Una de los temas más importantes actualmente es la calidad del aire interior suministrado por los sistemas de HVAC (Calefacción, Ventilación, Aire Acondicionado). Se han realizado numerosos estudios que muestran cómo una pobre Calidad de Aire Interior (CAI) puede generar alergias y síntomas de asma que causan malestar y serias enfermedades. Una pobre CAI también puede generar un incremento en el ausentismo y una reducción de la productividad en ambientes de trabajo en universidades y colegios.
La fuente principal de contaminación dentro de una unidad de Aire Acondicionado se encuentra en el serpentín de enfriamiento sobre el cual es muy difícil realizar una limpieza manual eficiente y completa. Los filtros normales no detienen las bacterias, virus y moho que están siendo recirculados por el edificio. Incluso los filtros HEPA permiten que ciertos virus y microtoxinas entren al recinto donde presta servicio la unidad de aire acondicionado. De igual importancia, son los efectos físicos de los microorganismos en los equipos de climatización. Restringen la circulación de aire y limitan la capacidad de transferencia de calor, lo que aumenta los gastos de funcionamiento del equipo.
Los Emisores de luz UVC eliminan la principal causa de contaminación, el moho que crece dentro del serpentín de enfriamiento. Los Emisores de luz UVC también destruyen virus, bacterias y microtoxinas del moho. Como consecuencia, la unidad de aire acondicionado distribuye por primera vez un “Aire Acondicionado” en lugar de aire frío lleno de virus, bacterias y moho. Aquellos malos olores generados por este tipo de contaminantes también serán eliminados.
¿Qué es la energía ultravioleta banda “C”?
La energía UVC es una forma de energía electromagnética producida en forma natural por el sol. La energía UVC producida artificialmente e instalada en los sistemas de aire acondicionado elimina los microorganismos que habitan en esta zona.
Espectro Electromagnético
El sol, un reactor termonuclear, produce un espectro de energía electromagnética que varía desde los rayos cósmicos hasta las ondas de radio. En forma natural, podemos percibir una ligera parte de este espectro electromagnético, como la porción infrarroja, que calienta la tierra, la luz visible y la parte a la que nuestros ojos pueden responder y que nos permite ver. La energía ultravioleta es también una parte del espectro electromagnético del sol. La región ultravioleta (UV con exclusión de vacío) se define como la parte del espectro electromagnético con longitudes de onda entre 200 y 400 nanómetros (nm). UVC, también conocido como "rayos UV de onda corta", tiene longitudes de onda entre 200 nm y 280 nm.
Tipos de energía electromagnética
La utilización de diversas formas de energía UV es bastante común en nuestra vida cotidiana, algunos de los cuales requieren especial cuidado cuando se utiliza ya que pueden ser potencialmente perjudiciales. Por lo tanto, es importante conocer estas formas de energía UV, sus usos, y sus peligros sobre los seres humanos cuando no se manejan correctamente. Tres formas de energía UV se examinan a continuación.
La energía UV-A es el principal componente de la energía utilizada en las camas de bronceado. UV-B usa la energía como un tratamiento para las condiciones de la piel como la soriasis. La exposición prolongada a los rayos UV-A y UV-B puede dar lugar al cáncer de la piel y se ha demostrado que contribuyen a la incidencia de cataratas. La energía UVC, cuando se utiliza con las debidas precauciones, es relativamente inofensivo para los seres humanos, aunque la exposición prolongada puede causar síntomas reversibles como el enrojecimiento de la piel y / o conjuntivitis.
El efecto germicida de la luz ultravioleta fue por primera vez observado y estudiado por un médico danés, Niels Ryberg Finsen (1860-1904), en el año 1880. El Dr. Finsen había notado una conexión entre la exposición a los rayos del sol y una excitación en los tejidos humanos. Su trabajo condujo al desarrollo de la lámpara curativa Finsen, un dispositivo que producía artificialmente "luz del sol." Esta "luz del sol", también contenía la luz ultravioleta. La lámpara curativa Finsen permaneció en uso como una ayuda en la curación durante la década de 1950 (Fig. 2). La parte clave del descubrimiento del Dr. Finsen fue que la luz ultravioleta, tiene la capacidad de destruir organismos patógenos. La importancia de la labor del Dr. Finsen se reconoció en 1903 cuando le fue concedido el Premio Nobel de Medicina.
Actualmente se reconoce que la luz ultravioleta, en concreto la radiación UVC con una longitud de onda de aproximadamente 260nm, tiene un pronunciado efecto germicida. También hemos aprendido que el mercurio tiene una línea espectral natural de 253.7 nm y si vaporizada en el plasma se emiten rayos UVC de energía en aproximadamente 254 nm. Estos descubrimientos condujeron al desarrollo de la primera central comercial de lámparas de radiación germicida UVC por la división de Westinghouse en 1930. Las lámparas Westinghouse fueron utilizadas principalmente en ambientes hospitalarios en el año 1950. El desafío actual es utilizar la capacidad germicida de los rayos UVC en la industria del aire acondicionado y en los procesos en los que se requiera la eliminación de microorganismos.
