Eficiencia energética mediante serpentines limpios

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Una de las principales metas de la industria HVACR es maximizar la eficiencia energética de los equipos, algo que el sector impulsa a través de nuevas tecnologías o con normativas para reducir el consumo de los sistemas. Tú como técnico también puedes contribuir a lograr este propósito mediante una correcta limpieza de los serpentines

Mayra Lira

Aunque ya se sabía que limpiar los serpentines de los sistemas HVACR daba como resultado un considerable ahorro de energía, no fue sino hasta 2006 cuando contamos con datos concretos que lo comprobaban, luego de que la ASHRAE (Sociedad Americana de Ingenieros en Aire Acondicionado Refrigeración y Calefacción) publicó el documento Estudio que comprueba que la limpieza de serpentines ahorra energía. Para esta investigación se monitorearon los datos críticos de cuatro manejadoras de aire de un edificio de Nueva York de 34 pisos, pero sólo a dos de ellas se les aplicó limpieza. Tras dos meses de monitoreo, se concluyó que un adecuado mantenimiento puede ahorrar entre 10 y 15 por ciento en energía-dinero. Además, se mejoraron otros indicadores como la deshumidificación, el confort y la menor acumulación de moho y bacterias.

Cecilia Garay, ingeniera de Proyectos en Ingeniería Integral de Energía, comenta que “en un centro de eventos masivos en el norte del país realizamos un contrato de desempeño energético durante dos años y tuvimos ahorros variantes, desde cien hasta 200 mil pesos mensuales, siendo los más altos los meses más calurosos, como mayo, junio, julio y agosto”. Así, concluye, “con la limpieza del serpentín se logran ahorros en los equipos desde 15 hasta 30 por ciento, sobre todo lo notas más en equipos de expansión directa (DX). En las unidades de medida y actualización (UMA) también se ven los resultados en la misma proporcionalidad, pero en un sistema DX es muy fácil medirlo con el multímetro”.

Han pasado varios años desde entonces y hoy existe más información sobre la relación de la limpieza de los sistemas de aire acondicionado y refrigeración con el ahorro de energía. Esto ha generado una mayor consciencia, además de que se ha hecho patente la necesidad de medir la eficiencia.

De acuerdo con el Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE, por sis siglas en inglés), “un condensador sucio incrementa el consumo de energía hasta 30 por ciento. Un serpentín evaporador sucio puede impedir el flujo de aire, disminuyendo la transferencia de calor y, en consecuencia, degradar el proceso de deshumidificación”.

A pesar de que la disminución en la capacidad no es tan intensa con un condensador sucio, en comparación con los evaporadores, el Coeficiente de Desempeño (COP) se ve severamente afectado. El compresor tiene que trabajar por más tiempo y, por lo tanto, el sistema consumirá más electricidad.

Una elevación en la temperatura de condensación de 35 a 40 °C, resultante del ensuciamiento de los serpentines, puede disminuir la capacidad en siete por ciento. Asimismo, incrementa el consumo de electricidad en 10 por ciento, con una reducción neta en la eficiencia del compresor de 16 por ciento. Tal merma en una unidad de 35 kW, funcionando dos mil horas al año, incrementa los costos operativos hasta en 250 pesos.

Actualmente, los sistemas HVACR representan alrededor del 40 por ciento del consumo energético en el mundo. A medida que el fenómeno del calentamiento global avanza y los estándares de vida se elevan, también aumenta el porcentaje de espacios acondicionados, especialmente en las economías emergentes y en desarrollo donde se ha incrementado la demanda de energía. En China, por ejemplo, se venden 60 millones de aires acondicionados, ocho veces más que en Estados Unidos y la demanda va en ascenso. Casi toda la adquisición se concentra en las grandes ciudades, donde las personas pueden pagar por un poco más de confort y se localiza el mayor potencial de ahorro energético.

El deficiente intercambio de calor de los serpentines impacta el desempeño de los equipos, lo que significa que el sector será menos capaz de lidiar con condiciones ambientales extremas. Enfocándonos sólo en el mantenimiento, está demostrado que una unidad paquete de techo, cuyo flujo de aire es restringido en 36 por ciento por su serpentín evaporador, verá su capacidad caer en un 19.4 por ciento. En consecuencia, la unidad de 10.5 kW rinde como una de 8.8 kW.

En las gráficas se observa como la energía eléctrica en México destinada a los sistemas HVACR es de 48 por ciento para uso residencial, 83 por ciento para uso comercial y 16 por ciento para uso industrial. Sin embargo, el impacto en el número de usuarios va en proporción inversa. Si tomamos en cuenta que todos estos equipos cuentan con serpentines evaporadores y condensadores, la posibilidad de ahorro energético con la limpieza es enorme.

