L’utilizzo di gas Azoto per attività criogeniche può portare ad un aumento del rischio asfissia e fenomeni di congelamento. Il pericolo asfissia è un pericolo insidioso perché veloce e spesso inaspettato. È ben noto che respirando un gas privo di ossigeno si giunge all'asfissia, non è però altrettanto noto quanto veloce possa essere il fenomeno. Respirare aria viziata in un locale chiuso fa sentire a corto di fiato in tempo utile per porvi rimedio: nell'aria viziata il contenuto di biossido di carbonio aumenta e stimola la respirazione. In molte situazioni in ambito criogenico non c'`e invece presenza di biossido di carbonio. Il respiro smette totalmente in un periodo molto breve senza poter porvi rimedio.
L’utilizzo di gas Azoto per attività criogeniche può portare ad un aumento del rischio asfissia e fenomeni di congelamento. Il pericolo asfissia è un pericolo insidioso perché veloce e spesso inaspettato. È ben noto che respirando un gas privo di ossigeno si giunge all'asfissia, non è però altrettanto noto quanto veloce possa essere il fenomeno. Respirare aria viziata in un locale chiuso fa sentire a corto di fiato in tempo utile per porvi rimedio: nell'aria viziata il contenuto di biossido di carbonio aumenta e stimola la respirazione. In molte situazioni in ambito criogenico non c'`e invece presenza di biossido di carbonio. Il respiro smette totalmente in un periodo molto breve senza poter porvi rimedio.
Un gas raffreddato vicino al suo punto di ebollizione è considerevolmente più denso che alla temperatura ambiente. Ad esempio, la densità dell'azoto cresce di quattro volte rispetto al suo valore a temperatura ambiente; mentre si scalda, si comporta come un gas pesante e tende ad accumularsi nei punti bassi. Questo, assieme al fatto che l'azoto è asfissiante, spiega perché deve esserci una adeguata ventilazione quando si usa azoto liquido come refrigerante. L'azoto ha un punto di ebollizione più basso dell'ossigeno. L'aria, miscela di ossigeno e azoto, condensa alla temperatura dell'azoto liquido. La condensazione dell'aria può portare ad un liquido ad alta concentrazione di ossigeno, perché l'ossigeno condensa più facilmente dell'azoto.
Quando questo liquido è parzialmente vaporizzato, l'azoto vaporizza più facilmente causando un ulteriore arricchimento di ossigeno del liquido non vaporizzato. Al limite è possibile ottenere quasi il 100% di ossigeno in questo modo; non riconoscere questo processo ha portato ad un certo numero di incidenti seri. Sono stati trovati molti materiali altamente infiammabili in aria arricchiti di ossigeno e bisogna fare attenzione prima di decidere di usarli per un particolare isolatore su una installazione di azoto liquido.
Il rapporto dei volumi tra gas a temperatura ambiente e liquidi al punto di ebollizione sta tra 450 e 850 per molti fluidi criogenici, ad eccezione del neon con un valore di 1415. Questo rapporto indica la pressione in bar che verrebbe generata dalla vaporizzazione del liquido contenuto in una ampolla alla pressione di 1 bar. I tubi di trasferimento sono talora inadeguatamente protetti contro le sovrapressioni e questo può condurre a costose perdite e ad esplosioni. I tubi di trasferimento sono delimitati da valvole. Se, dopo un trasferimento di liquidi criogenici, entrambe le valvole vengono chiuse contemporaneamente intrappolando liquido nel tubo possono sorgere problemi di sovrappressione. Normalmente l'operatore deve chiudere una sola valvola e poi aspettare fino a quando all'interno del tubo si è formato abbastanza gas per risucchiare il liquido fuori dal tubo attraverso la valvola rimasta aperta; dopo di che anche quest'ultima può essere chiusa. Se l'operatore chiude la seconda valvola troppo velocemente, i liquidi verranno spruzzati dal tubo causando danni all'impianto. Speciali accorgimenti devono essere presi quando si aggiungono valvole addizionali o controllori all'equipaggiamento già esistente, per assicurare che i liquidi non possano essere intrappolati tra le valvole.
