En ciudades donde el aire exterior tiene grandes cantidades de contaminantes, como sucede en muchas de México y Latinoamérica, la cuestión que se busca responder es: ¿cómo evitar un efecto negativo de la ventilación en espacios interiores?
Mauricio Ramírez
Realizar una medición de la Calidad del Aire Interior (CAI) en los espacios en que se trabaja o habita es una necesidad de primer orden. ¿Alguna vez la ha realizado? ¿Cómo saber si los filtros fueron diseñados y reemplazados adecuadamente de manera que protejan su salud? Todavía más importante, si la calidad del aire fuera mala, ¿cómo se daría cuenta? Estas preguntas son muy significativas en ciudades donde el aire exterior tiene grandes cantidades de contaminantes.
Es conocido que siempre hay que hacer un balance entre la cantidad de aire exterior que se permite ingresar al sistema y el consumo energético requerido para adecuarlo a la temperatura deseada. A más aire exterior en un edificio, más gasto energético en acondicionarlo. Típicamente se contrapone a la afirmación que a más aire exterior mejor calidad de aire para el usuario.
El propósito de este artículo es mostrar que dicha frase es una asunción, pero no es cierta en todos los casos. Esto responde a que, si no se toman en cuenta los factores externos, incluir más aire puede no sólo no ser lo ideal para mejorar la calidad del mismo, sino empobrecer sus condiciones. Esto no significa que no deba proveerse aire exterior; lo pertinente, en cambio, es analizar las condiciones de éste para una selección adecuada de filtros y purificadores. Asimismo, es necesario dar un seguimiento con mediciones acerca de la CAI para verificar que sí se estén eliminando los contaminantes y que los protocolos de mantenimiento son adecuados.
¿Qué ocurre en las ciudades contaminadas?
La ventilación (incluir aire exterior o de renovación) juega un papel crítico para mantener la calidad interna del aire, pues evita que el dióxido de carbono (CO2), producto de la respiración, se acumule. Por ello, se busca maximizar el aire nuevo en el sistema, siempre y cuando el consumo energético sea razonable. Sin embargo, son pocos los casos en que se hace un análisis cuantitativo (con mediciones) de la Calidad del aire exterior que se ingresa al edificio. Esto representa un punto ciego de diseño, que trae consecuencias negativas para la salud de las personas.
El empleo de la palabra ciego no es fortuito, al contrario, al no tener un estudio cuantitativo acerca del aire exterior no se sabe exactamente la clase del que está ingresando. Adicionalmente, en muy pocos casos se toman mediciones en la fase de operación, por lo que no se cuenta con evidencia de la calidad ofrecida al usuario. En otras palabras, si el aire tuviera una calidad pobre, nadie en el edificio lo notaría, sino hasta que se presentaran indicios del síndrome del edificio enfermo, según la tolerancia de cada persona. Incluso el operador o administrador del edificio (facility manager) puede estar haciendo el reemplazo de filtros tal como está recomendado y aun así tener a los usuarios expuestos a un aire contaminado que pasaría inadvertido.
El efecto de este punto ciego es de un impacto muy importante en la salud de la gente. Es muy conocido el balance de que el ser humano en las ciudades pasa un 90 por ciento de su tiempo en espacios interiores. Si hablamos de edificios acondicionados, sean de uso comercial o de oficinas, los individuos están expuestos a este aire de pobre calidad al menos entre 8 y 10 horas al día.
Medir para administrar
Dentro del universo de las certificaciones sustentables, la CAI es uno de los puntos en los que la medición dista mucho de ser una práctica habitual. Uno de los contados instrumentos que está cambiando esta circunstancia es justamente el sistema de certificación LEED® para operaciones, a través de la plataforma Arc.
Esta herramienta apoya al sistema de monitoreo y evaluación de variables de desempeño. No monitorea en sí mismo, pero permite el rápido registro de variables como el consumo eléctrico, de agua, generación y el desvío de recursos, entre otros aspectos. El United States Green Building Council (USGBC, por sus siglas en inglés) la concibió como una de sus estrategias para concentrar los esfuerzos de certificación en el desempeño medido. Para ello, la ha establecido como un método de cumplimiento alternativo, a fin de documentar la Certificación LEED®v4 para la operación y mantenimiento de edificaciones existentes (EBOM). Este sistema, que se difunde rápidamente, permite el registro de variables y su comparación con promedios locales y globales de la base de datos del USGBC. Lo anterior ofrece una evaluación comparativa, con la que se otorgan los puntos.
