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DESERTA.

CATÁLOGO

DESERTA.

1. Una Perspectiva Medioambiental Integrada de la Sustentabilidad Urbana.

En el ámbito teórico y también práctico, es posible reconocer dos grandes categorías relacionadas – e integra-das entre sí- a la sustentabilidad urbana, orientada desde una perspectiva medioambiental. Es interesante la condensación conceptual que hace Stpehen Wheeler, desde la teoría, de lo que puede considerarse una pers-pectiva medioambiental integrada de la sustentabilidad urbana: “Para completar las metas medioambientales de la sustentabilidad (urbana), el diseño físico (del entorno urbano) debe reflejar el clima local, ecosistemas, materiales y flujos de energía, agua y recursos.1”

La primera categoría tiene que ver con el entorno natural, es decir, la importancia del lugar como parte íntegra en la planificación del entorno urbano. Se pone énfasis en la interrelación de los sistemas naturales y artificia-les para gestionar los recursos del entorno natural con el fin de proteger y asegurar el acceso a estos, manejar los impactos negativos al medio ambiente y la asimilación de los servicios que este puede proveer.

La segunda categoría se relaciona con el manejo a nivel urbano de los recursos, tales como agua, energía, materiales, alimentos, etc., y su expresión en infraestructuras y tecnologías urbanas, de manera de optimizar su uso, reduciendo al máximo el consumo de estos y minimizando los desechos, los cuales a su vez, son vistos también como un recurso más, susceptible de ser reutilizado y reciclado para otras funciones urbanas. Esta perspectiva, plantea como requisito fundamental, realizar un cambio, desde una visión lineal de utilización de recursos hacia una concepción circular y sistémica de estos. En este sentido, la ciudad es vista como un sistema de flujos de entrada y salida de recursos o lo que se denomina, Metabolismo Urbano y la perspectiva medioambiental de la sustentabilidad urbana, apunta a una optimización de este metabolismo mediante la aplicación de sistemas circulares. La optimización pasa por una transición desde un Metabolismo Lineal al concepto de Metabolismo Circular. Este concepto tiene un origen en las ciencias ecológicas, ya que plantea la interdependencia de distintos sistemas que funcionan como un ciclo que permite la reducción, reutilización y reciclaje de los recursos, utilizando los desechos como insumos para otras funciones urbanas. Esto marca una diferencia radical con “(…), los actuales procesos lineales que generan polución a partir de la producción (los cuales) deben reemplazarse por procesos circulares de uso y reutilización. Estos procesos (circulares) aumentan el rendimiento general de la ciudad y reducen su impacto sobre el medio ambiente.2”

La optimización a la que se hace mención, es posible mediante la reducción, reutilización y reciclaje de los recursos, los que pueden ser reutilizados para otras funciones urbanas, como se mencionó anteriormente; además permite disminuir la producción de desechos y reducir el consumo de recursos. Eventualmente el metabolismo circular permitiría adicionalmente reducir costos económicos, ambientales y generar beneficios múltiples para la sociedad. Dentro de esta perspectiva de la sustentabilidad, las infraestructuras y las tecnolo-gías juegan un papel preponderante en orden producir la optimización, ya que poseen la capacidad operativa

1 Wheller, Sthepen. Planning for Sustainability. Creating Livable, Equitable, and Ecological Communities. (London, UK: Routledge, 2004), pp. 69.2 Rogers, Richard. Ciudades Sostenibles. En Rogers, Richard (Ed.). Ciudades para un Pequeño Planeta (pp. 24-63). (Barcelona, España: Edito-rial Gustavo Gili, 2000), pp. 30.

de gestionar el flujo y demanda recursos en el entorno urbano. De esta forma, el manejo a nivel urbano de las infraestructuras y tecnologías permite la gestión de los recursos que provienen del entorno natural de una forma optimizada.

Al observar la ciudad, se vislumbran tres temáticas susceptibles de ser abordadas ya que constituyen el grueso de la infraestructura de la ciudad y del manejo de los recursos que fluyen por ella. Energía, Agua y Desechos tienen expresiones a nivel tecnológico y su desarrollo puede dividirse en dos aristas; en una están los sistemas tradicionales y en otra, están los sistemas que, aplicando el desarrollo tecnológico, permiten dar un giro hacia un desarrollo urbano sustentable desde una perspectiva medioambiental. Teniendo estas consideraciones en cuenta, se desarrolla continuación un catálogo constituido por fichas, divididas en las tres temáticas propuestas, que describen aquellos sistemas tecnológicos y de infraestructura que apuntan hacia la sustentabilidad urbana.

2. Aclaraciones Previas sobre el Catálogo.

El catalogo incluye 41 fichas que agrupan sistemas tecnológicos y de infraestructuras sustentables. Importante es mencionar que la confección del presente catálogo no constituye por ningún motivo un compendio exhaus-tivo ni menos total, del universo de soluciones relacionadas al diseño urbano sustentable; esto, básicamente porque en su mayoría corresponden al tipo de infraestructuras y /o tecnologías, y es de conocimiento general que la tasa de actualización del desarrollo tecnológico es de una velocidad vertiginosa, haciendo que cualquier intento por abarcar la totalidad de las iniciativas en este ámbito, sea imposible. Teniendo en cuenta lo anterior, lo que sí pretende este catálogo, dentro de su propia metodología y criterio de selección, es dar una idea general del estado y ámbito actual del desarrollo de las infraestructuras, tecnologías y soluciones de diseño, que se asocian al –o tienen el potencial de generar un- desarrollo urbano sustentable desde una perspectiva medioambiental.

3. Metodología.

3.1 Criterios de Selección.

El primer criterio corresponde a acotar la búsqueda a las temáticas que se quieren desarrollar y que corres-ponden a Energía, Agua, Desechos y Alimentos. En segundo lugar, se revisan proyectos urbanos que incluyen sistemas de infraestructuras y tecnologías sustentables. Los casos revisados son: (1) Valdespartera, Zaragoza, España, (2) Hammarby Sjöstad, Estocolmo, Suecia, (3) Kronsberg, Hannover, Alemania y (4) Hanham Hall, Bristol, Inglaterra. Se realiza un cuadro de análisis para cada caso en donde se enumeran los sistemas de infraestructuras y/o tecnologías y soluciones de diseño urbano sustentables. Al tener este análisis previo, ya se genera un cuerpo de sistemas para ser abordados y analizados en las fichas. En tercer lugar, la misma búsqueda bibliográfica y marco teórico revisado, fueron completando el espectro de soluciones asociadas, las que se fueron agregando de manera de abarcar la mayor cantidad posible. En cuarto lugar, y como último criterio de selección, se privilegiaron los sistemas en el siguiente orden de importancia: (1) Mencionados

DESERTA.

en los casos de estudio, (2) Recurrencia en el proceso de búsqueda bibliográfica, (3) Presencia en Chile, (4) Que constituya un ejemplo paradigmático o de relevancia. Este último proceso fue importante en orden de incluir preferentemente sistemas que tuvieran presencia en Chile, ya sea en forma práctica, es decir en funcionamiento o que fueran de manufactura nacional. Finalmente, este último criterio, fue importante para incluir aquellos ejemplos de reconocimiento mundial.

3.2 Esquema de Análisis.

En términos generales, cada ficha consta de dos partes; una primera parte escrita, en donde se describe el principio de diseño urbano sustentable, y una segunda parte gráfica, de apoyo a la descripción. Las fichas tienen una numeración consecutiva de la N° 1 a la N° 41 y dividen en cuatro grupos, correspondientes a cada temática: Energía ¬tiene 25 fichas, Agua 10 fichas, Desechos 2 fichas y Alimentos 4. Cada ficha posee una columna en donde se indica el número, la temática mediante un ícono, el tipo (que puede ser Recursos, Infraestructura / Tecnología o Diseño Urbano), el título o nombre y finalmente se indican las empresas o instituciones relacionadas. Lo último se consideró relevante por dos razones fundamentales: primero, porque en una configuración urbana, los sistemas están representados por actores reales que influyen en el territorio y que tienen la capacidad operativa de incidir en él. En este sentido, no son un abstracto que se superpone, y se reconoce por tanto la importancia de las relaciones que se generan entre los actores en orden de producir una optimización del metabolismo urbano mediante una gestión integrada del flujo recursos. En segundo lugar, se estimó pertinente mencionar las referencias directas de algunos proveedores o instituciones relacionadas, como un elemento relevante para la conformación de un catálogo, entendiendo que es una herramienta de consulta práctica y objetiva. Para estas referencias se utilizó el cuarto criterio de selección, mencionado en el subtítulo anterior.

4. Consideraciones Finales.

El catálogo está compuesto por fichas y cada una de ellas puede leerse por separado y entenderse en toda su extensión. No obstante lo anterior, existe también una continuidad argumentativa en forma consecutiva por lo menos desde la primera ficha a la última de cada una de las tres temáticas abordadas. Esta continuidad tiene que ver con tres aspectos principales: primero, entendiendo que cada temática –Energía, Agua, Dese-chos y Alimentos- es también considerada un recurso, hay fichas que anteceden a otras y que indican la potencialidad que tienen ciertas tecnologías en relación al recurso que utilizan. Esto es clave para las fuentes energéticas renovables por ejemplo, en donde tener una idea del potencial energético –solar, de biomasa, eólico, geotérmico, etc.- es crucial para determinar su factibilidad. En segundo lugar, existen dos tipos fichas; las que son de carácter general, en las cuales se explican las tecnologías en forma genérica, y las especificas que describen una tecnología particular correspondiente a una empresa o caso de estudio. Evidentemente, las de carácter general anteceden las específicas.

Al revisar la cantidad de fichas por temática, es evidente que la categoría Desechos es marginal respecto de las anteriores. Esto es básicamente porque los desechos tienen un carácter transversal. Por ejemplo, los in-

sumos ocupados por la energía de la biomasa, son básicamente desechos de otras actividades. Otro ejemplo, son las aguas servidas las cuales, constituyendo un desecho evidente, pueden ser recuperadas para otros usos. Por esto, las dos fichas correspondientes a desechos, se destinan a aquellas tecnologías que tienen que ver con la gestión de residuos sólidos urbanos.

Finalmente, cabe volver a mencionar, que más que un catálogo acabado, es una referencia que muestra el aba-nico de posibilidades en relación a las manejo integrado de recursos a nivel urbano y de las infraestructuras / tecnologías que los sostienen, en orden de lograr una optimización del metabolismo urbano o mejor dicho, lograr un metabolismo urbano circular.

DESCRIPCIÓN: DESCRIPCIÓN:

“Se entiende por biomasa el conjunto de materia orgánica renovable de origen vegetal, animal o procedente de la transformación natural o artificial de la misma. La energía de la biomasa corresponde entonces a toda aquella energía que puede obtenerse de ella, bien sea a través de su quema directa o su procesamiento para conseguir otro tipo de combustible.1”La biomasa proviene de un proceso de transformación energética cuya cadena parte con el uso de la energía solar para la fotosíntesis, la cual genera masa orgánica vegetal a partir de la absorción de CO2 de la atmósfera. A su vez esta es usada por los animales, los cuales son también biomasa y generan biomasa con sus residuos al incorporar esa energía transformada. Ambos procesos de transformación energética generan subproductos que no tiene tienen un uso en el mercado. No obstante, estos tienen un potencial energético que puede ser aprovechado. El mismo proceso de transferencia energética produce biomasa cuando, a partir de la generación productos en base a materias primas o alimentos para la población, se generan desechos que son considerados biomasa.El uso de la biomasa tiene un factor de emisión de CO2 igual a 0, ya que la combustión de esta produce CO2 que ya ha sido previamente absorbido por las plantas, por lo que el CO2 emitido por su uso, forma parte del ciclo natural del carbono y no representa un incremento en las emisiones del mismo. En caso de que la biomasa no sea utilizada esta se re asimila naturalmente generando en el proceso dióxido de carbono CO2 o metano CH4, los que se incorporan a la atmósfera y al ciclo natural del carbono. El uso energético de la biomasa depende de los sistemas de conversión. Dependiendo de estos, la biomasa puede ser usada directamente como combustible para generar electricidad y/o calor, e indirectamente producir otras fuentes de energía como biogás y biocombustibles, las que pueden generar también electricidad y/o calor. Existen tecnologías para para cada proceso de conversión.

1 CNE/GTZ. Proyectos de Biomasa. Guía para la Evaluación Ambiental de Energías Renovables no Convencionales. (Santiago, Chile: [sn], 2007), pp. 17.

dddddddddddddInfraestructuras y/o Tecnologías.

Diseño Urbano.

Diseño Arquitectónico.

Normativa.

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Diseño Urbano.


Normativa.

APlICACIoNES:Generación de electricidad., Generación de calor., Cogenera-ción o CHP (Combined Heat Power Plant).

Presente en la naturaleza sin intervención humana, como los bosques.

Productos sólidos, agrícolas, ganaderos, forestales, industria agroalimentaria.

Aguas residuales urbanas e industriales y residuos ganaderos.

Cultivos especialmente hechos para generar biomasa (maíz, girasol, etc.)

2.1 Digestión Anaeróbica: Consiste en la descomposición de la biomasa mediante bacterias en ausencia de oxígeno.

2.2 Compostaje: Consiste en la descomposición aeróbica (presencia de oxígeno) de la materia orgánica por microorganismos.

2.3 Fermentación: Consiste en la conversión de los azucares en alcohol, proceso que seguido de destilación, genera biocombustibles.

1.1 Combustión Directa: Consiste en el proceso más común en donde la biomasa es quemada en presencia de oxígeno y la consecuente liberación de calor.

1.2 Gasificación: Consiste en la gasificación de la biomasa mediante un proceso de oxi-dación parcial, en el cual la biomasa se descompone en monóxido de carbono e hidrógeno, además de dióxido de carbono y metano.

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“La generación de energía eléctrica a partir de material leñoso, residuos de la industria forestal y residuos forestales propiamente tales, abre la oportunidad de su aprovechamiento energético masivo, dado el desarrollo de las tecnologías forestales y de combustión. Adicionalmente, los proyectos que utilicen biomasa forestal para la generación de energía eléctrica son considerados como una contribución a la mitigación de las consecuencias de la acumulación de Gases de Efecto Invernadero (GEIs) en la atmósfera.1”Las principales fuentes la constituyen los residuos industriales de 3 fuentes de materia prima principales: Pino Radiata, Eucalipto y Bosque Nativo. Los estudios para Chile consideran como potencial energético, sólo la materia prima que genera por el manejo forestal y las operaciones de cosecha (raleo y residuos de cosechas); es decir, antes de llegar a su procesamiento industrial. La razón es que en Chile, la misma industria maderera ocupa los residuos industriales para generar la energía para sus procesos. No se considera como potencial energético la biomasa del bosque nativo porque su manejo industrial es mínimo y disperso territorialmente, y por lo mismo, la generación de residuos es marginal (debido al estado de desarrollo del bosque nativo no existen practicas silvicultares intermedias, por lo que los desechos de raleo y poda no existen)2.

En Chile existe un potencial energético máximo de 470 MW. Se estima que con potencias de 10 MW o superiores puede ser rentable para iniciativas privadas que se beneficien de economías de escala a un costo de disponibilidad de 15 a 20 US$/ton desde la recolección de la biomasa hasta su transporte a la planta de generación. El costo de disponibilidad sería de 25 y 35 US$/MWh para distancias medias de transporte entre 30 y 60 km. En una condición normal del mercado energético el valor económico de la energía por biomasa forestal sería igual que su costo de disponibilidad generando un margen pequeño de ganancias, por lo que este tipo de energía se perfila para demandas que tengan acceso directo a la biomasa, es decir, las empresas forestales grandes o pequeñas iniciativas madereras.

1 Bertran, J., & Morales, E. Potencial de Biomasa Forestal. Potencial de Generación de Energía por Residuos del Manejo Forestal en Chile. (Santiago, Chile: [sn], 2010), pp. 19.2 Ver, Bertran, J., & Morales, E. (2010). Potencial de Biomasa Forestal. Potencial de Generación de Energía por Residuos del Manejo Forestal en Chile. Santiago, Chile: [sn].

APlICACIoNES:Generación de electricidad, Generación de calor, Cogenera-ción o CHP (Combined Heat Power Plant).

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RESIDUOS AGRÍCOLAS Y FORESTALES,CULTIVOS ENERGÉTICOS.

RESIDUOS ANIMALES RESIDUOS DE INDUSTRIASAGRICOLAS Y FORESTALES.

RESIDUOS SOLIDOS URBANOS, AGUASRESIDUALES URBANAS.

FOTOSÍNTESIS

ENERGÍA SOLAR

BIOMASA

BIOMASA

Forestal

Agroindustria

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Desechos Plantaciones

Desechos Poda y Maleza

Residuos de Matadero

Grasas y Aceites

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1.8

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2.2

2.3

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BIOMASA SECA 1 BIOMASA HÚMEDA 2 BIOMASA NATURAL

BIOMASA RESIDUAL SECA

BIOMASA RESIDUAL HÚMEDA

CULTIVOS ENERGÉTICOS

SISTEMAS DE CONVERSIÓN ENERGÉTICAASOCIADOS A LA BIOMASA

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Superficiede Protección

SuperficieProductivo

Pino Radiata Desecho de podas Aserrío Corteza

Desecho de raleos Aserrín verde

Desecho de corta final Tapas y cantonera

Remanufactura Aserrín seco

Virutas

Despuntes

Polvo de lija

Celulosa Corteza

Eucalipto Aserrío Corteza

Aserrín verde

Tapas y cantonera

Celulosa Corteza

Bosque Nativo Aserrío Corteza

Aserrín verde

Tapas y cantonera

Desecho de podas

Desecho de raleos

Desecho de corta final

Desecho de corta final

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2. Distancia +Viabilidad deTransporte

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1. Régimen de Propiedad de los Terrenos con Biomasa:Privado / Estado

3. Estructura de Gestión delProveedor yEmpresa Energética

Baja Competencia

Dispersa.

Área Influencia Industrial

CHP

CHP

ENERgíA ENERgíA

EMPRESAS EMPRESAS

INF / TEC RECURSoS

ESQUEMA 1: PROCESO DE GENERACIóN DE BIOMASA.

ESQUEMA 3: TIPOS DE BIOMASA SECA y HúMEDA.

ESQUEMA 2: CLASIFICACIóN DE BIOMASAS.

ESQUEMA 4: SISTEMAS DE CONVERSIóN DE BIOMASA.

ESQUEMA 5: FACTORES A CONSIDERAR PARA LA GENE-RACIóN DE BIOMASA FORESTAL.

CUADRO 1: DISTRIBUCIóN DE LA SUPERFICIE DE BOSQUES SEGúN SUPERFICIE DE PROTECCIóN O PRODUCTIVO.

