¿Cómo elegir gases puros y mezclas de gases para laboratorio?
El gas es un reactivo en sí mismo. Ya sea como gas portador, combustible o criogénico, un error en la selección de su naturaleza o pureza puede comprometer meses de investigación o invalidar lotes enteros en control de calidad.
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Para garantizar el correcto desarrollo de sus experimentos y ensayos, así como la vida útil de sus equipos, la selección de los gases de instrumentación de laboratorio adecuados es fundamental.
Tanto si trabaja en I+D como en control de calidad y necesita gases para sus instrumentos científicos de caracterización molecular, para crear y controlar una atmósfera específica en una incubadora o cámara de guantes, o incluso para inertizar o transferir un líquido (disolvente, reactivo), este artículo le advierte sobre las consecuencias de una elección incorrecta de la calidad del gas. Nuestra guía le ayudará a definir sus necesidades con pragmatismo y precisión. Air Liquide, a través de sus gamas ALPHAGAZ™ y sus mezclas de calibración a medida, garantiza la seguridad de sus procesos y la validación de la conformidad de sus mediciones.
En su día a día como usuario de gases de instrumentación de laboratorio, debe definir el gas o la mezcla de gases más adecuada para su necesidad: alimentar un instrumento científico, crear una atmósfera, inertizar un reactor o transferir un líquido.
Comprender el contexto de trabajo y la naturaleza de los gases necesarios para operar con analizadores o equipos, comparar los grados de pureza, identificar y evaluar los niveles de impurezas, definir la precisión de una mezcla, su periodo de garantía e identificar los certificados necesarios puede resultar complejo. No obstante, este análisis condiciona la conformidad y la exactitud de sus resultados.
Este artículo ha sido elaborado por nuestros expertos para que pueda plantearse las preguntas clave que nos ayudarán a definir con precisión el gas más adecuado para su aplicación, permitiendo que nuestros equipos le proporcionen el presupuesto correspondiente.
Resultados erróneos y daños: consecuencias de una selección de gas incorrecta
El impacto crítico de la pureza de los gases va desde el análisis al proceso. La selección de un gas de instrumentación de laboratorio (gas patrón, portador o de protección) es estratégica. Una calidad inadecuada no solo altera los resultados: puede comprometer la validez de la investigación, la seguridad de los procesos y la viabilidad de la producción.
Consecuencias de una selección de calidad de gas incorrecta
Elegir el gas adecuado es vital para garantizar la fiabilidad de los resultados y la seguridad operativa. A continuación, se detallan los principales riesgos por área de aplicación:
| Ámbito / Aplicación | Tipo de riesgo / Problemática | Descripción / Consecuencia |
|---|---|---|
| Análisis - Caracterización molecular | Resultados erróneos | Un gas contaminado corrompe toda la cadena de medición. |
| Avería de equipos | Ciertas impurezas (H₂O, O₂) dañan los detectores y las columnas. | |
| Normativa | No conformidad mayor por falta de trazabilidad adecuada. | |
| Seguridad | Fallo en la activación de las alarmas de gas. | |
| Biotecnología (Incubadoras) | Toxicidad | La presencia de impurezas inhibe o destruye los cultivos celulares. |
| pH | Un nivel de CO₂ impreciso estresa las células y perjudica la reproducibilidad. | |
| Química (Reactores) | Rendimiento | El O₂ residual desactiva los catalizadores y genera reacciones parásitas. |
| Riesgo | Riesgo de embalamiento térmico imprevisto. | |
| Cámaras de guantes | Oxidación | Degradación inmediata de materiales sensibles (ejemplo: litio). |
| Costes | Saturación prematura de los purificadores. | |
| Acondicionamiento / Envasado | Conservación | La oxidación reduce la vida útil del producto. |
| Esterilidad | Riesgo de introducción de contaminantes biológicos. |
Pureza vs impurezas: definiciones y terminología básica
- ¿Qué es la pureza del gas?
La pureza de un gas puro hace referencia al grado en que este se compone exclusivamente de la molécula deseada. Si, por ejemplo, el helio tiene una pureza del 99,999 % (ALPHAGAZ™ 1), esto significa que la botella contiene un 99,999 % de Helio y solo un 0,001 % de impurezas.
Sin embargo, centrarse únicamente en el porcentaje de pureza suele ser insuficiente. Es fundamental considerar la naturaleza y la concentración residual precisa de dichas impurezas. Incluso en concentraciones muy bajas (en ppm o ppb), estos contaminantes pueden afectar a los análisis o al ensayo realizado.
