Intercambiadores de calor fabricados con cobre

Un antimicrobiano es una sustancia que mata o inhibe el crecimiento de microbios, tales como bacterias, hongos o parásitos dañinos a la salud. El cobre posee este tipo de característica, por lo que es una alternativa económica y ecológica para la instalación de sistemas de calefacción al garantizar su excelencia

Hernán Sierralta W

El cobre, así como muchas aleaciones, juega un papel fundamental en los sistemas donde se encuentra instalado, ya que posee propiedades antimicrobianas sobresalientes. En el caso de las bobinas fabricadas con aletas y tubos de cobre, éstas permanecen limpias durante un buen lapso de tiempo, si las comparamos con las bobinas fabricadas de aluminio, ya que presentan un funcionamiento más eficiente.

Los beneficios de usar bobinas fabricadas de cobre han sido analizados y son conocidos en la industria HVACR, ya que desde hace tiempo a las bobinas se les reconoce por tener una mayor resistencia a la corrosión.

Actualmente, este tipo de materiales se fabrican usando tubos de cobre convencionales con un diámetro de 9.52 mm. Y, por citar un ejemplo, se han estado usando en aplicaciones críticas, como unidades hospitalarias de cuidado intensivo, en unidades de aire acondicionado y en sistemas de transporte masivo, tales como vagones del metro y camiones.

Los principales beneficios que se pueden enumerar dentro de las características de los tubos de cobre son:

Resistencia a la corrosión
El cobre es un metal muy resistente a un gran número de medios agresivos y no tiende a formar con agua potable costras voluminosas de óxido u otros compuestos que pudiesen obstruir los tubos. Esto es una gran ventaja en redes de distribución de agua fría y caliente.

Mínima pérdida de carga
Dado que la rugosidad de la pared interior del tubo de cobre es muy pequeña, inferior a la de muchos tipos de tubos plásticos, otorga una resistencia muy pequeña al paso del agua, ofreciendo, al mismo tiempo, más resistencia al desgaste.

Seguridad
El tubo de cobre no se quema ni mantiene la combustión de otros elementos al no producir gases tóxicos; por lo tanto, no colaborará nunca en la propagación de un fuego a través de suelos, paredes y techos, de tal forma que evitará la pérdida de su servicio en situaciones de emergencia.

Uniones estables y duraderas
Las uniones de los tubos de cobre soportan condiciones extremas de temperatura: las uniones prensadas hasta 110 °C; las uniones de soldadura blanda hasta 260 °C y las uniones de soldadura fuerte hasta 800 °C. Además, gracias a su diseño no causan reducción de la sección interna del tubo, en comparación con uniones de tubos plásticos.

Fácilmente maleable
Todos los tubos de cobre son fácilmente maleables, pudiendo doblarse para adaptarlos a las condiciones de espacio y forma disponibles en cada punto de la instalación, prescindiendo del uso de un gran número de uniones y codos que necesitarían otros tipos de materiales, ofreciendo ahorros en tiempo, materiales y facilitando la instalación.

Propiedades bactericidas-fungicidas
El cobre es un material con propiedades que evitan el desarrollo de gérmenes patógenos: diversos ensayos recientes demostraron que el contenido bacteriano en agua potable conducida por tubo de cobre se reduce a cero en un periodo de cinco horas de permanencia en contacto con la tubería, caso contrario al del uso de otros materiales plásticos.

Buena conductividad térmica
El cobre es un muy buen conductor de calor, siendo muy recomendable para su uso en serpentines de calefacción y/o refrigeración, para serpentines de recuperación de calor, intercambiadores térmicos varios, placas y calefactores solares.

Sustancias orgánicas como aislantes térmicos
Si la acumulación de contaminantes orgánicos puede inhibirse, las aletas y los tubos conducirán el calor de forma más eficiente durante periodos más largos de tiempo. Sin embargo, la conducción del calor a través de aletas y tubos es sólo una parte de todo lo que implica su recorrido por el sistema.

El crecimiento de microorganismos también reduce el flujo de aire y reduce la contaminación, mientras que mantiene abiertos los conductos entre las aletas. Finalmente, un buen flujo de aire significa un mayor ahorro de energía durante la vida útil de las bobinas.

Estos dos factores -conducción y convección- contribuyen a los coeficientes totales de transferencia de calor fuera del tubo. En el caso de las aplicaciones a las que se enfrentan este tipo de materiales tienen la facilidad para mantener dichas superficies libres de microorganismos, lo que lo convierte en un factor clave, no sólo para evitar malos olores, sino para un funcionamiento más rentable.

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El uso de cobre es apto para diversas aplicaciones en la industria HVACR

Intercambiadores de calor íntegramente de cobre
Con el uso habitual de filtros, un mantenimiento adecuado y una limpieza regular, las bobinas fabricadas íntegramente de cobre albergarán menos contaminación microbiana y, en consecuencia, conducirán el calor y resistirán la corrosión de mejor manera.

La eficiencia en la trasferencia de calor es mayor en un intercambiador de calor limpio comparado con uno en el que aletas y tubos están contaminados, por lo tanto, el ahorro de energía es otro de los grandes beneficios.

Bobinas de cobre económicas
Las bobinas íntegramente de cobre mantienen su eficiencia en la transferencia de calor durante largos periodos de tiempo y a la vez son económicas debido a que ahorran energía.

