Un especial de tres capítulos que tratará la forma en la que el uso del aislamiento térmico puede ayudar en la reducción del CO2 en los sistemas HVAC&R.
por Ing. Arcadio J. Velásquez*
El artículo que comparto en esta oportunidad ha sido muy extenso debido al tópico que he elegido, por lo que he decidido dividirlo en tres partes. En esta primera entrega hablaré sobre algunos conceptos básicos relacionados con las emisiones de gases de efecto invernadero, sin embargo, el principal objetivo de este artículo es demostrar mediante análisis de computadora qué tan efectivo es el uso de aislamiento térmico para reducir las emisiones de dióxido de carbono (CO2) en sistemas de HVAC&R.
Con la ayuda de programas de cálculos podemos determinar estos valores, compartiré algunos al final de este artículo.
En la segunda entrega voy a compartir los análisis, las comparaciones y las conclusiones. Los resultados son increíbles – además hago referencia a un artículo muy interesante publicado por NIA que deberían leer. Las dos primeras entregas son muy enfocadas en las emisiones de CO2.
En la tercera y última entrega, dejaremos a un lado las reducciones de CO2 y nos enfocaremos en el calculo y uso del combustible como fuente de energía utilizada en un sistema HVAC&R.
Los aislantes térmicos brindan muchos beneficios, en sistemas de enfriamiento ayudan a prevenir la condensación, a reducir la caída o el aumento de temperatura en una tubería, ducto o tanque, a proteger los sistemas de la congelación - en términos energéticos ayuda a ahorrar energía al reducir la densidad de transferencia de calor, bien sea pérdida o ganancia, hay algo aún más importante que es muy preocupante hoy en día: ¡el cambio climático!
El cambio climático causa efectos muy severos como tormentas, incendios forestales, sequías considerables y olas de calor, tormentas de nieve y una cadena de eventos catastróficos. La emisión de gases de efecto invernadero es el principal perpetrador que causa el calentamiento global (y por lo tanto el cambio climático), es importante reconocer de qué manera el carbono y algunas otras emisiones de gases de efecto invernadero afectan a los ecosistemas.
El efecto invernadero, que es el proceso de cómo el calor del sol calienta la superficie de la Tierra. Cuando los gases de efecto invernadero se liberan a la atmósfera y atrapan el calor del sol, estos gases ayudan a aumentar la temperatura ambiente global. Esto se conoce como calentamiento global.
Las emisiones de CO2 son un tipo de emisiones de gases de efecto invernadero que ocurren cuando este ingresa al aire después de una actividad humana, como, por ejemplo, ver televisión, conducir un vehículo o usar sistemas de aire acondicionado. La Agencia de Protección Ambiental (EPA) enumeró las seis fuentes principales de gases de efecto invernadero, desde las más dañinas hasta las menos dañinas, ellas son transporte, la producción de electricidad, la industria comercial y la residencial, la agricultura y la explotación forestal.
"El CO2 es completamente hecho por el hombre y no está presente naturalmente en la atmósfera".
La forma más significativa en que las emisiones de CO2 impactan en el planeta es causando el cambio climático. A medida que la temperatura global promedio aumenta, nuestra atmósfera cambia inherentemente. El mismo problema se aplica a los animales, ya que el cambio climático modifica los ecosistema y hábitats naturales, numerosas especies se ven afectadas, tal vez algunas especies puedan desaparecer por completo.
Analicemos con detalle algunos conceptos que deben ser entendidos para brindar una reducción de CO2 con el uso de aislamiento térmico.
Huella de carbono
Una huella de carbono es la cantidad de gases de efecto invernadero producidos por las actividades humanas. Más del 75% de la población mundial no sabe que están produciendo gases de efecto invernadero en sus actividades cotidianas (estadísticas compartidas por The Nature Conservancy Organization). Cada vez que encendemos una lámpara o un televisor, viajamos en automóvil, nos alimentamos o usamos cualquier objeto que requiera electricidad; los humanos producimos CO2 y otros gases de efecto invernadero que causan el cambio climático.
Reducir las emisiones de CO2 tanto como sea posible y compensar las emisiones restantes plantando árboles, por ejemplo, ayudará a reducir los efectos negativos de las huellas de carbono. La ONU sugiere adoptar una estrategia de gestión ambiental, reciclar, incentivar el transporte público y sostenible; reducir el consumo de energía y definir objetivos de uso de energía renovable.
Si no reducimos nuestra huella de carbono, estas son algunas de las consecuencias que podemos esperar: la extinción de más vida silvestre debido a los ecosistemas cambiantes y la pérdida de hábitat, una mayor ocurrencia de eventos climáticos destructivos, más personas desplazadas y afectadas negativamente por los efectos del cambio climático. Muchos países ya están experimentando sequías más frecuentes, y esto ha tenido un efecto significativo en el bienestar de las personas que allí cohabitan.
¿El aislamiento térmico en sistemas HVAC&R contribuye a la reducción de emisión de CO2? La NIA (National Insulation Association) publicó en su revista Insulation Outlook en 2021 un artículo llamado: Insulation – still greener than trees! Escrito por G. Christopher P. Crall, en este, su conclusión es "La respuesta corta es que, si bien mucho ha cambiado, el aislamiento mecánico aún brinda una oportunidad excepcional para reducciones rentables en las emisiones de gases de efecto invernadero. De hecho, el aislamiento todavía puede considerarse más verde que los árboles". (Extraído de la edición de Insulation Outlook Magazine, Septiembre - Octubre de 2021).
