¿Qué son los ultracongeladores y cómo funcionan?

Para realizar pruebas de baterías y almacenamiento, descubra la cámara de pruebas de baterías FDM, diseñada para realizar pruebas en condiciones controladas.

Congelador ultra FDM con capacidad para 650 litros y 30 cajas
(23x23x20cm).

¿Qué es un ultracongelador?

Elcongelador ultrasónico es uno de los principales instrumentos utilizados en los laboratorios de investigación. El congelador ULT está diseñado para proteger las muestras biológicas esenciales para la investigación de laboratorio, manteniéndolas a temperaturas extremadamente bajas.

La temperatura de funcionamiento puede variar entre -45 °C y -89 °C. Existen muchas características que hacen del ultracongelador una máquina extremadamente fiable para la investigación científica.

Los resumimos a continuación, gracias a nuestros años de experiencia en el campo y a la colaboración continua con algunos de los investigadores científicos más importantes del mundo.

Tipos

Generalmente está disponible en dos versiones: armario vertical y pozo horizontal con acceso superior. La versión vertical es la más popular, ya que los laboratorios buscan cada vez más ahorrar espacio y facilitar la movilidad.

Volúmenes

Los congeladores de baja temperatura varían en su capacidad interna, desde 200 litros hasta un máximo de 800 litros. Algunos fabricantes, como FDM, también ofrecen versiones personalizadas bajo pedido.

Estructura

ElUltra Freezer está equipado con estantes internospara almacenar muestras de investigación. Cada estante se cierra con una puerta interna para mantener una temperatura uniforme en aquellos estantes donde no se toman ni se colocan muestras.

Aislamiento

El aislamiento es un componente clave del Ultra Freezer. Para mantener el frío almacenado en el interior del gabinete, se utiliza un aislamiento de poliuretano de alta resistencia térmica y no tóxico entre las paredes exteriores e interiores, lo que permite alcanzar y mantener la temperatura deseada.

Empaquetadora

Otro elemento clave para garantizar la temperatura correcta es la junta, que recorre todo el perímetro de la puerta de acceso principal. Las más eficaces son las que tienen un sello de silicona cuádruple.

Puerta de acceso

La puerta de acceso , también aislada con poliuretano, garantiza la máxima retención del frío y se cierra con una cerradura exterior que generalmente incluye una llave de seguridad.

ruedas giratorias

Los congeladores de laboratorio más prácticos están equipados con ruedas giratorias en su base, lo que facilita su desplazamiento por el laboratorio.

Controladores

Los congeladores están equipados con controladores electrónicos PLC y una pantalla que muestra los parámetros de congelación. Todo el sistema de control suele estar alimentado por una batería, lo que permite que la pantalla digital de temperatura y las alarmas funcionen incluso en caso de un corte de energía. 

¿Cómo funciona el circuito de refrigeración de un Ultra Freezer?

Los sistemas de refrigeración pueden tener un solo compresor o una cascada de dos compresores (sistemas de dos etapas). En este último caso, existen dos circuitos de refrigeración conectados de manera que el evaporador de uno enfría el condensador del otro, facilitando la condensación del gas comprimido en el primer circuito.

Los condensadores enfriados por aire se utilizan generalmente en sistemas de refrigeración de laboratorio. Estos condensadores constan de serpentines de tubos (de cobre o cobre-aluminio) dispuestos para proporcionar la máxima superficie de intercambio de calor. En congeladores de ultrabaja temperatura , el aire de refrigeración circula mediante un ventilador accionado por motor, y el refrigerante se expande mediante tubos capilares.

La evaporación se produce mediante intercambiadores de calor de placas de acero, ubicados dentro de la cámara, o mediante una serpentina. En los congeladores horizontales, laserpentina de cobre o cobre-aluminio del evaporador se dispone a lo largo de las paredes y la base, mientras que en los congeladores verticales se extiende a lo largo de las paredes y la parte superior. La serpentina dentro de la cámara elimina los problemas de eficiencia en el intercambio de calor que presentan los congeladores con la serpentina en la cavidad de aislamiento.

Refrigerantes utilizados en congeladores ULT

Los refrigerantes se eligen entre compuestos químicos gaseosos que se pueden licuar fácilmente y se caracterizan por ciertas propiedades, como alta temperatura crítica y baja presión crítica, bajo riesgo y toxicidad. 

Se indican con la letra R seguida de un número que hace referencia a los átomos de la molécula.

Cada sistema de refrigeración debe estar herméticamente sellado y contener HFC libres de CFC y HCFC, que no son tóxicos, no explosivos y no inflamables. 

Los refrigerantes más eficientes y respetuosos con el medio ambiente que se utilizan en los congeladores de ultrabaja temperatura suelen ser el R170 y el R449A.