CUADRO 2: RESIDUOS INDUSTRIALES POR ESPECIES.

GRáFICO 1: POTENCIAL ELéCTRICO DE BIOMASA FORESTAL.

. MAPA 1: áREAS DE COMPE-TENCIA REGIóN XIV y X.


3 4


Diseño Urbano.


Normativa.


Diseño Urbano.


Normativa.

La generación de biogás por la digestión anaeróbica de la biomasa consiste en la descomposición de biomasa –preferentemente con alto contenido de humedad- en un ambiente sin oxígeno mediante bacterias y microorganismos, lo que genera biogás, el cual puede ser utilizado como combustible; es decir, mediante un proceso de tratamiento de residuos es posible disminuir la cantidad de desechos orgánicos contaminantes a la vez que se puede producir energía sin producción de CO2 adicional. El producto del proceso es biogás, como se mencionó, con una composición de 60% metano y 40% y tiene una aplicación energética. Además este puede ser mejorado para generar biometano (muy similar al gas natural) e inyectarlo a la red de abastecimiento o para usarlo como combustible para transporte. El residuo del proceso (90-95% de la biomasa original), es una mezcla de materiales indigeribles y microorganismos llamado digestate, el cual es un material rico en nutrientes (nitrógeno, fósforo, potasio) para ser usado como fertilizante. Este puede usarse completamente o separase en licor (parte líquida) o fibra (parte sólida).La biomasa para generación de biogás proviene de recursos renovables: biomasa residual seca o húmeda, biomasa natural y cultivos energéticos. Casi cualquier tipo de biomasa puede ser procesada por digestión anaeróbica excepto los residuos provenientes de la madera.

Los sistemas de combustión directa pueden generar calor, electricidad o ambos dependiendo de la tecnología utilizada. Este caso, corresponde a la com-bustión o quema de la biomasa en hornos o calderas para generar energía, la cual mueve un motor generador de electricidad. La planta completa consta de muchas partes y no se encontró una empresa que suministrara el sistema completo; no obstante, de acuerdo a la información recopilada, el sistema es muy similar cuando se trata de generación eléctrica por combustión de biomasa. Este consiste, en la utilización del calor de la combustión de la biomasa para producir vapor en una caldera, el cual a su vez mueve una turbina conectada a un generador eléctrico. Existen gran variedad de hornos que combustionan la biomasa y poseen distintas características en cuanto a cantidad de energía generada y el tamaño de biomasa que necesitan para funcionar

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APlICACIoNES:Generación de Electricidad, Calor, Cogene-ración o CHP, Biosólidos Fertilizantes, Lícor Fertilizante, Biocombustibles, Biometano. CHP

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CombustiónDirecta deBiomasa.

Residuos de la industria forestal (cortezas, aserrín,virutas, residuos de poda, raleo, y corta final).Madera natural y usadaResiduos agrícolas (pajas, corontas, cuescos defruta, etc).Residuos sólidos orgánicos.Cultivos Energéticos.

Producción de Biogás.

Residuos del sector ganadero (estiercol, purines,etc.)Residuos agrícolas (paja, rastojos, etc.)Toda clase de biomasa húmeda (RILes, aguasresiduales domésticas).Toda clase de biomasa seca (lodo de plantas detratamiento de aguas, grasas, residuos de matadero)Biogás de rellenos sanitarios.

Tipo de Sistema Tipo de Biomasa

BIOMASA

Forestal

Agroindustria

Desechos Plantaciones

Desechos Poda y Maleza

Residuos de Matadero

Grasas y Aceites

Lodos PTA

Residuos Sólidos Urbanos

Estiercol Avícola

Residuo Industrial Líqudo

Aguas Residual Doméstica

Estiercol de Vacuno

Estiercol Porcino

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GENERACIÓN DE ENERGÍA

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EMPRESAS EMPRESAS

RECURSoS INF / TEC

CUADRO 3: SISTEMAS DE CONVERSIóN ASOCIADOS A TIPOS DE BIOMASA.

ESQUEMA 6: CLASIFICACIóN DE TIPOS DE BIOMASA y NIVEL DE DISPERSIóN TERRI-TORIAL.

GRáFICO 2: POTENCIAL DE BIOGáS y GENERACIóN ENERGéTICA SEGúN TIPOS DE BIOMASA y NIVEL DE DISPERSIóN TERRITORIAL.

ESQUEMA 7: PROCESO GENéRICO DE GENERACIóN DE BIOGáS PARA PRODUCCIóN ENERGéTICA.

ESQUEMA 8: FUNCIONAMIENTO DE PLANTA DE COMBUSTIóN DIRECTA DE BIOMASA PARA GENERACIóN DE ELECTRICIDAD.


La generación de calor por combustión de biomasa es la forma más común de obtener energía: la quema de biomasa sólida genera energía calórica, la cual es transferida al ambiente. Este proceso de combustión si se hace en condiciones restringidas de oxígeno y en ambientes confinados, puede ser mucho más eficiente que si se hace a la intemperie. Existen tecnologías especialmente confeccionadas que permiten ocupar la energía calórica de la forma más eficien-temente posible. Se reconocen dos tipos de tecnologías principalmente: la estufa u horno, la cual puede proveer de calefacción a un recinto o mediante una caldera que calienta agua, la cual se distribuye mediante tuberías y puede proveer de calefacción a una vivienda completa satisfaciendo las necesidades de agua caliente sanitara. Dependiendo de la tecnología, el sistema puede ampliarse y mediante una sola caldera se puede proveer de agua caliente para consumo o calefacción, a un distrito completo; esto se conoce como calefacción distrital.El diseño de las calderas es específico en relación al tipo de biomasa que pueden quemar. Los materiales utilizados van desde chips de madera, pellets de madera, desechos de las faenas agrícolas y lo más simple, leña. Ahora, la eficiencia de los sistemas depende del uso que se le dé; se estima que las calderas son más eficientes cuando las necesidades de energía son continuadas en el tiempo, ya que estos sistemas no pueden ser apagados o prendidos como las calderas eléctricas o a petróleo, por lo que su funcionamiento continuado permite alcanzar los máximos rendimientos de diseño. La mayoría de las opciones que ofrece el mercado funcionan con chips o pellets de madera y el tamaño de los sistemas depende de la potencia para la cual están diseñados y de la demanda que se necesite.


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APlICACIoNES:CHP, Combined Heat Power Plant. Cogeneración de Calor y Energía. 6APlICACIoNES:

Generación de calor.

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SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN

CALDERA DE BIOMASA

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Consiste en la generación simultánea de calor y energía, mediante un proceso único y eficiente. Las plantas CHP generan electricidad a la vez que son capaces de recuperar y utilizar el calor para procesos industriales o producir vapor o agua caliente, los que pueden ser utilizados para dotar de calefacción y agua caliente sanitaria a una zona urbana. Las plantas CHP, son mucho más eficientes: sobre 80% comparado con un 40%1 en el caso de las plantas tradicionales; esto es básicamente porque son capaces de capturar y no perder el calor de los gases de escape o fluidos refrigerantes (60% de la energía se pierde en calor residual), que generalmente se disipan en los sistemas de enfriamiento (calor que posee 2 veces o más, mayor cantidad de energía que la que se genera al producir electricidad). Además existe la posibilidad de almacenar calor, disociando la necesidad de generación eléctrica para disponer de calor, haciendo las CHP aún más eficientes. La eficiencia de estas plantas aumenta mucho más –alrededor del 7% 2- ya que se utilizan generalmente para satisfacer demandas locales, lo que evita la perdida de energía por transmisión.Las CHP pueden funcionar, dependiendo de la tecnología y la escala de la demanda, tanto con combustibles fósiles como con fuentes de energía renovables como la biomasa. Una CHP funcionando con biomasa debe considerarse en térmicos de la demanda de calor y no eléctrica, ya que de haber excedentes, es más simple exportar energía a la red eléctrica que disipar el exceso de calor. Lo anterior hace que las CHP sean más adecuadas para demandas continuas.

1 Ver, Biomass Energy Center. (s.f.). Combined Heat and Power (CHO). Recuperado el 13 de marzo de 2011 de http://www.biomassenergycentre.org.uk/portal/page?_pageid=75,37173&_dad=portal&_schema=PORTAL, CHPA. (s.f.). Advantages of CHP. Recuperado el 13 de marzo de 2011 de http://www.chpa.co.uk/advantages--benefits-of-chp_183.html & Irish CHP Association. (s.f.). What is Combined Heat and Power?. Recuperado el 13 de marzo de http://www.ichpa.com/CHP_in_Ireland/What_is_CHP.php2 Ibid.

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(> 2 MW): se enfoca a la in-dustria y pueden generar energía equivalente a plantas convencio-nales. La generación de calor se utiliza para los procesos industriales y para demandas de calefacción/agua caliente de un asentamiento cercano.

CHP (<2 MW): se utilizan para las demandas de edificios singulares de mediana y gran escala (departamentos, oficinas, hospitales, malls, supermerca-dos, invernaderos, plantas de tratamientos alternativos de de-sechos, etc.)

(<100 KW): se utilizan para vi-viendas individuales, satisfacien-do necesidades de electricidad, calefacción y agua caliente.

(Combined Cooling Heat and Power): además de calor y elec-tricidad se genera refrigeración para enfriamiento. Esta tri genera-ción es posible mediante la apli-cación de intercambiadores de calor, proveyendo agua fría para las necesidades de enfriamiento de edificaciones.

La planta se conecta a un sistema de calefacción distrital dotando de electricidad y calefacción a zonas urbanas.

Eficiencia por la utilización de menor can-tidad de combustible y por tanto menor costo de la energía (entre 15% y 40%).

La seguridad del suministro y la capacidad de no depender de combustibles fósiles importados.

La posibilidad de ser una manera rentable de reducir las emisiones de CO2 .

Reduce la dependencia de una generación energética centralizada, diversificando la posibilidad de suministro como un com-plemento a una red local y nacional de ge-neración. Promueve la competencia en el mercado energético y por tanto incide fa-vorablemente en los precios de consumo.

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ESQUEMA 9: SISTEMA DE COMBUSTIóN DIRECTA DE BIOMASA PARA GENERACIóN DE CALOR.

IMAGEN 1: CALDERA FOREST. BIOMASA: CHIPS / PELLETS / 350-3000 KW.

IMAGEN 2: CALDERA BIOTECH. BIOMASA: PELLETS / 8.4-35 KW.

IMAGEN 3: SISTEMA BIOTECH DE ALIMEN-TACIóN MEDIANTE SILO.

IMAGEN 4: SISTEMA BIOTECH DE ALIMEN-TACIóN MEDIANTE TORNILLO SIN FIN

ESQUEMA 10: SISTEMA CHP, COGENERACIóN DE ELECTRICIDAD y CALOR.

ESQUEMA 11: VENTAjAS DE LOS SISTEMAS CHP.

ESQUEMA 12: TIPOS DE CHP.


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Las plantas de biogás Envitec, son de tecnología Alemana y combinan tanto la producción de biogás, como la generación energética y utilización de los residuos del proceso. Las plantas se diseñan de acuerdo a necesidades específicas, aplicando un sistema modular estandarizado que tiene que ver con la capacidad de generación de la planta y a la disponibilidad de biomasa potencial de cada cliente (agricultura, ganadería, forestal, etc.). El diseño permite adecuarse, pudiendo ser superficiales, semienterrados o enterrados.El sistema Envitec es de alta tecnología en todo su proceso y se explica a continuación. En principio, el almacenamiento de biomasa sólida, se hace en receptáculos con capacidad de almacenamiento para dos días; en el interior, la biomasa se transporta mediante un sistema mecánico de alimentación, que la lleva al mezclador. Adicionalmente, la biomasa liquida se bombea hasta un tanque de donde es almacenada. La biomasa, antes de usarse, se pasteuriza en un sistema que utiliza el mismo calor generado por la planta CHP. Luego toda la biomasa, seca y líquida, se junta en el mezclador en la proporción adecuada, y se agita para generar una mezcla homogénea que se bombea hacia el estanque fermentador. El estanque, aislado herméticamente, fermenta la mezcla durante 60-70 días a una temperatura entre 35° y 38° C. En el interior existe una bomba que hace recircular la mezcla desde el estanque de fermentación hacia el mez-clador en ciclos continuos, permitiendo una máxima utilización de la biomasa. El estanque de almacenamiento está hecho en base módulos prefabricados de hormigón, dando la flexibilidad al diseño. El calor necesario para la fermentación se transmite vía tuberías metálicas que mantienen una temperatura constante en el fermentador; además existen agitadores de hélice que homogenizan la mezcla y la mantienen la temperatura constante. El gas producido sube a la parte superior del estanque, cuyo techo flexible permite la extracción del gas mediante tuberías de extracción.El material de residuos o digestate, se bombea hasta un estanque y puede ser utilizado como fertilizante sólido o líquido para la agricultura. Mediante un sistema de tratamiento del efluente, se puede generar fertilizantes de alta calidad al separar la parte sólida y líquida, generando como residuo agua de carac-terísticas potables. Finalmente, el biogás producido, se transporta mediante una tubería hacia una cámara en donde se enfría y deshidrata; luego se comprime en un compresor de gas para su uso en una planta CHP diseñada especialmente para biogás, entregando como insumo, calor y electricidad para distintas necesidades exteriores y para las necesidades de calor y electricidad de la misma planta de biogás. Como proceso adicional, el gas puede ser mejorado en una planta de refinamiento, generando biometano cuyas características permiten que pueda ser alimentado a la red de gas natural.

APlICACIoNES:Generación de Electricidad, Calor, Cogene-ración o CHP, Biosólidos Fertilizantes, Lícor Fertilizante, Biocombustibles, Biometano. CHP

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Esta planta de biogás también es de tecnología Alemana. La diferencia con el ejemplo anterior, es que posee un sistema de digestión anaeróbica en 3 pasos. Esto quiere decir, que se utilizan 3 estanques para el proceso: un primer digestor y un segundo digestor funcionan en las mismas condiciones anaeróbicas y de temperatura y producen biogás. La diferencia es que el segundo estanque o post digestor, permite la generación de un 20 % adicional de biogás. El tercer estanque alberga el digestate o residuos del proceso. Esta empresa fabrica dos sistemas, uno con capacidad de cogeneración de 500 KW (gran escala de CHP) y otro sistema compacto convencional de dos estanques con una capacidad de cogeneración de 150 KW (pequeña escala de CHP). La planta consta de los mismos elementos que el ejemplo anterior: alimentador mecánico, mezcladores de biomasa, agitadores o mezcladores interiores, líneas de transmisión de biogás y la planta CHP. También cuenta con un sistema de gestión electrónica que permite monitorear todo el proceso haciéndolo más eficiente.

APlICACIoNES:Generación de Electricidad, Calor, Cogene-ración o CHP, Biosólidos Fertilizantes, Lícor Fertilizante, Biocombustibles, Biometano.

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ESQUEMA 13: FUNCIONAMIENTO PLANTA DE BIOGAS ENVITEC.

PLANO 1: EjEMPLO DE DISEñO DE PLANTA DE BIOGAS ENVITEC. IMAGEN 5: PLANTA EN FUNCIONAMIENTO.

IMAGEN 6 : PLANTA EN FUNCIONAMIENTO.

PLANO 2: DISEñO GENERAL PLANTA DE BIOGáS MT ENERGIE.

ESQUEMA 14: FUNCIONAMIENTO PLANTA DE BIOGáS MT ENERGIE.


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La calefacción distrital (DH District Heating) consiste en la instalación de calderas para proveer de calor para calefacción en forma simultánea, a una gran cantidad de edificaciones mediante una red de tuberías que transportan el calor, ya sea agua caliente o vapor, desde el punto de generación hasta el usuario final. Estos sistemas funcionan mediante una caldera singular, calor residual de procesos industriales o una CHP; esta última hace mucho más eficiente la generación energética al utilizar el calor residual de la generación eléctrica, es decir, no es necesario generar energía adicional para producir calor. Además, la DH permite beneficiarse economías de escala, por lo que el sistema puede ser mucho económico que la generación de calor en forma individual.

APlICACIoNES:Generación de calor para calefacción de zonas urba-nas de pequeña, mediana y gran escala..

1. Central de Generación de calor:Las fuentes de generación son diversas, siendo la más utilizada y eficiente, la co-generación o CHP. Las plantas funcionan en forma automatizada en un edificio que alberga la central y las bombas de agua, gestionando la distribución de calor en función de la demanda, información que es recopilada en medidores en la misma central y en los intercambiadores de calor de cada edificación.

2. Sistema de Distribución:Consiste en una línea de transmisión que alimenta una red primaria de distribución subterránea de tuberías metálicas pre-aisladas dobles, que van hasta el sistema de distribución secundaria en los edificios individuales y retornan, mediante bombas que generan diferenciales de presión entre la fuente de generación y las tuberías de retorno . La línea de transmisión opera en radios de hasta 30 Km desde la planta de generación y puede servir a varios sistemas distribución, permitiendo la posibilidad de generar sinergias entre los proveedores de combustible, la planta generadora y los usuarios finales. La extensión del sistema depende de la adición de más fuentes de generación de calor a medida que crece.

3. Punto de Conexión a la edificación:Conexión directa: el calor pasa directamente a la edificación desde el sistema de distribución principal a una sola temperatura y presión.Conexión Indirecta: el calor pasa del sistema de distribución primaria a un inter-cambiador de calor en cada edificación que cede calor al sistema de distribución secundaria, dejando aislado el circuito de suministro al interior del edificio; Esto permite flexibilidad de diseño de ambos sistemas en cuanto a la presión y temper-atura, ahorrar costos y acoplarse a otro sistema de calefacción interno del edificio.

4. Interface con los consumidores:Se realiza con medidores de flujo y temperatura, conformando un medidor de calor que permite medir el uso de DH en las edificaciones, casa o departamento. Estas mediciones pueden ser en forma remota, permitiendo una facturación automática de las cuentas, además de gestionar el uso a favor de la eficiencia de acuerdo al tipo de usuario, horario y estación. Los usuarios pueden gestionar individualmente el suministro de calor mediante un controlador termostato en cada unidad servida.


Diseño Urbano.


Normativa.


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Normativa.

Central eléctrica.

Energía de dese-chos.

Calor residual in-dustrial.

CHP a biogás o biomasa.

Celdas de combus-tible.

Bombas de calor.

Energía geotermal.

Calderas electricas.

Solar termal.

Ventajas de la Calefacción Distrital:1. Gestión eficiente de suministro por tipo usuario, horario y estación.2. Variedad de fuentes de calor diversificando el suministro, haciéndolo más seguro y aumentando la competitividad del servicio.3. Flexibilidad de combustible utilizado para generar calor.

