Aire Acondicionado

El reto de la climatización escolar

Uno de los pilares de la sociedad es la educación, cuya impartición requiere de espacios bien habilitados que favorezcan el aprendizaje. Las condiciones de confort y calidad del aire interior que brinda una climatización adecuada posibilitan dicha tarea. En México, existen dependencias del Gobierno encargadas de regular este tema

Horacio Verdiguel

De acuerdo con la publicación “Principales Cifras, Sistema Educativo de los Estados Unidos Mexicanos Ciclo Escolar 2018-2019”, emitido por la Secretaría de Educación Pública y que incluye los niveles básicos, medio superior y superior, en México existen 259 mil 708 escuelas, de las cuales 5 mil 535 planteles corresponden al nivel superior.

Uno de los organismos encargados de fortalecer la infraestructura educativa del país es el Instituto Nacional de la Infraestructura Física Educativa (INIFED)*, antes CAPFCE (Comité Administrador del Programa Federal de Construcción de Escuelas).

Desde sus inicios, en 1944, el CAPFCE participó activamente en la elaboración de proyectos, construcción y supervisión de la infraestructura educativa de México en todos los niveles escolares. Posteriormente, el 1 de febrero de 2008, en concordancia con el Plan Nacional de Desarrollo y las estrategias del Gobierno Federal en esa época, fue creado el INIFED, el cual proporciona capacitación, consultoría, elaboración de proyectos y asistencia técnica para las escuelas, incluyendo aquellas que requieren equipos de aire acondicionado (refrigeración y calefacción), debido a la ubicación geográfica del inmueble, para proporcionar confort a los usuarios que estudian y laboran en estos planteles.

En el INIFED, el área de proyectos y, específicamente, de Ingeniería, a través de las especialidades de estructuras, hidráulica, eléctrica y arquitectura complementan los proyectos de aire acondicionado.

En cuanto a los temas HVAC, dicho Instituto presentó las Normas y especificaciones para estudios, proyectos, construcciones e instalaciones; y se abordan específicamente en el Volumen 5, Instalaciones de Servicio. Tomo III, Instalaciones de Aire Acondicionado (2014).

Esta normatividad también se aplica a la revisión de proyectos elaborados por empresas externas al organismo en toda la república mexicana.

Asimismo, tomando en cuenta la clasificación climática de Köppen, se elaboró la división del territorio mexicano (Figura 1) de acuerdo con su clima (cálido, templado y frío), y por su grado de humedad (seco y húmedo).

Figura 1. División climática de la república mexicana

El estudio mencionado considera las siguientes condiciones climatológicas para las zonas geográficas en el país y para cuestiones de proyectos de aire acondicionado:

  • La mesa del norte es una zona extremosa con clima cálido-seco en verano y frío durante el invierno.
  • La zona tropical cuenta con clima cálido-húmedo en verano y temperatura media mayor a 18 °C en el mes más frío.
  • La zona del altiplano tiene regiones con climas templados, cálido-seco y frío.

En el último censo escolar 2018-2019 se tenían registradas 5 mil 535 escuelas de nivel superior en México, de las cuales 3 mil 252 son privadas y 2 mil 283 corresponden a escuelas públicas que dependen del gobierno estatal y federal. Estas cifras representan un 59 por ciento de colegios privados y un 41 por ciento de escuelas públicas. La población estudiantil atendida a nivel superior en estos planteles asciende a más de 3.9 millones de alumnos.

Las entidades con más instituciones públicas de nivel superior (Figura 2) en el país son:

  1. Estado de México: 190
  2. Ciudad de México: 178
  3. Veracruz: 168
  4. Chiapas: 115
  5. Puebla: 102

Figura 2. Escuelas públicas de nivel superior por estado en México

Climatización en pro de la educación
El área de ingeniería del CAPFCE consideraba únicamente en sus proyectos de aire acondicionado los equipos que operaban con el refrigerante R-22 (HCFC), ya que era la única alternativa en el mercado, aun con el conocimiento de los riesgos que éste provocaba a la capa de ozono y su contribución al efecto invernadero en el planeta.

Actualmente, se han tomado medidas muy estrictas con el personal que da mantenimiento a estos equipos, poniendo énfasis en que las instalaciones no presenten fugas de refrigerante para evitar estar cargando continuamente los equipos, también empleando las herramientas que permitan recuperar el refrigerante y no liberarlo al medioambiente como se hacía antes.

