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UPCO2 C A L I D A D I N T E R I O R D E L A I R E
Máster en Arquitectura energía y medio ambiente
T E S I N A
M E T O D O L O G Í A P A R A E S T A B L E C E R
L O S C R I T E R I O S D E R E N O V A C I Ó N D E L
A I R E E N E L I N T E R I O R D E U N A U L A
A S O C I A D O A L A C O N C E N T R A C I Ó N D E
C O 2 E M I T I D O P O R S U S O C U P A N T E S
S E G Ú N S U A C T I V I D A D .
JUAN C. CONTRERAS CARRILLO
arquitecto
ALBERT CUCHI BURGOS
dirección de tesina
Índice
INTRODUCION
CAPITULO I. ANTECEDENES
1.1 Parámetros y características generales de la calidad del aire
1.1.1 Confort ambiental interior.
1.1.1.1 Principales parámetros
1.1.1.1.1 Parámetros físicos
1.1.1.1.2 Parámetros humanos
1.1.2. Calidad del aire interior.
1.1.2.1 Principales sustancias químicas en el aire
1.1.2.2 Fuentes de contaminación
1.1.2.3 Determinación de la calidad del aire
1.2 El dióxido de carbono
1.2.1 Definición
1.2.2 El CO2 en la atmósfera
1.2.3 Principales fuentes
1.2.4 Efecto del CO2 en la salud
1.2.5 Normativa y limitaciones
CAPITULO 2. Planteamiento del trabajo.
2.1. Justificación.
2.2. Objetivos.
2.2.1. Objetivo general.
2.2.2. Objetivos específicos.
2.3. Alcances.
CAPITULO 3. METODOLOGÍA
CAPÍTULO 4. RESULTADOS
4.1. Análisis de los resultados.
4.2. Conclusiones.
Referencias bibliográficas.
Resumen
Juan Carlos Contreras Carrillo (arquitecto)
METODOLOGÍA PARA ESTABLECER LOS CRITERIOS DE RENOVACIÓN DEL
AIRE EN EL INTERIOR DE UN AULA ASOCIADO A LA CONCENTRACIÓN DE
CO2 EMITIDO POR SUS OCUPANTES SEGÚN SU ACTIVIDAD.
Resumen de la tesina para obtener el grado de Master por la Universidad Politécnica de
Cataluña.
Tesis supervisada por Albert Cuchi Burgos, PhD
Existen un sin número de perspectivas para evaluar la ventilación y calidad de aire interior
en los edificios. Uno de los enfoques comúnmente utilizados con este fin son las medidas
de las concentraciones de dióxido de carbono, las cuales pueden ser de gran utilidad
para entender y determinar la calidad de aire interior y ventilación.
En esta tesis se comparan las concentraciones de dióxido de carbono en dos aulas de la
ETSAV, en Sant Cugat del Valles con la normativa existente. Las observaciones de
calidad de aire interior fueron estudiadas a partir del comportamiento del dióxido de
carbono en el interior de las aulas en cuestión mediante el suministro del mismo a través
de una inyección constante de dicho gas en un periodo de tiempo de 2 horas. Los
parámetros de calidad de aire en cuanto a las renovaciones y las infiltraciones basados
en las concentraciones de dióxido de carbono concluye en que el incremento del CO2 por
la respiración humana es mayor a las perdidas o renovaciones de aire del propio recinto
por lo que en un periodo muy corto de tiempo estas pasarían a no estar dentro de los
niveles recomendados por ASHRAE (1000 ppm) así como tampoco dentro de los niveles
óptimos establecidos por el RITE (500 ppm sobre la concentración exterior).
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INTRODUCCIÓN
Durante las dos últimas décadas ha habido una creciente preocupación dentro de
la comunidad científica sobre los efectos de la calidad del aire en interiores en la
salud. Los cambios en el diseño del edificio ideado para mejorar la eficiencia
energética han hecho que las edificaciones modernas, (hogares, oficinas,
escuelas, etc.) sean más herméticas con mayor frecuencia que las edificaciones
antiguas. Por otra parte, los avances en tecnología de la construcción han
provocado un uso mucho mayor de materiales sintéticos en la construcción. Si bien
estas mejoras han dado lugar a edificios más cómodos con menores costes,
también proporcionan ambientes interiores en el que los contaminantes se
producen fácilmente y pueden acumularse a concentraciones mucho más altas que
la que se encuentran en el exterior.
Si hablamos de un espacio como un aula universitaria la incorrecta ventilación de
la misma o dicho de otra forma, la elevada concentración de dióxido de carbono y
partículas en suspensión, puede tener efectos negativos sobre la salud y el confort
de los usuarios.
Diversos estudios realizados por la EPA (Environmental Protection Agency
http://www.epa.gov/) demuestran que los niveles de contaminación en el interior de
las aulas pueden ser hasta 5 veces y, en determinadas actividades incluso 100
veces, superiores que en el exterior. Estos niveles pueden dañar la salud en
especial de los más pequeños: desde problemas en el sistema respiratorio hasta
cambios en el rendimiento académico.
La necesidad de un control de calidad del aire en las aulas y su posible efecto
negativo en la salud de los usuarios es poco conocida. La gran mayoría de las
universidades utilizan en sus aulas la ventilación mecánica (aire acondicionado)
como forma de ventilación, en lugar de los protocolos establecidos (entre otros,
abrir las ventanas) para ventilar las aulas, lo que impide la renovación del aire.
Lo anteriormente expuesto pone de manifiesto la necesidad de un mejor control de
la calidad del aire en las escuelas, mayor información a los profesores y alumnos, y
una mejor ventilación de las aulas.
Ante esta necesidad el presente proyecto tiene como finalidad diseñar una
metodología que nos permita lograr un equilibrio entre la calidad del aire interior y
la salud en las aulas de estudio de la ETSAV, analizando las concentraciones de
CO2, las perdidas por infiltración y los tiempos óptimos de renovación del aire en el
interior de las mismas de cuyos valores depende la calidad del aire en un
determinado espacio, y que al estar en un nivel adecuado permiten brindar confort
a los ocupantes logrando conseguir aquella condición mental que expresa
satisfacción con el ambiente.
La estructura del presente documento contiene la presentación del mismo, el
marco teórico que lo avala, el método de trabajo, los resultados obtenidos, las
conclusiones, recomendaciones, la bibliografía de apoyo.
De esta manera ponemos a consideración el presente proyecto, el cual dando
respuesta a la inquietud antes planteada ha sido estructurado de la siguiente
manera:
En el Capítulo 1 se realiza un estudio sobre los parámetros que determinan un
Ambiente de Calidad del aire y además se analizan las normas a través de las
cuales se determinan los valores apropiados de concentración de CO2 para dar
confort en un ambiente cerrado.
En el Capítulo 2 se describen los objetivos y alcances, finalizando con una
descripción detallada de la metodología.
En el Capítulo 3 se detallan las pruebas realizadas para verificar el correcto
funcionamiento del sistema tanto en la medición como en el control pudiendo
determinar al final que tan precisas son las mediciones realizadas y que tan eficaz
y estable es la metodología implementada.
