La temporada de calor representa una nueva oportunidad para aprender a gestionar los sistemas HVAC en edificios. Conocer las áreas potenciales de mejora optimiza el rendimiento y eficiencia energética de los usuarios, así como la salud y el confort de los habitantes
Por: Carlos García / Fotos: cortesía de Trane México
De acuerdo con el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés), el 40 por ciento de la población mundial reside actualmente en los trópicos; la mayoría, sin embargo, tiene un acceso dramáticamente menor a las tecnologías HVAC en relación a sus necesidades de refrigeración y acondicionamiento del aire. En este contexto, tan sólo un 1.5 °C adicionales de calentamiento global dejarán 2 mil 300 millones de personas expuestas y vulnerables a eventos de ondas de calor, umbral que podría alcanzarse durante esta década.
En un mundo cada vez más caluroso, la refrigeración de espacios gana cada vez más atención global como un instrumento vital para la salud, el bienestar y la productividad humana, inclusive como una prioridad para el desarrollo, sobre todo cuando se presentan las temporadas de calor extremo.
Lo cierto es que las ondas de calor aumentarán su frecuencia y magnitud en todo el mundo. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), el número de personas expuestas a las olas de calor aumentó en 125 millones entre 2000 y 2016. El calor extremo puede tener efectos cada vez más graves por encima de los 35 °C, agravados aún más por la alta humedad.
Según información de la Comisión Federal de Electricidad, la primera onda de calor registrada en abril trajo consigo temperaturas de hasta 45 grados centígrados en algunos estados del país. Los más afectados fueron Colima, Guerrero, Jalisco, Michoacán, Nayarit y Sinaloa, así como Chiapas, Campeche, Tabasco, Quintana Roo y Veracruz.
Para mayo del 2023 se pronostican otras dos ondas de calor más en México, informó el Servicio Meteorológico Nacional (SMN) de la Comisión Nacional del Agua (Conagua). Esto ocasionará temperaturas elevadas, baja humedad y vientos escasos, lo que promoverá una mayor concentración de contaminantes en el ambiente.
Las ondas de calor impactan de manera directa el desempeño energético de las edificaciones, generando que los equipos de aire acondicionado se enfrenten a mayores demandas de refrigeración durante los días más calurosos. Este trabajo adicional, sin embargo, también contribuye a dilucidar las debilidades del sistema que deben enfrentarse, lo que presenta oportunidades de mejora.
La Agencia Internacional de Energía proyecta que la capacidad total de energía necesaria para satisfacer la demanda creciente de climatización de espacios aumente un 395 por ciento, pasando de 850 gigavatios (GW) en 2016 a 3 mil 350 GW en 2050. Este aumento de 2 mil 500 GW es equivalente a la capacidad de generación total actual de los Estados Unidos, Europa e India combinados. En este escenario, lograr edificios con un alto desempeño energético es ya una necesidad de primer orden. Una edificación energéticamente eficiente es aquella estructura diseñada y construida (o renovada) para optimizar su consumo de energía. Esto implica tener cargas térmicas reducidas a través de una mejor planificación del sitio, diseño y construcción, así como sistemas, instalaciones y procesos que respaldan una operación y mantenimiento eficientes a largo plazo.
Evaluar el consumo de energía de los sistemas HVAC antes, durante y después de temporadas de alta exigencia redunda en la obtención de una imagen más clara del estado de los equipos, lo que permite a los dueños de los edificios prepararse mejor para la próxima temporada de calor.
Conociendo el desempeño energético de los edificios
Es más común prestar más atención al uso de energía de las edificaciones durante las temporadas de calor. Esto tiene sentido porque los días de mayor demanda pueden generar facturas mensuales más altas; no obstante, también es crucial conocer cuál es el consumo de energía base de cada edificio. De acuerdo con el portal de estadística en línea Statista, México es la octava región del mundo con mayor gasto energético derivado del uso de aire acondicionado.
En los meses más calurosos del año, los sistemas de aire acondicionado instalados en edificios funcionan con mayor frecuencia para satisfacer la demanda, incluso en las noches o los fines de semana, cuando normalmente se espera que el edificio se encuentre en sus puntos más bajos. Conocer el gasto energético base del edificio, así como cuándo y por qué varía puede ayudar a los propietarios y facility managers a gestionarlo mejor.
La primavera y el verano también pueden revelar si se utiliza correctamente las capacidades del sistema de automatización de edificios en cuanto a puntos de ajuste y programación. Un gran número de edificios comerciales no utilizan estas funciones de control de la mejor forma posible, incluso en días festivos o fines de semana cuando los edificios se encuentran deshabitados. Lo anterior desemboca en que los edificios sigan funcionando de forma ineficiente, afectando tanto el bolsillo de las personas como al medio ambiente.
Contar con sistemas de automatización HVAC optimizados permite descubrir problemas de mantenimiento y fallas potenciales en los equipos de climatización.
ENTENDIENDO EL CONFORT TÉRMICO EN ESPACIOS URBANOS
De acuerdo con el estudio Venciendo el calor: manual de enfriamiento sostenible para ciudades, elaborado por el Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (UNEP, 2021), proporcionar confort térmico a la población es la base para abordar la necesidad de refrigeración en los entornos urbanos.
