Sistemas de aire acondicionado (I)

La experiencia demuestra que los ambientes industriales próximos a la zona de confort durante los meses de verano aumentan la productividad, tienden a registrar un menor número de accidentes, tienen un menor índice de absentismo y, en general, contribuyen a mejorar las relaciones humanas. En el caso de los establecimientos de venta al por menor, los hospitales y los edificios con grandes superficies, la finalidad del aire acondi- cionado suele ser proporcionar confort térmico cuando las condi- ciones exteriores así lo requieren.

En ciertos ambientes industriales cuyas condiciones externas son muy duras, el objetivo de los sistemas de calefacción es proporcionar calor suficiente para evitar posibles efectos perjudi- ciales para la salud, más que para conseguir un ambiente térmico confortable. Factores que requieren una atención espe- cial son el mantenimiento y el uso apropiados del equipo de aire acondicionado, en particular si está provisto de humidificadores, ya que pueden convertirse en fuentes de contaminación micro- biana, con los riesgos que estos contaminantes tienen para la salud del ser humano.

Sistemas de calefacción (II)

Si la calefacción se suministra por medio de quemadores sin chimeneas de escape, será preciso prestar especial atención a la inhalación de los productos de la combustión. Por lo común, cuando los materiales combustibles son petróleo, gas o carbón de calefacción, producen dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono y otros productos de combustión. Existen límites a la exposición del ser humano a estos compuestos que es preciso controlar, en particular en espacios cerrados donde puede aumentar rápidamente la concentración de esos gases cuando disminuye la eficacia de la reacción de combustión. Planificar un sistema de calefacción supone siempre conseguir el equilibrio entre varias cuestiones, como un bajo coste inicial, la flexibilidad del servicio, la eficacia energética y la aplicabi- lidad. Por consiguiente, el consumo de electricidad durante las horas en que sea más económico, por ejemplo, podría rentabi- lizar el uso de calefactores eléctricos. Otra opción sería utilizar sistemas químicos de almacenamiento de calor que puedan utili- zarse después durante las horas punta de demanda (utilizando sulfato sódico, por ejemplo). Asimismo es posible estudiar la instalación conjunta de varios sistemas diferentes que funcionen de modo que se optimicen los costes.

La instalación de calefactores capaces de utilizar gas o petróleo de calefacción es especialmente interesante. El uso directo de electricidad implica un consumo de energía de primera clase que puede resultar cara en muchos casos, pero que puede aportar la flexibilidad necesaria en ciertas circunstancias. Las bombas de calor y otros sistemas de cogeneración que apro- vechan el calor residual, pueden aportar soluciones muy venta- josas desde el punto de vista financiero. El problema de estos sistemas es su alto coste inicial.

Hoy en día la tendencia en el ámbito de los sistemas de cale- facción y aire acondicionado es conseguir un funcionamiento óptimo ahorrando energía. Por consiguiente, los nuevos sistemas tienen sensores y controles distribuidos por los espacios que se van a calentar, con lo que se suministra calor sólo durante los tiempos necesarios para lograr confort térmico. Tales sistemas pueden ahorrar hasta un 30 % de los costes energéticos de la calefacción. En la Figura 45.12 se ilustran algunos sistemas de calefacción, con sus ventajas y sus inconvenientes.

Sistemas de calefacción (I)

El diseño de cualquier sistema de calefacción debe estar directa- mente relacionado con el trabajo que se va a realizar y con las características del edificio en el que se instalará. En los edificios industriales es difícil encontrar proyectos en los que se tengan en cuenta las necesidades de calefacción de los trabajadores, a menudo porque aún están sin definir los procesos y los puestos de trabajo. Normalmente, los sistemas se diseñan con un criterio muy abierto, contemplando sólo las cargas térmicas que existirán en el edificio y la cantidad de calor que es preciso suministrar para mantener una temperatura determinada en el edificio, sin tener en cuenta la distribución del calor, la situación de los puestos de trabajo ni otros factores parecidos de carácter menos general. Tales deficiencias en el diseño de ciertos edificios se traducen en carencias, como puntos fríos, corrientes de aire, un número insuficiente de elementos de calefacción y otros problemas.

Para conseguir un buen sistema de calefacción en la planificación de un edificio, se indican a continuación algunas de las cosas que será preciso tener en cuenta:

• La correcta colocación del aislamiento para ahorrar energía y para minimizar los gradientes de temperatura en el edificio.