Usos finales de la energía en México por sector

Función de los serpentines
En los sistemas HVACR, los serpentines con aletas de aluminio son utilizados para transferir calor. Básicamente los hay de dos tipos:

  1. Serpentines condensadores que transfieren calor dentro de un espacio. El refrigerante en estado de vapor es forzado dentro del serpentín bajo presión, donde es condensado a estado líquido, lo que resulta en un rechazo de calor (pérdida) en toda la superficie del intercambiador
  2. Serpentines evaporadores que hacen lo opuesto a los serpentines condensadores. El refrigerante líquido es bombeado hacia el lado de baja presión del serpentín donde cambia a estado de vapor, y absorbe calor, a través de la superficie del intercambiador en el proceso

Con el tiempo, las superficies de los serpentines pueden ensuciarse a causa del movimiento del aire sobre de ellos, debido a que éste transporta polvo, suciedad, polen, humedad u otros contaminantes. La acumulación de estos agentes disminuye la superficie disponible para el intercambio de calor. Lo anterior afecta el proceso de transferencia de temperatura, cuestión que se traduce en un consumo excesivo de energía y en un pobre desempeño del sistema. Por esta razón, es importante inspeccionar ambos serpentines y conservarlos limpios para garantizar su óptima operación y eficiencia.

Además de estos beneficios, una limpieza regular también aumenta la vida útil de los componentes de los equipos y mejora la calidad de aire interior. Este hecho ha obligado a que su mantenimiento tenga carácter regulatorio bajo ciertas circunstancias.

En los serpentines de enfriamiento es habitual que exista algún desarrollo o proliferación de contaminantes microbiológicos, a saber, bacterias, hongos y moho. Estos agentes son capaces de formar colonias en las aletas de aluminio de los equipos de aire acondicionado y generar alérgenos tóxicos conocidos como Polvo Orgánico Molecular (POM), el cual es asociado con problemas de salud en los edificios. La acumulación de estos contaminantes también reduce la efectividad de la transferencia de calor y, por ende, la eficacia del sistema. Un servicio adecuado y periódico reducirá este fenómeno.

Limpieza
En México y algunos países de Centro y Sudamérica, hace falta todavía más consciencia acerca de los beneficios e impacto energético de mantener limpios el condensador y el evaporador. Asimismo, persiste un gran desconocimiento sobre las herramientas y químicos idóneos para este tipo de tarea, la cual muchas veces se practica de forma insegura.

Así como existen médicos generales, es necesario contar con técnicos dedicados a la limpieza de serpentines que sean capaces de predecir fallas y recomendar la asistencia de un especialista. La suciedad, alérgenos y bacterias que quedan atrapadas en las aletas de aluminio de los equipos frecuentemente son la causa de enfermedades como influenza, gripe y alergias. Si se lleva a la industria alimentaria, el aire es el vehículo ideal para la contaminación cruzada y puede ocasionar rechazo de productos como cuero, papel, etcétera.

Equipos de limpieza
1  Atomizador adaptable a envases de litro y galón. Despacha el químico con la presión suficiente para que penetre entre las aletas. Si el ángulo de asperjado no es el indicado, quedarán áreas sucias que serán fuente de acumulación de suciedad y bacterias. El limpiador requiere que se diluya en otro envase. No recomendable en condensadores ni paneles gruesos

2 Aspersoras de baja presión. Permiten diluir el químico. La presión puede no ser lo suficientemente fuerte para atravesar el condensador. No recomendables para enjuagar por su bajo volumen de agua de salida

  1. Pistolas para conexión a manguera con dosificación de líquido o en tabletas prácticas y económicas. Permiten aplicar químicos y enjuagar mediante la presión del suministro de agua
  2. Hidrolavadoras eléctricas multiusos. Brindan más presión de los 400 psi aconsejados y un mínimo de volumen de agua por minuto. Pueden doblar aletas. No están hechas para resistir químicos fuertes y no todas los dosifican. Son prácticas y económicas.

5 Hidrolavadoras para serpentines de aire acondicionado. Existen de varios tipos:

  1. Con batería recargable
  2. Eléctrica con opción a manguera

Ambas despachan un máximo volumen de agua, 2.5 GPM con presiones de 125, 220 y 400 psi. Cuentan con múltiples varillas y boquillas para alcanzar cualquier lugar y realizar una limpieza profunda; dosifican químico y son ideales para unidades de menos de 7 TR

6 Aspiradoras para limpieza en seco. Cuentan con filtro HEPA y sus cepillos y accesorios están diseñados para unidades ACR

7 Hidrolavadoras industriales. Suelen ser móviles para transportar agua y químico a cualquier lugar del edificio. Dosifican químico y pueden ser eléctricas o de batería. Cuentan con una variedad de varillas y boquillas de diferentes ángulos y asperjados

