Condiciones para alcanzar confort trmicoPodemos definir el
confort como un estado de completo bienestar fsico, mental y
social. Pretendemos que las personas se encuentren bien, no que
estn menos mal. El confort, depende de multitud de factores
personales y parmetros fsicos.De entre todos los factores, el
confort trmico representa el sentirse bien desde el punto de vista
del ambiente higrotrmico exterior a la persona. Los lmites
extremos, desde el punto de vista trmico, pueden resultar dainos, e
incluso mortales, para el ser humano.Condiciones atmosfricas que
afectan al confort humanoTemperaturaEl adecuado control de la
temperatura del medio ambiente que circunda el cuerpo humano
elimina el esfuerzo fisiolgico de acomodacin, obtenindose con ellos
un mayor confort y la consiguiente mejora del bienestar fsico y de
las condiciones de salubridad.HumedadUna gran parte del calor que
posee el cuerpo humano se disipa por evaporacin a travs de la piel.
Como quiera que la evaporacin se favorece con la humedad relativa
del aire baja y se retarda si sta es alta, se deduce que la
regulacin de la humedad tenga una importancia tan vital como la de
la temperatura.Un exceso de humedad no slo da como resultado
reacciones fisiolgicas perjudiciales, sino que tambin afecta (por
lo comn en forma perjudicial) a las cualidades de muchas de las
sustancias contenidas en el lugar de que se trate, y muy
particularmente sobre los vestidos y muebles.Confort trmico y
humedad del aire ambienteLas transferencias sensibles, (radiacin,
conveccin, y casualmente conduccin) son menores segn se eleva la
temperatura (figura 1). Entonces, la disipacin del calor metablico,
slo se efecta por medio de transferencias latentes, ms difciles de
controlar cuanto ms alta sea la humedad ambiente. Por encima de un
cierto nivel de humedad, se produce un fenmeno de incomodidad
fisiolgica, que puede llegar a manifestarse en forma de sudor. Por
lo tanto, en condiciones de verano, el ambiente ser ms confortable,
cuanto ms seco sea el aire.Se puede observar la disipacin de calor
del cuerpo humano en funcin de la temperatura en el grafico situado
a continuacin:
Figura 1. Disipacin de calor del cuerpo humano.Movimiento del
AireEl movimiento del aire sobre el cuerpo humano incrementa la
proporcin de humedad y calor disipados con respecto a la que
correspondera a un aire en reposo, dando ello lugar a que la
sensacin de calor y fro experimente variacin. El aire que nos rodea
est en constante movimiento, considerando como valor adecuado los
0,25 m/s a una altura del suelo inferior a 2 m.Una velocidad mayor
produce un efecto desagradable, que se hace difcil de soportar,
tanto ms cuanto menor sea la temperatura del aire.Una velocidad
inferior a 0,1 m/s produce as mismo una sensacin de falta de aire,
que ocasiona tambin molestias.Pureza del AireLas personas
respiramos normalmente, alrededor de 15 Kg de aire cada da, por lo
que debemos de considerar la importancia que tiene su adecuada
limpieza y renovacin.La composicin fsica y qumica del aire
comprende un determinado nmero de elementos diversos. La disminucin
de la proporcin de oxgeno contenido, as como el aumento del
anhdrido carbnico, debido a la combustin fisiolgica son factores
raramente importantes a causa de la pequea ventilacin que se
requiere para anular sus efectos. La dilucin de los olores humanos
exige una gran ventilacin y otros medios de eliminacin de olores.La
eliminacin de las partculas slidas, en suspensin en el aire
introducido en el recinto, es muy importante no slo por lo que
concierne a la salud, sino tambin por lo que tienen de molestas, as
como por el detrimento que frecuentemente representa la suciedad
depositada en los mobiliarios y dems objetos. El humo, ya sea
producido en el interior de la habitacin, ya en exterior de la
misma, debe ser evacuado a causa de lo pernicioso que resulta para
la vista y el aparato respiratorio.Termo-fisiologa del cuerpo
humanoCondiciones para alcanzar confort trmicoEl cuerpo humano se
puede considerar como una mquina trmica que intercambia energa con
su entorno, en forma de calor y humedad. Se alcanza el confort
trmico, slo si hay equilibrio entre el calor producido por el
metabolismo y las diferentes formas de disipacin. Estas
son:Transferencias conductivas, por contacto entre el cuerpo y
otros slidos: por ejemplo, los pies con el suelo, o la mano con una
mesa. Esas transferencias son de poca importancia, en general.1.
