Calidad del aire en entornos educacionales para promover el rendimiento cognitivo. Caso de estudio Colegio Saint Mary, Bellavista (Sevilla)

Calidad del aire en entornos educacionales para promover el rendimiento cognitivo. Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla José María Pérez Bachiller. TFG Grupo K Docente y tutor: Ignacio Acosta García Tutor vinculado: Pedro Bustamante Curso 2023-2024. Sevilla, a Junio de 2024 Caso de estudio Colegio Saint Mary, Bellavista (Sevilla) Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 3 0. INTRODUCCIÓN Justificación de temática escogida Objetivos generales Objetivos específicos 1. ESTADO DEL ARTE 1.1 Cómo ejercen en el aprendizaje las escuelas: 1.2 Obras escolares 1.3 Investigaciones 1.4 CO2 y otros contaminantes 2.METODOLOGÍA 2.1 Muestra de estudio 2.2 Procedimiento de medición 2.3 Proceso metodológico 2.3.1 Confort térmico 2.3.2 Riesgo de transmisión de enfermedades -Método Wells-Riley -Covid Risk Airborne 2.3.3 Rendimiento cognitivo 2.4 Condiciones de contorno 2.4.1 Horario escolar 2.4.2 Encuesta a docentes 3.ANÁLISIS DE RESULTADOS Análisis general semanas 3.1 Confort térmico 3.1.1 Comparativa Invierno-primavera semanal 3.1.2 Comparativa Invierno-primavera diaria 3.2 Riesgo de transmisión de enfermedades 3.2.1 Evolución día promedio AULA 3A 3.2.2 Evolución día promedio AULA ATELIER 3.3 Rendimiento cognitivo 3.3.1 CO2, rendimiento cognitivo y horario de aulas 3.3.2 Déficit cognitivo en asignaturas clave 4.CONCLUSIONES 5.FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN 6. BIBLIOGRAFÍA CAPÍTULO 0. INTRODUCCIÓN Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 6 7 En el contexto educativo actual, la calidad del aire emerge como un tema de extrema relevancia, especialmente a raíz de la pandemia de Covid-19. La transmisión de enfermedades es solo una faceta visible de este problema; existe un campo oculto que concierne directamente al impacto en el funcionamiento cerebral debido a condiciones de confort inadecuadas y altas concentraciones de CO2. Esta investigación se enfocará en discernir los factores que inciden en el desempeño cerebral, evaluando su efecto y alcance. Para ello, se analizarán tres aulas distintas donde niños de 3 años adquieren conocimientos básicos que sentarán las bases para su desarrollo futuro. Dado que estos conocimientos constituyen el cimiento de todo aprendizaje y considerando la vulnerabilidad del sistema inmunológico infantil debido a su etapa de desarrollo, resulta fundamental comprender cómo elementos aparentemente menores, como la calidad del aire, pueden ejercer influencia en su desarrollo a lo largo de toda su vida. El entorno de aprendizaje desempeña un papel crucial en el proceso educativo, y la calidad del aire dentro de las aulas puede afectar significativamente la capacidad de concentración, el rendimiento académico y el bienestar general de los estudiantes. Por tanto, esta investigación no solo buscará comprender la relación entre la calidad del aire y el desarrollo cognitivo de los niños, sino también proponer posibles medidas para mejorar dicha calidad y promover entornos educativos más saludables y propicios para el aprendizaje óptimo. Resumen Abstract In the current educational context, air quality emerges as a topic of extreme relevance, especially in the wake of the Covid-19 pandemic. The transmission of diseases is only one visible facet of this problem; there is a hidden field that directly concerns the impact on brain function due to inadequate comfort conditions and high CO2 concentrations. This research will focus on discerning the factors that affect brain performance, evaluating their effect and scope. To this end, three different classrooms where 3-year-old children acquire basic knowledge, which will lay the foundation for their future development, will be analyzed. Given that this knowledge forms the cornerstone of all learning and considering the vulnerability of the children’s immune system due to their developmental stage, it is essential to understand how seemingly minor elements, such as air quality, can influence their development throughout their lives. The learning environment plays a crucial role in the educational process, and the air quality within classrooms can significantly affect students’ ability to concentrate, academic performance, and overall well-being. Therefore, this research will not only seek to understand the relationship between air quality and children’s cognitive development but also propose possible measures to improve this quality and promote healthier educational environments conducive to optimal learning. Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 8 La calidad del aire en el interior de edificios públicos se ha puesto entredicho desde la pandemia originada por el Covid-19, lo que ha llevado a que se analicen y empiecen a buscar soluciones para que este tipo de cosas se eviten en la máxima medida posible. El problema no solo es la transmisión de enfermedades, que también; Hay un abanico mucho más amplio de efectos negativos que acarrea una mala ventilación. Entre ellos está la disminución del rendimiento cognitivo, situación crucial sobre todo en ambientes educacionales cuyo objetivo principal es ser lo más efectivos posibles en la enseñanza de los jóvenes. España sufre en la mayoría de los casos de edificios obsoletos, incapaces de dar respuesta a una realidad que muestra la ineficacia de estas estructuras como espacios para albergar a muchas personas en superficies reducidas durante muchas horas al día. La población más delicada en este tipo de espacios es sin duda la más joven. Ellos sufren más que nadie la consecuencia de estar largos periodos de tiempo en espacios cerrados con otros niños, donde la transmisión de enfermedades entre ellos está a la orden del día, basta que uno caiga enfermo para que varios sufran la misma suerte. El sistema inmune de los más pequeños se encuentra en desarrollo, y por lo tanto este tipo de acciones pueden afectar gravemente a su aprendizaje, sobre todo cuando los niveles de CO2 acumulados ralentizan la respuesta cerebral a los estímulos que se les plantean. Objetivos generales -OG1. Monitorizar las condiciones ambientales de las aulas en centros educacionales para determinar los niveles adecuados para mantener una buena calidad del aire y fomentar el desarrollo cognitivo. Objetivos específicos -OE1. Analizar la calidad del aire de tres aulas de infantil para medir los niveles de C02, Tº, Humedad, TVOC y PM2,5. -OE2. Analizar como esas variables pueden influir en el rendimiento de los niños y su aprendizaje. -OE3. Analizar riesgos enfermedades aerotransportadas -OE4. Plantear soluciones e ideas para maximizar el