NewsLetter Julio 2024

Editorial

Como la actividad de Ditar y del mercado se encuentra ralentizado, me atreveré a comentar el alza de la electricidad, que nos pegara fuerte por el incremento de los costos de operación de las instalaciones de climatización y en especial a las personas que han instalado equipos del tipo Split para calefacción en sus casas.

Hace muy poco a principios de junio, evaluamos un proyecto, de calentamiento de agua sanitaria con central de agua caliente compuesta por tres bombas de calor de 110 kW cada una, con refrigerante R-32, que generan agua a 65°C, para un consumo de agua caliente sanitaria de 23.000 litros diarios. Nuestro estudio con tarifas de Enel, del mes de mayo, con tarifa AT-4.3 (tarifa por demanda leída, en alta tensión, en Santiago), nos arrojó que la inversión se amortizaba en 4,3 años. Hasta ahí perfecto, el cliente nos dio su aprobación para continuar con el desarrollo del proyecto.

Por razones que no están a mi alcance entender, el Banco Central comunico en su informe IPOM de junio, que era esperable que la batalla contra la inflación se vería mermada por el alza de la electricidad. No tuvimos información previa de lo que se nos venía encima, en el sentido que se ha revolucionado no solo la economía, sino que también está impactando a nivel político, y creo que aún no se dimensiona el real impacto de la escalada en costos de todas nuestras actividades. Una estimación del mismo Banco Central indica que el IPC a junio de 2025, tendrá un incremento de 1,5 puntos, por el efecto del alza de la electricidad. Sin duda un impacto relevante para todos nosotros.

En nuestro proyecto tuvimos que pedir otra reunión con el cliente, para explicarle el nuevo escenario evaluando ahora con un simple supuesto, considerando un alza de un 40 % en la tarifa eléctrica, que se hace efectiva desde el presente mes de julio; nos conduce a que el periodo de amortización de la sobreinversión se pasa a 14 años, muy cercano a la vida útil de una bomba de calor. Pero el escenario es aún peor, porque al alza eléctrica en julio en rangos de hasta 40%, hay contempladas alzas adicionales en octubre y en el próximo año, que no quiero saber su monto. Nuestro proyecto cambio y deberemos proyectar calderas a gas, y se va al tacho los conceptos de sustentabilidad y descarbonización.

A nivel residencial, también nos golpeara, y si Ud. tiene un equipo Split bomba de calor Inverter aún le convendrá mantener la calefacción con su equipo split, dado su elevado rendimiento, pero claro, se incrementará su costo de operación, según las alzas anunciadas. La bomba de calor, como su nombre lo indica “bombea” calor desde una fuente tal como el aire exterior a su habitación, y su virtud es que la energía aportada es para “bombear el calor”, no para producir calor como una resistencia eléctrica. Así, por cada kW eléctrico que consume el equipo split, genera más de 4 kW útiles de calefacción (eficiencia depende de la temperatura exterior). En cambio, los combustibles fósiles (gas, parafina, etc.) por cada kW de energía aportada, se obtiene menos de un kW útil de calefacción. Una pequeña estufa eléctrica de 1 kW, consume un kW de electricidad, y genera solo 1 kW de calefacción, que hasta junio le costaba aproximadamente $ 150 por cada hora; a partir de julio se incrementara aproximadamente a $ 210 (esto depende de la comuna donde Ud. viva, ya que los costos de transporte de la electricidad dependen de la distancia de su comuna a las fuentes de generación, generando diferencias, por comuna.)

La segunda derivada de esta situación será el freno en los proyectos de descarbonización que producirá el alza eléctrica, pero por otro lado incentivara al diseño y aplicación de equipamiento más eficiente, cuya sobreinversión se recuperara en menos tiempo, y ha retomar estrategias de ahorro de energía, que hasta ahora no eran interesantes.

Así, los chilenos hemos vividos en los últimos 5 años sin darnos cuenta, pagando una tarifa eléctrica irreal, y hemos acumulado una deuda con las empresas eléctricas, de poco menos de 6.000 millones de dólares, cifra que no nos dice nada, pero para aterrizar, podemos decir que el plan de ampliación del Metro, de línea 6, más nuevas líneas 7, 8 y 9, existe un presupuesto de 7.900 millones de dólares. O sea, la deuda acumulada con las empresas eléctricas podría financiar casi 3 líneas de Metro.

Ojalá, que cuando se emita este articulo se hayan discurrido formulas para mitigar los impactos.