También se hace hincapié en que, al presentarse una falla eléctrica que ocasione la quemadura del embobinado del compresor, se contaminará el refrigerante y deberá ser evacuado y canalizado a una empresa para su reciclaje, regeneración o la disposición final como residuo peligroso, según sea el caso.

Si sucede una falla del compresor, deberá evaluarse la factibilidad de la reparación, o bien, la sustitución por un equipo nuevo que opere con un refrigerante alterno. El R-22 ha sido sustituido por el refrigerante alternativo a largo plazo R-410A, que es una mezcla de refrigerantes HFC-32 y HFC-125; por lo tanto, es un gas HFC (hidrofluorocarbono) que no daña la capa de ozono, pero que sí contribuye al efecto invernadero del planeta (Figura 3).

Figura 3. Efecto invernadero

Reduciendo los GEI
El IPCC Glossary señala que los gases de efecto invernadero (GEI) son compuestos integrantes de la atmósfera, de origen natural y antropogénico (emitidos por las actividades humanas), que absorben y emiten radiación en determinadas longitudes de ondas del espectro de radiación infrarroja emitido por la superficie de la Tierra, el cielo y las nubes; esta propiedad causa el efecto invernadero. El vapor de agua (H2O), dióxido de carbono (CO2), óxido nitroso (N2O), metano (CH4) y ozono (O3) son los principales GEI en la atmósfera terrestre. Además, existe en la atmósfera una serie de GEI totalmente producidos por el hombre, como los halocarbonos y otras sustancias que contienen cloro y bromuro, de las que se ocupa el Protocolo de Montreal.

Por otro lado, además del CO2, N2O y CH4, el Protocolo de Kioto aborda otros gases de efecto invernadero, como el hexafluoruro de azufre (SF6) con aplicaciones eléctricas en subestaciones por ser un gran aislante, los hidrofluorocarbonos (HFC) utilizados en aire acondicionado y refrigeración, y los perfluorocarbonos (PFC).

En el documento Información técnica sobre gases de efecto invernadero y el cambio climático, publicado por la Subdirección de Meteorología del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) de Colombia, Henry Oswaldo Benavides y Gloria Esperanza León mencionan que las moléculas de los GEI son capaces de absorber y reenviar las radiaciones de onda larga provenientes del Sol y que la superficie de la Tierra refleja hacia el espacio, controlando el flujo de energía natural a través del sistema climático. Por tanto, el clima debe adaptarse o ajustarse a los incrementos en las concentraciones de los GEI para mantener el balance energético de la atmósfera. El ajuste es por tanto un cambio climático que se manifiesta como un aumento de la temperatura global, cuyas consecuencias son “aumento del nivel del mar, cambios en los regímenes de precipitación y en la frecuencia e intensidad de los eventos climáticos extremos”. El impacto para el ser humano recae en la agricultura, los recursos hídricos, los ecosistemas, la salud humana, alimentación, entre otros.

Hace 32 años México firmó el Protocolo de Montreal (16 de septiembre de 1987); se comprometió a la eliminación de los refrigerantes que ocasionan la destrucción de la capa de ozono, en particular, los refrigerantes R-11 y R-12, en una primera etapa para las aplicaciones en la industria de la refrigeración y aire acondicionado central. Otro de sus compromisos fue la integración, en su momento, de los refrigerantes alternativos en la década de los noventa (R-123, R-404A y R-407C), que se usaron en ese periodo de transición, los cuales no tuvieron mucha difusión y campo de aplicación debido a los altos costos requeridos para efectuar el retrofit a los equipos y por las pérdidas de eficiencia en el enfriamiento de los mismos (Figura 4).

Figura 4. La evolución histórica de los refrigerantes

Consciente de los daños que ocasionan los refrigerantes HCFC que utilizan los equipos de aire acondicionado, el INIFED ha recomendado el refrigerante R-410A y equipos inverter en sus proyectos debido al menor consumo de energía eléctrica en su operación y los ahorros energéticos que tendrán los planteles.

Todos los proyectos que se elaboran en dicho instituto indican las características de los equipos (marca, modelo, refrigerante HFC, capacidad del equipo en BTU, potencia en watts, amperaje, voltaje y capacidad del interruptor termomagnético).

