Conoce las bondades de la renovación de aire, la ventilación mecánica, los sensores de CO2 y la luz ultravioleta para lograr la calidad del aire interior, uno de los principales objetivos de confort climático en cualquier espacio cerrado hoy en día
Alejandro Lara Moya y Bernardo Martínez Candia /
Imágenes: cortesía de AiroVAC-Proyectos de ventilación, agua y control
La Calidad del Aire Interior (CAI) es un término que, si bien no es nuevo, sí ha tomado mucha relevancia y cada vez es conocido por más personas. No obstante, puede ser que algunas o muchas de ellas, aunque ya identifican el concepto, no saben bien a qué se refiere.
La CAI es un concepto que trata de entender y medir la calidad del aire en el interior y alrededor de un edificio, una residencia o inmueble de oficinas. Su énfasis está en procurar la salud y el confort de los ocupantes. Es importante tomar en cuenta que una persona adulta pasa el 90 por ciento del tiempo dentro de alguna casa, oficina o edificio, de acuerdo con datos de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA o Environmental Protection Agency). Este organismo advierte también que el aire interior puede estar de 2 a 5 veces más contaminado que el del exterior.
La CAI es un tema de enorme vigencia. El objetivo de comprenderlo es para lograr un mejor bienestar de los ocupantes de un edificio. Además, su importancia se ha incrementado a raíz de la pandemia de la covid-19. La CAI ayuda a que la propagación del SARS-CoV-2, que se puede encontrar en los alrededores de un edificio, no ocurra de forma fácil. Inclusive, contribuye a eliminar la posibilidad de la transmisión de este coronavirus.
A continuación, revisaremos algunas estrategias para la mitigación en la propagación de los virus vía aérea que puede propiciarse en los sistemas de aire acondicionado (AC).
1. Renovación de aire
Esta técnica refiere al proceso de extracción del aire viciado del interior de un espacio cerrado mediante uno o varios ventiladores, sustituyéndolo por aire nuevo proveniente del exterior. Sus objetivos son eliminar los agentes que puedan contaminar el aire y extraer el exceso de dióxido de carbono (CO2) y los formaldehídos que puedan ser perjudiciales para la salud. La renovación del aire se puede llevar a cabo por medio de la entrada de corrientes naturales hacia el espacio; sin embargo, sabemos que de esta manera la capacidad de remoción de contaminantes depende de las condiciones ambientales y también de la arquitectura del lugar que se pretenda ventilar.
2. Ventilación mecánica
Este tipo de ventilación es controlada y permite cuantificar la capacidad de remoción de contaminantes y las veces en que se renueva el aire viciado en un espacio cerrado. Existen dos tipos de sistemas que podemos considerar al momento de querer mejorar la calidad del aire interior:
- El sistema sencillo o tradicional consiste en un ventilador que extrae una determinada cantidad de aire y otro ventilador que, a su vez, repone el aire extraído con aire nuevo del exterior. Es importante que se considere un sistema de filtración para el aire nuevo del exterior que se va a inyectar. Debido a que cada día en nuestros alrededores y en el exterior es más frecuente encontrar una gran cantidad de contaminantes, como el polvo y las diferentes partículas PM 2.5 y PM 10, es necesario considerar un sistema de filtración eficiente dependiendo de los niveles de contaminación de la ciudad. Los filtros van desde MERV 8 hasta MERV 12 o MERV 16. Un ejemplo de esto lo podemos ver en la ciudad de Monterrey, donde regularmente las estaciones de monitoreo ambiental registran concentraciones regulares de PM 2.5 y con frecuencia mala o muy mala concentración de PM 10. Para retener este tipo de partículas se requieren filtros iguales o superiores a MERV 13, de acuerdo con el Sistema Integral de Monitoreo Ambiental (SIMA).
- El otro sistema de renovación de aire que es mucho más eficiente e involucra más ventajas es un sistema de renovación con recuperación de energía (ERV). Éste brinda la renovación de aire y un sistema de filtrado que utiliza filtros MERV 5 a MERV 13 o 16. Con estos equipos se puede dar servicio a una o más áreas donde se quiere renovar el aire. Otra ventaja de este sistema es que no desperdicia el aire que ya fue previamente acondicionado para el confort, ya que el equipo cuenta con una sección de recuperación de calor de flujo cruzado donde el aire nuevo no se mezcla con el aire viciado y, a su vez, disminuye la temperatura al transferir su energía al flujo del aire exterior. Estos equipos varían en tamaño, capacidad y en la eficiencia de recuperación de energía.
Sabías que MERV es una clasificación del grado de filtración de los diferentes tipos de filtros disponibles en el mercado.