Una parte de esta plataforma exige que todos los proyectos que buscan certificarse realicen mediciones. La ventaja de una aproximación basada en el desempeño es que no ofrece puntos porque existan buenas prácticas de diseño o construcción, sino si y sólo si son eficaces para mantener una CAI adecuada. Es decir, un aire de mala calidad no otorga ningún punto en este aspecto, no importa la infraestructura que se tenga.
De momento, aun así, es posible ir por la certificación, pero con muchos menos puntos posibles. Sin embargo, el efecto benéfico de cerrar el ciclo de información es que ahora los usuarios y administradores se cuestionan si existe o no un problema respecto a la calidad del aire, haciendo visible lo que pudo pasar inadvertido por mucho tiempo.
¿Cómo se realizan las mediciones?
Se llevan a cabo a través de sensores especiales detectores de fotoionización (PID), los cuales determinan la cantidad de compuestos orgánicos volátiles (COVT o TVOC, por sus siglas en inglés) en microgramos por metro cúbico de aire (µg/m3), así como la cantidad de dióxido de carbono en el aire medida en partes por millón (ppm).
Los límites de contenido para un espacio saludable recomendables dependen del sistema en que se esté analizando. La certificación LEED® ha establecido un límite de 500 µg/m3 para definir un espacio saludable. Esto según los criterios establecidos por uno de los grupos de investigación más importantes a nivel mundial en edificios sustentables y salud ocupacional, liderado por el doctor Joseph G. Allen del Departamento de Salud Pública de la Universidad de Harvard.
Por otra parte, para contenido de dióxido de carbono en el aire interior, la Administración de Salud y Seguridad en el Trabajo (OSHA, por sus siglas en inglés) ha determinado como límite máximo las 1 mil ppm, de acuerdo con la Sección III, capítulo 2 del Manual Técnico de OSHA (OTM, por sus siglas en inglés). Si bien es recomendable estar en el rango de 600 ppm, dependiendo de las condiciones en el exterior, una buena práctica es contar con 300-400 ppm adicionales a las que se tengan en el exterior, pero como límite 1 mil ppm.
En todas estas mediciones se debe realizar una de referencia de la calidad del aire exterior que ingresa al sistema, a fin de compararlas con las mediciones correspondientes al interior.
Estas pruebas pueden realizarlas laboratorios de gestión ambiental y de salud ocupacional disponibles en nuestro país, de acuerdo con protocolos nacionales o internacionales.
Implicaciones en ciudades contaminadas
Si bien, el sistema de certificación en que trabaja Arc es de operación y mantenimiento, se pueden tomar los mismos protocolos para una medición de referencia, durante el proceso de diseño. La lección aprendida que la plataforma Arc pone sobre la mesa es que, si se quiere tener buena calidad del aire, es preponderante medir esta variable y diseñar, en consecuencia, la óptima combinación de cantidad de aire exterior y filtración que permita la remoción de compuestos orgánicos volátiles.
Diversos proyectos realizados en Ciudad de México han encontrado mediciones que superan los 3 mil µg/m en el exterior y, en ocasiones, algunas críticas que llegan hasta los 10 mil µg/m3, a causa de la presencia de ozono en las primeras horas de la mañana. Por esta razón es importante que los diseños se realicen considerando estos factores.
¿La solución?
Hay muchos recursos que no son de alto costo, y que lamentablemente no son tan comunes en la industria, tales como filtros de carbón activado que se colocan en conjunto con los filtros de partículas (MERV 8 o MERV13). Estudios sobre los sistemas de limpieza cíclica del aire exterior con filtros de carbón a temperatura ambiente y calentados han demostrado que éstos tienen una efectividad muy alta. A saber: “Energy efficient indoor VOC air cleaning with activated carbon fiber (ACF) filters”, publicado en el libro Building and Environment. Incluso en “Un estudio piloto de la limpieza eficiente del aire para el ozono”, elaborado por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, evidencia que el carbón activado es eficiente en la remoción de ozono; un tema de gran valor para Ciudad de México.
