1 Generalidades Gases 1

Modulo I Generalidades Gases Qco. Francisco J. Pinzón A. Abril 2009

Contenido 1. Características, Comportamiento y Clasificación 2. Aplicaciones de los Gases Medicinales 3. Sistemas de Suministro 4. Manejo y Uso Seguro de los Gases

1. Características, Comportamiento y Clasificación Qco. Francisco J. Pinzón A. Abril 2009

Estados de la Materia Comúnmente se habla de tres estados de la materia: SÓLIDO, LIQUIDO y GASEOSO. La materia pueden moverse de un estado al otro con ayuda de energía, como la TEMPERATURA o la PRESION. 4

Estados de la Materia (Cont.) + Energía SÓLIDO - Energía - Energía LIQUIDO + Energía GAS 5

Estados de la Materia (Cont.) + Energía + Energía SÓLIDO LIQUIDO GASEOSO SI FORMA NO FORMA NO FORMA SI VOLUMEN SI VOLUMEN NO VOLUMEN Punto Fusión Punto Ebullición 6

Qué son los Gases? (Cont.) Gas: (Palabra inventada por el científico J. B. Van Helmont en el siglo XVII, sobre el lat. chaos). Fluido que, por la casi nula fuerza de atracción entre sus moléculas, tiende a ocupar por completo el espacio en el que se encuentra. Los Gases entran en ebullición a presión atmosférica y a cualquier temperatura entre - 273.15° y 26.7° C C. 7

Qué son los Gases? (Cont.) 11 de los 92 elementos químicos, no incluyendo los elementos transuránicos, tienen punto de ebullición entre ese rango. Estos elementos son: H2, O2, N2, F2, Cl2, He, Ne, Ar, Kr, Xe y Rn. 8

Propiedades de los Gases Los gases tienen 3 propiedades características: 1. Son fáciles de comprimir, 2. Se expanden hasta llenar el contenedor, y 3. Ocupan más espacio que los sólidos o líquidos. 9

Gas Ideal: Se considera que un gas ideal presenta las siguientes características: • El número de moléculas es despreciable comparado con el volumen total de un gas. • No hay fuerza de atracción entre las moléculas. • Las colisiones son perfectamente elásticas. • Evitando las temperaturas extremadamente bajas y las presiones muy elevadas, podemos considerar que los gases reales se comportan como gases ideales. 10

Gas Real: Los gases reales son los que en condiciones ordinarias de temperatura y presión se comportan como gases ideales; pero si la temperatura es muy baja o la presión muy alta, las propiedades de los gases reales se desvían en forma considerable de las de los gases ideales. 11

Variables de un Sistema Gaseoso Existen cinco variables que se encuentran relacionadas con el comportamiento de los gases. Volumen Presión Masa Gases Ideales Temperatura PV = nRT Compresibilidad Gases Reales PV = nRT Z 12

Volumen: Es el espacio ocupado por un cuerpo o fluido. Unidades comunes: Litro m3 ft3 13

Presión: Se define como la relación entre fuerza y unidad de área. Fuerza Presión = Área Unidades Comunes: psig kg/cm2 bar 14

Presión: (Cont.) Presión Atmósferica Es la fuerza ejercida por la atmósfera a través de su peso sobre una determinada área. Presión Manómetrica Es cualquier presión superior a la presión atmosférica, considerándola como base cero en la medición. Esta es medida a través de un equipo denominado manómetro. Presión Absoluta Es la suma de la presión atmosférica más la presión manométrica. 15

Presión: (Cont.) Vacio: Es cualquier presión menor que la presión atmosférica. Se puede medir a través de un equipo denominado vacuómetro. Ejemplo: Cuando se infla una bolsa plástica, se presuriza. Pero si se aspira el aire que está dentro, de la bolsa, se esta haciendo lo contrario, o sea, se forma vacío. 16

Presión Atmosférica: Se define como Atmósfera la presión ejercida por el aire al nivel del mar y como Presión Atmosférica la ejercida por el aire sobre los cuerpos. Unidades comunes: Atmósfera mm Hg 1 atm = 760 mm Hg 17

Psia Vs. Psig: • Psia — Pounds per square inch absolute Presión experimentada al nivel del mar @70° F 14,7 psi • Psig — Pounds per square inch gauge Presón Atmosférica como cero. Comúnmente usada como medida en la mayoría de los manómetros de presión. 18

Psia Vs. Psig: (Cont.) Cualquier presión manométrica leida en psig puede ser convertida a psia añadiendo 14,7 psi a la lectura de psig. Psia = Psig + 14,7 Psig = Psia – 14,7 19

