Jarras térmicas

Las jarras térmicas se utilizan en el hogar para mantener las bebidas calientes o frías durante mucho tiempo y tienen muchos usos en la industria.

Diseño

Una jarra térmica consta de dos recipientes, uno dentro del otro y unidos por el cuello. El espacio entre ambos recipientes se vacía parcialmente de aire, lo que crea un vacío parcial que reduce la transferencia de calor por conducción o convección. La transferencia de calor por radiación térmica puede reducirse plateando la superficie de la jarra orientada hacia el espacio, aunque esto puede ser un problema si el contenido de la jarra o el entorno están muy calientes; por eso, las jarras térmicas suelen mantener el contenido por debajo del punto de ebullición. La mayor parte de la transferencia de calor se produce a través del cuello y la abertura de la jarra, donde no hay vacío. Las jarras térmicas suelen estar hechas de metal, vidrio de borosilicato, espuma o plástico, y sus aberturas se tapan con corcho o polietileno. Los tanques térmicos se utilizan a menudo como contenedores de transporte aislantes.

En ocasiones, las jarras térmicas muy grandes o muy alargadas no pueden sostener por completo el recipiente interior solo desde el cuello, por lo que se coloca un separador entre las paredes interior y exterior para aportar más sujeción. Estos deflectores actúan como puentes térmicos y reducen parcialmente las propiedades aislantes de la jarra en la zona donde entran en contacto con la superficie interior.

Algunas aplicaciones técnicas, como las máquinas de RMN y de resonancia magnética, dependen del uso de tanques de vacío dobles. Estos recipientes tienen dos secciones de vacío. El tanque interior se llena de helio líquido, el exterior de nitrógeno líquido y entre ambos hay una sección de vacío. De este modo, se limita la pérdida del valioso helio.

Otras mejoras del recipiente de vacío incluyen un escudo contra la radiación refrigerado por vapor y un cuello refrigerado por vapor; ambos ayudan a reducir la vaporización del contenido.

Seguridad

Las jarras térmicas presentan riesgo de implosión, sobre todo los recipientes de vidrio, que pueden romperse accidentalmente al someterse al vacío. Las mellas, los arañazos o las grietas pueden ser el punto de partida de una peligrosa rotura del recipiente, especialmente si su temperatura cambia rápidamente (al añadir líquidos calientes o fríos). Se recomienda preparar correctamente el recipiente Dewar, atemperándolo antes de usarlo, para mantener y optimizar su funcionamiento. Los recipientes térmicos de vidrio suelen montarse en una base metálica y los cilindros se alojan en una malla o se recubren de aluminio o plástico para facilitar su manipulación, protegerlos de daños físicos y contener los fragmentos si se rompen.

Además, los recipientes Dewar para almacenamiento criogénico suelen estar presurizados y pueden explotar si no se utiliza una válvula de alivio de presión.

Al diseñar un tanque de vacío, hay que tener en cuenta la expansión térmica. Las paredes exterior e interior están expuestas a temperaturas distintas y se dilatan a ritmos diferentes. El tanque de vacío puede romperse debido a la diferencia de expansión térmica entre las paredes exterior e interior. En las jarras térmicas tubulares se suelen utilizar juntas de expansión para evitar roturas y mantener la integridad del vacío.