La calidad del aire dentro de un edificio se debe a una serie de factores que incluyen la calidad del aire exterior, el diseño del sistema de ventilación/aire acondicionado, la forma en que funciona y se mantiene el sistema y las fuentes de contaminación interior. En términos generales, el nivel de concentración de cualquier contaminante en un espacio interior vendrá determinado por el equilibrio entre la generación del contaminante y la velocidad de su eliminación.

En cuanto a la generación de contaminantes, las fuentes de contaminación también pueden ser externas o internas. Las fuentes externas incluyen la contaminación atmosférica por procesos de combustión industrial, tráfico vehicular, centrales eléctricas, etc.; la contaminación emitida cerca de los pozos de entrada por donde entra aire al edificio, como la de las torres de refrigeración o las salidas de escape de otros edificios; y emanaciones de suelos contaminados como gas radón, fugas de tanques de gasolina o pesticidas.

Entre las fuentes de contaminación interna, cabe mencionar las asociadas a los propios sistemas de ventilación y aire acondicionado (principalmente la contaminación microbiológica de cualquier segmento de dichos sistemas), los materiales utilizados para construir y decorar el edificio, y los ocupantes del mismo. edificio. Las fuentes específicas de contaminación interior son el humo del tabaco, los laboratorios, las fotocopiadoras, los laboratorios fotográficos y las imprentas, los gimnasios, los salones de belleza, las cocinas y cafeterías, los baños, los aparcamientos y las salas de calderas. Todas estas fuentes deben tener un sistema de ventilación general y el aire extraído de estas áreas no debe reciclarse a través del edificio. Cuando la situación lo amerite, estas áreas también deberán contar con un sistema de ventilación localizada que opere por extracción.

La evaluación de la calidad del aire interior comprende, entre otras tareas, la medición y evaluación de los contaminantes que puedan estar presentes en el edificio. Se utilizan varios indicadores para determinar la calidad del aire dentro de un edificio. Incluyen las concentraciones de monóxido de carbono y dióxido de carbono, compuestos orgánicos volátiles totales (TVOC), partículas suspendidas totales (TSP) y la tasa de ventilación. Existen varios criterios o valores objetivo recomendados para la evaluación de algunas de las sustancias que se encuentran en los espacios interiores. Estos se enumeran en diferentes normas o directrices, como las directrices para la calidad del aire interior promulgadas por la Organización Mundial de la Salud (OMS), o las normas de la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE).

Sin embargo, para muchas de estas sustancias no existen normas definidas. Por ahora, el curso de acción recomendado es aplicar los valores y estándares para entornos industriales proporcionados por la Conferencia Estadounidense de Higienistas Industriales Gubernamentales (ACGIH 1992). Luego se aplican factores de seguridad o de corrección del orden de la mitad, la décima o la centésima parte de los valores especificados.

Los métodos de control del aire interior se pueden dividir en dos grandes grupos: control de la fuente de contaminación, o control del ambiente con estrategias de ventilación y limpieza del aire.

Control de la Fuente de Contaminación

La fuente de contaminación se puede controlar por varios medios, incluidos los siguientes:

1. Eliminación. Eliminar la fuente de contaminación es el método ideal para el control de la calidad del aire interior. Esta medida es permanente y no requiere futuras operaciones de mantenimiento. Se aplica cuando se conoce la fuente de contaminación, como en el caso del humo del tabaco, y no requiere sustitución de agentes contaminantes.
2. Sustitución. En algunos casos, la sustitución del producto que es la fuente de contaminación es la medida que se debe utilizar. En ocasiones es posible cambiar el tipo de productos utilizados (para limpieza, decoración, etc.) por otros que presten el mismo servicio pero que sean menos tóxicos o presenten menos riesgos para las personas que los utilizan.
3. Aislamiento o confinamiento espacial. Estas medidas están diseñadas para reducir la exposición al limitar el acceso a la fuente. El método consiste en interponer barreras (parciales o totales) o contenciones alrededor de la fuente de contaminación para minimizar las emisiones al aire circundante y limitar el acceso de personas al área cercana a la fuente de contaminación. Estos espacios deben estar equipados con sistemas de ventilación suplementarios que puedan extraer aire y proporcionar un flujo de aire dirigido donde sea necesario. Ejemplos de este enfoque son los hornos cerrados, las salas de calderas y las salas de fotocopias.
4. Sellado de la fuente. Este método consiste en utilizar materiales que emitan niveles mínimos de contaminación o que no emitan nada. Este sistema ha sido sugerido como una forma de inhibir la dispersión de las fibras de asbesto sueltas del aislamiento viejo, así como para inhibir la emisión de formaldehído de las paredes tratadas con resinas. En edificios contaminados con gas radón, esta técnica se utiliza para sellar bloques de hormigón y grietas en las paredes del sótano: se utilizan polímeros que evitan la inmisión de radón del suelo. Las paredes del sótano también se pueden tratar con pintura epoxi y un sellador polimérico de polietileno o poliamida para evitar la contaminación que puede filtrarse a través de las paredes o del suelo.
5. Ventilación por extracción localizada. Los sistemas de ventilación localizada se basan en la captura del contaminante en la fuente o lo más cerca posible de ella. La captura se logra mediante una campana diseñada para atrapar el contaminante en una corriente de aire. Luego, el aire fluye por conductos con la ayuda de un ventilador para ser purificado. Si el aire extraído no se puede purificar o filtrar, debe ventilarse hacia el exterior y no debe reciclarse nuevamente dentro del edificio.

Control del Medio Ambiente

Los ambientes interiores de los edificios no industriales suelen tener muchas fuentes de contaminación y, además, tienden a estar dispersos. El sistema más empleado para corregir o prevenir problemas de contaminación en interiores, por tanto, es la ventilación, ya sea general o por dilución. Este método consiste en mover y dirigir el flujo de aire para capturar, contener y transportar los contaminantes desde su fuente hasta el sistema de ventilación. Además, la ventilación general también permite el control de las características térmicas del ambiente interior mediante aire acondicionado y recirculación de aire (ver “Objetivos y principios de la ventilación general y de dilución”, en otra parte de este capítulo).

Para diluir la contaminación interna, se recomienda aumentar el volumen de aire exterior solo cuando el sistema es del tamaño adecuado y no provoca una falta de ventilación en otras partes del sistema o cuando el volumen agregado no impide una correcta climatización. . Para que un sistema de ventilación sea lo más efectivo posible, se deben instalar extractores localizados en las fuentes de contaminación; el aire mezclado con contaminación no debe reciclarse; los ocupantes deben colocarse cerca de las ventilaciones de difusión de aire y las fuentes de contaminación cerca de las ventilaciones de extracción; los contaminantes deben ser expulsados ​​por la ruta más corta posible; y los espacios que tienen fuentes de contaminación localizadas deben mantenerse a una presión negativa en relación con la presión atmosférica exterior.

La mayoría de las deficiencias de ventilación parecen estar relacionadas con una cantidad inadecuada de aire exterior. Sin embargo, una distribución inadecuada del aire ventilado también puede provocar problemas de mala calidad del aire. En habitaciones con techos muy altos, por ejemplo, donde se suministra aire caliente (menos denso) desde arriba, la temperatura del aire puede estratificarse y la ventilación no podrá diluir la contaminación presente en la habitación. La colocación y ubicación de las ventilaciones de difusión de aire y las ventilaciones de retorno de aire en relación con los ocupantes y las fuentes de contaminación es una consideración que requiere atención especial cuando se diseña el sistema de ventilación.

Técnicas de limpieza del aire

Los métodos de limpieza del aire deben diseñarse y seleccionarse con precisión para tipos de contaminantes específicos y muy concretos. Una vez instalado, el mantenimiento regular evitará que el sistema se convierta en una nueva fuente de contaminación. Las siguientes son descripciones de seis métodos usados ​​para eliminar contaminantes del aire.

