El dióxido de carbono (CO2) es un gas incoloro e inodoro. También es el principal gas de efecto invernadero que contribuye al cambio climático y un contaminante atmosférico habitual tanto en interiores como en exteriores.

El control del dióxido de carbono -un paso positivo para garantizar un aire más limpio para profesores, personal docente y niños- es sólo uno de los componentes de una amplia gama de consideraciones medioambientales sobre el aire, la energía y el agua en los centros escolares.

Los distritos escolares están obligados a modernizar los sistemas de ventilación y calefacción, ventilación y aire acondicionado de sus edificios, así como a sustituir los filtros para reducir la exposición de las aulas a los contaminantes de interior y a las infecciones transmitidas por el aire.

A continuación se ofrece una visión de la monitorización del CO2 en los centros escolares:

• cuáles son las concentraciones variables seguras e inseguras de CO2 en interiores
• qué son las partículas contaminantes y por qué suponen un peligro mayor que otros contaminantes
• por qué es importante un enfoque más exhaustivo de la vigilancia de la calidad del aire en interiores y exteriores para que los centros escolares sean saludables
• cómo puede ayudarle el control de la contaminación atmosférica a cumplir las directrices estatales y federales sobre centros escolares

¿Cuáles son los niveles seguros de CO2?

El CO2 exterior e interior pueden tener diferentes fuentes primarias. Mientras que el CO2 exterior se genera principalmente a partir de la industria y los gases de escape de los vehículos, el CO2 interior se asocia más frecuentemente con la exhalación humana y el uso de combustibles.

Cuando las concentraciones de CO2 en el exterior son elevadas, pueden penetrar en los edificios y empeorar la calidad del aire. Sin embargo, el sellado hermético de los edificios contra el aire exterior puede provocar una acumulación aún mayor de CO2 en el interior. Cuando se cierran las ventanas para conservar el calor en los días fríos, la ventilación reducida también puede acumular CO2.

Las concentraciones de CO2 se miden en partes por millón (ppm). En el exterior es habitual encontrar concentraciones de 250-350 ppm. Las concentraciones de CO2 en el rango de 350-1.000 ppm se consideran típicas en espacios ocupados con una ventilación decente. Las concentraciones de CO2 en el rango de 1.000 a 5.000 ppm se consideran insalubres y las concentraciones superiores a 5.000 ppm podrían ser peligrosas.

Los monitores de CO2 de las aulas deben emitir una alerta cuando los niveles de dióxido de carbono superen las 1.100 ppm. Un monitor de calidad del aire típico equipado con sensores de CO2 precisos detectará este rango de dióxido de carbono.

Es importante alertar cuando se alcanzan las 1.100 ppm, pero es posible que no impida que el CO2 aumente por encima de ese nivel. Dado que los niveles de CO2 en interiores pueden ser perjudiciales para la salud humana, es importante establecer el umbral de alerta por debajo de este nivel, posiblemente a 900 o 1.000 ppm.

Concentraciones entre 1.000 y 2.000 ppm

Cuando las concentraciones de CO2 superan las 1.000 ppm, pueden producirse sensaciones de somnolencia, congestión y confusión leve(1,2).

Concentraciones entre 2.000 y 5.000 ppm

En concentraciones entre 2.000 y 5.000 ppm, puede producirse un aumento de los síntomas asociados a la exposición a niveles elevados de CO2, entre los que se incluyen:

• falta de concentración y atención
• aumento de la frecuencia cardiaca
• náuseas leves

Concentraciones superiores a 5.000 ppm

Las concentraciones de CO2 superiores a 5.000 ppm son peligrosas y pueden provocar toxicidad y privación de oxígeno.

Por qué son importantes las partículas contaminantes

Aunque la simple instalación de monitores de CO2 puede ayudar a proteger a los alumnos y al profesorado de la acumulación de CO2 en las aulas, no debe ser la única consideración que tengan en cuenta los administradores sobre la calidad del aire. La monitorización del CO2 en interiores por sí sola no bastará para alertar a los centros de los contaminantes atmosféricos más peligrosos y omnipresentes, y no notificará a los profesores y al personal docente los niveles elevados de contaminantes atmosféricos en el exterior.

El CO2 es un contaminante importante de medir y controlar. Sin embargo, los contaminantes en forma de partículas son más frecuentes y peligrosos. Tanto el CO2 como las partículas contaminantes son importantes de controlar y, si no se abordan, son peligrosos en las aulas.

