Climatización y ventilación en espacios públicos

Cada día los seres humanos se desenvuelven en diversos sitios abiertos. Las características de estos espacios y su relación con el ambiente y las actividades por desarrollar deben vincularse de modo tal que ofrezcan un ambiente agradable en términos de confort. Los retos y alternativas que existen actualmente marcan el panorama y el camino por seguir en el sector HVAC.

El confort ambiental en espacios abiertos depende en gran medida del diseño de los sistemas HVAC y de su relación con las características del lugar.

Eréndira Reyes / Jorge Monroy, ilustraciones.

La definición del espacio público ha sido abordada por diversos autores. Para el arquitecto alemán Ernst Neufert, es aquel “espacio de titularidad pública susceptible de ser utilizado por una colectividad indeterminada. Espacio de reunión, lugar donde se establecen distintas formas de relación ciudadana existiendo libertad de circulación y ocupación. Es, entonces, un espacio de visibilidad generalizada, donde las actividades de los usuarios están sometidas a la percepción de los demás””. Al aplicar esta definición llegan a la mente innumerables lugares de características diversas, como parques, plazas, comercios, oficinas (principalmente de Gobierno), cines, teatros, restaurantes, transporte público, escuelas, entre otros.

Bajo esta perspectiva, es pertinente realizar la clasificación de la climatización en aquellos espacios públicos donde más se utiliza. Entre las áreas que mayor necesidad tienen de equipos HVACR para su correcto funcionamiento, se encuentran restaurantes, bares, teatros, cines y plazas comerciales. Cada una cuenta con un panorama distinto acerca de los factores que contribuyen en el diseño de los sistemas, las complicaciones y las alternativas que actualmente existen en el mercado.

Confort urbano
En los espacios públicos son varios los factores que influyen en el diseño de sistemas de climatización. En cuanto al confort urbano, se toman en cuenta algunos elementos específicos:

1. Condiciones térmicas. Son de interés para los diseñadores e instaladores, pues atienden las características bioclimáticas de orientación, temperatura, radiación solar, época del año, humedad, viento y vegetación.

El usuario debe tener la posibilidad de encontrar espacios adecuados para la época invernal y la estival, por lo que la zona de confort térmica se determinará mediante diagramas climáticos. Por ejemplo, la American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) y el American National Standards Institute (ANSI), en su Thermal Confort Tool de 2010, mencionan que “el mayor porcentaje de individuos confortables en invierno se da ante una temperatura de 23 grados centígrados, mientras que en verano corresponde a 25. Dichas medidas se complementan con otro porcentaje importante, que es el de humedad relativa, el cual debe oscilar entre 35 y 50 por ciento”.

Otro indicador es el de potencial de habitabilidad térmica en espacios urbanos, que indica el porcentaje de tiempo en el que una persona se encuentra bajo condiciones críticas, tolerantes o de confort térmico; en función de las características de los materiales, el espacio y microclima del lugar, según menciona la Agencia de Ecología de Barcelona, en un informe disponible en versión digital.

Garantizar que el usuario final cuente con un espacio para protegerse de la radiación solar, de la humedad o las bajas temperaturas durante el invierno implica un análisis del espacio y diseñar un lugar agradable con base en dicho análisis. De esta manera, se entiende que el confort térmico se alcanzará cuando se tengan las condiciones óptimas para realizar cualquier actividad, sin importar el momento ni las características del espacio.

Para mejorar dicho factor es posible utilizar vegetación, zonas de sombra y técnicas encaminadas a generar microclimas, elementos que influirán en la cantidad de humedad en el interior de los espacios, lo cual está determinado por las características que circundan el inmueble, donde suelen existir elementos que proporcionan o extraen calor.

2. Estructura urbana. Es la relación que existe entre el interior del espacio urbano y las distintas partes que componen la ciudad; por ejemplo, parques, vías públicas, edificios institucionales, entre otros.