Finalmente en el Capítulo 4 se indican las conclusiones a las que se han llegado
con el diseño de este sistema y las recomendaciones que se tienen para
aplicaciones similares que puedan realizarse posteriormente.
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CAPITULO 1. ANTECEDENTES
1.1 Confort ambiental interior
La palabra confort se refiere, en términos generales, a un estado ideal del hombre
que supone una situación de bienestar, salud y comodidad, en el cual no existe en
el ambiente ninguna distracción o molestia que perturbe física o mentalmente a los
usuarios (ASHRAE, 1988).
Han sido muchos los especialistas y organismos internacionales que se han
dedicado al estudio de este tema. La OMS define el confort como “un estado de
completo bienestar físico, mental y social” (Berenguer, 2001).
El estudio de los niveles de confort permite tener en cuenta los factores que
intervienen en la edificación con la finalidad de lograr que los espacios habitables
se encuentren dentro de la llamada zona de bienestar o confort mediante el diseño
adecuado. Llamamos zona de confort al estado psicofisiológico bajo el cual la
mayoría de los usuarios de un espacio manifiestan satisfacción con el medio
ambiente que les rodea. Es el punto de equilibrio entre las condiciones ambientales
externas y las del interior de un espacio, que permite la realización de las diversas
actividades de los usuarios bajo condiciones confortables y satisfactorias (Givoni,
1998).
Se define como calidad total del ambiente, bienestar o confort total al conjunto de
factores ergonómicos que se refieren a la calidad del ambiente térmico, aire
interior, ambiente acústico y ambiente luminoso.
PARÁMETROS Y CARACTERÍSTICAS
GENERALES DE LA CALIDAD DEL AIRE.
En donde la sensación de bienestar de los ocupantes depende no solamente de la
calidad total del ambiente antes enunciada sino también, de hábitos, condición
social y nivel cultural e incluso de criterios subjetivos debidos a diferencias de
sensibilidad entre individuos. (RITE, 2002)
Al hablar de confort ambiental se debe hacer referencia a una serie de
condicionantes como confort térmico, confort acústico, confort lumínico y calidad de
aire, esta última trata de la relación más directa entre el aire, el confort térmico y la
ventilación que se tenga en un determinado espacio.
Este confort térmico se basa en un equilibrio entre la actividad física y la ropa que
se utiliza, por un lado, y la humedad relativa, la temperatura, velocidad del aire y la
temperatura radiante media, por otro. “La Norma ISO-7730 define el confort térmico
como aquella condición mental que expresa satisfacción con el ambiente térmico”.
Paralelamente a esta situación, cuando la ventilación es incorrecta, como
consecuencia de un aporte insuficiente de aire fresco exterior, puede haber una
acumulación de contaminantes de varios orígenes hasta unos niveles que resulten
molestos para sus ocupantes. “El aporte de aire exterior ha de ser suficiente para
diluir los contaminantes hasta niveles que estén por debajo de la percepción
humana y, evidentemente, de los considerados perjudiciales para la salud”.
Claro está que las condiciones de confort presentan características distintas
dependiendo del punto de vista subjetivo de cada una de las personas que se
encuentran dentro de un local en un momento determinado y que el equilibrio entre
los factores que determinan estas condiciones es esencial para desarrollar la
actividad laboral con la mayor eficacia.
1.1.1 Principales parámetros
Entre los factores que inciden en el confort se encuentran los factores de contexto
(características del entorno), factores climáticos (situación geográfica, cercanía al
mar, altitud, etc.), factores físicos (temperatura, humedad, viento, ruido,
iluminación) y factores arquitectónicos (orientación, distribución, materiales). Todos
estos factores afectan el comportamiento de las edificaciones, es decir, las
condiciones térmicas, acústicas y lumínicas de las cuales depende el confort junto
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con factores personales de los individuos que también son tomados en cuenta
como el metabolismo, ropa, aclimatación, edad, sexo, y peso (Chávez, 2002).
Cuando se habla de calidad de aire en un ambiente en general, es necesario
considerar que éste como tal, es producto de una serie de circunstancias y
condiciones previamente establecidas que permiten conseguir como resultado una
situación de confort deseable.
Esta idea de confort se relaciona con “el equilibrio térmico que debe existir entre
las ganancias de calor debido al metabolismo del cuerpo y las pérdidas de calor
cedidas del mismo al ambiente por efecto de las actividades del individuo”.
Dentro de los parámetros de los cuales depende la sensación de confort se tienen
los siguientes:
1.1.1.1 Parámetros físicos
Los parámetros físicos definidos son:
Confort térmico:
Se refiere básicamente a las condiciones de bienestar del individuo pero desde el
punto de vista de su relación de equilibrio con las condiciones de temperatura y
humedad de un lugar determinado.
El interés por la valoración del nivel de confort térmico nació como una
consecuencia de la aparición de las técnicas de acondicionamiento de aire, cuyo
fin era justamente lograr que las personas se sintieran confortables y precisaban
por tanto de métodos que permitieran evaluar en qué medida se alcanzaban sus
objetivos (Castejón, 1983).
Temperatura del aire
Se le llama también temperatura seca o temperatura de bulbo seco (Tbs). Este
parámetro ambiental se refiere básicamente al aire que está alrededor del cuerpo y
su valor nos da una idea general del estado térmico del aire a la sombra.
Humedad relativa
Es la cantidad de vapor de agua en gramos que hay en un kilogramo de aire con
relación a la máxima cantidad de vapor que puede haber a una temperatura
determinada.
Temperatura de globo
La temperatura de globo (Tg) por su parte, es el valor que registra un sensor de
temperatura aislado del aire por medio de un globo negro que absorbe
prácticamente la totalidad de la radiación que recibe, proveniente de las superficies
y objetos en el interior del espacio donde se lleva a cabo la medición. Representa
una aproximación de la temperatura media de radiación (Tmr) que representa la
temperatura promedio de las superficies interiores de la envolvente.
Velocidad del viento
Se refiere, como su nombre lo dice, a la velocidad a la que el aire se mueve y
puede medirse con distintos tipos de anemómetros o termo-anemómetros. Este
parámetro ambiental afecta la velocidad de la pérdida de calor del cuerpo por
convección; velocidad que, a su vez, varía dependiendo de la intensidad y la
velocidad del aire. La velocidad del aire constituye un parámetro muy valioso, pues
se puede aprovechar para refrescar o calentar el ambiente. Además, ésta es una
preexistencia ambiental que puede ayudar a reducir la humedad y favorecer la
ventilación de los espacios de la vivienda, modificando, con su frecuencia y con su
fuerza, la sensación térmica de las personas (Serra y Couch, 2005).