4. Bajos costos de generación energética.5. Mayor eficiencia si se utilizan plantas CHP.6. Reducen costos (personal, electricidad, suministros) de mantenimiento y operación comparativamente con sistemas individuales.6. Hace innecesario el gasto de espacio para calderas –y el ruido que ello implica- en edificios.

7. Reducción de emisiones de CO2 al incorporar fuentes renovables de generación de calor y tecnologías de coge-neración.8. El uso de biomasa favorece la creación economías de esca-la; esto porque se puede producir un abastecimiento local de combustible, evitando el transporte de combustibles fósiles mediante tuberías y las variaciones de precios en el mercado.

Dinamarca es un país líder en el desarrollo de sistemas de calefacción distrital. Sus primeros sistemas se remontan hacia principios del siglo XX, logrando un salto cuantitativo y cualitativo en las tecnologías desarrolladas, especialmente en lo que respecta a los sistemas de distribución de calor con tuberías pre aisladas, el desarrollo de intercambiadores de calor eficiente –minimizando las pérdidas de presión y maximizando la transferencia de calor- y los sistemas de control de velocidad y flujo variable del agua, que permiten gestionar el recurso de acuerdo a necesidades específicas. Con estos avances se logró que las temperaturas de los flujos de agua, pudiesen ser mayores y más eficientes, permitiendo el uso del calor residual de procesos industriales y el de las plantas de incineración de desechos sólidos. Eventualmente este salto tecnológico, la crisis energética y el hecho de que Dinamarca exportaba el 100 % de los com-bustibles fósiles, llevó al gobierno a impulsar un programa de expansión sistemática de las redes de calefacción distrital, entendiendo que estas permiten una eficiencia mayor en el uso de la energía para la demanda de calefacción. Actualmente, Dinamarca es autosuficiente en términos energéticos; esto quiere decir que no dependen de la importación de combustibles fósiles, llegando a inclusive exportar insumos energéticos. La red de calefacción distrital de Dinamarca es de 50.000 km y consiste en plantas CHP (cogeneración de calor y electricidad) o plantas termales (que sólo generan calor). Las CHP se dividen en 16 centralizadas y 130 descentralizadas y las plantas termales corresponden a y son 130 descentralizadas. Las centralizadas son mucho más grandes y asociadas a grandes centros urbanos; las descentralizadas son de escala menor y se asocian a asentamientos pequeños y funcionan como sistemas de apoyo, con la ca-pacidad de almacenar calor, en períodos de alta demanda. Lo anterior corresponde al sistema público de calefacción distrital, al cual se suman 380 CHP y 100 plantas termales privadas, cuyo calor es usado para invernaderos, industria, demandas específicas de calefacción (colegios, hospitales, bloques de vivienda, etc.). Hay que agregar que un gran porcentaje de estas plantas utilizan combustibles renovables tales como biomasa, biogás y desechos; esto sumado a que el 80% de la calefacción distrital proviene de plantas CHP (más eficientes), hacen que la producción energética para calefacción sea ambientalmente sustentable.


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SISTEMA DEDISTRIBUCIÓN

CHPGeneraciónde apoyo:Demanda peak.

Intercambiadores de calor

Usuarios finales

CHPEnergía de desechos

Energía geotermalCalor residual industrial

Bombas de apoyo

CHP

CHP

DISTRIBUCIÓN:Propiedad municipal oconsumidores.

TRANSMISIÓN:Propiedad municipal

RED DE CALEFACCIÓNDISTRITAL

USUARIOS

PLANTAS CENTRALIZADAS:GRANDES CENTROS URBANOSPropiedad de empresas energéticas.

PLANTAS DESCENTRALIZADAS:PEQUEÑOS CENTROS URBANOSPropiedad de municipios oconsumidores.

ESQUEMA 15: PARTES DE UN SISTEMA DE DH.

ESQUEMA 16: MODELO DE COMPONENTESSISTEMA DH.

GRáFICO 3: FUENTES ENERGéTICAS UTILIZADAS PARA CALEFACCIóN EN DINAMARCA.

GRáFICO 4: COMBUSTIBLES UTILIZADOS PARA CALEFACCIóN EN DINAMARCA.

GRáFICO 5: PORCENTAjE DE COGENERACIóN DE ELECTRICIDAD y CALOR EN EUROPA.

ESQUEMA 17: ORGANIZACIóN TERRITORIAL DEL SISTEMA DE DH EN DINAMARCA

ESQUEMA 18: PARTES DEL SISTEMA DE DH EN DINAMARCA.

. MAPA 2: DISTRIBUCIóN DE PLANTAS CHP PARA DH EN DINAMARCA.

IMAGEN 7: PLANTA CHP VI-BORG DISTRICT.

IMAGEN 8: PLANTA DE INCINERA-CIóN DE DESECHOS ESBjERG.

CHPCE

IND

+

CHPLÍNEA TRANSMISIÓN

RED SECUNDARIADISTRIBUCIÓN

RED PRIMARIADISTRIBUCIÓN

RED PRIMARIADISTRIBUCIÓN

CHPCABLES DETECCIÓNFUGAS

ESPUMA AISLANTEPOLIURETANO

TUBO POLIETILENOEXTERIOR

TUBO PORTADORACERO CORRUGADO

SISTEMA INDIRECTO

INTECAMBIADOR DE CALOR

SISTEMA DIRECTO

TUBERÍAS DEDISTRIBUCIÓN PRIMARIA

TUBERÍAS DE DISTRIBUCIÓNSECUNDARIA

INTERCAMBIADORDE CALOR

USUARIO

CHPPLANTA DE GENERACIÓN


11 12ENERgíA ENERgíA

EMPRESAS EMPRESASdddddddddddddInfraestructuras y/o Tecnologías.

Diseño Urbano.


Normativa.


Diseño Urbano.


Normativa.

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El caso de Copenhague1, es paradigmático como sistema de calefacción distrital; es uno de los sistemas de calefacción distrital más grandes del mundo, dando calefacción a cerca de 50 millones de m2 y cubriendo el 98% de la demanda total (500.000 hab.) de calefacción mediante 1.500 km de tuberías dobles. El sistema actual, comenzó a gestarse en 1980 y abarca los cinco municipios que componen la ciudad. Esto se logró mediante una red de transmisión intermunicipal, permitiendo conectar los sistemas de distribución de cada distrito con las plantas de producción de calor; se genero por tanto, un sistema tripartito en donde generación, transmisión y distribución son independientes en cuanto a su gestión y propiedad. Esto aumenta la flexibilidad del sistema, dando posibilidad de tener una variedad de fuentes de generación y fuentes de combustible. La calefacción distrital en Copenhague, permitió hacerse cargo de un problema generalizado en las grandes ciudades, cual es la generación de desechos; estos se aprovecharon, –mediante un plan de gestión de desechos urbanos que implicó que sólo el 3% de los desechos de la ciudad se disponga en rellenos sanitarios- para disponer de grandes plantas de incineración desechos (40% de los desechos totales), las que cogeneran calor y energía, capturando el 25-30% de la demanda total de calefacción en Copenhague. En última instancia la calefacción distrital, gracias a la eficiencia que implica el uso de plantas CHP (usan 30% menos combustible en comparación a plantas tradicionales y son sobre 80% más eficientes), permite bajar cuantitativamente las emisiones de CO2 de la ciudad, ya sea por el uso fuentes combustibles alternativas, como biomasa y desechos (1/3 del sistema de calefacción distrital) o por la nula necesidad de chimeneas.Específicamente, el sistema de calefacción distrital de Copenhague consiste en una línea de transmisión que conecta 4 plantas CHP, 3 plantas incineradoras de desechos y más de 50 plantas de apoyo a la generación de calor para períodos peak de demanda. Luego el calor es tomado por 20 compañías de distribución que hacen llegar el insumo a los usuarios finales.

1 Ver, DBDH. (s.f.). Recuperado el 23 de marzo de http://www.dbdh.dk/ & District Heating in Copenhagen: An Energy Eficient, Low Carbon, and Cost Effective Energy System. Recuperado el 23 de marzo de http://www.dbdh.dk/artikel.asp?id=1863&mid=24


Planta de Incineración Vestforbraending: la planta de incineración de desechos más grande en Dinamarca; se ubica en Copenhagen e incinera 700.000 ton de desechos cada año.

CHP

CHPCHP

CHP

CHP

CHP

CHP

LÍNEA DE TRANSMISIÓN

PLANTAS CHP

PLANTAS DE INCINERACIÓN

GENERACIÓN DE APOYO: DEMANDA PEAK

Combustible CalorMJ/s

ElectricidadMW

Plantas CHP

250 80

166 95

330 250

570 570

815 185

355 81

120 25

204 31

69 12

331 263

Biomasa, carbón,petróleo

Biomasa, petróleo

Carbón, petróleo

Carbón, petróleo

Bimasa, gás, petróleo

Gás

Gás, petróleo

Desechos

Desechos

Desechos

Amargervaerket

Aveodorevaerket

H.C Orsted Vaerket

Svanemollevaerket

Plantas de Incineración

Amargerforbaendigen

Vestforbraending

KARA / NOVEREN

Antes de describir las utilidades que se le puede dar a la energía solar, es necesario ver cómo es la distribución del recurso a lo largo de un territorio. En el entendido de que los sistemas tecnológicos para obtener energía solar, se consideran más costosos y menos competitivos, se hace necesario entonces saber dónde es posible sacar el mejor provecho de dicho recurso. En vista de esto, se indagó en el potencial de energía solar que existe a lo largo del territorio nacional, mediante la revisión de fuentes oficiales que contienen registros solarimétricos para el país; esto, para tener una visión general del potencial solar en Chile. En relación a lo anterior, la CNE (Comisión Nacional de Energía) considera que para que exista una apertura hacia las ERNC, específicamente la energía solar en este caso, es necesario difundir conocimiento y eliminar las barreras en el mercado que impiden su desarrollo, de manera de abrir nuevos mercados hacia sistemas de captación de energía solar y mejorar las condiciones y calidad de vida de quienes utilizan este recurso.El set de mapas a continuación, corresponde a la irradiación global anual en el plano horizontal para todo chile. Es el resultado gráfico, de un estudio llevado a cabo por la CNE llamado “Irradiancia Solar en los Territorios de la República de Chile.” El mapa es una visión simplificada de los resultados, ya que estos se recogen en tablas para distintas latitudes, localidades, inclinaciones y azimut.

APlICACIoNES:Generación de electricidad y calor.

72 71 70 69 68 74 73 72 71 70 69

73 72 71 70 69

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MJ/m2

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3000

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4200

NORTE GRANDE

NORTE CHICO

CENTRO

CENTROSUR

SUR

NORTE GRANDE. MAPA 3: RED DE TRANSMISIóN DE

DH EN COPENHAGUE.

CUADRO 4: PLANTAS PARA DH EN OPERACIóN EN EL GRAN COPENHAGE.IMAGEN 9 :PLANTA DE INCINERACIóN EN VESTFORBRAENDING . MAPA 4: ISOCURVAS DE IRRADIANCIA SOLAR EN CHILE.


13ENERgíA ENERgíA

EMPRESAS EMPRESAS

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14

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Este estudio de potencial se denomina “Proyecto Cóndor”, también realizado por CNE, el cual consiste en una modelación matemática del recurso solar, en base al comportamiento de la atmósfera en distintos. Debido a que no existe en el país una red extensa de estaciones meteorológicas para evaluar en forma extensiva el recurso solar, es que se hace una simulación numérica que permite tener información referencial sobre el recurso solar para la toma de decisiones, extrapolando los resultados a partir de datos empíricos tomados en las estaciones de medición. Mediante una interface web SIG (Sistema de Información Geográfica), de acceso público, es posible generar una modelación instantánea de cualquier punto geográfico que se desee, en la zona que comprende entre el norte grande y la X Región.

APlICACIoNES:Generación de electricidad y calor.

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Diseño Urbano.


Normativa.


Diseño Urbano.


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NORTE GRANDE NORTE CHICO

CENTRO CENTRO SUR

Los Colectores Solares Térmicos (CST) son una tecnología que permite aprovechar la radiación solar para producir calor, el cual se transmite a un medio que transporta el calor y permite generar agua caliente para diversos usos: agua caliente sanitaria (ACS) o industrial, calefacción, calentamiento de piscinas, refrigeración, secado agrícola, evaporación de agua, cocción de alimentos, entre otros. Esta tecnología es relativamente simple en cuanto a las instalaciones y mantención, dando la posibilidad de que se pueda masificar su uso, ya que existen en el mercado variedad de sistemas prefabricados orientados principal-mente a viviendas unifamiliares. Además, utiliza un recurso renovable gratuito y, como se vio en la ficha anterior, tiene potencial en gran parte del país. La producción de ACS mediante CST es la aplicación más utilizada de la energía solar térmica. El costo de estos sistemas representa en principio un gasto inicial superior a los sistemas convencionales y su rentabilidad económica no es competitiva debido a los bajos costos de la energía convencional. No obstante, en el mediano y largo plazo, sí se generan ahorros y la rentabilidad puede medirse además en términos sociales, ambientales, de imagen, etc. Actualmente en Chile se está masificando el uso de CST mediante una franquicia tributaria que subsidia entre el 20% y 100% del costo de instalación de un sistema de CST en viviendas nuevas de hasta 4.500 UF. En Chile, el consumo de ACS1 representa un 18% del consumo energético residencial total a nivel nacional, el cual genera una facturación que implica un gasto; además, las fuentes energéticas utilizadas, corresponden a energías no renovables: gas licuado (70%), gas natural (25%) o electricidad, leña y otros combustibles (5%). Los CST se perfilan como una tecnología ambientalmente sustentable, que puede alcanzar una escala de aplicación a nivel urbano, más allá de la unidad de vivienda, para generar sistemas mayores, aplicados a grupos de viviendas unifamiliares, vivienda colectiva (edificios de departamentos) o barrios completos.

1 Ver, MINENERGÍA, GEF, PNUD & CDT. (2010). Sistemas Solares Térmicos II. Guía de Diseño e Instalación para Grandes Sistemas de Agua Caliente Sanitaria. Recuperado el 20 de marzo de 2011 de http://www.e-solar.cl/e-solar/www/Admintools/manuales_tecnicos.asp

APlICACIoNES:Generación de calor.

CONTRIBUCIÓNSOLAR

INTERCAMBIADORDE CAILOR (EXTERNO)

BOMBA CIRCUITOPRIMARIO

BOMBA CIRCUITOSECUNDARIO

ACUMULADORSOLAR

ACUMULACIÓNSISTEMA DE APOYO

CALDERAAUXILIAR

AGUA FRÍA

BOMBA CIRCUITORETORNO

RETORNO ACS

ACS

SISTEMA DE CAPTACIÓN SISTEMA DE INTERCAMBIO SISTEMA DE ACUMULACIÓN SISTEMA DE APOYO

1. CIRCUITO PRIMARIO 2. CIRCUITO SECUNDARIO 3. CIRCUITO DE CONSUMO

CARCASACUBIERTA TRANSPARENTEPLACA ABSORBEDORA DE CALORTUBO DE PASO FLUIDO CALORPORTADORAISLANTE TÉRMICO

CUBIERTA DE ENVOLVENTE DE VIDRIOPLACA ABSORVEDORA DE CALORTUBO DE CALOR

CUBIERTA DE ENVOLVENTE DE VIDRIOPLACA ABSORVEDORA DE CALORTUBO DE CALOR

INTERCAMBIADOR DE CALOR INTERNO

GRADIENTE DE TEMPERATURADE BAJA ESTRATIFICACIÓN(DESFAVORABLE, - T°)

GRADIENTE DE TEMPERATURADE ALTA ESTRATIFICACIÓN(FAVORABLE, + T°)

PLACAS DEL INTERCAMBIADOR (COBRE,ACERO INOXIDABLE O TITANTIO)

COLECTOR SOLAR PLANO: son los más comunes que existen en el mercado. Se conforman de una cubierta de vidrio y un absorvedor que es una placa metálica que capta el calor y lo transmite a los tubos que que llevan el liquido calor portador. Este sistema genera calor mediante el “efecto invernadero” que se produce en el interior del colector.

COLECTORES DE TUBOS DE VACÍO: corresponde a la otra variedad de colectores. Consiste en un conjunto de tubos de vidrio, en el interior de los cuales hay un absorvedor de placa junto a otro tubo que lleva el líqui-do calor portador. Estos sistemas alcanzan mayor tem-peratura ya que no se producen pérdidas térmicas (por convección y conducción), al estar sellado al vacío.

ACUMULADORES: estos pueden tener una posición vertical u horizontal, habiendo habiendo diferencias en las temperaturas alcanzadas en cada tipo. Los acumu-ladores pueden o no traer incorporado en su interior el intercambiador (interacumuladores). El tipo más co-mún es el serpentín que lleva el liquido calor portador del sistema primario hacia el acumulador de agua para realizar la transferencia térmica.

INTERCAMBIADOR DE CALOR: pueden ser externos e internos al acumulador. Permite diferenciar los circui-tos con distintos fluidos (de captación y de consumo), dando la posibilidad de realizar una transferencia tér-mica indirecta, que permite por ejemplo, pasar calor de un líquido calor portador con anticongelante, que soporta muy bajas temperaturas -evitando el congela-miento y colapso del sistema-, hacia el agua potable de consumo. Otra ventaja es que el hecho de usar un líquido distinto en el circuito de captación, aumenta la vida útil del sistema al evitar que se acumulen mine-rales que tapen los colectores y oxído por uso de agua como liquido de captación de calor.Los intercambiadores externos son generalmente de placas como se aprecia en la figura.

. MAPA 5: “RADIACIóN GLOBAL HORIZONTAL. PROMEDIO DIARIO A NI-VEL DE SUELO DESDE EL NORTE GRANDE AL CENTRO SUR DE CHILE.

ESQUEMA 19: FUNCIONAMIENTO DE UN SISTEMA DE CST.

ESQUEMA 20: COMPONENTES DE UN SISTE-MA DE CST.

4 kwh/m2 día

4.5 kwh/m2 día

5 kwh/m2 día

5.5 kwh/m2 día

6 kwh/m2 día

6.5 kwh/m2 día

7 kwh/m2 día

8 kwh/m2 día

7.5 kwh/m2 día

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Diseño Urbano.


Normativa.


Diseño Urbano.


Normativa.

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El uso óptimo de los CST implica una adecuada integración a la edificación o conjunto. En este sentido, hay ciertas variables externas de diseño que, maneja-das adecuadamente, permiten sacar el máximo provecho del potencial solar para el uso de CST. Aquí se presentan aquellas variables que inciden en el diseño urbano-arquitectónico, en orden de optimizar el funcionamiento de los CST.