Este factor determinará, principalmente, dos aspectos: primero, la altura que tengan las edificaciones y el asoleamiento al que están expuestas. Esto indicará la cantidad de calor que entre o salga. En segundo lugar, se podrá saber con qué otros espacios interactúa y cómo pueden afectar o beneficiar el clima interior, ya que al ser espacios públicos el acceso a los inmuebles será constante, por lo que si se tiene un cine o un restaurante que colinde con una vía muy transitada, será necesario considerar la cantidad de ruido y de partículas tóxicas que se emitan y que puedan tener acceso a la edificación.

En España, por ejemplo, existe el indicador Proporción de calle, que relaciona la altura y el ancho de cada piso, y determina las cantidades convenientes para evitar problemas de calefacción, iluminación y de calidad de aire interior. La forma y tamaño de los espacios libres deben guardar proporcionalidad con los niveles de frecuentación y de actividad previstos, porque si se multiplican las actividades en los espacios libres, se enriquece la vida en ellos, aumenta el número de usuarios y se reutiliza la inversión de aire.

Diseño. Que el usuario cuente con un espacio para protegerse de la radiación, la humedad o las bajas temperaturas requiere un análisis previo del lugar y sus características

3. Ocupación del espacio público. Patrón directamente ligado con el tipo de actividad que se llevará a cabo en la zona por climatizar.

4. Percepción de seguridad. Si se desea impulsar las relaciones sociales, el arquitecto a cargo del proyecto tendrá que realizar un diseño donde se pueda interactuar en el espacio. Por otro lado, si el lugar requiriera espacios para vigilancia, deberá tener suficientes para lograr transmitir seguridad a los usuarios. Este factor se tiene que considerar si se desea ventilación natural, la cual será conveniente únicamente si se garantiza la seguridad del inmueble al dueño u operador del lugar.

Confort acústico
Este elemento ha cobrado gran importancia en el diseño y fabricación de sistemas HVAC, debido a que cada vez los estándares y normas que rigen la operación de edificios o espacios exigen una menor cantidad de ruido, ya sea externo o interno.

Dado que existen diversas fuentes de ruido –el que se genera dentro de las instalaciones, el de los equipos que estén dentro del área, el del exterior e incluso el que generan los usuarios que conviven en el espacio público–, se han implementado algunas normas y reglamentos que en certificaciones o proyectos gubernamentales tienen que respetarse antes de entrar en operación.

Son varios los criterios y no difieren mucho entre ellos, por lo que puede atenderse a lo estipulado por la ASHRAE en sus curvas de ruido (noise criterion) y a algunos criterios que establece la Acoustical Society of America. En México, se cuenta con el Reglamento para la Protección del Ambiente contra la contaminación que origina la emisión de ruido.

Como ejemplo de los estándares se presentan las curvas de ruido (NC) que aplica la ASHRAE, los niveles de ruido SPL (nivel de presión sonora) en banda de octava y las curvas NC que deben considerarse para el desarrollo de distintas actividades (ver Tabla 1).

Las cifras incluidas en la Tabla 1 normalmente se consideran para la instalación y diseño de equipos de climatización, sonido, tipo de muebles, etcétera, pues se deben respetar los márgenes indicados, aunque muchas veces no es posible lograr los parámetros al ciento por ciento.

Ergonomía
Este factor es preciso aplicarlo tanto en el diseño del espacio urbano (estructura), como en el diseño de cada uno de los elementos que lo conforman (mobiliario, luminarias, sistemas de climatización, pavimentos, entre otros). Va de la mano de los factores enumerados anteriormente, ya que hay elementos que ayudan a disminuir la temperatura o el ruido.

Para conseguir la ergonomía en un espacio público será necesario estudiar el entorno y sus características (climatológicas, geográficas, de uso, durabilidad), antes de seleccionar los elementos que constituyen el espacio, y utilizar sistemas de ordenación contrastados con algún otro tipo de diseño.

