Cada día es mayor el número de edificios que buscan certificarse, y la variedad de paradigmas bajo los que pueden comprobar su rendimiento energético y modelos de construcción son variados. Bajo esta premisa, algunas edificaciones pueden tener problemas para adquirir un reconocimiento de este tipo, situación que es posible evitar.
Es primordial monitorear los sistemas eléctricos con el fin de identificar fallas
Pedro Delfino Moreno.
La arquitectura sustentable, también denominada arquitectura sostenible, arquitectura verde, eco-arquitectura o arquitectura ambientalmente consciente, es un modo de concebir el diseño arquitectónico de manera sostenible; esto es, buscando optimizar recursos naturales y sistemas de la edificación, de tal modo que minimicen el impacto ambiental de los edificios sobre el medioambiente y sus habitantes.
Los principios de la arquitectura sustentable incluyen:
- La consideración de las condiciones climáticas, la hidrografía y los ecosistemas del entorno en que se construyen los edificios, para obtener el máximo rendimiento con el menor impacto
- La eficacia y moderación en el uso de materiales de construcción, primando los de bajo contenido energético frente a aquellos de alto contenido energético
- La reducción del consumo de energía para calefacción, refrigeración, iluminación y otros equipamientos, cubriendo el resto de la demanda con fuentes de energía renovables
- La minimización del balance energético global de la edificación, abarcando las fases de diseño, construcción, utilización y final de su vida útil
Ahora bien, dentro de los sistemas que constituyen este tipo de obras se encuentran los sistemas eléctricos, de seguridad, de automatización y de climatización. Dentro de la ingeniería HVAC se han identificado algunas fallas que impiden alcanzar la certificación del Leadership in Energy and Environmental Design (LEED, por sus siglas en inglés) y que pueden contrarrestarse, primero, porque se conocen; segundo, debido a que es posible evitarlas.
Resumen de Conceptos que regularmente impiden la Certificación LEED
- Posición solar equivocada, por no revisar la posición real en mapas digitales
- Cargas térmicas hechas en Excel, software no autorizado. Lo ideal es realizarlas en plataformas que acepta LEED, como son Tracer 300 de Trane E20-II
- Ignorar el Concepto de “Espacio Térmico”, diferente al concepto común de lo entendido normalmente como Espacios
- Falta de termostatos o sensores por cada espacio
- No cumplir en las simulaciones con el rango de confort establecido por LEED
- Realizar una carga bloque por nivel (CBN), en lugar de realizar una carga térmica por cada espacio térmico
- Seleccionar equipos que no cumplan con la eficiencia SEER establecida por LEED
- No contar con la selección de equipos con software autorizado por LEED, pues es necesario comprobar la eficiencia energética a través de estas plataformas
- Falta de aire nuevo
- Falta de cálculo de aire nuevo, de acuerdo con la Norma 62.1 de la ASHRAE
- Colocar extractores mayores en capacidad en los baños, respecto de la inyección de aire nuevo
- No dejar en la puerta de entrada una presión positiva, la cual es exigida por LEED
- No utilizar sistemas de recuperación de energía, como ruedas entálpicas
- No usar, cuando sea el caso, economizadores con control de entalpía para ahorrar energía
- No cumplir con la Norma marcada por la Sheet Metal and Air Conditioning Contractors´ National Association al momento de diseñar la ductería
- No colocar sistemas de volumen variable (VAV) por espacio
- No instalar compuertas de balanceo
- No dejar áreas de servicio y respiración para las unidades condensadoras exigidas por la fábrica y LEED
- No cumplir con los estándares de confort acústico establecido por la ASHRAE, por espacio
- Colocar un sistema de filtrado exigido por LEED con alta caída de presión que exija un aumento en los caballos de fuerza de las evaporadoras
Dinámica del Motor
Observaciones de los puntos anteriores
Una de ellas es posicionar el inmueble de forma equivocada. Una buena posición solar no debe girar más allá de los 22.5 grados y, para mayor certeza, en este punto se pueden utilizar programas en Excel en las cuales se desarrollen las cargas térmicas necesarias.
Conocer la carga térmica y las cargas espacio por espacio para después compararlas es otro de los puntos fundamentales que harán que el paradigma LEED se aplique de forma más efectiva.
El concepto de carga térmica está asociado a sistemas de climatización (calefacción y refrigeración), así como a sistemas frigoríficos; se trata, entonces, de la cantidad de energía térmica, en la unidad de tiempo (potencia térmica) que un edificio, o cualquier otro recinto cerrado, intercambia con el exterior debido a las diversas condiciones higrotérmicas del interior y del exterior, que consideran las exteriores como las menos favorables.
El cálculo de estas cargas permite disponer de los sistemas adecuados de calefacción o refrigeración para compensarlas.
Otro factor de suma importancia es el término “espacio térmico”, el cual engloba el valor de las diferentes variables termohigrométricas que tiene un ambiente. La ignorancia de dicho concepto se traduce, regularmente, en la no certificación, ya que no se cumplen las horas en las cuales el termostato debe garantizar el confort. Igualmente, puede
originar una reducción tanto en el rendimiento físico como en mental de los ocupantes, aspecto que conlleva a otro tipo de problemas, como la disminución en la productividad, causar enfermedades y/o accidentes.
El concepto es evaluado de igual forma en el paradigma de la U.S. Green Building Council, y en la mayoría de casos no se encuentra bien suministrado por el desconocimiento que existe y a su errónea aplicación al acondicionar un espacio.