rendimiento en otros centros. Justificación de la temática escogida Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 11 CAPÍTULO 1. ESTADO DEL ARTE Los entornos educativos influyen notablemente en el aprendizaje de los estudios. Investigaciones han destacado que aspectos como el tamaño de las aulas, la disposición del espacio, la iluminación, la acústica y la configuración del entorno físico pueden incidir tanto en el desempeño académico como en el bienestar emocional de los alumnos. El tamaño del centro. El volumen de las aulas y los centros educativos, según estudios como el de 1.Lee y Loeb (2000), impacta directamente en los resultados de los estudiantes. Las escuelas más pequeñas tienden a propiciar entornos educativos más propicios para el aprendizaje y a mejorar las actitudes de los docentes hacia los alumnos. Cómo se conciben los centros. La integración del espacio en el proceso de enseñanza-aprendizaje es esencial. La arquitectura escolar debe concebirse como parte integral de la educación, no solo como un contenedor, sino como un elemento activo que puede fomentar la expresión, la paz y la felicidad de los alumnos. La comunicación del edificio. Los espacios educativos comunican mensajes y valores que pueden moldear las conductas y actitudes de la comunidad educativa. Por ejemplo, la falta de espacio suficiente puede limitar el desarrollo del alumno. Es crucial considerar estos elementos al diseñar arquitectura, especialmente en centros educativos que serán utilizados por una población joven. A continuación, examinaremos algunos ejemplos del siglo XX donde se comenzó a experimentar con ideas que hoy son fundamentales para un buen diseño arquitectónico. 1.1 Cómo ejercen en el aprendizaje las escuelas 1. Lee, V. E., & Loeb, S. (2000). School size in Chicago elementary schools: Effects on teachers’ attitudes and students’ achievement. American Educational Research Journal, 37, 3–31 Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 12 13 Para comprender la situación actual de las instituciones educativas, nos enfocamos en uno de los principales impulsores del diseño arquitectónico en la provincia de Sevilla: Fernando Barquín. Este reconocido arquitecto, célebre por su prolífica labor en la construcción de escuelas durante las décadas de los años 50 y 70, ha dejado un legado significativo. Al analizar sus obras más emblemáticas, podemos explorar las ventajas y desafíos que aún enfrentamos como profesionales en la creación de espacios educativos. La mayoría de los colegios presentan un modelo de distribución a través de un pasillo interior con aulas a ambos lados, pero este arquitecto empezó a implementar la idea de trasladar el pasillo a la fachada y mantener aulas en un solo lado del mismo, esto favorecía la ventilación de las mismas, así como su iluminación natural. Este concepto se aplica en nuestro caso de estudio, pero con la peculiaridad de que las aulas que dan a pasillo se encuentran fijas, impidiendo su uso como elemento clave en la renovación del aire interior. 1.2 Obras escolares. 1950-1970: Fernando Barquín Este modelo de centro docente representó un acercamiento a los modelos internacionales que exploraban nuevas formas de diseñar espacios educativos. El concepto principal del edificio residía en su capacidad de apertura, permitiendo que el tamaño del aula variara y que parte de la enseñanza se desarrollara al aire libre. Las ventanas ubicadas en la parte superior de las aulas favorecían la ventilación cruzada. Este avance fue significativo para el modelo de escuela en España, donde predominaban las instituciones tradicionales y conservadoras para la educación infantil. Aunque en aquella época no se conocían con certeza las consecuencias de una mala calidad del aire, ya se preocupaban por hacer estos espacios lo más higiénicos posible, sentando las bases para futuros modelos de aprendizaje. 1.2 Obras escolares. Pabellón de párvulos del Instituto Escuela - C.Arinches y M.Dominguez. Madrid ,1935 Figura 1. Edificios escolares construidos por Fernando y Joaquín Barquín y Barón en la provincia de Sevilla Fuente. Elaboración propia Figura 2. Planta del colegio de las Irlandesas, Bami, Sevilla. Fuente. Fernando Barquín y Barón, Joaquín Barquín y Barón : arquitectos. Imágenes de su archivo en los fondos Fidas Figura 3. Planta del Instituto Escuela Fuente. Fundación Docomomo Ibérico Figura 4. Imagen del interior de las aulas Fuente. Fundación Docomomo Ibérico Figura 2 Figura 1 Figura 4 Figura 3 Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 14 15 Esta escuela se distingue por su disposición única en planta, donde un muro en forma de L rodea el perímetro del edificio. Esta configuración crea un pasillo de acceso a las aulas, proporcionando una barrera de protección contra una calle que podría ser peligrosa para los niños pequeños. El pasillo no solo actúa como una vía de acceso, sino que se convierte en una nueva calle peatonal. Este espacio es amplio y bien iluminado, lo que permite a los alumnos interactuar y usarlo como una extensión del aula, enriqueciendo su experiencia educativa. Las aulas están diseñadas a partir de un módulo base que se adapta según el uso específico de cada una. Esta flexibilidad garantiza que todas las aulas tengan una orientación óptima, aprovechando al máximo la luz natural y la ventilación. 1.2 Obras escolares. Colegio de Nuestra Señora Santa María - Antonio Fernández Alba, Madrid.1959 - 1977 El complejo educativo de Nuestra Señora del Recuerdo ha experimentado varias modificaciones a lo largo de los años, pero lo que realmente destaca es la tipología de aula con la que fue concebido. En el lado sur del aula, el muro se abre casi en su totalidad para introducir vidrios que permitan la entrada de luz natural al espacio. Este diseño se concibió con la idea de proporcionar una iluminación óptima para que los niños pudieran seguir la clase, una característica reforzada por la orientación idéntica de todas las aulas. Aunque en la actualidad este tipo de diseño podría plantear problemas de deslumbramiento debido a la presencia de dispositivos electrónicos con pantalla en clase, para la época en que fue concebido representó un avance significativo en la arquitectura escolar española de mediados del siglo XX. 1.2 Obras escolares. Iglesia del Colegio Nuestra Señora del Recuerdo. D. Luis Laorga Madrid 1957 Figura 5. Exterior del edificio Fuente. Fundación Docomomo Ibérico Figura 6. Pasillo de acceso a aulas. Fuente. Fundación Docomomo Ibérico Figura 7. Planta colegio de Nuestra Señora Santa María Fuente. Fundación Docomomo Ibérico Figura 8. Planta del Colegio Nuestra Señora del Recuerdo Fuente. Fundación Docomomo Ibérico Figura 9. Vista interior de aulas Colegio