1. UBICACIóN DEL CST: los puntos de consumo de ACS o calefacción deben estar ubicados cerca de los sistemas de captación y acumulación para evitar las pérdidas de calor por efectos de transporte del agua caliente. La ubicación puede variar: cubiertas, fachadas, o lugares externos a la edificación; en cada caso ,debe asegurarse el acceso a la luz solar y la integración a los elementos propios de la edifiación. Un aspecto que incide en la ubicación, es el nivel de centralización del sistema; esto es, si el sistema funciona para una vivienda o grupos de vivienda (edificios, barrios, manzanas, , etc).2. ORIENTACIóN: en el hemisferio sur, la orientación favorable es la norte. Esto es tanto para los CST como para la orientación de la vivienda en el terreno. Además, el diseño de las fachadas o cubiertas debe considerar las posibilidades de posicionamiento de los CST con una orientación norte favorable.3. INCLINACIóN: el ángulo de inclinación de los CST es el factor externo más importante. Depende de la latitud del lugar, puesto que el ángulo de altura solar de la trayectoria del sol sobre la superficie horizontal terrestre, varía en la medida que cambia la latitud. Esta variable es importante a la hora de diseñar los ángulos de las cubiertas, que es donde generalmente se instalan los CST.4. INTEGRACIóN A LA EDIFICACIóN: esto incide en el diseño arquitectónico propiamente tal y tiene que ver con acoger de forma óptima todos los compo-nentes de un CST. La inclinación de los techos y incorporación de espacios para los acumuladores, darán una mayor o menor integración a la edificación.


23.45°

NORTESUR

SOLSTICIO DE INVIERNO

EQUINOCCIOS

SOLSTICIO DE VERANO

ESTE

OESTE

ALTURASOLAR

Consumo constante anual

Consumo preferente en invierno

Tipo de Consumo

Latitud geográfica del lugar

Latitud geográfica del lugar + 10°

Ángulo Óptimo

Consumo preferente en verano Latitud geográfica del lugar - 10°

23.45°

23.45°

NORTE

AZIMUT

EVITAR SOMBRASDE ÁRBOLES

ÁNGULO CORRECTODEL COLECTOR

CERCANÍA COLECTORCON RECINTOS QUE DEMANDAN

ACS O CALEFACCIÓN.

INCLINACIÓN OPTIMA PARA CST

HEMISFERIO SUR

Corresponde a un sistema compacto prefabricado de CST diseñado y manufacturado en Chile, orientado a la demanda de ACS en viviendas unifamiliares. Entre sus características, destaca el hecho de que no incluye intercambiador de calor, es decir, se realiza una transferencia directa de calor al agua caliente. El CST corresponde al tipo “colector solar plano”, en cuyo interior hay una placa de absorvedora de calor y tubos de polipropileno que conducen el agua caliente desde el colector hasta el acumulador. El sistema se conecta directamente a la red sanitaria y no necesita bombas para el movimiento del agua caliente, ya que utiliza el fenómeno de la termosifón, el cual consiste en el movimiento del agua por el cambio de densidades al variar la temperatura. El sistema permite la incorporación de un sistema de apoyo para suplir la demanda en períodos de alto consumo.Este sistema, al ser prefabricado, implica una fácil instalación y muy bajos requerimientos de mantención, lo que lo hace accesible para el mercado de la vivienda, y susceptible de obtener los beneficios económicos de la franquicia tributaria recientemente implementada en el país.


CST

CUBIERTA TRANSPARENTEPLACA ABOSRVEDORA DE CALORTUBOS DE PROLIPOLINEO

ACUMULADORCSTCALEFONTVÁLVULA MEZCLADORARED DE AGUA POTABLE

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82.4

75

61

44

55.5

72.9

80.1

322625

33

45T° Consumo

T° Suministro

T° Ecopanel

ESQUEMA 21: ALTERNATIVAS DE UBI-CACIóN DE LOS CTS EN EDIFICIOS.

ESQUEMA 22: ORIENTACIóN E INCLINACIóN óPTIMA PARA CST.

ESQUEMA 23: RESUMEN DE ESTRATEGIAS DE DISEñO.

CUADRO 5: áNGULOS DE INCLINACIóN óPTIMA SEGúN TIPO DE CONSUMO.

IMAGEN 10 : CST EN TECHOS.

IMAGEN 11 : CST EN PATIOS.

ESQUEMA 24: FUNCIONAMIENTO CST ECOPANELIMAGEN 12 : CST ECOPANEL

GRáFICO 6: APORTE MEDIO CST ECOPANEL: SANTIAGO / CONSUMO DE 4 PERSONAS.


17ENERgíA ENERgíA

EMPRESAS EMPRESAS

INF / TEC INF / TEC

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18

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Infraestructuras y/o Tecnologías.

Diseño Urbano.


Normativa.


Diseño Urbano.


Normativa.

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Consiste en un sistema de CST, diseñado a medida para la demanda de ACS, de un edificio de departamentos ubicado en la ciudad de Santiago de Chile. Es el edificio con mayor cantidad de CST en Sudamérica; son 132 CST planos ubicados en la cubierta del edificio, que abastecen el 60% de la demanda anual de ACS para 296 departamentos. El sistema cuenta con tres circuitos forzados, es decir, el agua se mueve mediante bombas. En el primero, la energía térmica del sol es captada por los CTS mediante un líquido calorportador, que es una mezcla de agua y anticongelante, el cual transporta el calor hasta un intercambiador de calor. El circuito secundario es la red sanitaria de agua del edificio, la cual pasa por el intercambiador de calor, absorbiendo energía y transportando el agua calentada hasta 6 estanques de acumulación (cinco de 4000 lts y uno de 2000 lts). El tercer circuito es el de apoyo y se activa cuando el agua no logra alcanzar los 50 °C. Este consiste en bombas de calor aire-agua, denominadas aerotérmicas, y utilizan la energía del ambiente para generar calor adicional (de cada 3kwh que ingresan al edificio en forma de calor 2kwh vienen del ambiente y 1kwh por energía eléctrica mediante un compresor).


CST PLANOS (x 132)

INTERCAMBIADORDE CAILOR (EXTERNO)

BOMBA RECIRCULACIÓN

BOMBAS DE CALORAEROTÉRMICAS

BOMBA RECIRCULACIÓN

4000 lts 4000 lts 4000 lts 4000 lts 4000 lts

2000 lts

RED DE AGUA POTABLE

ACS DE APOYO

ACS

CONSUMO

EVAPORADOR CONDENSADOR

COMPRESOR

VÁLVULA DE EXPANSIÓN

FLUJO DE CALORDEL AMBIENTE

(B)

(C)

FLUJO DE CALORAL EDIFICIO(C)= (A)+(B)

(A)

Consiste en la obtención de energía térimca del sol -termosolar- a gran escala, para la producción de electricidad. Las plantas CSP, concentran la radiación solar mediante espejos móviles para producir calor, el cual se usa para generar vapor o aire caliente que se utiliza para hacer funcionar plantas eléctricas convencionales. Existen dos formas de concentración de radiación directa, lineal y puntual. La primera tiene menos grados de libertad y alcanza menores temperaturas que la concentración puntual. Para ambas formas se han desarrollado tecnologías, las que se describen a continuación.Tecnología de Torre (puntual): utiliza un campo de helióstatos o espejos reflectantes móviles los que se orientan para concentrar, hasta 600 veces, la radiación solar en un receptor que se ubica en una torre de captación. El calor es absorbido por un líquido calorportador, el cual genera vapor que mueve una turbina con un generador eléctrico.Tecnología Cilindro-Parabólica (lineal): mediante filas paralelas de espejos reflectores que siguen la trayectoria solar, se concentran los rayos solares en tubos receptores ubicados en la línea focal de los cilindros parabólicos. En los tubos se alberca un aceite especial que se calienta hasta 400 °C, el cual es bombeado hacia un intercambiador de calor para producir vapor que hace girar una turbina de vapor conectada a un generador eléctrico

APlICACIoNES:Generación de electricidad.

ESQUEMA 25: FUNCIONAMIENTO SISTEMA SOLAR ELECTRIC.

IMAGEN 13 : DISPOSICIóN CST SOLAR ELECTRIC EN CUBIERTA EDI-FICIO PUNTO NORTE.

IMAGEN 14 : SISTEMA SOLAR ELECTRIC INSTALADO, EDIFICIO PUNTO NORTE.

ESQUEMA 26: TIPOS DE CSP.

ESQUEMA 26: TIPOS DE CSP.

CONCENTRADORES LINEALES. CONCENTRADORES PUNTUALES.

ESQUEMA 27: TECNOLOGÍA DE TORRE.

ESQUEMA 28: TECNOLOGÍA CILINDRO-PARABóLICA.

IMAGEN 15: TORRE. IMAGEN 16: HELIóSTATO.

IMAGEN 17: RECEPTOR.

CONCENTRADORTUBO RECEPTORACEITE O VAPOR 400 °C

REFLECTORESTUBO ABSORVEDOR O RECEPTOR

ACEITE O VAPOR, 400 °C

CONCENTRADORRECEPTORAGUA O GAS A ALTA PRESIÓN

TORRERECEPTORREFLECTORESAGUA O GAS A ALTA PRESIÓN

RECEPTOR

HELIÓSTATOS

TORRE

REFLECTORTUBOABSORVEDOR

SISTEMASEGUIMIENTO

OESTE ESTE




Diseño Urbano.


Normativa.


Diseño Urbano.


Normativa.

INF / TEC INF / TEC

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Corresponde a una planta CSP de tecnología de torre, desarrollada por Abengoa Solar y en operación desde el 2007. La Planta PS10, de 60 ha y ubicada en Sevilla, España, constituye la primera torre comercial en el mundo con una potencia instalada de 11 MW (o 24 GWh/año) capaz de alimentar a 5.500 hogares. Posee 634 helióstatos (espejos de vidrio) de 120 m2 c/u (75.000 m2 en total), que siguen automáticamente la trayectoria solar, concentrando la radiación solar en una torre de 115 m de altura, cuyo diseño esta pensado para reducir el impacto visual en el paisaje. El receptor permite proporcionar vapor a 257 °C con un 92% de rendimiento respecto de la potencia radiante incidente. La planta puede almacenar el vapor durante 1 hora y en caso de condiciones desfavorables existe un sistema de apoyo que funciona con gas natural, el cual aporta entre el 12-15% de la electricidad total. La eficiencia de conversión de energía solar a eléctrica es de 17%, la de la turbina de 27% aproximadamente y la del campo solar es de 92%.


Corresponde a una planta CSP cilindro-parabólica. Las plantas Andasol 1, 2 (en operación) y 3 (en construcción), ubicadas en España, son las mayores centrales de este tipo en el mundo. Cada planta, de 195 ha, tiene una potencia de 50 MW, dando electricidad a 500.000 habitantes. Cada planta tiene 90 km de tubos y 580.500 m2 de colectores, los cuales concentran 80 veces la energía térmica del sol en el líquido calorportador a una temperatura de 400 °C. La planta tiene la capacidad de almacenar calor en estanques acumuladores de 28.500 ton rellenos con sales fundidas. Estas sales se calientan durante el día con la radiación solar a 290 °C, para luego absorber el calor de la planta, alcanzando 390 °C. Posteriormente, la acumulación de calor, permite hacer funcionar la turbina de vapor 7.5 hrs luego de acabado el suministro solar. La eficiencia de conversión de energía solar a eléctrica es entre 15-28% , la de la turbina de 30-40% y la del campo solar entre 50-70%.


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CONDENSADOR 0,06 BAR, 50 °C

SISTEMA ACUMULACIÓN DE VAPOR

VAPOR 40 BAR, 250 °C

TURBINA + GENERADOR DE 11 MW

RECEPTOR SOLAR

CAMPO DE HELIÓSTATOS

ESQUEMA 29: FUNCIONAMIENTO TORRE PS10.

IMAGEN 18: CAMPO SOLAR PLANTA PS10.

IMAGEN 19: CAMPO SOLAR PLANTA PS20 (EN CONSTRUCCIóN) y PS10 IMAGEN 20: TORRE PS10.

SALES FUNDIDAS

SALES FUNDIDAS

CAMPO SOLAR SISTEMA DE ALMACENAMIENTO BLOQUE DE PODER

CONDENSADOR

TURINA + GENERADOR

INTERCAMBIADOR DECALOR

TANQUE DE SAL (CALIENTE)

TANQUE DE SAL (FRÍO)

6 9 12 15 18 21 24 3 6

FUNCIONAMIENTO DE DÍA FUNCIONAMIENTO DE NOCHE

BOMBA

BOMBA

ESQUEMA 30: FUNCIONAMIENTO PLANTA ANDASOL.

IMAGEN 21: PLANTA ANDASOL 1, 2.


21ENERgíA ENERgíA

EMPRESAS EMPRESAS

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Diseño Urbano.


Normativa.


Diseño Urbano.


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La energía eólica proviene de la energía cinética del viento, la cual es aprovechada mediante molinos o aerogeneradores que al girar, mueven un generador eléctrico. Los aerogeneradores se componen básicamente por: rotor con aspas y buje (pieza que une las aspas) en una torre elevada (3 tipos, tubular, tensada o reticulada), una góndola (compartimiento cerrado) con caja multiplicadora (puede tener o no), generador eléctrico y freno mecánico, control electrónico y un mecanismo que lo orienta hacia el viento. El funcionamiento se basa en la forma aerodinámica de las aspas: el viento produce una sustentación que hace girar las aspas sobre el rotor; a su vez, este movimiento se transmite a un eje que, mediante una caja multiplicadora de fuerza, aumenta la velocidad de rotación para hacer funcionar el generador eléctrico. Los factores más importantes que inciden en la producción de energía eólica son la velocidad del viento y la altura y ubicación de la torre; a mayor velocidad del viento mayor cantidad de energía que se puede extraer. Existe una variedad de aerogeneradores, en una gama que va desde los 5KW hasta 6 MW de potencia (baja, media y alta potencia), siendo los más utilizados los de 1 MW hacia arriba. Los sistemas eólicos pueden incluir uno o varios aerogeneradores (parque eólico), cuya energía es transformada y transmitida hacia la red eléctrica, o bien aerogeneradores pequeños de baja o media potencia para demandas puntuales e aisladas.


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Potencia NominalDiámetro RotorAltura TorreProducción anual

30 kW13-15 m18-30 m35.000 kWh

80 kW20-21 m35-40 m95.000 kWh

250 kW29-30 m42-50 m400.000 kWh

600 kW43-50 m40-78 m1.250.000 kWh

1.500 kW64-82 m63-112 m3.500.000 kWh

5.000 kW115-127 m90-124 m17.000.000 kWh

1. ASPA2. EJE3. BUJE4. GÓNDOLA5. TORRE6. CIMIENTO

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Velocidad de FrenoVelocidad PotenciaNominal

Potencia Nominal

Velocidad dePartida

VELOCIDAD DEL VIENTO (m/seg)

LÍNEAS DE ACCIÓNDEL VIENTO

ASPAPLANO DE ROTACIÓN

REMOLINOS DISMINUYENSUPERFICIE ACTIVA DEL ASPA

ÁNGULO DE ATAQUEDEL VIENTO

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78310465

52030

69274412

31218

68272408

N° ha N° ha N° ha

Diametro: 43 mPotencia: 600 kW

Diametro: 70 mPotencia: 1.800 kW

Diametro: 90 mPotencia: 3.000 kW

PARQUE EÓLICO (KW)

DIRECCIÓN VIENTO

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1. STALL CONTROL(PERDIDAS AERODINÁMICAS)

1. PITCH CONTROL(CAMBIO DEL ANGULO DE PASO)

Los aerogeneradores más utilizados son los de 1 MW hacia arriba. Estos presentan características si-milares: eje horizontal, tres aspas, velocidad de giro variable y regulación por cambio de angulo de paso. Los aerogeneradores tienen curvas de potencias propias y definen su funcionamiento. Una vez que al-canzan la velocidad de partida, generan electricidad y cuando el viento excede lo necesario para alcanzar su potencia nominal estos se limitan a mantenerla para no generar daños o bien se detienen si el viento sube sobre la velocidad de freno.La regulación de la potencia se realiza mediante dos tipos de sistemas aerodinámicos. Estos sistemas son necesarios para ajustar la potencia extraida del viento a la potencia nominal del generador.

Los parques eólicos tienen componentes básicos: uno o más aerogeneradores con transformadores independientes, cableado subterránero entre los aerogeneradores y hasta el punto de conexión a la red, subestación eléctrica, caminos de acceso, caseta de mando y control y estación meteorológica. Los aerogeneradores se posicionan distanciandose en base a diámetros de rotor (5 a 9 en la dirección del viento y 3 a 5 perpendicular al viento), de manera que no se produzcan interferencias aerodinámicas entre ellos. El diseño implica la mejor distribución posible, en relación al viento, topografía, red eléctrica, vías de acceso y paisaje o entorno natural. La ocupación de terreno de los parques eólicos es significativa, pero la superficie de terreno que realmente ocupan a nivel de suelo es cerca de 1-3% de la superficie total del parque, lo que hace posible la compatibilidad con otros usos de suelo.

ESQUEMA 31: EVOLUCIóN DE TAMAñOS y POTENCIA DE LOS AEROGENERADORES.

ESQUEMA 32: SISTEMAS DE REGULACIóN DE POTENCIA.

ESQUEMA 33: DISPOSICIóN DE LOS AEROGENERADORES

GRáFICO 7: CURVA DE POTENCIA DE AEROGENERADOR DE 2 MW.

GRáFICO 8: TAMAñO DE LOS PARQUES EóLICOS.

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Como preámbulo a la energía eólica, se realiza una breve caracterización del recurso eólico en Chile. El estudio del potencial eólico, requiere de una reco-pilación de datos de por lo menos un año para determinar las características del potencial de un determinado lugar; por esta razón, los estudios se realizan en función de una iniciativa en particular y es difícil encontrar estudios acabados de acceso público. Los datos presentados a continuación, corresponden al estudio “Proyecto Cóndor”, el cual ya fue utilizado para caracterizar el potencial solar en la ficha N° 13. Además de modelar el recurso solar, este estudio modela el potencial eólico desde el norte grande hasta el centro sur del país, mediante datos recogidos en estaciones meteorológicas, los que luego son extrapolados para generar un mapa de potencial eólico para las zonas mencionadas.


NORTE GRANDE NORTE CHICO

CENTRO CENTRO SUR

. MAPA 6: “VELOCIDAD DEL VIENTO. PROMEDIO DIARIO A 75 M DE ALTURA.”

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ESCALA PARA EL NORTE CHICO

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ESCALA RESTO DE ZONAS

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Diseño Urbano.