- Impurezas críticas según la aplicación
El carácter crítico de una impureza depende directamente de su aplicación (caracterización molecular, incubadoras, etc.). Estos contaminantes pueden generar resultados erróneos en un análisis, destruir un cultivo celular, degradar materiales sensibles, entre otros problemas.
Il faut donc absolument identifier les impuretés gênantes (molécules gênantes) pour votre application ainsi que leurs limites maximales en volume dans le gaz : en ppm, partie par million ou en ppb, partie par billion (milliard en français).
Por lo tanto, resulta imprescindible identificar las impurezas interferentes (moléculas interferentes) para su aplicación, así como sus límites máximos de concentración en volumen dentro del gas: en ppm (partes por millón) o en ppb (partes por billón, que en este contexto equivale a mil millones).
Ejemplo estándar:
- Aplicación: análisis de trazas (pesticidas, compuestos volátiles) mediante GC-MS.
- Producto: helio (gas portador).
- Impureza crítica: agua / humedad (H₂O).
- Límite máximo tolerado: < 0,5 ppm (frecuentemente especificado como < 500 ppb) para evitar una regeneración demasiado frecuente de la columna del instrumento.
Importancia de la estabilidad y la precisión de las mezclas patrón
Una mezcla de gases, por su parte, consiste en la combinación de diferentes moléculas en una sola botella. A diferencia de los gases puros, el requisito esencial en este caso es la precisión de su composición.
- Precisión: se mide a través de la tolerancia de fabricación (diferencia entre la concentración solicitada y la realmente producida) y la incertidumbre de análisis (la desviación posible respecto al valor "real", calculada con un intervalo de confianza del 95 % según la norma ISO 6141).
- Estabilidad: la concentración de una mezcla debe permanecer fiable a lo largo del tiempo, especialmente en el caso de gases reactivos (como NO o SO₂).
Nota: Las botellas de Air Liquide se someten a un tratamiento interno específico que garantiza una estabilidad óptima de la mezcla. La estabilidad de determinadas mezclas puede alcanzar los tres años. - Seguridad y pureza: las botellas están equipadas con válvulas de presión residual (RPV) con sistema antirretorno. Este dispositivo esencial previene cualquier contaminación de la mezcla por aire ambiental durante su uso o almacenamiento, preservando así la pureza del gas.
¿Tiene alguna pregunta sobre una técnica de análisis específica o sobre la gama de gases puros y mezclas?
Checklist para la selección del gas (naturaleza y calidad)
La selección de un gas de instrumentación de laboratorio y/o de una mezcla debe seguir un proceso riguroso. A continuación, encontrará una checklist con las preguntas clave que debe plantearse según el uso (aplicación analítica, incubadoras, etc.).
¿Qué gas y en qué estado (gas o líquido)?
Es imperativo determinar si su aplicación requiere el producto en estado gaseoso o líquido.
- Gas en estado gaseoso: la mayoría de las aplicaciones de laboratorio utilizan gas a presión. Los gases pueden suministrarse en botellas o bloques (almacenados en ocasiones en el exterior), o producirse onsite mediante un generador ALPHAGAZ™ FLO (para aire, N₂ o H₂).
- Gas en estado líquido: para grandes volúmenes o necesidades de refrigeración, se utiliza un tanque criogénico o un contenedor de gas líquido. El gas se almacena a temperaturas extremadamente bajas y, si se requiere en forma gaseosa, es necesario contar con un vaporizador y un cuadro de regulación. El nitrógeno, el argón, el oxígeno, el helio, el CO₂ y el hidrógeno son ejemplos de gases que pueden utilizarse en estado líquido.
Aplicación analítica (cromatografía, espectrometría) - objetivo: exactitud de las mediciones y protección de los equipos
- ¿Mi análisis se realiza en %, en ppm o en ppb?
Consejo: verifique la sensibilidad del detector y seleccione un grado de pureza (N50, N60) cuyos niveles de impurezas sean inferiores al límite de detección. - ¿Es mi detector (ej. FID, TCD, etc.) sensible a la humedad, al O₂ o a los hidrocarburos?
Consejo: identifique las impurezas interferentes y verifique la ficha técnica del gas para estas impurezas específicas, no se limite a considerar únicamente la pureza global. - ¿Necesito una acreditación para mis auditorías (ISO 17025) en caso de utilizar mezclas patrón?
Consejo: si utiliza una mezcla patrón, compruebe si se requiere una trazabilidad metrológica específica. En ese caso, solicite el certificado de análisis metrológico vinculado a la acreditación exigida (y no un certificado de análisis convencional). - ¿Contiene la mezcla gases reactivos (NO, H₂S, SO₂...)?
