficiente de líquido dentro de un recipiente cerrado, se producirán enormes presiones que podrían romper el recipiente. Por esta razón, los contenedores de líquidos criogénicos están protegidos con múltiples dispositivos de alivio de presión. De manera similar, cualquier sistema para el almacenamiento y suministro de líquidos criogénicos debe diseñarse cuidadosamente para evitar atrapar líquido criogénico en cualquier punto del sistema instalando un dispositivo de alivio. Si se libera accidentalmente nitrógeno líquido, argón o helio en un espacio confinado, se podría crear una peligrosa atmósfera deficiente en oxígeno. Use y almacene los recipientes de líquidos en áreas bien ventiladas. El gas liberado desplazará la concentración de oxígeno en el aire. Un pequeño derrame de líquido producirá un gran volumen de gas que puede cambiar, y cambiará, las condiciones del medio ambiente en un espacio confinado muy rápidamente. 

Por ejemplo, el derrame de un metro cúbico de nitrógeno líquido se vaporizará a 696 metros cúbicos de nitrógeno gaseoso a 21ºC. Si el derrame se produce en un espacio con mala ventilación, el nitrógeno gaseoso desplazará el aire circundante, reduciendo el nivel de oxígeno, provocando una rápida asfixia de las personas en áreas cercanas, con pérdida del conocimiento, lesiones graves o la muerte. Recuerde que un área de trabajo nunca debe tener niveles de oxígeno por debajo del 19.5%.

Por otro lado, si se libera oxígeno líquido, podría producirse una atmósfera enriquecida con oxígeno. Una atmósfera enriquecida con oxígeno es peligrosa debido al mayor potencial de que se produzca un incendio. Aunque el oxígeno en sí no es inflamable, los materiales combustibles comunes arderán con más fuerza. Los materiales que normalmente no se queman en el aire pueden arder en una atmósfera enriquecida con oxígeno.

c) Para evitar que un recipiente de líquido se vuelque o se dañe, manténgalo siempre en posición vertical y lo más cerca posible de su orientación correcta durante el almacenamiento, transporte y uso. 

Si un recipiente de líquido se cae, espere 15 minutos para que se asiente y evalúe su integridad estructural antes de acercarse. Se requiere un mínimo de dos personas para volver a colocarlo en posición vertical. Deben utilizar un dispositivo de elevación mecánico (por ejemplo, una grúa) asegurado a un soporte superior, como un trípode portátil, capaz de soportar el peso. Notifique inmediatamente al proveedor de esta situación. 

Las personas encargadas de realizar la maniobra de llevar el recipiente a la posición vertical siempre deben usar los elementos de seguridad apropiados, incluyendo ropa de seguridad apropiada, protectores faciales completos y guantes. Purgue cualquier exceso de presión. Si no hay acumulación de presión o daños externos visibles, el contenedor puede volver a ponerse en servicio. Notifique al proveedor del incidente.

El daño al contenedor puede crear una condición peligrosa y puede no ser evidente de inmediato. Si el contenedor acumula presión rápidamente o muestra algún signo de mal funcionamiento, venteelo con cuidado en un área segura. Llame a su proveedor para obtener más instrucciones.

3.2. Manipulación, almacenamiento y operación

Los recipientes para líquidos se suministran en diferentes tamaños. Una unidad típica de 180 litros pesa aproximadamente 118 kg cuando está vacía y hasta 351 kg cuando se llena con argón líquido. Debido a su peso y volumen, se debe tener cuidado al manipular y almacenar recipientes para líquidos. 

Siempre se deben utilizar dispositivos de manipulación mecánica para moverlos. 

 a) Manipulación 

Los contenedores de líquidos sólo deben descargarse o cargarse en un vehículo de reparto por medio de una grúa, un elevador hidráulico o una puerta trasera eléctrica. Los contenedores de líquidos se pueden mover con un montacargas si están asegurados en un palet, en una jaula o en algún otro dispositivo diseñado para este propósito.

Cuando el contenedor se retira de un palet, solo debe moverse utilizando un carro de mano de cuatro ruedas especialmente diseñado. Los contenedores de líquidos deben transportarse en posición vertical y nunca deben ponerse de lado o hacerlos rodar. 

Los contenedores de líquidos equipados con ruedas deben moverse siempre empujando el contenedor, nunca tirando de él. Esto reduce la posibilidad de que el contenedor caiga sobre usted o un compañero de trabajo, en caso de que se vuelva inestable. Tenga presente que las ruedas en un recipientes de líquidos criogénicos son fuente de potenciales accidentes al empujarlos. No se confíe.

b) Almacenamiento

Los recipientes de líquidos siempre deben almacenarse en posición vertical.

