Sostenibilidad y HVAC

Esta megatendencia ha cobrado una imponente fuerza en los últimos años. Se han establecido organismos que regulan, evalúan y certifican las proyecciones con vistas a obtener un reconocimiento por su sostenibilidad.

Darío Ibargüengoitia.

Los expertos convergen en varios puntos. Uno de ellos expresa que lograr erigir un recinto, o remodelar uno antiguo, para convertirlo en edificio verde o sostenible, no es cuestión de cambiar algo –un vicio o una determinada mala práctica–, sino que es tema de unificar una serie de lineamientos que se ha comprobado que generan ahorro de energía y disminuyen las emisiones de contaminantes. Es una tarea que lleva mucho tiempo y considerable esfuerzo por parte de los encargados que pretenden obtener dicha certificación.

En muchas de las edificaciones nuevas que se están realizando en toda la República Mexicana, se empieza a hacer alusión de manera más reiterada al término sostenible, refiriéndose a diseño y construcción; pero en la parte de aire acondicionado, calefacción y ventilación, ¿qué tanto se colabora con este término y con esta búsqueda de la sostenibilidad? O bien nada más existe una conformidad a nivel de eficiencia en cuanto a los sistemas de acondicionamiento y ventilación.

Una definición, según el Plan Nacional de Desarrollo de la Presidencia de la República Mexicana, de lo que significa la llamada sostenibilidad sería el conjunto de factores que hacen referencia a la administración eficiente y racional de los recursos naturales, de manera que sea posible mejorar el bienestar de la población actual sin comprometer la calidad de vida de las generaciones futuras.

Esta es una de varias definiciones que es posible encontrar acerca de la sostenibilidad; todas llegan, en algún momento, al concepto de mejorar el bienestar y dar desarrollo a las generaciones presentes, sin comprometer los recursos y el planeta para las generaciones futuras, aunque en estos tiempos se considera necesario empezar a buscar la regeneración de los recursos para mejorar las condiciones de dichas generaciones.

Imagen 1. Sostenibilidad basada en actividades humanas

Para ejemplificar cómo afecta el desarrollo a los diferentes ámbitos, se precisa considerar cómo las actividades humanas se entrelazan para lograr la sostenibilidad; es decir, la sociedad, la economía y el medioambiente (ver imagen 1). Si se logra el balance entre las tres actividades, se conseguirá un desarrollo sostenible y continuo.

Al tratar de aislar y direccionar la sostenibilidad hacia el entorno de la construcción, para dar un esquema más aterrizado hacia el aire acondicionado y la ventilación, se observa que, en este ámbito, la sostenibilidad no solamente tiene que ver con el edificio que se construye y con saber si la temperatura puede o no ser adecuada para su aprovechamiento y uso en los espacios interiores, sino que es necesario ir mucho más allá y empezar por realizar las siguientes preguntas:

¿Se deberá certificar un edificio, desde el punto de vista de la sostenibilidad?
¿Son necesarias las certificaciones?
¿Generan un negocio las certificaciones para unos cuantos?
¿Cualquier edificio puede ser sostenible? ¿Y basado en qué?
¿Qué instancias hay en México para certificar?
¿Sólo con que cumpla la NOM sería sostenible?

De todas estas y más preguntas se puede ver que en el mundo han surgido diferentes sistemas de certificación, los cuales son fundamentales para darle competitividad, ética y, sobre todo, rentabilidad a la sostenibilidad en el mundo de la construcción. Una vez expresado esto, ¿qué certificaciones existen en el mundo?