Nuestra Señora del Recuerdo Fuente. Fundación Docomomo Ibérico Figura 10. Vista interior de la capilla Colegio Nuestra Señora del Recuerdo Fuente. Fundación Docomomo Ibérico Figura 5 Figura 6 Figura 7 Figura 8 Figura 9 Figura 10 Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 16 17 Un estudio liderado 2. Usha Satish (Satish et al., 2012), se centra en como el CO2 afecta a la hora de toma de decisiones, otorgando una perspectiva crítica y asentando las bases de lo que será todo un campo de investigación más adelante. Se evaluaron nueve indicadores de desempeño en la toma de decisiones bajo tres concentraciones de CO2: 600 ppm, 1,000 ppm y 2,500 ppm. Estos indicadores abarcan desde actividad básica hasta estrategia básica, pasando por actividad aplicada, enfocada y otras variables relacionadas con la toma de decisiones. Exposiciones de 2.5 horas a 2,500 ppm de CO2 revelaron reducciones significativas en el rendimiento de toma de decisiones, un aspecto que es común que las concentraciones de CO2 en entornos escolares alcancen o superen niveles asociados con notorias disminuciones en el rendimiento de toma de decisiones, lo que sugiere un posible impacto en el desempeño académico. 1.3 Investigaciones - Is CO 2 an Indoor Pollutant? Este centro de enseñanza se caracteriza por estar modulado en una trama donde se alternan aulas y patios de manera simétrica. De esta manera, se busca que cada aula tenga su propio espacio exterior privado, que aporte iluminación y, a la vez, con la presencia de vegetación facilite y amenice el impartimiento de las lecciones, evitando distracciones por parte de los alumnos. Así mismo, se utiliza la pendiente natural del edificio para disponer als aulas, creando un pasillo de acceso a las clases en el centro del conjunto. Los equipamientos incluyen grandes ventanales para la iluminación natural y patios internos que aseguran la circulación de aire fresco. Este diseño refleja las innovaciones educativas de la época, mejorando la calidad del entorno donde estudian los niños. 1.2 Obras escolares. Colegio Teresianas. Rafael de la Hoz. Córdoba 1959-1969 Figura 12 Figura 13 Figura 11 Figura 14 2. Usha Satish et all. DECEMBER 2012. Is CO 2 an Indoor Pollutant? Direct Effects of Low-to-Moderate CO 2 Concentrations on Human Decision-Making Performance, Vol. 120, No. 12 Figura 15. Gráficos de puntuaciones individuales, por condición, para cada una de las medidas SMS de desempeño en la toma de decisiones Fuente. Is CO 2 an Indoor Pollutant? Direct Effects of Low-to-Moderate CO 2 Concentrations on Human Decision-Making Performance Figura 11. Sección del Colegio Teresianas Fuente. Fundación Docomomo Ibérico Figura 12. Vista exterior del Colegio Teresianas Fuente. Fundación Docomomo Ibérico Figura 13. Vista exterior del Colegio Teresianas Fuente. Fundación Docomomo Ibérico igura 14. Planta del Colegio Teresianas Fuente. Fundación Docomomo Ibérico Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 30 31 2.2. Procedimiento de medición - Medidor Awair Omni Aula 3A Los sensores se han colocado en espacios clave dentro del aula, donde no molesten y permitan obtener mediciones adecuadas. En el caso del aula 3A, se ubica en el fondo de la misma, a una altura de 1,5m y conectada a la corriente de manera continua y al wifi del colegio para transmitir los datos a la red. Se ha procurado evitar ubicarlo donde pueda haber corrientes de aire que interfieran en la medición de estos datos como zonas próximas a ventanas o a la puerta, así como evitar que los usuarios, que en este caso son los niños lo contaminen con las manos, tizas, ceras u otros materiales que puedan utilizar durante el desarrollo de la clase. Los sensores volcarán todos los datos a una plataforma donde se almacenarán de manera permanente, pudiendo así recabar información pasada en cualquier momento. 2.2. Procedimiento de medición - Aula 3A Figura 33. Imagen sonda en aula 3A Fuente: Elaboración propia Figura 34. Imagen interior aula 3A Fuente: Elaboración propia Figura 33 Figura 34 Figura 30. Plano general de la Planta Baja Fuente: Elaboración propia Figura 31. Imagen interior aula 3B Fuente: Elaboración propia Figura 32. Imagen interior aula 3B Fuente: Elaboración propia Figura 32 Figura 31 Figura 30 5,5 0,3 3,4 0,6 3,4 0,3 8 1,8 3,7 43.57m2 1,85 6 Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 32 33 2.2 Procedimiento de medición - Medidor Awair Omni Aula 3B En el caso del aula 3B, decidimos colocar el sensor dentro de un armario a una altura adecuada. Escogimos este lugar porque el armario está abierto por el frente y el reverso, permitiendo una buena circulación de aire y asegurando que los datos no se vean afectados por la ubicación. No obstante, hemos tenido muchos problemas con este sensor. El personal de limpieza del centro lo desenchufaba a menudo, a lo mejor sin darse cuenta, lo que ha provocado mediciones incompletas. Como resultado, los datos que obtuvimos no son lo suficientemente consistentes ni fiables para realizar un análisis preciso. Debido a estas interrupciones constantes, hemos decidido descartar los datos de este sensor y concentrarnos en los del aula 3A y el Atelier, donde los sensores han funcionado sin problemas. Esto nos permite obtener datos más completos y fiables para nuestros análisis. 2.2 Procedimiento de medición - Aula 3B Figura 38. Imagen sonda en aula 3B Fuente: Elaboración propia Figura 39. Imagen interior aula 3B Fuente: Elaboración propia Figura 39Figura 38 Figura 35. Plano general de la Planta Baja Fuente: Elaboración propia Figura 36. Imagen interior aula 3A Fuente: Elaboración propia Figura 37. Imagen interior aula 3A Fuente: Elaboración propia Figura 36 Figura 35 Figura 37 7 3,4 2,550,50,3 0,25 7 0,3 0,15 1,7 5,5 23,5 42.28m2 71,65 1,7 1,2 2,8 0,5 20,5 Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 34 35 2.2. Procedimiento de medición - Medidor Awair Omni Aula Atelier En el aula Atelier, debido a sus dimensiones, habría sido ideal colocar al menos dos sensores. Sin embargo, como necesitábamos analizar también otras dos aulas, tuvimos que repartir los sensores entre ellas. En este caso, el sensor se ubicó en la entrada de aire, en la pared, en una posición similar a la del aula 3A. La ubicación estuvo determinada por la localización del enchufe. Aunque colocar el sensor junto a la puerta no es lo ideal, los resultados obtenidos han sido válidos y coherentes, sin verse significativamente alterados por posibles corrientes de aire. Siguiendo el criterio utilizado en el aula 3A, colocamos el sensor a una altura que impidiera que los niños pudieran alcanzarlo. Irónicamente, ha sido el personal de limpieza el que más ha influido en los resultados del sensor. El uso de productos de limpieza con altos niveles de compuestos orgánicos volátiles (COV) ha provocado picos elevados durante las horas de limpieza. Sin embargo, estos picos se disiparon rápidamente, lo que sugiere que la ventilación del aula después de la limpieza es casi inmediata y se realiza de manera adecuada. Esto indica que, a pesar de los picos temporales, el ambiente del aula se mantiene limpio y seguro tras la ventilación. 