El confort térmico en clima cálido es una necesidad insatisfecha y creciente en el mundo y en México, que responde al desequilibrio ecológico del planeta que sólo acentúa y acelera su demanda
Odón de Buen R.
Dedicado a la memoria de Arturo Echeverría,
gran promotor de la eficiencia energética en edificaciones en México.
De forma muy evidente, el tema de las temperaturas extremas ha estado en el primer plano de las noticias, ya sea por su impacto en los sistemas eléctricos o sus devastadores efectos, algunas veces mortales, para quienes no cuentan con viviendas aptas para estos climas, es decir, con el equipamiento adecuado o con los recursos para pagar la factura energética de las temperaturas extremas.
Después de más de un año de vivir abrumados por la calamidad de la covid-19, varias olas de calor a lo largo del oeste de Estados Unidos y el sur de Canadá han arrojado evidencias acerca del peligro mortal que representa la falta de condiciones para mitigar, dentro de las viviendas, los efectos de temperaturas extremas que rompen registros históricos.
Noticias de los estados de Arizona, California, Nevada, Oregón y Washington en la Unión Americana y de la provincia de Columbia Británica en Canadá dan cuenta de redes eléctricas puestas a prueba por la demanda de aire acondicionado (AA), al tiempo que se reportan centenas de fallecimientos por los efectos de las altas temperaturas registradas en esas partes del mundo.
Una de las razones para esto, en particular para el noreste de EUA y Canadá, ha sido que el calor se había considerado un fenómeno, si no ajeno, extremadamente excepcional, por lo que las viviendas no están ni construidas ni equipadas para mitigar estas condiciones extremas.1
De acuerdo con estudios realizados en Europa, la media del número de noches tropicales (noches en las que la mínima no baja de 25 ºC) era de cinco en el periodo 1961-1990 y se ha elevado a una media de 11 noches en la última década. Con 25 ºC como la temperatura mínima al amanecer (el momento más frío del día), a la hora de irse a la cama, entre las diez y las doce de la noche, la temperatura en el exterior es de entre 32 ºC a 34 ºC. En el caso de las noches tropicales, supone dormirse a más de 25 ºC, pero acostarse a tan altas temperaturas tiene efectos muy nocivos para la salud, ya que se produce un “estrés térmico prolongado al impedir que el cuerpo descanse y se recupere del estrés térmico sufrido en el día”.2
El confort térmico en México
En México no somos ajenos al cambio climático ni a las temperaturas extremas. Cerca de la mitad de las viviendas en México se ubica en zonas con temperaturas arriba de 25 ºC en el verano.3 Los habitantes de esas regiones se enfrentan al calor, ya sea sólo en el verano (como en el norte) o a lo largo de todo el año (como en el sur y el sureste). Asimismo, periódicamente en los meses de verano son repetidas las noticias de lugares como Mexicali o Hermosillo donde la temperatura ambiente llega a superar los 50 °C.
De acuerdo con datos de la CFE, el 45 por ciento de sus usuarios domésticos se ubica en regiones a las cuales se aplican tarifas estacionales y tienen un mayor nivel de subsidio en los meses de verano.4
Un estimado de la Conuee ubica al confort térmico en clima cálido como el servicio energético que más electricidad consume en el sector residencial (por encima de la iluminación y la refrigeración), con más de 35 % del consumo total de todos los usuarios domésticos de la CFE, valor que a principios de siglo era de poco más del 20 %.
Estos datos indican que dicho universo de usuarios (que representan poco menos de la mitad de los usuarios de este sector) consume el doble que los ubicados en climas templados (en valores absolutos y por vivienda promedio).5 Un estimado de la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (Conuee) ubica al confort térmico en clima cálido como el servicio energético que más electricidad consume en el sector residencial (por encima de la iluminación y la refrigeración), con más de 35 por ciento de todo el consumo de todos los usuarios domésticos de la CFE, valor que a principios de siglo era de poco más del 20 por ciento.6 El dato es de suma importancia, ya que indica que el consumo sólo seguirá creciendo debido a cuatro razones principales: 1) el propio cambio climático (que está incrementando la temperatura de la atmósfera), 2) el efecto llamado “isla de calor” en las zonas urbanas, 3) el bajo nivel de equipamiento, y 4) la construcción de vivienda sin criterios que reduzcan la entrada del calor exterior.
