Prevención de humedad en tuberías de refrigeración y agua helada

La humedad producida por la condensación es un problema potencial para cualquier sistema HVAC, incluso para los sistemas de agua helada, ya sea que trabajen con líneas de refrigeración o con tuberías de agua fría. La espuma elastomérica de celda cerrada es una opción viable y eficiente.

Ing. Michael J. Resetar,

Muchos profesionales de la industria han utilizado la espuma elastomérica de celda cerrada como aislante para conductos, debido al excelente control de humedad que poseen; muchos otros se han dado cuenta de la eficiencia que presenta en tuberías de agua helada.

Un aislamiento con humedad incrementa la absorción de calor; por lo tanto, priva a los sistemas de su eficiencia. La espuma de celda cerrada, por otro lado, al ser impermeable, aparece como un material aislante más eficiente y sostenible.

Causa y naturaleza de la condensación
Todos hemos sido testigos de la condensación en vasos que contienen bebidas frías. Es muy probable que la mayoría nos hayamos dado cuenta que entre más caliente se encuentra el aire, más humedad se acumula en el vaso. Esto se debe a que el vapor de agua es atraído naturalmente hacia superficies frías en ambientes cálidos.

El vapor en el aire se vuelve líquido (se condensa) al contacto con la superficie menos caliente del vaso. En esencia, cuando el aire alrededor del vaso se enfría, pierde su capacidad para mantener el agua en forma de vapor. El vapor cambia a su estado líquido cuando la temperatura desciende por debajo del punto de rocío, el cual opera en función del bulbo seco de temperatura y la humedad relativa.

Ahora bien, los mismos principios se aplican a las tuberías de agua helada: si la temperatura que rodea una tubería desciende por debajo del punto de rocío, el agua se condensará en los tubos. La presencia de humedad no sólo priva al sistema de su eficiencia térmica, sino que provee las condiciones adecuadas para la formación de moho.

Humedad vs eficiencia térmica
Si la humedad penetra el material aislante que rodea la tubería, la eficiencia se pierde. En especial, esto puede ocurrir en aislantes de celdas abiertas cuando los retardadores de vapor separados están comprometidos o dañados. La eficiencia térmica decrece 7.5% por cada 1% de humedad ganada; es decir, 1% de incremento en la humedad equivale a 7.5% de conductividad térmica (Thermal k) –o transferencia de calor de una superficie a otra–, un fenómeno que es preferible evitar en sistemas de agua helada, pues produce pérdidas energéticas y mayores costos de operación.

Efecto de la penetración de vapor en la Thermal K
Para comprender mejor la conductividad térmica, considérese la conductividad de los siguientes elementos:

Aire= 0.15 a 0.18 BTU-in/h-ft₂-°F
Aislante= 0.25 a 0.30 BTU-in/h-ft₂-°F
Agua= 4.1 BTU-in/h-ft₂-°F
Hielo= 15.5 BTU-in/h-ft₂-°F

El efecto que la humedad tiene en el comportamiento térmico es obvio cuando se compara la conductividad térmica del agua con la del aislante. La conductividad térmica del agua es aproximadamente 13 veces mayor que la del aislante. Por tanto, la transferencia de calor del aire a la tubería de agua helada se incrementa sustancialmente cuando el aislante se humedece; por ende, la ganancia calórica de la tubería es igual a la pérdida de costosos BTUs de enfriamiento. El sistema de enfriamiento tendrá que trabajar más intensamente para compensar la pérdida de eficiencia, lo que seguramente reducirá su vida útil.

Retardadores de vapor: medición de su durabilidad
La penetración del vapor en el material aislante y la rapidez con que suceda dependen, en principio, del retardador de vapor del aislante y de sus propiedades de absorción. Algunos aislantes, como los de fibra de vidrio, que son de celda abierta, precisan de un retardador de vapor separado o de una sobrecubierta aplicada a la superficie exterior. Algunos están hechos de celulosa orgánica, la cual, en realidad, puede convertirse en fuente de alimento para el moho si otras condiciones clave (temperatura y humedad) se encuentran favorables para el crecimiento de las esporas.

Como los retardadores separados son sensibles al daño, deben tomarse las mayores precauciones durante el proceso de instalación y traslado: una simple grieta puede provocar absorción de humedad a través de las celdas abiertas del material, lo que lo hará ineficaz y comprometerá el aislamiento de todo el sistema.

A diferencia de los aislantes de celdas abiertas con retardadores de vapor separados, la espuma elastomérica de celda cerrada cuenta con un retardador incluido. La estructura de celda cerrada evita la transferencia de humedad. Además, la composición en capas de las paredes cerradas de las celdas no se ve comprometida por perforaciones o rasgaduras en la superficie. En aislantes de celda cerrada la absorción es imposible.

Al colocar aislantes de celda abierta que precisan de sobrecubiertas antivapor separadas, los instaladores deben permanecer atentos durante la instalación, mientras que los de celda cerrada lo vuelven innecesario. Es una gran ventaja durante el proceso, pues es cuando las sobrecubiertas antivapor se dañan.

Celda cerrada: protección contra la humedad
Que las estructuras de celda cerrada sean durables por naturaleza y prácticamente impermeables significa una mayor eficiencia durante su vida. Esto se reconoce oficialmente en el ASHRAE Fundamentals 1994, donde se aconseja proteger los sistemas fríos mediante aislantes con bajo nivel de permeabilidad y con un rango de transmisión de vapor de 0.10 por pulgada o menor.

La permeabilidad se define como la cantidad de vapor que pasa a través de una unidad de grosor de cualquier material, a presión estándar, durante un determinado periodo.

Esto no significa que las espumas elastoméricas funcionen del mismo modo. Hoy en día, la espuma elastomérica disponible en Estados Unidos cuenta con una conductividad térmica de 75oF; esto es, una temperatura de 0.27 a 0.38 BTU-in/h-ft2-oF y una permeabilidad al vapor de 0.05 a 0.65 permea-pulgadas. De modo que el rendimiento de estos materiales varía considerablemente a corto y largo plazo.

Controlar la condensación y la humedad en tuberías de agua helada es esencial para el rendimiento térmico a largo plazo. La humedad y la condensación son consideradas culpables de la proliferación de moho, además de tener un impacto significativo en la eficiencia del sistema, puesto que hacen que el rendimiento del material aislante sea deficiente. Las espumas elastoméricas de celda cerrada son una forma segura para prevenir que la humedad invada las tuberías; tienen un baja permeabilidad, y los aislantes de celda cerrada son menos vulnerables a las perforaciones y rasgaduras, que pueden provocar que otros materiales resulten ineficaces.
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