Existe también una creciente área de investigación sobre el potencial de algunas especies de plantas para purificar el aire al secuestrar compuestos orgánicos volátiles y otros contaminantes, cuando la diferencia entre interior y exterior no es muy amplia, o en adición a los sistemas de carbón activado; además de absorber el dióxido de carbono con la fotosíntesis, durante el día.
La conclusión que surge de este artículo es la importancia de realizar evaluaciones cuantitativas, cuando se diseñan edificios en centros urbanos. Por ejemplo, digamos que se tiene la intención de cumplir el requerimiento del Crédito de LEED® “Ventilación ampliada”, o un estándar como el sugerido por la Escuela de Salud Pública de Harvard de 40 pies cúbicos-minuto (cfm) de aire exterior por persona, pero no se realiza ninguno de los estudios descritos antes o el diseño de filtros. Lo que sucedería es que, al incrementar la cantidad de aire en el edificio, se estaría contaminando el espacio interior con compuestos orgánicos volátiles, en lugar de limpiarlo. Y lo que es peor, si no se miden, no habrá forma de saberlo, por lo que se estaría exponiendo a los usuarios a grandes problemas de salud.
Esto no significa que los modelos y las recomendaciones de diseño de los sistemas de análisis son incorrectas, ya que LEED® siempre ha requerido que se cumplan con los estándares de calidad mínima de aire exterior de ASHRAE; mismos que establecen que debe ser analizado para diseñar, en consecuencia, las medidas de filtración óptimas. Sin embargo, es común que este estudio se haga de manera cualitativa, sin instrumentación ni mediciones.
Si bien no se exige lo cuantitativo, este artículo busca crear consciencia de que en centros urbanos es crucial hacer dicha medición con la instrumentación apropiada, para evitar el efecto contraproducente que se ha expuesto.
Cabe recordar que, en Estados Unidos, el estándar ASHRAE sí exige definir si la zona del proyecto está clasificada como área de gran contaminación por la Environmental Protection Agency. En este caso es obligatorio incluir sistemas de filtración más robustos; pero para proyectos internacionales, no se tiene claro cómo definir qué áreas son de gran contaminación, por lo que la exploración cuantitativa con instrumentos es una alternativa muy relevante.
El propósito no es demeritar los efectos positivos de una ventilación mínima o una incrementada, sino sólo alertar que debe realizarse en conjunto con una caracterización adecuada del aire exterior. El efecto de no hacerlo será que en edificios de reciente construcción se tenga que invertir en remodelaciones de los sistemas para ajustarla y mejorarla, cuando se pudo haber diseñado de manera correcta desde el principio.
La OSHA indica que la ventilación escasa sigue siendo el principal contratiempo relacionado con la calidad del aire en los centros de trabajo de EEUU, asignándole un porcentaje como fuente de este tipo de problemas de 52 por ciento; mientras que la contaminación por fuentes internas y externas es de 16 y 10 por ciento, respectivamente. Sin embargo, estos datos son de orden nacional. Probablemente en centros urbanos con gran presencia de ozono y COV’s, la participación de los contaminantes de fuentes externas sea aún más alta.
En particular, en el área metropolitana de Ciudad de México es bien conocido que los niveles de ozono y de partículas suspendidas PM2.5 están muy por encima de niveles saludables, por lo que los ingenieros que diseñan sistemas de ventilación en esta ciudad y en los demás centros urbanos del país deben tener en cuenta este tema, si quieren dar un espacio saludable a sus clientes y usuarios.
LEED® Arc establece mecanismos para su medición aplicables previamente al diseño, que además fungen como sistema de monitoreo de la eficiencia en la entrega y operación regular. Adicional al beneficio de lograr un ambiente más saludable para los habitantes, las edificaciones se verán recompensadas con algunos puntos de desempeño por mantener la calidad interna del aire en menos de 500 microgramos por metro cúbico.
El impacto social de estas medidas es claro en la salud de los usuarios, pero los estudios de la universidad de Harvard han documentado mejoras significativas en la función cognitiva, reducción en síntomas de enfermedades y una mejora perceptible del usuario sobre la CAI de su centro laboral, todo lo cual redunda en productividad. Ésta última hace que manejar adecuadamente esto también impacte positivamente en términos financieros, uniendo los tres aspectos de la sustentabilidad.