•  Certificación LEED® Leadership in Energy & Environmental Design (Liderazgo en Energía y Diseño ambiental), generado por el USGBC (www.usgbc.org) y administrado por el GBCI (www.gbci.org), Certificación que tiene más de 11 mil procesos exitosos otorgados en todo el mundo.
•  Living Building Challenge, generado por el International Living Future Institute® (www.ilbi.org). Éste es una filosofía, una plataforma de recuperación y un sistema de certificación.
•  BREEAM®, BRE Environmental Assessment Method. Lo genera el grupo británico BRE y es un sistema de certificación con más de 200 mil procesos exitosos en el mundo.
•  Energy Star®, generado por la US Environmental Protection Agency, tiene por objeto el análisis de consumos de energía de un edificio o planta.
•  CASBEE®, Comprehensive Assessment System for Built Environmental Efficiency, generado por el Green Building Council de Japón.
•  Programa de Certificación de Edificaciones Sostenibles (PCES), generado por el Gobierno del Distrito Federal.

Como se puede apreciar, en todos los países se está intentando dar certeza a las certificaciones, con la intención de comparar con igualdad de parámetros, de una manera clara y sencilla, y dando competitividad y alicientes a los que deciden invertir en la construcción sostenible.

En México, falta mucho por hacer y mucho por crear con respecto a las Normas Oficiales Mexicanas; más allá de esto, los alicientes fiscales y comerciales para que cada vez sean más los que se comprometan con la sostenibilidad en México.

Si se procede a analizar los diferentes sistemas de certificación, se podrían resaltar los siguientes propósitos de la sostenibilidad:

•  Promover procesos inteligentes, eficientes, rentables y saludables
•  Evitar las posturas falsas y la comercialización sin ética o exageradas
•  Contribuir a reducir el impacto negativo de la construcción en la población y el medioambiente
•  Liderar un proceso de diseño integral en todos los proyectos

Prácticamente, todos los sistemas de certificación clasifican en forma general las edificaciones sostenibles basadas en cinco categorías principales:

1. Planeación del sitio  En esta parte se busca que las edificaciones se ubiquen en lugares adecuados, que ya cuenten con infraestructura, que no amplíen las manchas urbanas y que, en pocas palabras, privilegien la altura de las edificaciones y no el desplante de ellas.

También se preocupa por que se maximicen los espacios abiertos, las áreas verdes y las áreas permeables. Además, busca que cuando se cambie la permeabilidad de un terreno, ésta se compense con un adecuado manejo de las aguas pluviales, promoviendo el almacenamiento y su reutilización.

2. Manejo del agua potable  y de reutilización  Busca mejorar la eficiencia en todos los muebles de baño, la no utilización del agua potable en ellos y en los diferentes sistemas de riego, y sobre todo, el tratamiento y la reutilización de agua de desecho en las edificaciones.

3. Uso eficiente de energía  Busca el uso racional y eficiente de la energía en los edificios, privilegiando las mejores tecnologías en sus envolventes, los sistemas de aire acondicionado y ventilación, y los sistemas de iluminación. También se busca promover el uso de energías que provengan de fuentes renovables y de refrigerantes cuyo daño a la atmósfera sea menor.

4. Uso de materiales  Aquí se busca que los materiales en las edificaciones sean de segundo uso, con altos contenidos reciclados, ya sean pre-consumidos o post-consumidos, así como materiales regionales, reutilizados o de renovación rápida.

5. Calidad ambiental interior  No se puede concebir un edificio si no se logra que sea un ambiente sano para sus ocupantes para realizar las actividades a las que cada espacio fue diseñado. Es por ello que se busca que los interiores tengan una adecuada ventilación y un manejo adecuado de los compuestos orgánicos volátiles de los diferentes materiales, así como un control de las fuentes de contaminación.

Como se resalta en las categorías anteriores, los sistemas de aire acondicionado (AA), calefacción (C) y ventilación (V) tienen un papel fundamental en al menos dos de las cinco, por lo que los diseñadores de los sistemas de AA, C y V habrán de poner especial cuidado en sus diseños y en el cumplimiento de las diferentes normas y estándares, tanto nacionales como internacionales.