Masa: Es la cantidad de materia que posee un cuerpo. Unidad común: Moles Comúnmente se confunde con el peso, que es la fuerza con que un cuerpo es atraído por el campo gravitatorio de la Tierra. 20

Temperatura: La temperatura es una medida de la energía cinética de los cuerpos y es directamente proporcional a ella. Es la propiedad de un cuerpo, que determina el flujo de calor hacia otros cuerpos o de otros cuerpos hacia él. En el estudio de gases se utiliza una escala absoluta de temperatura, la escala Kelvin. 0 K = - 273,16° C 21

Temperatura: (Cont.) Se expresa mediante las llamadas escalas de temperatura o escalas termométricas (Celsius, Kelvin y Fahrenheit). Escala Celsius Kelvin Fahrenheit Unidad (Símbolo) °C K °F Temperatura 100 °C 373,15 K 212 °F Ebullición Agua Temperatura 0 °C 273,15 K 32 °F Fusión Hielo Número de divisiones de la Escala entre los 100 100 180 dos Puntos anteriores Cero Absoluto – 273,15 °C 0K – 459,67 °F 22

Compresibilidad: El volumen del gas contenido en un recipiente se reduce si se aumenta la presión. Esta propiedad que presentan los gases de poder ser comprimidos se conoce como compresibilidad y fue estudiada por el físico inglés Robert Boyle (1627-1691). Cada gas tiene su propio Factor de Compresibilidad. Por tal razón en un mismo cilindro, y a la misma presión, masa y temperatura, se tienen diferentes volúmenes para varios gases. 23

Compresibilidad: (Cont.) Una combustión interna de un motor o el aire atrapado en un jeringa proveen buenos ejemplo de la facilidad con la cual los gases pueden ser comprimidos. 24

Compresibilidad: (Cont.) DIAGRAMA COMPRESIBILIDAD HELIO 1,09000 1,08000 1,07000 Factor Compresibilidad (Z) 1,06000 1,05000 1,04000 1,03000 1,02000 1,01000 1,00000 0,99000 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 Presión (psig) 25

Compresibilidad: (Cont.) DIAGRAMA COMPRESIBILIDAD NITROGENO 1,04000 1,03500 1,03000 Factor Compresibilidad (Z) 1,02500 1,02000 1,01500 1,01000 1,00500 1,00000 0,99500 0,99000 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 Presión (psig) 26

Compresibilidad: (Cont.) Helio Nitrógeno 6 m3 6,5 m3 6 000 L 6 500 L Menos Comprimible Más Comprimible 27

Leyes de los Gases: Todos los gases tienen un comportamiento casi idéntico, independientemente de su naturaleza. Las leyes de los gases nos indican como varían las propiedades de un gas cuando este interacciona con el entorno. Este comportamiento se estudia a través de las variaciones de tres variables o magnitudes: Presión "P", Volumen “V” y Temperatura “T”. 28

Ley de Avogadro Esta ley, descubierta por Avogadro a principios del siglo XIX, establece la relación entre la cantidad de gas y su volumen cuando se mantienen constantes la temperatura y la presión. Recuerde que la cantidad de gas la medimos en moles. El volumen es directamente proporcional a la cantidad de gas. 1 mol de Gas = 22,4 L 29

Ley de Gay-Lussac's (Presión-Temperatura): T T P P V, n Constantes 30

Clasificación de los Gases por sus Caracterísiticas Físicas Desde el punto de vista de sus características físicas y de envasado, los gases se dividen en cuatro tipos principales: Gases comprimidos Gases comprimidos licuados Gases comprimidos disueltos Gases licuados criogénicamente 31

Clasificación de los Gases por sus Caracterísiticas Químicas Desde el punto de vista de sus características químicas se clasifican en seis grupos: 1. No Inflamables, Inertes. 2. Inflamables, Inertes. 3. Inflamables, Corrosivos y Tóxicos. 4. Tóxicos y/o Corrosivos, No Inflamables 5. Pirofóricos (Espontáneamente Inflamables) 6. Venenosos 32

2. Aplicaciones de los Gases Medicinales Qco. Francisco J. Pinzón A. Abril 2009

Usos y Aplicaciones Gases Medicinales Los gases medicinales, en la actualidad hacen parte importante de la medicina, en lo relacionado con el cuidado que se brinda a los pacientes en las diferentes áreas de los Establecimientos Asistenciales de Salud, principalmente: Unidades de Cuidados Intensivos, Cirugía, Anestesiología, Obstetricia, y Hospitalización. 34