Una de las principales fuentes de partículas contaminantes son los incendios forestales. El cambio climático ha intensificado y prolongado los incendios forestales históricos. Sólo a finales de 2020, los incendios forestales llevaron aire insalubre a los pulmones de 38 millones de personas en Estado de Washington, Oregón, Idaho, Montanay California durante al menos cinco días (3).

Cuando los centros escolares están situados cerca de carreteras importantes y de la industria, los alumnos y el profesorado pueden estar expuestos regularmente a partículas contaminantes. Según un estudio de 2014 publicado en la revista Journal of Exposure Science & Environmental Epidemiology, 6,4 millones de niños estadounidenses asistían a escuelas situadas a menos de 250 metros de una carretera principal (4)

La proximidad a partículas contaminantes procedentes de las carreteras puede perjudicar el rendimiento académico. Según datos del Oficina Nacional de Investigación Económicalos estudiantes que se trasladaron de un centro de primaria o secundaria a otro del mismo código postal en el que el viento soplaba en dirección contraria a la contaminación del tráfico obtuvieron peores resultados en los exámenes, faltaron más a clase y tuvieron más problemas de comportamiento(5).

Los incendios forestales, la contaminación industrial y los gases de escape de los vehículos pueden aumentar los contaminantes atmosféricos:

• dióxido de carbono
• ozono
• monóxido de carbono
• compuestos orgánicos volátiles (COV)
• dióxido de nitrógeno

El principal contaminante emitido por estas fuentes es la contaminación por partículas (6)

Los contaminantes de materia particulada incluyen:

PM10: Compuesto por partículas de mayor tamaño y conocido comúnmente como polvo, el PM10 es grande y se filtra más fácilmente de las vías respiratorias que las partículas más pequeñas. Las PM10 pueden causar daños cardiovasculares y respiratorios a corto y largo plazo.

PM2,5: Debido a su diminuto tamaño, las PM2,5 pueden permanecer suspendidas en el aire mucho más tiempo que las partículas de mayor tamaño y pueden ser absorbidas por el torrente sanguíneo al ser inhaladas. Dado que las PM2,5 pueden entrar en el sistema circulatorio, conllevan una amplia gama de graves amenazas para la salud del organismo, y se asociaron con 160.000 muertes en las cinco ciudades más pobladas del mundo durante 2020.

PM1: PM1es muy parecida a la PM2,5, salvo que tiene un diámetro menor, una superficie mayor y es más probable que entre en el torrente sanguíneo que la PM2,5. Debido a la mayor superficie de las PM1, es más probable que transporten sustancias químicas tóxicas en su superficie (7). Al igual que las PM2,5, las PM1 suelen deberse a la combustión, que puede afectar a las escuelas cercanas a las principales carreteras.

Los monitores de calidad del aire están diseñados para medir una serie de contaminantes en el aire. Entre los contaminantes más mortíferos detectados están las PM2,5, partículas finas.

Controlar el CO2 y las PM2,5 puede ayudar a proteger un aula de la contaminación atmosférica. Sin embargo, para ello es necesario un enfoque global de la vigilancia de la detección de contaminantes que se combine con la ventilación y la filtración del aire para gestionar realmente la contaminación del aire interior.

Detección exhaustiva de contaminantes

Aunque un monitor típico de dióxido de carbono instalado en las aulas debería alertar a los profesores y al personal docente de las altas concentraciones de CO2 acumuladas, esto no es suficiente para ayudar a mantener el aire seguro. Sin monitores para detectar la contaminación por partículas aún más peligrosa, un dispositivo de detección de CO2 es sólo una parte de la solución para la calidad del aire.

Monitores de calidad del aire de la serie AirVisual proporcionan herramientas de datos de calidad del aire más completas para aprovechar las mediciones de calidad del aire interior y exterior para el control automatizado de la filtración y la ventilación que pueden ayudar a reducir el CO2 en interiores y otros contaminantes del aire, como las partículas y las infecciones transmitidas por el aire.

Los sensores utilizados en la serie AirVisual detectan y muestran los contaminantes PM2,5 y CO2, así como la temperatura y la humedad de cada aula. Estos datos se pueden utilizar para alertar a los profesores sobre el aumento de las mediciones de contaminación del aire a través de la interfaz visual AirVisual Pro, así como a través de la aplicación AirVisual. Estos datos también se pueden acoplar a los sistemas de gestión de edificios mediante API o activadores IFTTT para encender automáticamente los ventiladores HVAC para ventilación y filtración cuando las PM2,5 o el CO2 alcancen umbrales críticos.