Filtración de partículas

La filtración es un método útil para eliminar líquidos o sólidos en suspensión, pero hay que tener en cuenta que no elimina gases ni vapores. Los filtros pueden capturar partículas por obstrucción, impacto, intercepción, difusión y atracción electrostática. La filtración de un sistema de aire acondicionado interior es necesaria por muchas razones. Una es evitar la acumulación de suciedad que pueda causar una disminución de su eficiencia de calefacción o refrigeración. El sistema también puede ser corroído por ciertas partículas (ácido sulfúrico y cloruros). La filtración también es necesaria para evitar una pérdida de equilibrio en el sistema de ventilación debido a los depósitos en las aspas del ventilador y la información falsa que se envía a los controles debido a los sensores obstruidos.

Los sistemas de filtración de aire interior se benefician al colocar al menos dos filtros en serie. El primero, un prefiltro o filtro primario, retiene solo las partículas más grandes. Este filtro debe cambiarse con frecuencia y prolongará la vida útil del próximo filtro. El filtro secundario es más eficiente que el primero y puede filtrar esporas de hongos, fibras sintéticas y, en general, polvo más fino que el que recoge el filtro primario. Estos filtros deben ser lo suficientemente finos para eliminar irritantes y partículas tóxicas.

Se selecciona un filtro en función de su eficacia, su capacidad para acumular polvo, su pérdida de carga y el nivel requerido de pureza del aire. La eficacia de un filtro se mide según las normas ASHRAE 52-76 y Eurovent 4/5 (ASHRAE 1992; CEN 1979). Su capacidad para retención mide la masa de polvo retenido multiplicada por el volumen de aire filtrado y se utiliza para caracterizar filtros que retienen solo partículas grandes (filtros de baja y media eficiencia). Para medir su capacidad de retención, se fuerza a través de un filtro un polvo de aerosol sintético de concentración y granulometría conocidas. la porción retenida en el filtro se calcula por gravimetría.

El eficiencia de un filtro se expresa multiplicando el número de partículas retenidas por el volumen de aire filtrado. Este valor es el que se utiliza para caracterizar los filtros que también retienen partículas más finas. Para calcular la eficiencia de un filtro, se fuerza a través de él una corriente de aerosol atmosférico que contiene un aerosol de partículas con un diámetro entre 0.5 y 1 μm. La cantidad de partículas captadas se mide con un opacitómetro, que mide la opacidad que provoca el sedimento.

El DOP es un valor que se utiliza para caracterizar los filtros de aire de partículas de muy alta eficiencia (HEPA). El DOP de un filtro se calcula con un aerosol hecho por vaporización y condensación de ftalato de dioctilo, que produce partículas de 0.3 μm de diámetro. Este método se basa en la propiedad de dispersión de la luz de las gotas de ftalato de dioctilo: si sometemos el filtro a esta prueba, la intensidad de la luz dispersada es proporcional a la concentración superficial de este material y la penetración del filtro se puede medir por la intensidad relativa de luz dispersa antes y después de filtrar el aerosol. Para que un filtro obtenga la designación HEPA, debe tener una eficiencia superior al 99.97 % según esta prueba.

Aunque existe una relación directa entre ellos, los resultados de los tres métodos no son directamente comparables. La eficiencia de todos los filtros disminuye a medida que se obstruyen y pueden convertirse en una fuente de olores y contaminación. La vida útil de un filtro de alta eficiencia se puede alargar mucho utilizando uno o varios filtros de menor potencia frente al filtro de alta eficiencia. En la tabla 1 se muestran los rendimientos inicial, final y medio de diferentes filtros según los criterios establecidos por ASHRAE 52-76 para partículas de 0.3 μm de diámetro.