Para comprender plenamente el potencial de la radiación UVC como una herramienta en la lucha por la calidad del aire interior, es conveniente examinar brevemente la definición de la Calidad del Aire Interior (CAI) y los intentos de definirla. En la norma 62-1989 de ASHRAE se define calidad del aire como: "Aire en la que se desconoce el contenido de concentraciones contaminantes nocivas según lo determinado por las autoridades y en el que una mayoría (80% o más) de las personas expuestas no expresa su descontento".
Consideraciones previas sobre la normativa actual
• 1989; ASHRAE introduce la norma Standard 62-1989, Ventilación para una aceptable Calidad de Aire Interior.
• La Norma identifica dos componentes principales de una pobre C.A.I.:
Partículas y Compuestos Orgánicos Volátiles (COV).
• La Norma Standard 62-1989 ofrecía al proyectista dos metodologías con las cuales podía diseñar:
Procedimiento de la Tasa de Ventilación:
Se basa en el concepto de que “la solución a la contaminación del aire es la dilución”. Inducir cantidades masivas de aire exterior dentro de los espacios ocupados. Costos muy altos.
Procedimiento de la calidad de Aire:
Explicación sencilla: instalación de filtros de alta eficacia para reducir la cantidad de contaminantes en el aire. Ahorro de energía.
Revisión de Norma ASHRAE 62:
Controlando el crecimiento microbiano:
El crecimiento sostenible puede llegar a ser una seria preocupación para los procedimientos de mantenimiento de los sistemas y un tema cuestionable para la salud y el confort de los ocupantes. Como principio general, el crecimiento de bacterias y hongos es inaceptable.
Papel de los contaminantes biológicos
El aire interior contaminado es un problema creciente en todo el mundo. Los expertos saben que ciertos contaminantes suspendidos en el aire causan molestias y problemas de salud de amplia propagación que se traducen en absentismo y disminución de la productividad. Un ambiente interior saludable podría ahorrar miles de millones en costes sanitarios, pérdidas de tiempo de trabajo, descensos de productividad y probables demandas.
Los contaminantes más perjudiciales son los bioaerosoles, considerados como la causa principal de alergias, SBS (síndrome del edificio enfermo), enfermedades pandémicas e infecciones hospitalarias adquiridas. Los bioaerosoles son contaminantes en suspensión aérea que comprenden microbios y sus gases metabólicos, fragmentos celulares y esporas, otras toxinas y productos de desecho.
Entre los microorganismos aéreos y de superficie se incluyen los patógenos (virus, bacterias y moho causantes de sarampión, varicela, legionelosis, aspergilosis, tuberculosis, y otras enfermedades infecciosas), los alérgenos (bacterias y moho que causan rinitis alérgica, asma, fiebre y neumonía por hipersensibilidad), toxinas (micotoxinas, endotoxinas que provocan reacciones tóxicas y alérgicas, irritaciones y olores).
Entre los alérgenos, el moho y sus productos son los más comunes en todo el mundo y el moho puede proliferar en los sistemas de aire acondicionado durante todo el año. La exposición al moho provoca la secreción de histaminas pudiendo producirse irritación de ojos y garganta, congestión, dificultades respiratorias, asma alérgica y otras complicaciones.
Cómo pueden contribuir a estos problemas los
sistemas de HVAC.
Hoy en día, casi todos los espacios tienen aire acondicionado y el serpentín húmedo de un acondicionador favorece especialmente el crecimiento de mohos y bacterias El ventilador de la unidad disemina y recircula los microbios junto con los gérmenes del ambiente y los generados por los ocupantes, de habitación en habitación y de una persona a otra.
No podemos contar con la ayuda de los filtros de aire por dos razones:
• El crecimiento microbiano se produce a continuación de los filtros, por lo que los microbios invaden el resto del
sistema y el espacio.
• Los virus y muchas bacterias son demasiado pequeños para ser retenidos por la mayoría de los filtros que se utilizan actualmente.
Los expertos en CAI coinciden en que el biorremedio químico es inviable, dado que es perjudicial para el hombre, el equipo y el medio ambiente, y además solo es temporal. Existe un interés creciente por sistemas UVC como la solución más practica, eficaz y continuada.
La energía UVC se utiliza desde hace más de 70 años para matar microorganismos nocivos en numerosas aplicaciones. Sin embargo, no servía en los sistemas de HVAC ya que las lámparas UVC convencionales sufren drásticas pérdidas de potencia y, por tanto, de "poder germicida" al ser expuestas al aire frío o en movimiento.
