El papel de aluminio recubierto para aire acondicionado se produce aplicando una o más capas funcionales a la superficie del papel de aluminio simple. Se utiliza para fabricar las aletas de los intercambiadores de calor de acondicionadores de aire para habitaciones, refrigeradores y sistemas de aire acondicionado para automóviles, y tiene que satisfacer la misma composición química, propiedades mecánicas y requisitos dimensionales que el material de aletas sin recubrimiento, añadiendo al mismo tiempo una función superficial controlada. Debido a que el paquete de aletas es denso y las aletas se forman en líneas de punzonado de alta velocidad, una lámina recubierta que sea dimensionalmente inestable o esté mal unida detendrá la producción mucho antes de que el intercambiador terminado llegue al banco de pruebas.
Requisitos de forma de lámina base y placa
El proceso de recubrimiento depende de una lámina base con una excelente forma de placa, y este es el primer requisito previo y no un refinamiento opcional. La forma de la placa se mide en I unidades y las líneas de recubrimiento generalmente aceptan láminas de aproximadamente 20 a 40 I; más allá de ese rango se debe instalar un sistema de nivelación de tensión delante de la unidad de recubrimiento. Las líneas de recubrimiento tienen tiradas largas con muchos rodillos guía y etapas de procesamiento, por lo que una tira con mala forma se desviará, se arrugará y se romperá, interrumpiendo toda la línea.
La forma importa igualmente en la planta del cliente. Las líneas de punzonado de aletas del intercambiador de calor transfieren la tira con cabezales de succión al vacío, y una tira con forma irregular no se puede recoger de manera confiable, lo que provoca atascos y daños en las herramientas. Para el paquete de aletas en sí, la especificación habitual es una lámina de entre 0,08 y 0,20 mm de espesor, en aleaciones como 1100, 1200, 8011, 3102 o 3003, generalmente en temple O, H22, H24 o H26 con una resistencia a la tracción típicamente entre 110 y 180 MPa, dependiendo de la aleación y el temple. La tolerancia de ancho, curvatura y espesor se especifican en el mismo requisito de compra.
Sistemas de recubrimiento y espesor de recubrimiento
Las aletas del intercambiador de calor están recubiertas principalmente por dos razones: para mejorar el drenaje del agua de condensación de modo que el paso del aire permanezca abierto y para proteger la superficie de las aletas del condensado ligeramente alcalino y de la corrosión atmosférica. Los recubrimientos hidrófilos dominan el mercado y se aplican opciones adicionales, como recubrimientos antibacterianos, antimoho y repelentes al agua, cuando la aplicación lo exige.
| Indicador | Especificación típica | Medición |
|---|---|---|
| Espesor de película seca | De 1 a 3 micrómetros por lado y, a menudo, se indica como peso de la capa en g/m2. | Método de decapado gravimétrico o medidor de peso del recubrimiento |
| Uniformidad de la película | Variación a lo largo de la franja sujeta a una banda estrecha alrededor del objetivo. | Muestreo de tiras cruzadas en la cabeza, el medio y la cola. |
| Adhesión del recubrimiento | Sin desprendimiento después de la formación y deformación. | Pruebas de rayado cruzado, resistencia a la fricción y ventosas. |
| Color y apariencia | Uniforme, libre de rayas, ampollas y bordes sin recubrimiento. | Evaluación visual frente a una muestra aprobada |
El espesor de la película es un compromiso entre costo y rendimiento. Debido a que los materiales de recubrimiento son considerablemente más caros que el sustrato de lámina, los productores buscan la película más delgada que aún cumpla con las especificaciones de rendimiento, manteniendo al mismo tiempo el espesor uniforme a lo largo de la tira porque controla directamente todas las demás propiedades del recubrimiento. Un recubrimiento demasiado delgado pierde resistencia a la corrosión y continuidad hidrófila, mientras que un recubrimiento innecesariamente grueso aumenta el costo y puede reducir la formabilidad.
Rendimiento hidrofílico y ángulo de contacto
El comportamiento hidrófilo se expresa como el ángulo de contacto de una gota de agua sobre la superficie recubierta: un ángulo más pequeño significa una mejor humectación y un drenaje más rápido. Normalmente se especifican dos valores, uno para láminas recién producidas y otro después de pruebas de resistencia ambiental, porque el envejecimiento, el calor y la contaminación degradan el efecto. Una especificación práctica es un ángulo de contacto inicial de 10 grados o menos, con un valor de aproximadamente 25 grados o menos retenido después de la prueba de resistencia ambiental acelerada.
El ángulo de contacto se mide con un goniómetro o, alternativamente, se calcula a partir del área de extensión cubierta por una gota de volumen fijo colocada en la superficie. El segundo método se utiliza ampliamente para el control rutinario de la producción porque es rápido y no necesita instrumentos ópticos especializados. Ambos métodos requieren muestras limpias y no contaminadas, ya que las huellas dactilares y los residuos de aceite pueden cambiar la lectura varios grados.
