El almacenamiento en frío de grado médico es una categoría de equipo fundamental para aplicaciones clínicas. Es necesario garantizar que las terapias sanguíneas sensibles a la temperatura, las muestras clínicas, los reactivos/controles, los medicamentos y las vacunas estén adecuadamente protegidos para mantener la seguridad del paciente, respaldar el cumplimiento normativo y evitar pérdidas económicas.
La nueva tecnología de enfriamiento mejora el rendimiento del almacenamiento en frío de grado médico utilizando compresores de capacidad variable (VCC), motores con conmutación electrónica (ECM) y refrigerantes de hidrocarburos naturales. Este artículo describe estas tecnologías y analiza los beneficios resultantes para las aplicaciones clínicas que utilizan la tecnología OptiCool™ en las soluciones de almacenamiento en frío GX de Helmer Scientific.
DESCRIPCIÓN GENERAL
Tecnología de velocidad variable
La tecnología del sistema de enfriamiento OptiCool™ utiliza compresores de capacidad variable (VCC) en lugar de compresores de capacidad fija (FCC). Los compresores FCC tradicionales de una sola velocidad funcionan a máxima velocidad o se apagan por completo. Este método de operación del compresor es eficaz cuando se requiere una alta capacidad de enfriamiento para una rápida reducción de las temperaturas, pero no está optimizado para aplicaciones que pueden requerir una baja capacidad de enfriamiento durante períodos de tiempo. Los compresores de capacidad variable (VCC) están diseñados para funcionar utilizando una amplia gama de velocidades, y la velocidad de funcionamiento responderá de manera adecuada y eficiente para mantener la temperatura objetivo.
Utilizados en combinación con VCC, los nuevos motores con conmutación electrónica (ECM) reemplazan a los motores menos eficientes utilizados históricamente en refrigeración de grado médico. Estos nuevos ECM permiten que el ventilador del evaporador del sistema (el ventilador que hace circular el aire por todo el sistema) funcione a velocidades variables como el VCC. Las velocidades del motor varían según las condiciones, para garantizar que el evaporador funcione a un nivel optimizado para mantener la temperatura deseada del gabinete. Al funcionar a velocidades variables, estos ECM mejoran mucho la eficiencia del sistema y el calor generado por el ventilador del evaporador disminuye significativamente, lo que reduce la demanda en el sistema compresor de la unidad.
Figura 1. Capacidad variable versus velocidad de funcionamiento del compresor convencional
Los VCC funcionan a velocidades variables (dependiendo de las condiciones operativas) para mantener la temperatura en lugar de simplemente encenderse y apagarse como los compresores de capacidad fija en los refrigeradores convencionales de grado médico.
Para aplicaciones de almacenamiento en frío de grado médico, el VCC y la velocidad del ventilador del evaporador desempeñan un papel importante para permitir un funcionamiento eficiente y, al mismo tiempo, garantizar que los productos y muestras sensibles a la temperatura permanezcan almacenados en las condiciones adecuadas. Por ejemplo, cuando se abren las puertas de un refrigerador de grado médico o se introduce un producto con carga de calor en el gabinete, es fundamental que la unidad de almacenamiento en frío recupere la temperatura rápidamente. En este caso, el VCC y el ventilador del evaporador funcionarán a la velocidad más alta posible para alcanzar rápidamente las temperaturas dentro del rango. Cuando solo se accede periódicamente al almacenamiento en frío o no se utiliza durante períodos prolongados (tal vez en una clínica que está cerrada por las noches o los fines de semana o en un área de baja utilización de un hospital), el VCC y el ventilador del evaporador funcionarán a velocidades muy bajas para mantener eficientemente temperaturas.
Refrigerantes de hidrocarburos naturales
La tecnología del sistema de enfriamiento OptiCool™ utiliza refrigerantes de hidrocarburos naturales en lugar de refrigerantes de hidrofluorocarbonos (HFC). Los hidrocarburos naturales son refrigerantes respetuosos con el medio ambiente que tienen un impacto muy limitado en el potencial de calentamiento global (GWP) y ningún impacto en el potencial de agotamiento de la capa de ozono (ODP). Esta categoría de refrigerantes se considera benigna para el medio ambiente y también ha demostrado ser muy eficiente al permitir una carga de refrigerante significativamente menor en comparación con los HFC.
Los refrigerantes de hidrocarburos son diferentes de los HFC. Mientras que los refrigerantes de hidrocarburos son gases orgánicos naturales, los HFC son gases fabricados químicamente que pueden permanecer en la atmósfera hasta 30 años después de su liberación. Los refrigerantes de hidrocarburos se han desarrollado como una alternativa segura, eficaz y eficiente a los HFC.