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La Energía Geotérmica, consiste en el aprovechamiento del calor presente en el subsuelo para generar energía. Esta energía puede ser utilizada tanto para ge-nerar electricidad (geotermoeléctrica) o calor (geotermal). El calor almacenado al interior de la tierra proviene de diversas fuentes: el gradiente de temperatura desde el núcleo fundido de la tierra hasta la superficie, calor radiogénico (minerales radioactivos), la actividad volcánica y la radiación solar que absorbe la superficie. Hoy en día, el tipo de energía que se genere está directamente relacionada con la fuente geotérmica. Esta ficha corresponde a la energía geoter-moeléctrica, la cual aprovecha el agua caliente del subsuelo para producir vapor, el cual a su vez mueve una turbina de vapor convencional de generación eléctrica; otra forma sería aprovechar el calor de los yacimientos para ser ocupados en un sistema de calefacción distrital, tal como se hace en Islandia, en donde la energía geotérmica tiene ambas aplicaciones. Los yacimientos más comunes, son aquellos donde se produce agua caliente o vapor por fenómenos asociados a la actividad volcánica (yacimientos hidrotermales). La temperatura de estos yacimientos, es superior a los 180 °C y el agua o vapor fluye hacia la superficie. Otro tipo, es la generación mejorada o “Enhenced Geothermal Systems”, la cual aprovecha el gradiente de temperatura del suelo (27 °C x km); para esto es necesario perforar pozos hasta los 6000-7000 m, de los cuales se extrae el vapor o agua directamente o, en el caso de que el suelo no sea lo su-ficientemente permeable para bombear, se inyecta agua por un pozo auxiliar para luego bombear el agua caliente por otros pozos de extracción. La generación mejorada se considera más cara y no hay ejemplos comerciales hoy en día; no obstante, posee un potencial mucho mayor.En Chile, existe un gran potencial geotérmico, ya que se encuentra ubicado en el llamado Cinturón de Fuego del Pacífico. Esto hace que exista una gran cantidad de volcanes activos y frecuente actividad sísmica por la convergencia de placas tectónicas. No hay un consenso claro del potencial total; de acuerdo al Colegio de Ingenieros de Chile1, existen tres cifras, de tres fuentes distintas, que caracterizan este potencial a nivel global, no siendo coincidentes entre ellas: 16.000 MW, 25.000 MW y 3550 MW.

1 Ver, Comisión de Energía del Colegio de Ingenieros de Chile. (2010). Energía Sustentable para Chile. Santiago, Chile: (sn).


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POZO DE RETORNOAGUA

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RED ELÉCTRICA

USUARIOS

POZOS DE EXTRACCIÓNAGUA O VAPOR

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TORRES DE ENFRIAMIENTO

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TURBINA DE VAPOR Y GENERADOR ELÉCTRICO

RED ELÉCTRICA

USUARIOS

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2000

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AFLORAMIENTO SUPERFICIAL DE AGUA O VAPOR

ESQUEMA 34: GENERACIóN GEOTERMOELéCTRICA EN yACIMIENTO HIDROTERMAL.

ESQUEMA 35: GENERACIóN MEjORADA O ENHANCED GEOTHERMAL SySTEMS.

Las bombas de calor geotérmicas, aprovechan otra forma de energía geotérmica, cual es, el calor acumulado en el subsuelo por la radiación solar incidente en la superficie de la tierra. Esto hace que el subsuelo esté entre 8-12 °C inclusive en invierno. El diferencial de temperatura es aprovechado por una bomba de calor, la cual utiliza la energía térmica para generar calor para las necesidades de ACS, calefacción de la edificación, temperación de piscinas, etc. El funcionamiento de la bomba de calor es relativamente simple: se capta el calor del subsuelo mediante un líquido anticongelante (alcohol o glicol), el cual cede temperatura en un intercambiador de calor a un líquido refrigerante a muy baja temperatura; esto hace que el refrigerante suba de temperatura y se gasifique. Luego, el refrigerante gasificado, se comprime aumentando su temperatura para luego transferir –en un intercambiador de calor- el calor al sistema de calefacción o ACS según sea el caso. Posteriormente el refrigerante, al ceder calor, se enfría y pasa por una válvula de expansión que baja su presión, enfriándolo a su temperatura inicial y permitiendo repetir el ciclo.Las bombas de calor pueden funcionar con diversas fuentes térmicas; además de la energía contenida en el subsuelo, se puede aprovechar el calor del aire (bombas aerotérmicas) y el calor en cuerpos de agua subterráneos y superficiales. Sea cual sea la fuente el sistema de bomba de calor requiere del sistema recolector de calor, la bomba de calor y el sistema de distribución de calor al interior de la edificación. Para esta tecnología, la planificación urbana o arqui-tectónica debe considerar la fuente de calor que se va a aprovechar, teniendo una incidencia en la morfología del conjunto y disposición de las edificaciones.

APlICACIoNES:Generación de calor

Las bombas de calor geotérmicas, uttilizan fundamentalmente dos tipos de captación de calor: vertical y horizontal. La captación vertical se utiliza cuando no hay superficie de terreno disponible, llegando hasta los 100 m de profundidad con una captación de 60 kW por m2. La horizontal es la más económica, ya que requiere poca excavación en profundi-dad y se estima que se puede captar 40 kW por m2. Existen otras técnicas de captación, como las que se observan al costado izquierdo, que no necesariamente sacan el calor almacenado en la tierra; tanto el agua como el aire tienen potencial calorífico que puede ser utilizado.

El principio de la bomba de calor se utiliza independientemente de la forma de captación. Existen diversas marcas de bombas de calor, tanto geotérmicas como aérotérmicas, disponibles en el mercado. Las bombas de calor son sistemas compactos y pueden acoplarse a un sistema de distribución de calor existente, siendo bastante versátiles en su diseño.

ESQUEMA 36: FORMAS DE CAPTACIóN GEOTéRMICA y FUNCIONAMIENTO BOMBA DE CALOR.

CAPTACIÓN HORIZONTALCAPTACIÓN VERTICAL

CAPTACIÓN EN CUERPO DE AGUASUPERFICIAL

CAPTACIÓN EN NAPA FREÁTICA

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EVAPORADOR CONDENSADOR

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La Desalación, consiste en quitar la sal presente en el agua. Dependiendo de los niveles de sal en el agua, luego del proceso de desalación, esta podrá utilizarse para diversos usos, que van desde el consumo humano, riego urbano, hasta actividades productivas como agricultura, minería, ganadería, etc. Existen más de diez procesos tecnológicos de desalación, muchos de ellos en desuso como la congelación por ejemplo. Los procesos comerciales usados actualmente, se dividen entre procesos de destilación o térmico (evaporación) y de membrana (filtro). Los de destilación corresponden a la evaporación instantánea multietapa (MSF), evaporación multiefecto (MED) y compresión mecánica de vapor (CMV). Los procesos de membrana corresponden a la electrodiálisis (ED) y la osmosis inversa (OI). Los dos procesos tienen en común que: de ellos se desprenden dos caudales, uno limpio bajo en sales y un caudal con alta concentración de sal, y necesitan energía para funcionar. La diferencia está en que los procesos de destilación (menos la CMV) utilizan energía termal o calorífica para producir el proceso de evaporación además de la energía eléctrica para hacer funcionar las bombas de circulación, mientras que la osmosis inversa sólo utiliza energía eléctrica para las bombas que hacen circular el agua y permiten el proceso de separación, haciéndola por tanto mucho más ventajosa y competitiva sobre las demás. De lo anterior se desprende que este proceso sea el más utilizado actualmente y el que tiene más proyección a nivel mundial, ya que el proceso de osmosis inversas consiste en hacer circular el agua a través de membranas semipermeables que separan la sal del agua, proceso que requiere sólo de energía eléctrica para el bombeo del agua como se mencionó. Respecto de los impactos ambientales, las plantas desaladoras no emiten CO2 en su proceso ni tampoco incorporan CO2 por el uso de agua salada. La única emisión es la que resulta de la generación de energía para su funcionamiento. En el caso de la osmosis inversa, se produce un caudal limpio y uno salobre; de cada 100 m3 de agua de mar que ingresan, 50 m3 son potables y 50 m3 son una salmuera que se devuelve al mar, pudiendo tener efectos en el punto de descarga al tener doble concentración de sal. Como solución a este problema se utilizan elementos de difusión que facilitan la disolución o la disolución del caudal de salida con agua de mar antes de ser vertida.

APlICACIoNES:Generación de Agua Potable.

Ultra pura

Pura (calderas)

TIPOS DE AGUA

0.03

0.3

SALINIDAD (PPM)

Desionizada

< 1.000Dulce (potable)

1.000 - 10.000Salobre

10.000 - 30.000Salina

30.000 - 50.000Marina

3 OI

MSF

CMV

ED

MED

42%

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(%)

MSF

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50

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CMV OI MED

Evaporación Instantánea Multietapa (MSF) Destilación 55.556 6.25

Evaporación multiefecto (MED) 55.550 1.64

Compresión mecánica de vapor (CMV) - 8.66

Osmosis inversa (OI) Membranas - 3.5

PROCESO DE DESTILACIÓN TIPO DEPROCESO

ENERGÍA NECESARIA

kcal/m3 kWh/m3

Destilación

Destilación

Capital + Intereses

Costo de la energía

Costo de mano de obra

Costo de productos químicos

Costo de reposición de membranas y cartuchos

Costo de mantenimiento de equipos

Costo de adminstración y varios

TOTAL

$165 m3

$105 m3

$4 m3

$40 m3

$10 m3

$3 m3

$330 m3

$3 m3

ITEM COSTO

GRáFICO 9: REPARTO POR PROCESOS DESALINI-ZADORES EN EL MUNDO (2001).”

GRáFICO 10: REPARTO POR PROCESOS DESALI-NIZADORES EN EL MUNDO (ACTUALIDAD).”

CUADRO 6: USOS DE AGUA SEGúN NIVEL DE SALINIDAD.

CUADRO 7: CONSUMO ENERGéTICO POR TIPO DE PROCESO DE DESALACIóN.

CUADRO 8: COSTOS DE LA DESALACIóN POR M3.

IMAGEN 22: PLANTA DESALINIZADORA MáS GRANDE DEL MUNDO (EN CONSTRUCCIóN). MELBOURNE, AUSTRALIA / 430.000 M3 DE AGUA POR DÍA (5.000 LTS/S).

Las estrategias de diseño mencionadas a continuación corresponden a una guía de diseño para la eficiencia energética del MINVU (Ministerio de Vivienda y Urbanismo de Chile), la cual se orienta a la vivienda social. Esta guía trabaja en relación a la normativa térmica vigente en el país y a la zonificación climático habitacional, entregando antecedentes y pautas de diseño para cada zona en específico. No obstante, estas recomendaciones son también de carácter general y se van modificando conforme a la ubicación geográfica del emplazamiento, por lo que es prudente mencionarlas como referencia. Las recomendaciones apuntan específicamente a tener una buena exposición solar –ya sea acceso solar o protección solar, según sea el caso-, ya que el sol incide en el confort de la edificación, su comportamiento térmico y finalmente en la calidad de vida de los usuarios. De esta forma la guía hace referencia a estrategias de diseño de conjunto en cuanto a orientación, agrupamiento, trazado vial y emplazamiento de las edificaciones, de acuerdo a la ubicación geográfica (hemisferio Norte). (1) Emplazamiento de la Edificación: En el hemisferio norte se debe privilegiar un emplazamiento con orientación norte, ya sea en terreno plano o en pendiente; esto para favorecer la exposición solar. (2)Trazado Vial: Oriente-Poniente de forma que quede la mayor superficie de fachada con exposición norte. (3) Lotes Flexibles: Apunta a modificar la forma de los lotes en relación a la orientación del trazado vial y la orientación norte favorable. (4) Zona Solar y Patrones de Forma: Consiste en determinar las áreas de exposición solar de acuerdo al entorno geográfico y de las edificaciones y arborización existente, de manera de que se produzca un acceso solar adecuado sin la intervención de sombras. (5) Viento: La dirección del viento influye en la agrupación de las viviendas de manera que estas puedan otorgar protección y exposición de acuerdo a los requerimientos de climatización (calefacción y refrigeración). (6) Vegetación: El manejo del follaje puede facilita el control climático de la edificación. Este se puede usar a favor de la calefacción o refrigeración y ventilación, dependiendo de la ubicación geográfica y de las especias utilizadas.

APlICACIoNES:Eficiencia Energética.

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CALLE

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ZONA SOLAR

ZONA SOLAR

PATRÓN DE SOMBRAS

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SOMBRA DEVIENTO

SOMBRA DEVIENTO

VIENTO FRIO

VIENTOMENOR PERDIDA DE CALORPOR INFILTRACIÓN

VIENTOPERDIDA DE CALORPOR INFILTRACIÓN

RADIACIÓNINFRAROJA

MENOR PERDIDA DE CALORPOR INFILTRACIÓN

Acceso solar de fachada norte en laderas.

Trazado vial oriente-poniente favorece orientació norte de la edificación.

Lotes felxibles en morfología facilitan orientación norte.

Exposición solar y sombras según ángulo solar de la ubicación geográfica.

La forma de la edificación puede modificar la direc-ción del viento incidente.

La vegetación puede ayudar a dirigir los vientos para favorecer la ventilación natural.

Ventilación natural.

Control climático.

ESQUEMA 37: ESTRATEGIAS DE DISEñO DE CONjUNTO PARA LA EFICIENCIA ENERGéTICA.


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La osmosis inversa es el proceso que más se utiliza actualmente para desalar (o desalinizar) agua de mar para consumo humano. Esto se debe a que requiere un bajo consumo energético para su proceso haciéndola competitiva a nivel comercial. La osmosis es un fenómeno físico en el cual dos líquidos, –uno con agua pura y otro con sales- en un vaso comunicante y separados por una membrana semipermeable, intentan igualar sus concentraciones de sal, generando una presión osmótica en ambos sentidos. No obstante esto, se produce un paso mayor de moléculas desde el agua pura al agua salada, haciendo que haya una mayor cantidad de agua salada que pura, momento en el cual se igualan las presiones (la cantidad de moléculas que atraviesan en un sentido y en otro, son iguales). La osmosis inversa consiste entonces en ejercer una presión artificial sobre la columna de agua salada de manera de invertir el equilibrio y que se produzca un paso mayor de moléculas desde el agua salada al agua pura, obteniéndose agua pura como resultado.Las plantas de osmosis inversa ocupan este fenómeno para desalar agua de mar, además de otros procesos que permiten tener un agua adecuada para el consumo. En Chile existen plantas desaladoras en la II Región de Antofagasta; esto, porque son una alternativa a la escases hídrica por ser una zona desértica y también porque la mayoría de la población vive en la costa haciendo que el transporte del agua sea más fácil. A continuación se describe el proceso de desalación completo de la planta desaladora de la ciudad de Antofagasta, propiedad de la empresa sanitaria a cargo de la dotación del suministro. Su capa-cidad alcanza los 52.000 m3/día, haciéndola la más grande de Sudamérica y las concentraciones de sales alcanzadas, son menores de 50 ppm (partículas por millón). A modo de referencia, las concentraciones de sal en el agua de mar en Chile son entre 33.000 y 35.000 ppm y se considera que bajo las 250 ppm el agua es apta para consumo humano.


AGUA PURA

AGUA SALADA

AGUA PURA

AGUA SALADA

AGUA PURA

AGUA SALADA

MEMBRANASEMIPERMEABLE

1. OSMOSIS DIRECTA 2. EQUILIBRIO OSMÓTICO 3. OSMOSIS INVERSA

PRESIÓN MECÁNICA

MAR

1. CAPTACIÓN DE AGUA DE MAR

2. PRE-TRATAMIENTOQUIMICO-FÍSICO

3. DESALACIÓN POROSMOSIS INVERSA SALMUERA (EMISARIO SUBMARINO)

4. POST-TRATAMIENTOQUÍMICO

5. ALMECENAMIENTOAGUA POTABLE

RED DE AGUA POTABLE

El proceso de osmosis inversa, comienza con la captación (1) directa delagua de mar mediante bom-beo. Luego el agua pasa por un pre-tratamiento (2) que consiste en un sedimentador para sacar la arena, una celda de flotación físico-química en donde se remueve las sustancias en suspención y un proceso de filtración y químico que saca los últimos restos de materia orgánica en suspención como algas y plancton. En seguida, sólo la mitad del agua extraida pasa por el proceso de osmosis inversa (3), obteniendo agua pura. Se obitene un 50% de agua pura y el 50% restante es una mezcla salina o salmuera que se devuelve al mar y tiene doble concentración de sal. Finalmente el agua pura es mineralizada en el post-tratamiento (4) para hacerla potable y apta para el consumo humano (se le agrega carbonato de calcio, magnesio, fluor y clor). Una vez obtenida el agua potable se procede a su almacenamiento (5) para ser inyectada a la red sanitaria de agua potable.

ESQUEMA 38: EL PROCESO DE OSMOSIS INVERSA.

ESQUEMA 39: PLANTA DESALADORA EN ANTOFAGASTA: PROCESO DE DESALACIóN y UBICACIóN.

IMAGEN 23: PLANTA DESALADORA EN ANTOFAGASTA.

Consiste en un proceso combinado que mezcla la generación de energía eléctrica mediante una planta CSP (Concentrated Solar Power) de tecnología cilindro-parabólica (ver ficha N° 18 y 20), y la desalación de agua de mar utilizando la misma energía del sol. Como se vio en las dos fichas anteriores, la de-salación consiste en quitar la sal del agua para hacerla apta para consumo u otros usos. Existen varios procesos de los cuales dos son los más utilizados a nivel comercial. El primero es la Osmosis Inversa (OI), el cual es un proceso de membrana (explicado en la ficha N° 27); el segundo es la Evaporación Multiefecto (MED) y corresponde a un proceso de destilación o térmico, en donde el agua salada es evaporada en vacío y luego condensada para obtener agua pura. En ambos procesos se requiere de energía: la OI utiliza sólo energía eléctrica y con una CSP esta puede obtenerse indirectamente de la generación de electricidad de la planta. La MED utiliza energía eléctrica y calórica; esta última viene generalmente de un proceso de reconversión de energía eléctrica a energía calórica, pero con la ayuda de una planta CSP, la energía calórica puede obtenerse directamente de la diferencia de calor en el vapor generado y utilizado por los colec-tores solares; esto, ya que la tasa de conversión de energía solar térmica a eléctrica en las plantas cilindro-parabólicas, es entre 15 y 28% y el resto del calor es almacenado o bien disipado en torres de enfriamiento, pero en este caso se utilizaría para el proceso MED de desalación, aumentando la eficiencia total de la planta al emplear casi la totalidad de la energía solar recolectada (el rendimiento del campo de colectores solares cilindro-parabólicos es entre 50 y 70%).El ejemplo a continuación, corresponde a la planta Acquasol 1 en Port Augusta, Australia. Es una planta de generación eléctrica híbrida solar-gas con desala-dora. Incluye una turbina de gas de ciclo combinado de 100 MW y un campo cilindro-parabólico de 30 MW para proveer de energía térmica para electricidad y para el proceso de desalación. Este ejemplo ocupa adicionalmente la energía solar en forma excepcional, ya que existen plantas de ciclo combinado en las cuales se desala agua de mar sin la necesidad de un campo solar.