Existe la nueva generación UVC, que está diseñada para proporcionar la máxima potencia precisamente en las condiciones de HVAC. La potencia destruye microorganismos infecciosos mientras eliminan continuamente mohos y bacterias en el serpentín y en las bandejas de drenaje. La potencia de los Emisores de la nueva generación disponibles en el mercado, varía. Por lo tanto, es importante corroborar que los sistemas de luz UVC proporcionan la energía suficiente para la destrucción de estos microorganismos en un periodo extendido en su tiempo de uso.
En resumen, los tipos de contaminantes son diversos y proceden de una multitud de fuentes. El factor común de todos estos contaminantes es que pueden ser distribuidos por los sistemas HVAC.
Efectos de los contaminantes en sistemas HVAC
Los efectos sobre el sistema de aire acondicionado son de dos tipos. El primero es la disminución del rendimiento. El moho y microorganismos que crecen dentro del serpentín, actúan como una base adhesiva permitiendo que la tierra y el polvo que sobrepasan los filtros, se acumule en la superficie del serpentin generando una reducción en el intercambio de calor y en la eficiencia del serpentín para enfriar el aire.
El segundo efecto es sobre la calidad del aire interior. Hongos, bacterias y virus se están multiplicando en esta fuente de propagación. Cuando el sistema de climatización está funcionando, los grandes volúmenes de aire que se mueven en toda la estructura del edificio llevan estos bioaerosoles a cada sección.
Según crece la contaminación microbiana sobre el serpentín de frío y aumenta la velocidad del aire, se desprende alguna cantidad de la sedimentación que aumenta la concentración en el aire y empeorara la CAI. El sistema de aire acondicionado se ha convertido en un anfitrión y un factor de amplificación en el problema de la Calidad del Aire Interior.
Soluciones para la contaminación de HVAC
Afortunadamente la solución es simple. Utilizar la irradiación ultravioleta germicida UVC para aniquilar los contaminantes en el sistema. Las instalaciones efectuadas con energía UVC en el sistema de aire acondicionado, eliminan la fuente principal del problema.
Irradiación Ultravioleta Germicida UVC
La energía UVC, cuando se aplica de forma adecuada, tiene la capacidad para prevenir el crecimiento biológico. La energía UVC es capaz de romper los enlaces moleculares y alterar el crecimiento celular del organismo, altera el ADN evitando la reproducción y multiplicación. La clave para aplicar UVC es una permanente dosis de energía ultravioleta que mata el 99,9% de los microorganismos.
La energía de los emisores UVC se expresa en microwatts/cm2, se utiliza la constante de radiación a un metro de distancia como 254µw/cm2. Para evaluar la producción de energía a distancias diferentes a 1 metro, se utiliza el “factor de intensidad”. El factor de cálculo de intensidad se muestra en la siguiente tabla:
La dosis aplicada de energía UVC, está en función de la irradiación del emisor, el factor de intensidad y el tiempo. La ecuación se establece como
La dosis recibida por un microorganismo, o sea, la intensidad de irradiación UVC por el tiempo de exposición a la misma, depende de muchos factores:
- Tipo de lámparas. Las intensidades tabuladas por cada fabricante son muy distintas como se muestra en los gráficos siguientes.
- Posibles interferencias de los sólidos o gases en suspensión.
- Posibles sombras de objetos sólidos que obstaculizan la intensidad de la irradiación
- Condiciones del aire: temperatura, humedad, turbulencias.
(Ver tabla al final de la página).
Cálculo del tiempo de exposición
Ejemplo para el Aspergillus Niger a una distancia de 200mm
Tiempo = 330.000 / 254 x 9,85
Tiempo =132 (s)
Enfrentando el problema
En un principio no podemos contar con la ayuda de los filtros de aire por dos razones:
1) El crecimiento microbiano se produce aguas abajo de los filtros por lo que los microorganismos invaden todo el sistema y espacios.
2) Los virus y bacterias son demasiado pequeños para ser retenidos por los filtros.
Datos microbianos básicos:
Tipo Tamaño
Bacteria 0.5 a 4 micras
Hongo (Moho) 1 a 5+ micras
Virus 10 a 750 milimicras
Velocidad de multiplicación de las bacterias: En condiciones ideales estos se duplican cada 20 minutos. Esto significa 2n y en 24 horas tenemos 272.
Velocidad de multiplicación de los hongos: precisan de 6 horas para duplicarse.
De forma aproximada existen 6.200.000 colonias de hongos que caben en 1 cm2 de superficie.
Dada esta consideración, un serpentín de frío típico de 1,20 m. de altura x 1,80 m. de anchura (2,16 m2 de área frontal), con 720 aletas por metro lineal, y 200 mm. de profundidad, tendría una superficie total de aletas de 311 m2, con 19 billones de UFC (Unidad Formadora de Colonias) de hongos.
