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MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y CORRECTIVO DE INCUBADORAS

La palabra incubadora proviene de la palabra latina incubare que significa empollar. Es un equipo diseñado para mantener una cámara a temperatura, atmósfera y humedad controladas, con el fin de conservar organismos vivos en un entorno que resulte adecuado para su crecimiento. Entre las aplicaciones más comunes, se citan las siguientes: incubación de cultivos bacteriológicos, virales, micológicos, celulares, determinación de la demanda biológica de oxígeno (DBO) y conservación de biológicos. Las incubadoras varían en complejidad y diseño. Algunas únicamente controlan la temperatura, mientras que otras, además, controlan la composición atmosférica.

Finalmente, algunas disponen incluso de la capacidad para lograr condiciones de temperatura
por debajo de la temperatura ambiente y, en consecuencia, incluyen sistemas de refrigeración.
Se infiere de lo anterior que, dependiendo del diseño y las especificaciones requeridas, pueden encontrarse en el mercado incubadoras que controlan temperaturas desde los –10 °C y van hasta los 75 °C o un poco más. Con relación al control atmosférico, algunas incubadoras disponen de inyección
de CO2 para lograr condiciones especiales de atmósfera, bajo las cuales se incrementa el crecimiento de diversas especies de organismos y células.

PRINCIPIOS DE OPERACIÓN


La incubadora es un equipo que utiliza diversos medios de transferencia de calor y control ambiental, para obtener unas condiciones bajo las cuales se puedan efectuar procedimientos especializados de laboratorio.
En general, disponen de un sistema de resistencias eléctricas que se controlan mediante
dispositivos como termostatos o controles microprocesados. En cuanto a los sistemas de transferencia de calor, las incubadoras utilizan básicamente la conducción y la convección natural o forzada.


Conducción térmica
En las incubadoras que funcionan por conducción térmica, el conjunto de resistencias eléctricas transfiere directamente el calor a las paredes de la cámara, donde se incuban las muestras. Las resistencias constituyen una región de alta temperatura, mientras que la cámara es una región de menor temperatura.
La transferencia de energía térmica se presenta siempre desde la región de mayor temperatura
hacia la región de menor temperatura, según la siguiente ecuación:


donde:
q = cantidad de calor trasferido por conducción
k = conductividad térmica del material
A = área de transferencia de calor gradiente de temperatura en la dirección del flujo de calor
El signo menos (–) se introduce en la ecuación para que se cumpla la segunda ley de la termodinámica.
 

Convección térmica
En las incubadoras que funcionan mediante convección térmica, el calor generado por el sistema de resistencias es transferido a un fluido –aire– que circula en la cámara de incubación, transfiriendo el calor a las muestras; la eficiencia de este proceso depende de los patrones de flujo del mismo. En general el aire ingresa a la incubadora por la parte inferior y es calentado en un compartimiento,
desde el cual fluye a la cámara de incubación, siguiendo patrones uniformes de flujo, para finalmente salir al exterior a través de un conducto ubicado en la parte superior de la incubadora.


La ecuación básica que explica el comportamiento es:
q = hA(TW - Tθ )
donde:
q = cantidad de calor transferido por convección
h = coeficiente de convección de transferencia de calor
A = área a través de la cual se realiza la transferencia de calor
TW = temperatura en la superficie de la resistencia
Tθ = temperatura del fluido
Algunas incubadoras disponen también de ventiladores que hacen circular el aire, por lo que el proceso de convección es forzado. En el esquema que se presenta a continuación se muestran tres criterios de diseño utilizados en las incubadoras: conducción térmica, convección natural y convección forzada.
 

Cuando se requiere obtener temperaturas en la cámara de incubación inferiores a la temperatura
ambiente [Ta], es necesario instalar en la incubadora un sistema de refrigeración que le permita extraer cantidades de calor adicionales, de forma que la temperatura en la cámara de incubación sea más baja que la temperatura del ambiente. Dicho sistema es operado mediante el sistema de control de
temperatura de la incubadora.
Algunos fabricantes han incorporado en sus diseños cámaras de agua que rodean la cámara
de incubación. El agua en estado líquido es una sustancia que tiene mayor capacidad de absorción y retención térmica.
Este diseño es particularmente útil cuando se requieren garantizar condiciones muy estables de temperatura dentro de la cámara de incubación.
Cuando se necesitan atmósferas especiales, se han diseñado incubadoras que inyectan gases
como dióxido de carbono (CO2) y mantienen concentraciones del mismo en la cámara de incubación que varían entre el 3 % y el 5 %.
Los sistemas de control de temperatura se basan en la utilización de termostatos –bimetálicos
o de expansión de fluidos– o de pares termoeléctricos o termistores, o diversos elementos semiconductores que utilizando circuitos electrónicos permiten, mediante el uso de microprocesadores, controlar la temperatura y demás funciones de la incubadora. Cada productor ha desarrollado sus propios diseños.
Los datos relacionados con los niveles de temperatura programados o alcanzados y demás
información son presentados en pantallas construidas con base en diodos emisores de luz (LED).
Para que una incubadora regule adecuadamente la temperatura, debe existir una diferencia
entre la temperatura de la cámara [Tc] y la temperatura ambiente [Ta] de al menos 5 °C. Si la temperatura de la cámara [Tc] debe ser inferior a la temperatura ambiente [Ta], se requiere que la incubadora sea de baja temperatura, es decir, que disponga de un sistema de refrigeración, mediante
el cual sea posible reducir la temperatura de la cámara [Tc] a una temperatura inferior a la del ambiente [Ta].
Resumen: Si Tc>Ta, la incubadora no requiere sistema de refrigeración. Si Tc<Ta, la incubadora
es de baja temperatura y requiere de sistema de refrigeración.
En consecuencia la adquisición de incubadoras depende del tipo de procedimientos que
realiza el laboratorio. Entonces, las especificaciones técnicas deben ser estudiadas y definidas
cuidadosamente, para que la adquisición responda a las necesidades reales de cada
laboratorio.

