Los sistemas de ventilación representan parte fundamental del diseño de edificaciones. Dos grandes retos enfrentan estos sistemas ser eficientes energéticamente y proveer aire de calidad. Los esquemas que los regulan varían en sus exigencias, por lo que es preciso alcanzar los parámetros.
Monitorear la concentración de algunos contaminantes en diferentes puntos de la trayectoria permite mantener la calidad del aire.
Adriana Lira-Óliver
Debido a que los costos energéticos continúan en aumento y a que los cambios climáticos se acentúan con el paso de los días, las políticas que regulan la construcción de edificios han cambiado para generar un mayor conocimiento acerca del impacto que causan los edificios al medioambiente. De esta manera es posible replantear su proceso de diseño, operación y mantenimiento.
Junto con estas reacciones, hay que señalar la preocupación que ha generado la contaminación del aire interior y su relación con la salud humana. Durante las décadas de 1980 y 1990, después de una investigación que se llevó a cabo sobre las características de 484 edificios en EUA y 1 mil 362 en Canadá, se concluyó que al menos 50 por ciento de ellos presentaban el –ahora muy conocido– Síndrome del Edificio Enfermo.
Este problema se presenta, mayormente, cuando hay procesos de enfriamiento y humidificación dentro de los edificios y cuando los sistemas de ventilación y acondicionamiento de aire se convierten en agentes emisores de contaminantes directos; también cuando las fuentes contaminantes en el interior del edificio se han incrementado a la par de los avances tecnológicos, por lo que es posible encontrarlos en los materiales de sistemas constructivos, acabados, muebles, ductos de los sistemas HVAC y productos de limpieza.
Hoy en día, uno de los grandes retos es que, al tiempo que se reduzca el impacto del edificio y su consumo energético, se eleve la calidad del aire interior. Esta relación entre la calidad de aire y la eficiencia energética de los sistemas HVAC adquiere mayor importancia conforme se tienen más conocimientos sobre su relación con la salud y la productividad humana, además de los costos económicos que éstos implican.
Humedad. Todo edificio debe contar con un buen control de esta variable para prevenir la proliferación de microorganismos
Ahora, a un edificio no sólo se le considera como sustentable y verde por su grado de eficiencia en el consumo energético, sino por la calidad de los ambientes interiores que proporcionan en cuanto a iluminación, temperatura, humedad, ventilación y sonido.
En respuesta, gran variedad de programas, estándares y códigos promueven y requieren que el diseño y la construcción de las edificaciones contemporáneas incluyan elementos no energéticos, como la calidad del aire interior (IAQ, por sus siglas en inglés).
En 2005, a través del Surgeon General’s Workshop, se realizó uno de los primeros reportes sobre los ambientes interiores saludables y, desde 2001, la Agencia de Protección Ambiental (EPA, por sus siglas en inglés) de EUA los ha incorporado como parte fundamental en el proceso de planeación de edificaciones.
La certificación LEED, por su parte, recurre a estándares como los de la ASHRAE y la Sheet Metal and Air-Conditioning Contractors’ National Association (SMACNA) para la definición de una calidad de ambientes interiores que promuevan la salud y la eficiencia humana; con ello, impulsa que los límites propuestos por dichos estándares sean superados. Las buenas prácticas de diseño, construcción, operación y mantenimiento se estimulan cuando se rebasan los estándares antes mencionados.
Una de las primeras conexiones entre eficiencia energética y calidad del aire interior es la ventilación del aire exterior. Dos principales problemas por considerar en el diseño y operación de sistemas de ventilación son remover contaminantes que se generan en el interior, así como reducir su impacto energético destinado a la calefacción y al enfriamiento del edificio. A medida que la ventilación se incrementa, también la cantidad de energía utilizada para enfriar o calentar se ve afectada, además de la flexibilidad en la entrega de aire.
Otro de los problemas radica en inyectar aire exterior con una calidad menor a la del aire interior, situación muy frecuente en zonas urbanas, pues para que el aire exterior sea efectivo en el control de contaminantes interior de los edificios es necesario que tenga una menor concentración de contaminantes. Es por ello que se impulsa, cada vez más, el monitoreo de la concentración de algunos de estos contaminantes en diferentes puntos de la trayectoria del flujo del aire.
