Argón (Ar): propiedades, aplicaciones industriales y seguridad

¿Qué es el argón?

El argón (Ar) es un gas noble del grupo 18 de la tabla periódica. Identificado con el símbolo Ar y el número atómico 18, es un gas incoloro, inodoro, no tóxico y químicamente inerte, lo que significa que no forma compuestos fácilmente con otros elementos.

Es el gas noble más abundante en la atmósfera terrestre, constituyendo cerca del 0,93% de su volumen. Esta alta presencia natural, combinada con su perfecta inercia química, lo convierte en un gas ampliamente utilizado en diversas industrias, especialmente donde se requiere un entorno no reactivo, como en la soldadura, la metalurgia y la electrónica.

Propiedades del argón

El argón presenta una serie de características físicas y químicas únicas que definen su comportamiento y sus aplicaciones.

Propiedades físicas

A temperatura ambiente y en condiciones normales, el argón es un gas incoloro, inodoro y no tóxico. Sus propiedades físicas clave son:

• Peso molecular: 39,948 g/mol
• Punto de ebullición: -185,85 °C (87,3 K)
• Punto de fusión: -189,34 °C (83,8 K)
• Densidad: 1,784 g/L (a 0 °C y 1 atm)
• Solubilidad en agua: Ligeramente soluble
• Inflamabilidad: No inflamable
• Toxicidad: No tóxico

Estas propiedades, en especial sus puntos de fusión y ebullición extremadamente bajos, hacen que el argón sea un fluido criogénico de gran importancia. Además, presenta una baja conductividad térmica, lo que lo convierte en un aislante eficaz.

Propiedades químicas

La característica química más destacada del argón es su perfecta inercia química. Al ser un gas noble, es extremadamente no reactivo y no forma enlaces químicos fácilmente con otros elementos, incluso en condiciones difíciles como temperaturas muy elevadas o ambientes de vacío. Esta inercia es precisamente la razón de su uso en diversas aplicaciones.

Comparado con otros gases, el argón ofrece ventajas únicas: es un gas más inerte que el nitrógeno, especialmente a altas temperaturas, donde este último puede volverse reactivo. A su vez, el argón es una alternativa más rentable que el helio para la mayoría de las aplicaciones de inertización.

Producción y disponibilidad

El argón se obtiene industrialmente como un subproducto de la producción de oxígeno y nitrógeno. El principal método de obtención es la destilación fraccionada del aire en una unidad de separación de aire (ASU). Este proceso enfría el aire atmosférico (que contiene alrededor del 0,93 % de argón) a temperaturas extremadamente bajas para licuarlo y luego separa sus componentes según sus diferentes puntos de ebullición. El argón crudo se extrae y se somete a una purificación exhaustiva para alcanzar la pureza necesaria.

Los niveles de pureza del argón son cruciales, ya que incluso las impurezas más pequeñas pueden afectar significativamente los resultados en procesos industriales y científicos exigentes, como en el sector de la electrónica. Por ello, el argón se purifica rigurosamente para cumplir con las exigencias de cada sector. Se suministra en diferentes formatos, como botellas y bloques para necesidades de más pequeñas cantidades, y en tanques criogénicos para grandes volúmenes o un suministro continuo.

Producción y disponibilidad

El argón se obtiene industrialmente como un subproducto de la producción de oxígeno y nitrógeno. El principal método de obtención es la destilación fraccionada del aire en una unidad de separación de aire (ASU). Este proceso enfría el aire atmosférico (que contiene alrededor del 0,93 % de argón) a temperaturas extremadamente bajas para licuarlo y luego separa sus componentes según sus diferentes puntos de ebullición. El argón crudo se extrae y se somete a una purificación exhaustiva para alcanzar la pureza necesaria.

Los niveles de pureza del argón son cruciales, ya que incluso las impurezas más pequeñas pueden afectar significativamente los resultados en procesos industriales y científicos exigentes, como en el sector de la electrónica. Por ello, el argón se purifica rigurosamente para cumplir con las exigencias de cada sector. Se suministra en diferentes formatos, como botellas y bloques para necesidades de más pequeñas cantidades, y en tanques criogénicos para grandes volúmenes o un suministro continuo.