Consejo: al utilizar una mezcla que contenga gases reactivos, tenga en cuenta la fecha de caducidad, que puede ser corta, al seleccionar el tamaño de la botella. Esto evitará solicitar una botella de gran capacidad (como una L50) cuya estabilidad de la mezcla ya no esté garantizada tras un uso mínimo.
Incubadoras para cultivo celular - objetivo: supervivencia celular y reproducibilidad
- ¿Cuenta este gas con certificación exenta de metales pesados, aceite y COV?
Consejo: rechace el uso de gases de calidad industrial estándar para las incubadoras. - ¿Cuál es la tolerancia aceptada para el pH de mi medio?
Consejo: asegúrese de que la tolerancia de la mezcla de gas sea compatible con la sensibilidad de sus muestras (células).
Química, cámaras de guantes y reactores
- ¿El uso de un gas de menor pureza saturará mis purificadores prematuramente?
Consejo: evalúe si el ahorro económico en el gas se verá anulado por el coste y la frecuencia de regeneración de las columnas de purificación. - ¿Pueden las trazas de metales o de humedad iniciar una reacción parásita?
Consejo: verifique las especificaciones detalladas de las impurezas.
Inertización de viales y envasado
- ¿El gas entra en contacto con un producto ingerido o inyectado?
Consejo: preste especial atención al cumplimiento de determinadas normativas farmacéuticas o alimentarias. Verifique en la ficha técnica del gas utilizado que tanto su composición como sus impurezas respetan las normas vigentes. - ¿Qué nivel de O₂ tolera mi producto para evitar la oxidación?
Consejo: seleccione un nitrógeno cuyo contenido de O₂ sea lo suficientemente bajo como para alcanzar este objetivo en el espacio de cabeza del vial.
El sistema de distribución (¡a menudo el gran olvidado!): incluso el mejor gas se contamina si circula por una instalación inadecuada
- ¿Se utilizan tuberías porosas (polímeros estándar)?
Consejo: para aplicaciones de alta pureza (N50 y superior), utilice acero inoxidable. Evite el uso de plásticos estándar, ya que permiten la difusión de la humedad y del oxígeno del aire ambiente hacia el interior del sistema. - ¿El reductor o regulador de presión cuenta con membrana metálica?
Consejo: evite los reductores de presión con membrana de caucho. - ¿Se ha purgado el aire de los flexibles al cambiar la botella?
Consejo: integre un procedimiento de purga estricto para evitar la introducción de burbujas de aire en el cromatógrafo o en el reactor tras cada cambio de botella.
La oferta de gases puros, ultra puros ALPHAGAZ™ y mezclas de gases de Air Liquide
Air Liquide ha desarrollado dos gamas completas y estructuradas para satisfacer los requisitos de las aplicaciones más habituales y las necesidades más específicas de laboratorio.
La gama ALPHAGAZ™ 1
La gama de gases especiales ALPHAGAZ™ 1 está diseñada especialmente para análisis en rangos desde el porcentaje hasta la parte por millón (ppm). Es la solución de referencia para numerosas aplicaciones como gas portador o gas cero (gas puro, garantizado sin el componente a medir), en particular para la línea de base de una calibración, gas de atmósfera o de inertización.
La gama ALPHAGAZ™ 1, suministrada en botellas y bloques, cubre los gases más utilizados en laboratorio:
- Argón, nitrógeno, aire, helio, hidrógeno y oxígeno.
- Dióxido de carbono.
Esta gama garantiza una pureza mínima del > 99,999 % para el nitrógeno, el argón, el helio y el hidrógeno, con niveles de impurezas críticas máximas controladas con el máximo rigor situados entre 3 ppm y 0,5 ppm.
Especificaciones
ALPHAGAZ™ 1: Análisis de % a ppm
| Argón | Nitrógeno | Aire | Helio | Hidrógeno | Oxígeno | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Pureza | > 99,999% | > 99,999% | > 99,999% | > 99,999% | > 99,999% | > 99,995% |
| H2O | < 3 ppm | < 3 ppm | < 2 ppm | < 3 ppm | < 3 ppm | < 2 ppm |
| O2 | < 2 ppm | < 2 ppm | 20% ± 1% | < 2 ppm | < 2 ppm | - |
| CnHm | < 0,5 ppm | < 0,5 ppm | < 0,1 ppm | < 0,5 ppm | < 0,5 ppm | < 0,5 ppm |
| CO | < 1 ppm | < 1 ppm | < 0,5 ppm | < 0,5 ppm | < 0,5 ppm | < 0,5 ppm |
| CO2 | < 1 ppm | < 1 ppm | < 0,5 ppm | < 0,5 ppm | < 0,5 ppm | < 0,5 ppm |
La gama ALPHAGAZ™ 2
Para los análisis que requieren una mayor sensibilidad, desde ppm hasta ppb (partes por mil millones), la gama de elevada pureza ALPHAGAZ™ 2 es la respuesta a las exigencias más estrictas.