Tabla 1. La efectividad de los filtros (según norma ASHRAE 52-76) para partículas de 3 mm de diámetro

Precipitación electrostática

Este método resulta útil para controlar el material particulado. Los equipos de este tipo funcionan ionizando partículas y luego eliminándolas de la corriente de aire a medida que son atraídas y capturadas por un electrodo colector. La ionización ocurre cuando el efluente contaminado pasa a través del campo eléctrico generado por un fuerte voltaje aplicado entre los electrodos de recolección y descarga. La tensión se obtiene mediante un generador de corriente continua. El electrodo colector tiene una gran superficie y suele estar cargado positivamente, mientras que el electrodo de descarga consiste en un cable cargado negativamente.

Los factores más importantes que afectan la ionización de partículas son la condición del efluente, su descarga y las características de las partículas (tamaño, concentración, resistencia, etc.). La efectividad de captura aumenta con la humedad, el tamaño y la densidad de las partículas, y disminuye con el aumento de la viscosidad del efluente.

La principal ventaja de estos dispositivos es que son altamente efectivos en la recolección de sólidos y líquidos, incluso cuando el tamaño de las partículas es muy fino. Además, estos sistemas pueden utilizarse para grandes volúmenes y altas temperaturas. La pérdida de presión es mínima. Los inconvenientes de estos sistemas son su elevado coste inicial, su gran necesidad de espacio y los riesgos de seguridad que suponen dadas las altísimas tensiones que implican, especialmente cuando se utilizan para aplicaciones industriales.

Los precipitadores electrostáticos se utilizan en una amplia gama, desde entornos industriales para reducir la emisión de partículas hasta entornos domésticos para mejorar la calidad del aire interior. Estos últimos son dispositivos más pequeños que operan a voltajes en el rango de 10,000 a 15,000 voltios. Normalmente disponen de sistemas con reguladores automáticos de tensión que aseguran que siempre se aplica la tensión suficiente para producir la ionización sin que se produzca una descarga entre ambos electrodos.

Generación de iones negativos

Este método se utiliza para eliminar partículas suspendidas en el aire y, en opinión de algunos autores, para crear ambientes más saludables. Todavía se está estudiando la eficacia de este método como forma de reducir las molestias o enfermedades.

adsorción de gases

Este método se utiliza para eliminar gases y vapores contaminantes como formaldehído, dióxido de azufre, ozono, óxidos de nitrógeno y vapores orgánicos. La adsorción es un fenómeno físico por el cual las moléculas de gas son atrapadas por un sólido adsorbente. El adsorbente consiste en un sólido poroso con un área superficial muy grande. Para limpiar este tipo de contaminante del aire, se hace fluir a través de un cartucho lleno del adsorbente. El carbón activado es el más utilizado; atrapa una amplia gama de gases inorgánicos y compuestos orgánicos. Los hidrocarburos alifáticos, clorados y aromáticos, las cetonas, los alcoholes y los ésteres son algunos ejemplos.

El gel de sílice también es un adsorbente inorgánico y se utiliza para atrapar compuestos más polares, como aminas y agua. También existen otros adsorbentes orgánicos formados por polímeros porosos. Es importante tener en cuenta que todos los sólidos adsorbentes atrapan solo una cierta cantidad de contaminante y luego, una vez saturados, necesitan ser regenerados o reemplazados. Otro método de captura mediante sólidos adsorbentes es utilizar una mezcla de alúmina activa y carbón impregnada con reactivos específicos. Algunos óxidos metálicos, por ejemplo, capturan vapor de mercurio, sulfuro de hidrógeno y etileno. Hay que tener en cuenta que el dióxido de carbono no se retiene por adsorción.

Absorción de gas

La eliminación de gases y humos por absorción implica un sistema que fija las moléculas haciéndolas pasar por una solución absorbente con la que reaccionan químicamente. Este es un método muy selectivo y utiliza reactivos específicos para el contaminante que necesita ser capturado.