Además de los beneficios técnicos de los hidrocarburos naturales en comparación con los refrigerantes tradicionales, la regulación global de sostenibilidad está impulsando a la industria de la refrigeración a reemplazar los HFC con refrigerantes de hidrocarburos naturales. El Programa de Nuevas Alternativas Significativas de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (Programa SNAP de la EPA) fue diseñado para identificar y evaluar sustitutos de sustancias que tienen efectos negativos en el medio ambiente. El programa SNAP de la EPA enumera los refrigerantes de hidrocarburos como sustitutos de los HFC. En muchos de los países que ratificaron la enmienda de Kigali existen presiones regulatorias y legislativas similares. Esto incluye, entre otros, miembros de la Unión Europea y Canadá. La tecnología OptiCool™ respalda estas iniciativas de sostenibilidad global mediante la adopción de refrigerantes de hidrocarburos naturales que están diseñados para abordar los problemas del calentamiento global y el agotamiento de la capa de ozono.
MEJORAS PARA APLICACIONES CLÍNICAS
Las mejoras en la tecnología de refrigeración generan beneficios directos para los trabajadores de la salud, los usuarios finales de los equipos y los pacientes. Al aprovechar los refrigerantes VCC, ECM y de hidrocarburos naturales, la tecnología OptiCool™ conduce a las siguientes mejoras de rendimiento:
Rendimiento de temperatura
El rendimiento del almacenamiento en frío de grado médico se define como uniformidad, estabilidad y recuperación de la temperatura.
La uniformidad de la temperatura es la medida de la consistencia de la temperatura en todas las ubicaciones utilizables del gabinete. La estrecha uniformidad proporciona la confianza de que el contenido se mantiene a la temperatura correcta independientemente del lugar de almacenamiento. Los equipos que no son de grado médico pueden tener un rendimiento de uniformidad deficiente y pueden incluir puntos fríos y calientes que hacen que el producto se salga del rango de temperatura. Esto puede crear riesgos regulatorios y de seguridad. Por lo tanto, muchas aplicaciones clínicas, como el almacenamiento de vacunas y de sangre, requieren el uso de almacenamiento en frío de mayor calidad. La tecnología OptiCool™ utilizada en Helmer Scientific GX Solutions genera una uniformidad de temperatura de +/-1 grado C, lo que permite a los usuarios clínicos utilizar con confianza todas las ubicaciones de almacenamiento dentro del gabinete, incluso para los productos más sensibles a la temperatura.
Figura 2. Uniformidad de temperatura – Soluciones GX
La recuperación de temperatura es la medida del tiempo necesario para que un gabinete de almacenamiento en frío regrese al punto de ajuste de temperatura después de abrir una puerta. Es necesaria una recuperación rápida de la temperatura para garantizar que las aperturas de las puertas no provoquen que los productos salgan de los estrechos rangos de temperatura requeridos para los productos clínicos.
Los compresores de capacidad variable en combinación con un potente diseño de aire forzado permiten intercambios de aire rápidos una vez cerrada la puerta. Estos intercambios de aire son importantes para las aperturas rutinarias de puertas. Un estudio realizado por el NIST en 2016 determinó que en un entorno clínico, el personal puede acceder a los refrigeradores más de 30 veces en una sola hora. El rendimiento de la recuperación de temperatura también es fundamental cuando se consideran aperturas prolongadas de puertas debido a recuentos de inventario o reabastecimiento. Las evaluaciones de la tecnología de enfriamiento OptiCool™ demostraron que durante 8 segundos de apertura de la puerta (dispensación básica del producto), la temperatura del gabinete del refrigerador nunca salió del rango de almacenamiento permitido. Para aperturas de puertas prolongadas de 3 minutos (carga de inventario con un aumento significativo en la temperatura del gabinete), las unidades bajaron rápidamente al rango objetivo en tan solo 11 minutos.
Figura 3. Recuperación de temperatura – Soluciones GX
La estabilidad de la temperatura mide la eficacia con la que la unidad de almacenamiento en frío mantiene la temperatura en el punto de ajuste, incluso durante los ciclos de compresor y descongelación automática. La tecnología de refrigeración convencional genera variaciones más amplias de temperatura desde el punto de ajuste, incluso durante el funcionamiento en estado estable. Esto es el resultado de que los compresores de capacidad fija se encienden y apagan rutinariamente para responder, a medida que las temperaturas oscilan por encima o por debajo del punto de ajuste. Con los compresores de capacidad variable, la tecnología OptiCool™ permite que el compresor funcione a la velocidad precisa necesaria para mantener la temperatura establecida y disminuirá significativamente la frecuencia de los ciclos del compresor que se observa con la tecnología convencional. La estabilidad se mantiene en niveles muy altos cuando los compresores de capacidad variable se implementan correctamente. La tecnología de enfriamiento OptiCool™ utilizada en las soluciones de almacenamiento en frío Helmer GX da como resultado una estabilidad con una variabilidad de menos de 1 grado Celsius desde el punto de ajuste. Esto ayuda a garantizar que los productos sensibles, costosos y altamente regulados permanezcan a la temperatura adecuada.