Para dimensionar un sistema de renovación de aire el Estándar 62.1-2019 de ASHRAE establece en el apartado 6 una pequeña guía de cómo obtener los flujos mínimos a renovar en cada espacio. También podemos encontrar una sencilla formula de dos partes que, por un lado, involucra el tamaño y tipo de uso y, por otro, toma en cuenta la cantidad de personas y un valor de aire de exterior requerido por persona que va de la mano del tipo de uso del espacio.
Con base en estos criterios de selección se establece el mínimo de ventilación, el flujo resultante es el que se considera como inyección de aire nuevo que se requiere usando cualquiera de los dos métodos antes mencionados. Además, ese flujo de renovación, con o sin recuperación de energía, se debe considerar en la carga térmica, ya que tener o no recuperación de energía puede afectar de manera directa a los BTUs de acordonamiento requeridos para el espacio.
3. Sensores de C02
Un sensor de dióxido de carbono (CO2) es un dispositivo capaz de detectar este gas y cuantificarlo para mostrar la cantidad que se encuentra presente en el lugar donde está instalado el sensor. Lo anterior es muy importante porque el CO2 es un gas incoloro e inodoro que todas las personas generamos y expulsamos de forma natural.
Un sensor de este tipo nos ayuda a conocer la calidad de aire interior; sin embargo, esto no significa que logre medirla. Esto obedece a que no existe dispositivo alguno que logre esa función. La utilidad de estos sensores se basa en su capacidad para medir la concentración de CO2, un parámetro con el cual podemos identificar si la calidad de aire interior es buena o mala. Existen algunos parámetros para la interpretación de esta concentración en espacios cerrados:
- 350 ppm o menos: calidad de interior óptima.
- 351 a 500 ppm: calidad de aire interior buena.
- 501 a 800 ppm: calidad de aire interior moderada.
- 801 a 1200 ppm: calidad de aire interior baja.
- 1201 ppm o más: calidad de aire interior deficiente.
Con este parámetro del CO2, usando una señal proporcional, es posible manejar una ventilación con control de demanda (DCV, por sus siglas en inglés) para asegurar una CAI óptima. Este dispositivo también permite tener ahorros de energía, ya que al ser un sistema eficiente los equipos de renovación no tendrán que estar encendidos todo el tiempo. Además, cuando la afluencia de personas en el lugar baje, la renovación de aire requerida será menor.
Cuando en una oficina o casa se registran cantidades superiores a 600 ppm algunas personas sensibles presentan molestias. A 800 ppm se empieza a sentir incomodidad, dolor de cabeza, cansancio y apatía general. Las concentraciones altas de contaminantes implican un espacio que no está bien ventilado o que el sistema de ventiladores o ERV está fallando, puesto que en condiciones normales las concentraciones comunes son de 400 a 500 ppm.
Lámparas UV-C
Las lámparas de luces ultravioleta (UV-C) son un dispositivo que irradia una luz con una longitud de onda imperceptible al ojo humano y que si se observa de manera directa puede ser perjudicial. Esta luz es generada a través de un dispositivo que utiliza una longitud de onda tipo C, la cual rompe las cadenas de ADN de los virus y bacterias que viajan en el aire. Al ser irradiadas por esta luz, se genera una limpieza y purificación del aire que está en contacto con ella.
Lo recomendable en estos casos es instalar estos dispositivos en los equipos de AC que recirculan el aire debido a que el aire interior (potencialmente contaminado) regresa al equipo, además de que existe la posibilidad de que se formen bacterias en el serpentín por la humedad del condensado. Utilizar estas lámparas con un filtro de carbón activado contribuye a eliminar olores, provocados por las partículas orgánicas volátiles (VOC), así como partículas finas suspendidas en el aire, incluido el formaldehído.
En el capítulo 62 del libro de aplicaciones de ASHRAE, “Ultraviolet air and Surface Treatment”, se indica la irradiación en zona, ducto y serpentín requeridos. La recomendación para sistemas de ducto es una irradiancia de entre 1 y 10 mil microwatts/cm2 para una óptima limpieza del aire.
En conclusión, la calidad de aire es muy importante para evitar enfermedades y tener un mejor desempeño laboral. Todos los sistemas ayudan, pero el más importante es la renovación porque baja las concentraciones de dióxido de carbono (CO2). El CO2 es el indicador principal de CAI y demuestra que existe ventilación en un espacio.
Alejandro Lara Moya
Ingeniero mecánico administrador, egresado de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Especialista en diseño de sistemas de ventilación comercial, residencial e industrial. Actualmente, se desempeña como ingeniero de Soporte Técnico en el departamento de mismo nombre en la empresa AiroVAC-Proyectos de ventilación, agua y control.
Bernardo Martínez Candia
Ingeniero en mecatrónica egresado de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Especialista en el diseño de ingenierías para grandes proyectos de ventilación y de control de agua helada, así como en la capacitación permanente en nuevas tecnologías de la industria HVAC. Actualmente, se desempeña como gerente de Soporte Técnico en AiroVAC-Proyectos de ventilación, agua y control.
