Baño de agua - Definición, principio, partes, tipos, procedimiento, usos

Un baño de agua es un equipo científico utilizado para mantener una temperatura constante durante un tiempo prolongado al incubar muestras.

Se prefiere un baño de agua a una llama abierta cuando se calientan sustancias inflamables. Se emplea para permitir algunas reacciones químicas a altas temperaturas.

Un gran recipiente lleno de agua caliente constituye un baño de agua caliente. Tiene diferentes combinaciones de diseño, tamaños y proporciones. La capacidad del recipiente de un baño de agua de laboratorio oscila entre 12 y 32 litros para un modelo estándar y entre 50 y 100 litros para un baño de agua grande. La mayoría de los baños de agua cuentan con una interfaz digital o analógica que los usuarios pueden utilizar para ajustar la temperatura deseada. En cambio, algunos baños de agua incluyen un lector que utiliza una corriente para regular la temperatura. Un agitador es otra característica del baño de agua que resulta útil para homogeneizar la solución de ensayo.

Se utiliza sobre todo en los laboratorios clínicos y de microbiología, en los laboratorios universitarios, en la investigación medioambiental e incluso en la tecnología de los alimentos para calentar reactivos, descongelar muestras, realizar pruebas de corrosión e investigaciones bacteriológicas, entre otras aplicaciones. Un baño de agua es una herramienta que necesita instrumentos de apoyo adicionales para funcionar. En las pruebas que implican un baño de agua se suelen utilizar una incubadora, una micropipeta, una centrifugadora y un horno de laboratorio.

Principio del baño de agua

El sensor convierte la temperatura del agua en un valor de resistencia, que luego es amplificado y comparado por un amplificador integrado. Esto produce la señal de control, que regula eficazmente la potencia media de calentamiento del tubo de calefacción eléctrico y mantiene el agua a una temperatura constante.

Partes del baño de agua

El recipiente de un baño de agua de laboratorio está formado por un metal aislado, como el acero inoxidable. Las muestras de ensayo se mantienen en agua caliente durante un tiempo prolongado en un recipiente.

La mayoría de las veces está construido de metal aislado o de vidrio resistente al calor. La tapa mantiene el recipiente cubierto, evitando la evaporación del agua.

Los sensores de temperatura se utilizan como calentadores en un baño de agua de laboratorio para ayudar a crear calor.

Es útil para medir la temperatura del baño de agua. Puede integrarse o añadirse por sí solo.

Ayuda a mantener una temperatura constante en un baño de agua.

• Dispositivo de hélice o agitador

Se encuentra en los baños de agua circulante que favorece la circulación del agua en su interior.

Ayuda a sacar el agua del recipiente.

Debe estar presente en todos los baños de agua. El baño de agua se calienta mientras la luz está encendida. La luz se apagará para mantener la temperatura deseada si el baño de agua la alcanza.

Tipos de Baño de Agua

Baño de agua con agitación

La característica de agitación del baño de agua se controla con mayor precisión para el flujo de líquido. Un interruptor de encendido/apagado controla la agitación. En las técnicas microbiológicas, la agitación regular permite que los cultivos celulares cultivados en líquido se mezclen con el aire de forma continua. Las características del baño de agua con agitación incluyen un control de la temperatura de alta precisión, un fácil ajuste de la temperatura, una indicación precisa y clara, y un rendimiento extraordinario y fiable. Para facilitar la observación experimental, el taller dispone de un equipo de iluminación. El armario tiene un ventilador y una unidad de convección de aire forzado para dispersar el calor de forma más uniforme.

Algunas de las principales ventajas de este tipo de baño de agua son la facilidad de uso del teclado, los sencillos desagües del baño, las frecuencias de agitación programables, etc.

Baño de agua circulante

También se conoce como baño de agua con agitador. En los baños con agua circulante, el agua circula adecuadamente. Los agitadores o baños de agua circulante pueden ser útiles para aplicaciones en las que las muestras deben tener temperaturas constantes o uniformes. El baño de agua circulante utiliza agua en circulación continua para obtener y mantener de forma eficaz y fiable las temperaturas de agua deseadas para el enfriamiento o calentamiento de muestras y reactivos. Permite calentar o enfriar rápidamente las muestras en un amplio rango de temperaturas. Puede utilizarse para pruebas enzimáticas y serológicas. Recibe una circulación adecuada, lo que conduce a una temperatura más estable.