Si se toca el tema de los estándares y normas existentes, la primera idea es que no hay nada estrictamente obligatorio o mandatorio en México, fuera del Reglamento de Construcción de cada estado, por lo que las mejores prácticas en este ámbito es seguir los estándares de ASHRAE, entre los que se pueden enumerar los siguientes para un diseño de una edificación sostenible:

Estándares 15 y 34  Seguridad para sistemas de refrigeración, lo que implica manejo adecuado de refrigerantes para evitar el daño a la atmósfera

Estándar 52.2  Métodos de pruebas de ventilación, para dar certeza y seguridad a la calidad del aire en el interior

Estándar 55  Condiciones de confort térmico para ocupación humana, dando los rangos de confort en temperatura y humedad en los espacios por ocupar

Estándar 62.1 y 62.2  Ventilación aceptable para calidad del aire interior en edificaciones y espacios pequeños

Estándares 90.1 y 90.2  Consumos de energía para edificaciones grandes y pequeñas respectivamente, dando consumos de energía mínimos y óptimos para cada edificio

Estándar 189.1  Estándar para el diseño integral de edificios sostenibles y de alto desempeño

La razón de utilizar como mejores prácticas dichos estándares se debe a que ASHRAE es una asociación con gran experiencia en la optimización del consumo de energía, la calidad del ambiente y la comodidad en los espacios; por otro lado, tiene un gran número de profesionales en el ámbito del aire acondicionado, calefacción y ventilación, verificando y analizando los mismos estándares para darle cada día un impulso y renovación, de acuerdo con las nuevas tecnologías.

Todos los estándares que emite la ASHRAE han sido adecuados y analizados para ser implementados en diferentes zonas bioclimáticas. Éstas se pueden dividir en ocho principales regiones planetarias; entre ellas se pueden encontrar las diferentes zonas de México para que su tropicalización esté asegurada.

Mejora de sistemas
Particularmente, en las unidades HVAC, ¿qué prácticas se pueden adoptar para conseguir un ahorro real y eficiente? La ingeniera Carolina González, gerente de Cuenta en Johnson Controls, comenta que, “a grandes rasgos, para mejorar el desempeño de los sistemas HVAC, podemos hacer uso de los siguientes accesorios: recuperadores de energía (ruedas entálpicas) y recuperadores de tubos de calor (cubos entálpicos); ventiladores directamente acoplados para eliminar pérdidas por rodamientos y reducir costos de mantenimiento; motores de alta eficiencia, variadores de velocidad para un adecuado control de volumen de aire, además de ventiladores múltiples para la redundancia, lograr una reducción en el consumo de energía, y obtener mejoramiento, métodos para control de ruido (atenuadores y cámaras de prueba acústica ARI 260)”.

Los controles en los sistemas HVAC instalados de fábrica utilizan su potencia de manera más eficaz, pues se realizan las modificaciones al momento de construirlos y se evita en un futuro taladrar, cablear y montarles controles adicionales. Es posible observar una serie de buenas prácticas que se deben adoptar al momento de proyectar y escoger la serie de equipos que formarán la red de climatización y ventilación del recinto.

La implementación de gabinetes de alto desempeño (<1% a +/-8” w.g.) y gabinetes de alta eficiencia con doble pared para conseguir la supresión de fugas mediante el uso de aislantes y paredes (gabinetes) adecuados para la manejadora. Al evitar las fugas en el aire en el que se gastó energía para enfriar o calentar se maximiza la operación del equipo. Asimismo, un envolvente termal de alta resistencia asegura que la misma energía que se gastó no se disipe.

Incluir ruedas entálpicas en las manejadoras para pre-enfriar y deshumidificar el aire; este tipo de ruedas le permite al equipo de climatización proveer 30 por ciento más de aire exterior que el requerido por el estándar ASHRAE 62.1-2004. Esto, a su vez, reduce el consumo de energía para acondicionar el aire adicional que percibe el equipo del exterior.