La calidad del aire exterior también influye mucho en la calidad del aire interior. Aunque abrir ventanas y puertas puede ayudar a reducir la acumulación de CO2 en el interior, esto también puede empeorar la calidad del aire interior cuando hay altos niveles de contaminantes en el exterior. Por eso es fundamental conocer la calidad del aire en ambos entornos, sobre todo en los colegios que están cerca de grandes carreteras o instalaciones industriales.

El monitor de calidad del aire AirVisual Outdoor puede proporcionar datos sobre la calidad del aire in situ, lo que permite a los centros escolares obtener una imagen completa de los contaminantes del aire exterior. El AirVisual Outdoor puede medir partículas de un tamaño comprendido entre 0,3 micras y 10 micras, un espectro completo de partículas contaminantes, con sensores modulares intercambiables sobre el terreno, incluido el sensor de CO2 opcional. Su carcasa resistente a la intemperie lo hace ideal para su uso en casi cualquier entorno exterior.

Los monitores de calidad del aire de la serie AirVisual pueden utilizarse como parte de un sistema de automatización de edificios para activar la ventilación y la filtración en respuesta directa al aumento de los niveles de contaminación. Mediante el uso de applets IFTTT y API personalizadas, los monitores de calidad del aire pueden integrarse en herramientas de gestión de HVAC o sistemas de filtración de aire HEPA, y las lecturas de datos de calidad del aire activan acciones de HVAC que ayudan a mejorar la calidad del aire interior.

Por ejemplo, si un monitor AirVisual registra niveles de CO2 de 900 a 1.000 ppm, los administradores del edificio pueden configurar una applet IFTTT para utilizar estos datos junto con un enchufe inteligente compatible con el Internet de las Cosas (IoT) para activar los ventiladores del sistema HVAC y ventilar el espacio hasta que los niveles de CO2 vuelvan a caer por debajo de ese umbral.

De este modo, la automatización desencadenada por la monitorización de la calidad del aire en tiempo real promueve la eficiencia energética, la reducción de los costes de construcción y una mayor seguridad escolar. Al automatizar la ventilación y la filtración de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado sólo cuando los contaminantes alcanzan determinados niveles, se puede reducir la necesidad de hacer funcionar los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado las 24 horas del día.

Las herramientas de automatización también pueden ayudar a aprovechar los datos sobre la calidad del aire para ventilar eficazmente el CO2 y filtrar los contaminantes, como las partículas de hasta 0,003 micras, con sistemas de filtración de aire de alta eficiencia que funcionan cuando se alcanzan determinados umbrales.

El MERV 13 se recomienda habitualmente para ayudar a mitigar la transmisión de aerosoles infecciosos, pero tiene muchas deficiencias relacionadas con la eficiencia energética y la capacidad de filtración. Los MERV 16 y superiores, como los de filtración NanoMax, ayudan a ventilar el CO2 al tiempo que filtran hasta el 90% de las partículas de hasta 0,003 micras sin requerir una ventilación superior a la exigida por los códigos de construcción.

Para ayudar mejor a garantizar que las aulas mejoran la calidad del aire, los centros escolares pueden adherirse al programa Escuelas con Aire Limpio. El programa incluye una solución de aire limpio a medida con evaluación in situ, instalación, mantenimiento, verificación de la calidad del aire, seguimiento y renovación.

Al automatizar e integrar los sistemas de control, ventilación y filtración, los centros escolares pueden cumplir mejor los requisitos estatales y federales de aire limpio y ayudar a mantener limpio el aire de las aulas.

Lo que hay que saber

Cuando se trata de la seguridad de los niños, no basta con cumplir la letra de la ley. Aunque es importante controlar los niveles de CO2, también es vital para la salud de los alumnos, profesores y personal docente ofrecer una solución de control de contaminantes más completa.

La solución ideal de control de la calidad del aire realiza un seguimiento de las partículas, el CO2, la temperatura y la humedad, al tiempo que proporciona una plataforma para el uso de los datos de calidad del aire con el fin de automatizar las soluciones de filtración de la ventilación del aire para la seguridad de los edificios escolares.