Transferencias convectivas: piel, ropa, o circulacin de aire en los
pulmones.1. Transferencias por radiacin desde la piel o la ropa,
hacia el entorno.1. Transferencias latentes debido a los procesos
de respiracin, o evaporacin-transpiracin.Criterios de confortSe
considera que existe confort trmico, cuando se dan simultneamente
las dos siguientes condiciones:Equilibrio trmico globalLa produccin
de calor del cuerpo humano es igual a la emisin de calor hacia el
entorno. Con potencias frigorficas normales y una regulacin de
temperatura adecuada, la obtencin del equilibrio trmico global no
presenta dificultad. Este mismo criterio, en la prctica, se usa
tanto para la previsin del consumo de energa, como para la
verificacin formal de las condiciones de confort.Confort trmico
localEl individuo no siente en ninguna parte de su cuerpo, ni calor
ni fro desagradable. Las causas de incomodidad (corrientes de aire,
efectos de pared, etc.) son mltiples, constituyen el segundo
criterio, el cual en la prctica, necesita estudios ms
profundos.Balance trmico globalEl balance trmico global depende:1.
En cuanto a la produccin de calor, del metabolismo del ocupante y
de la humedad del aire (evaporacin ms o menos importante en los
pulmones);1. En cuanto a la emisin de calor, de la vestimenta, de
la temperatura operativa y de la velocidad del aire.Cuanto menor
sea el equilibrio, mayor ser el porcentaje previsible de
insatisfaccin.Ecuacin de confortLa ecuacin comnmente admitida, para
la previsin de la sensacin trmica global, fue establecida por el
Prof. FANGER de la Universidad de Lyngby, en Dinamarca. Este,
analiz las sensaciones de confort experimentadas por ms de 1.300
sujetos sometidos a diversas condiciones climticas. Los resultados
de estos ensayos, conducen a una expresin matemtica, que expresa el
PPD (% de insatisfechos), en funcin, principalmente de:1. El
metabolismo expresado en Met,La produccin de calor por parte del
ser humano crece en proporcin a la intensidad de la actividad que
desarrolla.La unidad de medida del calor metablico es el met,
equivalente a:
(calor en la unidad de tiempo por metro cuadrado de superficie
de cuerpo desnudo).
1. El vestido de los ocupantes, expresado en Clo.La medida de la
resistencia trmica de la vestimenta se expresa en clo, siendo:
1. La temperatura operativa, la cual es funcin de la temperatura
radiante media, de la temperatura del aire y de la velocidad del
aire.1. La humedad.La Figura 2, da, para un PPD del 10%, la
temperatura operativa ptima, en funcin de la actividad, expresada
en Met, y del vestido, expresado en Clo. Esta figura indica, en la
zona sombreada, los intervalos admisibles en torno a la temperatura
operativa, para mantener un PPD inferior al 10%.Se observa que la
temperatura operativa ptima es tanto ms baja, cuanto ms importantes
sean los niveles de actividad y vestido. Pero la indicacin ms
interesante para conceptuar instalaciones, es sin duda, que la
tolerancia a la temperatura es tanto menor, cuanto menos
importantes sean la actividad y el vestido. Por tanto, es en
edificios de oficinas y para condiciones de verano, donde la
regulacin deber ser ms precisa.