Otro factor a cuidar es el desarrollo de simulaciones de energía; si éste se desconoce, seguramente el diseño no pasará la certificación. En ocasiones sucede que sólo se calcula el consumo de energía promedio total del edificio o proyecto, por lo que las interpretaciones finales resultan poco fiables en la aplicación. Además, descuidar el manejo de los requerimientos de aire nuevo por seguir estándares arcaicos es uno de los puntos donde baja la puntuación de los edificios.
Hasta hace poco, era común utilizar tablas que definían la cantidad de CFM que se debía suministrar por persona, sin tener en cuenta términos tan importantes como el “espacio térmico”. Las consecuencias, evidentemente, desembocaban en un uso indebido de este factor al momento de climatizar el interior de los edificios.
El espacio térmico puede hacer la diferencia entre obtener o no la certificación
Para mayor claridad, un espacio térmico es aquel en que la carga térmica, a lo largo y ancho, es prácticamente la misma a todas horas. Si una habitación tiene ventanas al oriente y al poniente, no es un espacio térmico, porque la carga en el oriente por la mañana no será la misma durante la tarde.
Ahora bien, si de forma errónea se coloca un solo termostato al centro de la habitación, la simulación arrojará tal cantidad de horas fuera del rango de confort, lo cual implica que los resultados no serán los autorizados en LEED, y, por lo tanto, al momento de mostrar estas cargas ante el agente de Commissioning no podrán ser aprobadas, pues él no está obligado a resolver el problema. De ahí los retrasos en la certificación.
Un requerimiento más que suele fallar en el diseño de los sistemas HVAC en el sistema de ductería es el no empleo de la Norma SMACNA o de la American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers.
Una recomendación que se suele hacer es la colocación de la cantidad de termostatos o sensores requeridos para cada espacio térmico; por otro lado, las cargas térmicas deberán ser una por una espacio térmico por espacio térmico y deberá agregarse la carga térmica bloque, según el criterio de selección o la cantidad de equipos HVAC.
Un error frecuente sucede en los sistemas VRF, pues muchas veces se suman las cargas parciales espacio por espacio para seleccionar la condensadora, en lugar de utilizar la carga bloque para este efecto, lo que eleva el costo de la inversión.
Dejar una presión negativa en la entrada se traduce en acceso de polvo al recinto, calor en verano y frío en invierno, lo que finalmente significa un arrastre de aire hasta el retorno y el choque térmico que sufren los usuarios de la edificación.
Es pertinente mencionar que el sistema de recuperación de energía consiste en colocar una rueda entálpica provista por dos motores que sirven tanto para inyectar aire nuevo, como para extraer el aire sucio, aunque antes de salir este aire sucio y frío debe pasar a través de una rueda con material desecante que absorbe el frío y que al girar enfría el aire nuevo que entra a la temperatura externa. Este intercambio de calor se traduce en la reducción de hasta un 75 por ciento del tonelaje por concepto de aire nuevo, lo que trae puntos favorables en el desempeño energético.
Los economizadores con control de entalpía LEED los define como convenientes o no, ya que se emplean en lugares en los que la temperatura promedio externa pelea con la del confort interior; incluso, colocando una compuerta en el retorno que se abre, si las condiciones de humedad y temperaturas son adecuadas, puede lograr que la climatización sea completamente natural.
Las soluciones usadas para prevenir fallas dependerán del tipo de sistema y de los rasgos del lugar
Aplicación en el Bajío
En el año 2010 se inició el proyecto de certificación LEED en Puerto Interior, ubicado en la ciudad de Silao, Guanajuato. Para tal fin se tuvo que revisar qué contemplaba este paradigma y cómo se podía adecuar a la construcción de forma exitosa.
La obra representó varios retos al tratarse de una edificación hecha con un 95 por ciento de cristal, un espacio mínimo en el cuarto de máquinas y poco tiempo para ser integrado el proyecto.
Paralelo a estos desafíos, existían otros, como la disminuida dimensión en las áreas de servicio, que provocaba un gran desafío para acomodar trampas de sonido y así evitar el ruido hacia espacios contiguos. Igualmente había un reducido espacio para la rueda entálpica utilizada con el fin de ganar puntos por ahorro de energía y reducción de tonelaje, por lo que el diseño influyó directamente en el éxito del proyecto.
El tiempo de entrega también implicó un gran reto, porque la responsabilidad consistía en desarrollar la ingeniería de aire acondicionado, conseguir los puntos que las simulaciones arrojaban y garantizar una cantidad de horas en la que en ninguna parte del edificio el termostato se saliera del rango de temperatura de confort.
Es importante decir que las simulaciones indican dónde se halla el problema, mas no la solución, lo que motivó a realizar una ardua investigación en el tema y aplicar esta recopilación de conocimientos.
Ya con la ingeniería terminada y la corrección de espacios, el problema por resolver fue el del espacio en los cuartos de máquinas, con el objetivo de:
Garantizar las áreas de servicio de
a) Sistema de filtrado Merv 13
b) Áreas de mantenimiento
c) Espacio para trampas de sonido
d) Espacio para economizadores
e) Espacio para el Power exhaust
f) Ductería del recuperador de energía
Las recomendaciones anteriores tienen como base proyectos que han presentado algunas fallas y aciertos.
Cabe destacar que cada edificación es distinta, por lo tanto, existirán ciertas variaciones.
Esto sólo es una muestra de las fallas más comunes y sirve como ejemplo para futuras proyecciones.
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Pedro Delfino Moreno
Es ingeniero mecánico egresado de la Universidad Autónoma de Nuevo León, cuenta con más de 30 años de experiencia en el sector, es consultor de energía y control de ruido, así como especialista certificado en Ingeniería para el paradigma LEED, y tiene estudios en Diseño Arquitectónico de Alta Eficiencia. Actualmente es gerente de Energía en el Grupo de Energía Delfín Verde.