Los equipos deben instalarse y seleccionarse con base en estándares internacionales que garanticen su óptimo funcionamiento
Por otro lado, las emisiones de químicos nocivos por parte de los materiales cobran mayor importancia en el diseño de sistemas de ventilación. La guía Indoor Air Quality de la ASHRAE discute acciones contemporáneas que contribuyen a la limitación de dichas emisiones, así como la importancia que tiene la implementación de una ventilación controlada, del monitoreo del aire exterior que entra a los espacios de las edificaciones, así como del mejoramiento en la operación y mantenimiento de los sistemas de ventilación.
LEED va un poco más allá al solicitar un plan de gestión de calidad de aire interior e implementa un plan de operaciones flush-out en los sistemas HVAC. Además de lo anterior, LEED, como sistema evaluador, otorga puntos extra si se demuestra un porcentaje 30 por ciento más alto que el que se impone por el estándar 62.1 de la ASHRAE.
Un aspecto por considerar cuando se usan sistemas HVAC es cuán cerrada debe ser la envolvente del edificio, ya que los procesos de infiltración no sólo se reflejan en las pérdidas energéticas, sino que modifican la calidad del aire interior. De igual forma, la dinámica de la humedad se debe tomar en cuenta durante el diseño de la piel del edificio.
La filtración de partículas es un problema que ha adquirido cada vez más importancia. El estándar 62.1 de la ASHRAE exige la implementación de filtros MERV 6 o de mayor categoría para la reducción del crecimiento de microorganismos y la introducción de partículas sólidas. Por otro lado, el Código de Construcción Verde Federal (IGCC, por sus siglas en inglés) en EUA requiere que los estándares ANSI/ASHRAE 52.2 se cumplan cabalmente, aunque la tendencia de los programas de evaluación de edificios sustentables resulta ser más exigente que el estándar 62.1. Tal como lo muestra LEED v4, dentro del sistema LEED se requieren flujos de aire específicos y diferencias de presión negativa en espacios con fuentes contaminantes.
El estándar 189.1 y el Código Internacional de Construcción Verde abordan el tema de espacios expuestos a radón, mientras que éste y LEED requieren el uso de tapetes especiales en las entradas del edificio que reduzcan la contaminación por partículas sólidas. El control de dichos contaminantes no sólo contribuye a un aire más limpio, sino que ayuda a lograr una mayor eficiencia en los equipos.
Otras estrategias que requieren algunos sistemas de evaluación son la implementación de controles individuales o una ventilación mecánica reducida para pocos ocupantes, establecidas en estándares como ASHRAE 90.1 y 189.1. Los sistemas de control pueden incluir desde temporizadores, hasta sensores de ocupación y sensores de temperatura y humedad exteriores.
Aunque todos los programas de evaluación de edificaciones sustentables conllevan la intención de contribuir a una mejor calidad de aire interior, su impacto todavía no es muy claro, pero cada vez es mayor. El estándar ASHRAE 189.1 aún es relativamente nuevo y el IGCC ni siquiera se ha concluido; su impacto real todavía no es muy conocido, pero promete grandes potenciales como importante definidor de la edificación sustentable.
Los requerimientos de ventilación descritos en ASHRAE 62.1 ya han sido adoptados por varios modelos de códigos para edificaciones, como el Código Mecánico Internacional (IMC, por sus siglas en inglés). El sistema de evaluación de LEED es el que, hasta ahora, ha tenido mayor impacto dentro de la industria de la construcción y cuyos requerimientos se están implementando en edificios que buscan sustentabilidad para obtener uso eficiente y reducido de energía.
Algunos programas de evaluación requieren de la verificación de un ingeniero profesional que realice visitas al sitio, el cual confirme que el diseño, la operación y el mantenimiento del edificio cumplan con los requerimientos de los estándares, en cuanto a ventilación de aire exterior y control de contaminación interior; así como, que provee condiciones de confort térmico y lumínico.