Figura 2. Temperatura operativa ptima en funcin de la actividad
y el vestidoLas prdidas trmicas del cuerpo humano, se producen por
conveccin, radiacin y por los intercambios latentes (evaporacin).
En verano, como la temperatura ambiente es normalmente mayor, los
dos primeros modos de intercambio son menos importantes, y es por
tanto importante, que la humedad del aire sea baja, para favorecer
el intercambio por evaporacin. La deshumidificacin, permite a la
vez, mejorar el confort y controlar mejor el riesgo de
condensacin.Incomodidad localLa ecuacin del confort, expresa el
equilibrio trmico de los ocupantes. Sin embargo, puede ocurrir que
el equilibrio trmico, slo sea alcanzado como media, quedando partes
del cuerpo ms calientes, y otras ms fras. Se produce entonces,
malestar localizado. En consecuencia, es necesario como complemento
del equilibrio trmico global, evitar malestar local por calor o
fro. Para ello se deben tener en cuenta los criterios expuestos a
continuacin.Molestias debidas a corrientes de aireInvestigaciones
recientes han demostrado, que a una velocidad media del aire, el
malestar aumenta al aumentar las fluctuaciones temporales de
velocidad del aire. Las fluctuaciones de velocidad se caracterizan
por la intensidad de turbulencia Tu.Esos trabajos, recogidos en el
manual de ASHRAE, y ms recientemente en el proyecto de norma
europea, han llevado a proponer un ndice de molestia DR (Draught
Risk), que corresponde al porcentaje previsible de ocupantes
sensibles a las corrientes de aire, y en funcin de la intensidad de
turbulencia:
La intensidad de turbulencia se toma de tablas al respecto. As,
para una temperatura de aire de 20C y un ndice de molestia DR del
20%, la velocidad lmite del aire V, ser alrededor de 15 cm/s para
una difusin de aire tipo clsico, con una intensidad de turbulencia
Tu, igual al 40%. En las mismas condiciones, ser 25 cm/s para una
ventilacin por desplazamiento con intensidad de turbulencia del
20%. Esta ecuacin ha sido establecida para corrientes de aire cerca
de la cabeza. Para apreciacin de confort a la altura de pies o
tobillos, se estima que el porcentaje de insatisfechos, es inferior
al 5% del resultante de la citada ecuacin.Gradiente de temperatura
verticalCriterio de confortUna diferencia de temperatura demasiado
alta entre la cabeza y los pies, puede causar sensacin de
incomodidad. Este criterio es particularmente importante en el caso
de ventilacin por desplazamiento, ya que ese tipo de ventilacin
conduce a gradientes verticales de temperatura elevados.Caso de
ventilacin por desplazamientoLa potencia fra suministrada por el
aire de ventilacin, es dada por:
donde:Q (m3/h) caudal de renovacin de aire, (kg/m3) densidad del
aire,T C diferencia entre temperatura de extraccin del aire y
temperatura de impulsin,P (W) potencia de froTemperatura del
sueloSi el suelo est demasiado caliente o fro, puede existir
sensacin de incomodidad en los pies, si la persona lleva calzado
ligero. Los rangos de temperatura de suelo recomendados en el
proyecto de norma europea, son:
Aunque este criterio se aplica principalmente a suelos calientes
o fros, conviene tenerlo presente al pensar en techos radiantes. De
hecho, los intercambios por radiacin entre suelo y techo, son
potencialmente susceptibles de llevar al suelo a temperaturas no
confortables, especialmente en casos de suelos de gran superficie,
de suelos con revestimiento aislante, o en modo fro, si existe a la
vez un sistema de ventilacin forzada a baja temperatura.Asimetra de
radiacinLa asimetra de la radiacin, es una causa frecuente de
insatisfaccin, particularmente en el caso de techos calientes o de
paredes acristaladas fras. La normativa (norma ASHRAE y proyecto de
norma europea) hace referencia a curvas que dan el porcentaje
previsible de insatisfaccin, en funcin de la temperatura asimtrica
de radiacin, para techo fro, techo caliente, pared fra (ventana) y
pared caliente.Aplicacin a los techos climticos - modo
calefaccinCaso particular de techos en modo calefaccinEn modo
calefaccin, las exigencias de confort limitan la potencia emitida
por un panel radiante, a valores restrictivos. Hay que recordar que
estas especificaciones no tienen carcter absoluto. Es igualmente
posible reducir la asimetra de temperatura, mediante ciertas
disposiciones. Un revestimiento aislante de suelo es favorable,
cuando por influencia del techo calefactor, su temperatura pueda
ser ms alta. Esto disminuir la asimetra de temperatura radiante y
permitir mayores potencias. De la misma manera, una solucin para
mejorar el confort, consiste en disponer los paneles radiantes en
las cercanas de las zonas acristaladas. As se establece una cierta
compensacin de los efectos radiantes de fro y calor.