¿Qué son los Gases Medicinales? (Res. 1672/2004) Son preparados farmacéuticos que se utilizan en la prevención, diagnóstico, tratamiento, alivio o curación de las enfermedades o dolencias y en terapias de inhalación, anestesia, diagnóstico "in vivo" o en la conservación y transporte de órganos, tejidos y células destinados a la práctica médica. Se clasifican como medicamentos. 35

¿Qué Norma Regula los Gases Medicinales? Los gases medicinales son medicamentos y como tal deben cumplir con las Buenas Prácticas de Manufactura que se adoptan mediante la Resolución 1672 de 2004, la cual fue modificada por la resolución 3183 de 2007. 36

¿Cuales son Gases Medicinales? Según el Manual de Normas Farmacológicas adoptadas mediante la Resolución 620/2002, Norma 16.6.0.0.N20, en Colombia los siguientes son considerados gases medicinales: Oxígeno Aire Dióxido de Carbono Oxido Nitroso Nitrógeno Helio y sus mezclas con O2 37

Oxígeno Medicinal Grado USP Principales características: Incoloro, inodoro. Comburente, oxidante. O2 Los aceites y grasas pueden inflamarse espontáneamente en presencia de oxígeno. 2 No tóxico. Acondicionamiento: Gas comprimido y líquido. 38

Oxígeno Medicinal Grado USP (Cont.) El Oxígeno, es elemento de soporte de vida. Principales Aplicaciones: O2 Oxigenoterapia, Resucitación Cardiorespiratoria, Insuficiencia respiratoria crónica grave, respiradores, 2 Terapia intensiva, Anestesia, Administración Medicamentos (nebulización o inhalación), Terapia Hiperbárica, Homecare (cuidado en casa). 39

Aire Medicinal Grado USP Principales características: Mezcla 21% de oxígeno medicinal 79% de Aire nitrógeno medicinal. No inflamable. No tóxico. 2 No corrosivo. Acondicionamiento: Gas comprimido. 40

Aire Medicinal Grado USP (Cont.) Principales Aplicaciones: Administración Medicamentos (nebulización Aire o inhalación), Tratamiento de inhalación y ventilación Ayuda respiratoria, 2 Alimenta respiradores artificiales. 41

Dióxido de Carbono Grado USP Principales características: Incoloro, inodoro, sabor picante. No inflamable. CO2 Asfixiante. Corrosivo en presencia de humedad. 2 Acondicionamiento: Gas licuado. 42

Dióxido de Carbono Grado USP (Cont.) Principales Aplicaciones: Atmósferas inertes (purga, protección). Agente de propulsión. CO2 Láseres quirúrgicos. Extracción y cromatografía supercrítica. 2 Atmósferas en cultivo de células. 43

Óxido Nitroso Grado USP Principales características: Incoloro, prácticamente desprovisto de olor. Sabor ligeramente dulzón. N2O Comburente / Oxidante. No tóxico, ligeramente narcótico. Asfixiante. 2 No corrosivo. Acondicionamiento: 2 Gas licuado. 44

Óxido Nitroso Grado USP (Cont.) Principales Aplicaciones: Analgésico. Sedante / Anestésico. N2O Criocirugía. 2 2 45

Nitrógeno Grado NF Principales características: Incoloro, inodoro e insípido. No inflamable. N2 No tóxico. Asfixiante. 2 Acondicionamiento: Gas comprimido y líquido. 46

Nitrógeno Grado NF (Cont.) Principales Aplicaciones: Atmósferas inertes (purga, protección). Agente de propulsión. N2 Criobiología / Preservación. Criocirugía. 2 47

3. Sistemas de Suministro Qco. Francisco J. Pinzón A. Abril 2009

Introducción Sistemas Suministro La forma de suministro de los gases medicinales a un Establecimiento Asistenciales de Salud, es definida por el perfil del consumo diario, semanal y mensual de la Institución. Estos parámetros son utilizados, para definir y proponer al responsable sanitario del establecimiento la forma óptima de suministro de gases. 49

Formas de Suministro / Abastecimiento Cilindros • Gases Comprimidos No Licuados • Gases Comprimidos Licuados Termos y Tanques Criogénicos • Gases Licuados Criogénicamente Unidades On Site (PSA - Compresor) • Gases Comprimidos 50

Sistema Típico Suministro Oxígeno 51

Central de Gases Medicinales Red Secundaria Punto Consumo Oxígeno Aire Oxido Nitroso Dióxido de Carbono Red Principal Sistema Nitrógeno Control Vacío ALARMAS SISTEMA SISTEMA REGULACIÓN RESERVA Área Abastecimiento Institución 52