Precisión. El dimensionamiento de los sistemas y su colocación deben velar por una calidad de aire óptima; de otro modo, el riesgo de enfermedades estaría latente

Calidad del aire
La calidad del aire de las ciudades es una de las variables que afectan la habitabilidad del espacio público. Esto sucede a nivel interior y exterior, pues el tráfico y la emisión de gases provocarán que se produzcan partículas que pueden ingresar a la edificación. Existen recomendaciones acerca de la instalación de espacios públicos totalmente abiertos y con gran vegetación, como parques o alamedas. Ahora bien, para este factor también existen parámetros de calidad que deben respetarse; de lo contrario, las consecuencias por respirar partículas tóxicas pueden ser mortales.

El término aire interior suele aplicarse a ambientes cerrados no industriales: espacios públicos, oficinas o viviendas particulares, y la concentración de contaminantes que pueden llegar a tener suele ser de la misma magnitud de las que se encuentran en el exterior, pero menores que las que se encuentran en ambientes industriales. Los efectos adversos por una calidad de aire deficiente afectan a muchas personas. Se ha demostrado que los habitantes de las ciudades pasan entre 58 y 78 por ciento de su tiempo en un ambiente interior contaminado.

Como es sabido, la calidad del aire depende directamente del diseño de los sistemas de aire acondicionado, ventilación, extracción y calefacción que se instalen en el espacio público, además de otros elementos, como las actividades que se realicen en él. Se tendrá una ventilación inadecuada si hay una entrada insuficiente de aire fresco, debido a un nivel alto de recirculación del aire o a un bajo volumen de entrada. La colocación y orientación incorrectas de los puntos de entrada del aire externo en el edificio, una distribución deficiente y, en consecuencia, una mezcla incompleta con el aire del edificio pueden originar estratificación, zonas no ventiladas, diferencias de presión no previstas que originan corrientes de aire y cambios continuos en las características termohigrométricas (que advierte el ocupante al moverse por el edificio), además de filtración incorrecta del aire debido a la falta de mantenimiento o a un diseño inadecuado del sistema de filtrado; ésta es una deficiencia particularmente grave cuando el aire exterior es de mala calidad o cuando el nivel de recirculación es elevado.

Los retos a los que se pueden enfrentar los diseñadores e instaladores de equipos son la emisión de humo de cigarro, gases originados en cocinas, vapores de bebidas, partículas liberadas por el mobiliario, químicos de limpieza, entre otros. La mala calidad de aire puede provocar enfermedades en ojos, vías respiratorias, pulmones y piel, por lo que los parámetros establecidos deben respetarse.

Ocupación. El diseño del sistema HVAC debe considerar las actividades que se llevarán a cabo en el espacio por climatizar Fotografía: Bruno Martínez

Adecuación. En los espacios que ofrecen servicios de alimentación, el sistema instalado dependerá del tipo de cliente por atender

Restaurantes y bares
Tras enumerar las características de confort que deben establecerse en espacios públicos, es posible hablar de las principales diferencias que existen entre los lugares previamente delimitados.

La aplicación de sistemas HVACR en bares y restaurantes presenta diferencias, aunque no demasiadas, pues ambos conservan su modalidad de servicio de alimentos y bebidas. El diseño que se instale dependerá en gran medida de lo que el cliente solicite y del tipo de cliente al que se le prestará el servicio. Se pueden encontrar restaurantes familiares de gran magnitud, restaurantes tipo boutique, restaurantes bar o cantinas, pero es prioritario establecer con el dueño la importancia de contar con un efectivo sistema de extracción, ventilación y calefacción en el inmueble.

El ingeniero Ernesto López Ortega, director de Ventas en Latinoamérica para Halton-Innes, compañía especialista en sistemas de ventilación y extracción, explica que “es muy importante que exista una buena extracción y ventilación en todo el inmueble, ya que es de vital importancia tener un control en cocinas, área de comedor y baños. Esto debe establecerse con el fin de evitar futuros problemas en la operación del restaurante.

