LA DETERMINACION DE CO2 EN AMBIENTES CERRADOS COMO INDICADOR DE LA CALIDAD DE AIRE

William Quiroa

Laboratorio Ecosistemas Proyectos Ambientales S.A.

La Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE en ingles) define la Calidad de Aire en Interiores como “el aire en el cual no hay presencia de contaminantes conocidos en concentraciones dañinas, determinadas por autoridades competentes y en las cuales una mayoría substancial de personas expuestas (80% o más) no exprese algún malestar”.

Un parámetro clave en la determinación de la calidad del aire es el dióxido de carbono (CO₂), el cual se produce como subproducto derivado de la respiración humana y animal, también se produce a partir de la materia orgánica en descomposición, y en la combustión de madera, carbohidratos y combustibles fósiles (Lowitz, 2017).

En ambientes interiores no industriales los factores principales en la formación de CO2 son la respiración humana y el fumar, aunque también pueden aumentarse por la existencia de otro tipo de combustiones (cocinas y calefacción) o por la proximidad a carreteras o determinado tipo de industrias. Es un gas asfixiante simple que actúa por desplazamiento del oxígeno y que a elevadas concentraciones (>30.000 ppm) puede causar dolor de cabeza, mareos, somnolencia y problemas respiratorios, dependiendo de la concentración y de la duración de la exposición. Es un componente del aire exterior en el que se encuentra habitualmente a concentraciones entre 300 y 400 ppm, pudiendo alcanzar un valor mayor en zonas urbanas hasta 550 ppm (NTP 549, 2000).

El papel del CO₂ en el control de la calidad del aire en ambientes interiores se basa en el hecho de que el CO₂ desarrollado por medio de la respiración humana, puede ser utilizado como un indicador del nivel de contaminación que exista en una determinada área. El aire exhalado por una persona contiene aproximadamente 4% de CO2 (40,000 ppm), en comparación con el CO2 producido en el aire externo el cual contiene aproximadamente el 0.04% (400 ppm). Hay otras fuentes de formación de CO₂ aparte de la respiración, entre las que se mencionan otro tipo de fuente de generación de gases como chimeneas; también por fumar cigarros, así como la presencia de mascotas y plantas. La producción de CO₂ por persona depende de los siguiente:

Edad, peso y altura.
Género.
Actividad física.
Embarazo

En las edades entre 14 y 15 años, no hay mucha diferencia en la producción de CO₂ debido al género. A una mayor edad ocurren diferencias en los niveles de concentración, debido a que los hombres son típicamente más altos y tendrán un peso mayor, produciendo así una mayor cantidad de CO₂. El parámetro de mayor importancia en la etapa adulta es el nivel de actividad física en el cual se desarrolle. En general la producción de CO₂ es casi proporcional al nivel de actividad (de Gids, 2010).

El químico alemán Max Von Pettenkofer, definió la concentración de 0.1% (1000 ppm) como la concentración límite de CO₂ por cierto tiempo en un área en ambientes interiores. A ese dato se le conoce como el “número de Pettenkofer”. A partir de esta concentración pueden presentarse malestares como dolor de cabeza y desconcentración.

Se conoce como el “Síndrome del Edificio Enfermo” a los edificios que enferman a los trabajadores presentes, las causas que originan este tipo de síndromes son el tipo de climatización que posean o la falta de higiene del aire. La gama de síntomas es bastante amplia: Irritaciones de los ojos, nariz y garganta; sequedad en mucosas y piel; cansancio mental; infecciones frecuentes de las vías respiratorias y tos; ronquera, disnea, picazón e hipersensibilidad no especifica (www.testo.es).

La norma española NTP 742 “Ventilación General de Edificios” clasifica el aire interior de una determinada zona ocupada en 4 grupos básicos:

IDA 1: Calidad de aire interior alta
IDA 2: Calidad de aire interior media
IDA 3: Calidad de aire interior moderada
IDA 4: Calidad de aire interior baja

Se clasifica la calidad del aire en función del nivel de CO₂ permitido en una determinada área interna, debido a la presencia de personas y el tipo de actividad que realizan (donde no esta permitido fumar).

Para la determinación del CO₂ pueden utilizarse tubos colorimétricos o sensores portátiles fotoacústicos o de infrarrojo, siendo estos últimos los más versátiles y de mayor uso, ya que permiten mediciones puntuales como mediciones promediadas de un área interior determinada.

Una gran variedad de sensores de infrarrojo se encuentra disponibles en el mercado, el uso de estos dispositivos permite determinar si la ventilación en un ambiente interno es insuficiente, por medio de la concentración de CO₂ presente en el sitio a evaluar. Las ventajas de utilizar este tipo de dispositivos son:

Son simples y sencillos de instalar y operar. No requieren uso de extensión eléctrica y no necesita de mucho mantenimiento y cuidado.
Proveen una medición directa de la concentración actual de CO₂ presente en un área durante un tiempo determinado.
Realizan mediciones de forma continua a través del tiempo, sin la necesidad de algún tipo de supervisión.
Varios de los sensores vienen con una alerta cuando determina que la concentración de CO₂ en un lugar determinado se encuentre por encima de los valores limites especificados para cada sensor. Lo cual permite establecer si el área requiere de una instalación para ventilación.
La mayoría de sensores son de costo accesible, y pueden colocarse en cualquier área para que monitoree por tiempo suficiente un sitio determinado.

Con el uso de estos dispositivos, se puede crear un programa para monitoreo de ventilación en áreas interiores y poder planificar si un área determinada necesita una instalación de algún tipo de ventilación que mitigue los problemas de formación de CO₂ en el ambiente. En la actualidad también se utiliza para control ambiental indirecto para COVID 19, debido a que puede determinar de forma indirecta la formación de aerosoles que emite una persona en alguna actividad dentro de un área determinada (respirar, hablar, toser, entre otros) (Stocker, 2021).

Bibliografía

Lowitz, G. “Measure CO2 to Improve Ventilation/IAQ” Onset Computer Corporation.
Norma Española NTP 549: El dióxido de carbono en la evaluación de la calidad del aire interior.
De Gids, W.F. “CO2 as Indicator for the Indoor Air Quality: General Principles”. Air Infiltration and Ventilation Centre. 2010.
“La concentración de CO2: protagonista para la Calidad del Aire”. testo.com. Consultado en el enlace: https://static-int.testo.com/media/14/48/628d3de88430/AT-ES-testo-medicion-CO2.pdf.
Norma Española NTP 742: Ventilación general de edificios.
Stocker, Roman. “On the use of CO2 sensors in schools and other indoor environments”. Swiss National COVID Task Force.