Medir la temperatura de superficie en los laboratorios no es tan fácil como parece. Las superficies calefactadas se utilizan con frecuencia para calentar muestras (incluso embriones), pero ¿es realmente fiable la temperatura que muestra una superficie calefactada? Si las muestras se colocan en superficies mal configuradas, puede tener un efecto muy perjudicial en las muestras e incluso causar daños en la viabilidad de los embriones debido a temperaturas extremas.
1. Calibración del visualizador de temperatura
El error más fácil que se comete al medir la temperatura de superficie en un entorno de laboratorio es la calibración de la combinación de controlador de temperatura y sensor. La gente suele confiar en que una pantalla digital muestre la temperatura correcta, aunque no haya motivos para ello. Sin una calibración adecuada, la pantalla digital simplemente no es fiable e incluso puede inducir a error.
Asegúrese de calibrar con frecuencia (generalmente una vez al año) la combinación de controlador y pantalla. Si no dispone de un sensor trazable adecuado para utilizarlo como patrón, contrate a una empresa de calibración para que realice el trabajo por usted. Tener la tranquilidad de saber que algo es realmente correcto mejorará la calidad del trabajo y la precisión del resultado de los experimentos.
2. Precisión del controlador PID
Un problema menos conocido es la configuración del controlador PID. La precisión de un sensor no es la única parte importante para proporcionar una temperatura de superficie precisa; el controlador PID que la regula es igualmente importante. El controlador PID toma las mediciones del sensor y calcula cuánto calor y durante cuánto tiempo debe suministrarse para alcanzar la temperatura deseada. Si se ajusta de forma demasiado laxa, la superficie calefactada nunca alcanzará la temperatura deseada. Si se ajusta de forma demasiado agresiva, el sistema nunca se estabilizará y continuamente registrará valores por debajo y por encima del objetivo.
En primer lugar, tenga en cuenta que no existe una «configuración única» que sea correcta para todas las unidades. Ojalá fuera así de sencillo. El ajuste del controlador PID depende del sensor, del calentador, de la ubicación y de las condiciones ambientales. En segundo lugar, si las condiciones ambientales fluctúan mucho, encontrar el ajuste correcto para hacer frente a todas las condiciones puede ser todo un reto.
3. Tipo de sensor de temperatura de calibración
Cuando los usuarios calibran ellos mismos un sensor de temperatura, es importante que conozcan las características de cada tipo de sensor. Utilizar una sonda NTC diminuta puede ser beneficioso para medir dentro de una gota pequeña, pero el sensor es muy susceptible a cualquier cambio. Moverla un par de milímetros o simplemente respirar en su dirección cambiará inmediatamente la lectura. Esto no lo convierte en un mal sensor; simplemente no es «apto para el propósito».
Figura 2: Ejemplo de un sensor NTC muy pequeño utilizado para medir la temperatura en el interior de gotas.
Si se desea calibrar, la estabilidad es muy importante. Si no hay estabilidad, debe obtenerse utilizando un sensor con más masa térmica, o bien debe añadirse estabilidad utilizando un entorno con mayor masa y estabilidad térmica. El uso de bloques de amortiguación de aluminio puede ser una herramienta útil para añadir estabilidad en un proceso de calibración.
4. Ubicación del sensor
Cuando la temperatura de una superficie calefactada se utiliza para mantener calientes células vivas (como, por ejemplo, embriones), el rango de temperatura deseado suele oscilar entre 35,5 y 38 °C. Las temperaturas más bajas y más altas causan daños en la viabilidad y deben evitarse. La calibración de estas superficies calefactadas se realiza a veces midiendo en el interior de una placa con un pequeño sensor NTC de mano, lo que puede dar lugar a errores de medición. Además, la medición es solo una verificación puntual y no dice nada sobre las condiciones durante un periodo más largo.
Figura 3: Superficie calefactada dentro de una cabina de flujo laminar.