Aunque cuentan con un eficiente aislamiento térmico, es inevitable que los contenedores de líquidos tengan pérdidas de calor. Como resultado, si el producto en fase gaseosa no se retira, la presión dentro del recipiente aumentará gradualmente, debido a la pequeña cantidad de producto líquido vaporizado por la fuga de calor. La presión se acumula hasta que el dispositivo de alivio de presión entra en funcionamiento. Este tipo de ventilación suele ser normal e indica que el contenedor está protegido contra la sobrepresurización. Por lo tanto, se recomienda que los contenedores de líquidos se almacenen y utilicen en áreas bien ventiladas o áreas con ventilación forzada. Si esto no es posible, es esencial monitorear el área para determinar la concentración de oxígeno. Las áreas de almacenamiento, además de estar bien ventiladas, deben ser seguras y protegidas de la intemperie. Los contenedores deben almacenarse lejos de tomas de aire, áreas de mucho tráfico, desagües de piso y otras aberturas subterráneas. El gas frío que escapa será más pesado que el aire circundante y se acumulará en áreas bajas.

c) Cuidados en la Operación de Contenedores líquidos Criogénicos

Precaución: Antes de usar, siempre confirme que los accesorios CGA son apropiados para el producto identificado en la etiqueta del cilindro. Si aparece una discrepancia, no intente utilizar el contenedor. Póngase en contacto con su proveedor para obtener ayuda de inmediato. Los contenedores de líquido criogénico están disponibles en una variedad de diseños, para permitir una variedad de modos de extracción de productos. La mayoría de los contenedores permiten la extracción de gas o líquido, aunque algunos solo permiten la extracción de gas o líquido. Los usuarios deben estar familiarizados con el tipo de contenedor que están usando para su aplicación y deben asegurarse de que las conexiones adecuadas para ese contenedor estén en su lugar.

c.1. Cuidados en la Extracción de gas

Para extraer gas del recipiente, conecte la entrada de un regulador de presión a la válvula de extracción de gas, y la salida del regulador al sistema que recibe el gas. Abra las válvulas de extracción y de aumento de presión hasta que la presión del recipiente alcance la presión deseada, por ejemplo, 125 psig. En este punto, puede comenzar a extraer gas.

Precaución: Al extraer gas del recipiente, se puede exceder la capacidad del vaporizador interno. Si el gas se extrae a una velocidad mayor que la capacidad del vaporizador, se podría descargar gas en estado líquido o gas muy frío. Se pueden producir daños graves al equipo externo o lesiones al personal debido a la temperatura extremadamente fría del producto que se extrae. Si se desea una mayor tasa de extracción de producto, se pueden agrupar juntos dos o más contenedores. Esto reducirá el caudal de salida de gas de cada contenedor a una tasa segura. Si hay dos o más recipientes con colector, las válvulas de ventilación también deben conectarse entre sí para asegurar el equilibrio de presión entre todos los recipientes.

c.2. Cuidados en Extracción de líquido

Nota: Para los requisitos de uso de líquidos, el recipiente normalmente debe especificarse con la válvula de alivio de 22 psig. Minimizar la presión reduce la pérdida de producto por evaporación. 

Conecte una línea de transferencia desde la válvula de líquido al sistema del usuario o al recipiente que se está llenando. Abra la válvula de líquido para obtener la tasa de flujo deseada. Cierre la válvula de líquido cuando termine. Para evitar la contaminación posterior en el recipiente, todas las válvulas deben cerrarse cuando el recipiente se haya vaciado. Si las tasas de extracción altas requieren presión adicional, abra la válvula de acumulación de presión solo hasta que se obtenga la presión requerida, luego cierre la válvula. (Esta característica no está disponible en contenedores de 22 psig equipados solo para extracción de líquidos).

Precaución: Utilice siempre un protector facial completo y guantes cuando transfiera el producto líquido. La transferencia de líquido a presiones superiores a 22 psig a recipientes abiertos, como pequeños dewars, puede provocar salpicaduras excesivas del producto, que pueden entrar en contacto con el operador o el personal cercano. Se debe tener cuidado para evitar el contacto de la piel u otros tejidos con cualquier superficie fría. Lea siempre las etiquetas del producto antes de usarlo.

c.3. Diseño de contenedores

Para extraer de forma segura gas o líquido criogénico de un recipiente de líquido, es importante estar familiarizado con el diseño del recipiente y el funcionamiento adecuado de los componentes. Los recipientes de líquido de baja presión están diseñados para la extracción de líquido criogénico únicamente, mientras que los recipientes de líquido de alta presión proporcionan una extracción de gas eficiente y económica además de la extracción de líquido.

Estos contenedores están diseñados para operar bajo presión y poseen sistemas de control automático de presión para mantener estable la presión de entrega necesitada. Estos contenedores se pueden utilizar para todos los líquidos criogénicos excepto el hidrógeno y el helio. Los recipientes de líquido de baja presión funcionan a presiones de hasta 22 psig, mientras que los recipientes de líquido de alta presión funcionan a presiones de hasta 230 psig. También están disponibles contenedores de súper alta presión que operan a presiones de hasta 350 psig. Asegúrese siempre de que el regulador y la presión del recipiente sean compatibles antes de realizar las conexiones.

Los tamaños de contenedores de líquido más comunes son 160 litros, 180 litros y 230 litros. Los volúmenes de almacenamiento y las tasas de suministro de gas varían. Hay varios componentes operativos dentro y fuera del contenedor. 

Estas características se ilustran en la Figura 1.