Figura 3. La temperatura mxima admisible del techo es funcin del
ngulo .Es determinante para el confort el factor de forma entre el
sujeto y el techo. Este factor de forma es funcin del ngulo bajo el
cual el sujeto ve el techo. Cuanto ms bajo y amplio sea el local,
ms expuesta est la cabeza al calor radiante.La Figura 4 da las
potencias mximas de calefaccin para diferentes alturas de techo y
longitud de local, suponiendo una profundidad del local de 6 m.
Esta figura muestra como la potencia mxima admisible de calefaccin
aumenta con la altura del local y disminuye cuando su superficie
aumenta.
Figura 4. Potencia mxima admisible en calefaccin, en funcin de
la longitud del techo calentado y de la altura h del
localInfluencia de las ventanasPara alcanzar el confort, conviene,
independientemente del modo de calefaccin, tener en cuenta el
riesgo de molestia debido a paredes exteriores con aislamiento
pobre.El factor clave, es la prdida de calor por metro lineal de
fachada, pues su valor determina la temperatura media de su
superficie y as pues, la velocidad de la corriente convectiva fra a
la ventana. Las velocidades de aire son mayores, cuanto ms alto sea
el local. Para las alturas habituales, (alrededor de 2,80 m), la
experiencia demuestra que hasta unos 100 150 W/ml, las velocidades
de aire se mantienen moderadas y no hay insatisfaccin.En edificios
con cristales dobles, las prdidas son casi siempre inferiores a 150
W/ml de fachada. Si no fuera as, se recomienda, para compensar el
efecto de pared fra, instalar elementos de calefaccin
complementarios sobre la pared en cuestin.Calidad del aire
exteriorLos contaminantes del aireLos edificios modernos, equipados
con fachadas cada vez ms estancas al aire, con locales especficos y
con instalaciones de aire acondicionado, han modificado de tal
manera los trminos del problema, que actualmente se ha llegado a
usar por convenio, el trmino Sndrome de Edificios Enfermos,
conocido bajo la apelacin SBS o Sick Building Syndrome. Entre los
factores que dan origen a este sndrome, se destacan aquellos que
tienen una relacin directa con los sistemas de climatizacin o con
el edificio en s.Factores relacionados con la humedad del aireLa
humedad es responsable de dos tipos de patologas: las relacionadas
con la retencin de agua en las instalaciones de distribucin de
aire, origen de la legionela, y las relacionadas con la humedad del
aire interior. Este ltimo es un contaminante muy particular, que
puede tener efectos nocivos no solamente sobre la salud, sino
tambin sobre la sensacin de confort y sobre el estado del
edificio.Para evitar deterioros en la edificacin (mohos...), la
humedad relativa del aire interior (referida a la temperatura
interior de la pared), debe mantenerse, como media temporal, por
debajo del 85%.En lo concerniente a la salud, se considera
generalmente, que la humedad relativa debe estar dentro de cierto
rango (entre 40% y 60%), para evitar afecciones respiratorias tales
como la rinitis, y patologas de hiperactividad bronquial (asma),
que pueden ser inducidas por la presencia de caros, cuya
proliferacin se incrementa con el aumento de humedad.Legionela y
retenciones de agua en las instalacionesLa Legionela es una
enfermedad provocada por un bacilo Gram negativo. Esta bacteria se
desarrolla en aguas tibias estancadas; pueden encontrarse aisladas
en depsitos de agua dulce, en distribuciones de agua caliente
sanitaria e incluso en el agua para beber.Dentro de los edificios,
las fuentes principales de contaminacin son los sistemas de aire
acondicionado y las redes de agua caliente sanitaria.El primer foco
de Legionela est en los sistemas de aire acondicionado,
