INFORME DIOXIDO DE CARBONO.docx

UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUC FACULTAD DE CIENCIAS AMBIENTALES INGENIERIA AMBIENTAL

EL DIÓXIDO DE CARBONO EN LA EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL AIRE INTERIOR L. Cabarcas Joleanes; K. Romero Zúñiga; Y. De La Hoz Heredia; D. Melo Pacheco. Profesor Rubén Darío Cantero. Grupo Viernes 10:30 am. 01-10-2015. Laboratorio Control emisiones Atmosféricas - Universidad de la Costa, Barranquilla

Resumen La práctica de laboratorio consistió en evaluar la calidad del aire interior utilización el dióxido de carbono como trazador, empleando el Compuflow para medir las concentraciones de dicho gas en distintas áreas de la Universidad de la Costa. El procedimiento consistió primeramente en realizar la medición del caudal de ventilación basada en la determinación del dióxido de carbono teniendo en cuenta en este la fuente de suministro que sería en este caso el aire acondicionado y el aire del exterior y de retorno. En segunda instancia se realizó la medición del dióxido de carbono en condiciones de equilibrio, en donde factores como la cantidad de persona y la actividad que estas realizan (actividad metabólica) influyen en la determinación de esta además del aire exterior e interior y por último se encuentra el método de la caída de la concentración el cual se mide la concentración de dióxido de carbono a lo largo de un tiempo teniendo en cuenta que no debe haber ninguna persona en el recinto, el aire exterior y a partir de este determinar el caudal de ventilación por medio del número de renovaciones. Los resultados y análisis obtenidos fueron realmente representativos a la hora de identificar qué factores pueden alterar de cierta forma dichos valores los cuales son la presencia de personas, su actividad metabólica, la hora del día, etc.

Palabras claves. Dióxido de Carbono, Calidad, Aire, Medición, ventilación, concentración. Abstract The lab was to evaluate the quality of indoor air using carbon dioxide as a tracer using the Compuflow to measure the concentrations of the gas in different areas of the University of the Coast. The procedure was performed first in the ventilation flow measurement based on the determination of carbon dioxide in considering this source of supply would be in this case the air conditioning and the outside air and return. Secondly the measurement of carbon dioxide held in equilibrium, where factors such as the amount of people and activities they perform (metabolic activity) influence the determination of this addition to the indoor and outdoor air and finally is the method of the fall of the concentration which the carbon dioxide concentration is measured over a time considering that there should be no person on the premises, outside air and from this determine the flow of ventilation by the number of renewals. The results obtained were truly representative analysis when identifying which factors can alter certain values such forms which are the presence of people, their metabolic activity, time of day, etc. Key words. Carbon dioxide, Quality, Air, Measurement, ventilation, concentration.

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UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL INTRODUCCIÓN El dióxido de carbono es un gas que no se encuentra en grandes cantidades en la atmosfera este gas es muy importante ya que ayuda atrapar el calor producido por el sol, es necesario resaltar que este gas contribuye al cambio climático. En algunos casos se encuentra en altas cantidades debido a efectos producidos naturalmente como es la respiración ya que al inhalar oxigeno el hombre produce dióxido de carbono; de igual forma los incendios forestales, las chimeneas, los autos son fuentes que producen este gas. En el presente informe se obtendrán datos de dióxido de carbono en el aire de algunos lugares específicos los cuales serán: dos salones del bloque 9 de la CUC y uno de la CUL del bloque B debido a flujo continuo de las personas en esta zona, y teniendo en cuenta que se pueden encuentra en espacios cercanos persona con alto consumo de tabaco (cigarrillo) y además se determinara los resultados de calidad de aire interior en espacios cerrados. 1. OBJETIVOS 1.1. GENERAL Evaluar la calidad del aire interior por medio de dióxido de carbono. 1.2. ESPECIFICOS  Determinar la concentración de dióxido de carbono al interior de un área específica.  Utilizar al gas dióxido de carbono como trazador.  Proponer posibles soluciones para mejorar la calidad del aire en un recinto cerrado.

2. MARCO TEORICO

2.1 DIOXIDO DE CARBONO EN LA EVALUCACION DE LA CALIDAD DEL AIRE INTERIOR El dióxido de carbono es un gas incoloro e inodoro que se forma en todos aquellos procesos en que tiene lugar la combustión de sustancias que contienen carbono. En ambientes interiores no industriales sus principales focos son la respiración humana y el fumar; aunque los niveles de dióxido de carbono también pueden incrementarse por la existencia de otras combustiones (cocinas y calefacción) o por la proximidad de vías de tráfico, garajes o determinadas industrias. Esta nota técnica describe la metodología para usar el CO2 como indicador de olor y de la ventilación necesaria. [1] 2.2 DIOXIDO DE CARBONO (CO2): El dióxido de carbono es un asfixiante simple que actúa básicamente 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 niveles entre 300 y 400 ppm, pudiendo alcanzar en zonas urbanas valores de hasta 550 ppm. El valor límite de exposición profesional (LEP-VLA) del INSHT para exposiciones diarias de 8 horas es de 5.000 ppm con un valor límite para exposiciones cortas de 15 minutos de 15.000 ppm. Estos valores son difíciles de encontrar en ambientes interiores no industriales como son oficinas, escuelas y servicios en general. En la práctica, en estos recintos se encuentran valores de 2.000 y hasta 3.000 ppm. Si se superan estos niveles puede deberse a una combustión incontrolada, en cuyo caso el riesgo para la salud puede no ser debido al dióxido de carbono sino a la presencia de otros subproductos de la combustión, principalmente el monóxido de carbono (CO), cuyo límite de exposición es muy inferior (25 ppm). [2]

UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL Concentraciones permitidas del CO2:  La concentración media de CO2 en la atmosfera es de 340 ppm en aire limpio y 700 ppm en las ciudades según (Federal – Provincial Advisory Committee on Environmental and Occupational Health – 1989), dichos niveles en la atmosfera pueden variar ampliamente debido a ubicación y tiempo. [3]  La concentración interna de CO2 máxima permitida es 1000 – 1500 ppm y depende de su tasa de producción en el interior del edificio y de los niveles de este gas en el exterior. [3]  Según LIDDAMENT (1997) el CO2 es un gas relativamente NO TOXICO y sin efectos significativos en la salud a concentraciones de 10.000 ppm o más.[3]

productos procedentes del metabolismo humano (agua, aerosoles biológicos, partículas, alcoholes, aldehídos, etc.) llamados bioefluentes y responsables de la carga de olor por ocupación humana de un local. Por ello, el nivel de concentración de dióxido de carbono en un ambiente interior puede tomarse, si no hay otras fuentes contaminantes, como indicador de la carga de olor existente debida a sus ocupantes. Para establecer valores de referencia se han realizado estudios con personas a distintas tasas de ventilación y aunque existen datos que sugieren que a 600 ppm los individuos más sensibles ya manifiestan quejas y molestias, en la práctica se acepta que no debe superarse una concentración de 1.000 ppm de dióxido de carbono con el fin de evitar problemas de olor y para que el aire sea considerado aceptable para aproximadamente el 80% de los visitantes del local. [4]

3. EQUIPOS Y MATERIALES  Medidor de Dióxido de Carbono COMPUFLOW.

 Pero concentraciones superiores a 50.000 ppm producen efectos en el sistema nervioso central como: Dolores de cabeza, mareos, problemas visuales y cierta evidencia de efectos cardiovasculares en concentraciones similares.[3]  Aunque la concentración más bajas a la que se observó un efecto adverso para la salud fue de 7.000 ppm. Por lo tanto, el CO2 no causa efectos en la salud en concentraciones bajas o en exposiciones a corto plazo. [3]

Imagen #1: Compuflow Características:

2.3 DIOXIDO DE CARBONO INDICADOR DE OLOR

COMO

La emisión de dióxido de carbono en la respiración humana está ligada a la de otros

o

Verifica la concentraciones carbono (CO2)

presencia de dióxido

de de

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o

Calcula los promedios ponderados estadísticos de TWA (tiempo promedio ponderado de 8 horas) y STEL (límite de exposición a corto plazo de 15 minutos). Sensor NDIR (infrarrojo no dispersivo) de CO2; libre de mantenimiento.

Rangos de medición: o o o

CO2: desde 0 hasta 5,000 ppm Temperatura: desde -14 hasta 140 °F (desde -10 hasta 60 °C) Humedad: desde 0,0 hasta 99,9%

 Cinta métrica

Se escogieron salones diferentes de la universidad de la costa (CUC) teniendo las siguientes mediciones. 4.1 Medición del caudal de ventilación basada en la determinación de dióxido de carbono Para realizar esta prueba se tomó como área de muestreo fue en el bloque B de la CUL salón 301.

 Cs: se colocó el instrumento debajo del aire acondicionado y se tomó la lectura.  Cr: Se abrió la puerta para que saliera la emisión del aire acondicionado y se tomó la lectura.  Co: La lectura se tomó en el exterior. Cs = 1 230 ppm de CO2 CR = 1195 ppm de CO2 Co = 1115 ppm de CO2

C (¿ ¿ s−C R ) C R −C 0 Aire exterior =¿ Imagen #2: cinta métrica

%Aire exterior=

Una cinta métrica para determinar volumen del recinto.

1230−1195 ∗100 1195−1115

%Aire exterior =43.75 4. CÁLCULOS Y PROCEDIMIENTO Para llevar a cabo la práctica se utilizó un medidor llamado Compuflow, que determina el dióxido de carbono y nos permite evaluar la calidad de aire en el exterior e interior de un recinto. Esta experiencia consta de tres partes:   

Caudal de ventilación. Método de CO2 en condiciones de equilibrio. Método de caída de concentración.