APlICACIoNES:Generación de Agua Potable y Electricidad.

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SALES FUNDIDAS

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TANQUE DE SAL (CALIENTE)

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USUARIOS

ESTANQUE DE ALMACENAMIENTO


TURBINA DE GAS

TURBINA DE VAPOR

EVAPORACIÓN MULTIEFECTO(MED)

OSMOSIS INVERSA(OI)

ESQUEMA 40: FUNCIONAMIENTO PLANTA DESALADORA SOLAR, PORT AUGUSTA, AUSTRALIA.


Consiste en la recolección, filtrado y almacenamiento de aguas lluvias para uso doméstico. La mayoría del consumo de agua potable doméstico no se rela-ciona con el consumo directo sino que con actividades higiénicas y de riego. En el mundo el agua dulce se reparte 69% en agricultura, 23% la industria y 8% el uso doméstico1. Si bien el consumo para uso doméstico es pequeño en relación a los otros usos, hay gran cantidad de habitantes que no tienen acceso al agua potable y se producen diferencias radicales de consumo entre una zona y otra. En Chile el consumo promedio doméstico diario es de 170 lts por persona y puede llegar hasta 1.000 lts; teniendo en cuenta que gran parte del país es zona árida y semiárida es crucial, aprovechar el recurso de las aguas lluvias para actividades domésticas demandantes que no impliquen el consumo humano directo.La recolección de aguas lluvias permite aprovechar el recurso para actividades como riego, lavado, WC, limpieza, etc., actividades que tienen una alta demanda hídrica en la repartición del consumo doméstico. EL sistema de recolección que se presenta a continuación está orientado para el uso doméstico y comercial de pequeña escala llegando a ahorros de 50% y 80% respectivamente. El sistema contiene tres elementos, el estanque (enterrado o elevado), el sistema de filtrado y las bombas y control electrónico. Parte con la recogida de aguas lluvias en la cubierta de la edificación, luego el agua pasa por una sucesión de tres filtros y finalmente es almacenada para ser bombeada. Además la bomba de agua tiene un filtro fino que remueve las últimas partículas.La mayoría de los sistemas de recolección de aguas lluvias para uso doméstico tienen componentes similares y varía sólo la configuración de estos; es decir, el estanque puede ubicarse elevado para aprovechar la presión o las bombas pueden ubicarse fuera o dentro del tanque; a su vez los volúmenes de acumula-ción dependen de la demanda y para esto también existen diversos tamaños de estanques que se ajustan a cada necesidad.

1 Ver, Superintendencia de Servicios Sanitarios SISS. (s.f.). Manual para el Hogar. Recuperado el 25 de abril de 2011 de http://www.siss.gob.cl/articles-8644_Man-ual_para_hogar.pdf

APlICACIoNES:Aprovechamiento de Aguas Lluvias para Consumo.

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BAJADA DE AGUAS LLUVIAS

FILTRO EXTERIOR

FILTRO INTERIOR

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RED DE DRENAJEAGUAS LLUVIAS

BOMBA

TUBOASPIRACIÓN

ENTRADA

AGUA PARACONSUMO DOMÉSTICO


SIFÓN DE SOBRE FLUJO (REBALSE)

ESQUEMA 41: SISTEMA DE RECOLECCIóN DE AGUAS LLUVIAS PARA CONSUMO DOMéSTICO.

IMAGEN 24: EjEMPLO DE FILTRO EXTERIOR y INTERIOR (BRITISHECO).

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Un plan de aguas lluvias debe considerar tres aspectos fundamentales: (1) Sistema de drenaje general considerando los cauces naturales y la forma en que se integran a la urbanización y un sistema de drenaje artificial complementario. (2) Se debe respetar el drenaje natural existente, planificando cómo se drenan los excesos de agua a los mismos. (3) Los sectores urbanizados nuevos no deben generar volúmenes de escorrentía ni caudales máximos mayores a los que se generaban en el sitio previamente a la urbanización, es decir en estado natural. El último punto es el que se relaciona con las soluciones alternativas, ya que la urbanización implica la impermeabilización de los suelos lo que lleva al incremento de las escorrentías y caudales máximos. Para evitar esto, es necesario recuperar las funciones hídricas originales del sitio, en cuanto a la capacidad de infiltración natural y la retención de agua durante las crecidas. Esto es crucial del punto de vista de la dotación de infraestructuras para este fin, ya que las eventuales crecidas hacen que los sistemas de drenaje se diseñen para grandes capacidades encareciendo el costo de este ítem en la ciudad. Tradicionalmente las aguas lluvias se evacuan lo más rápido posible hacia los causes naturales. Desde el punto de vista medio ambiental, esto genera impactos negativos en los cauces naturales: aumentan los riesgos de inundación aguas abajo, causa erosión y sedimentación del cauce y la pérdida del nivel de napas subterráneas, debido a la pérdida de la capacidad de infiltración del suelo producto de la impermeabilización. En vista de lo anterior, las soluciones alternativas se basan en el concepto de “control de la fuente”, el cual consiste en mejorar las condiciones de infiltración (total o parcial de las aguas lluvias) y/o generar obras de almacenamiento o retención para evacuar posteriormente las aguas y en forma paulatina. Se indagará principalmente en las soluciones alternativas de infiltración y almacenamiento, ya que constituyen el marco técnico grueso. Otro punto importante ,es que las soluciones de aguas lluvias requieren de una planificación adecuada de los elementos del entorno urbano, de manera de dejar los espacios para su construcción y operación, permitiendo que puedan ser compatibles con usos alternativos relacionados al paisaje, áreas verdes, recreación y utilización de las aguas lluvias como un recurso para diversos usos, tales como el riego. Las obras descritas, forman parte de un guía de diseño del MINVU (MInisterio de Vivienda y Urbanismo de Chile) y no son estrictamente de carácter normativo -en el país- para el desarrollo de sectores urbanos.

APlICACIoNES:Drenaje de Aguas LLuvias, Mantener o Recuperar Funciones Híricas Originales, Recarga de Napas Subterráneas, Usos Alternativos (Paisajismo, áreas Verdes, Recreación, Riego).

Disminuyen el Caudal MáximoDisminuyen el Volumen EscurridoPermiten otros Usos AlternativosRecargan las Napas SubeterráneasMejoran la Calidad del Efluente

BALL

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(A) 1.Techo, 2. Terraza, 3 Estanque infiltración. 4 Rebase, 5. Calle.(B) 1. Áreas impermeables, 2. Solerillas, 3. Estanque.(C) 1. Alimentación, 2. Bordes, 3. Fondo permeable, 4. Rebase.

2 3

ESTANQUES DE INFILTRACIÓN

(C). ELEMENTOS ESTANQUE DE INFILTRACIÓN.

(A). ESTANQUES EN ANEJARDÍN.

(B). ESTANQUES EN PENDIENTES.

1

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Piedras

Pastelones

Losas

ZANJA DE INFILTRACIÓN CON ALIMENTACIÓN SUPERFICIAL1. Estacionamiento, 2. Soleres, 3. Zanja, 4. Vereda, 5. Cuneta, 6. Calle.

ZANJA DE INFILTRACIÓN CON ALIMENTACIÓN SUPERFICIAL1. Techos, 2. Bajada aguaslluvias, 3. Zanja, 4. Vereda, 5. Cámara.

ELEMENTOS DE UNA ZANJA DEINFILTRACIÓN.1. Cámara de entrada, 2.Alimentación superficial, 3. Zanja,4. Relleno, 5. Geotextil, 6. Cámararebase, 7. Tubería distribución(opcional), 8. Cubierta

1

2

3

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5

6

COMPONENTES1.Carpeta de rodado, 2. Base granulada, 3. Subase de grava, 4. Tubo dedrenaje (opcional), 5. Geotextil, 6. Subrasante suelo nativo.

1

2

3

4

5

6

DISPOSICIÓN EN LA URBANIZACIÓN




ZANJAS DE INFILTRACIÓN


PAVIMENTOS POROSOS Y CELULARES

ESQUEMA 42: OBRAS DE INFILTRACIóN.


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Las obras de almacenamiento captan temporalmente el flujo superficial de aguas lluvias y lo retienen durante períodos de tiempo, para luego liberarlos a los sistemas de drenaje. Esto permite disminuir los caudales máximos de escorrentía, mientras que los volúmenes permanecen invariables, puesto que sólo se retarda su liberación. Estas obras requieren que el agua acumulada –que escurre de techos, calles, estacionamientos, áreas comerciales y residenciales, colectores, canales, etc- sea limpia de manera de que no se generen molestias por basuras o malos olores y se diferencian de las obras de infiltración en que no son capaces de infiltrar agua. Las obras de acumulación corresponden a estanques y lagunas; la diferencia entre ambas, es que la primera no tiene un volumen de agua permanente y sólo se llenan y vacían inmediatamente luego de la lluvia, mientras que las lagunas mantienen un volumen de agua per-manente. Se recomienda que estas obras se complementen con obras de infiltración de manera que trabajen juntas. Los estanques y lagunas pueden retener las aguas y liberar caudales reducidos hacia las obras de infiltración; esto se conoce como serie hidráulica y consiste en la cooperación entre los elementos.Un aspecto importante de estas obras, es que se pueden compatibilizar con otros usos, especialmente aquellos relacionados al paisaje, y áreas verdes de esparcimiento. La temporalidad de su funcionamiento, permite que en períodos secos puedan tener otros usos , por lo que el diseño de estos elementos tiene un gran efecto a nivel urbano.

APlICACIoNES:Drenaje de Aguas LLuvias, Mantener o Recuperar Funciones Híricas Originales, Recarga de Napas Subterráneas, Usos Alternativos (Paisajismo, áreas Verdes, Recreación, Riego).


ESTANQUES DE RETENCIÓN

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1. Entrada2. Disipador de energía3. Sedimentador4. Zona compatible otros usos5. Canal flujos bajos6. Zona inferior7. Obra de descarga8. Vertedero seguridad9. Conexión a red drenaje

1. Entrada2. Disipador de energía3. Sedimentador4. Separador5. Canal flujos bajos

6. Zona superior7. Zona inferior8. Cámara descarga9. Vertedero seguridad10. Muro principal

11. Conexión red drenajeV1. Crecidas frecuentesV2. Crecidas menoresV3. Crecidas medianasV4. Crecidas mayores

1 2 3

4 1. Entrada2. Canal flujos bajos3. Cámara descarga4. Vertedero seguridad

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LAGUNAS DE RETENCIÓN


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1. Entrada2. Disipador energía3. Sedimentador4. Zona laguna permanente5. Zona litoral6. Zona inundación7. Cámara descarga8. Tubería descarga9. Vertedero seguridad10. Conexión red drenaje

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13

1. Entrada2. Disipador de energía3. Sedimentador4. Zona litoral5. Zona laguna permanente

6. Zona inundación7. Umbral cámara descarga8. Cámara descarga9. Descarga de fondo10. Umbral de muros

11. Muros laguna12. Vertedor seguridad13. Anillos para evitar filtraciones14. Tubería descarga15. Conexión red drenaje

V1. Laguna permanenteV2. Crecidas frecuentesV3. Crecidas medianasV4. Crecidas mayores

EJEMPLOS DE DISEÑO

EJEMPLOS DE DISEÑO

ESQUEMA 43: OBRAS DE ALMACENAMIENTO.

Consiste en una planta de tratamiento de aguas servidas que procesa las aguas residuales urbanas en una serie de cuatro procesos de depuración físicos, químicos y biológicos. El proceso combina el tratamiento de aguas servidas con la producción de biosólidos fertilizantes y la posibilidad de producir biogás, al incorporar digestores anaeróbicos para tratar los lodos provenientes del agua servida. Lo interesante de esta planta de tratamiento, es que el agua que se incorpora al mar, es tratada mayoritariamente con procesos naturales (biológicos) que son bajo costo de inversión y energético, y que además dan la posibilidad de integrarlos con otros usos de índole paisajístico y recreativo. Generalmente las plantas de tratamiento tradicionales no incorporan procesos biológicos, ya que se consideran opcionales. En este caso, al incorporar los procesos biológicos utilizando las capacidades de asimilación de los organismos y del ecosistema, la planta puede incorporarse como un elemento distintivo en la planificación y diseño urbano, integrándose efectivamente con otros usos. A continuación se describen los cuatro procesos de tratamiento y los elementos que lo componen.

APlICACIoNES:Tratamiento de Aguas Servidas, Generación de Biosólidos Fertilizantes, Posibilidad de Generar Biogás, Usos Alternati-vos (Paisajismo, áreas Verdes, Recreación).

BG

CLARIFICADORCAPTACIÓN

DIGESTORES / COMPOST

LAGUNAS DE OXIDACIÓN

HUMEDALES DE TRATAMIENTO

MARISMAS DE MEJORAMIENTO

BAHÍA / MARTRATAMIENTO SECUNDARIO: degradaciónmaterial orgánico.TRATAMIENTO TERCIARIO: remoción exceso denutrientes (nitrpogeno y fósforo).

TRATAMIENTO PRIMARIO: remoción de solidosen suspención.

DESINFECCIÓN: eliminación de patógenosprevio a la descarga al mar.

DECL

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CLORACIÓN

1. CAPTACIóN: remoción de sólidos no orgánicos.2. CLARIFICADOR: decantador de sólidos y remoción de sólidos en suspensión.3. DIGESTORES / COMPOST: digestión anaeróbica de los lodos en dos estanques biodigestores. Tiene por objetivo reducir la masa y hacerlo no tóxico. El resultado son biosólidos fertilizantes y la posibilidad de producir biogás.4. LAGUNAS DE OXIDACIóN: incorporan el material orgánico proveniente de las aguas, mediante bacterias que se asientan en el fondo de la laguna. Las algas, mediante la fotosíntesis, proveen la mayor parte del oxígeno para las bacterias.5. HUMEDALES DE TRATAMIENTO: es un complemento del paso anterior en donde plantas acuáticas tratan las aguas biológicamente. Este proceso es com-parativamente menos costoso, en términos económicos y energéticos, que otros procesos. Los humedales son capaces de remover:- algas en suspensión.- demanda biológica de oxígeno.- residuos no filtrables.- totalidad de coliformes fecales.- nutrientes: nitrógeno y fósforo.6. CLORACIóN/ DECLORACIóN: Primero se añade cloro al agua para desinfec-tarla. Posteriormente, el cloro es removido del agua (con gas de dióxido de azufre durante unos breves segundos) para hacerla inocua para la vida marina y no pro-ducir daños en el ecosistema.7. MARISMAS DE MEjORAMIENTO: constituye la demostración de que los proce-sos biológicos utilizados constituyen al mejoramiento total de las aguas servidas. Estas marismas le dan el último procesamiento a las aguas antes de ser declo-radas y libradas. Además, constituyen hábitats para la vida salvaje y lugares de recreación para la ciudad, incorporando en su diseño todos estos requerimientos.

ESQUEMA 44: PROCESOS DE TRATAMIENTO.

ESQUEMA 45: EjEMPLO DE PLANIFICACIóN INTEGRADA DE PLANTA DE TRATAMIENTO CON LA URBANIZACIóN.


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Las aguas servidas se clasifican en aguas negras y aguas grises. Las primeras se consideran más contaminadas con una gran cantidad de nutrientes y corresponden a aquellas que vienen de los inodoros en los sectores urbanos. Las aguas grises se diferencian en que tienen una menor cantidad de nutrientes (menos contaminadas) y vienen del uso de ducha y lavamanos principalmente, y también del lavaplatos y lavadora, aunque estos tienen alta concentración de materia orgánica y detergentes con componentes biodegradables respectivamente. Generalmente en las ciudades no existe una distinción entre ambas, ya que la recolección de estas aguas no es diferenciada por redes, ni en las edificaciones ni en las obras de conducción, y se descargan a las plantas de tratamiento mediante una misma red de de aguas servidas.Las aguas grises son una gran fuente de agua para ser reutilizada en usos no relacionados al consumo directo, tales como riego, limpieza y descargas del inodoro. Los ahorros generados pueden llegar al orden del 30% y 40%, considerando que se está reutilizando el agua que proviene de los usos domésticos que implican el mayor gasto en el consumo diario (más del 50% para ducha, lavamanos y WC). A continuación se describen dos sistemas de depuración y reutilización de aguas grises fabricados en Chile, ambos orientados al uso doméstico y comercial de pequeña escala.

APlICACIoNES:Tratamiento de Aguas Grises, Generación de Agua para Con-sumo Indirecto (Riego, WC, Limpieza).

AGUAS GRISES

CÁMARA INTERCEPTADORADE GRASAS

CÁMARA INSPECCIÓN

DECANTACIÓN

CLARIFICACIÓN

OXIGENACIÓN

MOTORSOPLADOR

CÁMARACLORACIÓN

CÁMARADECLORACIÓN

ESTANQUE ACUMULACIÓNMAX. 4.400 lt.

DRENAJE

ETAPA 1:DECANTADOR Y FILTRADO PRIMARIO

ETAPA 2:FILTRADO, ARENAS YCUARZOS

ETAPA 3:BIOFILTRADO YOXIGENACIÓNMEDIANTE PLANTASDE PANTANO.

ETAPA 4:LIMPIEZA Y SANEAMIENTO DEMICROORGANISMOSPATÓGENOS MEDIANTE ONDASSONORAS.

CIRCUITOGENERADOR DE

SONIDO

ETAPA 5:SANEAMIENTO FINAL DERECIRCULACIÓN Y APLICACIÓNDE CORRIENTE DE BAJOVOLTAJE.

REGULADOR DE FRECUENCIA

AGUAS GRISES (LAVANDERÍA, DUCHA, LAVAMANOS)

PLANTA (ESTANQUE) DE TRATAMIENTO.

1. DESGRASADOR: evita el paso de grasas al sistema.2. CORTAjABóN: retiene los detergentes.3. PLANTA DE TRATAMIENTO:3.1 ESTANQUE DE DECANTACIóN: produce la sedimen-tación de los elementos en suspención. Las bacterias degradan los sólidos de las aguas grises.3.2 ESTANQUE DE AIREACIóN: las aguas provenientes de la decantación se mezclan y airean con lodos acti-vados. Un motor incorpora el aire necesario para que se produzca el proceso de digestión aeróbica.