¿Por qué elegir Air Liquide para su suministro de argón?

Air Liquide, como uno de los líderes mundiales de gases, tecnologías y servicios, puede responder a sus necesidades específicas de argón para sus aplicaciones y procesos.

1. Calidad y constancia de la pureza: Air Liquide garantiza los más altos estándares de pureza y constancia de los gases. Suministramos argón puro y mezclas de argón de diversas concentraciones, respetando rigurosos controles de calidad esenciales para sus aplicaciones exigentes. Para sus aplicaciones de soldadura, Air Liquide propone, por ejemplo, ARCAL™ Prime o Albee™ Weld Ar: argón puro para las aplicaciones TIG/MIG.
2. Soluciones de suministro flexibles: Adaptamos el suministro de argón para que se corresponda perfectamente con sus volúmenes de consumo y sus necesidades operativas. Para cantidades más pequeñas, proponemos botellas equipadas de serie con cabezales avanzados SMARTOP™ o EXELTOP™ (bajo pedido), o bloques. Para volúmenes más importantes, suministramos argón líquido de calidad industrial en tanques directamente en su local de producción que instalamos y monitorizamos, asegurando entregas realizadas al ritmo de sus necesidades.
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5. Compromiso con la sostenibilidad: Para responder al imperativo creciente de sostenibilidad, Air Liquide propone el argón bajo carbono ECO ORIGIN™. Esta solución innovadora reduce significativamente la huella ambiental de sus operaciones, ya que es producida a partir de energía 100% renovable y se alinea perfectamente con los objetivos de descarbonización de los sectores industriales.

Aplicaciones del argón en la industria

El argón es un gas noble muy versátil, con aplicaciones clave en una amplia gama de sectores que aprovechan su inercia, su baja conductividad térmica y su capacidad de ionización.

Uso como gas inerte en soldadura y metalurgia

El argón es indispensable en la soldadura por arco eléctrico (TIG, MIG, PLASMA) para todos los materiales, actuando como un gas de protección de alto rendimiento. Su inercia permite evitar que contaminantes atmosféricos, como el oxígeno y la humedad, interactúen con el baño de fusión, lo que previene la oxidación, garantiza una calidad superior de la soldadura y aumenta su durabilidad. Además, es vital en la metalurgia y el tratamiento de metales para crear una atmósfera protectora durante la fusión, el enfriamiento o el recocido de metales sensibles.

Aplicación en la fabricación de semiconductores y electrónica

El argón desempeña un papel fundamental en la industria electrónica, especialmente en la fabricación de semiconductores. Se utiliza para proporcionar un entorno libre de humedad e inerte durante el procesamiento de las obleas de silicio, que son unas láminas ultrafinas, circulares en microelectrónica y cuadradas en fotovoltaica, que actúan como sustrato base para la mayoría de dispositivos modernos. Esto previene la contaminación, la oxidación y la degradación de los componentes sensibles. También es esencial en la fabricación de luces LED y pantallas planas.

Uso en el envasado de alimentos

El argón es un gas inerte de elección por sus propiedades protectoras. En la industria alimentaria, utilizado principalmente en su forma gaseosa, es fundamental para el envasado en atmósfera modificada (MAP), ya que protege la apariencia visual, el color, el sabor y las cualidades nutritivas de los productos contra la degradación por oxidación, prolongando así su vida útil. Su uso también se extiende al sector de las bebidas, donde es crucial para la inertización de las cubas durante la fabricación del vino, impidiendo su alteración por el oxígeno y garantizando la conservación de los aromas.