1.1.1.2 Parámetros humanos
Los parámetros humanos definidos son:
Metabolismo
Es un factor de confort de tipo personal, entendido como un flujo continuo de
energía producida por el cuerpo humano, el cual, a su vez, es visto como un motor,
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como una máquina biológica, capaz de producir calor al desarrollar cualquier
actividad muscular, al transformar los alimentos o cuando se da alguna reacción
química en el organismo. El metabolismo (M) suele medirse en Met., de donde se
dice que 1Met = 58 W/m2 de superficie corporal o 50kcal/h.m2 (ISO 7730). Según la
intensidad de la actividad se establecen los rangos del metabolismo (Tabla 1).
El metabolismo basal hace referencia, entre otros aspectos, a la producción de
calor en los procesos bioquímicos internos, involuntarios y continuos, como la
circulación de la sangre, respiración, secreción glandular y sudoración. La edad, el
sexo y la contextura física pueden hacer variar su valor.
Vestimenta
Otra de las variables que incide en el equilibrio térmico de un individuo es la ropa,
pudiendo disminuir o incrementar los efectos del exterior sobre la persona, ya que
ésta repercute en el grado de convección, conducción, evaporación y radiación de
calor desde el individuo al exterior, o al revés, dependiendo de las condiciones
ambientales. De acuerdo con las características de los tejidos y de la cantidad de
ropa, el cuerpo estará más o menos aislado y, por consiguiente, habrá una
transferencia de calor mayor o menor entre el cuerpo y el exterior (Serra y Coch,
2005).
Intensidad Metabolismo (W/m2)
Descanso M < 65
Ligero 65 < M < 130
Moderado 130 < M <200
Pesado 200 < M < 260
Muy pesado 260 < M
Tabla 1. Metabolismo según la intensidad de la actividad (ISO 7243) 1989)
1.1.2 Calidad del aire interior
La calidad ambiental en interiores como disciplina científica e incluso como sector
de actividad económica comienza a ser una realidad en España a principio de los
años 90, tanto por parte de organizaciones públicas como privadas.
Hoy, veinte años después, existen varias asociaciones de empresas relacionadas
de uno u otro modo en el tema, laboratorios, empresas especializadas en limpieza
de conductos y en general de sistemas de climatización, empresas especializadas
en consultoría, etc. Por otra parte se trata del tema en muchos ámbitos
relacionados, como son congresos específicos o bien cursos sobre cómo mantener
una calidad del ambiente interior.
La Calidad del Ambiente Interior (IEQ, por sus siglas en ingles) se utiliza para
describir los problemas que ocurren en edificios no industriales los cuales incluyen
oficinas, centros comerciales, escuelas, entre otros. (Jacobs 2007, NIOSH 1997).
Los estudios sobre IEQ están enfocados en la interacción de una variedad de
factores los cuales pueden afectar la percepción, salud, productividad y comodidad
de las personas en el ambiente interior (NIBS 2005, DOE 2000). Estos factores son
la temperatura, iluminación no adecuada, humedad, diseño interior y demás
componentes que se integran en el interior incluyendo la calidad del aire (NIBS
2005, Berlín 2001, EPA 1991). En ambientes interiores la concentración de los
contaminantes tiende a ser mayor, con frecuencia puede llegar ha ser mucho más
alta que 10 veces la concentración encontrada en ambientes exteriores (Levin
2006, Vargas 2005, Guardino 2003).
El estudio de los contaminantes presentes en el aire se ha convertido en un
movimiento cada vez mas sistemático (Godwin 2007, Blondeau 2005). Estos
estudios de contaminantes atmosféricos procuran contrastar los estándares de
emisión de contaminantes nacionales e internacionales aplicados para asegurar
que la calidad del aire exterior cumpla con los estándares vigentes. Los estudios
ambientales procuran además, informar a las autoridades pertinentes si se ha
excedido de los valores de límite de umbral para algún contaminante y también
evalúan el peligro de estos contaminantes a la salud de las personas (Blondeau
2005). Kepleis (2001), señala que las personas pasan más del 90% del tiempo en
el interior de estructuras.
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En estas se incluyen casas, áreas de trabajo, escuelas y espacios públicos como lo
son restaurantes y centros comerciales, entre otros (Figura 1). Por esta razón el
ser humano está más expuesto a la contaminación en el interior que en el exterior
(Wu 2007, Jacobs 2007, Blondeau 2005, Sundell 2004). A consecuencia,
condiciones del tracto respiratorio tales como alergias y en especial el asma,
tienden a ser asociados particularmente con exposiciones a contaminantes
comúnmente encontrados más en ambientes internos que en ambientes externos
(Wu 2007).
Los problemas relacionados con la calidad del aire en un ambiente interior (CAI)
han ido aumentando en nuestra sociedad a lo largo de los últimos años,
convirtiéndose en algo relativamente frecuente. Ello se debe, principalmente, a las
características de los edificios que se están construyendo, a las técnicas de
construcción, a algunos de los materiales que se están utilizando y a
mantenimientos defectuosos (Berenguer, 1996).
Figura 1. Los habitantes de las ciudades pasan entre un 80 y un 90 %
de su tiempo en interiores. Fuente: Enciclopedia de la salud 45.
Los ocupantes de determinados edificios relacionan sus problemas de salud y
bienestar con el periodo de permanencia en los mismos y los atribuyen a la
contaminación del aire, ya sea química o microbiológica, a falta de confort
(condiciones termohigrométricas inadecuadas) o a la existencia de factores físicos,
como ruido o iluminación incorrecta. Éstas son, en la práctica, las causas más
frecuentes de problemas en un ambiente interior, aunque también puede suceder
que intervengan factores psicosociales y/o ergonómicos. Todos ellos, en conjunto y
en casos extremos, pueden llegar a materializarse en el denominado síndrome del
edificio enfermo (Berenguer, 1996).
En Europa se han conseguido grandes avances en materia de mejora de la calidad
del aire exterior y se han establecido unos valores límite para varios
contaminantes. Sin embargo, la calidad del aire interior también requiere atención,
ya que es en el interior donde pasamos la mayor parte de nuestro tiempo.
Según el Comité Científico de los Riesgos Sanitarios y Medioambientales
(CCRSM) de la Comisión Europea, la contaminación del aire (tanto interior como
exterior) es un importante problema de salud, ya que puede desencadenar graves
consecuencias como enfermedades respiratorias, por ejemplo asma o cáncer de
pulmón.
Sin embargo, debido a que la calidad del aire en ambientes construidos, es
modificada en forma constante por interacción de agentes físicos como la
temperatura, el viento, la radiación solar, ruidos, etc.; agentes químicos como
sustancias y/o compuestos orgánicos e inorgánicos; y agentes biológicos. Esto
quiere decir que puede contener una mezcla de muchos contaminantes diferentes,
y por lo tanto resulta difícil determinar qué riesgos conlleva para la salud. Además,
de que no existe un “ambiente interior tipo”.
Diversos estudios del CCRSM han revelado que en un ambiente interior se puede
contener más de 900 sustancias químicas, así como partículas y materiales
biológicos con posibles efectos sobre la salud y que factores como la ventilación,
las condiciones de limpieza, las características del edificio, los productos utilizados
en los hogares, los hábitos culturales, el clima y el ambiente exterior influyen en la
calidad del aire interior.