Finalmente, una noticia buena, el pasado 25 de junio se inició la cuarta versión del Diploma de Climatización dictado por Universidad de Chile y Ditar, les deseamos una fructífera experiencia a los profesores y alumnos.

Les saluda;
Joaquín Reyes R. – Past President de Ditar

El avance de la tecnología y los materiales ha experimentado una gran aceleración en los últimos años, obligando a la industria de la construcción a adaptarse y mejorar sus procesos, desde los tiempos de ejecución en obra hasta la durabilidad de los edificios.

La irrupción de las tuberías PPR

Dentro de este contexto de renovación, encontramos las tuberías del Sistema NIRON para los sistemas de agua helada, circuitos de condensación y de calefacción. Tradicionalmente, se han empleado tuberías de acero al carbono en este tipo de instalaciones. Aunque es un buen material, presenta una serie de desventajas para estos usos que acortan su durabilidad. Las principales son:

Corrosión.
Putrefacción del agua.
Deterioro de los equipos: intercambiadores, válvulas, etc., debido a la suciedad del agua.
Mayor pérdida de carga. Baja rugosidad interna Sistema NIRON (0,007mm) respecto valor referencia acero nuevo (0,046mm)
Reducción adhesión depósitos en interior de tubería.
No disminuye el diámetro interior.
Mayor riesgo de adhesión de partículas sólidas en interior de cañería.
Aumento gradual de las pérdidas de carga de la red hidráulica, generado por disminución de diámetro y mayor coeficiente de fricción efectivo, debido a incrustaciones.
Deterioro por corrosión de uniones mecánicas, abrazaderas, uniones embridadas.
Mayor riesgo de condensación de vapor de agua presente en el aire, que produce el goteo de las cañerías y corrosión externa de las tuberías de fierro.

La aparición de las soluciones termoplásticas NIRON y de las otras marcas presentes en el mercado chileno, viene a resolver los problemas que las instalaciones de acero al carbono han sufrido durante años. Por esta razón, cada día aumenta la utilización de las tuberías PPR.

Referencia normativa

Las tuberías termoplásticas son una solución empleada desde hace varias décadas en Europa y EEUU, donde existen desde hace muchos años normativas que regulan su calidad:

UNE-EN ISO 15874: para cañerías (monocapa) y fittings de PP-R.
RP 01.078 de AENOR: para cañerías con fibra de vidrio.
ASTM F2389: para cañerías y fittings.

La presencia de Italsan en España, Portugal y Latinoamerica obliga a cumplir con todas las normas y estándares de calidad, desde las normas ASTM y NSF/ANSI hasta las normas internacionales ISO o todas las europeas:

Si atendemos a la norma de referencia para ingenieros mecánicos, la norma ASHRAE, podemos apreciar cómo esta normativa menciona las ventajas técnicas que estamos destacando en este artículo. Estas menciones se encuentran en el capítulo 22 de la norma, sobre “Diseño de tuberías” (“Pipe design”). Cabe resaltar la importancia que otorga la norma ASHRAE a la calidad de las tuberías, recomendando que el sistema de cañerías y fittings cuenten con el certificado ASMT F-2389:

Además del aviso que nos menciona ASHRAE sobre la vulnerabilidad de las tuberías de acero al carbono a la corrosión, nuestra experiencia en redes hidráulicas para HVAC nos ha permitido confirmar y observar los graves daños que sufren las tuberías metálicas en contacto con el agua.

Ahorro de energía por perdida de calor

Otro factor importante y muy interesante tanto para ingenieros como para las propiedades de los edificios es la influencia energética de las tuberías PPR en comparación con las tuberías de acero al carbono. Resulta curioso pensar cómo puede influir el material de una tubería en el consumo energético del chiller y las bombas de agua, pero realmente tiene gran influencia y se puede explicar de manera muy sencilla, en dos aspectos relevantes.

Las cañerías de acero al carbono tienen un coeficiente de transmitancia térmica de 53 W/mK, mientras que el coeficiente del Sistema NIRON es de 0,24 W/mK (Valor similar en otros fabricantes de PPR). Esto significa que las tuberías metálicas conducen el calor 300 veces más rápido que las tuberias PPR. Esto se traduce en un mayor salto térmico del fluido en la salida y entrada del chiller, debido a mayores pérdidas energéticas. Esto significa que, en toda la red hidráluica, las tuberías de acero al carbono pierden entre un 3% y 5% más energía que las tuberías PPR, aún estando con aislamiento térmico.

