Preparación de Disoluciones y Analogías Industria-Laboratorio
2.1. Soluto en Estado Sólido
Componente minoritario en estado sólido (soluto) en un componente mayoritario en estado líquido (disolvente).
- Se calcula la cantidad de soluto según la concentración de la disolución.
- Se pesa la cantidad de soluto sólido con una espátula o cucharilla en un vidrio de reloj o vaso de precipitado. Se anota la cantidad realmente pesada.
- Se disuelve la cantidad pesada, poco a poco, en una cantidad de la disolución inferior al volumen total de la disolución con la ayuda de una varilla de vidrio en un vaso de precipitados.
- Una vez completamente disuelto el soluto, se vierte el contenido del vaso de precipitados en un matraz aforado con la ayuda de un embudo de vidrio. El contenido del vaso se vierte lentamente sobre la varilla situada encima del embudo de vidrio para evitar salpicaduras y asegurar que todo el contenido del vaso de precipitados acaba en el interior del matraz aforado.
- Se afora el matraz aforado con el disolvente de la disolución haciendo uso de una pipeta Pasteur o un cuentagotas en el tramo final de esta operación. El menisco de la disolución debe quedar tangente a la línea de enrase del matraz aforado, evitando cometer error de paralaje.
- Se pone el tapón en el matraz aforado y se realizan movimientos repetitivos de giro del matraz en los que su boca queda, alternativamente, boca arriba y boca abajo. Mientras que el dedo pulgar debe presionar el tapón del matraz, el resto de dedos deben abrazar el cuello del matraz.
- Se rotula la disolución con su concentración.
2.2. Soluto en Estado Líquido
Componente minoritario en estado líquido (soluto) en un componente mayoritario también en estado líquido (disolvente).
- Se calcula la cantidad de soluto según la concentración de la disolución.
- Se vierte un volumen del bote del reactivo químico que actúa como soluto en un vaso de precipitados y se pipeta el volumen necesario de soluto líquido.
- Se vierte el volumen de soluto contenido en la pipeta en un matraz aforado.
- Se afora el matraz aforado con el disolvente de la disolución haciendo uso de una pipeta Pasteur o un cuentagotas en el tramo final de esta operación. El menisco de la disolución debe quedar tangente a la línea de enrase del matraz aforado, evitando cometer error de paralaje.
- Se pone el tapón en el matraz aforado y se realizan movimientos repetitivos de giro del matraz en los que su boca queda, alternativamente, boca arriba y boca abajo. Mientras que el dedo pulgar debe presionar el tapón del matraz, el resto de dedos deben abrazar el cuello del matraz.
- Se rotula la disolución con su concentración.
2.3. Analogías Laboratorio-Industria
A. Diseño y Construcción de Equipos de Mezclado
Laboratorio. Se trabaja con vasos de precipitados de vidrio de diferentes tamaños en función de los volúmenes de disolución o mezcla que se quieren preparar. No se requiere de diseños especiales y los vasos de precipitados no se llenan en su totalidad.
Industria. Los tanques o depósitos de mezclado son de sección circular en los que se debe controlar la relación entre la altura y el radio. Los diseños de tanque con excesiva altura no favorecen el correcto mezclado. Las mezclas no ocupan todo el volumen del tanque, 80-85% del volumen total del tanque. Los materiales del tanque se seleccionan teniendo en cuenta la naturaleza de las sustancias químicas contenidas. Además, alrededor de los tanques se deben diseñar arquetas para recoger las aguas de lavado o los posibles reboses, así como cubetos de retención que impidan el avance de las sustancias alojadas en el interior en caso de rotura del depósito. Se deben diseñar líneas de purgado y bocas de hombre para realizar las pertinentes tareas de limpieza y mantenimiento.
B. Sistema de Dosificación
Laboratorio. Como se trabaja con pequeñas cantidades y volúmenes se utilizan equipos cotidianos de laboratorio como balanzas granatarias o analíticas para el cálculo de masas de sustancias a incorporar o material volumétrico como pipetas o probetas en el caso de volúmenes con mayor o menor exactitud. Se trata de dosificadores manuales a partir de botes de sustancias químicas que se pueden encontrar almacenadas en cualquier laboratorio químico.