2.2. Procedimiento de medición - Aula Atelier 0,15 1,7 0,4 3,4 0,4 3,4 0,4 3,4 0,4 1,7 0,15 15,5 5,5 2,15 3,35 85.15m2 1,65 1,7 13,65 2,5 1 2 0,3 1,65 2,3 2,5 1,25 Figura 43. Imagen interior aula Atelier Fuente: Elaboración propia Figura 43 Figura 40. Plano general de la Planta Baja Fuente: Elaboración propia Figura 41. Imagen interior aula Atelier Fuente: Elaboración propia Figura 42. Imagen interior aula Atelier Fuente: Elaboración propia Figura 41 Figura 42 Figura 40 Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 36 37 1.Selección de Sondas: • Se seleccionaron tres sensores Awair Omni debido a su capacidad para medir múltiples parámetros relevantes para la investigación, como temperatura, humedad, CO2, VOC pm2.5 y niveles de ruido. 2.Instalación de Sondas: • Cada sensor se instaló en una de las aulas seleccionadas para la investigación. • Las sondas se colocaron a una altura media de 1,5 metros en la pared de cada aula para garantizar mediciones consistentes y representativas del ambiente interior. • Se tomaron precauciones para asegurar que las sondas estuvieran ubicadas en lugares donde no interfirieran con la actividad diaria en el aula, pero lo suficientemente cerca de las áreas donde se espera que los ocupantes pasen la mayor parte del tiempo. 3.Configuración de Monitorización: • El periodo de monitorización se inició el día 13 de febrero y finalizará la semana de entrega de este Trabajo de Fin de Grado, es decir, la semana del 24 de mayo. • Las sondas se configuraron para realizar mediciones continuas de los parámetros seleccionados durante todo el período de monitorización. • Se estableció un intervalo de tiempo para recopilar datos, que podría ser continuo o con una frecuencia específica, dependiendo de los requisitos de la investigación. 4.Recopilación de Datos: • Durante el período de monitorización, las sondas registraron datos sobre los parámetros ambientales en cada aula. • Se implementó un sistema para recopilar y almacenar los datos de manera segura y organizada para su posterior análisis. 5.Análisis de Datos: • Tras el período de monitoreo, se analizó los datos recopilados para sacar conclusiones relevantes para la investigación. • Se utilizaron herramientas estadísticas y de visualización para analizar y presentar los resultados de manera clara y comprensible. 2.3. Proceso metodológico Para llevar a cabo una estimación del confort térmico en el interior de las aulas, utilizaremos una herramienta especializada que nos permite calcular el PMV (Predicted Mean Vote) o estimación de sensación térmica. Este indicador es fundamental para evaluar las condiciones de confort térmico de los ocupantes dentro de un espacio cerrado, lo que nos dirá según la Figura X que sensación térmica tienen los ocupantes antes de realizar encuestas y recopilar datos. Para iniciar el proceso, introduciré datos básicos, como la temperatura ambiente del local, las condiciones de humedad relativa, la tasa metabólica de los ocupantes (consideraremos 3 MET por la alta actividad de los niños), y una estimación del nivel de aislamiento térmico proporcionado por la ropa de los niños, establecido en 0,7 clo. En el ábaco psicométrico, se muestra la zona de confort térmico, y vemos que nos encontramos fuera de ella, con una estimación de sensación térmica de 0,72, lo cual refleja una ligera sensación de calor. He estimado los datos iniciales para una media anual, pero en ciertas épocas del año el nivel de disconformidad puede alcanzar niveles mucho más elevados. 2.3.1 Confort térmico - Control Thermal CBE Figura 46 Figura 45 Figura 44. Sensor Omni Awair Fuente: Omni Awair Web Figura 44 Figura 45. Tabla de evaluación confort térmico Fuente: COVID Risk Airborne Figura 46.Diagrama psicométrico Fuente: COVID Risk Airborne Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 38 39 El método de Wells-Riley es una herramienta analítica utilizada para evaluar el riesgo de transmisión de enfermedades respiratorias en entornos interiores, como colegios, oficinas o hospitales. Se basa en la cinética de la infección aérea y proporciona una estimación de la probabilidad de infección en función de la concentración de partículas infecciosas en el aire y la eficacia de la ventilación del espacio. Este método ayuda a comprender cómo la ventilación del espacio interior y la cantidad de partículas infecciosas en el aire influyen en el riesgo de transmisión de enfermedades respiratorias. Este método es en el que se base el Covid Risk Simulator para estimar los niveles de CO2 aproximados en el aula y establecer unos parámetros previos a su análisis mediante sensores, lo que nos permite anticiparnos para saber con qué nos vamos a encontrar una vez instalemos los medidores Awair. La ecuación fundamental del método de Wells-Riley se expresa como: Donde: • 𝑃P es la probabilidad de infección. • 𝑃I es la tasa de emisión de partículas infecciosas por parte de individuos infectados. • 𝑃t es la duración de la exposición. • 𝑃Q es la tasa de ventilación del espacio (volumen de aire que entra o sale por unidad de tiempo). 2.3.2 Riesgo de transmisión de enfermedades - Método Wells Riley Figura 47 A continuación, haremos una simulación a través del COVID-Risk simulator, lo que nos dará una estimación del riesgo de propagación en el interior del recinto utilizando el método Wells-Riley. Para ello utilizaremos el Aula 3A para introducir los datos pertinentes. Suponemos el caso en el que tenemos tan solo 1 persona infectada en el aula, y por la temprana edad de los niños ninguno posee inmunidad ante el virus ni vacuna. Para estos parámetros vemos el alto porcentaje de contagio, cercano al 40%, debido a las malas condiciones de ventilación y una inmunidad nula en los niños, y en consecuencia los contagios que pueden llevar a generar de manera indirecta. -RIESGO de infección por transmisión de aerosoles: ALTO. -RIESGO de infección relativo asociado: ALTO. -Promedio estadístico de casos de infección: 9.71 casos (Tasa de ataque de 40.47 %). -Nivel de CO2 promedio: 1447 ppm. -Valor de CO2 máximo: 3066 ppm. 2.3.2 Riesgo de transmisión de enfermedades - Covid Risk Airborne Figura 47.Fórmula Método Wells Riley Fuente: COVID Risk Airborne Figura 48. Evolución de CO2 en aula Fuente: COVID Risk Airborne Figura 49.Porcentaje de contagio en aula Fuente: COVID Risk