Análisis ambiental de dióxido de carbono

2032

Considerado como un gas asfixiante, las concentraciones elevadas en lugares cerrados son una amenaza inmediata para la vida.

Por Biblioteca Digital Fluke.

En la naturaleza, el CO2 es liberado por la respiración aeróbica de los organismos; luego, utilizado por las plantas para llevar a cabo el proceso de fotosíntesis.

Sin embargo, también es producido comercialmente y tiene muchos usos comerciales e industriales, los cuales van desde carbonatación de bebidas de hielo seco, hasta extintores de incendios. Entonces, ¿cuándo se convierte el CO2 en un factor significativo para la calidad del aire en interiores?

Los procesos que producen CO2 en un espacio ocupado incluyen respiración humana y animal; materia vegetal y animal en descomposición (basura en la cocina), y la quema de combustibles fósiles. La mayoría de los equipos que consumen combustibles fósiles, como hornos, calderas, calentadores de agua y chimeneas, cuentan con dispositivos para ventilar la combustión directamente hacia algún espacio libre; sin embargo, los sistemas de ventilación pueden inhibirse e incluso fallar.

Estándares para el CO2
El estándar ANSI/ASHRAE 62.1-2004 Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality (Ventilación para Calidad del Aire Interior) aborda los requisitos mínimos aceptables de ventilación y calidad del aire en espacios cerrados.

Dichos requisitos tienen la intención de minimizar el potencial de efectos adversos para la salud. La norma es aplicable a los espacios interiores, excepto cuando se les da usos diferentes que requieren mayor cantidad de ventilación.

En términos generales, las tasas de ventilación son seleccionadas para el control de olores y contaminantes basados en la densidad de ocupantes máxima esperada y el nivel de actividad:

Cuando se mantienen estos niveles, el CO2 producido por la respiración humana siempre debe ser aceptable y mantener niveles aptos para la salud

Cuando el espacio está en ocupación máxima esperada con la ventilación recomendada, los niveles de CO2, por lo general, serán entre 350 y 1 mil ppm, por encima de los niveles de CO2 del aire exterior

Esto es mucho menor que los niveles establecidos por la OSHA (Ocuppational Safety & Health Administration) en lugares de trabajo, los cuales no deben rebasar las 5 mil ppm de CO2. Por otro lado, el NIOSH (Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional, por su traducción del inglés) y la ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists) estipulan una tasa máxima de exposición de 30 mil ppm de CO2 en 15 minutos. El CO2 es un gas asfixiante y 50 mil ppm de él son consideradas una amenaza inmediata para la vida.

Debe mantenerse la ventilación adecuada en los espacios ocupados, pero ésta tiene que seguir ciertas especificaciones. Es importante que los equipos de climatización tengan el tamaño requerido no sólo para la carga del edificio, sino para la carga de ventilación. El aire exterior utilizado para la ventilación se debe calentar, humidificar y limpiar en el invierno, y enfriar, deshumidificar y limpiar en verano. Un edificio no puede tener la máxima ocupación en todos los espacios, en todo momento. Dado que las tasas de ventilación se basan en la máxima ocupación, cuando ésta es mayor de lo necesario, se desperdicia energía.

A0CG0000034Monitoreo y control
El CO2 puede ser utilizado como un indicador para determinar la tasa de ventilación eficaz de los espacios ocupados y como una señal de advertencia para algunos procesos que pueden haber fallado. Es un indicador de ocupación previsible. Cuando el monitoreo de CO2 se utiliza para controlar la tasa de ventilación de edificios, se le llama demanda de ventilación controlada (DCV, por sus siglas en inglés).

El propósito principal de la DCV es evitar el exceso de ventilación y reducir los costos de energía cuando los espacios no están en plena ocupación. Uno o más sensores de CO2 se utilizan para controlar la posición de los amortiguadores de aire de ventilación en función del nivel del gas en el espacio ocupado.

La posición abierta máxima de los amortiguadores de aire exterior se basa en la tasa de ventilación, sin contemplar la DCV. La posición de apertura mínima durante el período de ocupación se establece normalmente en el 20 por ciento de la velocidad máxima, independientemente del contenido de CO2 en el espacio que ocupa. Dependiendo de la edad y el uso del edificio, la tasa de ventilación base podría estar en cualquier lugar del 15 al 50 por ciento. La posición mínima es necesaria para la ventilación y la función básica de construcción, como los materiales para la liberación de gases.

Los niveles diferenciales meta de la DVC se basan en la necesidad de ventilación de pies cúbicos por minuto (CFM, por sus siglas en inglés) por persona. Los medidores de la calidad del aire pueden ser usados para determinar si el espacio está bien ventilado, con exceso de ventilación o ventilación deficiente. Con ese tipo de información, los técnicos pueden ventilar el espacio de la manera más eficiente y económica.

10 cfm/persona = 1.000 ppm CO2 diferencial entre interior y aire exterior

15 cfm/ persona = 700 ppm CO2 diferencial entre interior y aire exterior

20 cfm/ persona = 500 ppm CO2 diferencial entre interior y aire exterior

25 cfm/ persona = 420 ppm CO2 diferencial entre interior y aire exterior

30 cfm/ persona = 350 ppm CO2 diferencial entre interior y aire exterior

Al monitorear los niveles de CO2 de manera constante, es probable que se alerte a los ocupantes de las situaciones potencialmente peligrosas con mayor rapidez, antes de que el proceso que está fallando provoque la aceleración de la producción de CO (el CO2 es más pesado que el aire y tiende a asentarse; el monóxido de carbono es más ligero que el aire y tiende a ascender). Dado que el proceso de combustión fósil produce 1.3 a dos veces más agua que en forma de CO2, un incremento inexplicable en los niveles de humedad o condensación en superficies frías también puede alertar sobre un problema de ventilación.

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