En este sentido, se debe de tener especial cuidado en el diseño tanto del inmueble como de los sistemas que se instalen en cocinas, ya sea de un bar o de un restaurante. Esta precaución evitará la invasión de humo, polvo y olores en el área de comedor. Como menciona el ingeniero López Ortega, “es vital tener un control; de lo contrario, podrían surgir problemas de operación; y no sólo eso, también se podría presentar un bajo rendimiento en la productividad del personal debido a la mala calidad del aire”.

Para dichos espacios, constituidos por distintas áreas, se debe de analizar qué lugar necesitará más ventilación o extracción, y en qué proporciones operará para evitar gastos innecesarios. No será la misma instalación para el comedor, donde habrá más ventilación y circulación de personas, que las necesidades de una cocina, donde habrá humo, calor, olores y residuos grasos.

En el primer caso, los equipos por instalar dependerán de la zona y del diseño arquitectónico. Generalmente, los comensales prefieren lugares bien iluminados y con una temperatura que no rebase los 30 grados centígrados, por lo que, en caso de contar con condiciones climatológicas adversas, se recomienda instalar sistemas de calefacción y aire acondicionado que proporcionen una temperatura agradable. Ahora bien, si el diseño del inmueble permite la entrada y salida de aire de forma natural, será necesario evaluar la calidad del aire que ingresa y evitar que éste sea perjudicial para la salud de los clientes.

En el caso de las cocinas, existe una serie de elementos con los que debe contar:
1. Campanas que sirven para la extracción de partículas
2. Ventiladores que sirvan para fomentar la circulación de aire y generen presión
3. Extractores. Elemento sumamente importante en la cocina y en los sanitarios del restaurante o bar, pues ayudará a que vapores, humo y malos olores no permanezcan en el interior
4. Filtros. Se usarán para evitar la salida de grasas al comedor
5. Rejillas. Evitarán la entrada y salida de partículas, tanto del interior de la cocina, como del exterior del inmueble

Equilibrio. Un correcto balance entre la cantidad de aire que se extrae y la que ingresa en una cocina determina el confort de los trabajadores

Ernesto López menciona que uno de los principales componentes es la campana, ya que ahí “es donde comienza la extracción. Le siguen los ductos de extracción, los cuales, en caso de trabajar con grasa, deben ser de lámina negra soldada para evitar riesgos de incendios y fugas”.

De igual forma, ahonda en que “es necesario contar con una serie de filtros mecánicos que puedan detener las grasas, ya sea de baja o alta eficiencia. Estos tienen la capacidad de detener hasta 99 por ciento de las grasas. También en el mercado existen filtros contra olores, en su mayoría de carbón activado, que se encargan de neutralizar los olores de la cocina”. Estos sistemas deben contar con un balance entre la cantidad de aire que se extrae y la cantidad que entra, porque este equilibrio determinará el confort.

Como en todo sistema, es imprescindible una operación correcta y contar con mantenimiento adecuado y constante, pues al tratarse de servicios de alimentos, por ejemplo, un mal mantenimiento de los equipos puede provocar la aparición de hongos, elementos patógenos, polvo y partículas tóxicas que dañarían la calidad de los productos y la salud de los comensales.

Es importante resaltar que la Secretaría de Salud del Distrito Federal ha regulado la presencia de humo de tabaco en espacios cerrados, lo que permite que desde el diseño se contemple un espacio bien ventilado para fumadores. Pero en otros estados de la República la emisión de humo de tabaco es algo común que debe controlarse, ya que disminuye, en primer lugar, la calidad del aire de la instalación y, progresivamente, la calidad de vida de comensales y empleados. Es preciso prestar especial atención a esta problemática y evitar que se generen partículas anómalas con sistemas estratégicamente instalados.

De acuerdo con el ingeniero Ernesto López, todos los dueños deben considerar estos factores para evitar problemas. “Igualmente tendrán que respetar las normas de construcción establecidas, por lo que deben apoyarse en un profesional que los oriente en el diseño de los inmuebles y de los sistemas con los que contarán. La seguridad y el éxito del proyecto dependen directamente de una buena planificación y de la omisión de malas prácticas”.

