Ineficiencia térmica y colmatación en climatización: el impacto del glicol degradado y el biofilm en circuitos cerrados

10 Nov Ineficiencia térmica y colmatación en climatización: el impacto del glicol degradado y el biofilm en circuitos cerrados

En instalaciones de climatización terciaria e industrial, es habitual observar cómo plantas enfriadoras, bombas de calor y calderas de alta eficiencia ven degradado su rendimiento nominal tras pocos años de funcionamiento. La pérdida de salto térmico (T) en intercambiadores de placas, el incremento en el consumo eléctrico de los grupos de bombeo por aumento de las pérdidas de carga y los desequilibrios de caudal en baterías de fancoils o unidades de tratamiento de aire suelen atribuirse a desajustes mecánicos o a problemas de equilibrado hidráulico.

Sin embargo, el origen de esta pérdida progresiva de eficiencia energética suele encontrarse en el interior de las conducciones. La acumulación de lodos y la colonización biológica de las superficies de intercambio actúan como aislantes térmicos imprevistos, generando un sobrecoste operativo directo (OPEX) y acortando drásticamente la vida útil de los equipos principales. Comprender la relación entre los aditivos térmicos, la proliferación microbiana y la resistencia al flujo es fundamental para preservar el rendimiento de las instalaciones.

La degradación del glicol: de fluido caloportador a sustrato biológico

El etilenglicol y el propilenglicol son aditivos ampliamente utilizados en circuitos cerrados para evitar la congelación en cubiertas y mejorar la seguridad operativa frente a bajas temperaturas. No obstante, su comportamiento químico no permanece inalterado a lo largo del tiempo.

Sometido a continuos ciclos térmicos y a la fricción de bombeo, el glicol sufre un proceso de degradación térmica y oxidativa que desencadena efectos secundarios críticos en el sistema hidráulico:

• Acidificación del fluido: la rotura molecular del glicol genera subproductos de naturaleza ácida, provocando un descenso continuado del pH que sitúa al agua por debajo de los valores neutros y acelera la velocidad de corrosión de los componentes metálicos.
• Incremento de la conductividad: la liberación de ácidos y residuos orgánicos aumenta la concentración de iones en el agua, intensificando el transporte de electrones y multiplicando los procesos electroquímicos de degradación.
• Generación masiva de nutrientes orgánicos: los derivados del glicol degradado constituyen una fuente directa de carbono y materia orgánica que sirve de alimento a colonias bacterianas, favoreciendo la proliferación descontrolada de microorganismos.
• Pérdida de intercambio térmico y saturación de químicos: los depósitos de lodos orgánicos reducen la capacidad de transmisión térmica del fluido, mientras que la alta presencia de materia orgánica neutraliza los biocidas convencionales, exigiendo dosificaciones desproporcionadas para intentar controlar la carga bacteriana.

El biofilm en intercambiadores: resistencia térmica y corrosión bacteriana (MIC)

El resultado directo de esta carga orgánica es la formación de biofilm, una capa gelatinosa adherida a las paredes interiores de las tuberías y a las láminas de los intercambiadores de calor, compuesta por microorganismos embebidos en una matriz de sustancias poliméricas extracelulares (EPS).

Desde la perspectiva termodinámica, el biofilm presenta una conductividad térmica extremadamente baja, muy inferior a la del acero, el cobre o el latón, lo que reduce drásticamente la eficiencia térmica de transferencia en las unidades terminales e intercambiadores. Desde el punto de vista mecánico y de mantenimiento, su presencia plantea dos amenazas añadidas:

1. Sinergia bacteriana y corrosión localizada

El biofilm es el hábitat donde se desarrolla la corrosión inducida por microorganismos (MIC). En una primera etapa, las bacterias aeróbicas (como las ferrobacterias) consumen el oxígeno residual del fluido y oxidan el hierro, generando microambientes ácidos que inician la corrosión por picadura. Al agotarse el oxígeno, proliferan las bacterias anaeróbicas, especialmente las bacterias reductoras de sulfato (SRB), altamente agresivas, que metabolizan sulfuro de hidrógeno (H₂S) y provocan picaduras profundas y perforaciones rápidas en los metales.

