Un congelador de temperatura ultrabaja (ULT) es un refrigerador que almacena contenidos a una temperatura de entre −80 y −86 °C (−112 y −123 °F). [1] Un congelador de temperatura ultrabaja se conoce comúnmente como un "congelador de menos 80" o un "congelador de menos 80", haciendo referencia al estándar de temperatura más común. [2] Los congeladores ULT vienen en formatos de congelador vertical y horizontal.
A diferencia del almacenamiento de muestras a corto plazo a temperaturas de entre +4 y -20 °C (39 y -4 °F) mediante el uso de refrigeradores o congeladores estándar, muchos laboratorios de biología molecular o ciencias biológicas necesitan criopreservación a largo plazo (incluidas infraestructuras de " cadena de frío " y/o " cadena más fría ") para muestras biológicas como ADN , ARN , proteínas , extractos celulares o reactivos. Para reducir el riesgo de daños en las muestras, estos tipos de muestras necesitan temperaturas extremadamente bajas de entre -80 y -86 °C (-112 y -123 °F). Las células de mamíferos a menudo se almacenan en recipientes Dewar que contienen nitrógeno líquido a -196 °C (-320,8 °F). [3] [ verificación fallida ] Los congeladores criogénicos pueden alcanzar temperaturas de hasta −150 °C (−238 °F) a −152 °C (−242 °F) [4] y pueden incluir un respaldo de nitrógeno líquido.
Las muestras biológicas en los congeladores ULT suelen almacenarse en tubos de polímero y microtubos, generalmente dentro de cajas de almacenamiento que suelen estar hechas de cartón, plásticos poliméricos u otros materiales. Los microtubos se colocan en cajas de almacenamiento que contienen una rejilla de divisores que normalmente permiten almacenar 64, 81 o 100 tubos. Los congeladores ULT estándar pueden almacenar aproximadamente entre 350 y 450 cajas de microtubos. [5]
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Los congeladores ULT se utilizan ampliamente en la conservación de pescado y carne. [6] La industria pesquera del atún requiere el uso de congeladores ULT. [ cita requerida ]
Los congeladores ULT suelen estar equipados con sistemas de alarma que alertarán de forma remota a las partes designadas en caso de una falla del congelador. [ cita requerida ]
El tiempo de enfriamiento se define como el tiempo necesario para enfriar el congelador ULT desde la temperatura ambiente hasta la temperatura seleccionada de −80 a −86 °C (−112 a −123 °F). El tiempo depende en gran medida del tipo de aislamiento, la eficiencia del sistema de compresores y los estantes metálicos instalados dentro del congelador. A principios del siglo XXI, los congeladores ULT podían enfriarse en un plazo de 3 a 5 horas. El tiempo de calentamiento suele ser de 1/8 °C por minuto. [ cita requerida ]
Debido a la baja temperatura, los congeladores ULT consumen grandes cantidades de energía eléctrica [7] y, por lo tanto, su funcionamiento es costoso. En 2010, la Universidad de Stanford tenía más de 2000 congeladores ULT, que utilizaban aproximadamente 40 mil millones de BTU de energía y le costaban a la universidad 5,6 millones de dólares anuales. Los congeladores ULT más nuevos consumen menos energía. [8] No obstante, un informe exhaustivo publicado en 2015 por el Centro de Laboratorios de Eficiencia Energética (financiado por las empresas de servicios públicos Pacific Gas & Electric , Southern California Edison y San Diego Gas & Electric como parte de su programa de Tecnologías Emergentes) descubrió que los laboratorios de California consumían aproximadamente 800 GWh/año, siendo los congeladores ULT los que más contribuían a ese total. [9]
Al menos ya en 2018, algunos científicos sugirieron que los laboratorios ajustaran los congeladores a -70 °C en lugar de -80 °C para conservar energía y disminuir el desgaste del compresor del congelador. [10] [11]
Dependiendo del volumen del congelador, la frecuencia de apertura de los usuarios y el número de muestras, el consumo de energía comienza a partir de aproximadamente 11 kWh/día y más. El gobierno de EE. UU. calcula 20 kWh/día. [12] Un estudio realizado en la Universidad de Edimburgo mostró que el modelo New Brunswick U570 HEF consumía algo menos de 10 kWh/día. [13] Sin ningún dato, la Universidad de Michigan afirmó que los dispositivos ULT de "modelos más antiguos" podrían consumir "hasta 30 kWh/día". [14] Un discurso de venta escrito en 2023 citaba "16-22 KWh de electricidad por día". [15]
Para reducir el consumo de energía, el aislamiento debe ser lo más eficiente posible. Las puertas interiores adicionales reducen la pérdida de temperatura al abrir la puerta principal. La formación de hielo en el interior del congelador ULT debe reducirse al mínimo. Los congeladores ULT modernos emplean variadores de velocidad tanto para los compresores como para los ventiladores. Esto ha reducido el consumo de energía un 30 % más, hasta los 8,5 kWh/día habituales. [ cita requerida ]
Los congeladores ULT que emplean el sistema de refrigeración en cascada (CR) utilizan hasta 20 veces la huella energética de los refrigeradores domésticos y se utilizan para refrigerar con fluidos de gases de efecto invernadero (normalmente hidrofluorocarbono R-508B ). [7] Los congeladores ULT modernos emplean mezclas de gases HC (es decir, hidrocarburos ): normalmente, etano y propano . [16] [17] Esta tecnología se desarrolló a mediados de la década de 1990, [18] y mejoró la eficiencia hasta en un 30% con respecto a los congeladores convencionales con gases CFC o HFC. [19] [20] Alternativamente, los congeladores ULT pueden utilizar el ciclo Stirling a la inversa (un enfriador Stirling) para la refrigeración. [7]
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