Actualmente existen muchas tecnologías, sistemas y equipos diseñados con una menor tasa de emisiones de CO2 como la bombilla LED o un sistema VRF, sin embargo, los materiales de aislamiento térmicos en la industria HVAC&R ayudan a reducir las emisiones de efecto invernadero a mayor escala que una bombilla LED.
Aero-calc de Aerofoam, programa de cálculo para sistemas HVAC&R, es una herramienta para calcular la pérdida de calor en los sistemas de enfriamiento, refrigeración y calefacción. Calculando las pérdidas/ganancias de calor con Aero-calc podemos estimar la reducción de CO2 dada por el material aislante seleccionado y comparando ambos valores, podemos estimar cuántos árboles1 se necesitan para lograr la misma reducción de CO2.
Carbono incorporado
El carbono incorporado se conoce como todas las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas con todas las actividades desde la obtención, fabricación, transporte de materias primas, conversión de estas materias primas en materiales de construcción, transporte de productos prefabricados a un producto específico, e integrarlos en un edificio, y posteriormente mantenerlos, reemplazarlos, y eliminarlos al final de su vida útil.
Medir el carbono incorporado es más difícil que el CO2 emitido por un sistema de refrigeración o calefacción, o el CO2 emitido por las actividades diarias del ser humano. En realidad, determinar el carbono incorporado de un solo material de construcción se considera una tarea muy difícil hasta cierto nivel. A la realidad, un material de aislamiento 100% reciclado fabricado con energía renovable se parece a un material de aislamiento 100% virgen fabricado con energía generada con el uso de combustibles fósiles, pero ambos tienen niveles drásticamente diferentes de carbono incorporado. De dónde proviene el material y qué tan lejos se transportó agrega más dificultades.
"El carbono incorporado será responsable de casi la mitad de las emisiones totales de nuevas construcciones entre 2019 y 2050", según Architecture 2030. Necesitamos controlar el carbono incorporado ahora mismo sí queremos cumplir con los objetivos climáticos para el año 2050 – Lamentablemente conflictos bélicos como los desarrollados en Ucrania pudieran afectar el cumplimiento de todas las metas. Para obtener más información sobre los objetivos, visite https://sdgs.un.org/goals.
"Objetivo 13 Acción por el clima: Adoptar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos"
Análisis del ciclo de vida
El Análisis de Ciclo de Vida (LCA – por sus siglas en inglés) es una herramienta que determina el impacto ambiental de un producto durante su ciclo de vida, desde la obtención de sus materias primas hasta su desuso o reuso.
El LCA mide los efectos de las emisiones de gases de efecto invernadero, el uso de energía, el consumo de agua, la acidificación y el agotamiento de la capa de ozono. Un LCA se utiliza para analizar las entradas y salidas en cada etapa del ciclo de vida de un producto, desde la extracción de la materia prima, la fabricación, la instalación y el uso del producto, el transporte y, finalmente, la eliminación o reutilización. Los resultados de un LCA se utilizan para evaluar los puntos críticos del producto en la cadena de valor para agregar mejoras de sostenibilidad. Los LCA son realizados por agentes terceros de certificación de acuerdo con ISO 14040 e ISO 14044.
Declaración Ambiental de Producto
La Declaración Ambiental de Producto (EPD – por sus siglas en inglés) es una declaración verificada por terceros que se enumera formalmente y se registra en una base de datos para corroborar el impacto ambiental de un producto. Para verificar la EPD, primero se utiliza un LCA para calcular el impacto que se incluye en la EPD de acuerdo con algunas normas específicas.
La EPD puede ser emitida por un organismo tercero, además será verificada por un gestor aprobado y publicada en una de las plataformas en línea disponibles al público. Las EPD proporcionan información transparente y comparable sobre un producto.
Hemos llegado al fin de esta primera entrega. Si deseas aprender a calcular las emisiones en función a la ganancia o perdida de calor en un sistema HVAC&R con el uso de aislamiento térmico, te recomiendo que no te pierdas la segunda entrega de este artículo. Te dejo de bajo los enlaces de descarga gratuita para los programas de cálculo.
* Nota aclaratoria: debo aclarar que mi objetivo no es la de evitar la siembra de árboles, todo lo contrario, a pesar del enfoque y la comparación entre reducción de emisión de dióxido de carbono que provee el uso de aislamiento térmico en sistemas HVAC&R y la equivalencia de árboles que absorben la misma cantidad de dióxido de carbono – como mencione anteriormente, los resultados son increíbles – siempre debemos fomentar la plantación de árboles y la preservación forestal.
Pie de página:
1. Si bien es difícil determinar con exactitud la tasa de absorción de un árbol, ya que depende del tipo de árbol, edad, ubicación, entre otros… he considerado entre 20 y 22 Kg/año. Otras estimaciones pudieran ser válidas.
* Para descarga gratuita de Aero-Calc visite https://www.aerofoam.ae/aerocalc-software/
* Para descarga gratuita de 3E Plus visite https://insulationinstitute.org/tools-resources/free-3e-plus/
* Escrito por: Arcadio J. Velásquez | Ingeniero Mecánico.
Especialista en Aislamiento Térmico
Sr. Technical Marketing Engineer – Hira Industries LLC.
Dubái, Emiratos Árabes Unidos.
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