Sistemas contaminados SALUD EN RIESGO

El funcionamiento correcto de los sistemas HVACR no concluye tras el diseño y la instalación de los componentes. Mantenerlos en condiciones óptimas incide en el consumo de energía y en la calidad del aire interior.

El consumo eléctrico que demandan los equipos de climatización durante los meses de verano puede aumentar al doble o incluso más si se encuentran sucios o en mal estado.

En los sistemas HVACR, los serpentines se encuentran entre los elementos de mayor importancia, debido a que están presentes en la mayoría de las actividades de la vida diaria. Las labores productivas se desarrollan cerca de ellos de forma directa o indirecta, y son elementos básicos en el ciclo de refrigeración. En sólo 200 años, los sistemas de refrigeración y aire acondicionado se han vuelto indispensables para la mayoría de las actividades industriales: para la preservación, elaboración y venta de alimentos; como parte de procesos de manufactura; en la industria médica; para el acondicionamiento de aire en comercios, residencias y salas de diversión; en el transporte de personas e insumos por tierra, mar y aire, y hasta en los vuelos espaciales.

Si no fuera por el aire acondicionado y la refrigeración, muchas ciudades de México, en especial las del Norte y las turísticas, no habrían logrado su actual desarrollo. En algunas partes del mundo, contar con sistemas de acondicionamiento de aire o calefacción se ha vuelto una necesidad. La comodidad y la productividad dependen de ellos, y ellos, a su vez, dependen del suministro de energía eléctrica. Pero la generación de electricidad se realiza sobre todo mediante fuentes no renovables, lo que se ha vuelto un tema de preocupación global.

En muchos estados de la República Mexicana, el aire acondicionado es responsable de picos de energía durante el verano. Además, según diversos estudios, su demanda energética es la más alta de todos los sistemas instalados en cualquier lugar.

El consumo eléctrico representa un porcentaje importante de los gastos fijos de comercios, oficinas e instituciones que operan la mayor parte del año por lo menos ocho horas diarias. Para los usuarios residenciales, a pesar de tratarse de un uso estacional, también es un gasto importante; por ejemplo, en Monterrey, donde la mayoría de las casas de nivel medio cuentan con uno o dos minisplit, si por lo regular la factura de electricidad asciende a alrededor de 400 pesos mensuales, durante los meses de calor –entre mayo y agosto– puede incrementarse hasta 800 pesos por cada tonelada de equipo instalado. Esta cantidad varía según el tipo de unidad, su antigüedad, ubicación y frecuencia de uso.

La electricidad ocupa el tercer lugar en el consumo final de energía en México y, según la Comisión Reguladora de Energía, en su reporte de enero de 2013, el 88 por ciento de los usuarios son del sector doméstico, aunque sólo consumen 26 por ciento de la electricidad total producida; a diferencia de los sectores comercial e industrial, que abarcan el 11 por ciento de usuarios y consumen 66 por ciento de la energía producida.

Los equipos de refrigeración son indispensables en gran variedad de industrias: en el proceso y conservación de carnes, frutas, verduras y lácteos; en el proceso de elaboración de alimentos y su posterior transporte y almacenaje; en las industrias farmacéutica, textil, del papel, del plástico, química, etcétera. En todas ellas, el consumo de energía eléctrica forma parte significativa de los costos de producción.

Además del costo que implica para los usuarios el consumo eléctrico de los equipos de aire acondicionado, existe la preocupación por el medio ambiente, ya que 75 por ciento de la electricidad se genera a partir de combustibles fósiles consumidos por plantas termoeléctricas, que emplean gas natural, combustóleo y carbón para su funcionamiento, recursos que pueden agotarse en la naturaleza.

Ahora bien, uno de los elementos que pueden incidir de manera considerable en el consumo eléctrico de los equipos de aire acondicionado son los serpentines, pues si no se lleva a cabo un correcto mantenimiento y se encuentran sucios, su desempeño original se verá afectado y requerirá consumos adicionales para cumplir con las demandas requeridas. Los serpentines saturados de contaminación, polvos y partículas, especialmente en el evaporador, elevan la caída de presión del sistema; además, provocan que disminuya el flujo de aire que pasa por las aletas y que el intercambio de calor sea deficiente. Para compensarlo, los abanicos trabajan más; y si el gas refrigerante no alcanza a cambiar de estado, puede llegar de forma líquida al compresor y afectar a los demás componentes del sistema.