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Según la Agencia de Protección del Medioambiente (EPA, por sus siglas en
inglés), la deficiente calidad del aire en interiores tiene un efecto negativo en los
estudiantes de escuelas. EPA reporta que esa calidad inferior del aire agrava el
problema de las ausencias de los estudiantes, disminuye la concentración y el
rendimiento no sólo de éstos sino también del personal y aumenta el riesgo de
padecer enfermedades respiratorias, tales como asma y otras.
Por tal motivo es necesario mejorar la calidad del aire en las escuelas y crear las
condiciones para un ambiente óptimo de aprendizaje y enseñanza y pero sobre
todo procurar que se tomen medidas para mejorar la calidad del aire en las
escuelas.
1.1.2.1 Principales sustancias químicas en el aire
La exposición a los contaminantes del aire interior puede producirse en ambientes
interiores tanto privados como públicos, como casas, oficinas, escuelas y sistemas
de transporte.
Algunos contaminantes del aire interior proceden del exterior, pero la mayoría se
liberan dentro del propio edificio, por ejemplo al limpiar o al quemar combustible
para cocinar o producir calor. El mobiliario y los materiales de construcción también
pueden emitir contaminantes, las personas y sus actividades. La humedad y la falta
de ventilación pueden aumentar aún más la contaminación del aire interior.
Se sabe de ciertas sustancias químicas emitidas por productos para el hogar y por
electrodomésticos que pueden irritar los ojos, la nariz y la garganta. Sin embargo,
para muchas de las sustancias químicas presentes en el aire interior falta
información acerca de los efectos sobre la salud derivados de una exposición a
largo plazo, como cáncer o efectos reproductivos.
Entre los productos de combustión generados por los sistemas de calefacción y
otros electrodomésticos que utilizan gas, combustible o madera, el monóxido de
carbono (CO) y dióxido de nitrógeno (NO2) son motivo de especial preocupación
(Figura 2).
El humo del tabaco contiene varios tipos de contaminantes nocivos entre ellos
benceno y partículas finas y ultrafinas. En los adultos, el tabaquismo pasivo puede
provocar irritación y enfermedades coronarias, y agravar los síntomas respiratorios.
En los niños, puede conducir al síndrome de muerte súbita del lactante y a
infecciones del oído medio.
El radón se encuentra de forma natural en algunas regiones. Puede penetrar en los
edificios, y en ocasiones puede provocar cáncer de pulmón.
El plomo, que todavía está presente en la pintura de algunas casas antiguas, es
perjudicial para los niños, incluso a bajos niveles de exposición.
Los plaguicidas organofosforados, que a menudo se utilizan contra los insectos en
el hogar, pueden afectar al desarrollo del sistema nervioso, lo que podría ser
motivo de preocupación para los niños.
Muchos productos de consumo emiten compuestos orgánicos volátiles (COV) tales
como el benceno, el formaldehído y el naftaleno, que tienen efectos sobre la salud.
Los COV pueden reaccionar con el ozono que se encuentra a nivel del suelo,
dando lugar a contaminantes secundarios que pueden causar irritación. En general
todavía se conoce poco sobre la mezcla de los efectos causados por las
concentraciones de COV. Para determinar si los contaminantes pueden tener
efectos sobre la salud es necesario tener en cuenta cuatro aspectos:
Figura 2. Diagrama de una edificio en donde se muestran los principales
contaminantes. Fuente: Enciclopedia de la salud 44.
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La toxicidad de los contaminantes y sus concentraciones en el aire interior. El aire
interior puede, por ejemplo, contener compuestos orgánicos, partículas o microbios
que podrían provocar alergias u otros efectos sobre la salud (Figura 3).
La exposición. Las personas se exponen a los contaminantes del aire
principalmente al respirar, pero también pueden exponerse por otras vías, como la
ingestión de polvo. Dado que los niveles de exposición pueden variar, también
deberían tenerse en cuenta las exposiciones muy bajas y muy altas, y no sólo
aquellas que están en la media.
Las relaciones entre exposición y reacción. Para evaluar el riesgo planteado por un
determinado contaminante es importante conocer la respuesta del cuerpo a
diferentes concentraciones de ese contaminante en el aire. Los efectos sobre la
salud observados en personas que han estado expuestas a contaminantes en el
trabajo ayudan a determinar qué riesgos plantea un contaminante en particular. Sin
embargo, los resultados de tales observaciones pueden no ser directamente
aplicables al público en general.
Caracterización del riesgo. Durante la última etapa del proceso de evaluación de
riesgos se analizan todas las pruebas científicas recogidas para determinar la
probabilidad de que un contaminante determinado provoque una enfermedad.
Figura 3. Síntomas y enfermedades relacionadas con la mala calidad del
aire. Fuente: Enciclopedia de la salud 44.
1.1.2.2 Determinación de la calidad del aire interior
Al igual que el aire exterior, el aire interior contiene una compleja y variable mezcla
de contaminantes (sustancias químicas, alérgenos y microbios) procedentes de
diferentes fuentes.
Los descubrimientos sobre los efectos sanitarios que los contaminantes del aire
provocan individualmente no permiten necesariamente sacar conclusiones sobre
los efectos de las mezclas. De hecho, las diferentes sustancias químicas pueden
interactuar entre sí y provocar efectos adversos superiores (o inferiores) a la suma
de los efectos individuales de cada sustancia química. Se sabe muy poco sobre los
efectos combinados de los contaminantes del aire interior.
Rara vez es posible realizar evaluaciones de riesgos que tengan en cuenta las
consecuencias de la exposición combinada y los efectos acumulativos de los
contaminantes del aire interior.
Por lo tanto para la evaluación de los riesgos y los efectos combinados en la
calidad del aire interior se debería tener en cuenta un enfoque de estudio.
Cabe mencionar que el CO2 es considerado como un indicador de calidad del aire
interior.
1.2 El dióxido de carbono.
1.2.1 Definición
El dióxido de carbono es un gas incoloro e inodoro que se forma en todos aquellos
procesos en que tiene lugar la combustión de sustancias que contienen carbono.
En ambientes interiores no industriales sus principales focos son la respiración
humana y el fumar.
La concentración de dióxido de carbono en un ambiente interior puede aportar
información sobre distintos aspectos y circunstancias de un edificio tales como
posibilidad de efectos sobre la salud de sus ocupantes, correlación con problemas
y quejas por olor o como dato para estudiar la ventilación de un local.
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1.2.2. El CO2 en la atmósfera
La concentración de CO2 en la atmósfera está aumentando de forma constante
debido al uso de carburantes fósiles como fuente de energía y es teóricamente
posible demostrar que este hecho es el causante de producir un incremento de la
temperatura de la Tierra - efecto invernadero. La amplitud con que este efecto
puede cambiar el clima mundial depende de los datos empleados en un modelo
teórico, de manera que hay modelos que predicen cambios rápidos y desastrosos
del clima y otros que señalan efectos climáticos limitados. La reducción de las
emisiones de CO2 a la atmósfera permitiría que el ciclo total del carbono alcanzara
el equilibrio a través de los grandes sumideros de carbono como son el océano
profundo y los sedimentos.
