Os fluidos criogênicos são gases liquefeitos que são mantidos a baixas temperaturas, no estado líquido. De uma forma geral, estes líquidos apresentam pontos de ebulição abaixo de -150°C, às condições atmosféricas. Uma das grandes vantagens para a utilização deste tipo de fluidos é a possibilidade do seu transporte e armazenamento sob a forma de líquido, ao invés da utilização de tanques com paredes espessas de forma a transportá-los como gases de alta pressão.
Na Tabela 1, apresentam-se os tipos de fluidos criogênicos mais utilizados, bem como algumas das suas propriedades termofísicas [^1].
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Dos fluidos apresentados na Tabela 1, destacam-se o hélio e nitrogênio líquidos. O primeiro permite atingir as temperaturas mais baixas possíveis (-268.93°C), atendendo ao seu baixo ponto de ebulição, enquanto que o nitrogênio líquido é aquele mais utilizado a nível mundial, sendo comercializado globalmente.
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## 1. Tipos de fluidos criogênicos [^2]
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## 2. Tipos de fluidos criogênicos [^2]
Apesar das diferentes propriedades apresentadas pelos vários líquidos criogênicos existentes, é possível englobá-los em três categorias distintas:
1. **Gases Inertes:**
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Os gases inertes não reagem quimicamente, nem queimam ou auxiliam a combustão. Exemplos desta categoria são o azoto, hélio, néon, árgon, entre outros.
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Os gases inertes não reagem quimicamente, nem queimam ou auxiliam a combustão. Exemplos desta categoria são o azoto, hélio, néon, árgon, entre outros.
2. **Gases Inflamáveis:**
Alguns fluidos criogênicos decompõem-se naturalmente, libertando gases que podem entrar em combustão com o ar, como o hidrogênio, metano ou gás natural liquefeito.
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3. **Oxigênio:**
Apesar de não inflamáveis, existem gases que, quando em contacto com oxigênio líquido, entram em combustão ou dão origem a explosões. Considerando esta particularidade, é necessário separar este tipo de compostos dos restantes fluidos criogênicos, por questões de segurança e manuseamento/armazenamento.
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## 2. Formas de armazenamento
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## 3. Formas de armazenamento
1. **Frascos de Dewar**
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Constituídos por paredes duplas de aço inoxidável, entre as quais existe vácuo, sendo que desta forma não são pressurizados no momento de armazenamento. Exibem um bom isolamento térmico, o que diminui a taxa de evaporação do conteúdo. Apresentam ainda um topo flutuante, de modo a possibilitar o alívio de pressão aquando da formação de gases no interior. É possível modificar as especificações deste equipamento consoante o tipo de fluido a armazenar. No caso de utilização em laboratório, estes reservatórios apresentam menores dimensões, com o objetivo de um armazenamento temporário, sendo abertos para a atmosfera [^3].
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Constituídos por paredes duplas de aço inoxidável, entre as quais existe vácuo, sendo que desta forma não são pressurizados no momento de armazenamento. Exibem um bom isolamento térmico, o que diminui a taxa de evaporação do conteúdo. Apresentam ainda um topo flutuante, de modo a possibilitar o alívio de pressão aquando da formação de gases no interior. É possível modificar as especificações deste equipamento consoante o tipo de fluido a armazenar. No caso de utilização em laboratório, estes reservatórios apresentam menores dimensões, com o objetivo de um armazenamento temporário, sendo abertos para a atmosfera [^3].
2. **Cilindros de líquidos**
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São recipientes pressurizados (exclusivos para fluidos criogênicos). Possuem controladores de pressão associados a uma válvula que permite o alívio de pressão, quando necessário. Estes servem tanto para o armazenamento de líquidos como gases [^2].
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São recipientes pressurizados (exclusivos para fluidos criogênicos). Possuem controladores de pressão associados a uma válvula que permite o alívio de pressão, quando necessário. Estes servem tanto para o armazenamento de líquidos como gases [^2].
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## 3. Sistemas de crio-refrigeração [^4]
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## 4. Sistemas de crio-refrigeração [^4]
Os fluidos criogênicos são utilizados a nível industrial e laboratorial com o objetivo de se atingir uma gama de temperaturas muito baixa. Para tal, existem dois métodos para atingir essas temperaturas: sistemas passivos e sistemas ativos de crio-refrigeração, sendo estes últimos denominados por *cryocoolers*.
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Em situações em que a possibilidade de armazenamento e disponibilidade dos fluidos criogênicos é limitada, é preferível a utilização de refrigeradores mecânicos (*cryocoolers*), não havendo, deste modo, necessidade de reabastecimento ou armazenamento dos fluidos. Consoante as temperaturas pretendidas, pode-se utilizar diferentes tipos de *cryocoolers*, entre os quais os tipos **Stirling**, **Pulse Tube**, **Gifford McMahon (GM)** e **Joule-Thomson (JT)**. Quando se pretende atingir temperaturas inferiores a 30 K, utilizam-se dois ou mais estágios de crio-refrigeração acoplados, operando um deles a temperaturas superiores. É, ainda, conveniente utilizar sistemas híbridos quando se pretende atingir estas temperaturas, recorrendo a dois ou mais tipos de *cryocoolers*.
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## 4. Riscos associados aos fluidos criogênicos [^2]
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## 5. Riscos associados aos fluidos criogênicos [^2]
Tendo em conta as baixas temperaturas a que estes tipos de fluidos se encontram, é necessário atender aos riscos para a saúde humana a si associados. Assim, incorre-se no risco de frio extremo, de asfixia e de intoxicação.
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No caso da utilização de monóxido de carbono ou metano líquidos, existe ainda o risco de intoxicação por inalação, podendo levar à morte.
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## 5. Aplicações dos fluidos criogênicos [^5]
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## 6. Aplicações dos fluidos criogênicos [^5]
Estes fluidos têm uma grande variedade de aplicações na física, química, biologia, medicina e na área da engenharia. É importante referir que existem muitos sistemas mecânicos e reacionais, que necessitam de fluidos de arrefecimento que atinjam temperaturas extremamente baixas, possibilitando um maior controlo das condições de operação e, assim, melhores desempenhos.
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Outra aplicação do nitrogênio líquido na área médica é no armazenamento de vacinas, em sistemas de congelamento por *blast* ou por imersão.
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## 6. Referências
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## 7. Referências
[^1]: **Hands, B. A. (2011).** [_Cryogenic Fluids – Thermopedia._] DOI: 10.1615/AtoZ.c.cryogenic_fluids