Permanente. La limpieza y el reemplazo de filtros, así como en los serpentines, debe realizarse periódicamente para mantener su eficacia. En julio del 2005, se realizaron pruebas con metodología específica para comprobar si realmente la limpieza de serpentines ahorraba energía y dinero, y mejoraba otros aspectos relacionados con la eficiencia de los equipos. Se usó como modelo un edificio de Nueva York de 34 pisos, que contaba con cuatro manejadoras de 30 años de antigüedad, de 250, 123, 121 y 81 toneladas de refrigeración, respectivamente, que acondicionaban 111 mil 500 m2 de espacios interiores; dos de ellas serían reemplazadas por unidades nuevas. Se monitorearon 54 puntos críticos, como los diferenciales de presión, humedad, temperatura, velocidad del aire, entre otros, durante varios días, antes y después de la sustitución de los equipos. El resultado fue que con sólo reponer una manejadora podrían ahorrarse hasta 40 mil dólares el primer año, al aumentar la capacidad de enfriamiento de 19 a 22 toneladas; también, que se incrementaría la eficiencia térmica del serpentín de enfriamiento 25 por ciento respecto de su habilidad para transferir energía a sus cargas sensibles, y 10 por ciento respecto de las cargas latentes. Al mismo tiempo, bajaría el consumo de energía al disminuir la carga de chillers, bombas y torres de enfriamiento; se gastaría también menos en químicos y por sustitución de piezas.

La sustitución o limpieza de filtros, junto con la de los serpentines, es una tarea indispensable de cualquier mantenimiento. Un serpentín sucio propicia que menor cantidad de aire pase a través de las aletas e incrementa la caída de presión. Realizar el mantenimiento de forma regular mantiene los equipos de aire acondicionado funcionando eficientemente bajo sus condiciones de diseño. El mantenimiento ahorra dinero al extender la vida útil de la unidad y evitar que se eleve el recibo de energía eléctrica.

Según un estudio auspiciado por la Universidad de California, la reducción en el flujo de aire causada por la contaminación de un serpentín disminuye la capacidad del sistema de climatización por lo menos en 5 por ciento y llega a reducir la vida útil del serpentín del evaporador a 7.5 años, cuando se espera que su duración  alcance, cuando menos, 15.

Evitar la contaminación por microorganismos es especialmente importante cuando los sistemas se ubican en recintos dedicados al cuidado de la salud, al procesamiento de alimentos y donde confluye una gran cantidad de personas

Prevención de la contaminación
Uno de los elementos que mayor atención requieren desde hace tiempo es la calidad del aire interior de los espacios. Esto se debe a que la productividad del personal y su salud están estrechamente relacionadas con este elemento, pues el aire viciado ha probado ser un agente importante en la transmisión de enfermedades respiratorias, fatiga crónica, dolores de cabeza y, en última instancia, el Síndrome del Edificio Enfermo.

Junto con los filtros, los serpentines limpios contribuyen significativamente a mantener la calidad del aire interior (IAQ) en óptimas condiciones. Si se lleva a cabo el mantenimiento de forma regular, los sistemas funcionan en sus condiciones de diseño, se alarga su vida útil, permanecen limpios y no esparcen hongos, bacterias y virus al ambiente, los cuales pueden desprenderse del biofilm adherido a serpentines, ductos y tuberías.

Consecuencias. Los sistemas sucios disminuyen la calidad del aire interior, ocasionando afectaciones en la salud y falta de productividad

Evitar la contaminación por microorganismos es especialmente importante cuando los sistemas se ubican en recintos dedicados al cuidado de la salud, al procesamiento de alimentos y donde confluye una gran cantidad de personas, dadas que puede empeorar el estado de pacientes vulnerables, afectar a las personas que entren en contacto con alimentos contaminados u originar brotes epidémicos; pero, en general, debe mantenerse bajo control, sin importar las actividades del recinto donde se encuentren ubicados.

Las actividades de limpieza cotidiana, como barrer, limpiar el polvo con trapeadores o paños secos, o sacudir la ropa, también deben considerarse en el diseño y buen funcionamiento de los sistemas de aire acondicionado y refrigeración, ya que pueden crear partículas en aerosol que contengan microorganismos. Al realizar dichas labores, el aire transporta las partículas y se recirculan a través de los serpentines, con lo que gran parte de ellas queda atrapada en las aletas. El mantenimiento periódico evita que la acumulación de estas partículas alcance niveles indeseables y disminuya la eficacia de los equipos. Además, como se ha mencionado, la suciedad acumulada en los serpentines evaporadores los convierte en el nido ideal para los contaminantes biológicos y en fuente de muchos de los problemas que afectan la calidad del aire interior.