Cabe destacar que el efecto “isla de calor” se produce cuando en un centro urbano hay una temperatura mayor que en los alrededores. Un estudio de la NASA constató que, en los meses de verano, la temperatura en Nueva York era en promedio 4 °C más alta que en los alrededores. Hoy en día, la isla de calor urbana es un nuevo riesgo para la salud pública, ya que puede llegar a ser hasta de 10 °C más en el centro de las metrópolis y México no es ajeno a este fenómeno. Por ejemplo, la Zona Metropolitana de Guadalajara presenta temperaturas que se elevan más allá del promedio de toda la ciudad hasta en 7 °C, de acuerdo con estudios científicos.7
Hay que recordar que son varios los factores y condiciones que determinan si el aire interior de una vivienda tiene condiciones que dan lugar al confort térmico y a la salud de sus ocupantes. Sin considerar la contaminación ambiental, que es un factor relevante, son tres las variables más importantes que determinan los niveles de confort de una persona respecto de su ambiente inmediato: la temperatura del aire, la humedad relativa y el movimiento del aire.
El confort térmico se obtiene regulando esas tres variables, lo cual es posible con equipos operados con electricidad y cuya intensidad de uso depende, a su vez, de las características de la envolvente de la vivienda (techo, paredes y ventanas), que pueden limitar la cantidad de calor a extraer por los equipos o incidir en un uso mayor de electricidad.
En México, los equipos de AA superan el millón de unidades al año, pero todavía no cubren más allá del 15 % de las viviendas (una de cada tres en zonas con clima cálido).
En cuanto a equipamiento de los hogares para lograr confort térmico, los datos del INEGI señalan que prácticamente todas las viviendas en climas cálidos tienen ventilador, que es un equipo básico para obtener confort térmico, pero que se queda corto en condiciones de altas temperaturas.8 En segundo lugar, se ubican los equipos de AA, cuyas ventas superan el millón de unidades al año, pero que todavía no cubren más allá del 15 por ciento de las viviendas (una de cada tres en zonas con clima cálido).
El aislamiento térmico en las viviendas
Los datos del INEGI más preocupantes son los relacionados con las características de las envolventes de las viviendas, pues indica que menos del 5 por ciento de estas sí tienen aislamiento térmico, principalmente en el techo, lo que implica que sólo una de cada nueve viviendas en regiones con clima cálido de México cuenta con elementos de envolvente que reducen las ganancias de calor resultantes de altas temperaturas exteriores. Este dato del INEGI es, quizá, sobre el cual hay que poner mayor atención, ya que el primer paso para tener confort y reducir el consumo de energía en una vivienda es el diseño de su envolvente para que el calor exterior y la irradiación solar no invadan el espacio interior y obligue a los ocupantes a encender sus equipos o a correr riesgos sobre su salud e, inclusive, sobre sus vidas.
Uno de los elementos más importantes en la mitigación de este creciente problema es el construir viviendas con elementos que reduzcan la entrada de calor a las viviendas. En este sentido, el aislamiento térmico es la primera solución, especialmente en los techos de las viviendas. Esta área es la que mayores temperaturas puede alcanzar por el doble efecto de la temperatura exterior y la irradiación solar, y donde se acumulan grandes masas térmicas. Por ejemplo, los techos de cemento (la práctica constructiva más común en México) permanecen calientes por la noche, que es cuando más impacto tienen en la salud de las personas.2 Precisamente, desde hace ya casi 30 años, la CFE estableció un programa en la ciudad de Mexicali que, a la fecha, sigue otorgando financiamiento para el aislamiento térmico en las viviendas, particularmente de los techos. De acuerdo con los resultados del programa, la aplicación del aislamiento térmico en el techo redujo en 30 por ciento el consumo de electricidad en las viviendas, reflejando el gran efecto que esta medida simple y de rápida recuperación tiene en la economía de las familias que la integran a su vivienda.