Airborne Figura 48 Figura 49 Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 40 41 Se ha diseñado un cuestionario detallado para profundizar en la investigación sobre la ventilación en entornos escolares, el cual se ha distribuido entre los docentes. Este cuestionario busca recopilar información clave, como los niveles de flujo de aire dentro del aula, el uso de sistemas de aire acondicionado y los momentos de mayor actividad de los estudiantes. Estos datos son fundamentales para estimar la calidad del ambiente interior y sus posibles efectos en el rendimiento cognitivo de los niños, así como en la transmisión de enfermedades aerotransportadas. El objetivo de esta iniciativa es desarrollar nuevas estrategias y directrices relacionadas con la ventilación en las aulas. Al recopilar información detallada sobre los hábitos de ventilación y los patrones de actividad de los estudiantes, se espera implementar medidas más efectivas para mejorar la calidad del aire interior y contribuir a un entorno escolar más seguro y saludable para todos los involucrados. 2.4.1 Condiciones de contorno - Encuestas a docentes Figura 50.1 Figura 50.2 Para empezar interpretar los datos que nos van a reflejar las gráficas a través de los sensores de medición Awair Omni, debemos establecer una serie de límites o umbrales sobre los que detectar un riesgo en la aula y con los que empezar a trabajar. Al tener 3 unidades de medida principales, el COV, PM2,5 y el C02; cada uno tendrá sus propios valores límite dentro de las gráficas. Para el CO2, tomaremos los valores del RITE para IDA 2, ya que debido a la temprana edad de los niños en las aulas (3 años) lo catalogaremos como Guarderías. Esto nos arroja unos valores entre 500- 800ppm, por lo que utilizaremos el umbral de mayor nivel, 800ppm. Para el PM2,5 , utilizaremos el valor límite máximo diario recomendable según la OMS de 25 µg/m³. Superar este límite supone problemas de salud directa ya que estas partículas pueden penetrar las barreras naturales de nuestros pulmones debido a su reducido tamaño. En cuanto a los COV, como se ha mencionado previamente en el estado del arte, cada compuesto químico tiene sus propios límites. Por lo tanto, es necesario realizar un estudio detallado de los productos utilizados en el aula que puedan afectar la salud de los niños. Aunque estos compuestos aparecen en las gráficas, para un análisis más profundo sería necesario examinar en laboratorio la composición química de los elementos que elevan estos niveles. Por consiguiente, en este trabajo nos limitaremos a señalar los momentos del día en los que se produce un aumento de COV, con el fin de facilitar un seguimiento más exhaustivo si fuera necesario. Estos valores son los que utilizaremos de cara a realizar un estudio en el rendimiento cognitivo de los niños, así como en la salud de los mismos. 2.3.3 Rendimiento cognitivo de los estudiantes Figura 50. Encuestas a docentes Fuente: Elaboración propia Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 42 En el diseño del horario escolar, se implementan una amplia gama de actividades que abarcan desde ejercicios físicos hasta actividades intelectuales. Sin embargo, es crucial reconocer que algunas de estas actividades, especialmente aquellas que implican una mayor movilidad física, pueden contribuir al aumento de los niveles de dióxido de carbono (CO2) en las aulas. Entre las actividades que generan movilidad física se encuentran las clases de educación física y coordinacion psicomotriz, o simplemente el movimiento de los estudiantes dentro del aula durante actividades dinámicas. Estas acciones pueden conducir a un aumento en la concentración de CO2, especialmente en espacios cerrados en su mayoría por el uso de climatización. Es esencial destacar que asignaturas como descubrimiento y exploración del entorno, que a menudo requieren actividades prácticas y experimentación, son fundamentales para el desarrollo integral de los estudiantes. Sin embargo, estas actividades también pueden contribuir al aumento de los niveles de CO2 en el aula si no se toman medidas adecuadas para garantizar una ventilación adecuada. Además, los periodos de descanso son momentos importantes durante la jornada escolar, no solo para que los estudiantes recarguen energías, sino también para que el aire e n el aula se renueve. Durante estos intervalos, es fundamental que los espacios se ventilen adecuadamente para reducir la acumulación de CO2 y mejorar la calidad del aire en el entorno educativo. 2.4.2 Condiciones de contorno - Horario Escolar Figura 51 9:00-9:15 BITS 9:15-10:15 APRENDIZAJE BASADO EN PROYECTOS 10:15-10:45 MINI-RECREO 10:45-11:45 ATELIER 11:45-12:15 COMUNICACIÓN Y REPRESENTACION DE LA REALIDAD 12:15-14:00 RECREO 14:00-14:30 DESCUBRIMIENTO Y EXPLORACIÓN DEL ENTORNO 14:30-15:00 PRIMERA LENGUA EXTRANJERA 16:30-17.00 INTELIGENCIA EMOCIONAL 17:00-17:15 MINDFULLNESS 15:00-15.30 DESCUBRIMIENTO Y EXPLORACIÓN DEL ENTORNO 15:30-16:00 INTELIGENCIA EMOCIONAL 16:00-16:30 CRECIMIENTO EN ARMONÍA 9:00-9:15 BITS 9:15-10:15 APRENDIZAJE BASADO EN PROYECTOS 10:15-10:45 MINI-RECREO 10:45-11:45 ATELIER 11:45-12:15 COMUNICACIÓN Y REPRESENTACION DE LA REALIDAD 12:15-14:00 RECREO 14:00-14:30 DESCUBRIMIENTO Y EXPLORACIÓN DEL ENTORNO 14:30-15:00 PRIMERA LENGUA EXTRANJERA 16:30-17.00 INTELIGENCIA EMOCIONAL 17:00-17:15 MINDFULLNESS 15:00-15.30 DESCUBRIMIENTO Y EXPLORACIÓN DEL ENTORNO 15:30-16:00 INTELIGENCIA EMOCIONAL 16:00-16:30 CRECIMIENTO EN ARMONÍA Figura 51. Horario aulas 3 años Saint Mary Fuente: Elaboración propia Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 45 3. ANÁLISIS SEMANAS Para empezar a analizar los niveles de CO2, PM2.5 y COV, llevamos a cabo una revisión general de la evolución en el proceso de recogida de datos. En nuestro caso, este análisis abarca desde el 19 de febrero hasta el 12 de mayo, cubriendo un total de 12 semanas de monitorización. Para ello utilizaremos solo el Aula 3A, ya que lo que nos interesa no es tanto los datos generales sino la evolución reflejada. En las gráficas observaremos una variación significativa desde el inicio del análisis. Durante los meses de febrero y marzo, las bajas temperaturas hicieron que se priorizara el uso de la calefacción en el aula, relegando la ventilación a un segundo plano. Conforme la primavera se acercaba y las temperaturas se volvían más agradables, se abrieron las ventanas con más frecuencia, lo que redujo los niveles de CO2, PM2.5 y COV. Una vez realizada el análisis general de los datos recabado, tomaremos un día promedio para su análisis y comparativa Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado Domingo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 SEMANA 1 19 20 21 22 23 24 25 SEMANA 2 26 27 28 29 1 2 3 SEMANA 3 4 5 6 7 8 9 10 SEMANA 4 11 12 13 14 15 16 17 SEMANA 5 18 19 20 21 22 23 24 SEMANA 6 25 26 27 28 29 30 31 SEMANA 7 1 2 3 4 5 6 7 SEMANA 8 8 9 10 11 12 13 14 SEMANA 9 15 16 17 18 19 20 21 SEMANA 10 22 23 24 25 26 27 28 SEMANA 11 29 30 1 2 3 4 5 SEMANA 12 6 7 8 9 10 11 12 MARZO FEBRERO ABRIL MAYO CAPÍTULO 3. ANÁLISIS DE RESULTADOS Figura 52. Calendario seguimiento Fuente: Elaboración propia Figura 52. Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 46 47 La monitorización del espacio docente comenzó el 13 de febrero. Sin embargo, debido a ajustes en el dispositivo y con el objetivo de iniciar un lunes, he considerado el 19 de febrero como la fecha oficial para el análisis de los datos obtenidos a través de los medidores Awair Omni. Durante estas primeras cuatro semanas, que corresponden al final de febrero y el inicio de marzo, observamos en la gráfica que los niveles entre semana son muy altos, con una media de concentraciones máximas alrededor de las 1800 ppm. Aunque las cuatro semanas no presentan un patrón regular debido a los festivos que interfieren con la simetría de los datos, en general se puede distinguir claramente entre los días laborables (lunes a viernes) y los fines de semana (sábado y domingo). Estos niveles más elevados se deben a las bajas temperaturas exteriores y a la ausencia de ventilación en las aulas. Conforme avancen las semanas estos niveles bajarán gracias a la mejora de las condiciones exteriores. 3. SEMANAS 1- 4 Esta semana se refleja claramente cómo las condiciones higrotérmicas afectan la salubridad del aire en el interior del aula. Aunque en la primera semana los niveles parecen haber disminuido, en la tercera semana se observa un repunte debido a las altas temperaturas, para luego en la última semana volver a bajar y mantenerse casi en su totalidad por debajo de los valores límites. Durante la Semana Santa, no se registraron cambios significativos en los niveles de CO2 o de COV debido a la ausencia de alumnos en el aula. Sin embargo, se observó un aumento en los niveles de PM2,5, lo que indica que, aunque no había ocupación, los niveles de limpieza se mantenían de manera adecuada. Esto sugiere que los productos de limpieza utilizados en el aula, especialmente aquellos que generan partículas de menos de 2,5 micrómetros, pueden penetrar las barreras naturales de nuestros pulmones y entrar en nuestro cuerpo. 3. SEMANAS 5-8 Gráfica 1 . Gráfica semanas 1-4 Fuente: Elaboración propia Gráfica 2. Gráfica semanas 5-8 Fuente: Elaboración propia Gráfico 1. Semanas 5 - 8 Fuente: Elaboración propia Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 48 49 Estas últimas semanas, cuyo comienzo viene marcado por la celebración de la Feria de Abril en Sevilla, han seguido un patrón similar en cuanto a las prácticas de limpieza en el aula. Durante este período, se ha podido observar una tendencia notable en la disminución de los niveles de CO2. A medida que han pasado los días, los niveles de CO2 se han reducido de forma gradual y constante. En la última semana de observación, solo tres de los cinco días analizados presentaron niveles de CO2 que superaron los 800 ppm, y esto ocurrió únicamente en momentos muy puntuales. Estos picos esporádicos no son suficientes para causar un impacto negativo en el rendimiento académico o en la salud de los niños, lo que indica que las condiciones generales del aire en el aula han mejorado significativamente. Las condiciones exteriores son similares a lo deseado dentro del aula, por lo que las ventanas están abiertas de manera constante y permiten reducir el CO2 como se muestra en la gráfica. 3. SEMANAS 9-12 Gráfica 3. Gráfica semanas 9 -12 Fuente: Elaboración propia Gráfico 3. Semanas 9 -12 Fuente: Elaboración propia Figura X. Gráfica semanas 9 -12 Fuente: Elaboración propia Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 62 63 Para encontrar un análisis comparativo entre los niveles de CO2 y el desarrollo cognitivo de los estudiantes, tomo la tabla del estudio anteriormente mencionado “Is CO 2 an Indoor Pollutant? Direct Effects of Low-to-Moderate CO 2 Concentrations on Human Decision-Making Performance”. En él, muestra de manera porcentual en qué medida se ve afectada cada actividad evaluada, reduciendo un determinado porcentaje dependiendo de la actividad en cuestión. Para poder analizar de manera adecuada la relación de estas task, he realizado una nueva tabla comparativa entre el porcentaje en que se ve reducido a los valores pico, las tareas a las que afecta y la asignatura que se esté impartiendo en este momento. Esto nos permitirá ver en qué asignaturas hay una mayor concentración de CO2, superponiendo la gráfica de día promedio analizada anteriormente con las asignaturas impartidas, para después desgranar de esas asignaturas que áreas se trabajan más y cómo son afectadas. 3.3.1 Rendimiento cognitivo - CO23.2.2 Riesgo de transmisión de enfermedades - Día Promedio AULA ATELIER En el análisis del Atelier, nos encontramos con una situación similar a la del aula 3A. Sin embargo, en este caso, el porcentaje más significativo de concentración de CO2 se encuentra entre 800 y 1200 ppm, representando el 50% del tiempo que los niños están en el aula. Esto se debe a que el Atelier es un espacio de mayor dinamismo, diseñado para actividades de coordinación entre grupos, lo que genera niveles más altos de CO2. Este tipo de aulas y formas de enseñanza son clave para desarrollar las interacciones sociales desde temprana edad, aunque el riesgo de exposición sea mayor es consecuente para obtener que se controle dentro de unos parámetros adecuados. A pesar de esto, los resultados obtenidos siguen siendo útiles y coherentes, reflejando las condiciones reales de uso del espacio. Figura 53. Puntuaciones brutas medias para nueve variables de resultado en tres condiciones de concentración de CO2 entre 22 participantes Fuente. Is CO 2 an Indoor Pollutant? Direct Effects of Low-to-Moderate CO 2 Concentrations on Human Decision-Making Performance Figura 54. Comparación de puntuaciones brutas medias para nueve medidas de toma de decisiones entre tres C02 diferentes concentraciones entre 22 participantes Fuente. Is CO 2 an Indoor Pollutant? Direct Effects of Low-to-Moderate CO 2 Concentrations on Human Decision-Making Performance Figura 55. Comparación de puntuaciones para nueve medidas de toma de decisiones entre tres C02 Fuente. Elaboración Propia DE 600ppm a 1000 ppm DE 600ppm a 1250 ppm DE 600ppm a 1500 ppm DE 600ppm a 1750 ppm DE 600ppm a 2000 ppm DE 600ppm a 2250 ppm DE 600ppm a 2500 ppm -Actividad Básica -15,00% -18,83% -24,60% -29,43% -34,30% -4,85% -44,00% -Actividad aplicada -17,00% -22,00% -27,00% -32,00% -37,00% -5,00% -47,00% -Actividad