La implementación de estos equipos en el ámbito educativo federal se puede aplicar en los planteles de todos los niveles, debido al tiempo de permanencia que pasan los alumnos y maestros en las aulas de las escuelas. Sin embargo, el enfoque está basado únicamente en el nivel superior.

Por otra parte, debido a las características arquitectónicas que tienen los planteles educativos, considerando la distribución de aulas, oficinas, laboratorios y auditorios, se seleccionan equipos de aire acondicionado con compresores inverter para obtener mejores condiciones en el consumo de energía eléctrica.

Como consecuencia de varios estudios, en el 2004 se elaboraron las Tablas de coeficiente de transmisión térmica para muros, entrepisos, losa de concreto [Tabla 1], losas de vigueta y bovedilla [Tabla 2], características de los materiales y sus dimensiones, así como muro de block hueco (Tabla 3).

Tabla 1. Losa de concreto

Tabla 2. Losas de vigueta y bovedilla

Tabla 3. Muros de block hueco

Figura 5. Dimensiones block hueco

Acciones para la prevención
De este modo, el INIFED lleva a cabo inspecciones periódicas en los inmuebles para revisar la infraestructura. Esta revisión incluye a los equipos de aire acondicionado, con la finalidad de detectar áreas de oportunidad en el mantenimiento y servicio.

Actualmente, existe una gran variedad de marcas y capacidades de equipos instalados en los diversos planteles educativos a lo largo y ancho de México, entre los que sobresalen las unidades tipo minisplit, ventana, paquete, evaporativas, fan and coil de expansión directa; en casos especiales, unidades enfriadoras de agua paquete con condensador enfriado por aire y con sistemas de bombeo para recirculación de agua helada conectados a equipos fan and coil y unidades manejadoras de agua helada.

Por los altos costos de adquisición, instalación, mantenimiento y consumo de energía eléctrica para la operación de los equipos de aire acondicionado, se considera su instalación únicamente en las zonas extremosas y tropicales.

Sin embargo, debido a la cantidad de edificios y sistemas de aire acondicionado instalados en los planteles educativos no es posible proporcionar datos reales sobre la cantidad instalada y el estado actual de los mismos.

Esta será una labor que tendrán que atender los municipios, pasando posteriormente a los estados hasta llegar al nivel federal; éstos deberán generar esta información. En específico, se deberá desarrollar una estrategia de mantenimiento predictivo permanente, definiendo claramente las funciones que desempeñarán tanto las instituciones de los distintos niveles como la comunidad escolar, sin esperar a que se presenten fallas en los equipos o se aplique un cambio de normatividad obligatorio para el aire acondicionado.

En virtud de su mayor eficiencia energética, se recomienda el uso de refrigerante R-410A y la instalación de sistemas inverter en los planteles mexicanos

Por lo tanto, el mantenimiento de las escuelas no debe recaer exclusivamente en los directores de los planteles y los padres de familia. Adicionalmente, se debe establecer un plan que asegure los recursos financieros necesarios en el corto, mediano y largo plazo, así como promover la participación más razonable entre los órdenes de gobierno y sus instituciones educativas.

Los proyectos de actualización de inmuebles y de construcción de nuevos espacios deben adaptarse a los modelos y necesidades particulares de las distintas zonas geográficas del país, pero, también, deben contar con asesoría en las áreas de arquitectura, estructuras, eléctrica, hidráulica y aire acondicionado, de lo contrario, todos los esfuerzos realizados no darán los resultados esperados por todos los involucrados en esta ardua tarea.
——-

Horacio Verdiguel
Ingeniero mecánico electricista por la Facultad de Ingeniería (UNAM). Cuenta con 30 años de experiencia en aire acondicionado e instalaciones electromecánicas; ha colaborado con varias empresas del ramo HVAC. También es instructor, auditor IMNC y agente capacitador externo DC-5 por la STPS en instalaciones electromecánicas y diversas normas mexicanas de seguridad e higiene.
——-

* En 2019, el Gobierno dictaminó, a través de la Ley General de Educación, que las asignaciones presupuestales, así como los recursos financieros y materiales del INIFED pasarán a formar parte de la Secretaría de Educación Pública.

Comentarios

Deja un comentario

Or

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Scroll to top