Helio

2013-2014

OBTENCIÓN,
MANIPULACIÓN Y
USOS INDUSTRIALES
DEL HELIO
Química Industrial


1. Introducción
2. Obtención de Helio para uso industrial
2.1 Procedimientos industriales
2.2 Descripción del procedimiento de mayor producción
2.3 Pureza y tipología de usos en función de la pureza

3. Manipulación del helio líquido
3.1 Formas de distribución
3.2 Caracterización técnica yreglamentaria de los envases
3.3 Riesgos y su prevención

4. Procesos en los que se utiliza helio líquido
4.1 Breve descripción

5. Procesos en los que se utiliza helio como agente o vehículo
energético
5.1 Su utilización en reactores de fusión
5.2 Obtención y su problemática
5.3 Viabilidad
5.4 La disyuntiva entre el plasma de helio o de tritio.

6. Consideraciones y conclusiones
6.1 Apartir de estadísticas de producción en las dos últimas décadas
6.2 Por sectores de industrias del consumo
6.3 El futuro del reactor de fusión en su relación con el helio

7. Bibliografía

1

1. Introducción
El helio es

un elemento químico de número atómico 2, símbolo He y peso

atómico estándar de 4,0026. Pertenece al grupo 18 de la tabla periódica de los
elementos, ya que al tenerel nivel de energía completo presenta las propiedades de
un gas noble. Es decir, es inerte (no reacciona) y al igual que estos, es un gas
monoatómico incoloro e inodoro. Tiene el punto de solidificación más bajo de todos
los elementos químicos, siendo el único líquido que no puede solidificarse bajando la
temperatura, ya que permanece en estado líquido en el cero absoluto a presión
normal.De hecho, su temperatura crítica es de tan solo 5,19K o -267,96 grados
centígrados. Los sólidos compuestos por 3He y 4He son los únicos en los que es
posible, incrementando la presión, reducir el volumen más del 30%. El calor específico
del gas helio es muy elevado y el helio vapor muy denso, expandiéndose rápidamente
cuando se calienta a temperatura ambiente.
Este elemento solamente existesólido a presiones del orden de 100MPa a 15K
(-258,15 °C). Aproximadamente a esa temperatura, sufre una transformación
cristalina,

de

una estructura

cúbica

centrada

en

las

caras

a

una

estructura hexagonal compacta. En condiciones más extremas (3 K, aunque presiones
de 3MPa) se produce un nuevo cambio, empaquetándose los átomos en una
estructura cúbica centrada en elcuerpo. Todos estos empaquetamientos tienen
energías y densidades similares, debiéndose los cambios a la forma en la que los
átomos interactúan.
El helio terrestre se forma por decaimiento radiactivo natural de elementos
más pesados. La mayor parte de este helio migra a la superficie y entra en la
atmósfera. Cabría suponer que la concentración atmosférica del helio (5.25 partes por
millón alnivel del mar) fuese superior. Sin embargo, su peso molecular bajo le permite
escapar al espacio a una velocidad equivalente a la de su formación. Los gases
naturales lo contienen en concentraciones superiores a la atmosférica.

2

 Aplicaciones
El helio es más ligero que el aire y a diferencia del hidrógeno no es inflamable,
siendo además su poder ascensional un 8% menor que el deeste, por lo que se emplea
como gas de relleno en globos y zepelines publicitarios, de investigación atmosférica e
incluso para realizar reconocimientos militares.
Aun siendo la anterior la principal, el helio tiene más aplicaciones:
-

Las mezclas de helio-oxígeno se emplean en la inmersión a gran
profundidad, ya que el helio es inerte, menos soluble en la sangre que
el nitrógeno y se difunde2,5 veces más deprisa que este, todo lo cual
reduce el tiempo requerido para la descompresión. Sin embargo, esta
última debe comenzar a mayor profundidad, disminuyendo el riesgo
de narcosis ("borrachera de las profundidades").

-

Por su bajo punto de licuefacción y evaporación puede utilizarse como
refrigerante en aplicaciones a temperatura extremadamente baja, como
en imanes...