Para caracterizar la calidad del aire dentro de nuestros edificios deberíamos analizar numerosos factores y contaminantes interiores, entre ellos: monóxido de carbono (CO) y dióxido de nitrógeno (NO₂), partículas finas y ultrafinas, radón, compuestos orgánicos volátiles (COV), formaldehído, dióxido de carbono (CO₂)… la lista es larga. Sería interesante utilizar sensores que pudieran medir los valores de todos estos contaminantes en todos los espacios, pero los recursos son limitados. El impacto ambiental y el coste económico son parámetros importantes a tener en cuenta. Por ello, intentando optimizar, hay que pensar cuáles son los espacios más importantes a monitorizar y cuáles son las variables más importantes a medir.

En más de 60 espacios del Campus Río Ebro de la Universidad de Zaragoza (cafeterías, bibliotecas, aulas y laboratorios) ya hemos instalado más de 90 sensores inalámbricos geolocalizados que miden en tiempo real los niveles de CO₂, temperatura, humedad, presencia, etc. 

El proyecto ‘SensoriZAR’ tiene como objetivo medir para analizar todo tipo de información con la que tomar decisiones basadas en datos: las mejores decisiones para seguir avanzando hacia menor consumo, menor impacto ambiental, mayor confort y, especialmente en la situación actual de pandemia, aumentar la seguridad para la salud de las personas. Monitorizar en tiempo real los aforos y la climatización permite un ajuste dinámico, inteligente, tanto de la energía como de la ocupación de los espacios de forma personalizada y predictiva. Este trabajo se basa en un ecosistema de Internet de las Cosas (IoT) de ultrabajo consumo, con ‘hardware’ y ‘software’ libre, que permite aplicar el concepto de gemelos digitales (‘digital twins’) para convertir los campus universitarios en factorías de aprendizaje y contribuciones tecnológico-científicas con impacto social.

El proyecto

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¿Cuándo debemos ventilar?

Medir CO₂ y actuar sobre la ventilación consigue un doble objetivo: mejorar tanto la salud de las personas como la eficiencia energética. Las partes por millón (ppm) de CO₂ en el aire nos dan un índice del nivel de ventilación que tenemos. Al diluir o bajar la concentración de CO₂ también estamos bajando la concentración del resto de contaminantes. Igual que el CO₂ es emitido por las personas, los aerosoles infecciosos, también. Por tanto, de manera coloquial podríamos decir que con la medida de CO₂ tenemos un ‘chivato’ que nos avisa de cuándo necesitamos ventilar y en qué cantidad. Si en exteriores se suelen dar valores de 400 ppm a 450 ppm, en interiores sería deseable no superar los 800 ppm en momentos de alta incidencia de virus respiratorio. En periodos de menos riesgo se proponen valores límite en torno a 1.000 ppm de CO₂.

¿Qué podemos hacer para mejorar la calidad del aire interior de nuestros edificios?

Para poder diagnosticar, primero hay que medir. Si lo que medimos indica que la calidad de aire no es la deseable, hay que ventilar para diluir contaminantes, disminuyendo su concentración mediante el aporte de aire exterior. Cuando ventilamos, intentamos que el aire interior tenga una calidad igual o mejor que el aire exterior. Podemos tener mejor calidad de aire en el interior gracias a sistemas de filtración que retienen partículas contaminantes existentes en el aire exterior. Numerosos estudios demuestran la relación entre ventilación y salud. 

Hay dos formas de ventilar: ventilación natural, abriendo las ventanas, y ventilación mecánica, usando ventiladores para impulsar el aire. Y aunque a priori podríamos pensar que la ventilación natural es una solución aceptable, para los edificios no residenciales (colegios, universidades, hospitales, residencias, oficinas, naves industriales...) es mucho más eficiente la ventilación mecánica.

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¿Cuáles son las ventajas de la ventilación mecánica respecto de la ventilación por ventana?

Una de las principales ventajas es que se consigue mayor eficiencia energética. Los sistemas de ventilación mecánica, acoplados con los sistemas de climatización, permiten incorporar unos equipos llamados intercambiadores de calor o recuperadores de calor. En invierno, el aire caliente del interior que expulsamos al ventilar calienta el aire frío exterior que introducimos. En los meses de verano ocurre al contrario. Estos equipos de recuperación permiten ahorros de energía muy considerables: entre un 50 y un 90%. Calentar grandes cantidades de aire en invierno y enfriar grandes caudales de aire en verano tiene un alto coste en energía, no debemos abrir ventanas, tenemos que ventilar a través de sistemas de ventilación de doble flujo con recuperador de calor.

Además, este tipo de ventilación mecánica permite mejorar el nivel de confort, ya que el aire entra tratado térmicamente; filtrar tanto la contaminación que viene del exterior como el aire recirculado; sacar partido de las diferentes técnicas y equipos para difusión de aire; reducir la influencia del ruido de la calle y evitar la entrada de insectos; y controlar mejor la cantidad de aire exterior que se introduce y el momento adecuado para hacerlo. Esto es lo que se denomina ventilación controlada en función de la demanda (en función del CO₂).

Belén Zalba Nonay Departamento de Ingeniería Mecánica. I3A-Unizar

Este artículo se ha realizado con la colaboración de la Unidad de Cultura Científica de la Universidad de Zaragoza

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