particularmente en los dispositivos de humidificacin del aire y las
estaciones aero-refrigerantes. El mecanismo de contaminacin es el
siguiente: la legionela presente en las gotitas en suspensin en las
torres de refrigeracin, es transportada por el aire e introducida a
travs de las rejillas de aspiracin de las instalaciones vecinas, si
stas no estn equipadas con dispositivos eficaces.Las redes de agua
sanitaria han sido identificadas como una fuente de Legionela,
responsable de numerosas patologas. Una encuesta realizada por el
Laboratorio de Higiene de la Villa de Pars, mostr que esta bacteria
se desarrolla en instalaciones interiores de inmuebles, donde el
estancamiento de agua es importante. La prevencin tcnica est
sencillamente en su principio y consiste en eliminar toda
posibilidad de agua estancada. Para ello se citan, como
precauciones:1. Recogida de las aguas residuales en canalizaciones
cerradas lo ms cerca de su origen, con colector directo al
alcantarillado. Tratamiento de estos colectores contra la invasin
de musgos y algas.1. Inspeccin peridica y limpieza de
pulverizadores y ventiladores.Materiales de construccin y
mobiliarioLos materiales utilizados en mobiliario, revestimientos o
construccin, pueden dar lugar a emanaciones de contaminantes
qumicos, que debern ser evacuadas por la ventilacin. Es esencial
reducir las emisiones de contaminantes. Entre ellos, el formaldehdo
es una causa mayor de insalubridad, dada su presencia en ciertas
resinas (madera, contrachapado, pegamentos,...), an despus de
varios aos de su instalacin. Igualmente se deben mencionar los
aislantes fibrosos, que dejan escapar polvo de fibra de vidrio, o
de lana mineral. En locales especficos, las mquinas
(fotocopiadoras, reproductoras de planos,...) emiten frecuentemente
ozono, amoniaco, y otros disolventes voltiles perjudiciales a la
salud. Tales locales, deben ser clasificados dentro de la categora
de locales con contaminacin especfica, donde el reciclado de aire
queda prohibido.Efecto del reciclado de aireEl reciclado de aire,
consiste en introducir de nuevo en los locales, una parte del aire
extrado, y as recuperar energa. Esta prctica, motivada por las
crisis de energa, es cuestionada hoy por los especialistas en
higiene, ya que a pesar de los filtrados y tratamientos del aire
reciclado, ciertos contaminantes, y en especial los contaminantes
gaseosos, no pueden ser eliminados. Existe adems la contaminacin de
la superficie interior de los conductos, especialmente en lugares
donde se fuma.Si se prev una instalacin con reciclaje de aire,
conviene respetar un mnimo de disposiciones:1. Prohibir
revestimientos que puedan ser fuente de polucin y polvo en el
aire1. Reservar preferentemente el reciclado para los periodos de
no ocupacin, dando prioridad a los periodos de todo aire nuevo
durante la ocupacin de los locales1. Verificar regularmente con
mantenimiento, el buen funcionamiento de las compuertas de admisin
de aire nuevo1. Prohibir todo reciclaje de aire proveniente de
locales de contaminacin especfica, lo cual significa, que durante
la vida del edificio, no deben ser modificados los destinos de los
locales, sin tomar precauciones.Conceptos para asegurar la calidad
del aireTomas de aire nuevoLas tomas de aire nuevo, no deben
permitir la introduccin de aire contaminado. No deben estar
situadas ni tan cerca del suelo, que permitan la entrada de gases
de escapes, ni demasiado cerca de salidas de aire del edificio o de
otro edificio vecino. Las tomas de aire adems, deben estar
protegidas de la lluvia y de la nieve y diseadas para evacuar el
agua estancada.En locales especficos, se deben implantar unidades
especiales. Estos locales no pueden servir de paso ni de almacn.