• La máxima reducción de la infiltración de aire frío en el edificio para minimizar las variaciones de temperatura en las áreas de trabajo.

• El control de la contaminación del aire por medio de sistemas de extracción localizada y de ventilación por desplazamiento o difusión.

• El control de las emisiones de calor procedentes de los procesos utilizados en el edificio y su distribución en las áreas ocupadas del edificio.

Fórmula de confort: el método de Fanger

El método desarrollado por P. O. Fanger se basa en una fórmula que relaciona variables de temperatura ambiente, temperatura radiante media, velocidad relativa del aire, presión del vapor de agua en el aire ambiental, nivel de actividad y resistencia térmica de la ropa. En la Tabla 45.13 se presenta un ejemplo obtenido con la fórmula del confort que puede utilizarse en aplicaciones prácticas para obtener una temperatura confortable en función de la ropa, de la tasa metabólica de la actividad realizada y de la velocidad del aire.

Zona de confort térmico en un diagrama psicrométrico

La zona del diagrama psicrométrico correspondiente a las condi- ciones en las que un adulto percibe el confort térmico ha sido estudiado atentamente y definido en la norma de la ASHRAE a partir de la temperatura efectiva o temperatura medida con un termómetro seco en un recinto uniforme con un 50 por ciento de humedad relativa. En este recinto las personas tendrían el mismo intercambio de calor por energía radiante, convección y evaporación que tendrían con el nivel de humedad en el ambiente local dado. La ASHRAE define la escala de temperatura efectiva para un nivel de ropa de 0,6 clo (unidad de aislamiento; 1 clo corres- ponde al aislamiento que proporciona un conjunto de prendas normal), lo que supone un nivel de aislamiento térmico de 0,155 K m2W-1, donde K es el intercambio de calor por conduc- ción medido en vatios por metro cuadrado (W m–2) para un movimiento de aire de 0,2 m s–1 (en reposo), para un tiempo de exposición de una hora, en una actividad sedentaria elegida de 1 met (unidad metabólica = 50 Kcal/m2h). En la Figura 45.11 puede verse esta zona de confort y utilizarse en ambientes térmicos donde la temperatura del calor radiante sea aproxima- damente igual a la temperatura medida con un termómetro seco
y donde la velocidad del aire sea inferior a 0,2 m s–1 para personas vestidas con ropa ligera y que realicen actividades sedentarias.

Normas y directrices existentes (IV)

Por último, debe recordarse que los valores de referencia se establecen, en general, basándose en los efectos conocidos de las diferentes sustancias sobre la salud. Aunque esto puede representar a menudo una ardua tarea en el caso del análisis del aire interior, no tiene en cuenta los posibles efectos sinérgicos de ciertas sustancias. Entre éstas se encuentran, por ejemplo, los compuestos orgánicos volátiles (COV). Algunos autores han apuntado la posibilidad de definir los niveles totales de concen- tración de compuestos orgánicos volátiles (COVT) al que los ocupantes de un edificio pueden comenzar a reaccionar. Una de las principales dificultades estriba en que, desde el punto de vista del análisis, la definición de COVT todavía no se ha resuelto para satisfacción de todos.

En la práctica, el futuro establecimiento de valores de referencia en el relativamente nuevo campo de la calidad del aire interior estará determinado por el desarrollo de políticas ambientales. Ello dependerá de los avances del conocimiento en cuanto a los efectos de los contaminantes y de las mejorías en las técnicas analíticas que puedan ayudarnos a determinar estos valores.

FINAL CALIDAD DEL AIRE INTERIOR

Estimaciones obtenidas de tablas

Otros métodos utilizan valores obtenidos de tablas de prendas de vestir medidas previamente en maniquíes. Para investigar un conjunto de prendas de vestir, éste tiene que separarse en sus distintos componentes y buscar en la tabla el valor correspondiente a cada uno de ellos. Si se hace una elección incorrecta de la prenda más parecida que aparece en la tabla, pueden introdu- cirse errores. Para estimar el aislamiento intrínseco de un conjunto de prendas, los valores del aislamiento proporcionado por cada prenda tienen que introducirse en una ecuación sumatoria (McCullough, Jones y Huck 1985).