Por otro lado, cuando la humedad de un serpentín es elevada y no se lleva a cabo una limpieza periódica, se propician las condiciones ideales para la formación del biofilm que, al crecer y atraer más suciedad, bacterias y sedimento, tiene efectos nocivos sobre los evaporadores.

El primer efecto que se observa en un sistema que requiere limpieza es que las capas de suciedad acumulada no permiten que pase la cantidad suficiente de aire. Esto provoca que baje la capacidad del sistema para enfriar aire. Como consecuencia, el compresor trata de compensarlo trabajando por más tiempo y consumiendo más energía eléctrica.

En segunda instancia, se presenta la formación de biofilm. El biofilm o biocapa se origina cuando microorganismos se adhieren a las superficies húmedas de los equipos y excretan una sustancia pegajosa. Cualquier superficie metálica o plástica, debajo y arriba de la tierra, en materiales naturales, en plantas y hasta en el cuerpo humano; por ejemplo, sobre los dientes, son propicias para su reproducción. Cuando dichos microorganismos encuentran una combinación de humedad y nutrientes en una superficie comienzan a crecer.

La biocapa puede estar formada por una o varias especies de bacterias, aunque comúnmente la forman hongos, levaduras, moho, protozoos, suciedad, polvo y óxidos. Estas bacterias se mantienen unidas por cadenas de moléculas de azúcar, llamadas sustancias poliméricas extracelulares (EPS, por sus siglas en inglés). Las células producen EPS y estas ligas las mantienen unidas, haciendo un complejo tridimensional que puede llegar a tener un espesor de varios centímetros, dependiendo de las condiciones ambientales.

Corolario. La calidad de los alimentos depende en gran medida del buen funcionamiento de los equipos de refrigeración empleados en la industria

Ciclo de vida de la biocapa
1. La bacteria flota en el aire; cae o choca contra la superficie; empieza a producir sustancias EPS, se adhiere y forma colonias
2. La producción de EPS permite que se desarrolle una comunidad tridimensional; en cuestión de horas se nota una capa, tan gruesa como el ambiente lo permita
3. Se desprenden partes pequeñas o grandes de células; empieza la dispersión de microorganismos arrastrados por las corrientes de aire, que, a su vez, formarán otras comunidades de biofilm

El biofilm es capaz de provocar corrosión al adherirse a la superficie del serpentín y de las aletas, pues se alimenta de las sales del metal que las compone y las corroe. Además, se ha dado especial atención al estudio de la formación de las biocapas en los últimos años porque se ha notado su impacto en la industria y en la salud humana. La presencia de las biocapas genera costos de billones de dólares cada año por pérdidas de energía, daño a equipos, contaminación de productos e infecciones medicas; sin embargo, también se ha descubierto que tienen gran potencial para reconvertir deshechos, filtrar aguas y como barreras de protección en suelos. Su complejidad requiere estudios multidisciplinarios y cada día se conoce más sobre ella.

El tercer efecto observable por la contaminación de los serpentines es la reducción en la transferencia de calor al “aislar” al serpentín del paso del aire. Cuando esto sucede, las aletas y la tubería recubiertas no reducirán su temperatura de manera adecuada. Además, la calidad del aire interior se verá afectada, pues el aire emitido estará acompañado de malos olores y microorganismos.

Estos efectos, principalmente, han convertido a la contaminación microbiana en equipos de refrigeración de áreas alimenticias, así como en equipos de aire acondicionado en hospitales, en una preocupación importante para dueños, contratistas y usuarios, puesto que se ha comprobado que el aire es un vehículo sumamente propicio para el arrastre de partículas físicas, químicas y biológicas, que ocasionan desde problemas de salud hasta el retiro de productos.

Por ello, mantener los sistemas en condiciones de higiene adecuadas es una actividad altamente redituable para cualquier industria actual. No sólo permite que las actividades se desarrollen sin complicaciones, sino que garantizan la integridad de los productos, evitan la propagación de enfermedades entre el personal que labora en el lugar y entre los consumidores de los productos y, en última instancia, demandas por daños y perjuicios, en el caso de alimentos contaminados, o por infecciones nosocomiales, en el caso de instalaciones hospitalarias.

Infecciones nosocomiales propagadas por equipos de AA
La Organización Mundial de la Salud publicó en 2003 la Guía para la Prevención de Infecciones Nosocomiales, investigación exhaustiva en la que se hace especial énfasis en la buena ventilación y la filtración del aire para diluir la contaminación bacteriana, así como en el diseño adecuado de los sistemas y el mantenimiento de los filtros, humidificadores, rejillas y demás partes para evitar la propagación de enfermedades transmitidas por vía aérea.