Baño de agua sin circulación

Estos baños de agua de laboratorio se basan en el mecanismo de convección en lugar de calentar el agua uniformemente. Como resultado, la capacidad del baño de agua para controlar la temperatura es menos exacta. También podemos añadir accesorios para agitar el baño de agua y mejorar la transmisión de calor. Los baños de agua se pueden utilizar con seguridad hasta 99,9°C. Cuando la temperatura es superior a 100°C, se pueden utilizar sustitutos.

Baño de agua de policarbonato

En el interior de la bañera hay un sistema de calentamiento controlado. El recipiente es de policarbonato transparente, y su temperatura puede alcanzar los 100 grados Fahrenheit.

Baño de agua analógico y digital

Baño de agua analógico

El tipo de baño de agua más básico es el analógico. Es asequible y sencillo de utilizar. Sin embargo, tiene algunos problemas. La precisión del baño de agua analógico es menor que la del baño de agua digital, que es el primer problema. Además, no tiene un panel de visualización. Por tanto, la temperatura real del agua no será visible.

Mecanismo de funcionamiento del baño de agua analógico

Cuando la máquina recibe alimentación, el indicador principal se ilumina. A continuación, la corriente pasará al termostato. Desde el termostato, la corriente pasará por el calentador de inmersión de agua. El termostato permitirá el paso de la corriente a través de la varilla de calentamiento si la temperatura del agua es inferior al nivel predeterminado. En consecuencia, el agua comenzará a calentarse. El termostato se apagará cuando la temperatura del agua alcance el nivel predeterminado. Por tanto, la varilla de calentamiento no recibirá ninguna corriente. La temperatura del agua empieza entonces a descender. El indicador de calentamiento también dejará de brillar.

Baño de agua digital

Una versión mejorada de un baño de agua analógico es un baño de agua digital. Es extremadamente caro. Sin embargo, su uso es sencillo. Esta versión es más precisa. Además, tiene un panel de visualización que permite al usuario ver la temperatura real del agua del baño.

Mecanismo de funcionamiento del baño de agua digital

El relé de estado sólido (SSR) y el controlador PID trabajan juntos para gestionar el calentador de inmersión de agua. El controlador suministrará una determinada tensión de CC al relé si la temperatura del agua está por debajo del valor predeterminado. El relé se encenderá, haciendo que la corriente alterna fluya hacia la varilla de calentamiento. Como resultado, el calentador empieza a calentar el agua. El regulador PID activará y desactivará constantemente el relé cuando la temperatura real del agua se acerque al valor deseado. Así, la barra calefactora se activará y desactivará continuamente. Como resultado, el baño de agua contribuye a mantener un resultado casi preciso con una variación no superior a 1°C. El sensor mide la temperatura del agua mediante un detector de temperatura por resistencia (RTD). La temperatura se convierte entonces en un valor de resistencia, que se suministra al controlador. Esta señal entrante será comparada por el controlador con el valor preestablecido.

Controles de un baño de agua de laboratorio

Controlador de temperatura: Un controlador de temperatura, ya sea digital o de dial, es un elemento estándar de todos los baños de agua.

Controlador de seguridad: En la mayoría de los baños de agua suele haber un controlador de seguridad encima del controlador de temperatura o conectado a la luz indicadora. Un controlador de seguridad ayuda a determinar la temperatura más alta que debe alcanzar el baño de agua. La luz de seguridad se encenderá si el baño de agua consigue alcanzar de algún modo la temperatura que el controlador de seguridad ha establecido. Incluso con una temperatura más alta, un baño de agua no puede alcanzar una temperatura superior a la establecida por el controlador de seguridad.

Controlador de agitación: Puede permitirnos acelerar, desacelerar o activar el agitador.