Figura 4. Estabilidad de temperatura – Soluciones GX
Eficiencia energética
Los refrigeradores Helmer Scientific que aprovechan la tecnología de enfriamiento OptiCool™ son entre un 50% y un 60% más eficientes energéticamente que los refrigeradores médicos convencionales. Por ejemplo, el refrigerador de laboratorio bajo encimera HLR105-GX fue evaluado por un laboratorio de pruebas externo utilizando el protocolo de pruebas Energy Star. Este protocolo desafió al refrigerador durante un período de 24 horas con una serie de aperturas de puertas y un funcionamiento de puerta cerrada en estado estable.
Los resultados de esta evaluación demostraron que el refrigerador HLR105-GX solo usó 1,2 kWh/día de energía, lo que representa menos de la mitad de la energía requerida por una unidad convencional del mismo tamaño, probada utilizando el mismo protocolo. Los datos de consumo de energía se publican en el sitio web de ENERGY STAR para refrigeradores de laboratorio de alto rendimiento. Las unidades de almacenamiento en frío que utilizan la tecnología de refrigeración OptiCool™ superan los objetivos de consumo de energía definidos por Energy Star. Estas unidades cuentan con la certificación Energy Star.
Figura 5. Comparación del uso de energía entre modelos de refrigeradores debajo del mostrador comparables
Consumo de energía : Los refrigeradores profesionales de grado médico GX son entre un 50 y un 65 % más eficientes que las unidades convencionales.
*Prueba Horizon Series™ ENERGY STAR ®
Mejoras de ruido
Reducir el ruido en los centros sanitarios, especialmente en las zonas de atención a pacientes o zonas de trabajo del personal, es una prioridad. Se ha informado que el nivel de ruido promedio en los hospitales de EE. UU. es de 50 a 90 decibeles (fuente del sitio en un documento sobre ruido), tan fuerte como el tráfico intenso o una aspiradora en funcionamiento. Invertir en equipos más silenciosos es una forma en que los hospitales pueden abordar esta preocupación
La tecnología de refrigeración OptiCool™ está diseñada para reducir el ruido. Los compresores silenciosos, combinados con la tecnología de velocidad variable, limitan el tiempo que los compresores y los ventiladores del evaporador funcionan a altas velocidades, lo que reduce significativamente el ruido generado por el sistema. Al evaluar las unidades de almacenamiento en frío con tecnología de enfriamiento OptiCool™, el ruido se redujo en 17 decibeles en comparación con un refrigerador tradicional de grado médico. Cada aumento de 10 decibeles representa un aumento de ruido diez veces mayor. Por lo tanto, una reducción de 17 veces en el ruido del sistema supone un beneficio significativo para el personal sanitario y los pacientes. El refrigerador Helmer Scientific GX Solutions limita el ruido equivalente al de un entorno de oficina silencioso.
Figura 6. Comparación de la producción de ruido
Cada aumento de 10 dB en la escala equivale a un aumento de 10 veces en la intensidad del sonido.
Fiabilidad
Los sistemas de atención médica citan habitualmente la confiabilidad como el atributo más importante en la selección de almacenamiento en frío de grado médico. Evitar tiempos de inactividad y visitas de servicio no planificadas es fundamental para mantener la eficiencia. Seleccionar marcas con un historial comprobado de confiabilidad y rendimiento mejora la previsibilidad del costo total de propiedad y las necesidades de planificación de capital. Las soluciones Helmer Scientific GX han sido diseñadas y probadas para brindar confiabilidad a largo plazo en un entorno de fabricación e I+D GMP de la FDA. Estas unidades de almacenamiento en frío tienen una vida útil mínima de 10 años, así como un compromiso de servicio y soporte de 10 años.
Se completan pruebas exhaustivas de vida útil acelerada (ALT) como parte del proceso de diseño de Helmer para garantizar la confiabilidad. La prueba de vida acelerada (ALT) identifica y aborda posibles modos de falla antes de que el equipo se lance para uso general. También expone las unidades a niveles muy altos de estrés para desafiar el sistema hasta los niveles de subconjunto y componente. Finalmente, ALT garantiza que el diseño de la unidad pueda soportar los rigores del uso diario durante una vida útil de 10 años.
Los ingenieros de confiabilidad de Helmer Scientific han completado con éxito estos procesos de prueba en unidades de GX Solutions que utilizan la tecnología de enfriamiento OptiCool ™ para verificar un compromiso mínimo de confiabilidad y rendimiento de 10 años.
CONCLUSIÓN
La tecnología de enfriamiento OptiCool™ aplica refrigerantes VCC, ECM e hidrocarburos naturales al almacenamiento en frío de grado médico. Estas tecnologías están diseñadas para mejorar tanto el rendimiento como la confiabilidad del sistema general, así como para abordar la evolución de la regulación ambiental global. Las evaluaciones de la tecnología OptiCool™ han demostrado rendimiento de temperatura, eficiencia energética, reducción de ruido y altos niveles de confiabilidad. Helmer Scientific se complace en ofrecer esta tecnología en GX Solutions.