Calor antrópico, o calor generado por las actividades humanas en las áreas urbanas: Estudio de caso Ciudad de México

El calor antrópico, entendido como el calor generado por las actividades humanas en las zonas urbanas, es un componente energético que puede incidir en la dinámica térmica de las ciudades y que se relaciona directamente con el fenómeno conocido como isla de calor urbana. La isla de calor se manifiesta cuando la temperatura del aire en el entorno urbano es mayor que en las áreas rurales circundantes, lo que convierte a la isla de calor en un rasgo característico de los sistemas urbanos densamente construidos.
La isla de calor es el resultado colectivo de diversas propiedades físicas y térmicas del entorno urbano. Entre ellas destacan la generación de calor, la capacidad térmica de los materiales de construcción, las tasas de calentamiento y enfriamiento, así como la rugosidad superficial producida por la variación en la altura de los edificios. Aunque la radiación solar y los materiales urbanos son los principales responsables del calentamiento diferencial asociado a la isla de calor, el calor antrópico generado por las actividades humanas puede contribuir de manera específica al balance energético urbano.
El calor antrópico se produce principalmente por el uso de vehículos, el consumo eléctrico en edificios y el metabolismo humano. Este calor antrópico, aunque mucho menor que la radiación solar, puede influir en la intensidad y variabilidad temporal de la isla de calor, especialmente en áreas de alta densidad poblacional como la Ciudad de México. La correcta estimación del calor antrópico puede permitir el mejoramiento de la predictibilidad del desarrollo diario de la isla de calor .
Para estimar el calor antrópico, se identificaron las principales fuentes de generación mediante la clasificación vehicular (taxis, automóviles, microbuses y autobuses), encuestas de consumo eléctrico y análisis de densidad poblacional. En este estudio de la Ciudad de México, el calor antrópico se determinó a partir de la suma del calor emitido por los vehículos, los edificios y el metabolismo de las personas, elementos que pueden influir de manera directa en la isla de calor.
La clasificación vehicular para el cálculo del calor antrópico se realizó mediante conteos en sitios fijos y análisis de video, complementados con sensores de flujo vehicular en un radio de al menos 1 km. Las encuestas de consumo eléctrico permitieron estimar el calor antrópico asociado a actividades domésticas y comerciales. Asimismo, con el apoyo de áreas geoestadísticas básicas, se estimó la densidad poblacional y con ello el calor metabólico.
Los resultados muestran que la mayor emisión de calor antrópico ocurre entre las 15:00 y las 21:00 h, periodo en el que la isla de calor suele intensificarse. En promedio, el calor antrópico no resulta significativo frente a la radiación solar; sin embargo, en zonas densas de la Ciudad de México, el flujo de calor antrópico puede superar los 75 W⋅m⁻² en determinadas horas del día. En San Agustín, ubicado en el Centro Histórico, el inventario de calor antrópico promedió 24.7 W⋅m⁻², valor que contribuye de forma marginal a la isla de calor urbana.
A partir de estos resultados, también se idealizó un vehículo de combustión interna estándar y se generaron perfiles de consumo eléctrico sectoriales, lo que facilitará futuras estimaciones del calor antrópico. Aunque la exclusión de este calor en el balance energético introduce un error pequeño. Con el conocimiento de este componente energético urbano da la pauta para diseñar máquinas de combustión interna o eléctricas más eficientes que generen menos calor.
Para dimensionar el significado energético del calor antrópico, se puede comparar con el consumo de una plancha doméstica de aproximadamente 1000 W en una hora. La energía generada colectivamente por las actividades humanas en la Ciudad de México equivale a la operación simultánea de cerca de 200 planchas, lo que ayuda a visualizar el papel del calor antrópico dentro del contexto de la isla de calor urbana. No obstante, este valor sigue siendo pequeño frente a la radiación solar, principal motor de la isla de calor.
Por este motivo, no resulta del todo preciso atribuir la isla de calor exclusivamente al calor antrópico, ya que la radiación solar y los materiales de construcción son los factores dominantes del calentamiento urbano. Aun así, el calor antrópico actúa como un componente complementario que puede reforzar localmente la isla de calor, especialmente en zonas altamente urbanizadas.