Calidad de aire interior en edificios de oficinas

Uno de los aspectos más importantes en los espacios interiores es la calidad del aire, la cual deriva de una instalación y evaluación adecuada del inmueble. Las características para cumplir con una adecuada CAI son esenciales.

El estándar que rige el tema de la ventilación para obtener la calidad en el aire interior es el ASHRAE-62.1-2010.

Alejandro Trillo.

A00000118Hoy en día, la calidad del aire interior juega un papel sumamente importante dentro del proceso de diseño de un inmueble, ya que está directamente relacionado con el confort, el bienestar y la productividad de los ocupantes. En este caso, se hablará específicamente de edificios de oficinas y, para entender la calidad de aire interior, se empezará por definir conceptos básicos que se relacionan directamente con este tema.

El aire es una mezcla de gases conformado por 21 por ciento de oxígeno, 78 por ciento de nitrógeno y 1 por ciento de argón, CO2 y otros gases nobles. Además de esto, se encontrarán impurezas permanentes por procesos materiales, como la erosión del viento  y evaporación del mar, entre otros. A esto hay que sumarle los contaminantes hechos por el hombre, causados por la generación de electricidad, el transporte,  la industria, etcétera.

Clasificación de contaminantes en el aire
– Polvos / humos: principalmente partículas sólidas
– Niebla / smog: principalmente partículas líquidas
– Bioaerosoles: virus, bacterias, esporas, alergénicos

Las partículas pueden clasificarse, por su tamaño, en grandes, finas, visibles o invisibles, macroscópicas, microscópicas o submicroscópicas. Para la medición de partículas se cuentan las que están antes y después del filtro, en 12 rangos de tamaño, entre 0.3 y 10 micrómetros; con base en estos datos, para cada tamaño se determina el valor reportado de mínima eficiencia (MERV).

Contaminantes gaseosos
– Gases / vapores
– Orgánicos / inorgánicos
– Polares (base agua) / no polares (base solvente)

La concentración de los contaminantes gaseosos se mide de la siguiente manera:
– ppm = partes de contaminante, por volumen, por un millón de partes de aire, por volumen
– ppb = partes de contaminante, por volumen, por un billón de partes de aire, por volumen
– 1000 ppb =  1 ppm
– mg/m3  = miligramos de contaminante por metro cúbico de aire
– ug/m3  = microgramos de contaminante por metro cúbico de aire

Finalmente, se tienen los compuestos orgánicos volátiles, cuyo origen son los muebles, alfombras, adhesivos, selladores, pinturas, etcétera. Generalmente, en edificios nuevos se encuentran niveles altos, pero con buena ventilación se puede reducir la concentración en sólo cinco meses.  Éste es un tema muy importante dentro de la certificación LEED, ya que, aparte de la ventilación, algunos de los créditos van relacionados directamente con los niveles de VOC en los materiales.

Una vez analizados estos conceptos, es posible pasar a la ventilación y la infiltración. La ventilación utiliza aire exterior para diluir y remover contaminantes. Ésta es intencional, a diferencia de la infiltración, que no es deseada. La ventilación puede ser de dos tipos: mecánica o natural, y depende del tipo de aplicación y diseño del inmueble; generalmente se utiliza ventilación mecánica. Se debe tratar de evitar suministrar más aire exterior del necesario o requerido por los estándares, pero siempre teniendo el edificio presurizado, que es lo que nos ayuda a evitar la infiltración.

El estándar que rige el tema de la ventilación para obtener la calidad en el aire interior es el ASHRAE-62.1-2010. Este estándar aplica para todos los espacios con ocupación humana. Éste define los requerimientos para el diseño, instalación, commissioning, operación y mantenimiento de los sistemas de ventilación y limpieza del aire.

En el estándar se menciona la calidad del aire exterior, la cual deberá cumplir, tanto con la calidad del aire local, como la calidad de aire a nivel regional.  En en el Distrito Federal, se puede acudir al sistema de monitoreo atmosférico de la Ciudad de México y, además, deberá cumplir con los estándares de calidad del aire exterior de la Environmental Protection Agency. Si no cumple, deberá ser tratado antes de su uso.

Una alternativa viable, en caso de no encontrar los datos, es llevar a cabo las mediciones correspondientes para determinar la calidad del aire exterior y corroborar si se está dentro de los parámetros de los estándares.

Es importante definir si en el edificio se contará con ventilación natural o mecánica, pues las consideraciones son diferentes para ambos casos.  Para ventilación natural, es necesario contar con espacios permanentemente abiertos y con ventanas o techos operables; el área abierta deberá de ser como mínimo un 4 por ciento del área ocupada.

Para ventilación mecánica se deberán hacer consideraciones para balanceo y el sistema deberá ser capaz de suministrar la cantidad de aire de ventilación mínima establecida por el estándar para cualquier condición de carga dentro de los espacios.

Otro punto muy importante para edificios son los plenos, ya que cuando éstos se usan para recircular aire de retorno y distribuir aire de ventilación, el sistema deberá ser capaz de suministrar el mínimo flujo de aire. Otra alternativa es conectar el aire de ventilación mediante ductos directamente a las unidades terminales.