Requisitos de corrosión y durabilidad
La resistencia a la corrosión se evalúa de tres maneras que corresponden a los tres entornos a los que realmente se enfrenta la aleta en servicio.
Resistencia a los álcalis:El lubricante de trefilado que queda en las aletas perforadas se elimina con un agente de limpieza alcalino, por lo que el revestimiento funcional debe tolerarlo. Un requisito común es que no se formen ampollas después de la inmersión en una solución de NaOH al 20 por ciento durante tres minutos.
Resistencia a la niebla salina:500 horas de niebla salina neutra a 35 grados C según ISO 9227 sin manchas de corrosión es un criterio de aceptación típico; esta cifra es un indicador directo de la vida útil del intercambiador de calor y las instalaciones costeras exigen un mayor rendimiento debido a la carga de sal en el aire.
Resistencia al calor y la humedad:exposición a temperatura y humedad elevadas durante un período definido, después del cual se vuelve a comprobar la adhesión del recubrimiento, el color y el comportamiento hidrófilo. Este resultado expresa la resistencia a la intemperie del intercambiador y es crítico para las unidades condensadoras exteriores.
Cuando las aletas se expanden mecánicamente sobre tubos de cobre, a veces se aplica una capa de imprimación rica en zinc debajo del recubrimiento funcional para brindar protección sacrificial en los bordes cortados y los puntos de contacto de los tubos. Esta disposición es común en especificaciones costeras y de servicio pesado.
Inspección entrante y control de línea
La lámina recubierta debe inspeccionarse al recibirla tomando muestras de la cabeza, el centro y la cola de la bobina. El conjunto de control de rutina cubre el peso del recubrimiento o el espesor de la película, la adhesión por rayado cruzado o ahuecamiento, el ángulo de contacto inicial, la inmersión en álcali y la forma de la tira. Las muestras retenidas de cada lote permiten al proveedor y al productor de aletas rastrear un cambio de rendimiento hasta una ejecución de recubrimiento específica, y permiten cuantificar el envejecimiento de la capa hidrófila durante el período de almacenamiento.
Durante la producción del recubrimiento, los parámetros que más afectan el resultado son la velocidad de la línea, el perfil de temperatura del horno, la presión del rodillo de recubrimiento y la química del pretratamiento. Los cambios en cualquiera de estos alteran el espesor de la película o el grado de curado, y ambos se reflejan inmediatamente en las lecturas de adhesión e hidrofilia, razón por la cual el control estadístico del peso de la película en cada bobina es la medida de calidad más efectiva en la línea.
Preguntas frecuentes
P: ¿De qué está hecho el papel de aluminio recubierto para aire acondicionado?
El sustrato es una lámina de aleta simple, generalmente una aleación 1100, 1200, 8011, 3102 o 3003 de entre 0,08 y 0,20 mm de espesor, y la capa funcional es una delgada película orgánica hidrófila, normalmente de 1 a 3 micrómetros por lado, a veces con una imprimación rica en zinc debajo.
P: ¿Por qué es tan importante la forma de la placa para la lámina recubierta?
Las líneas de recubrimiento tienen tiradas largas y muchos rodillos, por lo que una mala forma provoca arrugas y roturas de las tiras, mientras que las líneas de punzonado de aletas dependen de la transferencia por succión al vacío que falla en una superficie irregular. La forma habitual es entre 20 y 40 I.
P: ¿Cómo se mide la propiedad hidrofílica?
Por el ángulo de contacto de una gota de agua. Un goniómetro proporciona una lectura directa y un método de producción más sencillo calcula el ángulo a partir del área de dispersión de un volumen fijo de gotas sobre la superficie recubierta.
P: ¿Qué ángulo de contacto es aceptable para las aletas del aire acondicionado?
Generalmente se requiere que la hidrofilicidad inicial alcance los 10 grados o menos, y el valor después de la prueba de resistencia ambiental debe permanecer en aproximadamente 25 grados o menos para garantizar el drenaje del condensado durante la vida útil del intercambiador.
P: ¿Qué pruebas de corrosión se aplican a las láminas recubiertas?
Resistencia a los álcalis en una solución de NaOH al 20 por ciento, niebla salina neutra a 35 grados C durante 500 horas de acuerdo con la norma ISO 9227 y una exposición al calor y la humedad seguida de una nueva-prueba de adhesión y humectabilidad.
P: ¿Una capa más gruesa siempre funciona mejor?
No. Más allá del espesor necesario para una cobertura total, la película adicional agrega costos sin beneficio proporcional y puede reducir la formabilidad en la prensa de aletas. La uniformidad en toda la tira importa más que el espesor nominal.
