Por Max Lemacon, Responsable de Industria Life Science en SMC Francia
Los ingenieros de diseño de los equipos para la industria Life Science saben de la importancia de la termodinámica para la creación de equipos de laboratorio más rápidos y precisos. No hay que olvidar que la velocidad de las reacciones químicas suele ser proporcional a la temperatura, y que los técnicos de laboratorio pueden aumentar el tiempo de trabajo o la vida útil de las muestras y los reactivos, manteniendo la sustancia dentro de un intervalo de temperatura óptimo. Por supuesto, ofrecer esta capacidad de forma confiable y rentable es el verdadero desafío y es importante contar con socios, colaboradores, como SMC que cuenta con un equipo de ingenieros expertos en dar respuesta a estos requerimientos.
Acumulamos más de 40 años de experiencia profesional en el suministro de dispositivos termoeléctricos para los fabricantes de equipos originales que abastecen a la industria life science e industria médica. Sabemos que nuestros clientes establecen sus decisiones de compra en base a la alta fiabilidad de los productos, la amplitud de la gama, la posibilidad de personalizarlos y en una asistencia integral pre y postventa.
Las personas encargadas de diseñar dispositivos como los analizadores suelen tener formación en biología o en ingeniería biomédica, no en termodinámica. Si este es tu caso y quieres implementar el control de la temperatura en los diseños de tus equipos, lo primero que necesitarás es un apoyo experto en diseño. En segundo lugar, lo ideal sería buscar un socio tecnológico que tuviera experiencia además en áreas complementarias, como el control de fluidos y la automatización, ya que esto simplifica funciones que son necesarias para el negocio, como el diseño, la compra y la posventa. Además, necesitarás un servicio de asistencia postventa, en todo el mundo, durante los años de uso de los equipos.
El reto del cromatógrafo
Recientemente hemos suministrado, a un fabricante europeo especializado en equipos de diagnóstico in vitro, una solución de control de temperatura para un cromatógrafo de gases. El sistema separa los componentes químicos de una mezcla de muestras y los detecta para determinar su presencia o ausencia y/o su cantidad.
Nuestro cliente ya trabajaba con nosotros en soluciones de control de fluidos, pero no conocía nuestra gama de productos de control de la temperatura ni nuestros conocimientos de termodínamica. Pronto quedó claro que podíamos desempeñar un papel clave en la definición de los productos más adecuados para la aplicación.
La mayoría de los cromatógrafos tienen cuatro componentes principales: sistema de entrada, fuente de iones, analizador de masas y detector. En la etapa de entrada, el cliente necesitaba calentar una cámara de red de seis capilares hasta los 55 °C. Aquí, el control de la temperatura debía ser exacto, preciso y repetible.
El dispositivo calienta y transforma diferentes líquidos en la fase gaseosa para su condensación, seguida de la separación y el análisis. La estabilidad de la temperatura es fundamental para proporcionar la precisión necesaria a los usuarios del analizador. Cualquier solución casera que utilice elementos Peltier sencillamente no ofrecería la suficiente precisión, y además existen otros problemas. Los sistemas de refrigeración basados en Peltier deben estar bien equilibrados en términos de ingeniería. Un disipador de calor insuficiente o una célula Peltier de tamaño insuficiente podrían dar lugar a un alto consumo de energía, un elevado rechazo de calor y un ruido excesivo.
Requisitos y solución: la combinación perfecta
Planteamos un estudio térmico y fluídico para determinar los niveles óptimos de equilibrio térmico, capacidad de calentamiento y caudal de aire. A partir de los resultados, pudimos identificar una solución basada en un chiller termoeléctrico SMC compacto y de alto rendimiento con un intercambiador de calor aire-agua. Basándonos en cuidadosos cálculos, también proporcionamos un difusor cónico que permitía un flujo óptimo de la turbina de aire.
El resultado fue una solución de gran éxito que ofrece precisión, repetibilidad, dimensiones compactas y programación de la velocidad de subida de la temperatura.
La clave del éxito de este proyecto fue la capacidad de aportar al cliente nuestros conocimientos en materia de termodinámica y proporcionar una solución completa. El cliente considera a SMC además de como proveedor de componentes, como un experto de confianza en el control de la temperatura y los fluidos.
Ventajas del efecto Peltier
Las aplicaciones para life science y equipos médicos se benefician, en gran medida, de los sistemas de refrigeración basados en el efecto Peltier debido a su alta estabilidad de la temperatura, su bajo nivel de ruido, sus escasas vibraciones y sus dimensiones compactas.