1.2.3 Principales fuentes
Fuentes naturales:
El Dióxido de Carbono ingresa a la atmósfera a través de la oxidación o
combustión del carbono orgánico, es emitido durante la respiración de casi todas
las formas de vida.
En la descomposición de la materia orgánica. Es liberado desde el interior de la
Tierra a través de fenómenos tectónicos y a través de la respiración, procesos de
suelos y combustión de compuestos con carbono y la evaporación oceánica.
Fuentes artificiales:
La quema de madera y otros tipos de biomasa (organismos muertos) también
aporta cantidades considerables de dióxido de carbono. Se produce en cada
reacción de combustión, desde los incendios forestales a las centrales eléctricas
pasando por las hornallas de la cocina, los fuegos para el asado del domingo, y la
soldadura autógena.
El suministro y el uso de combustibles fósiles representan un 80% de las emisiones
de dióxido de carbono de origen humano. También en la manufactura del cemento.
1.2.4 Efecto del CO2 en la salud
El CO2 es un asfixiante simple que actúa básicamente por desplazamiento del
oxígeno y que a elevadas concentraciones (>30.000 ppm) puede causar dolor de
cabeza, mareos, somnolencia y problemas respiratorios, dependiendo de la
concentración y de la duración de la exposición. Es un componente del aire exterior
en el que se encuentra habitualmente a niveles entre 300 y 400 ppm, pudiendo
alcanzar en zonas urbanas valores de hasta 550 ppm.
De acuerdo con las normas del INSHT, el valor límite de exposición profesional
(LEP-VLA) para un periodo de 8 horas diarias es de 5.000 ppm y el valor límite
para exposiciones cortas de 15 minutos es de 15.000 ppm. Sin embargo estos
valores son difíciles de encontrar en ambientes interiores no industriales como son
oficinas, escuelas y servicios en general. En la práctica, en estos recintos se
encuentran valores de 2.000 y hasta 3.000 ppm.
Si los niveles de concentración CO2 antes mencionados son superados, entonces
este incremento, podría deberse a una combustión incontrolada, y por lo tanto los
riesgos para la salud se atribuirían a la presencia de otros gases, principalmente al
monóxido de carbono (CO), cuyo límite de exposición para el ser humano es de 25
ppm debido a su nivel de toxicidad.
1.2.5 Normativa y limitaciones.
No existe hasta el momento en España legislación concreta sobre el tema. Sin
embargo, la Comunidad Económica Europea (CEE) a través de Parlamento
Europeo ha presentado ya, en base a unas propuestas y en función de una serie
de considerandos, una Resolución sobre la calidad del aire de los ambientes
cerrados (Doc, A 2-156/88) en la que establece la necesidad de que la Comisión
presente cuanto antes una propuesta de Directiva específica sobre el particular en
la que se incluyan:
Una lista de sustancias a prohibir o a regular su uso, tanto en la construcción como
en la limpieza de los edificios.
Unas normas de calidad aplicables a los distintos tipos de ambientes cerrados.
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Unas prescripciones sobre el planteamiento, la construcción, la gestión y el
mantenimiento de las instalaciones de aire acondicionado y de ventilación.
Unas normas mínimas sobre el mantenimiento de los edificios abiertos al público.
Más recientemente, la CEE ha publicado una Recomendación de la Comisión
relativa a la protección de la población contra los peligros de una exposición al
radón en el interior de edificios (90/143/Euratom).
Diferentes organizaciones internacionales como la OMS(Organización Mundial del
la salud) y el CIBC (International Council of Building Research), privadas como la
ASHRAE (American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning
Engineers), y algunos países como Suecia (The Swedish Council of Building
Research), Estados Unidos, Canadá y Australia han desarrollado guías y
estandards de exposición.
Referencias de la necesidad de renovar el aire de ambientes cerrados con aire
fresco se conocen ya desde mediados del siglo XVIII recomendándose
aportaciones de aire fresco mínimas, por ocupante, para diluir las concentraciones
de bioefluentes humanos y evitar las molestias debidas a malos olores.
En los años 70, ASHRAE publica diversos trabajos recomendando una aportación
de aire fresco mínima de 34 m3/h por persona para evitar los malos olores y un
mínimo absoluto de 8.5 m3/h por persona para mantener la concentración de
dióxido de carbono por debajo de 2500 ppm, que es la mitad del límite de
exposición promedio permisible en un ambiente laboral. En el más reciente
ASHRAE Standard 62-1989 se recomienda un mínimo de 25.5 m3/h por persona
para aulas de clase, 34 m3/h para oficinas y 42.5 m3/h para hospitales (zona de
enfermos). Este estándar recomienda también aumentar dichos volúmenes cuando
hay problemas de mezcla del aire en la zona de respiración o fuentes inhabituales
de contaminación. Por otro lado, no hay que olvidar que la finalidad primaria de un
sistema de aire acondicionado en un edificio de oficinas es proporcionar un buen
nivel de confort térmico. Según ASHRAE 55-1981, la temperatura interior debe
mantenerse entre 20 y 24 ºC en invierno y entre 23 y 26 ºC en verano. Este
estándar no especifica la humedad relativa, que se considera que debe estar entre
el 20 y el 60% (preferiblemente del 30 al 50%). En la Tabla 3 se presentan los
valores indicados en la Ordenanza General de Seguridad e Higiene en el Trabajo.
De acuerdo con el (RITE) Reglamento de instalaciones térmicas de los edificios en
el 2007, se establece que el aire interior no podrá exceder los 500 ppm de CO2.
Tabla 2. Publicación de normativa de las exigencias de calidad del aire interior. RITE
P á g i n a | 19
CAPITULO 2
2.1 Justificación.
El inicio de la problemática de la calidad de aire interior se encuentra en los
ambientes cerrados, producto de la hermeticidad de los edificios, para generar
menores costos en el uso de la energía. Escuelas, restaurantes, edificios de
oficinas, shoppings, entre otros ejemplos, no están inmunes a la polución del aire
ambiente interior.
Estudios realizados por la EPA (U.S. Environmental Protection Agency)
demuestran que los niveles de contaminación en el interior pueden ser hasta 5
veces superiores que en el exterior y en determinadas actividades hasta 100 veces
mayor.
La calidad de aire que se respira en el interior de edificios y en general de
ambientes cerrados es un factor sumamente importante para la salud, ya que la
mayor parte de nuestro tiempo permanecemos en ambientes interiores.
Un mal ambiente interior en el caso de un aula universitaria interfiere con el
rendimiento escolar y puede causar disconfort e irritación, así como problemas de
salud a corto y largo plazo en alumnos, profesores y el resto del personal.
Conocer la concentración de dióxido de carbono en un ambiente interior puede
aportar información sobre distintos aspectos y circunstancias de una escuela tales
como posibilidad de efectos sobre la salud de los alumnos, correlación con
problemas y quejas en el rendimiento escolar o como dato para estudiar la
ventilación de un aula.