2. Apantallamiento frente a tratamientos químicos

La matriz polimérica del biofilm actúa como un escudo biológico que impide que los biocidas alcancen las bacterias y dificulta que los productos inhibidores de corrosión entren en contacto directo con la superficie metálica para generar capas pasivantes protectoras.

Aunque las temperaturas entre 25 °C y 45 °C son las más propicias para el crecimiento bacteriano, diversas cepas se desarrollan en sistemas de climatización por debajo de 10 °C o por encima de 80 °C, por lo que ninguna red está exenta de este riesgo biológico por el simple régimen de temperatura de consigna.

Lodos hidráulicos y la problemática del hidrógeno en redes cerradas

Los lodos presentes en los circuitos cerrados no son simples partículas inertes en suspensión; son aglomerados complejos formados por óxidos metálicos, biopelículas desprendidas y materia orgánica.

Cuando estos lodos decantan en zonas de baja velocidad o áreas muertas del trazado, crean un fenómeno de corrosión bajo depósito (aireación diferencial), donde las áreas cubiertas por el sedimento actúan como ánodos frente al resto de la tubería, acelerando la corrosión localizada.

Asimismo, en instalaciones con tuberías o elementos de acero, la oxidación del hierro en contacto con el agua en condiciones de ausencia de oxígeno produce hidrógeno molecular gaseoso. Este gas asciende y forma bolsas en las cotas más elevadas del circuito, provocando:

• Bolsas de gas que bloquean físicamente la circulación del fluido y descompensan los circuitos secundarios.
• Ruidos molestos y fenómenos de cavitación en rodetes de bombas circuladoras.
• Pérdida de potencia en emisores y radiadores, cuyas partes superiores quedan frías al no poder completarse el intercambio de calor.

Las purgas y limpiezas mecánicas periódicas alivian puntualmente el síntoma, pero no resuelven la causa si el agua continúa operando en desequilibrio electroquímico o si los materiales de la red promueven la fijación de sedimentos.

Prevención integral: tuberías de baja rugosidad y monitorización continua

Resolver de raíz la ineficiencia térmica y la corrosión en circuitos cerrados exige una doble intervención: seleccionar materiales que impidan la fijación de lodos y digitalizar el control biológico y químico del agua.

En este ámbito, Grupo Italsan aporta un enfoque técnico conjunto que combina la ciencia de materiales con la biotecnología aplicada a la edificación:

• Conducciones en PP-RCT de Italsan: el polipropileno copolímero random de estructura cristalina modificada (PP-RCT) cuenta con una superficie interior extraordinariamente lisa que minimiza la pérdida de carga por fricción y dificulta la adherencia mecánica de incrustaciones, lodos y colonias biológicas. Al ser un material sintético, no aporta iones metálicos que alimenten las reacciones de oxidación, es químicamente inmune a la corrosión galvánica y ofrece una estabilidad contrastada frente a fluctuaciones amplias de pH. Para instalaciones con requerimientos específicos, incorpora barreras de EVOH conforme a las normas de difusión de gas.
• Supervisión predictiva con Ulbios: a través de su división tecnológica Ulbios, el grupo proporciona sistemas de monitorización biotecnológica en continuo diseñados para circuitos de climatización. La sensorización en línea de variables críticas como el potencial redox (ORP), la conductividad y el índice de colonización temprana de biofilm permite anticipar la degradación del glicol y la proliferación bacteriana antes de que se formen lodos. Esto permite aplicar biocidas e inhibidores en la dosis exacta requerida, evitando la sobrequimización y manteniendo la transmitancia térmica de los intercambiadores a lo largo de décadas de servicio.

Mantener el control sobre la estabilidad del fluido y prescribir materiales que eviten la colonización biológica es la única vía técnica para garantizar que una planta de climatización mantenga sus ratios de eficiencia energética y preserve los costes de mantenimiento dentro de los márgenes proyectados.

En Sinelec, asesoramos a ingenierías, instaladores y gestores de mantenimiento industrial en el dimensionamiento hidráulico y en la selección de sistemas de tuberías y control de calidad del agua, contando con el suministro técnico integral de las gamas en PP-RCT de Italsan y las soluciones de supervisión predictiva de Ulbios para cualquier proyecto de climatización.