4.2 Medida del dióxido de carbono en condiciones de equilibrio Para esta medición el área de muestreo fue en el salón 302 del bloque 9. Se contabilizaron el número total de personas y el número de personas que se encontraban sentadas y de pie.    

CO2 Interior = 2760 ppm CO2 CO2Exterior = 1667 ppm CO2 Total personas = 14 Personas sentadas = 13

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Personas de pie = 1

  

Actividad Metabólica Sentadas = 1,2met De pie = 1,6met

−¿ N º renovaciones=4.09 h¿ Las dimensiones del salón: L = 7.44 m A = 5,20 m h = 2,38 m V = 7.44*5.20*2.38= 92.07m3

Promedio de M

M media =

( 13∗1,2 ) +(1∗1,6) =1,07 met 14

Qexterior =V ∗N ° Renovacione s q=

q=

0,0042 M media ∗10 6 [C O2 Interior ]− [C O2 Exterior ]

Qexterior =92.07 m3∗4.09

0,0042∗1,07 l ∗10 6=4.11 2760−1667 s

4.3 Método de concentración

la

caída

Qexterior =376.56

de

m3 h

la

Esta medición se realizó en:  Bloque: 9  Salón: 303 Ci: Se tuvo que esperar a que las personas que se encontraban dentro del salón salieran del lugar y de inmediato se procedía a tomar la lectura en el centro de este Ct: Para la toma de este dato, se debía esperar a que transcurrieran 15 minutos después de la toma del dato anterior para proseguir a la toma de lectura de este dato. Co = 1130 ppm de CO2 Ct =1612 ppm de CO2 Ci = 2472 ppm de CO2 t = 15mins = 0,25h

1 C −C o N º renovaciones= ln i t Ct −C o N º renovaciones=

1 2472−1130 ln 0.25 1612−1130

5. ANALISIS Con la determinación del dióxido de carbono en la evaluación de la calidad del aire interior, se pudo establecer e identificar que en ciertos espacios como en horas pico la concentración del CO2 en exteriores era mucho más alta que las de interior, también que las actividades metabólicas tienen gran importancia para la concentración y presencia de CO2 ocasionado a su vez cierto olor característico y que la ventilación proporcionada por el aire acondicionado no logre cubrir completamente todo el salón. En el primer procedimiento se encontró un porcentaje de 43.77% es relativamente alto pero también se le debe anexar la hora del día que fue tipo 12 am (hora pico). Para el segundo caso que es la medida de dióxido de carbono en condiciones de equilibrio se obtuvo

un

valor

4.11

l/s teniendo

realmente en cuenta la actividad metabólica de las personas que en su mayoría se

UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL encontraban sentadas lo cual no generaba un gran aporte como seria caminar, levantarse entre otras. Y para el último procedimiento que es el método de la caída de la concentración se obtuvo un valor de

376.56 m3/h para el caudal dentro del recinto teniendo en cuenta el volumen de este mismo y el número de renovaciones que a su vez tiene en cuenta la concentración apenas se desocupe el aula y luego de 15 minutos otra concentración.

[2] Mª José Berenguer Subils / Félix Bernal Domínguez / NTP 549: El dióxido de carbono en la evaluación de la calidad del aire interior. [3] Definición de calidad de aire y CO2, [Internet]. Disponible en: http://www.pceiberica.es/medidor-detallestecnicos/definicion-calidad-aire-y-co2.htm . [4] STONIER, R. T. Dióxido de

carbono: Powerful IAQ diagnostic tool. Heating/piping/air conditioning, March 1995, p 90-102.

6. CONCLUSION Luego de llevar a cabo los procedimientos se llegó a la conclusión de que las concentraciones y la dispersión del CO2 están sujetas a varios factores o condiciones como lo son el área del recinto, la hora en la que se realizó la toma, la presencia de personas y que actividad realizaban tanto para el interior y el exterior. Es decir que los resultados de estas varían según las condiciones en las cuales se realicen el muestreo. 7. BIBLIOGRAFIA [1] OSMAN. Calidad del aire interior. /NTP 549 Disponible en: http://www.osman.es/contenido/profesionales /cai_osman.pdf 8. ANEXOS METODO DEL CAUDAL DE VENTILACION

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Imagen #1 Para el caudal de ventilación- Salón 301- bloque B- CUL

MEDIDA DE DE DIOXIDO DE CARBONO EN CONDICIONES DE EQUILIBRIO.

Imagen #2. Placa del salon 302 del bloque 9 de la CUC

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Imagen #3. Toma de valor del CO2 exterior.

Imagen #4. Toma del valor del CO2 interior.

METODO DE LA CAIDA DE LA CONCENTRACION.

Imagen#5. Placa del salon 303 bloque 9

Imagen #7. Toma del valor de altura del salon

Imagen #8. Toma del valor del ancho del salón seleccionado.