Límites. La operación en espacios reducidos en las plazas comerciales precisa el uso de ventilación para mantener el ambiente interior en niveles óptimos

Plazas comerciales y cines
Las plazas comerciales están constituidas por muchas áreas, y los servicios que se prestan también son diversos. En algunas, es posible encontrar tiendas de conveniencia, ropa, electrónica o departamentales; además de restaurantes, cafés, cines, salas de juegos e incluso pistas de hielo. Por tal motivo, los sistemas instalados serán mixtos, según cada caso, y deberán proporcionar servicio a cada área si se cuenta con un centro de operación central; no obstante, lo más común es que cada establecimiento cuente con sus propios equipos.

Se tienen datos de que en el área de comida rápida el consumo energético que generan las cocinas es 10 veces mayor que la que utilizan otros establecimientos comerciales. Por ello, si la gerencia de la plaza comercial tiene algún tope energético, tendrá que diseñarse el sistema de modo que se respete, sin descuidar los estándares de calidad de aire.

Uno de los grandes retos en este tipo de lugares es que la operación se lleva a cabo en espacios muy reducidos, por lo que la ventilación será de gran ayuda para mantener un ambiente interior adecuado. Además, los locales comerciales en las plazas suelen compartir espacio con restaurantes de todo tipo, desde los que ofertan ensaladas hasta los que ofrecen alimentos fritos o congelados.

Usualmente, cuentan con sistemas de extracción de humos en cada cocina, refrigeradores y grandes planchas y freidoras donde se cocina. El área de comedor, en cambio, está constituida por sistemas de aire acondicionado y ventilación natural que permiten la libre circulación de aire.

En el caso de los pasillos, baños y áreas comunes de la plaza comercial, tendrán que operarse y contar con equipos y esquemas que mantengan una temperatura agradable, aunque se debe evitar el uso innecesario de aire acondicionado.

Respecto de los cines, su sistema tendrá que resolver las necesidades de las distintas áreas que lo conforman y se debe garantizar una excelente calidad de aire, pues el número de personas que ingresa es elevado, además de diverso. Hay que resaltar que un cine convencional cuenta con sala de proyección, área de taquillas, barra de comida rápida, baños, salas de operación para la proyección y cuarto de mantenimiento; cada uno de estos lugares presenta necesidades diferentes y requiere equipos específicos:

1. Ventiladores. Su función será proporcionar aire a distintas áreas del cine
2. Sistemas de extracción. Se instalarán tanto en cocinas como en sanitarios
3. Sistemas de expansión directa. Permitirán conectar varias unidades interiores a una sola unidad exterior. Este método es muy útil, debido a que a la cantidad de gente que entra y se mantiene en la sala se le debe ofrecer un ambiente agradable
4. Sistema de dirección y supervisión centralizada. Servirá para que el operador verifique que todos los equipos funcionen de manera adecuada

El mayor reto que se puede presentar en este tipo de espacios es la cantidad de gente y de equipos eléctricos utilizados, tanto por el calor que se genera, como por una climatización incorrecta, la cual puede provocar accidentes.

Cabe destacar que en cada espacio público, el confort que se proporciona al usuario final debe delimitarse desde la etapa de diseño y planificación que se tiene con los dueños y prestadores de servicio, pues las regulaciones y normativas ofrecen los parámetros establecidos. Que éstos se apliquen depende en gran medida de los especialistas en el sector, quienes tienen acceso a las regulaciones, las cuales favorecerán a clientes, además de que evitarán que se produzca una mala calidad de aire y, por lo tanto, afectaciones sobre la salud.

