1. Mezcla H₂O-hielo
2. Mezcla hielo/sal inorgánica
3. Hielo seco
4. Líquidos criogénicos
5. Dedo frío (CRYOCOOL)

Estos sistemas de refrigeración se introducen en un vaso Dewar, baño termostàtico diseñado específicamente para mantener la temperatura del líquido que contiene. Un vaso Dewar es una botella o recipiente con una doble capa de vidrio (o similar), entre las cuales se ha generado el vacío, para prevenir el flujo calorífico por conducción y convección.(Fig 3.12) La superficie más exterior y la superficie más interior están cubiertas de una capa metálica o de alguna sustancia reflectora (en un inicio plata) para evitar la transmisión del calor por radiación.

Fig 3.12

1. Mezcla H₂O-hielo

Es el baño refrigerante más sencillo y económico. Mantiene la temperatura entre 0 y 4 ºC.

2. Mezcla hielo/sal inorgánica

Con una mezcla de hielo y una sal inorgánica como cloruro de sodio o cloruro de calcio se pueden conseguir temperaturas entre -10 y -40 ºC. La temperatura depende de la cantidad y el tipo de sal utilizada.

3. Hielo seco

El hielo seco o nieve carbónica es el dióxido de carbono en estado sólido. Se denomina así porque a pesar de asemejarse al hielo o a la nieve en su aspecto, cuando a temperatura ambiente sublima no deja ningún residuo de humedad (Fig 3.13). Una mezcla de hielo seco con un disolvente orgánico, como la acetona, o mezclas de disolventes puede lograr temperaturas de hasta -78 ºC. Su bajo punto de sublimación (-78 ºC) y el hecho de no dejar residuos líquidos lo convierten en un excelente refrigerante. 

Fig 3.13

4. Líquidos criogénicos

Los líquidos criogénicos son gases, a temperatura ambiente y presión atmosférica, que enfriados intensamente y comprimidos se consigue convertirlos en líquidos, manteniendo el estado líquido a temperaturas muy bajas (puntos de ebullición inferiores a 0 ºC).
El proceso del paso de líquido a gas es fuertemente endotérmico, enfriando todo lo que esté en contacto. Los vapores y gases que liberan también son muy fríos, por lo que a menudo condensa la humedad ambiental creando nieblas muy visibles (Fig 3.14).
Por seguridad se utilizan gases inertes como nitrógeno, helio o argón.

Fig. 3.14

El líquido criogénico más utilizado como baño refrigerante es el nitrógeno líquido (inerte, incoloro, inodoro y no corrosivo). Utilizado solo o mezclado con un disolvente orgánico, puede lograr temperaturas de hasta -196 ºC. Se considera que es el mejor baño refrigerante dado que no es tóxico, es económico y no deja residuos. Aún así, tiene la desventaja de ser suficientemente frío como para condensar el oxígeno del aire. La co-condensación de solventes orgánicos y oxígeno es una mezcla potencialmente explosiva y hay que evitarla.

5. Dedo frío

Aparato que proporciona un frío intenso a través de un serpentín flexible de refrigeración que le permite adaptarse a la forma del recipiente. Son refrigeradores de inmersión que nos permiten mantener baños fríos de manera bastante controlada mediante una sonda de temperatura entre 20 ºC y -80 ºC. El tiempo de refrigeración depende de la potencia del aparato, y la regulación permite obtener una desviación de temperatura de 1 a 2 ºC según las dimensiones del baño (Fig 3.15).

Fig 3.15a                                                                                          Fig 3.15b