de concentración -1,00% 4,50% 6,00% 9,50% 13,00% 16,50% 20,00% -Orientación -11,00% -19,33% -28,66% -37,49% -46,32% -55,16% -64,00% -Iniciativa -18,00% -30,50% -43,00% -55,50% -68,00% -80,50% -93,00% -Búsqueda de información 6,00% -5,50% -5,00% -4,50% -4,00% -3,50% -3,00% -Uso de la información -23,00% -30,66% -38,33% -45,99% -53,66% -61,33% -69,00% - Amplitud de enfoque -16,00% -25,83% -35,66% -45,49% -55,32% -65,16% -75,00% -Estrategia básica -12,00% -25,67% 39,33% -52,99% -66,66% -80,33% -94,00% Categoría PPM C02 IDA 1 350-500 IDA 2 500-800 IDA 3 800-1200 IDA 4 >1200 Figura 55 Figura 53 Figura 54. Gráfico 11. Exposición riesgo Día promedio Atelier Fuente: Elaboración propia Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 64 65 Analizando la gráfica estudiada en la página anterior, vemos en qué medida se reduce cada una de las áreas de aprendizaje de los niños. Según esto destacamos las asignaturas en las que más elevados son los niveles de CO2 en función del día promedio analizado: Aprendizaje basado en proyectos Para esta asignatura deducimos que sus áreas más importantes son: -Iniciativa -Amplitud de enfoque -Estrategia básica Alcanzamos una media de 1300ppm, lo cual puede deducirse según la gráfica realizada en unos descensos de: -Iniciativa -30,50% -Amplitud de enfoque -25,83% -Estrategia básica -25,67% 3.3.2 Rendimiento cognitivo - Aprendizaje basado en proyectos Al analizar los niveles de dióxido de carbono a lo largo de las horas lectivas, hemos descubierto que en ciertos momentos del día se producen aumentos significativos, alcanzando valores de hasta 2000 ppm en determinados momentos. Esta elevación en los niveles de CO2 puede ser perjudicial tanto para la salud como para el rendimiento de los niños en el entorno escolar. Después de identificar cuándo ocurren estos picos de concentración de dióxido de carbono, es crucial examinar el modelo educativo que se implementa durante esos momentos clave. Esto implica analizar qué áreas de conocimiento se trabajan con mayor énfasis y cómo estas se ven afectadas por los niveles de CO2 presentes en el ambiente escolar. Además, es importante considerar cómo estas condiciones ambientales pueden afectar la salud física y mental de los estudiantes. La exposición prolongada a niveles elevados de CO2 puede causar fatiga, dolores de cabeza y dificultades para concentrarse, lo que afectaría negativamente su bienestar general y su capacidad para participar activamente en el proceso educativo. APRENDIZAJE BASADO EN PROYECTOS ATELIER ALMUERZO DESCUBRIMIENTO Y EXPLORACIÓN DEL ENTORNO DESCUBRIMIENTO Y EXPLORACIÓN DEL ENTORNO CRECIMIENTO EN ARMONÍA MINDFULNESS DESCANSO BITS COMUNICACIÓN Y REPRESENTACIÓN DE LA REALIDAD PRIMER ALENGUA EXTRANJERA INTELIGNECIA EMOCIONAL CRECIMIENTO EN ARMONÍA 3.3.1 Rendimiento cognitivo - CO2 y horario escolar Gráfica 13. Gráfica aprendizaje basado en proyectos Fuente. Elaboración propia Gráfica 12. Superposición de niveles de CO2, COV y PM2,5 en un día promedio, con el horario del aula 3A Fuente. Elaboración propia Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 66 67 3.3.2 Rendimiento cognitivo - Primera lengua extranjera Al analizar la gráfica con mayor detalle, encontramos problemas en cuatro rangos horarios, de los cuales 3 son de aprendizaje: Primera lengua extranjera Para esta asignatura deducimos que sus áreas más importantes son: -Actividad de concentración -Actividad aplicada Alcanzamos una media de 1750ppm, lo cual puede deducirse según la gráfica realizada en unos descensos de: -Actividad de concentración +9,5% -Actividad aplicada -32% 3.3.2 Rendimiento cognitivo - Descubrimiento y exploración del entorno Al analizar la gráfica con mayor detalle, encontramos problemas en cuatro rangos horarios, de los cuales 3 son de aprendizaje: Descubrimiento y exploración del entorno Para esta asignatura deducimos que sus áreas más importantes son: -Actividad Básica -Orientación -Búsqueda de información Alcanzamos una media de 1800ppm, lo cual puede deducirse según la gráfica realizada en unos descensos de: -Actividad Básica -29,43% -Orientación -37,49% -Búsqueda de información -4,5% Gráfica 15. Gráfica primera lengua extranjera Fuente. Elaboración propia Gráfica 14. Gráfica descubrimiento y exploración del entorno Fuente. Elaboración propia Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 68 69 3.3.2 Rendimiento cognitivo - Resumen Una vez analizado las asignaturas donde mayores niveles de CO2 encontramos, vemos que rasgos principales se trabajan en cada una de ellas para saber cómo se ven afectadas. En concreto las asignaturas que tienen una mayor exposición son Aprendizaje basado en proyectos, Descubrimiento del entorno, primera lengua extranjera e inteligencia emocional. Todas ellas son importantísimas y básicas para el correcto desarrollo de los más pequeños, ya que suponen la base sobre la que construirán todos los conocimientos futuros. A modo de resumen vemos que los datos reflejan un déficit de entre el -55,5 % y el -4,5 % en función de los niveles de CO2 y de la área que se muestren involucradas, pero existe una excepción. En la capacidad de concentración, los alumnos se ven, aunque en pequeña medida, beneficiados. Como conclusión podemos deducir que se debe a la ausencia de capacidad para distraerse, o lo que es lo mismo la reducción de la capacidad de percibir estímulos exteriores que puedan distraernos de nuestra tarea. Aunque pueda parecer algo positivo a la hora de desempeñar una actividad, en realidad seremos menos productivos ante la falta de herramientas e iniciativa en la búsqueda de nuevas soluciones y más sencillas, así como en el procesamiento de la información que utilizamos 3.3.2 Rendimiento cognitivo - Inteligencia emocional Al analizar la gráfica con mayor detalle, encontramos problemas en cuatro rangos horarios, de los cuales 3 son de aprendizaje: Inteligencia emocional Para esta asignatura deducimos que sus áreas más importantes son: -Actividad Básica -Uso de la información -Iniciativa Alcanzamos una media de 1750ppm, lo cual puede deducirse según la gráfica realizada en unos descensos de: -Actividad Básica -25,43% -Uso de la información -45% -Iniciativa -55,5%x Gráfica .13 Gráfica de aprendizaje basado en proyectos Fuente. Elaboración propia Gráfica 15. Gráfica descubrimiento y exploración del entorno Fuente. Elaboración propia Gráfica 15. Gráfica primera lengua extranjera Fuente. Elaboración propia Gráfica 16. Gráfica inteligencia emocional Fuente. Elaboración propia Gráfica 13 Gráfica 15 Gráfica 14 Gráfica 16 Gráfica 16. Gráfica inteligencia emocional Fuente. Elaboración propia Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 71 Para realizar una reflexión general de este trabajo de