A cosa serve e come funziona una Stufa da Laboratorio

Pubblicato : 04/06/2023 16:58:49
Categorie : Strumenti da Laboratorio

Uno degli strumenti più utilizzati in diversi laboratori è la stufa o forno da laboratorio: si tratta di particolari forni a convenzione termica o da vuoto. Le stufe da laboratorio sono utilizzate per diversi scopi, tra cui l’essiccazione di precipitati o l’asciugatura della vetreria chimica.

Solitamente sono costituite da armadi in acciaio inossidabile e sono munite di sportello termico e piani interni forati per favorire la circolazione dell’aria. Le pareti interne sono perfettamente coibentate. Queste stufe raggiungono temperature particolarmente elevate, tra i 250° e i 300° e provvedono a mantenerla costante per tutta la durata del processo. Le stufe e i forni da laboratorio possono essere utilizzati in diverse applicazioni e con differenti configurazioni tra cui la convenzione forzata, il flusso d’aria orizzontale, l’atmosfera inerte. Tipicamente questi strumenti sono utilizzati nell’industria farmaceutica ma anche nell’industria dell’alta tecnologia o nei laboratori fisici e chimici.

A cosa serve una stufa da laboratorio

Solitamente le stufe da laboratorio raggiungono temperature intorno ai 300° e sono utilizzate per applicazioni chimiche, biologiche, farmaceutiche o per indagini forensi. Le funzioni essenziali di una stufa da laboratorio sono: Asciugatura: rimuovere l’umidità dai campioni e dalla camera in modo più efficace possibile; Sterilizzazione; Cottura: riscaldare un substrato senza deumidificarlo; Stagionatura: il campione è fisicamente o chimicamente alterato grazie ad un lento processo di cottura o di asciugatura. Le stufe da laboratorio possono essere utilizzate per molti atri scopi tra cui l’esecuzione di particolari test sui materiali e l’analisi degli attributi dei materiali stessi per determinare, ad esempio, la resistenza elastica, la deformazione e la resilienza

Esistono, poi, applicazioni più specifiche :

- La ricottura: si tratta di un processo che prevede il riscaldamento e poi il raffreddamento di un materiale come il vetro o l’acciaio per ridurne la durezza e migliorarne la duttilità. Questo procedimento è utilizzato spesso nei laboratori che producono strumentazione medica o materiale per l’industria scientifica. I materiali ricotti possono essere tagliati e plasmati più facilmente per essere utilizzati nella produzione di siringhe, provette, cateteri e simili.

- Consolidamento del legame: combinando asciugatura e cottura le stufe da laboratorio trattano le sostanze allo scopo di rendere i loro legami chimici più saldi. Si tratta di un procedimento che porta alla creazione di resine epossidiche, colle, plastiche e gomme usate nella ricerca sui polimeri, nelle nanotecnologie e nell’industria dei semiconduttori. Il rafforzamento dei legami è anche straordinariamente utile nell’adesione dei componenti direttamente ai circuiti, processo molto utile in campo militare o medico.

- La sterilizzazione è un altro procedimento piuttosto comune nei laboratori. Per sterilizzare gli strumenti di laboratorio si introducono all’interno del forno a temperatura intorno ai 160° con calore costante e monitorato per 45 o 60 minuti.
È importante che la temperatura si innalzi gradualmente ma in modo costante così da evitare il rischio di rottura degli strumenti in vetro. Ogni oggetto sterilizzato deve essere anche asciugato a una temperatura di 60°.

- I forni da laboratorio possono essere anche utilizzati per la cottura dei polimeri che vengono introdotti nella stufa in forma liquida e cotti fino a creare un sottile strato per diversi utilizzi.

Come funziona una stufa da laboratorio

Una stufa da laboratorio riscalda ciò che vi viene inserito tramite il principio della convezione. L’elemento riscaldante non si trova nella stessa camera interna del forno, ma in un involucro esterno e separato. Questo fa sì che il calore radiante non influisca sull’integrità del campione o del materiale inserito nel forno. Tuttavia la temperatura raggiunta dalle pareti del forno è sufficiente sia per riscaldare che per disidratare i campioni in questione.