Industria. La dosificación de sustancias en mayores cantidades se puede realizar con sistemas automáticos. La incorporación de las sustancias se puede realizar desde tolvas de alimentación con descarga por gravedad o tolvas dosificadoras con tornillo sinfín. La dosificación de sustancias químicas en polvo se puede realizar mediante dosificadores volumétricos o gravimétricos. La dosificación de líquidos se puede realizar por bombeo o por gravedad.
C. Control de Variables de Operaciones de Mezclado
Laboratorio. Las dos variables que se suelen controlar son la temperatura y el sistema de mezclado. La Tª se controla mediante termómetros de vidrio o sondas de resistencia. También se pueden utilizar baños termostáticos. El sistema de mezclado puede incluir instrumentos manuales como la varilla de vidrio o mezcladores automáticos en los que se puede definir la velocidad de agitación.
Industria. La temperatura, los caudales de las líneas de entrada y salida, el nivel en el interior del tanque y las características del sistema de mezclado.
- Para el control de la temperatura se pueden usar sistemas de calentamiento con vapor de agua o camisas con fluido refrigerante. Medidores de caudal
- Los medidores de nivel dentro del tanque, con alarmas de nivel máximo y nivel mínimo, para que nunca se trabaje por encima del nivel máximo ni por debajo del nivel mínimo.
- Un óptimo mezclado, la combinación de sistema mecánicos, neumáticos (inyección de aire) y la recirculación de la propia mezcla contenida en el tanque.
D. Planes de Prevención
Laboratorio. Los EPI utilizados se basan en la naturaleza de las sustancias químicas, a partir de la información obtenida de las etiquetas de los botes y de las fichas de seguridad.
Industria. Además de los riesgos por la propia naturaleza de las sustancias, hay que sumar los riesgos derivados del desempeño de la actividad y la manipulación manual o mecánica de cargas, caídas, atrapamientos, salpicaduras o contacto con sustancias químicas peligrosas derramadas, entre otros…
En los cuatro aspectos son tenidos en cuenta cuando se elaboran los procedimientos normalizados de trabajo (PNT) o Procedimientos Normalizados de Operación (PNO) en un laboratorio o planta industrial, a fin de que los estándares de calidad y seguridad con lo que se trabaja, garanticen que se obtienen los productos fabricados con la calidad exigida por el cliente, bajo unas condiciones de trabajo de máxima seguridad para cualquier trabajador que realice cualquier operación.
– Procedimientos Normalizados de Trabajo (PNT): Son documentos que establecen instrucciones detalladas y estructuradas para realizar una tarea específica de manera uniforme, asegurando calidad, seguridad y cumplimiento de normativas.
EJEMPLO:
- Preparación de una solución estándar.
- Uso y calibración de un equipo de laboratorio.
- Protocolo para el muestreo de una sustancia.
– Procedimientos Normalizados de Operación (PNO): Son esencialmente lo mismo que los PNT, pero el término “Operación” enfatiza su uso en industrias donde se requiere la estandarización de procesos productivos o técnicos, como la manufactura, la salud o la industria farmacéutica.
EJEMPLO:
- Normas de higiene y seguridad en el laboratorio.
- Mantenimiento preventivo de equipos.
- Gestión de residuos industriales.
4. Expresión de Concentración
Etiquetar una disolución consiste en dar la información necesaria que indique la cantidad de soluto que se ha empleado en la preparación de un volumen determinado de la disolución.
La Concentración de las disoluciones podemos expresarla de dos formas generales diferentes, que son:
– EXPRESIONES CUALITATIVAS son aquellas en las que se indica la proporción relativa entre el soluto y disolvente de una manera aproximada, y pueden ser:
– DISOLUCIONES CONCENTRADAS: son aquellas en las que la cantidad de soluto es grande comparada con la de disolvente.
– DISOLUCIONES DILUIDAS: son aquellas en las que la cantidad de soluto es pequeña con relación a la cantidad de disolvente.
– EXPRESIONES CUANTITATIVAS son aquellas que se indican exactamente la cantidad de soluto y disolvente.