3.3 ESTANQUE DE SEDIMENTACIóN: consiste en la cla-rificación de las aguas grises tratadas. Las particulas en suspención se precipitan al fondo del estanque. El lodo acumulado en el fondo se devuelve hacia el estanque de aireación para repetir el proceso.4. DESINFECCIóN: viene luego de la planta de trata-miento y desinfecta las aguas grises antes de que pue-dan usarse, mediante pastillas de cloro. Luego el cloro es extraido con pastillas de bisulfito de sodio y el agua esta lista para utilizarse.

El proceso parte por la remoción de partículas solidas y la retención de grasas. Luego el agua se conduce por una serie de filtros llegando a la zona de biofiltrado, en donde las plantas acuáticas se nutren de los restos de materia orgánica y detergentes. Luego el agua es so-metida a ondas sonoras y corriente de bajo voltaje para ser saneada y dejarla lista para su utilización.

ESQUEMA 46: SISTEMA AQUABLOCK.

ESQUEMA 47: SISTEMA ECOSONE.

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Es un sistema de tratamiento de aguas servidas domésticas y RILES (Residuos Industriales Líquidos Orgánicos) desarrollado en la Universidad de Chile por el profesor josé Tohá Castellá. Hoy en día el sistema está ampliamente difundido y es posible encontrar varias empresas proveedoras. El sistema consta de tres etapas: (1) Cámara de Disgregación (no forma parte del sistema original): se retienen los sólidos que no pueden ser degradaos por el biofilitro, generando un efluente homogéneo apto para la etapa siguiente. (2) Biofiltro: el agua escurre por gravedad a través de distintos estratos filtrantes, siendo la superficie una capa de lombrices. El agua escurre por el biofiltro reteniendo la materia orgánica, la cual es degradada por la flora bacteriana y las lombrices. Esto genera a su vez humus, que son los residuos que dejan las mismas lombrices. (3) Cámara UV: el efluente biofiltrado es dirigido a una cámara de radiación ultravioleta en la cual las bacterias patógenas son eliminadas en un tiempo que no supera los 60 segundos. Las ventajas del sistema son las siguientes: (1) No se producen lodos ya que la materia orgánica del agua es consumida por las lombrices y la flora bacteriana. (2) El biofiltro no se colmata, ya que el movimiento de las lombrices remueven los estratos asegurando la permeabilidad y consumen la materia orgánica que pudiese tapar el biofiltro. (3) Bajos costos operacionales ya que sólo se requiere energía para las bombas si es que las hubiese y la cámara UV. (4) El humus de las lombrices es un subproducto que puede utilizarse como fertilizante para la agricultura y las lombrices mismas pueden ser utilizadas como alimento de aves o fuente de proteínas. (5) El agua biofiltrada es el objetivo final y esta se utiliza para consumo humano indirecto: WC, riego, limpieza, etc. (6) Es un proceso ecológico que no utiliza químicos. (7) Ocupa poco espacio, 2 m2 de biofiltro tratan las aguas servidas producidas por un grupo de 5 personas.

APlICACIoNES:Tratamiento de Aguas Servidas, Generación de Agua para Consumo Indirecto (Riego, WC, Limpieza), Generación de Biosólidos Fertilizantes.

BIOFILTRO TIPO TOHÁ

HUMUS EN FORMACIÓNMATERIAL VEGETAL FILTRANTECAPA INFERIOR DRENANTE

ASPERSORES DEAGUAS SERVIDAS

ESTANQUE DE ACUMULACIÓN

CÁMARA UV (ULTRAVIOLETA)

CÁMARA DISGREGACIÓN

BOMBA ELEVADORA

AGUAS SERVIDAS

PARAMETROS DE REMOSIÓN:1. DBO (DEMANDA BIOÓGICA DE OXIGENO: 95%2. SÓLIDOS TOTALES: 95%3. NITRÓGENO TOTAL: 60%4. FÓSFORO TOTAL: 70%

ESQUEMA 48: SISTEMA TOHá.

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La recogida neumática de RSU consiste en la recolección de los residuos mediante tuberías subterráneas, desde buzones ubicados en las mismas viviendas o en la calle. Los residuos, previamente separados por tipo por los usuarios, son llevados hasta contenedores subterráneos y luego una planta de recolección en donde son agrupados, almacenados y compactados para su disposición final, ya sea tratamiento, reciclaje, compostaje, incineración o relleno sanitario. Por lo general, este sistema está diseñado para favorecer el reciclaje, ya que los buzones de recogida se diferencian por tipo de basura o bien, se recogen los tipos de basura de acuerdo a horarios. Esto permite que se puedan ahorrar costos monetarios en la logística necesaria para el reciclado y energéticos, puesto que la recolección se programa para cuando los contenedores estén totalmente llenos.El flujo neumático que genera la succión para recoger los residuos, es generado por ventiladores y su aire es depurado antes de ser incorporado nuevamente a la atmósfera. Entre otras ventajas del sistema, es que la recogida es totalmente automática, reduciendo los gastos de personal; además la automatización y el hecho de que sea un sistema subterráneo, evita que la basura quede esperando en la calle la recolección. Las ventajas ambientales que presenta este sistema son varias: ausencia de camiones transitando por la vía pública, ausencia de contenedores superficiales de basura, menor cantidad de personal en las calles y flexibilidad en la capacidad de instalarse en desarrollos urbanos nuevos o consolidados. Adicionalmente, la recogida neumática de de residuos tiene una componente de diseño urbano importante, puesto que los buzones y zonas de recolección deben diseñarse en relación con la vía pública o la vivienda, dando posibilidades de integración con otros usos y un manejo a nivel arquitectónico de los componentes.

APlICACIoNES:Recolección de Resiudos Sólidos Urbanos (RSU).

SALA DEVALVULAS

BUZONESDOMICILIARIOS

BUZONESCALLE

TUBERÍA PRINCIPAL

ESTACIÓN DE COMPACTACIÓN

VENTILADORESCONTENEDORES

ESQUEMA 50: ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE REOLECCIóN NEUMáTICA DE RESIDUOS.

IMAGEN 25: BUZONES SISTEMA ROS ROCA.

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Consiste en capturar la humedad del aire y condensarla para generar agua para consumo. Los atrapanieblas se diseñan de manera que la niebla, que es una masa nubosa a abaja altura, pase a través de una malla que atrapa las pequeñas gotas de agua. El diseño y la cantidad de atrapanieblas necesarios para servir a determinada población, está condicionado por el potencial de recolección de agua en el lugar y su distribución espacial y temporal. De esta forma, el pro-ceso más importante consiste en el estudio de potencial, el cual requiere entre 6 y 12 meses de monitoreo con mediciones semanales. La medición se hace mediante colectores de niebla estandarizados de 1 m2 de malla Raschel a 2 mts de altura del suelo; esto dará una idea del potencial de agua colectable por m2 de malla, indicando la cantidad de atrapanieblas necesarios para el abastecimiento de la población y las mejores ubicaciones para su emplazamiento. Un sistema de colección de agua de niebla consta de los atrapanieblas, sistema de conducción de agua, almacenamiento y un sistema tradicional de distribución de agua a la población. El atrapanieblas también es una tecnología sencilla; consisten en dos postes de madera de eucaliptus u otra madera, malla Raschel, canaleta que recibe las gotas de agua y sistema de soporte para la estabilidad del sistema.En Chile, los atrapanieblas están orientados a la dotación de agua para poblaciones que no tienen sistema de agua potable y que por lo mismo, tienen un alto grado de vulnerabilidad y altos costos de agua, ya que se transporta en camiones desde lugares lejanos. En este sentido, las comunidades costeras del norte de Chile, donde hay un alto potencial de niebla en las masas nubosas que se forman sobre el farellón costero, han sido foco de proyectos. Destaca el caso de caleta Chungungo, con 91 atrapanieblas que colectan agua y la conducen por gravedad en una tubería de 6 km hasta estanques de 160 m3. La colecta diaria llega a los 14.000 lts (3,2 lts/m2/día). Los atrapanieblas presentan una oportunidad de desarrollo sustentable para las comunidades que se emplazan en zonas áridas y con vulnerabilidad desde el punto de vista de las necesidades básicas (Agua, Vivienda, etc) y las actividades productivas que las sostienen. Si se mira el caso local, los atrapanieblas podrían incidir en mejores condiciones de vida en las poblaciones costeras entre la XV y IV Región, que es donde hay un gran potencial de agua colectable.


NIEBLA

1. POSTE DE EUCALIPTO2. MALLA RASCHEL

3. CANALETA PVC4. TIRANTES SOPORTE

SISTEMA CONDUCCIÓN

SISTEMAALMACENAMIENTO

SISTEMADISTRIBUCIÓN

ESQUEMA 49: ATRAPANIEBLAS.


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Diseño Urbano.


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APlICACIoNES:Recolección de Resiudos Sólidos Urbanos (RSU).

Los sistemas pueden ser estáticos o móviles. Los estáticos conducen los residuos desde los buzones directamente hasta los contenedores y luego a la planta de recogida, en cambio los móviles utilizan camiones de basura que succionan los residuos almacenados en los contenedores y los transportan hasta la planta. Si bien la recogida es diferenciada en origen por tipo de basura y en buzones distintos, la separación se realiza en la planta. Para este efecto se utiliza una sola tubería, la cual mediante compuertas y válvulas succiona la basura del contenedor correspondiente a un tipo específico de residuo.

IMAGEN 26: RECOGIDA NEUMáTICA ESTáTICA. SISTEMA ENVAC.

IMAGEN 27: RECOGIDA NEUMáTICA MóVIL. SISTEMA ENVAC.

IMAGEN 28: CAMIóN DE RECOGIDA MOVIL.

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Este sistema nace de la necesidad de crear una forma sustentable de producción agrícola debido a la escasez de agua y recursos alimenticios, producto del cambio climático, el sostenido crecimiento de la población y las malas prácticas agrícolas. El sistema permite la producción, a bajo costo, de agua dulce, productos agrícolas y biomasa en zonas áridas con escasez hídrica, ya que necesita sólo de nutrientes, energía solar y agua salada para funcionar. El proceso permite que se genere un microclima fresco y húmedo al interior del invernadero, otorgando las condiciones óptimas para el crecimiento de las plantas.El funcionamiento es bastante simple, ya que emula el ciclo hidrológico pero en escala reducida y en un ambiente controlado. El sistema consiste en hacer circular aire a través de dos evaporadores permeables de cartón, ubicados en cada extremo del invernadero. En el primer evaporador circula agua de mar superficial; esto permite que el aire que ingresa al invernadero se enfríe y humedezca, generando condiciones optimas para el cultivo, sin necesidad de riego directo. Luego, el aire sigue circulando hacia el otro extremo del invernadero en donde se encuentra con el segundo evaporador, en el cual circula agua de mar que ha sido calentada en un serpentín de tuberías negras en la parte superior el invernadero; de esta forma el aire se vuelve más caliente y más húmedo. Finalmente el aire recalentado y cargado de humedad choca contra un radiador en donde circula agua de mar profunda a baja temperatura, produciendo la condensación de agua dulce, la cual cae en forma de gotas hacia un estanque recolector.Los invernaderos de agua salda presentas varias ventajas; entre ellas: la generación de agua dulce, bajos costos de operación ya que funciona prácticamente solo, revaloriza suelo no productivo, generación de trabajos, generación de sales y minerales y posibilidad de sinergia con otras tecnologías de generación energética (CSP o calor residual por combustión de desechos, biogás, etc.)

APlICACIoNES:Cultivos Agrícolas, Generación de Agua Dulce.

ESTANQUE DE AGUADULCE

T=30° C

T=45° C

VENTILADOREXTRACTOR DE AIRE

AGUA DE MAR SUPERFICIALCALENTADA

AGUA DE MAR SUPERFICIAL

AGUA DE MAR PROFUNDA

CULTIVOS

AIRE ENFRIADO Y HUMEDO

AIRE CALIENTE

PRIMEREVAPORADOR

SEGUNDOEVAPORADOR

RETORNO AGUA DE MAR

CONDENSADOR

AIRE HÚEMDO RECALENTADO

ESQUEMA 51: INVERNADEROS DE AGUA SALADA.

IMAGEN 29: INVERNADERO DE AGUA SALADA EN AUSTRALIA.


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Consiste en la aplicación a gran escala de los invernaderos de agua salada en el desierto del Sahara. El proyecto integra sinérgicamente los invernaderos de agua salada con tecnología solar CSP (Planta de Torre) para la reforestación de zonas áridas, generación de agua potable, alimentos, fertilizantes (micro algas), biomasa para fines energéticos (jatropha para biocombustibles) y electricidad. Además, se perfila como una forma de capturar CO2 mediante la vegetación y como un modelo productivo restaurativo capaz de generar empleo en zonas deprimidas económicamente. La razón de juntar estas dos tecnologías es porque actúan en forma sinérgica retroalimentando sus procesos con los excedentes del otro. El sistema CSP ne-cesita agua para la limpieza de los espejos y para la generación de vapor que mueve las turbinas generadoras de electricidad. Estos insumos serían aportados por los invernaderos, los cuales además permitirían capturar el polvo a través de las plantas y los evaporadores, manteniendo los espejos limpios y por tanto optimizando el rendimiento. Por otro lado la CSP daría la electricidad necesaria para el bombeo de agua salada. Estas plantas tienen una tasa de conversión de energía solar a eléctrica del 25% y el 75% restante es disipada en forma de calor. La combinación de la CSP con desalinización (ver Ficha N° 28) permitiría aprovechar un 50% más la energía solar recolectada para producir agua y utilizarla para generar más suelo apto para el cultivo.El proyecto contempla 20 ha de invernaderos con una planta CSP de torre de 10 MW y se ha implementado en diferentes etapas. La primera finalizó el 2009 con el estudio de factibilidad. La segunda etapa, que comenzó el 2010, consiste en la implementación de un centro de demostración que permita poner en práctica los modelos teóricos. Actualmente continúa en la etapa 2, esperando reunir los datos necesarios que permitan la implementación del sistema a gran escala. Los resultados de las investigaciones concluyen por ejemplo, que un campo de 50 ha de invernaderos con una planta CSP de 50 MW, serían capaz de producir 34.000 toneladas de vegetales, 155.000 MWh de electricidad y 1.500 toneladas de absorción de CO2.

APlICACIoNES:Cultivos Agrícolas, Agua Potable, Biocombusgibles, Fertili-zantes, Energía Eléctrica.

CO2

ENERGÍA SOLAR

AGUA DE MAR

NUTRIENTES

DIÓXIDO DE CARBONO

ENERGÍA ELÉCTRICA CALOR

AGUA DULCE PROTECCIÓN

ENERGÍA ELÉCTRICA

AGUA DULCE

CULTIVO INVERNADERO

SALES MINERALES

BIOMASA BIOCOMBUSTIBLES

ALIMENTO

AIRE HÚMEDO CULTIVO EXTERIOR

REFORESTACIÓN

TECNOLOGÍA SOLARCSP: PLANTA DE TORRE

INVERNADEROS DE AGUA SALADASEAWATER GREENHOUSES

ENTRADA(INPUT)

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El cultivo hidropónico o hidroponía es un método de cultivo que utiliza soluciones minerales en vez de tierra como medio de crecimiento. Las raíces de las plantas se encuentran en contacto directo con una solución de nutrientes y minerales disueltos en agua. Además de agua como medio, se utiliza también arena lavada, grava, perlita, turba, lana de roca, etc. En general los cultivos crecen en la tierra porque en condiciones naturales ahí se encuentran los nutrientes y minerales necesarios para su crecimiento, pero cuando estos mismos elementos son disueltos en el agua, la tierra ya no es necesaria y las plantas son igualmente capaces de absorber los nutrientes. La explicación de esto, es que las plantas absorben los nutrientes por medio de iones inorgánicos disueltos en el agua y el suelo es sólo actúa como una reserva de nutrientes. Se ha llegado a determinar que casi cualquier planta puede crecer por hidroponía; esto junto a los bajos insumos necesarios, han masificado la hidroponía a nivel comercial logrando un suministro de vegetales en zonas donde no existen suelos con condiciones agrícolas.Un sistema hidropónico es bastante sencillo; se necesita de una fuente y un sistema de bombeo de agua para la recirculación y oxigenación, un sistema de contenedores en donde van los cultivos (tuberías, casetones), conducto para la liberación de los nutrientes, un estanque que reciba el efluente, la estructura del invernadero y un sistema electrónico para programación del riego (opcional).Entre las mayores ventajas de los cultivos hidropónicos, es que pueden reciclar el agua utilizándola varias veces, generan una optimización general del crecimiento de las plantas al tener una ambiente controlado sujeto a ajustes, no necesitan suelo fértil flexibilizando su ubicación geográfica, son de bajo costo operacional (automatizados) y no son estacionales ya que utilizan invernaderos.

APlICACIoNES:Cultivos Agrícolas.

ESQUEMA 52: DIAGRAMA DE FLUjOS. ESQUEMA 53: CULTIVO HIDROPóNICO EN TUBERÍA y CASETóN

IMAGEN 30: SAHARA FOREST PROjECT. RENDER PROyECTO.

ESTANQUE DE AGUA(OPACO)

BOMBA

MOTORSOPLADOR

RECIPIENTESOLUCIÓN NUTRITIVA

FUENTE DE AGUA

TUBO DE BOMBEO SOLUCIÓN

DIFUSOR

TUBO DE PVC

MEDIO (ESPONJA, ESPUMA,LANA DE ROCA, ETC.)

DRENAJE DERECICLADO DE AGUA

TAPA TUBO

TAPA TUBO

DIRECCIÓN DEL FLUJO

PLANCHA DE POLIETILENO O ESPUMACON ORIFICIO PARA LAS PLANTAS

RECIPIENTE CONSOLUCIÓN NUTRITIVA

ESTANQUE DE AGUA(OPACO)

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MOTORSOPLADOR

RECIPIENTESOLUCIÓN NUTRITIVA

FUENTE DE AGUA

TUBO DE BOMBEO SOLUCIÓN

DIFUSOR

DRENAJE DERECICLADO DE AGUA

DESCRIPCIÓN:

En la zona de los Andes Altiplánicos en Bolivia, las culturas ancestrales desarrollaron variados métodos de cultivos orientados a optimizar el uso del suelo y de los recursos, en un contexto climático extremo. Estos sistemas se difundieron a través del intercambio cultural por todo los Andes centrales; muy cono-cidos por ejemplo, son las terrazas de cultivo, las cuales aprovechan la pendiente para facilitar el riego y solucionar la falta de suelo plano. En este contexto, destaca un sistema de cultivo desarrollado por los agricultores Altiplánicos en los alrededores del lago Titicaca, asociados a la cultura Tiwanacu: los Suka Kollus (en lengua Aymara). Consisten en plataformas elevadas o camellones rodeados por canales que aprovechan la pendiente para la circulación del agua. Sus dimensiones varían de 1 a 20 mts de ancho y de 10 a 100 mts de largo. Los Suka Kollus se adaptan a las condiciones geográficas, ya que utilizan las tierras anegadas no aptas para el cultivo, haciéndolas productivas; además permiten la recuperación de suelos degradados, el drenaje de la tierra y generan microclimas, ya que absorben la energía solar durante el día y la liberan en la noche, mitigando las heladas de esta zona particular. Los Suka Kollus se perfilan como alternativa para una agricultura de subsistencia y para rehabilitar suelos degradados no aptos para la agricultura, ya que tienen un bajo nivel tecnológico y la superficie de cultivo es pequeña. Además tienen un potencial para generar agroecosistemas, atributos paisajísticos y manejo productivo de humedales y bofedales de alto valor ecológico.En la actualidad se está trabajando con sistemas mixtos, en donde se adiciona un drenaje subsuperficial mediante tubos de PVC, los cuales ayudan a drenar las aguas, reduciendo el número de canales y aumentando la superficie de cultivo.

