1. Futuro del aire acondicionado
Tras décadas de política de apertura y esfuerzos de los fabricantes chinos de equipos de aire acondicionado (AC), China ha sido reconocida como el centro de la industria del aire acondicionado. Según informes, la producción total de aires acondicionados en China en 2011 alcanzó los 139 millones de unidades, aproximadamente el 80 % de la producción mundial. Asimismo, el aumento de la demanda sigue impulsándose continuamente por políticas de urbanización, el calentamiento global, etc.
En general, existen dos tipos de tubos utilizados en los equipos de aire acondicionado:
a. Tubos para intercambio térmico, como tubos para condensadores y evaporadores;
b. Tubos para aplicaciones distintas del intercambio térmico, como tubos para unidades exteriores y tubos de conexión entre las unidades interior y exterior.
Este último sí necesita intercambiar calor, lo que abre la posibilidad de sustituir los tubos de cobre por tubos de acero de doble pared con revestimiento de cobre por soldadura fuerte (la conductividad térmica del acero es 1/8,5 de la del cobre; por lo tanto, el acero pierde menos calor que el cobre y resulta más eficiente energéticamente).
Una estimación aproximada indica que cada equipo de aire acondicionado requiere 1,5 kg de tubos de cobre: 0,5 kg para la unidad exterior y 1 kg para los tubos de conexión. Con base en la producción de 2011, el mercado representa aproximadamente 200 000 toneladas métricas. Si todos estos tubos de cobre fueran sustituidos por tubos de acero de doble pared, ello supondría una gran oportunidad para los fabricantes de este tipo de tubos y permitiría ahorrar una cantidad considerable de recursos de cobre.
2. Características de los tubos Bundy para aire acondicionado
A. Efecto de envejecimiento
Normalmente transcurre un largo periodo desde la compra hasta la instalación de los tubos para aire acondicionado. Este plazo es aún mayor para los tubos de las unidades interiores y los tubos de conexión. Por consiguiente, debe minimizarse al máximo el efecto del envejecimiento sobre el tubo de acero de doble pared con revestimiento de cobre por soldadura fuerte, a fin de asegurar su flexibilidad y facilitar su doblado.
B. Efecto de endurecimiento
Un índice de endurecimiento n más elevado significa mayor elongación de los tubos y resulta favorable para la conformación en frío. Por otro lado, un endurecimiento rápido dificulta más el doblado y el abocinado. Por lo tanto, los tubos Bundy para AC requieren un índice de endurecimiento moderadamente más bajo para garantizar una elongación aceptable.
C. Propiedades mecánicas
a. La resistencia a la tracción no representa un problema: es de 290 MPa como mínimo para los tubos de acero, frente a 270 MPa como mínimo para los tubos de cobre.
b. La resistencia al límite elástico del tubo de acero es de 180 MPa como mínimo, mientras que la industria del aire acondicionado prefiere una resistencia al límite elástico más baja para facilitar la conformación de los tubos, idealmente por debajo de 140 MPa.
c. Alargamiento: se requiere un 25 % para los tubos de acero, mientras que la industria del aire acondicionado exige como mínimo un 38 % y, preferiblemente, un 40 %.
D. Composición química
Según los requisitos de rendimiento mecánico, el acero de ultra bajo contenido de carbono (carbono inferior al 0,004 %) lograría los objetivos. La composición original de carbono del tubo de acero de doble pared es del 0,02 % al 0,08 %.
E. Ensayo de flexión
Las normas originales para los tubos de acero especifican un diámetro del molde de doblado igual a 3 veces el diámetro del tubo, para tubos de hasta 8 mm de diámetro; y de 6 veces el diámetro del tubo, para tubos de diámetro superior a 8 mm. Sin embargo, en los equipos de aire acondicionado, la mayoría de los doblados se realizan con radios inferiores a 3 veces el diámetro del tubo.
F. Relación de deformación
Normalmente se exige que la relación de deformación de los tubos de cobre empleados en los equipos de aire acondicionado sea de 1,15 a 1,23. (La relación de deformación se define como la relación entre el eje mayor y el eje menor de la sección elíptica del tubo resultante del doblado).
G. Protección contra la corrosión
a. Prueba NSS
Muchos de los tubos se exponen a la atmósfera exterior y a todas las condiciones climáticas, y es muy común que se produzca condensación de agua sobre la superficie exterior de los tubos. En general, se requieren como mínimo 500 horas para los tubos utilizados en sistemas de aire acondicionado (AC); algunos fabricantes exigen incluso 1000 horas.
b. Efecto de la soldadura
Los tubos se unen, en ocasiones, mediante soldadura. La temperatura de soldadura supera los 800 ℃, y la temperatura de las llamas es aún mayor. El acabado exterior de los tubos no debe fundirse ni verse comprometido.
c. Alargamiento
Los tubos deben recubrirse con capas protectoras contra la corrosión, y dichos recubrimientos no deben fallar tras doblar, embocar o reducir los tubos.
d. Soldabilidad
La superficie exterior debe poder soldarse con tubos de cobre. Este requisito limita los tipos de acabado exterior y aumenta la dificultad del proceso de soldadura.
H. Limpieza interior
El residuo de la soldadura fuerte en los tubos de acero es de 160 mg/m², mientras que los requisitos para los equipos de aire acondicionado son de 25 a 38 mg/m².
3. Conclusión
Los tubos de cobre para aire acondicionado se sueldan manualmente. La calidad de la soldadura depende de la experiencia y habilidad del operario, y existe una alta probabilidad de soldadura fría, ya que la soldadura manual no permite controlar con exactitud la temperatura ni el tiempo de soldadura. Además, el efecto de la soldadura sobre los acabados superficiales también podría convertirse en un problema importante durante la sustitución.
Hemos realizado diversos estudios y experimentos. Se ensayaron muestras en equipos de aire acondicionado y se elaboró un informe de más de 40 páginas. Tras pruebas reales con productos terminados, importantes fabricantes de equipos de aire acondicionado han otorgado su reconocimiento, y actualmente esperamos con interés la siguiente fase: la aplicación en pequeñas cantidades.
Con base en la discusión anterior, concluimos que existe una alta viabilidad técnica para sustituir los tubos de cobre por tubos de acero de doble pared con revestimiento de cobre por soldadura fuerte. No obstante, persisten obstáculos tecnológicos por resolver, los cuales representan un desafío para toda la industria.
Al mismo tiempo, la industria del aire acondicionado requiere un período prolongado para verificar y aceptar nuevas tecnologías. Sustituir los tubos de cobre por tubos de acero de doble pared con revestimiento de cobre por soldadura fuerte implica aún un largo camino por recorrer.