El primer paso para tener confort y reducir el consumo de energía en una vivienda es el diseño de su envolvente.
Esa experiencia ha servido para que la integración de aislamiento térmico sea ya una práctica común en viviendas nuevas de los sectores sociales más acomodados en las ciudades del norte del país. Sin embargo, esta tecnología todavía no llega a las de familias de escasos recursos. Lo anterior deriva en viviendas (particularmente en las de interés social) que requieren del uso de equipos de aire acondicionado, muchas veces con gran impacto en sus economías.
El efecto de la necesidad de confort térmico en clima cálido en la economía familiar en México es evidente. Análisis realizados por la Conuee señalan que el norte del país es la región con mayores niveles de pobreza energética, donde cerca del 18 por ciento de los hogares tienen que gastar más del 10 por ciento de sus ingresos en energía eléctrica.9 Este problema se está extendiendo a otras zonas del país, según datos de la CFE que muestran un crecimiento acelerado del consumo de electricidad en el sur y el sureste.
Normativas para confort térmico en clima cálido
Para atender de raíz este problema con los elementos a su alcance, la Secretaría de Energía, a través de la Conuee, ha trabajado en un conjunto de Normas Oficiales Mexicanas (NMX) que apoyan la reducción del consumo de energía para confort térmico en regiones de clima cálido en tres niveles: materiales, equipos y diseño de envolvente de las viviendas.
En materiales, desde hace 20 años se cuenta con la NOM-018-ENER, que da certidumbre sobre las características térmicas de materiales de envolvente y permite a los arquitectos especificar los elementos que reducen ganancias por conducción térmica.10 También está en vigor la NOM-024-ENER, que define las características térmicas y ópticas del vidrio y sistemas vidriados para edificaciones.
Asimismo, desde hace más de 20 años se fueron desarrollando y poniendo en vigor las NOM para equipos de AA, que hoy incluyen los de ventana, centrales y de tipo split (encendido-apagado e inverter). Inclusive, la NOM que aplica a ventiladores ya está en proceso de ser publicada.
Estas NOM, junto con las que aplican a equipos como refrigeradores, lámparas y lavadoras de ropa, han tenido un efecto significativo de mitigación del impacto económico por consumo de electricidad, que se refleja en las tendencias de crecimiento del consumo promedio por usuario. En el caso de los que se ubican en regiones de clima cálido, este valor promedio se ha mantenido constante por más de 10 años.
En envolvente de vivienda, se cuenta con la NOM-020-ENER, que pone límites a las ganancias térmicas por conducción e irradiación solar bajo una perspectiva integral, y a la que se da cumplimiento, respecto a los diseños más comunes, con un mayor uso de aislamiento térmico y ventanas eficientes. Esta NOM, a diferencia de las anteriores, ha tenido dificultades de aplicación por varias razones, pero fundamentalmente por el hecho de que no ha sido integrada a los reglamentos de construcción locales, lo cual es facultad de los gobiernos locales.
El confort térmico como servicio energético es uno de los grandes retos que se enfrentan en el mundo, pero muy particularmente en México, donde es una necesidad insatisfecha que se cubre a un costo muy alto para la economía de las familias, las finanzas públicas, la red eléctrica y el medioambiente.
Resulta evidente, dados los acontecimientos que anotamos arriba y las implicaciones que tienen para la calidad de vida de la población, que las autoridades locales deben poner más atención a las reglas que se establecen para las viviendas nuevas en prácticamente todo el país.