La consecuencia de todo esto es que el espacio entre las aletas se reduce, produciendo:
- Disminución del intercambio térmico y por consiguiente mucha mayor carga de trabajo de la unidad enfriadora.
- Disminución del caudal de aire o aumento de la potencia absorbida en los sistemas de caudal constante.
Con la instalación de los sistemas UVC, se obtiene una disminución notable de la biopelícula bacteriana, produciendo un suministro de aire de calidad superior, retorno del serpentín, aletas y bandeja a la condición de recién instalado. La caída de presión normalmente regresa a los niveles de “instalación”, disminución en el consumo de energía, disminución de la pérdida de carga y aumento de la potencia de enfriamiento.
Los gráficos muestran las mejoras observadas durante un período de 30 días siguientes a la instalación de un sistema UVC (Referencia: Emisores Steril-Aire), (Ver graficos pág. siguiente.)
Irradiación UVC en una unidad manejadora de aire, el sistema funciona en forma permanente con un bajo consumo de energía, limpia y aniquila los microorganismos evitando la formación de la biopelícula.
La experiencia con instalaciones UVC es muy frecuente y exitosa en instalaciones, prueba de ello son las innumerables empresas y organizaciones en muchos países que utilizan esta energía. Las instalaciones pueden ser efectuadas en oficinas, hospitales, laboratorios, fábricas, malls, colegios, universidades, salas limpias, empresas procesadoras de alimentos y en aquellos lugares en los que se requiera un aire de calidad y un control de los microorganismos.
La mejor herramienta para reducir el consumo de energía
Los Emisores UVC eliminan la biopelícula y la suciedad que dificultan la transferencia de calor por la superficie, limpiando continuamente el serpentín y las bandejas de drenaje y manteniéndolas como nuevas. El proceso mejora esencialmente la transferencia en el serpentín, así como la eficiencia energética y la pérdida de carga.
Muchos operadores de sistemas de edificios aseguran conseguir ahorros del 15 al 30% e incluso muy superiores. Quienes utilizan accionamiento de frecuencia variable (VFD) constatan rápidamente un ahorro de energía superior al prometido por el proveedor de éstos, una vez que los Emisores han limpiado el serpentín. En consecuencia, uso en conjunto de tales dispositivos con Emisores UVC puede ser un aliciente adicional para aquellos que se plantean utilizar dichos accionamientos. Los usuarios de ventiladores de velocidad constante tendrán que comprobar las condiciones del sistema, ya que muchos de ellos podrán volver a los ajustes de diseño originales para conseguir un ahorro sustancial de energía.
Los Emisores UVC reducen o eliminan los costosos programas de limpieza de serpentines, bandejas de drenaje y plenums, los equipos de mantenimiento dejan de estar expuestos a los biocidas y productos de limpieza u otras sustancias químicas necesarias para estas tareas. Al mismo tiempo, el serpentín, y las bandejas de drenaje dejan de contaminar el sistema con moho, bacterias y sus productos, por lo que los conductos y los espacios ocupados se mantienen más limpios y sin olores. Con el ahorro combinado de energía y mantenimiento, una instalación típica de UVC se amortiza en menos de un año.
Otros hechos
Existe una preocupación creciente sobre las enfermedades Pandémicas como la Gripe Aviar, actualmente la H1N1. También ha aumentado el interés en los beneficios que ofrecen los sistemas UVC para restringir la recirculación de bacterias y virus en los edificios y lugares de concentración de personas.
Las infecciones hospitalarias adquiridas hoy en día afectan a un 10% de los pacientes en los E.U. así como en países europeos. Los sistemas UVC han reducido este tipo de infecciones hasta en un 60%.
Existe un problema creciente en la contaminación de productos alimenticios (carnes, granos, vegetales) tanto en los E.U. como en Europa. Los sistemas UVC hoy en día ofrecen soluciones para la disminución de contaminantes en la superficie de los alimentos; listeria, salmonella, etc. Puede ser aplicado en alimentos frescos, congelados, cocidos, crudos, calientes y fríos sin modificar el sabor, la textura o el aspecto del producto.
En resumen, con los Emisores UVC tenemos los siguientes beneficios permanentes
• Eliminación de virus, bacterias y moho.
• Reduce las enfermedades, el ausentismo e incrementa la productividad.
• Ahorro significativo de 10 a 20 % en los costos de energía.
• Retorno a la capacidad de Construcción de los Sistemas de Aire Acondicionado.
• Incrementa la vida de intercambiadores de calor.
• Incrementa la vida de los Filtros HEPA.
• Reduce las infecciones hospitalarias y costos asociados.
• No daña la capa de ozono.
• Suministro de un real aire acondicionado.