La controlabilidad de los sistemas es otro punto muy importante porque va ligado a un crédito LEED; por ello, hay que estar seguros de que para cada componente exista control y el sistema sea capaz de suministrar el flujo mínimo aceptable. Otros puntos importantes que considera el estándar son la humedad relativa, el acceso para inspección, limpieza y mantenimiento, consideraciones para envolvente, etcétera. Para calcular la ventilación y asegurar la calidad del aire interior, existen dos procedimientos: gasto de aire de ventilación y Calidad del Aire Interior (IAQ, por sus siglas en inglés).

El gasto de aire de ventilación es un método prescriptivo en el cual los flujos de aire exterior que se suministran al edificio son determinados por el tipo de aplicación, el nivel de ocupación, la actividad de los ocupantes y el área ocupada. Para determinar el gasto de aire exterior se tiene que acudir a la tabla 6.1 del estándar 62.1, que menciona lo siguiente:

– Rp: Flujo de aire exterior por persona
– Ra: Flujo de aire exterior por área
– Flujo de aire exterior – Vbz = Rp x Pz  +  Ra x Az
– Pz: Número de personas en la zona
– Az: Área neta utilizable de la zona (ft2)
– Flujo de aire exterior a la zona Voz = Vbz / Ez

Por otra parte, el procedimiento IAQ es un método en el cual los flujos de aire exterior que se suministra al edificio, así como otros parámetros de diseño, están basados en el análisis de fuentes contaminantes, concentraciones y parámetros de aceptación.

Para un edificio se cuenta con tres sistemas diferentes: el sistema unizona, el sistema multizona y el sistema dedicado de ventilación.

Sistema unizona: suministra una mezcla de aire exterior y aire recirculado; el flujo de aire exterior deberá de ser el mismo que el flujo en la zona
Sistema multizona: en éste la relación de aire exterior con la de suministro es constante; algunas zonas no podrán recibir suficiente aire de ventilación y el flujo de aire exterior deberá corregirse por medio de diversidad y eficiencia de ventilación
Sistema dedicado: en este sistema, una manejadora suministra el aire exterior a todas las zonas del edificio y es independiente del sistema primario de aire. El aire exterior es acondicionado y es llevado a los espacios mediante un sistema de distribución independiente. A este sistema se le puede incorporar control de ventilación por demanda con sensores de CO2 y cajas VAV

De estos tres sistemas, el que se utiliza comúnmente en edificios es el dedicado, ya que ayuda a cumplir con los aspectos de LEED y su confiabilidad y eficiencia son mayores.

Ahora bien, es importante mencionar la importancia de la calidad de aire interior en edificios LEED, pues sin ella no se podría aspirar a la certificación. En México y en el mundo, la tendencia hacia la sustentabilidad es inminente y la certificación es un modo de medirla. Cada vez más desarrolladores y dueños buscan estar certificados, tanto por los beneficios en ahorro de energía y contribución al medioambiente, como por el bienestar, el confort y la productividad de los ocupantes que los habitan.

En la certificación LEED, la calidad del aire interior participa en los siguientes apartados de la sección Calidad del Ambiente Interior (IEQ, por sus siglas en inglés):

IEQ-Prerrequisito 1. Minimum Indoor Air Quality Performance: como su nombre lo indica, al ser un prerrequisito es obligatorio cumplirlo; de no hacerlo, no hay certificación. En éste se establece la calidad del aire interior para asegurar el confort y bienestar de los ocupantes. Esto se logra mediante el cumplimiento de las secciones 4 a la 7 del estándar ASHRAE 62.1-2007 (para LEED 2009), y los sistemas de ventilación mecánica deberán de utilizar el método de gasto para ventilación
IEQ-Crédito 1. Outdoor Air DeliveryMonitoring: la intención de este crédito es proveer la capacidad de monitoreo en el sistema de ventilación. Se deberán de instalar sistemas de monitoreo y sensores de CO2 para mantener los requerimientos mínimos de diseño. El equipo deberá de estar configurado para generar una alarma cuando los niveles de CO2 o el flujo de aire de ventilación varíe en 10 por ciento o más de los valores de diseño
IEQ-Crédito 2. Increased Ventilation: este crédito pide que, además de cumplir con los requerimientos mínimos establecidos en el prerrequisito, se pueda proveer 30 por ciento más de aire de ventilación
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Fuentes
ASHRAE Standard 62.1-2007
ASHRAE Standard 62.1-2010
LEED Reference Guide 2009
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Alejandro Trillo
Estudió Ingeniería Industrial en el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, campus Estado de México. Posteriormente, hizo una maestría en Gestión de la Energía, en el New York Institute of Technology-Old Westbury. Con ocho años de experiencia en el sector HVAC, forma parte del Comité Técnico de Sume desde 2012 y, dentro de ASHRAE, Capítulo Ciudad de México, se encarga del Comité YEA desde 2013. Es especialista en Diseño HVAC, Construcción y Modelado, y Certificación LEED. Actualmente, es director Comercial en Ingeniería en Aire y Control (IACSA).

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Un comentario

  1. Un dato curioso, en Europa la esperanza de vida se ve reducida 8 meses debido a la baja calidad del aire, por lo tanto esto no es un tema para tomárselo a broma. De hecho la OMS estipula que unos 7 millones de personas mueren en el mundo debido de la contaminación del aire.

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