Es de suponer que la manera como se aborda el tema de calidad de aire interior y eficiencia energética en edificaciones verdes y sustentables mutará conforme se incremente el entendimiento de las relaciones entre contaminantes, sistemas de ventilación y sus ahorros energéticos.
Los requerimientos para optimizar las relaciones benéficas para la salud y el confort humanos serán cada vez más específicos y exigentes, lo que dará como resultado la elaboración de guías, como la de la Calidad de Aire Interior de ASHRAE, donde se ha compilado información sobre cómo se puede lograr una IAQ por encima de la que requiere ASHRAE 62.1. No sólo el confort de los ocupantes de los edificios será optimizado, sino que la reducción de los costos en salud y el aumento de la eficiencia de las personas se verán reflejados en ahorros económicos y retorno a la inversión.
Objetivo. Los sistemas deben brindar aire con suficiente calidad para que las personas realicen sus actividades sin afectaciones de salud o concentración
Aun así, existen diversos puntos en los hay que ahondar y que afectan tanto a la eficiencia energética de las edificaciones como a la calidad del aire interior.
Un ejemplo es el incremento en el uso de aislantes térmicos y la condensación en la envolvente de las edificaciones, lo que podría favorecer al crecimiento de organismos biológicos en caso de no contar con un buen diseño; asimismo, las condiciones de humedad interior que propician el crecimiento de dichos organismos si las cargas latentes no se abordan adecuadamente durante las etapas de diseño, control y operación, sin olvidar la contribución de distintas actividades dentro de los edificios.
De igual forma, la relación entre sistemas intermitentes de ventilación, la variabilidad en la infiltración y la concentración de contaminantes deberán abordarse más profundamente. Algunos estudios, como los desarrollados por el Lawrence Berkeley National Laboratory en 2012, han demostrado que las cargas energéticas pueden reducirse al minimizar la ventilación durante periodos en los que es posible aumentar la entrada de aire exterior, gracias a que los niveles de contaminantes son aceptables o se aprovecha al máximo el uso de economizadores y extractores locales intermitentes. Sin embargo, se siguen llevando a cabo investigaciones para mejorar estas estrategias.
Los diseñadores y los responsables de operar las edificaciones deberán tomar en cuenta ciertas variables, como la exposición a los contaminantes y la dosis de los contaminantes a los que están expuestos, para la formulación de estándares y códigos relacionados con dichos temas.
En la actualidad, se tiene al alcance nuevos sistemas de monitoreo, los cuales ofrecen información acerca de la concentración de contaminantes y la cantidad de ventilación proporcionada. A la par, estos sistemas se vuelven cada vez más precisos.
Existen algunos elementos que juegan un rol de trascencencia, tal como la investigación sobre estos temas, los avances tecnológicos, el mercado y los estándares y normas en su conjunto, aspectos que darán forma y validez a los distintos sistemas considerados de alto desempeño, siempre y cuando no pongan en conflicto la relación entre eficiencia energética y calidad del aire interior.
Tal vez éste sea el principio de una nueva generación de tecnologías que se base profundamente en fuerzas y procesos naturales, más que únicamente en ventiladores que transporten aire de un lugar a otro.
Llevar a cabo un adecuado proceso en la construcción de inmuebles beneficiará notoriamente la salud de los ocupantes. Esto también reducirá aquellos problemas que pudieran derivarse de una mala calidad del aire interior, como estrés, malestar, ausentismo laboral y una baja productividad, además de que la falta de confort igualmente puede traer conflictos entre el personal, aspecto que podría afectar a las empresas.
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Adriana Lira-Oliver
Estudió la licenciatura en Arquitectura en la UNAM. En 2003 obtuvo la Maestría en Diseño en la Graduate School of Design, de la Universidad de Harvard. En 2007 se le reconoció con el Richard Kelly Grant Award de la Illumination Engineering Society de EUA y con el Graham Foundation. También ha trabajado en proyectos que buscan la certificación LEED®. Su experiencia en consultoría incluye Diseño Ambiental, Análisis de Iluminación Natural y Administración del Sistema LEED. Actualmente realiza el modelado energético de los proyectos LEED de Revitaliza Consultores.
