Desde que los aires acondicionados comenzaron a popularizarse hace más de 40 años en el norte del país, su eficiencia operativa ha evolucionado para hacer frente a las demandas climáticas y ambientales
Por Ángel Martínez
En 2016, en el artículo “Contribution of air conditioning adoption to future energy use under global warming”, elaborado por Brands Dennis y Chris Mooney para el Whashington Post, los autores indicaban, basados en un informe desarrollado por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, de Estados Unidos, que hacia 2030 podrían haberse instalado 700 millones de unidades de aire acondicionado en el mundo y que esta cifra fácilmente podría duplicarse hacia 2050.
El artículo, además de las cifras, resalta los problemas energéticos y atmosféricos que implicaría tal cantidad de equipos de climatización en la lucha por contrarrestar el calentamiento global, y cómo se podría aliviar este impacto ambiental: “Esto significa que el uso de energía residencial en general sería de entre 64 y 83 %, y las emisiones de dióxido de carbono aumentarían, anualmente, de 23 a casi 30 millones de toneladas”, agregaban.
Un año atrás, a través del Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), otro par de investigadores, Lucas W. Davis y Paul J. Gertler, advertía en su estudio “Contribution of air conditioning adoption to future energy use under global warming” (Contribución de la adopción del aire acondicionado al futuro de energía bajo el calentamiento global) sobre el tema de China, un caso paradigmático de consumo, donde sólo en 2013 se habían vendido 64 millones de unidades más que en Estados Unidos, pese a que en este último prácticamente 90 % de las casas contaba con algún sistema de climatización.
En dicho artículo, Davis y Gertler tomaron como caso de estudio a México, a fin de caracterizar empíricamente la relación que existe entre temperatura, ingresos y aire acondicionado residencial. Consideraban que si el país registraba un incremento anual en ingresos del 2 % –lo cual preveían basándose en información gubernamental mexicana–, esto podría traducirse en una mayor adquisición de equipos de climatización: “Bajo supuestos modestos sobre el crecimiento del ingreso, nuestro modelo implica que la fracción de hogares con aire acondicionado pasará del 13 % actual a más del 70 % a finales de siglo. Con muchos más acondicionadores de aire en uso, nuestras estimaciones implican un aumento de 83 % en el consumo de electricidad a finales de siglo”, reiteraban.
Después de un análisis en el que convergen el clima diario promedio del país, el nivel socioeconómico y el uso de la energía, los autores concluyen que existen dos posibles escenarios para la trayectoria de la concentración de los gases de efecto invernadero: que las emisiones alcancen un punto máximo de exposición hacia 2040 y luego se estabilicen con niveles de concentración de dióxido de carbono de alrededor de 500 partes por millón, o que las emisiones aumenten gradualmente –como lo han hecho a lo largo del tiempo– y las concentraciones alcancen las 900 partes por millón a finales del siglo.
“El aumento de la saturación de los acondicionadores de aire tiene implicaciones importantes no sólo para la generación total de electricidad y las emisiones de dióxido de carbono, sino también para la gestión de la carga. Muchas partes del mundo tienen, o están ganando, un pico estacional pronunciado en la demanda de electricidad correspondiente a los meses más calurosos del año, por lo que el aumento del aire acondicionado podría requerir grandes inversiones en capacidad. Desde la década de 1950, la temperatura promedio global ha aumentado 1.3 °F y la mayoría de los modelos climáticos predicen aumentos adicionales de 1.8 °F o más a finales de siglo”, concluían.
Las cifras presentadas en este informe no son de menor relevancia, y el 2020, como final de década, resulta un adecuado marco de referencia para revisar cuánto se ha avanzado en términos de consumo energético y cuánto se ha modificado el panorama del aire acondicionado ante estas especulaciones. Considerando la relevancia que la eficiencia energética ha ganado en años resientes, habría que preguntarse qué se está haciendo para optimizar el consumo energético que implica la climatización para la red eléctrica mexicana.