Por lo tanto, si la economía es un factor clave, las bobinas fabricadas con tubos de cobre de menor diámetro, en lugar de los tubos de tamaño convencional, pueden entregar la misma capacidad de enfriamiento a un menor costo, ya que estas bobinas no requieren tanto material para las aletas.

Hoy en día, son varios los fabricantes líderes de bobinas que ofrecen tubos especiales para aplicaciones comerciales, incluidas las bobinas íntegramente de cobre con tubos de cobre de menor diámetro. Recientemente, uno de los mayores fabricantes de bobinas empezó a ofrecer intercambiadores de calor fabricados con tubos de cobre de diámetro pequeño, así como aletas de cobre; esta situación orilló a algunas empresas a transformar tubos especiales para aplicaciones comerciales con tubos de cobre.

Se concluyó que el desempeño de la bobina era considerable, por lo que el mercado de tuberías de este tipo creció.

Las bobinas fueron desarrolladas en un túnel aerodinámico de categoría mundial que permite el monitoreo de la temperatura, la presión y el caudal del refrigerante en condiciones controladas, mientras está funcionando el túnel aerodinámico.

La fabricación de bobinas usando la tecnología especializadas, como la tubería para aplicaciones comerciales MicroGrooveTM, está basada en técnicas de producción avanzadas, pero pueden aplicarse fácilmente para hacer bobinas con longitudes de tubo de hasta 1.8 o 2.4 metros.

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Sus características naturales impiden la proliferación de microorganismos nocivos para la salud

¿Por qué antimicrobiano?
El cobre y muchas de sus aleaciones se usan para superficies de contacto antimicrobianas, como manijas de puertas, pasamanos, grifos e interruptores de luz; y cada vez es más común el uso del cobre antimicrobiano para sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado.

En los últimos años, las vastas pruebas de laboratorio realizadas a empresas especializadas han demostrado que el cobre, así como muchas de sus aleaciones, tiene propiedades antimicrobianas importantes.

Este fenómeno tiene implicaciones no sólo para las superficies de contacto, sino también para componentes HVAC, tales como los intercambiadores de calor que se usan en sistemas de aire acondicionado y refrigeración; además de su aplicación en unidades de tratamiento de aire.

Los resultados de las investigaciones están respaldados a través del registro de artículos realizados por Treated Article Exemption, otorgado por la Agencia de Protección Ambiental (Environmental Protection Agency, por sus siglas en inglés) de los Estados Unidos, el cual abarca todas las aleaciones de cobre en aplicaciones HVAC.

Otorgado en septiembre de 2010, este registro permite a los componentes HVAC del cobre ser comercializados con la aprobación del producto en Estados Unidos. Incluso, puede afirmarse que dichos productos suprimen el crecimiento de bacterias, moho y mildiú, los cuales reducen la eficiencia del sistema y causan el deterioro del producto o malos olores.

Los tubos y las aletas de cobre usados normalmente en los intercambiadores de calor son ciento por ciento de cobre, lo que significa que las propiedades antimicrobianas están al máximo en todas las bobinas de cobre. Asimismo, el cobre puro se usa más que las aleaciones de cobre, tales como el latón, porque el cobre en estado puro conduce mejor el calor, aunque las propiedades antimicrobianas continúan siendo efectivas con un contenido de cobre del 60 por ciento o más.

Las bacterias, los hongos y los virus pueden desarrollarse fácilmente en aluminio o acero inoxidable, los cuales no tienen propiedades antimicrobianas medidas, por lo que pueden formar capas sobre estos materiales y transformarse en un sustrato para el crecimiento posterior de microorganismos que traen consecuencias graves a la salud, además de que inciden en la calidad de los componentes.

Sin embargo, en las superficies fabricadas en cobre, el crecimiento de bacterias, de moho y de mildiú se suprime rápidamente como resultado de las propiedades antimicrobianas naturales del cobre; de esta manera, la superficie se mantiene más limpia y resulta mucho más fácil de mantener.

Caso de estudio a nivel global
En la ciudad de Shanghai, en China, en fechas pasadas se llevó a cabo una investigación acerca del uso de los sistemas HVAC fabricados con cobre antimicrobiano en camiones. Con los resultados obtenidos durante esta investigación, se mostró que los sistemas de cobre son capaces de reducir la contaminación bacteriana, fúngica y viral.

El Centro Municipal de Shanghai para el Control y la Prevención de Enfermedades (SCDC, por sus siglas en inglés) se encargó de llevar a cabo dichas pruebas durante el periodo comprendido entre 2010 y 2012, durante el cual se colocaron bobinas fabricadas con aletas de cobre o aluminio en diferentes camiones que operaban en condiciones similares (por ejemplo, la hora y el lugar) y se monitoreó el nivel de contaminación de cada una.

Al término del proyecto, se descubrió que los niveles microbianos en las superficies de cobre resultaron significativamente menores, en comparación con los niveles de las superficies fabricadas en aluminio. Estos resultados coinciden con los datos obtenidos por un estudio publicado recientemente y realizado en Estados Unidos, en el cual se investigó el mismo tema en un ambiente de laboratorio.
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Hernán Sierralta W.
Director Regional de Comunicaciones Latinoamérica, ICA, y político con mención en Relaciones Internacionales de la Pontificia Universidad Católica de Chile. Fue Especialista Sectorial del Banco Interamericano de Desarrollo y fungió como director Ejecutivo en el Centro de Promoción del Cobre en Chile (ICA), institución de carácter privado que promueve los usos y beneficios del cobre en Chile y en el resto de Latinoamérica.

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