Considerar la gama de filtros que cuentan con un alto índice de filtración, los cuales ayudarán a asegurar un ambiente saludable y ocupantes productivos; considerar, además, la gama de opciones para ventiladores y accesorios, los cuales permitirán optimizar el desempeño y eficiencia de la unidad, los variadores de velocidad reducen la aceleración de la circulación de aire cuando no se requiere un flujo total, mientras que los ventiladores acoplados directamente, tipo plenum, eliminan las pérdidas de energía asociadas con poleas y correas.

Por último, la flexibilidad en medidas de gabinetes, proyectar el tamaño correcto y óptimo de cada unidad permite evitar gastos innecesarios por utilización de unidades con exceso de dimensiones, y las pérdidas en sobremarcha por utilizar equipos de menor capacidad.

Además de los puntos anteriores, es menester mencionar la importancia de que las unidades manejadoras de aire cuenten con un óptimo desempeño y estén construidas para satisfacer tal cumplimiento. Huelga decir que la energía y el valor son factores clave que impulsan los proyectos. Obsérvese la tabla 1 y las distintas opciones que se ilustran.

Los puntos LEED que se toman en cuenta para las manejadoras son:

•  Desempeño optimizado. Motores de alta eficiencia, variadores de velocidad, alta hermeticidad
•  Operación con refrigerante ecológico. Cero impacto a la capa de ozono, libre de CFC
•  Monitoreo de Calidad de Aire Exterior. Evaluación de la calidad
•  Ventilación. Economizadores y recuperadores de energía
•  Filtración. Filtros adecuados (MERV)
•  Diseño. Desempeño y confort

Otro de los aspectos en el que los profesionales LEED hacen hincapié es en la eficiencia de los chillers, en su coeficiente de rendimiento (COP, por sus siglas en inglés) y en sus valores integrados con carga parcial (IPLV, por sus siglas en inglés).

Los chillers que operan por medio de agua han de contar con las siguientes características: refrigerante R-134a, el cual no afecta la capa de ozono y su papel en las emisiones ambientales es una mínima contribución potencial al calentamiento global. Variadores de velocidad, motores eléctricos, a gas o turbinas de vapor, y bombas de calor; mientras que los chillers, cuyo sistema funcione con aire, han de operar, de igual manera, con refrigerante R-134a y variadores de velocidad.

Lo más importante para entender si un edificio es energéticamente eficiente o llega más allá, buscando la sostenibilidad, no sólo dependerá de los sistemas de AA, C y V. Es aquí donde el ingeniero diseñador y el contratista deberán dejar atrás su soberbia y convertirse en verdaderos jugadores de equipo, interactuando con todos los miembros del equipo de diseño y de construcción, para lograr contribuir y recibir retroalimentación de arquitectos, diseñadores de iluminación, eléctricos, hidráulicos, en fin, de todo el equipo para llegar a las estrategias de sostenibilidad que hagan del edificio un ambiente adecuado y con características de confort adecuadas, dentro del proceso integral.

Como apunta en su ponencia sobre tecnología de punta, la ingeniera González concluye que: “Con alta tecnología se logra la satisfacción del usuario al menor costo energético posible y se contribuye tanto a una Certificación LEED, como en los puntos correspondientes a energía, atmósfera y calidad ambiental interior.”

Es posible entonces afirmar que la actividad de los especialistas en diseño y construcción de sistemas de AA, C y V, en las edificaciones, sigue teniendo un peso importante en los consumos energéticos, pero que no es lo único ni lo más importante, sino que su rol ahora es de colaboración. Todos en México deben de lograr la continua mejora y capacitación, buscando las mejores tecnologías y, sobre todo, tener a la mano los estándares que son la herramienta de trabajo para poder participar como parte del equipo, obteniendo siempre el menor consumo energético, los espacios sanos y que aseguren la salud de los ocupantes.
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Darío Ibargüengoitia González
Socio de Ambiente Regenerativo Integral S. C. (AREI). Dedicado al diseño de sistemas de HVAC desde 1987. Actualmente, labora como Director de HVAC en AREI y como integrante del equipo de Commissioning para la parte mecánica de procesos LEED®. Es LEED® Accredited Professional (AP) desde marzo de 2009.