Determinación de coeficientes de transferencia de calor en procesos de criopreservación de germoplasma animal aplicando modelos computacionales

SANTOS M.V,; M. SANSINENA.; JORGE CHIRIFE; ZARITZKY NOEMI.

México

Congreso; 13º CONGRESO INTERAMERICANO DE COMPUTACIÓN APLICADA A LA INDUSTRIA DE PROCESOS (CAIP); 2017

El proceso de criopreservación de germoplasma animal consiste en reducir la temperatura de una muestra hasta alcanzar la estabilidad biológica. En particular la medición experimental de la curva temperatura vs tiempo es fundamental para el cálculo de velocidades de enfriamiento y para detectar si la muestra ha sido vitrificada o si ha sufrido un proceso de cambio de fase (congelación). Dadas las pequeñas dimensiones de los dispositivos de criopreservación, existen dificultades técnicas para la correcta medición experimental de la temperatura o el flujo calórico en función del tiempo, tanto para el enfriamiento en nitrógeno vapor como en nitrógeno líquido, siendo escasa en la literatura, la información acerca de los coeficientes de transferencia de calor (h) en estos procesos. La simulación computacional constituye una herramienta valiosa para poder obtener a partir de las historias térmicas experimentales los valores de h alimentando las propiedades térmicas adecuadas. En este sentido se estudió la criopreservación de semen bovino que habitualmente se dispone en pajuelas plásticas, las cuales se suspenden en nitrógeno vapor a los efectos de deshidratar las células, previo a su inmersión en nitrógeno líquido para su conservación. Los objetivos del presente trabajo fueron determinar coeficientes (h) durante el enfriamiento de pajuelas plásticas conteniendo germoplasma animal, tanto cuando se sumergían en nitrógeno vapor como en nitrógeno líquido a partir de los perfiles de temperatura medidos experimentalmente y de las simulaciones numéricas. Se utilizó un programa en elementos finitos con propiedades termofísicas del fluido biológico dependientes de la temperatura, incluyendo el cambio de fase del agua lo cual constituye un problema matemático complejo y altamente no-lineal. La determinación de los h que gobiernan el proceso constituye un aspecto muy importante para la optimización de protocolos durante la criopreservación de material biológico.