Primero pregúntese dónde necesita que la temperatura tenga el valor deseado. Si es dentro de una placa de plástico colocada sobre una superficie calefactada, no tiene sentido calibrar directamente sobre la superficie calefactada sin compensar el material plástico y el espacio de aire entre la superficie calefactada y la placa. Además, es importante medir durante un periodo más largo para evitar errores de medición puntual o de regulación del PID.
Un ejemplo de una solución de medición más fiable es colocar un sensor Pt100 dentro de una placa de plástico. El sensor Pt100 tiene una superficie relativamente grande que puede utilizarse tanto como una mayor masa térmica como un material para fijar el sensor a la superficie de plástico. Esta fijación evita la necesidad de líquido en el interior de la placa y proporciona un entorno que puede utilizarse durante un periodo más largo. Las mediciones obtenidas con esta configuración proporcionarán un gráfico más legible con valores de tendencia.
5. Efectos de las condiciones ambientales en las mediciones
Lo más difícil a la hora de generar y medir temperaturas de superficie correctas es el efecto de las condiciones ambientales sobre la superficie calefactada y la temperatura generada. La gente puede pensar que si tienen un laboratorio con aire acondicionado, esto resuelve todos los problemas, pero nada más lejos de la realidad. Desconocer las condiciones de los entornos de su laboratorio es un riesgo no mitigado.
Las temperaturas en un laboratorio pueden variar a lo largo del año e incluso a lo largo del día. Pasar de una zona calentada (más fácil de controlar) a una zona enfriada (con ayuda del aire acondicionado) puede tener un gran efecto en la estabilidad de la temperatura de una superficie calefactada. Además, si la superficie calefactada se coloca dentro de una cabina de flujo laminar, el flujo de aire tendrá un efecto de enfriamiento sobre la superficie calefactada que deberá compensarse. Lo mismo ocurre con las rejillas de ventilación que impulsan aire a la sala. Si una de estas rejillas apunta directamente a una superficie calefactada, puede tener un efecto perjudicial en la estabilidad de todo el sistema.
Figura 4: Ejemplo de una superficie calefactada inestable medida y visualizada con un sensor de temperatura Pt100 de XiltriX.
Por último, la radiación de calor procedente, por ejemplo, del sol puede calentar periódicamente ciertas zonas de forma significativa y puede cambiar el comportamiento de un sistema de aire acondicionado. Cuando las calibraciones (controles puntuales) se realizan por la mañana, este efecto puede ser completamente desconocido para el usuario, simplemente porque no existe un registro trazable del comportamiento de la superficie calefactada.
Solucionar estos errores no es fácil y requiere la colaboración de varias partes. En primer lugar, el usuario debe indicar cuál es el problema real y tendrá que colaborar con el departamento de instalaciones para corregirlo. Sin una medición fiable durante un periodo más largo, esto será muy difícil de conseguir. Utilizar una solución de monitorización que pueda hacerlo con precisión, rapidez y durante un periodo prolongado será una herramienta útil para lograr una mayor exactitud en las mediciones de temperatura de superficie.
Uno de estos sistemas es el sistema de monitorización en tiempo real XiltriX. Esta solución permite monitorizar un sinfín de parámetros de forma inalámbrica, en red y mediante un sistema cableado, y proporciona tranquilidad 24 horas al día, 7 días a la semana, en los laboratorios. Además de monitorizar la temperatura y permitir la elaboración de gráficos e informes durante un periodo muy largo, el sistema también proporciona alarmas en tiempo real a través de SMS, correo electrónico, llamadas de voz y alarmas locales como luces intermitentes y balizas.
Figura 5: Ejemplo de estación de monitorización inalámbrica utilizada para sensores de temperatura de superficie.
Si necesita ayuda para mejorar la estabilidad de la temperatura de su superficie, póngase en contacto con XiltriX a través de nuestro sitio web o de sales@xiltrix.com. Allí encontrará muchos ejemplos de casos prácticos que ilustran soluciones muy prácticas a problemas que ocurren en los laboratorios hoy en día.