Asimismo, la Asociación Americana de Ingenieros en Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE, por sus siglas en inglés), en el documento llamado Legionellosis, publicado en 1989, reconoce que los sistemas de calefacción, ventilación, aire acondicionado y refrigeración, así como sus componentes, los servicios de agua caliente y equipamientos de regaderas, pueden amplificar y diseminar aerosoles en forma de muchos contaminantes. Por ello, recomienda poner atención en el diseño y la ejecución de procedimientos de mantenimiento de todos los componentes de estos sistemas.

Las infecciones nosocomiales se definen como aquellas contraídas durante la estadía en un hospital u otro establecimiento de salud, que no se habían manifestado ni estaban en período de incubación en el momento del ingreso del paciente, incluyendo las manifestadas después del alta. Están relacionadas con muchos factores: la vulnerabilidad de los pacientes, los factores ambientales y los agentes microbianos y su resistencia a los antibióticos.

Los hospitales son un ambiente ideal para la propagación de enfermedades, ya que cuentan con presencia de patógenos y personas enfermas o con baja resistencia inmunológica. Algunos estudios calculan que entre 5 y 10 por ciento de las personas que ingresan en un hospital adquiere una infección durante su estancia, y que éstas causan cerca de 100 mil muertes al año.

Por otro lado, las infecciones nosocomiales implican millones de pesos en gastos a las instituciones de salud. Las enfermedades del sistema respiratorio son el tercer tipo de infección más frecuente, después de las de la orina y las infecciones en las heridas quirúrgicas, y son las que ocupan a los especialistas en sistemas HVAC, pues los equipos de aire acondicionado juegan un papel crucial en su diseminación.

La legionella pneumophila fue identificada en 1977, un año después de que un brote de neumonía ocasionara la muerte de 34 personas en la Convención de Legionarios. Esta bacteria, según los estudios realizados desde entonces, se encuentra en pequeñas colonias en fuentes naturales de agua, como ríos, lagos, aguas termales y arroyos, y puede sobrevivir en condiciones ambientales muy diversas.

Para que su concentración aumente lo suficiente y cause riesgo sobre los humanos, se requieren condiciones de temperatura idóneas para su multiplicación (entre 25 y 45 °C). Puede transmitirse por el aire, con la evaporación de gotas de agua de las torres de refrigeración de los sistemas de acondicionamiento de aire, o formar aerosoles en la ducha que se dan los pacientes y luego ser inhaladas por ellos, con lo que quedan expuestos al riesgo de infección. No existe evidencia de contagio de persona a persona. Su contagio es por vía aérea.

Según el artículo “Legionelosis, una enfermedad olvidada en México”, publicado en la Revista de Enfermedades Infecciosas en Pediatría por la Asociación Mexicana de Infectología Pediátrica, A.C., el porcentaje de casos de neumonía nosocomial por especies de Legionella varía de 1 a 50 por ciento, según la cantidad de colonias que se encuentren en los sistemas de distribución de agua y del número de personas a las que se exponga. Si se identifica y trata a tiempo, su letalidad es menor de 5 por ciento; en cambio, si no se recibe tratamiento adecuado y oportuno, su letalidad puede aumentar hasta 30 por ciento. Su contagio puede confundirse con otros tipos de neumonía; sin embargo, la legionelosis se caracteriza por aparecer en épocas de calor.

En México, sólo se han reportado dos casos de diagnóstico clínico de esta bacteria. Lamentablemente, no suelen hacerse pruebas de laboratorio en todos los casos de neumonía. El artículo mencionado agrega: “El biofilm tiene un rol importante en el anidamiento y es un foco de reinfección de las instalaciones. Las instalaciones con mayor frecuencia de contaminación por Legionella que se identifican como fuentes de infección son sistemas de agua sanitaria caliente y fría, torres de refrigeración y condensadores evaporativos, spas y jacuzzis. La tendencia actual de los programas de prevención y control de las instalaciones de riesgo se orienta a que los responsables directos de ellas sean los que asuman la evaluación de riesgos y establezcan sistemas de control y vigilancia”. Aquí, la limpieza y desinfección periódica de los componentes de los sistemas: filtros, serpentines, ductos y todos los espacios por donde pase el aire que pueda acarrear aerosoles, es esencial.