Del equipo usado a las normas de eficiencia
Según estimaciones del ingeniero Odón de Buen Rodríguez, director General de la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (Conuee), anualmente, en México se producen alrededor de 2 millones de unidades de aires acondicionados.
Para revista Especificar, el director de la Conuee explica que la demanda de estos equipos se originó en los estados del norte del país hace más de 40 años, con la compra de equipos de segunda mano provenientes de Estados Unidos, “incluso cuando en las zonas con poca humedad atmosférica ya se aplicaban los enfriadores evaporativos”. Para el sector servicios, añade, los elementos de climatización han sido importantes desde la década de 1950, es decir, cuando México comenzó su camino hacia la industrialización y la urbanización.
En el cuaderno Eficiencia energética en el confort térmico en viviendas de clima cálido en México, editado por la propia Conuee en 2020, y escrito por el ingeniero De Buen, se asegura que “tomando como referencia el año de 1982, el consumo en regiones de clima cálido ha crecido 6.6 veces, mientras que en el templado solamente 3.2 veces”.
En este marco territorial, dividido geográficamente por su clima en “cálido” y “templado”, el director comenta que esta diferencia podría tener dos explicaciones: que la entrada en vigor de las Normas Oficiales Mexicanas (NOM) de eficiencia energética ha sido eficaz para reducir el consumo de energía de los electrodomésticos mayores (en el cual se incluye al aire acondicionado), o la creciente demanda de confort térmico en sectores de la población de ingresos medios, que coincide con la construcción de miles de viviendas de interés social en lugares de clima cálido y su respectivo sistema de aire acondicionado.
“Si separamos por tipo de usuarios entre los que se encuentran en clima templado y clima cálido, nos encontramos con un proceso que es muy evidente e igualmente significativo: el despunte del consumo en zonas de clima cálido, particularmente a partir de mediados de la década de 1990, respecto de las de clima templado”, señala en el documento.
Pero, ¿a cuánto asciende el consumo de energía de los aires acondicionados en la actualidad? De Buen refiere que “de acuerdo con estimados hechos en la Conuee, ya más del 35 % del consumo eléctrico total del sector residencial de México se consume en obtener confort térmico. Asimismo, los usuarios de servicio eléctrico en localidades con clima cálido consumen en promedio el doble que el promedio de los ubicados en clima templado, reflejando un peso de 50 % del uso para confort térmico en su consumo”.
Esto significa que “el consumo en zonas cálidas es de más de 20 millones de kWh, aunque una parte de esto incluye también a los ventiladores. Ahora bien, en promedio nacional, una vivienda en zona de clima cálido (45 % de los usuarios de este sector) consume poco más del doble (2 mil 300 kWh/año) que una en clima templado (poco menos de 1 mil kWh/año)”, profundiza.
Entre las implicaciones que ello supone a nivel ambiental, el director de Conuee asegura que el consumo de energía para obtener confort térmico se traduce en “que las emisiones de gases de efecto invernadero resultantes de la operación de edificios residenciales y comerciales en México superan los 75 millones de toneladas de CO2, representando alrededor del 12 % del total de emisiones del país. Asimismo, se estima un crecimiento de hasta 6.7 veces a 2050, si no se hace nada para reducir esta tendencia”.
Evitar la necesidad de enfríar, la clave
Para la Conuee existen dos conceptos a partir de los cuales se puede entender la “eficiencia energética”. En términos generales, con base en su definición, se entiende como “el uso óptimo de la energía necesaria para obtener un servicio o bien determinado”. Con base en la Ley de Transición Energética, la eficiencia energética tiene un alcance mayor al tomar en consideración “todas aquellas acciones que conllevan a una reducción, económicamente viable, de la cantidad de energía que se requiere para satisfacer las necesidades energéticas de los servicios y bienes que demanda la sociedad, asegurando un nivel de calidad igual o superior”.
En este sentido, la eficiencia energética se distingue por generar ahorros, sin que se tenga que sacrificar el confort, el bienestar o el servicio. “Desde 1993 se establece el Comité Consultivo para la Preservación y Uso Racional de los Recursos Energéticos (CNNPURRE) y se inicia la redacción de una NOM para acondicionadores de aire tipo cuarto y la negociación con la industria HVAC”, rememora el ingeniero De Buen.