El confort térmico se define entonces como la “condición mental que expresa la satisfacción con el entorno térmico circundante” (ANSI/ASHRAE 2013). Aunque la temperatura del aire es el indicador más comúnmente utilizado para abordarlo, una combinación de factores ambientales y personales afecta el confort térmico humano, como se resume a continuación.
De los factores identificados anteriormente, el documento de la ONU Medio Ambiente afirma que los más importantes con respecto a la mejora del confort térmico en espacios urbanos son la temperatura del aire y la humedad.
Influenciada por la forma de energía térmica conocida como calor sensible, la temperatura del aire debe entenderse como la energía térmica que es posible sentir al tacto y medirse directamente con la ayuda de un termómetro. En entornos urbanos, el aumento local de la temperatura sensible es en gran parte la causa de las islas de calor urbanas. Los factores clave que causan dicho aumento de calor sensible en las ciudades son:
• Calor de las superficies oscuras como techos, calles y estacionamientos que han sido calentados por el sol a temperaturas más altas que el aire y las superficies circundantes.
• Calor de fuentes artificiales.
• Falta de evapotranspiración debido a las superficies impermeables y la disminución de la vegetación.
La humedad, por su parte, se entiende como la concentración de vapor de agua presente en el aire. Los efectos de la isla de calor urbana se sienten con mayor fuerza en urbes con alta humedad debido a la incapacidad de las ciudades húmedas para convectar eficientemente el calor a la atmósfera inferior. Por ejemplo, estudios recientes sugieren que los efectos de la isla de calor urbana en Nueva Delhi, la capital de la India y una de las metrópolis más calientes y húmedas del planeta, han aumentado las temperaturas hasta en 6 °C.
Adicionalmente, la humedad es crítica para entender en el contexto de la comodidad térmica. Esto porque en condiciones húmedas la capacidad del cuerpo humano para aclimatarse a temperaturas extremas, aumentando la sudoración y la evaporación del sudor, se vuelve más difícil, lo que hace que el estrés por calor sea más difícil de soportar. Por esta razón, las altas temperaturas de bulbo húmedo, una función tanto de la temperatura del aire como de la humedad relativa, son más peligrosas para los seres humanos que las temperaturas del aire extremas solas.
Reconocer la interactividad ineludible entre el clima local, las superficies y estructuras urbanas, la vegetación natural y la gestión del calor residual es fundamental para abordar holísticamente la necesidad de comodidad térmica en ciudades cálidas, concluye el reporte de la ONU. Asimismo, el desafío de la climatización urbana debe abordarse de manera sostenible y sistemática, con esfuerzos paralelos para minimizar el calor sensible en las ciudades, facilitar la ventilación natural en la mayor medida posible y satisfacer los requisitos de refrigeración mecánica con la huella ambiental más baja posible.
Confiar en la automatización
Para ayudar a administrar mejor el consumo de energía en las edificaciones e implementar puntos de ajuste u horarios que optimicen la eficiencia de los sistemas HVAC, es importante confiar en los controles para automatización de edificios. La clave es dejar que estos sistemas funcionen como están diseñados y evitar la tentación de intervenirlos.
Por ejemplo, se puede pensar que poner un límite del 70 por ciento del uso del equipo de aire acondicionado es más eficiente; sin embargo, esto puede dar lugar a un aumento de la temperatura del espacio interior del edificio, lo que provoca picos en la demanda. Dejar que el aire acondicionado funcione en la capacidad indicada cuando sea necesario, puede ser más eficiente que intentar “ayudarlo”.
De este modo, contar con un sistema de automatización es solo el primer paso, debemos aprender a confiar en toda la ingeniería que hay detrás de los controles y equipos. Estos están programados para funcionar y adaptarse a cada edificio, en búsqueda de optimizar recursos en todo momento.
Es claro que un edificio con un sistema de automatización optimizado de aire acondicionado contribuye a descubrir fallas potenciales en el equipo o problemas de mantenimiento. Esto permite resolver cualquier problema con más rapidez, reduciendo también los costos de un mantenimiento reactivo.
Dos revisiones al año no hacen daño
Para Trane México, es recomendable brindar mantenimiento a los equipos HVAC cada seis meses para ajustarlos a las temporadas de altas y bajas temperaturas. El personal involucrado en la operación diaria de los sistemas de aire acondicionado deberá documentar y realizar un seguimiento de las posibles áreas de oportunidad. Esto con el objetivo de tener una mayor visibilidad sobre las fallas potenciales y, de este modo, brindar soluciones más fáciles de aplicar por los profesionales.
La realización de mantenimientos periódicos en los sistemas de aire acondicionado permite evitar problemas de rendimiento y eficiencia energética de los edificios a través de estrategias de conservación de energía, sobre todo en la temporada de calor. El mantenimiento preventivo, además, puede reducir las fallas de los equipos HVAC hasta un 95 por ciento. Con estas acciones, todo estará listo para cuando incremente la demanda en verano o invierno.
Monitorear el desempeño de los equipos periódicamente permite planificar y presupuestar posibles mejoras o actualizaciones. Estas inversiones pueden ayudar al aprovechamiento de las instalaciones HVAC del edificio, e incluso, reditúan en una mayor eficiencia energética, lo que reduce las facturas de servicios durante todo el año y, en especial, en los meses de mayor calor o frío.
Carlos García
Ingeniero electricista por el Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey con más de 20 años de experiencia en la industria HVAC y como colaborador de Trane México. Desde el 2019, se desempeña como director General de Trane México.