Crucial. La vulnerabilidad de los pacientes en los recintos hospitalarios vuelve fundamental mantener limpios los sistemas de aire acondicionado

No sólo en hospitales
El 14 de enero del 2011, se declararon nueve casos de legionela en el hotel Wyndham Cozumel, en Quintana Roo. El Centro de Prevención de Enfermedades de Estados Unidos recomendó a sus ciudadanos no hospedarse en ese hotel por los riesgos de contagio y mencionó a los sistemas de agua y aire acondicionado como las posibles fuentes de contaminación.

El 27 de junio del 2012, se registraron 12 casos de legionela en Madrid. Tras la sospecha de que hubiera más afectados, el diario La Razón declaró que “se presentaron los elementos de riesgo identificados en el restaurante de Móstoles: un sistema de refrigeración evaporativa y dos fuentes, y se han tomado las muestras oportunas que han sido remitidas al Laboratorio de Salud Pública”. El protocolo de control y vigilancia incluye una encuesta epidemiológica para conocer la posible relación entre los afectados (lugar de residencia o zonas frecuentadas), además de inspección de las instalaciones de riesgo como torres de refrigeración o sistemas de refrigeración evaporativa.

Beneficios de la limpieza de serpentines
•  Prolonga la vida de los equipos
•  Ahorra tiempo y dinero
•  Previene enfermedades
•  Aumenta la productividad
•  Evita accidentes
•  No daña el ambiente
•  Aumenta el prestigio de las empresas
•  Reduce la propagación de bacterias
•  Aumenta la calidad del aire interior
•  Disminuye las infecciones nosocomiales
•  Mejora la calidad de los productos

Riesgoso. Se ha comprobado que la falta de mantenimiento en los equipos es un elemento propicio para el desarrollo de bacterias

Contaminación en equipos de refrigeración para alimentos
La transmisión y reproducción de la Listeria Monocytogenes y otras bacterias en los cuartos fríos es una preocupación creciente en la industria alimentaria, pues, además de ocasionar enfermedades a los consumidores, pueden volverse brotes y requerir retiros de producto e indemnizaciones, sin mencionar que afectan el prestigio de las empresas y las pérdidas resultantes pueden ser considerables.

La Listeria Monocytogenes logra sobrevivir en condiciones adversas y a muy bajas temperaturas por periodos prolongados. Tolera altas concentraciones de sal y es más resistente a los nitritos y a la acidez, que muchos otros patógenos de los alimentos. También es resistente a las altas temperaturas, aunque por pasteurización se puede eliminar.

La Listeria es una bacteria que causa listeriosis, enfermedad que puede provocar encefalitis letal o incapacitante, así como meningitis, especialmente a personas mayores, débiles y mujeres embarazadas. Los síntomas aparecen hasta dos meses después de la infección y son difíciles de rastrear.

En octubre de 2011, ocurrió el brote más letal por el consumo de melones contaminados, que causó la muerte de 30 personas e infectó a 146 más. En EUA, la Listeria está clasificada como la tercera enfermedad más mortal transmitida por alimentos contaminados, con 255 muertes por año. En primer lugar, se encuentra la Salmonella, con 378 muertes, según cifras de los Centers for Disease Control and Prevention.

De acuerdo con las conclusiones de un estudio auspiciado por el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación del Reino Unido en los evaporadores de cuartos refrigerados de 15 plantas de alimentos, se demostró que la contaminación por vía aérea era un medio idóneo para esparcir las bacterias y que todos los serpentines de los evaporadores de las plantas en cuestión estaban contaminados, aunque no todos en niveles altos, lo que indicaba que si se dieran las condiciones adecuadas, podrían llegar a reproducirse y crecer.

Las investigaciones permitieron notar que la temperatura tenía menor efecto en la supervivencia de las bacterias que la humedad. Asimismo, se descubrió que la principal diferencia entre los sistemas que presentaban mayor cantidad de bacterias y los que tenían menor presencia era la frecuencia de la limpieza de serpentines y los procedimientos empleados para realizarla.

En suma, resulta adecuado concluir que los serpentines limpios son capaces de prolongar la vida de los equipos, los mantienen funcionando en óptimas condiciones, acordes con su diseño inicial y no consumen mayor energía de la que requieren ni provocan que los demás componentes del sistema se sometan a cargas de trabajo excesivas. Mantenerlos en condiciones adecuadas es sencillo con la programación de limpiezas periódicas.

Cabe recordar que la limpieza del serpentín evaporador va de la mano de la limpieza de los filtros; al limpiarlos se mejora la calidad del aire al interior y se evita la propagación de enfermedades. Además, las personas trabajan mejor en un ambiente limpio, donde la humedad, la temperatura y la velocidad del aire se encuentran bien balanceadas. No hay fallas, ni ruidos, ni olores indeseables.