Il trasferimento di calore convettivo è ottenuto grazie alla gravità o alla convezione meccanica. L’aria consumata ed esausta può essere resa riutilizzabile oppure espulsa insieme ai composti organici volatili e ai fumi.

L’isolamento della camera riscaldata consente di ridurre il valore del trasferimento termico e, quindi, di recuperare efficienza energetica.Le stufe sono solitamente costruite in acciaio e questo rende più semplice evitare che il calore radiante si riversi all’esterno.

In questo video tutorial viene mostrato il funzionamento di una stufa e le impostazioni gestibili durante i cicli : temperatura, ventilazione e tempo.

Le tipologie di stufe da laboratorio

Come abbiamo spiegato parlando di stufe o forni da laboratorio indichiamo degli strumenti molto simili tra loro che differiscono principalmente per la temperatura che sono in grado di raggiungere.

- Forni ad alta resistenza: sono utilizzati principalmente in applicazioni industriali, si tratta di apparecchi dotati di dotazioni e accessori robusti e molto resistenti e utilizzati per l’essiccazione e la stagionatura.

- Stufe standard digitali: si tratta di strumenti più semplici, utilizzati per scopi più generici ma che offrono comunque la massima accuratezza, controllo e sicurezza.

- Forni ad alta temperatura: generalmente vengono costruiti appositamente per specifiche esigenze, sono dotati di un ulteriore strato di isolamento e possono raggiungere i 500°. Sono molto utilizzati nell’industria aerospaziale.

- Forni a camera riscaldata, sono utilizzati negli impieghi che non necessitano alti standard di accuratezza ma assicurano comunque buoni standard nella cottura dei campioni.

Come scegliere una stufa da laboratorio

Oltre alle loro caratteristiche e dotazioni tecniche che abbiamo visto sopra, le stufe da laboratorio si distinguono per modalità di funzionamento e per la tipologia di distribuzione dell'aria. In particolare ricordiamo:

- a convezione naturale, dove la circolazione dell’aria avviene grazie al moto convettivo. Un ottimo esempio di questa tipologia di stufe è la ARGOLAB TCN 50 con un volume utile di 50 litri e una temperatura fino a 300° .

- a circolazione forzata, dove l’aria viene messa in movimento in maniera forzata. Ad esempio, la stufa a ventilazione forzata ArgoLab TCF 50 ha un volume utile di 50 Litri e garantisce una variazione della temperatura nel tempo a 150°C: ±0,3°C, uniformità della temperatura nello spazio a 150°C: ± 2%.

La scelta tra una stufa a convezione naturale e una con ventilazione forzata dipende dalle esigenze specifiche del laboratorio o del produttore. Ecco alcune considerazioni generali:

Stufa a circolazione naturale:

Vantaggi: Queste stufe non hanno un ventilatore interno, il che le rende più silenziose e generalmente meno costose da acquistare e mantenere. Inoltre, non ci sono parti in movimento, il che riduce il rischio di guasti meccanici.

Utilizzo consigliato: Le stufe a circolazione naturale sono adatte per applicazioni che richiedono un riscaldamento uniforme e stabile, ma non richiedono una rapida velocità di raggiungimento della temperatura o una distribuzione dell'aria particolarmente efficiente.

Stufa con ventilazione forzata:

Vantaggi: Queste stufe sono dotate di un ventilatore interno che migliora la circolazione dell'aria e consente un riscaldamento più rapido e uniforme. La ventilazione forzata può anche favorire una migliore distribuzione del calore all'interno della stufa.
Utilizzo consigliato: Le stufe con ventilazione forzata sono adatte per applicazioni in cui è necessaria una rapida velocità di raggiungimento della temperatura, un'omogenea distribuzione del calore e un'efficace eliminazione dell'umidità o dei fumi.

Ci sono poi le stufe da vuoto, in cui si può lavorare in vuoto o con gas inerte. La stufa da Vuoto SalvisLab VC 50 Litri arriva a una temperatura di 200°C e ha un volume utile 50Lt.

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