Modelo matemático del comportamiento temporal del CO₂ generado por respiración en aulas de clase

Abstract

El presente trabajo desarrolló un modelo matemático para la predicción del comportamiento del dióxido de carbono (CO₂) generado en el proceso de respiración por los estudiantes en dos aulas de clase. La investigación surgió de la necesidad de conocer el nivel de exposición que tienen alumnos y maestros a concentraciones de CO₂ al estar en horario de clases. El monitoreo se realizó con un detector comercial de la marca aqxreight que mide temperatura, humedad y concentraciones de CO₂ con una frecuencia de un minuto en días diferentes de clases. Con los datos obtenidos se ajustaron modelos empíricos de línea recta que surgió a partir de un balance de masa considerando a los estudiantes como fuente de emisión de CO₂ y un aula de clases hermética. Estos modelos empíricos se compararon con un modelo teórico del mismo tipo donde la tasa de generación de CO₂ se estimó matemáticamente a partir de la edad, sexo, estatura y masa corporal del estudiante. En los resultados se encontró que la tasa de generación de CO₂ per cápita con el modelo matemático para hombre es en promedio 0.301 L/min y para mujeres 0.251 L/min. Sin atender el sexo, la tasa de generación promedio teórica fue de 0.277 L/min. Usando los datos medidos de CO₂, la tasa de generación per cápita promedio fue de 0.290 L/min-per, que equivalió a 2.285 ppm/min per. La desviación media absoluta entre la tasa per cápita estimada matemáticamente y con los datos de CO₂ fue de 4.851 ppm/min. En este trabajo, también se desarrolló un dispositivo para medir CO₂, temperatura y humedad con los sensores MH-Z19C y DHT22 controlados por una tarjeta Arduino Uno con el objetivo de contar a futuro con dispositivos económicos para monitorear CO₂ como parte de actividades educativas o estudios del comportamiento de este gas en espacios cerrados.