Otros usos

• Laboratorio e investigación científica: El argón se utiliza en laboratorios para la calibración de espectrómetros de masa y otras aplicaciones de análisis. Sus isótopos son valiosos en la investigación astrofísica y en la datación geológica.
• Sistemas de extinción de incendios: Gracias a su inercia, el argón se usa en sistemas de extinción de incendios en áreas cerradas. Al desplazar el oxígeno, elimina el riesgo de combustión.
• Medicina: Se utiliza en crioterapia para la eliminación de lesiones cutáneas y en láseres de argón para tratamientos de retina o cirugía.
• Iluminación: Se utiliza en lámparas fluorescentes y de neón para prolongar su vida útil.

Efectos sobre la salud y seguridad

El argón presenta un riesgo significativo de asfixia, especialmente en ambientes confinados. Al ser más denso que el aire, se acumula en las partes bajas de los espacios cerrados, desplazando el oxígeno. La exposición a niveles elevados puede provocar síntomas como dolores de cabeza, respiración acelerada, mareos, confusión y, en casos graves, la pérdida de coordinación y juicio, pérdida de consciencia o incluso la muerte

El manejo de las botellas a presión también es un riesgo a considerar, ya que un daño físico puede comprometer su integridad y causar una fuga de gas a alta presión. El contacto con el argón licuado, debido a su temperatura extremadamente baja, también puede causar quemaduras criogénicas graves.

Precauciones, normativas y equipos de protección

Para mitigar estos riesgos, es crucial seguir estrictamente las normas de seguridad y las buenas prácticas de manejo. Esto incluye:

• Almacenamiento seguro: Guardar las botellas en un lugar fresco, seco y bien ventilado, lejos de fuentes de ignición, y asegurar los recipientes para evitar daños físicos o caídas.
• Equipos de Protección Individual (EPI): El uso de equipos adecuados, como gafas de seguridad, guantes aislantes y ropa protectora, es vital al manipular argón licuado para protegerse de las quemaduras criogénicas.
• Normativa: Es obligatorio respetar las estrictas regulaciones nacionales e internacionales que rigen el transporte y el uso de gases comprimidos y criogénicos, así como los documentos de seguridad como las fichas de datos de seguridad (FDS) de cada producto.
• Ventilación: Se debe asegurar una ventilación adecuada en todas las áreas de uso y almacenamiento para evitar la acumulación de gas y el desplazamiento de oxígeno.

Impacto ambiental

El argón es un gas noble naturalmente presente en la atmósfera y no se le conocen efectos ambientales negativos significativos. Debido a su inercia química y su abundancia natural, el argón no reacciona químicamente en el ambiente, por lo que no contribuye al efecto invernadero ni daña la capa de ozono.

En caso de fuga o liberación, el gas se disipa rápidamente en ambientes bien ventilados. Por esta razón, las emisiones industriales se consideran ecológicamente insignificantes. No se conocen efectos adversos sobre las plantas o la vida acuática.

Historia y curiosidades

Los gases nobles son un grupo de elementos químicos con propiedades muy similares. Bajo condiciones normales, son gases monoatómicos inodoros, incoloros y presentan una reactividad química muy baja. Se sitúan en el grupo 18 de la tabla periódica y el argón es uno de los siete que componen este grupo, junto, por ejemplo, al helio (He), neón (Ne), kriptón (Kr), xenón (Xe).

El argón fue descubierto a finales del siglo XIX, en 1894, por los científicos británicos Lord Rayleigh y Sir William Ramsay. Rayleigh observó que el nitrógeno extraído del aire era consistentemente más denso que el producido a partir de compuestos químicos. Esto le llevó a sospechar la existencia de un gas más pesado y desconocido en la atmósfera. Junto a Ramsay, logró aislar este gas inerte y lo nombraron "argón", a partir de la palabra griega argos, que significa "perezoso", en alusión a su naturaleza no reactiva.

Como gas noble, el argón ha sido clave para la investigación científica. Se ha estudiado para el desarrollo de nuevos ciclos de combustión con hidrógeno y en el campo de la medicina, donde ha sido explorado como un posible agente protector para órganos humanos. Además, el estudio de sus isótopos es fundamental en campos como la geocronología y la paleoclimatología, ya que proporcionan pistas valiosas sobre la historia de la Tierra.