Sin duda alguna, el confort térmico como servicio energético es uno de los grandes retos que se enfrentan en el mundo, pero muy particularmente en México, donde es una necesidad insatisfecha que se cubre a un costo muy alto para la economía de las familias, las finanzas públicas, la red eléctrica y el medioambiente, y que va generando un círculo vicioso que tiene que ser enfrentado en la raíz. Por ello, resulta urgente que la envolvente de las viviendas nuevas integre elementos de diseño que reduzcan la presión térmica de un medioambiente cada vez más extremo y donde, además de buena orientación, sombreado de ventanas y la posibilidad de ventilación natural, sea obligatorio el uso de materiales con efecto de aislamiento térmico en techos y paredes, además de vidrios que limitan la entrada de calor por irradiación. No hacerlo implicará un creciente consumo de energía, mayor presión para las finanzas de las familias y de la hacienda pública, mayores dificultades para la red eléctrica y, quizá lo más relevante y prioritario, un riesgo para la salud y la vida de muchas personas, particularmente las de menores ingresos.
Odón de Buen R.
Ingeniero mecánico electricista por la UNAM, maestro en Energía y Recursos por la Universidad de Berkeley, California, y profesor asociado de la maestría en Ingeniería Energética en la UNAM. Autor de diversos reportes técnicos sobre ahorro de energía y fuentes renovables, publicados tanto en México como en Estados Unidos. Actualmente, es director General de la Conuee.
Referencias:
- Peterson, Karen, “Extreme heat is killing people in Arizona’s mobile homes”, The Washington Post; https://www.washingtonpost.com/climate- environment/2021/07/02/arizona-mobile-home-deaths/
- Torres, Victoria, “El peligro de las noches tropicales: cómo aumenta la mortalidad dormir a más de 25°”, El País; https://elpais.com/climay-medio-ambiente/2021-07-05/el-peligro-de-las-noches-tropicales-como-aumenta-la-mortalidad-dormira-mas-de-25-grados.html
- Localidades cuya temperatura media mensual en verano sea de 25 grados centígrados como mínimo, en CFE [aplicación móvil]; https://app.cfe.mx/Aplicaciones/CCFE/Tarifas/TarifasCRECasa/Tarifas/Tarifa1A.aspx
- El verano es el periodo que comprende los seis meses consecutivos más cálidos del año, los cuales serán fijados por el suministrador, definido en la Ley de la Industria Eléctrica, de acuerdo con las citadas observaciones termométricas que expida la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, en CFE [aplicación móvil]; https://app.cfe.mx/Aplicaciones/CCFE/Tarifas/TarifasCRECasa/Tarifas/Tarifa1A.aspx
- De Buen O., Navarrete, Juan Ignacio, Análisis de la evolución del consumo eléctrico del sector residencial entre 1982 y 2018 e impactos de ahorro de energía por políticas públicas, https://www.conuee.gob.mx/transparencia/boletines/Cuadernos/cuaderno2nvociclo_1.pdf
- De Buen O., Eficiencia energética en el confort térmico en viviendas de clima cálido en México, https://www.conuee.gob.mx/transparencia/boletines/Cuadernos/cuaderno5nvociclo.pdf
- Existen en GDL islas, pero de calor https://verdebandera.mx/existen-en-gdl-islas-pero-de-calor/
- Encuesta Nacional sobre Consumo de Energéticos en Viviendas Particulares (ENCEVI); https://www.inegi.org.mx/programas/encevi/2018/
- CNDH México. Garantizar el acceso a la energía asequible, segura, sostenible y moderna para todos; http://appweb.cndh.org.mx/biblioteca/archivos/pdfs/33-FASC-7-ENERGIA.pdf
- Esta Norma Oficial Mexicana tiene por objeto establecer los métodos de prueba para evaluar la conductividad o resistencia térmica, la densidad aparente y permeabilidad al vapor de agua, la adsorción de humedad y la absorción de agua, y que éstos valores se indiquen en los materia les homogéneos que se comercialicen en el país con propiedades de aislantes térmicos.
