Trampa fría - Cold trap
En aplicaciones de vacío , una trampa fría es un dispositivo que condensa todos los vapores excepto los gases permanentes en un líquido o sólido. El objetivo más común es evitar que los vapores que se evacuan de un experimento ingresen a una bomba de vacío donde se condensarían y contaminarían. Son necesarias trampas de frío particularmente grandes cuando se eliminan grandes cantidades de líquido como en el secado por congelación .
Las trampas frías también se refieren a la aplicación de superficies enfriadas o deflectores para evitar que los vapores de aceite fluyan desde una bomba hacia una cámara. En tal caso, se conectará un deflector o una sección de tubería que contiene varias paletas enfriadas a la entrada de un sistema de bombeo existente. Al enfriar el deflector, ya sea con un criógeno, como una mezcla de hielo seco, o mediante el uso de un elemento Peltier accionado eléctricamente , las moléculas de vapor de aceite que golpean las paletas del deflector se condensarán y, por lo tanto, se eliminarán de la cavidad bombeada.
Aplicaciones
Las bombas que utilizan aceite como fluido de trabajo ( bombas de difusión ) o como lubricante (bombas rotativas mecánicas) suelen ser fuentes de contaminación en los sistemas de vacío. La colocación de una trampa fría en la boca de una bomba de este tipo reduce en gran medida el riesgo de que los vapores de aceite fluyan hacia la cavidad.
Las trampas frías también se pueden usar para experimentos que involucran líneas de vacío, como destilaciones / condensaciones a muy baja temperatura a pequeña escala . Esto se logra mediante el uso de un refrigerante como nitrógeno líquido o una mezcla de hielo seco en acetona o un disolvente similar con un punto de fusión bajo . El nitrógeno líquido solo se usa cuando el hielo seco u otros métodos criogénicos no condensan los gases deseados, ya que el nitrógeno líquido también condensará el oxígeno. Cualquier contenido de oxígeno gaseoso en la línea de vacío o cualquier fuga en la línea de vacío dará como resultado una mezcla de oxígeno líquido con los vapores objetivo, a menudo con resultados explosivos.
Cuando se realiza a mayor escala, esta técnica se denomina liofilización y la trampa fría se denomina condensador.
Las trampas frías también se utilizan en sistemas de bombas criogénicas para generar vacío duro condensando los principales componentes de la atmósfera ( nitrógeno , oxígeno , dióxido de carbono y agua ) en sus formas líquidas o sólidas.
Peligros
Se debe tener cuidado al usar una trampa fría para no condensar oxígeno líquido (un líquido azul claro) en la trampa fría. El oxígeno líquido es potencialmente explosivo, y esto es especialmente cierto si la trampa se ha utilizado para atrapar disolvente. El oxígeno líquido se puede condensar en una trampa fría si una bomba ha succionado aire a través de la trampa cuando la trampa está muy fría, por ejemplo, cuando se enfría con nitrógeno líquido . Además del oxígeno, muchos gases peligrosos emitidos en las reacciones, por ejemplo , dióxido de azufre , clorometano , se condensan en trampas frías.
Construcción
Las trampas de frío (C en la figura) generalmente constan de dos partes: la parte inferior es un tubo redondo grande y grueso con juntas de vidrio esmerilado (B en la figura), y la segunda es una tapa (A en la figura), también con Conexiones de vidrio esmerilado. La longitud del tubo generalmente se selecciona de modo que, una vez ensamblado, el total alcanzado sea aproximadamente la mitad de la longitud del tubo.
Arreglo
Las trampas frías deben ensamblarse de manera que el tubo descendente esté conectado a la fuente de gas mientras que la tapa está conectada a la fuente de vacío. Invirtiendo esto, conectando el tubo descendente a la fuente de vacío, coloca la entrada del vacío directamente sobre el condensado, aumentando las posibilidades de que el condensado en fase de vapor suba por el tubo descendente (no enfriado) (hacia la bomba) o, en caso de que comience la trampa. para llenar hasta un volumen apreciable, el condensado en fase líquida se introduce en la bomba.