4. Manejo y Uso Seguro de Gases Qco. Francisco J. Pinzón A. Abril 2009

Introducción El Manejo Seguro de los Gases depende en que se base en el conocimiento de los riesgos físicos y químicos, de las normas de identificación, el tipo de recipientes, forma de almacenamiento y manejo de los cilindros, y el conocimiento de las hojas de seguridad del producto. 54

Cuáles son los riesgos potenciales? Riesgos Químicos • Inflamabilidad - Fuego • Toxicidad (Envenenamiento) • Asfixia Riesgos Físicos • Alta Presión • Escapes 55

Inflamabilidad Rango de Inflamabilidad • Rango en el que un gas, en condiciones normales de temperatura y presión (CNTP), formará una mezcla inflamable con el aire. ( LEI % - LES %) Ejemplo: H2 Propano 2,1 - 9,5 % VOL. En aire Monóxido de Carbono 12,5 - 74 Hidrógeno 4,0 - 75 4 75 Acetileno 2,5 - 100 LEL UEL "BOOM" 56

Inflamabilidad (Cont.) FUEGO • Reacción química de oxidación violenta de un material combustible, con desprendimiento de llamas y calor. COMBUSTIBLE COMBURENTE OXIDANTE Grasas Aire Aceite Oxígeno Papel Oxido Nitroso Madera Acetileno Hidrógeno ENERGÍA Chispa Calor Llama Fricción Oxídación 57

Toxicidad TLV: Valor Limite de Tolerable - (Threshold Limit Value) - • Concentración en la cual la exposición por 8 horas/día, 5 días por semana no causa efecto adverso en la mayoría de las personas. Gas TLV ppm C4H10 800 1 2 CO 25 ASH3 0.05 3 58

Asfixia Sofocamiento • Se produce por desplazamiento del oxígeno en recintos cerrados con poca o inadecuada ventilación. • La concentración de oxígeno para mantener actividades vitales no debe ser inferior al 17%. 59

Alta Presión • Carro Fórmula 1 900 HP • Cilindro Alta Presión 75.000 HP • Recomendación Importante • Manejar los cilindros dentro de las normas de seguridad, con las tapas para proteger la válvula y debidamente sujetados con cadenas o correas. 60

Escapes: ¿Cuáles son los riesgos? • Seguridad: Inflamabilidad Asfixia Corrosión Toxicidad - TLV • Técnicos: Contaminación del Gas Lecturas Incorrectas Pérdida del Producto Recomendación Importante • Tener en cuenta TLV de productos tóxicos 61

Puntos para probar escapes Se Utiliza: Detergente Líquido en Agua (1%) Snoop (Líquido Detector de Escapes) Detectores Específicos 62

Partes de un Cilindro de Alta Presión Tapa Protectora Volante Válvula de Seguridad Válvula Hombro del Cilindro Cuerpo del Cilindro 63

Características de un Cilindro 64

Dispositivos de Seguridad Volante • Dispositivos: Cuerpo Válvula – Válvula de Alivio Conexión – Disco de Ruptura Dispositivo de Seguridad Salida – Tapón Fusible (Disco de Ruptura) • Conexiones Diferenciadas: Para evitar mezcla de gases incompatibles 65

Identificación del Contenido 1. Etiqueta de Identificación en el Hombro del Cilindro o en el Cuerpo del Cilindro 2. Tipo de Conexión CGA de la válvula del Cilindro 3. Color del Cilindro, según NTC 1671 - NTC 1672 66

Identificación del Contenido NTC 2462 información de seguridad Nombre del gas Clasificación ONU del producto Símbolo de riesgo Conexión CGA de la válvula 67

Identificación del Contenido - Norma ONU GAS GAS NO INFLAMABLE GAS INFLAMABLE ASFIXANTE OXIDANTE 2 2 2 GAS GAS VENENOSO CORROSIVO 8 2 68

Conexión de Salida CGA en Cilindros Conexión Producto CGA 240 / 705 Amoniaco 320 Dióxido de Carbono 326 Oxido Nitroso 350 Hidrógeno, Monóxido de Carbono, Metano, Etano 510 Acetileno, Propano, Butano 540 Oxígeno 580 Argón, Nitrógeno, Helio, Fly Balloon 590 Aire CGA: Compressed Gas Asociation 69

Colores de Identificación NTC 1671- NTC 1672 Oxigeno Industrial Oxigeno Medicinal Oxido Nitroso Nitrógeno Helio Argón 70

Colores de Identificación NTC 1671- NTC 1672 Dioxido de Carbono Amoniaco Acetileno Hidrógeno 71