Químicos más utilizados
• Ácidos
Son ideales para desincrustar, abrillantar y devolver rápidamente la eficiencia. Por lo regular combinan ácido fluorhídrico, fosfórico y detergentes para remover la costra adherida al aluminio. Siempre es mejor humedecer la zona, antes de aplicar la solución. Estas sustancias son altamente tóxicas y corrosivas para la piel y algunos materiales, por lo que es recomendable que utilices lentes y guantes, además de situarte en un lugar ventilado. Esto se debe a que forman mucha espuma y poseen un olor caústico. Suelen diluirse de 1:3 a 1:5

• Alcalinos corrosivos y no corrosivos
Su PH es contrario al de los ácidos, por lo que no deben mezclarse. Los limpiadores alcalinos corrosivos contienen hidróxido de sodio o hidróxido de potasio, además de detergentes y aditivos. Eliminan grasa y otros tipos de suciedad, pero no desincrustan ni abrillantan como un ácido. Son menos peligrosos, pues se siente ardor a su contacto, lo que obliga a lavarse inmediatamente. Utilízalos con equipo de protección profesional. Su PH es mayor de 10 y por lo regular se diluyen de 1:2 a 1:10.

En cambio, los limpiadores alcalinos no corrosivos contienen una mezcla de surfactantes, desincrustantes y aditivos para que sean tan eficaces como uno corrosivo

• Detergentes
Sus fórmulas son complejas y se unen para crear agentes limpiadores poderosos. Pueden ser detergentes neutros, sólo si su PH es siete. Según la necesidad, existen muchas formulaciones

• Tabletas
El limpiador es pulverizado y compactado en forma de tableta para emplearse con una pistola aspersora con dosificación de químico y agua. Es una forma práctica de limpiar condensadores y evaporadores, sobre todo cuando se viaja o no se puede transportar líquido

• Solventes
Se recurre a este producto para remover humo de cigarro, grasa y partículas de corrosión. Su ventaja es un secado rápido y mínimo enjuague. Algunos solventes pueden ser inflamables y tener un olor fuerte, pero son ideales cuando no se dispone de agua. En México existen productos para serpentines ubicados en congeladores que remueven el hielo y limpian “en seco”

• Desinfectantes y sanitizantes
Son limpiadores de base alcalina que remueven grasa y suciedad, además de eliminar moho, algas y bacterias. Pueden contener un biocida más surfactante y aditivo o ser simplemente  sanitizantes

Con las herramientas y materiales mencionados, el mantenimiento de serpentines se te facilitará, ya que al tener conocimientos de cómo utilizarlos, podrás realizar una limpieza más completa y efectiva. Como ya se ha mencionado, deberás realizar esta tarea al menos una vez al año. Así, con los sistemas HVACR aseados correctamente, el usuario pronto notará un beneficio económico y energético, mientras que tú contribuirás a maximizar la eficiencia y vida útil de los equipos.

Herramientas para una buena limpieza
La profesionalidad de un técnico se reconoce por sus herramientas, por eso es necesario contar con el siguiente material cuando vayas a limpiar los serpentines:

  1. Brocha de cerda suave y larga para la remoción de suciedad superficial
  2. Aspiradora seco-húmeda para remover partículas de forma profunda. Al terminar de aspirar, utiliza el cepillo de cerda suave y larga con cuidado, ya que te permitirá despejar y limpiar el área. Es recomendable que emplees filtro HEPA o te protejas con cubreboca
  3. Peine para enderezar aletas de aluminio. Los de plástico son para los calibres de aluminio más usados en aire acondicionado; los metálicos sirven para los evaporadores de refrigeración que tienen mayor separación entre aletas
  4. Linterna o lámpara para revisar si existe incrustación oculta. Es importante que determines el tipo de químico a emplear, a fin de saber si se logró despejar completamente la suciedad entre las aletas
  5. Herramienta para destapar drenajes. Ahorrarás mucho tiempo y esfuerzo si antes de aplicar agua y químicos, te aseguras de que los residuales se dirijan hacia el drenaje de condensados. La herramienta se acopla a cualquier aspiradora para dejar libre las tuberías
  6. Bolsas tipo embudo para limpieza de minisplits y unidades cassette. Útiles para limpiar sin ensuciar alrededor ni tener que desarmar. Dirigen el agua y el químico hacia una cubeta

TIP
La presión adecuada para lavar los serpentines debe ser menor a 400 psi para no doblar las aletas. El ángulo de asperjado no debe ser menor a 15°. Aplica químico de abajo hacia arriba del serpentín y limpia de arriba hacia abajo, asegurándote de que penetre de forma perpendicular a las aletas. El enjuague es la parte más importante del procedimiento de limpieza

Mayra Lira. Cuenta con 16 años de experiencia en la fabricación de productos químicos para mantenimiento. Desde hace cinco años es representante en México y Panamá de la marca SpeedClean de la empresa Clinest, la cual provee a los técnicos de herramientas y productos para facilitar la limpieza de los sistemas HVACR.




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