Con el nuevo Reglamento europeo UE 517/2014, los fabricantes de ultracongeladores deben seguir las directrices para permitir su uso incluso después de 2030. Por lo tanto, deben utilizar refrigerantes respetuosos con el medio ambiente:

R717 (amoníaco)

R744 (dióxido de carbono)

R170 (etano)

R290 (CARE 40) Propano

R600a (CARE 10) Isobutano

R1150 (etileno) R1270 (CARE 45) Propileno

R449A (HFO zeotrópico)

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¿Qué accesorios puede tener un Ultra Congelador?

Normalmente se proporcionan los siguientes accesorios: 

un sistema de emergencia de CO2 y/o LN2 (ambos con alimentación independiente, sonda y batería). 

Además, para controlar la temperatura de la cámara, los congeladores pueden equiparse con un registrador de temperatura semanal con discos gráficos, que hoy en día han sido reemplazados casi por completo por los digitales. 

Según las normas internacionales vigentes, el registrador es obligatorio para los congeladores a -45 °C y -86 °C destinados al almacenamiento de productos sanguíneos. 

Otros accesorios incluyen: contenedores, cajones y varios tipos de estantes de acero para almacenar cajas criogénicas, microplacas, bolsas de sangre y tubos de ensayo diseñados para almacenamiento a temperaturas bajas y muy bajas. 

Al trabajar dentro de congeladores de ultrabaja temperatura, es necesario utilizar ropa de protección adecuada para la cabeza, guantes de cuero para las manos y monos y batas para el cuerpo.

Solicitar precio para un ultracongelador a -80 °C

Más información: Descubra nuestra cámara de pruebas de laboratorio FDM CO2, diseñada y fabricada por FDM Environment Makers.

Normas de referencia

• ISO 15189 — Laboratorios médicos — Requisitos de calidad y competencia
• CLSI GP44-A4 — Procedimientos para la manipulación y el procesamiento de muestras de sangre
• OMS TRS 961 Anexo 9 — Almacenamiento y transporte de productos sensibles al tiempo y a la temperatura
• Reglamento (UE) 2013/C 343/01 — Buenas prácticas de distribución
• EN 60086-1 — Pilas primarias — Parte general (referencia al almacenamiento de las pilas)
• NFPA 55 — Código para gases comprimidos y fluidos criogénicos (para ultraconcentración en LN₂)

Fuentes autorizadas

• OMS — Vacunas y productos biológicos.
• CLSI — Instituto de Normas Clínicas y de Laboratorio.
• Estándares de biobancos del NIST.

Preguntas frecuentes sobre congeladores de ultrabaja temperatura

¿Para qué se utiliza un ultracongelador de -80 °C?

Las temperaturas inferiores a -70 °C bloquean la actividad enzimática e inhiben el crecimiento microbiano de forma indefinida. Aplicaciones: biobancos (muestras de ADN/ARN, líneas celulares, plasma), vacunas de ARNm (Pfizer-BioNTech requiere -80/-60 °C para el transporte a largo plazo), enzimas y proteínas , y tejido quirúrgico . Por debajo de -130 °C (congeladores criogénicos de LN₂), también se bloquea la recristalización del agua intracelular, lo que permite la conservación de células vivas durante décadas.

¿Cuál es la diferencia entre un ultracongelador mecánico y uno criogénico?

Mecánico -80 °C: compresor en cascada de 2 etapas (R-449A + R-508B/R-170), sin gas criogénico, más simple pero con límite de -86 °C. líquido criogénico -150/-196 °C: tanque de nitrógeno líquido con controlador de fase de vapor (muestras por encima de LN₂) o de fase líquida (inmersión). Rango de operación mucho menor, pero requiere logística de LN₂ (recarga semanal, riesgo de asfixia en camaras cerradas, certificación NFPA 55). Para vacunas de ARNm, -80 °C es suficiente; para células madre, se requiere criogénico.

¿Qué sistemas de alarma y vigilancia son obligatorios?

Para aplicaciones GLP/GxP y de biobancos : (1) Registrador de datos compatible con 21 CFR Parte 11 con registro de auditoría; (2) Sonda PT100 Clase A calibrada por ACCREDIA ; (3) Alarmas de umbral múltiple (advertencia -70 °C / crítica -65 °C) con notificación por SMS/correo electrónico; (4) Respaldo de CO₂ o LN₂ para retrasar el aumento de temperatura en caso de apagón; (5) UPS para una autonomía del compresor de 15 a 30 minutos; (6) Monitoreo 24/7 con intervención en 15 minutos.

¿Consumo de energía típico de un ULT -80°C?

Un congelador ultrarrápido estándar de 500-800 L consume entre 15 y 25 kWh/día (aproximadamente 5500-9000 kWh/año). Los modelos con certificación Energy Star reducen el consumo a entre 8 y 12 kWh/día (un 50 % menos) gracias a los compresores de velocidad variable (VSD), los refrigerantes naturales R-290/R-170 y los paneles de aislamiento al vacío (VIP). Un biobanco con 50 congeladores ultrarrápidos consume tanta energía como 100 hogares; por eso, universidades como Harvard y Stanford promueven campañas de "reto del congelador" para pasar de -80 °C a -70 °C con un ahorro energético del 30 % al 40 % sin comprometer la ciencia.