Identificación del Riesgo Norma NFPA 704 PELIGRO DE INFLAMABILIDAD PELIGRO PELIGRO DE PARA LA REACTIVIDAD SALUD PELIGROS ESPECIALES 4 - Riesgo muy grave AZUL Riesgos para la salud 3 - Riesgo serio ROJO Riesgos de Inflamabilidad 2 - Riesgo moderado AMARILLO Riesgos de reactividad 1 - Riesgo leve BLANCO Peligros especiales 0 - Riesgo mínimo 72

Cuidados Con el Manejo: Datos de la Etiqueta Lea detenidamente y entienda la información de las etiquetas asociados con el uso del gas contenido en el cilindro. 73

Cuidados Con el Manejo: Cilindros La determinación de la cantidad contenida en los cilindros se realiza: * Presión * Peso 74

Cuidados Con el Manejo: Cilindros Los volantes y manillas están diseñadas para operarlas manualmente. 75

Cuidados Con el Manejo: Cilindros Los cilindros deben transportarse cuidadosamente 76

Cuidados Con el Manejo: Cilindros No trate de adaptar conexiones 77

Cuidados Con el Manejo: Cilindros No use cilindros cuyos datos de identificación generen dudas ALTO RIESGO 78

Cuidados Con el Manejo: Cilindros No realice trasvase de producto PELIGRO 79

Cuidados Con el Manejo: Cilindros No usar llamas para detectar fugas 80

Cuidados Con el Manejo: Cilindros El aceite y la grasa pueden espontáneamente hacer ignición con oxígeno a presión y causar explosión e incendio. 81

Cuidados Con el Manejo: Cilindros Utilice la llave apropiada para conectar los reguladores, serpentines o mangueras de alta presión. 82

Cuidados Con el Manejo: Cilindros Los cilindros que no estén en uso deben mantenerse debidamente con su tapa 83

Cuidados Con el Manejo: Cilindros Durante el trabajo los cilindros deben estar asegurados. 84

Cuidados Con el Manejo: Cilindros Nunca utilice los cilindros de gases como apoyo, base, rodillos o similar 85

Cuidados Con el Manejo: Almacenamiento Prohibido fumar en los sitios de almacenamiento de cilindros 86

Cuidados Con el Manejo: Almacenamiento No almacene material inflamable cerca de los cilindros 87

Cuidados Con el Manejo: Almacenamiento Los cilindros deben ser almacenados manteniendo entre si tres puntos de apoyo y debidamente tapados. 88

Cuidados Con el Manejo: Almacenamiento • Ubicar los cilindros en disposición de colmena FORMA DE UBICACIÓN DE CILINDROS Tres puntos de contacto 89

Cuidados Con el Manejo: Almacenamiento Cuidado con el efecto dominó 90

Cuidados Con el Manejo: Almacenamiento No almacene juntos cilindros llenos y vacíos Clasificar según su naturaleza Distancia mínima entre oxidantes e inflamables: 8 m. 91

Cuidados Con el Manejo: Almacenamiento Al manipular cilindros, sólo soltar el cilindro cuando este se encuentre en posición vertical y apoyado en su base 92

Cuidados Con el Manejo: Almacenamiento No soltar el cilindro si se encuentra inclinado 93

Cuidados Con el Manejo: Almacenamiento Levantamientos incorrectos y peligrosos de cilindros 94

Cuidados Con el Manejo: Transporte Manipular el cilindro en posición inclinada, rodándolo sobre el borde de su base. 95

Cuidados Con el Manejo: Transporte De ser posible utilizar un carrito para el transporte 96

Cuidados Con el Manejo: Transporte Al mover un cilindro junto a otros asegurarse que tenga bien puesta su tapa protectora 97

Cuidados Con el Manejo: Transporte Al mover un cilindro, no agarrarlo por el cuerpo. Su mano puede quedar apretada contra otro cilindro u otro obstáculo. 98

Cuidados Con el Manejo: Llenado y Mantenimiento El llenado y mantenimiento de los cilindros de gases comprimidos solo debe ser realizado por empresas reconocidas y especializadas. 99

Cuidados Con el Manejo: Elementos de Protección Individual • Al mover cilindros, usar el Equipo de Protección Individual (EPI’s) obligatorio: • Casco • Calzado de Seguridad (con punta de acero) • Guantes de Vaqueta • Gafas de seguridad con protección lateral 100

Procedimientos Seguros Recepcion del producto Transporte Manejo Almacenamiento 101

MANEJO SEGURO DE LOS GASES 102

FIN Qco. Francisco J. Pinzón A. Abril 2009

¡¡GRACIAS!! Material Revisado y Preparado por: Qco. Francisco J. Pinzón A. Abril 2009

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by Fabio Alberto Gonzalez Salgado

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