La gama de gases especiales ALPHAGAZ™ 2, suministrada en botellas y bloques, ofrece niveles de impurezas drásticamente inferiores a los de ALPHAGAZ™ 1, así como otros tipos de impurezas (H₂, NOx, SO₂) para determinados gases:
- H₂O inferior a 0,5 ppm (frente a < 3 ppm en ALPHAGAZ™ 1).
- O2 inferior a 0,1 ppm (frente a < 2 ppm en ALPHAGAZ™ 1).
- CnHm inferior a 0,1 ppm (frente a < 0,5 ppm en ALPHAGAZ™ 1).
- CO inferior a 0,1 ppm (frente a < 0,5 ppm en ALPHAGAZ™ 1).
- CO₂ inferior a 0,1 ppm (frente a < 0,5 ppm en ALPHAGAZ™ 1).
Especificaciones
ALPHAGAZ™ 2: Análisis de % a ppm
| Argón | Nirógeno | Aire | Helio | Hidrógeno | Oxígeno | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Pureza | > 99,9999% | > 99,9999% | > 99,9999% | > 99,9999% | > 99,9999% | > 99,998% |
| H2O | < 0,5 ppm | < 0,5 ppm | < 0,5 ppm | < 0,5 ppm | < 0,5 ppm | < 0,5 ppm |
| O2 | < 0,1 ppm | < 0,1 ppm | 20,9% ± 0,2% | < 0,1 ppm | < 0,1 ppm | - |
| CnHm | < 0,1 ppm | < 0,1 ppm | < 0,05 ppm | < 0,1 ppm | < 0,1 ppm | < 0,1 ppm |
| CO | < 0,1 ppm | < 0,1 ppm | < 0,1 ppm | < 0,1 ppm | < 0,1 ppm | < 0,1 ppm |
| CO2 | < 0,1 ppm | < 0,1 ppm | < 0,1 ppm | < 0,1 ppm | < 0,1 ppm | < 0,1 ppm |
| H2 | < 0,1 ppm | < 0,1 ppm | QS | - | - | - |
| NOx | - | - | < 0,1 ppm | - | - | - |
| SO2 | - | - | < 0,1 ppm | - | - | - |
Estos niveles de elevada pureza resultan decisivos para proteger los detectores más sensibles y garantizar la ausencia de ruido de fondo en las técnicas analíticas de vanguardia.
Las dos familias de mezclas de gases: de catálogo y a medida
La oferta de mezclas de gases de Air Liquide se estructura en función de sus necesidades de precisión:
1. Mezclas de catálogo
Estas mezclas están disponibles en stock o cuentan con una composición y precisión predefinidas para cubrir las necesidades más habituales del mercado (normas, reglamentaciones, especificaciones), ofreciendo así opciones de precios y plazos de entrega optimizados.
| Clasificación Air Liquide | |||
|---|---|---|---|
| Aplicación | Mezclas "Proceso" | Mezclas "Blue" | Mezclas "Crystal", "Saphir", "Diamond" |
| Proceso | Instrumentación | Calibración | |
| Mezclas de catálogo |
|
|
|
2. Mezclas a medida
Cuando su aplicación es única, nuestro Centro de Expertos en Mezclas está a su disposición para crear mezclas de gases personalizadas. Nuestros especialistas estudian la viabilidad de su solicitud (compatibilidad, estabilidad, seguridad) y le ayudan a definir la mezcla perfecta mediante:
- La selección de la clase de mezcla (DIAMOND, SAPHIR, CRYSTAL) que corresponda al nivel de precisión requerido.
- La elección de los componentes, el gas de equilibrio y sus concentraciones (en %, ppm o ppb).
- La propuesta del certificado de análisis o, si fuera necesario, de acreditación.
- La determinación del tamaño de la botella más adecuado para su consumo y la elección de la válvula más apropiada para su uso (fija o móvil mediante la válvula con reductor o regulador de presión integrado LABTOP™).
Preguntas frecuentes sobre cómo elegir gases puros y mezclas de gases para laboratorio
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