PLANTEAMIENTO DEL TRABAJO.
Actualmente no existe una metodología, que no implique la necesidad de hacer
cuantiosos y costosos estudios con tardados métodos, que nos permita determinar
las condiciones de uso de un aula universitaria en relación a su ocupación y al CO2
producto de la respiración humana, que además pueda ser aplicado de manera
práctica en las aulas de estudio.
En la actualidad la Universidad Politécnica de Cataluña cuenta con un número
considerable de usuarios divididos en sus 23 escuelas y facultades en 8 ciudades
de Cataluña por lo que es de vital importancia que la UPC brinde a sus usuarios un
equilibrio entre la calidad del aire interior y la salud en las aulas de estudio y
conseguir aquella condición mental que expresa satisfacción con el ambiente.
2.1.1 Preguntas de Investigación
1. ¿Están los alumnos de las escuelas de la UPC expuestos a concentraciones de
dióxido de carbono en el interior del salón de clases que excedan los límites
recomendados por el RITE?
2. ¿Habrá diferencias en el comportamiento del dióxido de carbono con respecto al
tamaño de las aulas o bien sigue un patrón en su expansión?
3. ¿Existirán variaciones en la concentración de dióxido de carbono durante el
periodo lectivo?
Hipótesis
Las concentraciones de dióxido de carbono en el interior de las aulas de la ETSAV,
producto de la respiración de los alumnos, exceden los límites recomendados por
RITE, lo que influye en la mala calidad del aire que se respira. Por el contrario, si
las concentraciones de dióxido de carbono no exceden las concentraciones
recomendadas por RITE, las aulas no tienen problemas de calidad de aire interior.
P á g i n a | 21
2.2. Objetivo general.
Diseñar una metodología que permita conocer el comportamiento del Dióxido de
carbono en el interior de un aula para establecer las condiciones de uso en relación
a su ocupación y tiempo de permanencia en la misma como estrategia para evitar
la concentración de dicho gas.
2.3. Alcances.
El alcance pretendido en el presente trabajo es la obtención de datos que nos den
a conocer las concentraciones CO2 en el interior de un aula, con respecto a las
concentraciones en el exterior de ésta y según la normativa.
Cuantificar el CO2 emitido por los usuarios, en relación a su actividad y
metabolismo.
Establecer el tiempo de permanencia en el interior de un aula en relación a la
concentración de CO2 y el tiempo de renovación de aire según el número de
personas.
Establecer guías para la renovación del aire y otros parámetros arquitectónicos,
para considerar en el diseño interior de futuras aulas de estudio, con la finalidad de
propiciar un ambiente interior de calidad.
CAPITULO 3. METODOLOGÍA
3.1. Elección del emplazamiento
El estudio se desarrolló en La Escuela Técnica Superior de Arquitectura del
Vallés (ETSAV), de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC). La escuela
está situada en el Campus de Sant Cugat del Vallès (Figura 4).
Integra diferentes aspectos docentes, científicos y tecnológicos en la rama de la
Arquitectura, el Urbanismo y la Edificación, cuenta con un Centro de Investigación
y Transferencia de Tecnología (CRITT) que integra laboratorios innovadores y
espacios de experimentación en el propio Campus y en un futuro inmediato contara
con viviendas universitarias.
Las instalaciones, recursos y servicios de la Escuela Técnica Superior de
Arquitectura del Vallès (ETSAV) constituyen uno de los elementos clave en la
configuración de las señas de identidad del Centro así como de las singularidades
de su proceso formativo. El aseguramiento de la calidad de los servicios ofrecidos
a los estudiantes así como el entorno en el que se realizan permite que las
actividades intelectuales, de estudio y aprendizaje de estos se puedan llevar a
cabo de la manera más satisfactoria y en un entorno lo más estimulante posible.
Figura 4. Imagen de satélite de la ETSAV. Fuente: Google map.
P á g i n a | 23
3.2 Definición de variables
De acuerdo con la información obtenida en el marco teórico se presenta el
siguiente esquema de variables que se relacionan con el objeto de estudio, es
decir, con la calidad interior del aire, el comportamiento de las aulas de estudio y la
presencia de contaminantes; así como la obtención de datos (Figura 5).
Figura 5. Variables que intervienen en el estudio
3.3 Medida experimental de las pérdidas por infiltración
aplicada a un aula.
Según se ha comentado en el capítulo 2 del presente trabajo de investigación, uno
de los objetivos que se pretende obtener es la cuantificación de la tasa de
renovación de aire en un aula. Además también se pretende determinar la tasa de
pérdidas por infiltración de la ventilación natural con el fin de conocer el
comportamiento del CO2 en el interior de un espacio.
En el mismo capítulo se han explicado con el mayor detenimiento posible las
diversas técnicas empleadas para determinar la tasa de ventilación de un espacio.
Como ya se ha comentado una de las más utilizadas y fáciles de aplicar para el
caso de un aula son las denominadas “técnicas del gas trazador” que pueden
emplearse para aulas de diferentes características arquitectónicas.
Es por todo esto, que el presente capítulo se pretende determinar mediante el uso
de las técnicas del gas trazador la tasa de perdidas por infiltración y la tasa de
renovación del aire de un aula en las condiciones más desfavorables
(completamente cerrada) para evaluar y cuantificar las concentraciones de CO2.
3.4. Material y métodos.
3.4.1. Técnicas del gas trazador.
Según Goedhart y col. (1984) el mejor método para determinar la ventilación de un
espacio habitable es medirla directamente mediante las técnicas del gas trazador.
Estas técnicas se denominan así porque utilizan para su proceso de medida un gas
inerte y no reactivo (el “gas trazador”). Este gas es distribuido, mediante algún
sistema, por el interior del edificio y su concentración se determina y monitoriza
relacionándola luego con las normativas vigentes (ASHRAE, 1993).
P á g i n a | 25
La elección del gas trazador es fundamental pues de acuerdo con Nederhoff y col.
(1983) y van’t Klooster y Heitlager (1994) debe cumplir las siguientes demandas:
a) Debe ser fácilmente medible a bajas concentraciones.
b) Debe tratarse de un gas inerte, no tóxico (para animales, plantas y
personas) y no inflamable.
c) No debe ser un componente natural del aire, o serlo a muy baja
concentración.
d) Su peso molecular debe ser muy similar al peso medio de los componentes
del aire.
Entre los diferentes gases citados en la bibliografía (Baturin, 1976; Goedhart y col,
1984, Bot, 1983; de Jong, 1990; etc.) cabe mencionar, entre otros: metano (CH4),
hexafluoruro de azufre (SF6), dióxido de carbono (CO2), hidrógeno (H2), óxido
nitroso (N20), Argón-41 y Kriptón-85.
En función a los criterios anteriormente mencionados y como objeto de estudio
utilizaremos el CO2 como gas trazador. El CO2 no es inerte ya que su
concentración está influenciada por los procesos bioquímicos (fotosíntesis,
respiración).
