title: Fluidos Criogénicos

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Na Tabela 1, apresentam-se os tipos de fluidos criogênicos mais utilizados, bem como algumas das suas propriedades termofísicas [^1].


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.

Apesar das diferentes propriedades apresentadas pelos vários líquidos criogênicos existentes, é possível englobá-los em três categorias distintas:

Este tipo de sistemas encontra-se bem desenvolvido, devido à sua utilização em grande escala, permitindo a manutenção da temperatura em valores estáveis, sem estarem suscetíveis a perturbações externas (térmicas, vibracionais ou eletromagnéticas), apresentando ainda um consumo energético reduzido. No entanto, são sistemas com um tempo de vida limitado, requerendo o reabastecimento constante dos fluidos criogênicos.

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*.

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.

No caso da utilização de monóxido de carbono ou metano líquidos, existe ainda o risco de intoxicação por inalação, podendo levar à morte.

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.

Como referido anteriormente, de entre os vários fluidos existentes, o nitrogênio líquido é a opção mais barata (2.5€/L [^6]) e com uma ampla gama de aplicações:

No engarrafamento de garrafas de plástico e/ou latas de alumínio, para bebidas ou conservas, o líquido é injetado com uma certa quantidade de nitrogênio líquido (1 mm³/cm³ de garrafa) imediatamente antes de ser selado e armazenado. Isto possibilita uma sobrepressão no interior da embalagem, permitindo que esta mantenha a sua integridade física.

[^1]: **Hands, B. A. (2011).** [_Cryogenic Fluids – Thermopedia._] DOI: 10.1615/AtoZ.c.cryogenic_fluids

[^3]: **CRYOFAB. (s.d.).** [_Dewar Flasks – CF Series._](https://www.cryofab.com/products/Cryogenic-Dewar-Flasks/)

[^4]: **Ross Jr., R. G. (2009).** [_Refrigeration Systems for Achieving Cryogenic Temperatures._](https://www.taylorfrancis.com/chapters/edit/10.1201/9781315371962-14/refrigeration-systems-achieving-cryogenic-temperatures-ronald-ross-jr) Jet Propulsion Laboratory – California Institute of Technology.

[^6]: **Díez-Jiménez, E., Alcover-Sanchéz, R., Pereira, E., Garcia, M. J. G., Vián, P. M. (2019).** [_Design and Test of Cryogenic Cold Plate for Thermal-Vacuum Testing of Space Components._](https://www.mdpi.com/1996-1073/12/15/2991) DOI: 10.3390/en12152991