Procedimiento de funcionamiento de Baño de Agua

1. Asegúrate de que el equipo está limpio y el indicador de temperatura está calibrado en la fecha prevista.
2. Conecta la fuente de alimentación.
3. Asegúrate de que el agua de la bañera tiene suficiente profundidad para verter la resistencia.
4. Enciende la fuente de alimentación principal del aparato.
5. Para ajustar la temperatura deseada, pulsa la tecla SET. La temperatura puede cambiarse pulsando cualquiera de estas teclas o las dos.
6. Utiliza un termómetro calibrado para confirmar la temperatura.
7. El sensor de temperatura mantendrá la temperatura ajustada siempre que se utilice un baño de agua.
8. Después del uso, apaga la fuente de alimentación principal y la red del instrumento.
9. Después del uso, seca completamente el instrumento y vuelve a colocar la tapa.

Aplicaciones

• Puede utilizarse para calentar reactivos, fundir sustratos o incubar cultivos celulares.
• El baño de agua es la fuente de calor preferida para los compuestos inflamables porque permite que algunos procesos químicos se produzcan a altas temperaturas.
• Mejora la solubilidad de los compuestos poco solubles.

Ventajas

• La llama de la lámpara de alcohol puede alcanzar temperaturas de hasta varios cientos de grados Celsius. El proceso de fusión del material no se puede documentar ni ver si se calienta directamente con el fuego de la lámpara de alcohol en el experimento. La muestra puede calentarse uniformemente en el baño de agua del laboratorio, evitando la excesiva intensidad del calentamiento directo y las incontrolables oscilaciones de temperatura.
• Los baños de agua ofrecen una mayor superficie, lo que permite calentar las muestras más rápidamente.
• Incluso si calientas simultáneamente varias muestras, hay muy pocas posibilidades de que se produzcan variaciones de temperatura, porque los baños de agua pueden mantener una cantidad importante de calor.

Limitaciones

• Al igual que una bañera de hidromasaje no tratada, el agua caliente expuesta al medio ambiente puede retener y mantener una actividad microbiana indeseable.

Precauciones

• Asegúrate de que la bañera es aparentemente segura desde el punto de vista eléctrico antes de su uso. Por ejemplo, se podría realizar una comprobación de seguridad de la corriente en busca de problemas evidentes en el conector principal y el cable, los interruptores externos o los controles.
• Antes de encender/accionar los mandos y enchufar la bañera a una toma de corriente, asegúrate de que tienes las manos secas.
• Evita tocar el mecanismo de agitación o el impulsor de circulación con las manos, el pelo o la ropa suelta. Si es posible y apropiado, cubre el aparato cuando funcione a temperaturas superiores a "mano caliente" (>50°C).
• Asegúrate de que el nivel de agua se mantiene en el nivel adecuado, especialmente cuando funcione a temperaturas más altas, como las cercanas a los 95°C. Los niveles de agua deben comprobarse rutinariamente, y sólo debe utilizarse agua destilada para llenarlos. Esto es necesario para evitar que se acumulen sales en el calentador. No confíes en que la desconexión térmica funcione bien cuando los elementos calefactores no estén cubiertos de agua; esto evitará el sobrecalentamiento y posibles daños eléctricos.
• Utiliza un alguicida, fungicida o bactericida adecuado si la bañera se va a utilizar constantemente durante un tiempo prolongado, como >24 horas, para evitar el crecimiento de organismos no deseados y potencialmente patógenos en el agua de la bañera. Para reducir los riesgos de corrosión, fugas y fallos eléctricos, éste debe ser compatible con los materiales de la cuba y otras piezas.
• Asegúrate de limpiar a fondo la bañera después de su uso, sobre todo si se ha utilizado para incubar fuentes potencialmente patógenas y elementos venenosos o cáusticos que puedan acabar en el agua de la bañera. Si se van a utilizar detergentes o desinfectantes potentes, ponte guantes de goma y quizás protección para los ojos.

Referencias

1. https://www.labkafe.com/blog/how-to-use-water-bath-in-laboratory-working-principal-types-maintenance
2. https://www.pharmaguideline.com/2011/01/sop-for-operation-and-calibration-of_5.html
3. https://www.munroscientific.co.uk/what-are-kinds-parts-of-water-baths
4. https://antiteck.com/laboratory-water-bath-2/
5. https://www.hope-academic.org.uk/HandS/Risk%20assessments/waterbaths.htm
6. https://www.tec2med.com/water-bath-working-handling-maintenance/
7. https://microbiologynote.com/laboratory-hot-water-bath-working-principle/