El reactivo generalmente se disuelve en agua. También debe ser reemplazado o regenerado antes de que se agote. Debido a que este sistema se basa en transferir el contaminante de la fase gaseosa a la fase líquida, las propiedades físicas y químicas del reactivo son muy importantes. Su solubilidad y reactividad son especialmente importantes; otros aspectos que juegan un papel importante en este paso de la fase gaseosa a la líquida son el pH, la temperatura y el área de contacto entre el gas y el líquido. Cuando el contaminante es altamente soluble, es suficiente burbujearlo a través de la solución para fijarlo al reactivo. Cuando el contaminante no sea tan fácilmente soluble, el sistema que se debe emplear debe garantizar una mayor área de contacto entre el gas y el líquido. En la tabla 2 se dan algunos ejemplos de absorbentes y los contaminantes para los que son especialmente adecuados.

Tabla 2. Reactivos utilizados como absorbentes para diversos contaminantes

Ozonización

Este método para mejorar la calidad del aire interior se basa en el uso de gas ozono. El ozono se genera a partir del oxígeno gaseoso por radiación ultravioleta o descarga eléctrica, y se emplea para eliminar los contaminantes dispersos en el aire. El gran poder oxidante de este gas lo hace apto para su uso como agente antimicrobiano, desodorante y desinfectante y puede ayudar a eliminar gases y humos nocivos. También se emplea para purificar espacios con altas concentraciones de monóxido de carbono. En entornos industriales se utiliza para tratar el aire en cocinas, cafeterías, plantas de procesamiento de alimentos y pescado, plantas químicas, plantas de tratamiento de aguas residuales, plantas de caucho, plantas de refrigeración, etc. En espacios de oficinas se utiliza con instalaciones de aire acondicionado para mejorar la calidad del aire interior.

El ozono es un gas azulado con un olor penetrante característico. En altas concentraciones es tóxico e incluso mortal para el hombre. El ozono se forma por la acción de la radiación ultravioleta o de una descarga eléctrica sobre el oxígeno. Debe diferenciarse la producción intencional, accidental y natural de ozono. El ozono es un gas extremadamente tóxico e irritante tanto a corto como a largo plazo. Debido a la forma en que reacciona en el cuerpo, no se conocen niveles para los cuales no haya efectos biológicos. Estos datos se analizan con más detalle en la sección de productos químicos de este Enciclopedia.

Los procesos que emplean ozono deben llevarse a cabo en espacios cerrados o tener un sistema de extracción localizado para capturar cualquier liberación de gas en la fuente. Los cilindros de ozono deben almacenarse en áreas refrigeradas, lejos de cualquier agente reductor, materiales inflamables o productos que puedan catalizar su descomposición. Se debe tener en cuenta que si los ozonizadores funcionan a presiones negativas, y cuentan con dispositivos de apagado automático en caso de falla, se minimiza la posibilidad de fugas.

Los equipos eléctricos para procesos que emplean ozono deben estar perfectamente aislados y el mantenimiento de los mismos debe ser realizado por personal experimentado. Al usar ozonizadores, los conductos y los equipos accesorios deben tener dispositivos que apaguen los ozonizadores inmediatamente cuando se detecte una fuga; en caso de pérdida de eficiencia en las funciones de ventilación, deshumidificación o refrigeración; cuando se produce un exceso de presión o un vacío (según el sistema); o cuando la salida del sistema es excesiva o insuficiente.

Cuando se instalan ozonizadores, deben estar provistos de detectores específicos de ozono. No se puede confiar en el sentido del olfato porque puede saturarse. Las fugas de ozono se pueden detectar con tiras reactivas de yoduro de potasio que se vuelven azules, pero este no es un método específico porque la prueba es positiva para la mayoría de los oxidantes. Es mejor monitorear las fugas de manera continua mediante celdas electroquímicas, fotometría ultravioleta o quimioluminiscencia, con el dispositivo de detección elegido conectado directamente a un sistema de alarma que actúa cuando se alcanzan ciertas concentraciones.

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