 

CONTROLES DE LA INCUBADORA


El esquema que se muestra a continuación da una idea del tipo de controles que normalmente
es posible encontrar en una incubadora de fabricación reciente.

SERVICIOS REQUERIDOS


Las incubadoras requieren para su funcionamiento las siguientes condiciones:
1. Una acometida eléctrica dimensionada de acuerdo con los estándares eléctricos utilizados
en el país. La toma eléctrica que alimenta la incubadora no debe estar a más de 1,5 m del lugar seleccionado para la instalación de la incubadora. La acometida eléctrica normalmente debe suministrar un voltaje de 120 V, 60 Hz o de 220-240 V, 50/60 Hz y disponer de su respectiva acometida
a tierra.
2. Un espacio libre a los lados de la incubadora y también en la parte trasera del equipo, con el fin de permitir el paso de los cables y la ventilación requerida por la incubadora para su funcionamiento normal. Dicho espacio se estima entre 5 y 10 cm.
3. Un lugar del laboratorio donde la variación de temperatura sea mínima.
4. Una estantería o mesón, firme y nivelado, capaz de sostener el peso de la incubadora.
El peso de una incubadora de tres estantes se estima entre 60 y 80 kg.
5. Reguladores de presión, mangueras y acoples, para las incubadoras que utilizan dióxido
de carbono (CO2). Además, anclajes que permitan asegurar el cilindro de alta presión que contiene el CO2.


RUTINAS DE MANTENIMIENTO Y USO DE LA INCUBADORA


Se presentan a continuación las rutinas generales de operación y mantenimiento que puede
llegar a requerir una incubadora. Los procedimientos específicos deben realizarse siguiendo
las recomendaciones de cada fabricante.


Recomendaciones de uso
1. No utilizar una incubadora en presencia de materiales inflamables o combustibles, debido a que en el interior del equipo existen componentes que en operación podrían actuar como fuentes de ignición.
2. Evitar el derrame de soluciones ácidas en el interior de la incubadora. Estas deterioran los materiales internos de la cámara de incubación. Procurar manejar sustancias cuyo pH sea neutro en lo posible. Evitar incubar sustancias que generen humos corrosivos.
3. Evitar colocar recipientes sobre la cubierta inferior que protege los elementos calefactores resistivos.
4. Emplear elementos de protección personal cuando se utiliza la incubadora: anteojos de seguridad, guantes, pinzas para colocar y retirar recipientes.
5. Evitar permanecer frente a una incubadora que se encuentre con la puerta abierta. Algunas sustancias emiten humos o vapores no recomendables para respirar.
6. Calibrar la incubadora en el lugar de instalación para constatar su uniformidad y estabilidad.
7. Verificar la temperatura de operación de la incubadora en horas matutinas y vespertinas, con instrumentos certificados: termómetro, termo par, etc.
8. Registrar cada inconformidad detectada en la bitácora de la incubadora. Explicar si se tomaron acciones correctivas.
9. Verificar que la temperatura de la incubadora no varíe más de un grado centígrado (+/– 1 °C).
10. Añadir un agente inhibidor microbiano de carácter no volátil, si se requiere instalar dentro de la incubadora un recipiente con agua para mantener una determinada cantidad de humedad.

 


DEFINICIONES BÁSICAS


Conducción térmica. Forma de transferencia de calor dentro de una sustancia, en la cual el calor fluye del punto de mayor temperatura al punto de menor temperatura.


Convección térmica. Forma de transferencia de calor a través del movimiento de un fluido.


DBO. Demanda biológica de oxígeno. Indicador de la contaminación de un efluente. Se
mide mediante el consumo de oxígeno disuelto por parte de microorganismos que descomponen la materia orgánica presente en el propio efluente. La DBO se mide como la masa en miligramos de oxígeno utilizado por un litro de muestra del efluente, cuando se incuba a 20 °C durante 5 días.


LED. Diodo emisor de luz, en inglés light emision diode. Dispositivo electrónico muy utilizado
para presentar datos en pantallas.


Par termoeléctrico. Componente formado por dos materiales diferentes unidos por los extremos que generan una corriente eléctrica, cuando una de las uniones está a mayor temperatura. Este fenómeno se conoce como efecto Seebeck en honor a su descubridor, el físico alemán Thomas Seebeck.
Resistencia. Propiedad de las diferentes sustancias o materiales, en virtud de la cual se impide en mayor o menor grado el paso de la corriente eléctrica.

Termistor. Componente electrónico cuya resistencia varía con la temperatura. Son dispositivos
de bajo costo que se utilizan en diversas aplicaciones, una de las más comunes es el control de
temperatura.


Termostato. Dispositivo que regula la temperatura de un sistema. Por lo general, opera mediante la expansión de uno de sus componentes que mecánicamente acciona otro elemento como, por ejemplo, un interruptor que controla alguna función.



  
 
 
   
















 
 
 

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