Todas las técnicas de medida se basan en el balance de masa del gas trazador
dentro del edificio. Asumiendo que la concentración en el exterior es cero, el
balance toma la forma (Goedhart y col., 1984):
(3.1)
donde:
V = es el volumen del edificio estudiado
c(t) = es la concentración de gas trazador en el tiempo t
dc/dt = es la relación de cambio de concentración con el tiempo
F(t) = es la cantidad del gas aportado en el tiempo
Q(t) = es el flujo de salida de aire del edificio en el tiempo t.
La ecuación 3.1 se basa en las siguientes suposiciones: el flujo de aire fuera del
edificio es el proceso dominante que renueva el gas trazador, el gas no reacciona
químicamente ni es absorbido por las paredes interiores, la concentración de gas
en el edificio es uniforme y puede representarse por un valor simple (ASHRAE,
1993).
Si se asume que la densidad del aire interior y exterior es idéntica, Q se refiere al
flujo de aire en el edificio, y la relación Q(t)/V es la denominada Tasa de
ventilación . Por lo tanto la ecuación 3.1 puede reescribirse:
(3.2)
Existen varias técnicas para determinar la tasa de ventilación utilizando gas
trazador, para un aula utilizaremos el método de inyección constante y el método
de descenso de la concentración (Bot, 1983; Goedhard y col., 1984; de Jong,
1990):
P á g i n a | 27
3.4.1.2 Método de Inyección Constante.
Mediante esta técnica se inyecta el gas trazador al interior del aula de forma
constante. Después de transcurrir un tiempo suficiente, el término transitorio se
reduce a cero, la concentración alcanza el equilibrio y en este caso dc/dt =0 con lo
que la ecuación 3.2 tomo la forma:
(3.3)
3.4.2 Dispositivo experimental.
Se realizaron 2 ensayos con el fin de determinar la tasa de intercambio de aire,
utilizando la técnica de inyección constante y el descenso de la concentración del
gas trazador en dos aulas de 250m3 y 370m3 de volumen respectivamente
localizadas en le ETSAV (Sant Cugat del Valles). En cada de las aulas se
estudiaron la renovación del aire la cual se define como la sustitución del aire
contenido en una sala por otro equivalente de aire limpio en un período de tiempo
determinado y las perdidas por infiltración que podríamos definir como el flujo de
aire exterior en un edificio a través de grietas y otras aberturas no intencionales
normalmente de las puertas exteriores de entrada y salida o bien como las fugas
de aire en un edificio.
Debido a que ambos sistemas se desarrollan mediante la incorporación del gas
trazador se procedió al estudio de los intercambios de aire antes señalados.
3.4.2.1 Características de las aulas de estudio.
AULA TIPO VOLUMEN (m3) CAPACIDAD
N°personas ORIENTACIÓN
TEORICA 4 250 66 N
TEORICA 2 370 126 N
AULA TEÓRICA 4
AULA T4 Planta arquitectónica ESCALA GRAFICA
AULA T4 Sección A ESCALA GRAFICA
1 2
3
Tabla 3. Cuadro de referencias de las aulas de estudio.
Figura 6. Planta y sección del aula.
T4.
P á g i n a | 29
FOTOGRAFÍAS AULA T4
Fotografía 1. Interior del aula T4
Fotografía 2 y 3. Interior del aula T4
AULA TEÓRICA 2
AULA T2 Planta arquitectónica ESCALA GRAFICA
AULA T2 Sección A ESCALA GRAFICA
4
5
Figura 7. Planta y sección del aula.
T4.
P á g i n a | 31
FOTOGRAFÍAS AULA T2
Fotografía 4. Interior del aula T2
Fotografía 5. Interior del aula T2
3.4.2.2 Procedimiento experimental.
De acuerdo con lo propuesto por diversos autores (Nederhoff y col., 1983;
Goedhart y col., 1984; Fernandez y Bailey, 1992) se utilizo el dióxido de carbono
(CO2) como gas trazador al cumplir con todas las características deseables como
objeto de estudio.
El procedimiento utilizado en cada una de las aulas experimentales fue el
siguiente:
1. En primer lugar se registraron los niveles de concentración de dióxido de
carbono en el exterior (ppm).
2. Acto seguido se verifico que el espacio experimental se encontrara en las
condiciones más desfavorables para su estudio (puertas y ventanas
completamente cerradas).
3. Se procedió a la distribución del gas en el aula empleando para ello un
cilindro VCO2 de 540gr de CO2 con un regulador de presión de CO2 de alta
precisión con una válvula solenoide con una salida de 6mm de diámetro,
ambos equipos diseñados específicamente para uso avanzado en acuarios.
4. Simultáneamente y para garantizar la mezcla uniforme del gas con el aire
del aula, durante todo el proceso de distribución se mantuvo cerrada el aula
durante 24 hr.
5. El proceso de cierre de la puerta de acceso principal no supero en ningún
caso el minuto.
6. Para determinar la concentración de gas trazador en el aire del aula se
muestreo en un punto localizado a 3 m de la pared que colinda con el
exterior (cancelería) y a 1.2 m de altura al extremo opuesto de la fuente de
CO2 en el aula.
7. El gas se bombeo hasta el medidor de CO2 TESTO 435 que permitió
determinar en cada momento la concentración de dióxido de carbono
(figura 2)
8. A concluir el periodo de medición de 24 hrs como dato último se registro la
concentración de CO2 en el exterior (ppm).
P á g i n a | 33
De forma simultánea a las medidas de variación de concentración del gas trazador
se midieron los siguientes parámetros ambientales: Temperatura, Humedad y
Presión Atmosférica.
Los datos de concentración del CO2 así como las variables ambientales se
registraron mediante el mismo equipo (TESTO 435) tomándose lecturas con una
media de 20 segundos durante 24 hrs.
En la figura 3.6 y 3.7 se presentan un esquema con la localización de cada uno de
los equipos empleados en las determinaciones experimentales.
AULA A B C D
TIPO ALTURA DE LA
FUENTE (m)
ALTURA (m)
DEL MEDIDOR
CO2
DISTANCIA
ENTRE AMBAS
(m)
DISTANCIA DE
LOS MUROS
LATERALES
TEORICA 4
1,40 1,20 7,00
3,90
TEORICA 2
1,40 1,20 10,00
4,30
Figura 8. Equipo de medición TESTO 435.
Tabla 3. Ubicación de los equipos de medición.
Figura 9. Esquema de ubicación de equipos de medición.
INDICA RECEPTOR DE CO2, MEDIDOR TESTO 435.
INDICA FUENTE DE CO2, CILINDRO VCO2 DE 540g.
Fotografía 6. Fuente de CO2.
Fotografía 7. Medidor de CO2.
P á g i n a | 35
Registro fotográfico de la fase de muestreo
Fotografía 8. Fuente de CO2.
Fotografía 10. Medidor de CO2.
Fotografía 9. Descarga de datos.
Fotografía 11. Fuente de CO2.
