Cómo se hace el hielo seco.
El hielo seco es dióxido de carbono sólido, y convertir un gas en un sólido a −109 °F es un ingenioso truco de tres pasos de presión y expansión rápida. Así es como el CO2 se vuelve los bloques, láminas y pellets que mantienen la carga congelada, además de las formas en que viene y por qué.
El hielo seco, en breve
El hielo seco es dióxido de carbono congelado: la forma sólida del mismo gas CO2 que nos rodea. Obtiene su nombre porque, a diferencia del hielo de agua ordinario, nunca se derrite en un charco: a presión atmosférica normal pasa directo de sólido a gas, un proceso llamado sublimación. Por eso se aprecia para mantener las cosas frías de forma limpia, sin agua de deshielo atrás.
A unos −109 °F es dramáticamente más frío que el hielo de agua, que es lo que le permite mantener alimentos, productos farmacéuticos y carga congelados sólidos en lugar de solo fríos. Pero el CO2 es un gas a temperatura ambiente, entonces, ¿cómo haces que un gas se convierta en un sólido tan frío? La respuesta es un proceso de fabricación construido por completo en torno a la presión y la expansión rápida.
Un panorama de la producción del hielo seco
Hacer hielo seco significa llevar el dióxido de carbono por tres estados de la materia en una secuencia controlada. Empieza como un gas purificado, se comprime y se enfría hasta un líquido presurizado, luego se expande tan violentamente que se congela de golpe en una nieve sólida fina, y finalmente se prensa en los bloques densos y pellets que puedes sostener. Cada paso existe para acercar el CO2 una etapa más a un sólido ultrafrío y utilizable.
Lo que hace que todo funcione es un simple hecho de la física: cuando a un gas o líquido comprimido se le permite expandirse de repente, se enfría bruscamente. La fabricación de hielo seco aprovecha ese efecto a propósito y a escala. Los tres pasos de abajo explican exactamente cómo ocurre.
Del gas CO2 al hielo seco sólido
Tres pasos convierten el dióxido de carbono ordinario en un sólido a −109 °F: purificarlo y licuarlo, expandirlo en nieve y luego comprimir la nieve en bloques y pellets.
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Purifica y licúa el dióxido de carbono
La producción empieza con gas de dióxido de carbono, a menudo capturado como subproducto de procesos industriales como la refinación de etanol, amoníaco o gas natural, lo que le da un buen uso al CO2 que de otro modo se liberaría. El gas se limpia a una alta pureza, luego se comprime y se enfría hasta convertirse en CO2 líquido, almacenado bajo presión. Una pureza limpia y de grado alimenticio aquí es lo que hace que el hielo seco sea seguro de usar cerca de los alimentos.
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Expándelo en "nieve" de CO2
El CO2 líquido presurizado se libera en una cámara a presión atmosférica normal. Al caer la presión, parte del líquido pasa instantáneamente a gas, y esa rápida expansión extrae calor de lo que queda, enfriándolo tan bruscamente que se congela en un sólido fino y esponjoso conocido como nieve de CO2, a unos −109 °F. Este enfriamiento instantáneo es el corazón de cómo se hace el hielo seco.
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Comprime la nieve en hielo seco sólido
La nieve suelta de CO2 se comprime luego bajo alta presión en una prensa hidráulica o una extrusora. Compactada, forma hielo seco sólido y denso: prensado en bloques grandes, rebanado o extruido a través de troqueles en pellets y "arroz". La forma se elige según cómo se usará el hielo seco, y el producto terminado se almacena en contenedores aislantes porque empieza a sublimarse en el momento en que se hace.
Bloques, láminas y pellets
El prensado final decide la forma, y la forma decide qué tan rápido se sublima el hielo seco y para qué sirve. La regla general: más superficie significa enfriamiento más rápido pero una vida más corta.