Desde entonces, la Conuee ha elaborado y puesto en vigor siete NOM: dos que brindan certidumbre sobre los parámetros asociados con aislantes térmicos para edificaciones y las características térmicas y ópticas del vidrio y sistemas vidriados para edificaciones; una que, apoyada en las anteriores, limita la ganancia de calor de los edificios para uso habitacional a través de su envolvente; y cuatro que definen características, límites, métodos de prueba y etiqueta a equipos acondicionadores de aire de hasta 19 mil 50 watts de capacidad (65 mil 505 BTU/h).
Visto de este modo, especifica, las cuatro últimas son las que están relacionadas propiamente con los equipos de aire acondicionado, por lo que incluyen acondicionadores de aire tipo central, tipo paquete o tipo dividido; acondicionadores de aire tipo cuarto, con o sin calefacción, con condensador enfriado por aire; acondicionadores de aire tipo dividido, descarga libre y sin conductos de aire (conocidos como minisplit y multisplit); de ciclo simple (solo frío) o con ciclo reversible (bomba de calor), que utilizan condensadores enfriados por aire y, finalmente, acondicionadores de aire tipo dividido (Inverter) con flujo de refrigerante variable.
Si bien, idealmente, la implementación de las NOM significaría que una vivienda ubicada en una localidad de clima cálido que utiliza un equipo nuevo consumiría hasta 60 % menos energía eléctrica y que esto, a su vez, representaría ahorros promedio de 30 % en su facturación eléctrica total, el ingeniero De Buen es enfático en señalar que la eficiencia debe establecerse desde dos frentes: en cuanto a la necesidad térmica de la vivienda donde se instala el equipo y en cuanto a la eficiencia operativa del equipo en sí.
“Esta diferenciación es muy importante porque una vivienda puede estar equipada con equipo de muy alta eficiencia, pero tener condiciones de diseño que impliquen altas ganancias térmicas que llevan a un alto consumo de energía. El nivel de eficiencia energética de una vivienda en clima templado depende de la eficiencia de los equipos que proveen de servicios energéticos (iluminación, refrigeración y confort térmico, entre otros) y de los patrones y hábitos de uso de los equipos por parte de los ocupantes. Para una vivienda de clima extremo”, contrasta, “el diseño de la envolvente es un factor determinante del nivel de ganancias térmicas que, a su vez, influye en la necesidad de energía, en particular de electricidad utilizada por equipos acondicionadores de aire y que puede reflejarse en un consumo hasta 30 % mayor. En este sentido, son cuatro los procesos por los que una vivienda gana calor y que determinan la cantidad de energía a extraer del espacio interior de una vivienda: conducción, irradiación solar, cargas internas e infiltración” (ver Tabla).
Respecto a la creciente demanda de aires acondicionados, y a la cifra dada al inicio del este artículo (700 millones de unidades), el director de la Conuee reconoce que la necesidad de confort térmico está determinada por el clima y por las características de la envolvente de las edificaciones: “El clima está cambiando y se prevé que suban las temperaturas promedio y con ello la demanda de AC. A su vez, la vivienda mayoritaria es la de interés social donde es más caro incluir elementos que reduzcan las ganancias térmicas, por lo que no sólo se trata de mejorar los equipos, sino modificar los diseños de las viviendas”.
A nivel de la dependencia, el ingeniero Odón de Buen Rodríguez asegura que el futuro de la Connue es seguir trabajando para que las NOM en vigor sigan el estado del arte mundial, pero muy particularmente la de Norteamérica, y que quienes tienen programas para la adquisición de equipos lo hagan con los más eficientes. Además, continuarán promoviendo acciones clave, como el que por obligación se deban incluir elementos de reducción de ganancias térmicas en reglamentos locales de construcción, seguir con la actualización y el fortalecimiento de las NOM para equipos, así como ampliar programas de financiamiento para mejorar la envolvente de viviendas y modernizar su equipamiento.