Tratamiento de datos
Una vez obtenidos los datos experimentales se utilizó el programa Testo Confort
Software X35 para su descarga (figura 3) y posteriormente una hoja de cálculo
(Microsoft Excel v.7.0) para su procesamiento obteniéndose en cada ensayo los
valores de concentración de CO2, temperatura, humedad y presión.
Posteriormente se estableció la ecuación para calcular la razón de cambio de CO2
en el interior con respecto a la concentración exterior, para esto se analizó la caída
de la concentración y la emisión constante del gas trazador.
Para cada uno de los métodos se considero la siguiente ecuación:
Figura 10. Comportamiento del CO2 en T
Figura 11. Comportamiento del CO2 emisión
constante
Figura 12. Comportamiento del CO2 caída de
concentración.
SUMINISTRO VCO2
P á g i n a | 37
3.3 Resultados
Los ensayos experimentales han permitido obtener la ecuación de la tasa de
renovación del aire por infiltración en función a la concentración de partículas por
millón (ppm) de CO2 en el interior del aula, esto con respecto a la inyección
constante de CO2 y a la caída de la concentración del mismo.
CASO DE ESTUDIO 1: Inyección constante de CO2.
(3.2)
TABLA 3.3.1 Tasa de renovación de aire en función de la concentración de CO2 (ppm) y su
ascenso en el tiempo t.
AULA
TIPO VOLUMEN
CONCENTRACIONES DE CO2
TIEMPO
(hrs)
RENOVACION
DE AIRE
VCO2 (ppm)
CO2 FINAL
(ppm)
- 355 exterior
CO2
INFILTRADO
(ppm)
TEORICA
2 *2
CARGAS
370
1504 740 764
1
TEORICA
4 *1
CARGA
250
1113 479 634
1
*Una carga de CO2 equivale al suministro de un cilindro de 540 g.
donde:
t2 = es la concentración final de CO2.
t0 = es la concentración exterior de CO2.
V = es el volumen de la edificación.
VCO2 = es la concentración de CO2
suministrado.
ENSAYO AULA TEÓRICA 4
Tabla 4. Trayecto del CO2 si el espacio fuera estanco.
Tabla 5. Trayecto del CO2 real.
P á g i n a | 39
Figura 13. Trayecto del CO2 en el aula Teórica 4.
Tabla 6. Perdidas por infiltración en el aula Teórica 4.
T0 = Concentración de CO2 en el exterior (balance con el interior).
T1 = Concentración de CO2 si no existiera infiltración. (calculo matemático).
T2 = Concentración de CO2 real (con perdidas por infiltración).
Tabla 7. Ganancias por infiltración en el aula Teórica 4.
ENSAYO AULA TEÓRICA 2 (2 CARGAS DE VCO2)
Tabla 8. Trayecto del CO2 si el espacio fuera estanco.
P á g i n a | 41
Tabla 9. Trayecto del CO2 real.
Figura 14. Trayecto del CO2 en el aula Teórica 2.
T0 = Concentración de CO2 en el exterior (balance con el interior).
T1 = Concentración de CO2 si no existiera infiltración. (calculo matemático).
T2 = Concentración de CO2 real (con perdidas por infiltración).
Tabla 10. Perdidas por infiltración en el aula Teórica 2.
Tabla 11. Ganancias por infiltración en el aula Teórica 2.
P á g i n a | 43
CASO DE ESTUDIO 2: Caída de la concentración de CO2.
AULA T4 – CAÍDA DE LA CONCENTRACIÓN
donde:
t0 = es la concentración de CO2 exterior.
t1 = es la concentración inicial de CO2.
t2 = es la concentración final de CO2.
V = es el volumen de la edificación.
T0 = Concentración de CO2 en el exterior (balance con el interior).
T1 = Nivel máximo alcanzado de CO2.
T2 = Nivel mínimo alcanzado de CO2. (estado de equilibrio)
Tabla 12. Caída de la concentración de CO2 en el aula Teórica 4.
P á g i n a | 45
AULA T2 – CAÍDA DE LA CONCENTRACIÓN
Figura 16. Caída de la concentración de CO2 en el aula Teórica 2.
T0 = Concentración de CO2 en el exterior (balance con el interior).
T1 = Nivel máximo alcanzado de CO2.
T2 = Nivel mínimo alcanzado de CO2. (estado de equilibrio)
Tabla 13. Caída de la concentración de CO2 en el aula Teórica 2.
P á g i n a | 47
OBJETIVO PLANTEADO
Figura 17. Tasa de ocupación del aula Teórica 2 con respecto al los niveles de CO2 óptimos según el
RITE.
Figura 18. Tasa de ocupación del aula Teórica 2 con respecto al los niveles de CO2 óptimos según
ASHRAE
Figura 19. Tasa de ocupación del aula Teórica 2 con respecto al los niveles de CO2 más comunes
encontrados en aulas según diversos estudios.
P á g i n a | 49
Conclusiones de los resultados
En base a los resultados obtenidos se pudo determinar:
1.- Que las perdidas por renovación del aire en el interior de las aulas en la
situación más desfavorable (puertas, ventanas t cortinas cerradas) en el método de
la inyección constante está por debajo de 1 renovación.h, por lo que no se cumple
la función de evitar que el CO2 que producen sus ocupantes se concentre en
niveles que exceden lo optimo según la normativa de 500 ppm sobre la
concentración exterior (RITE).
2.- Que la renovación de aire en el interior de las aulas en la situación más
desfavorable (puertas, ventanas t cortinas cerradas) en el método de la caída de la
concentración del CO2 está por debajo de 1 renovación.h, sin embargo por el
tiempo de reposo del gas los niveles en el interior de las 2 aulas se estabilizaron
hasta alcanzar el equilibrio (interior-exterior) en un periodo de tiempo de 6 a 10 hrs
según el volumen de las mismas, por lo que cumple la función de evitar que la
concentración de CO2 producida el día anterior por sus ocupantes permanezca en
el interior.
Conclusiones de la técnica.
En base al ensayo realizado en las aulas T4 y T2 de la ETSAV se concluye lo
siguiente:
1.- Los cilindros VCO2 elegidos para el suministro del gas, al ser de un tamaño
moderado pero muy práctico en su uso, no fueron suficientes las cargas de CO2
aplicadas en las aulas, por lo que se deberá de reconsiderar nuevamente uso para
los siguientes ensayos o bien incorporar más cilindros para obtener un resultado
más objetivo.
2.- De igual manera al contar con un solo medidor de CO2, y al estar este situado a
un distancia promedio de 9 mts en relación a la fuente, no nos podemos basar en
los resultados obtenidos más que como solo una aproximación al problema.
Referencias bibliográficas
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Guide John Wiley & Sons, Chichester, England, 1991.
P á g i n a | 51
Equipo de medición
Cilindro de CO2 de 567 g
Válvula reguladora de presión
Manguera
Medidor de CO2, temperatura y humedad modelo Testo
Procedimiento
- Determinar el caudal de suministro por minuto para relacionarlo con la
expiración de una persona.
- Determinar el área habitable del aula según la UNE-EN-13779 (ventilación
de edificios no residenciales)
- Definir los puntos de medición