investigación, debemos enfatizar las condiciones en las que se han realizado el estudio. El periodo de monitorización abarca desde mediados de Febrero hasta finales de Mayo. En donde las condiciones que hemos encontrado no han sido las peores posibles durante un curso escolar completo. Lo que sí nos ha servido es para apreciar una evolución o cambio en las diferencias entre unas condiciones óptimas exteriores y otras no tanto. Esta evaluación, donde hemos encontrado pérdidas de entorno al 20-30% de media en algunas áreas cognitivas, supone una cifra importante a pesar de que nos encontramos en la ciudad de Sevilla donde predomina un clima cálido y unas temperaturas óptimas la mayoría del año a excepción de los meses de verano. Si trasladásemos este estudio a otra ubicación geográfica, con unas condiciones exteriores mucho peores y con temperaturas más frías que eviten poder realizar una ventilación adecuada, veremos unos niveles muy superiores de perdida de rendimiento cognitivo. En las últimas semanas, se han llevado a cabo pruebas de ventilación en las aulas siguiendo las indicaciones derivadas de los datos obtenidos, y los resultados son alentadores. Simplemente abriendo las ventanas unos 5 cm durante los momentos del día con mayor acumulación de CO2 se logra mejorar significativamente la calidad del aire interior. Aunque estas medidas ayudan a optimizar los niveles en edificios ya existentes, es imperativo adoptar un enfoque innovador en la construcción de nuevos edificios. Esto implica incorporar estos aspectos cruciales para la función última de los espacios educativos, desde el diseño inicial de los proyectos. Este estudio sirve para afianzar las bases de un nuevo paso en la arquitectura, sobre todo en la de ámbito social, donde se enfatice la importancia de las instalaciones para proyectar las edificaciones y la calidad del aire en el interior de los edificios. Las escuelas son los lugares donde se construye el futuro, y se debe maximizar el rendimiento de los alumnos para que alcancen sus objetivos lo más rápido posible, así como evitar que los niños sean los portadores de enfermedades aerotransportadas de mayor riesgo, dada su incomprensión del mundo adulto y los riesgos que ello conlleva. Del trabajo que se realice en los próximos años depende nuestra capacidad de respuesta ante futuras pandemias y ante problemáticas mayores, ya que cuanto más avanza la sociedad, mayor es la necesidad de la formación del individuo para así poder alcanzar mejores niveles tecnológicos, económicos y sociales. CONCLUSIONES Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 73 Para las futuras líneas de investigación se abre un panorama de infinitas opciones, desde la profundización en los ámbitos que más se ven afectados durante la presencia de altos niveles de CO2, hasta planes y estrategias para renovar los edificios escolares y qué cambios supondrían. Sería interesante realizar mayores estudios donde se indague en todos los aspectos que afecten a una persona, no solo los 8 mencionados anteriormente y ver bajo qué ámbitos y condiciones dicho rendimiento se ve alterado. Esto permitiría establecer unos parámetros básicos mucho más específicos que los definidos en el RITE y CTE acerca de IDA 1, 2, 3, y 4 ; para así incluirnos en la norma y hacer de obligado cumplimiento la enfatizan de la actividad final para así ser lo más eficiente posible. Por supuesto la calidad de las aulas no es la única incógnita a resolver, pero si es un aspecto muy importante a tener en cuenta de cara a mejorar y maximizar el rendimiento de los alumnos y la salud de los ocupantes. FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN Calidad del aire en entornos educacionales. Caso de Estudio Colegio Saint Mary, Bellavista, Sevilla Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Jose María Pérez Bachiller 75 ARTÍCULOS Y REFERENCIAS Griffiths, Chris J., y Ian S. Mudway. “Air Pollution and Cognition.” BMJ: British Medical Journal 363 (26 de noviembre de 2018 - 2 de diciembre de 2018). Publicado por BMJ. https://www.jstor.org/stable/10.2307/26964604. Satish, Usha, Mark J. Mendell, Krishnamurthy Shekhar, Toshifumi Hotchi, Douglas Sullivan, Siegfried Streufert, y William J. Fisk. “Is CO₂ an Indoor Pollutant? Direct Effects of Low-to-Moderate CO₂ Concentrations on Human Decision-Ma- king Performance.” Environmental Health Perspectives 120, no. 12 (diciembre 2012): 1671-1677. Publicado por The National Institute of Environmental Health Sciences. https://www.jstor.org/stable/23323094. Zhang, Xin, Xi Chen, y Xiaobo Zhang. “The Impact of Exposure to Air Pollution on Cognitive Performance.” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 115, no. 37 (11 de septiembre de 2018): 9193-9197. Publicado por National Academy of Sciences. https://www.jstor.org/stable/10.2307/26531290. Dudareva, Natalia, Antje Klempien, Joëlle K. Muhlemann, y Ian Kaplan. “Biosynthesis, Function and Metabolic Engineering of Plant Volatile Organic Compounds.” The New Phytologist 198, no. 1 (abril 2013): 16-32. Publicado por Wiley en nombre de The New Phytologist Trust. https://www.jstor.org/stable/10.2307/newphytologist.198.1.16. Fiedler, Nancy, Robert Laumbach, Kathie Kelly-McNeil, Paul Lioy, Zhi-Hua Fan, Junfeng Zhang, John Ottenweller, Pamela Ohman-Strickland, y Howard Kipen. “Health Effects of a Mixture of Indoor Air Volatile Organics, Their Ozone Oxidation Products, and Stress.” Environmental Health Perspectives 113, no. 11 (noviembre 2005): 1542-1548. Publicado por The National Institute of Environmental Health Sciences. https://www.jstor.org/stable/3436569. Anstey, Kaarin J. “Enhancing Cognitive Capacities over the Life-Span.” En Population Ageing and Australia’s Future, editado por Hal Kendig, Peter McDonald y John Piggott. Canberra: ANU Press. https://www.jstor.org/stable/j. ctt1rqc955.13. Bradman, Asa, y Robin M. 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ARTÍCULOS Y REFERENCIAS Moyá Gual de Torrella, Lorenzo. 2022. “Trabajo Fin de Grado: Intervención y Evaluación de la Calidad del Ambiente Interior en un Centro para Personas con Parálisis Cerebral.” Sánchez Villalobos, Isabel. 2022. “Trabajo Fin de Grado: Arquitectura de la Vida Diaria - La Calidad del Aire en las Estaciones de Metro de Sevilla.” Mota Bernal, Cristina. 2023. “Trabajo Fin de Grado: Evaluación de la Iluminación en Espacios Universitarios 24 Horas Incorporando Parámetros de Salud, Confort y Bienestar - Aplicación en las Salas de Estudios de la ETSA y Facultad de Matemáticas de la Universidad de Sevilla.” Ruiz Montes de Oca, Pilar. 2022. “Trabajo Fin de Grado: Condiciones de Confort y Calidad de Aire Interior en Espacios Educativos. 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