Para limitar la entrada de aire viciado, se aconseja que tales
locales se mantengan con una ligera depresin, respecto a los
locales cercanos. Las unidades especiales, que incluirn las puertas
de visita, deben presentar las caractersticas de estanqueidad al
aire, conforme a la norma europea EN 1886.Humidificacin y
deshumidificacin del aireSe debe evitar la humidificacin del aire
en la medida que ello sea posible. La humidificacin centralizada
puede producir efectos secundarios tales como el desarrollo de
caros que favorecen patologas asmticas, la enfermedad del
legionario y otras patologas. Para ciertos ambientes o procesos,
pueden ser exigidas especificaciones especiales en materia de
humedad, que requieran tcnicas especialmente adaptadas al caso.Es
oportuno prever una batera de deshumidificacin. Conviene tambin
prever un drenaje eficaz, acompaado de un sistema que no permita el
paso de gotitas, cuando la velocidad del aire sea superior a 2,5
m/s.Filtrado del aireAl reducir la concentracin de partculas en el
aire, el filtrado protege por un lado a los ocupantes del local
climatizado, contra polvos o aerosoles portadores de partculas
biolgicas, y por otra parte, protege a los equipos contra atascos o
contra partculas perjudiciales a su buen funcionamiento.Las
bacterias, lo mismo que las esporas de ciertos hongos, miden menos
de un micrmetro y se desplazan con el aire, bien sea transportadas
por partculas relativamente gruesas (ms de 5 micrones) que producen
alergia o son txicas, o bien por aerosoles, donde la dimensin no
excede, en general, a 1 micrn.La calidad de un filtrado depende de
la eleccin de filtros, y de su instalacin. La estanqueidad lateral,
que es su punto dbil, debe ser sometida a una cuidadosa ejecucin.
Es frecuente que una mala instalacin, sea causa de fugas laterales
que reduzcan a nada la calidad del filtrado.Los filtros, segn la
normativa europea, deben estar protegidos de la humedad proveniente
de humidificadores, bateras de fro, lluvia o nieve y filtrado de
aire nuevo:1. En 1er lugar, a la entrada del aire1. En 2 lugar, a
la salida de las unidades especialesEl aire reciclado es tratado
mediante filtros en las mismas tomas. Es de notar que salvo cuando
se coloquen absorbentes del tipo carbn activo, esta disposicin no
protege ni contra las partculas de humo, ni contra los
contaminantes gaseosos reciclados.Materiales y accesibilidadLos
componentes que exigen mantenimiento, deben ser fcilmente
accesibles y reemplazables. Lo mismo sirve para los elementos
constructivos de las redes de impulsin y extraccin, especialmente
las bateras de fro y los ventiladores centrfugos. Para ellos deben
proveerse aberturas, que permitan la limpieza de las paredes
internas del armazn, de manera que se evite el desarrollo de
bacterias o musgos.Los componentes de las instalaciones deben ser
de materiales no emisores de contaminantes, y no deben constituir
un terreno propicio al desarrollo de microorganismos. Esto
concierne particularmente a los conceptos siguientes:1. Materiales
fibrosos provenientes, por ejemplo, de silenciadores1. Fuga de
contaminantes por filtros mal mantenidos1. Aceites residuales de la
fabricacin, en conductos de aire1. Paredes internas de los
conductos de aire que deben ser lisas, resistentes a la abrasin, y
sin zonas con posibilidad de retencin de aire