Ahorro de energia, por aumento de caida de presión

En cuanto al consumo de las bombas, como bien indica ASHRAE, la pérdida de carga de las tuberías termoplásticas es más estable a lo largo del tiempo. Por tanto, el régimen de funcionamiento de las bombas será muy similar a lo largo de la vida útil de la instalación. Sin embargo, con las cañerías de acero al carbono, la rugosidad interna aumenta con el tiempo, lo que incrementa las pérdidas de carga y, en consecuencia, el consumo energético de la bomba.

Al comparar los coeficientes de fricción para igual diámetro interior y mismo flujo, al inicio de la operación de la instalación, se puede observar que la caída de presión total de cualquier red de sistemas de agua fría, agua caliente y agua para rechazo de calor (condensación), es mayor al diseñar en cañerías de fierro, con respecto al diseño con tuberías de PPR; que impacta directamente en la selección de las bombas de agua. Es más, en circuitos abiertos de rechazo de calor de enfriadores de agua por medio de torres de enfriamiento de circuito abierto, que son las más utilizadas en Chile, se recomienda a los proyectistas tomar resguardo en la selección de bombas de agua, tal que, puedan soportar el aumento de la fricción dado por las incrustaciones y reducción de diámetro efectivo de las cañerías de fierro.

Facilidad de montaje

Las tuberías PPR presentan en general menor esfuerzo y tiempo de preparación y montaje, reduciendo los costos de mano de obra. Quizás, lo mas delicado es la adecuada calibración de la energía a aplicar en la soldadura por termofusión, que es un aspecto menor con respecto a la exigencia requerida para soldaduras al oxigeno y al arco. De hecho, las tuberías PPR son muy recomendables en trabajos de habilitación o remodelación de edificios, ya que se evitan los riesgos de las soldaduras de cañerías de fierro.

Desventajas de las Tuberías PPR

Las tuberías PPR, presentan en general, dos desventajas, a saber:

Tienen un mayor coeficiente de dilatación con respecto a cañerías de fierro, que en general para circuitos de agua fría, no revisten mayor inconveniente; pero si debe tomarse en cuenta en el diseño en redes de calefacción con temperaturas altas (agua de caldera para radiadores) o con temperaturas medias (agua de bomba de calor). Especial atención requieren los sistemas de dos cañerías, con enfriamiento y calefacción, con agua de bomba de calor, donde se pueden producir cambios de temperatura en tiempos cortos, pero que tiene solución simple de diseñar e implementar.
Requieren más suportación que las cañerías de fierro, debido a su menor rigidez. Por ejemplo, para una tubería de fierro de 6” que transporta agua fría para enfriamiento con agua entre 6 y 13°C, el distanciamiento entre soportes típicamente será cada 5 metros, en cambio para la tubería PPR equivalente de 160 milímetros, la suportación típica es cada 3 metros.

Sustentabilidad en la fabricación de tuberias PPR

El Sistema NIRON de Italsan, cuenta con Declaración Ambiental de Producto (DAP) o Environmental Product Declarations (EPD), lo que permite la obtención de puntos LEED en proyectos que pesiguen certificaciones medioambientales:

Esto ha sido posible también gracias a que gran parte de la energía utilizada para producir las cañerías y fittings del sistema NIRON proviene de fuentes renovables.

Además, la producción de cañerías y fittings se produce a termperaturas inferiores a los 400ºC, muy por debajo de la temperatura de fusión del acero al carbono. Esto reduce drásticamente las emisiones de CO2 a la atmósfera:

Italsan esta comprometido con los temas medioambientales y, por esta razón, también somos socios y patrocinadores de Chile Green Building Council (GBCch).

Imágenes de problemas típicos de corrosión en cañerías de fierro

En las siguientes imágenes se muestran algunos ejemplos de proyectos tanto en Chile como en otros países de la región. Por motivos de confidencialidad, no podemos mencionar las referencias específicas, pero incluyen tanto proyectos públicos como privados.

Fig. 1. Imágenes de tuberías en sala de máquinas de un Hospital en Chile (menos de 10 años de operación)

Fig.2. Estado de corrosión exterior en tubería de acero en conexión a climatizador

Fig.3. Estado de corrosión exterior en codo de acero en instalación de climatización.

Fig.4. Estado de corrosión exterior en tubería de acero en climatización

Fig.5. Detalle de corrosión en tubería de climatización de calor en acero negro.

Fig.6. Estado de corrosión genérico en tuberías de acero inoxidable.

Fig.7. Estado de corrosión en soldadura de tubería metálica.

Fig.8. Estado de corrosión en dispositivo metálico

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