Le densità dell'idrogeno e dell'elio liquidi sono un ordine di grandezza più piccole delle densità dell'ossigeno e dell'azoto liquidi. Questo significa che le ampolle costruite per l'idrogeno o l'elio possono essere soggette ad eccezionali pesi meccanici se sono riempite con ossigeno o azoto. La situazione è aggravata dal fatto che le ampolle per l'idrogeno e l'elio vengono progettate per dare la massima protezione contro l'entrata di calore e conseguentemente i loro sistemi di supporto tendono ad essere relativamente fragili. Similmente, si deve fare attenzione a non sottoporre grandi recipienti a bassa pressione, destinati a contenere fluidi con densità minore dell'acqua, a carichi eccessivi, per esempio riempendoli di acqua per test di pressione.
Casi di asfissia sono dovuti a situazioni tipo:
- entrare in un luogo in cui è stato usato azoto liquido per raffreddare,
- entrare in un recipiente pulito con azoto invece che con acqua,
- lavorare con azoto liquido in uno spazio non ventilato,
- lavorare vicino a scarichi di azoto.
Una atmosfera contenente almeno il 21% di ossigeno può essere respirata senza risultare fatale, ma in ambienti industriali non è mai consigliabile entrare in atmosfere con meno del 20% di ossigeno senza opportuni respiratori. I respiratori dovrebbero fornire ossigeno o aria pura, le maschere a gas "canister type" non devono mai essere usate in carenza di ossigeno poiché non danno alcuna protezione. Persino con il corretto equipaggiamento possono nascere incidenti per poca cura o per cadute che possono danneggiare la maschera o persino per il fatto che chi la indossa abbia la barba, poiché il gas irrespirabile può filtrare.
Punti per prevenire l'asfissia sono:
- rendere il personale pienamente consapevole dei rischi dell'asfissia,
- evitare che gas inerti entrino in luoghi non adeguatamente ventilati,
- non usare aria sintetica da respirare se non attentamente testata,
- evitare di entrare in recipienti chiusi da molto tempo, anche se contenenti aria, se l'atmosfera non viene testata,
- non dare affidamento alle valvole per la tenuta dei gas,
- fare ripetuti test per accertare che l'aria sul luogo di lavoro sia respirabile,
- se si lavora in spazi chiusi, assicurarsi che vi sia sempre un aiuto vicino e che siano sempre reperibili equipaggiamenti per la respirazione
Maneggiare sistemi che lavorano con il freddo è particolarmente pericoloso, poiché la pelle aderisce al metallo raffreddato a temperature molto basse. Devono essere sempre usati guanti protettivi. L'azione anestetizzante del freddo talvolta provoca congelamenti senza che ci si accorga di ciò che sta avvenendo. Guanti assorbenti bagnati nell'azoto liquido, ad esempio, possono provocare molto facilmente il congelamento di una mano senza accorgersi. Gli individui non abbastanza protetti contro l'ambiente della bassa temperatura possono soffrire l'esposizione al freddo più rapidamente di quanto siano capaci di reagire. Un'esposizione prolungata si può trasformare in un congelamento. In questo caso c'è un sufficiente avvertimento dovuto al dolore locale mentre sta avvenendo il congelamento.
Il liquido, vapore o gas a bassa temperatura può provocare effetti sulla pelle simile ad una bruciatura. Gli effetti possono variare a seconda della temperatura e del tempo di esposizione. Gli occhi possono essere danneggiati anche da una esposizione ad un gas freddo troppo breve per intaccare la pelle. Ogni volta che si maneggiano liquidi criogenici bisogna essere sicuri di avere un tubo flessibile o un grande contenitore d'acqua vicino. Usare l'acqua per lavare ogni parte del corpo che sia stata accidentalmente spruzzata con liquidi criogenici. Non toccare tubi o contenitori di gas liquefatti non isolati; il metallo estremamente freddo può incollarsi velocemente alla pelle e lacerarla quando si cerca di allontanarlo. Si usino pinze per maneggiare oggetti immersi nel liquido. Gli oggetti soffici e flessibili a temperatura ambiente di solito diventano molto duri e fragili a temperature criogeniche, si rompono facilmente e si possono frantumare violentemente.
L’azoto è un gas incolore e inodore e molto comune in natura (Costituisce il 79% dell’atmosfera a quota del mare) caratterizzato da un punto di ebollizione molto basso (-195,82 °C) ed è stoccato normalmente in recipienti (se chiusi) con pressione pari a circa 200 bar. Le caratteristiche intrinseche di tale gas (inodore, asfissiante, coefficiente di espansione liquido/gas pari a 1: 700) lo rendono molto pericoloso.