Los microclimas que se pueden generar en una sala de teatro o conciertos son variados, además de que pueden afectar a los espectadores y repercutir en la salud de actores y cantantes, factor sumamente perjudicial

El control acústico en salas de concierto y teatro tiene una importancia vital: el sistema HVAC debe ofrecer confort y cero interferencia auditiva en el espectáculo Fotografía: Bruno Martínez

Salas de teatro o conciertos
Estos inmuebles existen en distintas magnitudes y presentan varios retos para los instaladores y diseñadores de ingeniería eléctrica y de aire acondicionado, ya que se debe lidiar con distintos tipos de asistentes. Si desde un inicio se pensó en el perfil del asistente, se podrá saber a qué temperatura o bajo qué condiciones climáticas su estancia será agradable.

Uno de los factores más importantes es la cantidad de personas que pueden ingresar a la sala. A partir de este número, se tendrán que hacer los cálculos de cargas térmicas y verificar que se rijan bajo las normas nacionales e internacionales donde se instale la obra.

Los sistemas que se instalen tendrán que cubrir un factor muy importante: la acústica del lugar, elemento que también es aplicable para las salas de cine, pues para este tipo de lugares el límite de ruido debe manejarse y pensarse con anticipación.

Para el diseño de salas de concierto, se requiere definir muy bien desde un inicio el tipo de estructura que usará. Con base en esto, los arquitectos que se encarguen del proyecto deberán considerar la incidencia de las variaciones en el diseño arquitectónico y comunicarlo al ingeniero encargado de la climatización del inmueble. Por ejemplo, un problema recurrente que se padece en estos lugares es el de los ecos, que a menudo se producen en superficies planas orientadas en direcciones incorrectas o en superficies cóncavas que tienden a concentrar el sonido en algunos puntos. Otro efecto molesto se produce cuando dos paredes planas, buenas reflectoras de sonido, se sitúan una frente a otra; esto provoca que el sonido rebote y genere vibración. A fin de evitar dichos problemas, habrá que utilizar materiales absorbentes de sonido y minimizar, en lo posible, los fenómenos acústicos relacionados con los equipos instalados. En el mercado existen muchas opciones que han perfeccionado este factor y pueden ser una buena alternativa para estos proyectos.

La instalación debe contemplar, como en todos los casos, el confort térmico, acústico y la calidad del aire; de lo contrario, el usuario final no se sentirá cómodo y evitará visitar el inmueble debido a que carece de los requerimientos necesarios para permanecer en él, factor adverso para los dueños del inmueble.

Los microclimas que se pueden generar en una sala de teatro o conciertos son variados, además de que pueden afectar a los espectadores y repercutir en la salud de actores y cantantes, factor sumamente perjudicial para los usuarios que se dan cita en ellos.

De igual manera, se deben contemplar en el proceso de diseño las magnitudes que existen en el espacio escénico, puesto que pueden tener una incidencia considerable sobre las variantes climáticas del lugar, así como sobre los parámetros de comodidad para los usuarios y artistas. Esto es debido a que, además de la presencia de personas, estarán colocadas luces y parte de la escenografía en las inmediaciones. Estos elementos incrementan la emisión de calor en el sitio, el cual se suma a las condiciones térmicas de los usuarios, lo que modifica las temperaturas que la instalación habrá de abatir y puede provocar sensación de incomodidad en todas las personas que estén presentes en el lugar si el sistema de climatización no previó en el dimensionamiento estas variantes o las características propicias para abatir las cargas de calor latente.

Por otro lado, una gran parte de los artistas y concertistas suelen impedir que se activen los equipos de aire acondicionado o los sistemas de climatización antes y durante sus presentaciones, debido a que puede provocarles afectaciones respiratorias e impedir que se realice el espectáculo si la temperatura interior se torna demasiado fría; esto aplica principalmente en los cantantes de ópera. Por este motivo, el factor térmico se debe considerar, con sus posibles modificaciones, desde la concepción del diseño y desde distintos ángulos para alcanzar el mejor resultado.

Tomar en cuenta las actividades que se realizarán de manera conjunta entre las diferentes especialidades, así como con el cliente o dueño del inmueble, permitirá la consecución de un proyecto exitoso.
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