Bloques
Losas grandes y densas, normalmente de unas 10 lb. Los bloques tienen la menor superficie en relación con su masa, así que se subliman lentamente y duran más. Son la opción para almacenamiento prolongado, envíos de larga distancia y cualquier situación donde el hielo seco necesite mantenerse sólido por días.
Láminas
Bloques cortados en losas más delgadas. Las láminas equilibran la longevidad con un poco más de superficie de enfriamiento, lo que las hace convenientes para almacenamiento de mediano plazo y para aplicaciones de envío donde un bloque entero es más de lo necesario pero los pellets se sublimarían demasiado rápido.
Pellets y "arroz"
Piezas extruidas pequeñas, desde pellets del tamaño de un chícharo hasta "arroz" fino. Con la mayor superficie por libra, enfrían más rápido: se usan para ultracongelación, enfriamiento rápido, chorro de hielo seco (limpieza industrial) y los densos efectos de niebla en eventos. Se subliman más rápido, así que están hechos para uso inmediato.
En resumen
El hielo seco es una pequeña hazaña de la física vuelta rutina. El dióxido de carbono purificado se licúa bajo presión, se congela de golpe en nieve por la expansión rápida y se prensa en bloques, láminas o pellets sólidos: un sólido limpio, sin agua y ultrafrío que empieza a volver a gas en el momento en que se hace. Entender que siempre se está sublimando es la clave para usarlo bien: cómpralo fresco, empareja la forma con el trabajo y dimensiona la cantidad según cuánto debe durar.
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Preguntas sobre el hielo seco
Las preguntas que más nos hace la gente sobre qué es el hielo seco y cómo se hace.
¿De qué está hecho el hielo seco?
El hielo seco está hecho de nada más que dióxido de carbono —CO2, el mismo gas que hay en el aire y que exhalamos— en forma sólida. No hay aditivos. Lo que lo hace "seco" es que, a diferencia del hielo de agua, nunca se vuelve líquido a presión normal: pasa directo de sólido a gas, un proceso llamado sublimación.
El CO2 usado se purifica a un estándar alto, a menudo de grado alimenticio, que es por lo que el hielo seco puede usarse de forma segura cerca de alimentos y bebidas.
¿Por qué es tan frío el hielo seco?
El dióxido de carbono sólido se sitúa en unos −109 °F (−78.5 °C) a presión atmosférica normal: mucho más frío que el hielo de agua a 32 °F. Ese frío extremo es una propiedad del propio CO2: es la temperatura a la que el dióxido de carbono existe como sólido en lugar de gas.
El frío se crea durante la fabricación por la expansión rápida: al liberar CO2 líquido presurizado, el paso instantáneo de parte de él a gas extrae calor del resto, congelándolo en nieve. Ese paso de enfriamiento instantáneo es la segunda etapa del proceso de arriba.
¿Fabricar hielo seco es dañino para el medio ambiente?
El dióxido de carbono usado para hacer hielo seco muy a menudo se captura como subproducto de procesos industriales existentes: es CO2 que ya existe y que de otro modo se ventilaría. Convertirlo en hielo seco le da un segundo uso antes de que finalmente regrese a la atmósfera al sublimarse el hielo seco. En ese sentido, la fabricación no crea CO2 nuevo, sino que más bien lo toma prestado.
Esa es una razón por la que el hielo seco es un medio de enfriamiento práctico y ampliamente usado, aunque, como con cualquier refrigerante, usar la cantidad correcta y no desperdiciarlo es el enfoque responsable.
¿Se puede hacer hielo seco en casa?
En principio, se pueden hacer pequeñas cantidades liberando rápidamente CO2 de una fuente presurizada hacia un colector de tela, pero es engorroso, desperdiciador y conlleva riesgos reales: quemaduras por frío y acumulación de CO2, principalmente. Para cualquier cantidad práctica, comprar hielo seco fabricado comercialmente es mucho más barato, seguro y confiable.
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