APlICACIoNES:Cultivos Agrícolas.

1. TIERRA ORGÁNICA2. TIERRA ARENOSA3. GRAVA4. ARCILLA5. BASE DE PIEDRA CON ARCILLA6. TIERRA NATURAL

TUBO DE DRENAJE

CANAL CANAL

SATURACIÓN DEL SUSTRATO

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ESQUEMA 54: CORTE SUKA KOLLUS.

IMAGEN 31: SUKA KOLLUS ZONA LAGO TITICACA.

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ANEXOS

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450Infraestructuras y/o Tecnologías.

Diseño Urbano.


Normativa.

Cuadro 9: Valdespartera.NOTA: 1. Realizar la lectura del cuadro de abajo hacia arriba.

PAISAJE BIoDIvERSIDAD MICRoClIMA ENERgíA AgUA PoTABlE AgUAS llUvIAS DESECHoS

INFRAESTRUCTURAS AMBIENTAlESENToRNo NATURAl

EvAlUACIÓN

1. Red de superficies vegetales en la trama urbana.

1. Utilización de especies autóctonas.1. Orientación de los edificios para favo-recer la captación solar.

2. Manejo altura de edificios para tapar los vientos predominantes.

3. Utiización de la red de superficies vegetales para generar microclimas puntuales.

1. Cubiertas planas para colocación de paneles solares.

2. Tratamiento de fachadas según orientación.

3. Diseño térmico eficiente de la vi-vienda (aislación térmica y captación y conservación del calor).

4. Calefacción distrital por manzanas.

5. Control de calidad y certificación del comportamiento térmico.

6. Red de telemando para gestionar las infraestructuras de redes de servicios a nivel urbano y doméstico.

1. Suministro de red de agua potable independiente de red de riego.

2 Ahorro domestico técnico (flujos limi-taods, aparatos eficientes) y por buenas prácticas.


1. Drenaje independiente de aguas llu-vias mediante lagunas de laminación (se utilizan para una red de riego como suministro de emergencia)


1. Utilización de materiales constructi-vos no contaminantes.

2. Sistema subterráneo neumático de eliiminación de desechos orgánicos y envases.

3. Sistema de recolección con contene-dores para vidrio y cartón y punto limpio para desechos especiales.


La evaluación está ligada sin duda al sistema de Telemando, el cual permite gestionar integradamente todos los sis-temas de redes del proyecto:

- Energía- Agua- Aguas lluvias- Aguas servidas- Desechos- Climatología

El monitoreo de estas redes –con sistemas de alertas y controles de consumo, caudales, intrusiones, etc- genera información sobre consumos, incidencias y eventualidades, la cual puede ser analizada, en orden de tomar medidas en caso de eventualidades, lo que repercute en ahorros considera-bles de consumo. Esta evaluación se lleva acabo también para monitorear el comportamiento energético de las viviendas con el objetivo de proceder a una optimización del uso del recurso energético.

No se establecen metas extraordinarias apra cada dimensión. Se establece re-girse por los parámetros que otorgan las normativas existentes para cada caso.

Ídem anteior. Ídem anteior. Ídem anteior. Ídem anteior. Ídem anteior. Ídem anteior.

PRINCIPIoS APlICADoS DE

DISEño URBANo SUSTENTABlES

METAS

DESERTA.


Diseño Urbano.


Normativa.

PAISAJE BIoDIvERSIDAD ENERgíA AgUA PoTABlE AgUAS llUvIAS DESECHoS


EvAlUACIÓN

1. Corredor verde como avenida prin-cipal.

La meta general era conseguir un 50% menos de impacto ambiental, por lo que se creó específicamente un PIA o Perfil de Impacto Ambiental consistente en: 1. Definición de actividades relevantes para moni-torear desde un punto de vista medio ambiental: - manufactura de materiales - fase de limpieza del sitio - fase de construcción - fase de operación2. Cada actividad se subdivide en tres escalas de evaluación siendo el depar-tamento la unidad básica de medición: - Edificio - Lote - Zona3. Las actividades se evalúan recolec-tando datos considerando: - uso de materiales - uso calefacción - uso electricidad - uso agua 4. Los datos recolectados corresponden a una cuantificación de: - emisiones al aire, suelo y agua - Consumo de agua (se incluyen producción de agua potable y procesa-miento de aguas servidas) (m3) - Desechos radioactivos (cm3)5. Se compara el impacto ambiental con un desarrollo urbano referencial construido en 1990 con las tecnologías de esa época.6. El impacto de los sistemas transpor-te se incluye aparte y se mide mediante encuestas que indican los modos de transporte utilizados.

Estandares de áreas verdes: 1. 15 m2 mínimo de patio. 2. 25-30 m2 de área verde total por departamento.

AgUAS SERvIDAS

2. Sistema de parques interconectados con las reservas naturales.

1. Conservación de áreas naturales existentes.

2. Sistema de puentes ecológicos o “ecobridges”.

1. Las áreas verdes desarrolladas de-ben ser compensadas aumentando la biodiversidad del entorno. 2. Las áreas naturales de valore deben ser conserva-das sin edificar

1. Calefacción distrial y electricidad por residuos combustibles en una misma planta de generación. CHP - combine heat power plant

2. Calefacción distrital por extracción de calor de aguas servidas.

3. Enfriamiento distrital por intercambio de calor.

4. Biocombustibles a partir de residuos orgánicos residenciales.

5. Paneles solares para iluminación de áreas comunes domesticas.

6. Paneles solartermales para agua ca-liente domiciliaria.

1. Campañas para reducción de consu-mo de agua doméstico.

1. Que los sectores residenciales pro-duzcan el 50% de la energía que requie-ran. 2. El sistema de calefacción debe estar basado en energía de desechos y renovables. 3. Consumo máximo de 50 kw/m2-año por edificio y 15 kw/m2-año de electricidad.

1. Reducción consumo 50% por perso-na (de 200 lt promedio)

1. Las aguas de drenaje se deben co-nectar a la red de aguas lluvias y no a la red de aguas servidas. 2. Las aguas lluvias debens ser tratadas localmente.

1. Red independiente de aguas lluvias.

2. Recolección de aguas lluvias en te-chos y áreas verdes.

3. Purificación natural de aguas lluvias recolectadas en calles mediante decan-tación y depuración por vegetación.

1. 95% del fósforo de las aguas tratadas debe ser reutilizado en agricultura. 2. Los metales pesados y sustancias pe-ligrosas deben ser 50% menor que en el resto de las aguas tratadas de la ciudad.

1. Red independiente de aguas servidas.

2. Planta de aguas servidas con triple función: tratamiento, producción de biogás y producción de biosólidos fertilizantes.

3. Campañas para evitar vertido de sus-tancias químicas al sistema de aguas servidas por utilización de productos.

1.Energía extraida 99% en peso de residuos domésticos. 2 Desechos do-mesticos reducidos 15 %. 3. Desechos domésticos voluminosos reducidos 10%. 3. Desechos tóxicos reducidos 50%. 4. 80% desechos orgánicos para transformarlo en energía-fertilizantes. 5. 10% de desechos por construcción po-drá ser dispuesto en rellenos sanitarios.

1. Recolección de diferentes tipos dese-chos según escala de origen: Vivienda, Bloque y área.

2. Sistema subterráneo nuemático de elimación de desechos (dos tipos, móvil y estacionario)

3. Reutilización de residuos com-bustibles domésticos (calefacción y electricidad)

4. Retutilización desechos alimenticios domésticos (fertilizantes)

5. Reciclaje.

Cuadro 10: Hammarby.NOTA: 1. Realizar la lectura del cuadro de abajo hacia arriba.



METAS

DESERTA.


Diseño Urbano.


Normativa.

PAISAJE ENERgíA AgUAS llUvIAS DESECHoS


EvAlUACIÓN

1. Sistema de parques y corredores ver-des que bajan desde la ladera del cerro paralela al proyecto.

AgUA PoTABlE

AGUAS LLUVIAS

La evaluación consiste en comparar las medidas tomadas en el distrito –el Kronsberg Standard-, con los estánda-res convencionales de 1995.

1. Se establece un período de evalua-ción 1999-2001 en diferentes escalas de análisis.

2. Se agrupan las actividades, usos o ítems a evaluar. - uso de agua caliente - uso calefacción - perdidas - uso de electricidad

3. Se evalúan respecto de dos indica-dores principales: Energía, Kwh/m2-año y emisiones de CO2 kg/m2-año, teniendo en cuenta el escenario base y el objetivo de reducción por vivienda.

1. Aumentar áreas verdes de un 5% a 10% comparado con una planificación urbana tradicional.

2. Sistema de espacios verdes desde lo público hasta la vivienda privada.

1. Reducir, sin costos extras, 60% las emisiones de CO2 en comparación con los niveles estandares de construccio-nes tradicionales. 2 Incorporar criterios de bajo consumo energético que no signifiquen soluciones técnicas ni ele-mentos adicionales

1. Low Energy Houses LEH. Viviendas de bajo consumo energético

2. Control de calidad de las LEH.

3. Programa de ahorro energético en la vivienda.

4. Calefacción distrital mediante dos plantas combinadas de calor y energía CHP (Combine Heat Power Plant).

5. Energías renovables: Solar (electrici-dad, calfecacción) y Eólica.

1. Reducción consumo de agua potable.

1. Ahorro domestico técnico (flujos limi-taods, aparatos eficientes) y por buenas prácticas.

1. Se estableció un límite de 3 litros /segundo de agua liberada a los siste-mas de drenaje para no aumentar la escorrentía.

2. Sistema que combina infiltración y retención descentralizada de aguas con liberación controlada de las mismas.

3. Se utilizaron zanjas de infiltración a lo largo de la vialidad y lagunas de retención en parques como elemento paisajístico.

1. La urbanización tiene efectos nega-tivos en la capacidad de infiltración del suelo y en el manejo de la escorrentía y drenaje, con peligro de inundaciones y baja en las aguas subterráneas. Se optó por un sistema semi-natural de evacua-ción de aguas lluvias para disminuir es-tos efectos y mantener el nivel original de drenaje de aguas.

1. El objetivo principal era la capacidad de reciclar en el lugar y así evitar gene-rar desechos, tanto en la construcción como en la etapa de operación, consi-derando las residencias y el comercio.2. Reducir los desechos domésticos y comerciales en un 50%

1. Reducción de desechos en sitios de construcción.

2. Recolección de desechos domésticos y comerciales. (Recolección en vivien-das y distrito, compostaje, reutilización)

Cuadro 11: Kronsberg.NOTA: 1. Realizar la lectura del cuadro de abajo hacia arriba.



METAS

DESERTA.


Diseño Urbano.


Normativa.

15°345°

330°

315°

300°

285°

255°

240°

225°

210°

195° 165°

150°

135°

120°

105°

75°

60°

45°

30°

450

400

350

300

250

200

150

100

50

50

100

150

200

250

300

350

400

450

PAISAJE BIoDIvERSIDAD ENERgíA AgUA PoTABlE AgUAS llUvIAS DESECHoS


EvAlUACIÓN

El programa “Carbon Challenge” es una herramienta más para conseguir la re-ducción el 60% de la huella de carbono del Reino Unido para el 2050. Esta es sin duda una meta del proyecto Han-ham Hall, el cual, mediante viviendas de carbono 0 busca reducir al máximo la huella de carbono y contribuir a alcanzar esta meta, siendo el CO2 el indicador clave.

La huella de carbono de una vivienda promedio en el RU es de 10.2 toneladas y se desglosa de la siguiente manera:- 4.46 toneladas / vivienda- 2.55 toneladas / aparatos domésticos- 4.09 toneladas / viajes y traslados

Las viviendas de Hanham Hall se cons-truyen de acuerdo al más alto estándar de diseño sustentable, haciendo que sean de carbono 0. Esto supone un 44% (2 ton Co2) de reducción de la huella de carbono; se suma un adi-cional de 12.8% (1.24 ton Co2) con la utilización de aparatos y equipos domésticos eficientes, llegando a un 56,8%. El proyecto considera además el uso extensivo del transporte público, a pie y bicicleta, lo que reduce la huella en un 34% (3.14 ton Co2) adicional. Esto da un total de 90% de reducción sobre el promedio del Reino Unido.

1. Integrar el entorno natural y el en-torno urbano, mediante el diseño de paisajes que beneficien al usuario y al paisaje originales del sitio.

1. Sistema de espacios verdes desde lo público hasta lo privado, articulando paisajes productivos y recreacioneles.

MICRoClIMA

1. Se utilizan los cuerpos de agua del sistema de drenaje urbano para la gene-ración de hábitats acuáticos.

2. Uso de vegetación local para aumen-tar hábitats y especies.

1. Conservar y potenciar la biodiversi-dad y ecología existente.

1. Generar una forma urbana que utilice las características del lugar para su diseño, en orden de generar ahorros energéticos para la climatización.

1. Forma urbana edificada que minimiza la aceleración de vientos y aprovecha el potencial solar.

2. Utilización de árboles como pantalla para viento y sombras.

3. Cuerpos de agua del sistema de drenaje urbano para enfriar el ambiente.

1. Tener 0 emisiones de CO2.La planta CHP debe ser eficiente y compensar las emisiones por el transporte del com-bustible para su funcionamiento. Pro-ducir 90% de energia para calefacción y el 100% de demanda de electricidad. 2.Consumo energético de la vivienda es el estandar más exigente: CHS6 o Code for Sustainable Homes 6.

1. Planta combinada de calor y energía -CHP- con combustible de biomasa (electricidad y calefacción)

2. Red de distribución de calor (CHP + Calderas a gas)

3. Utilización de exedentes energéticos para compensar emisiones

4. Programa de eficiencia energética residencial

5. Reglamentación térmica bajo código CSH 6..

1. Reducir el consumo de agua caliente a un 50% de lo que indica la regulación tradicional. 2. Alcanzar un consumo de agua potable de 80 lts por persona / día, según CSH 6.

1. Reglamentación de consumo bajo codigo CSH 6.

2. Recolección de aguas lluvias en te-chos y pavimentos porosos para consu-mo doméstico (WC y lavadoras).

1. Reducir superficies impermeables para permitir la infiltración natural, man-teniendo nivel de aguas subterráneas y minimizar el riego.

1. Sistema sustentable de drenaje ur-bano: SUDS (lagunas y estanques de retención)

1. Disminuir la cantidad de residuos, a la vez que se disminuye la cantidad de traslados –y su consecuente huella de carbono- para la disposición de desechos.2. Alcanzar un rendimiento de manejo sustentable de residuos para alcanzar los estándares del CSH 6 y otras nor-mativas.

1. Puntos de reciclaje y compostaje (contenedores sólidos secos, desechos orgánicos comestibles y compostaje en vivientas con patio)

Cuadro 12: Hanham Hall.NOTA: 1. Realizar la lectura del cuadro de abajo hacia arriba.



METAS

DESERTA.

Referencia Iconográfica.

MAPAS.

Mapa 1: “áreas de Competencia Región XIV y X.”Fuente: elaboración propia del:- Mapa Original, áreas de Competencia Región de los Ríos y de los Lagos: Bertran, J., & Morales, E. (2010). Potencial de Biomasa Forestal. Potencial de Generación de Energía por Residuos del Manejo Forestal en Chile. Santiago, Chile: [sn].

Mapa 2: “Distribución de Plantas CHP para DH en Dinamarca.”Fuente: elaboración propia del:- Mapa Original, From Centralized to Descentraliced CHP: Christensen, Jes. (2010). District Heating in Den-mark. Some would call it a Fairy Tale. Recuperado el 23 de marzo de http://dbdh.dk/images/uploads/presentationdenmark/DBDH%20-%20Env.%20Minister%20Belliveau%20-%20DEC09.pdf

Mapa 3: “Red de Transmisión de DH en Copenhague.”Fuente: elaboración propia del:- Mapa Original, The Transmision Network in Greater Copenhagen: The Development in Denmark. (s.f.) Recu-perado el 23 de marzo de 2011 de http://dbdh.dk/artikel.asp?id=463&mid=24

Mapa 4: “Isocurvas de Irradiancia Solar en Chile.”Fuente: elaboración propia de los:- Mapas Originales, Mapas de Irradiación: CNE, PNUD & UTFSM. (2008). Irradiancia Solar en los Te-rritorios de la República de Chile. Registro Solarimétrico. Recuperado el 29 de marzo de http://www.freewebs.com/infoenergia/RegistroSolarimetrico.pdf

Mapa 5: “Radiación Global Horizontal. Promedio Diario a Nivel de Suelo desde el Norte Grande al Centro Sur de Chile.”Fuente:- Mapa, Radiación Global Horizontal Norte Grande: CNE & DGF. (s.f.). Radiación Global Horizontal Norte Grande. Recuperado el 29 de marzo de 2011 de http://condor.dgf.uchile.cl/EnergiaRenovable/Chile/Mapas/Norte_Grande/pdf/all/rad-mean-all-d00-0m.pdf- Mapa Radiación Global Horizontal Norte Chico: CNE & DGF. (s.f.). Radiación Global Horizontal Norte Chico. Recuperado el 29 de marzo de 2011 de http://condor.dgf.uchile.cl/EnergiaRenovable/Chile/Ma-pas/Norte_Chico/pdf/all/rad-mean-all-d00-0m.pdf- Mapa Radiación Global Horizontal Chile Central: CNE & DGF. (s.f.). Radiación Global Horizontal Chile Central. Recuperado el 29 de marzo de 2011 de http://condor.dgf.uchile.cl/EnergiaRenovable/Chile/Mapas/Chile_Central/pdf/all/rad-mean-all-d00-0m.pdf

- Mapa Radiación Global Horizontal Chile Centro Sur: CNE & DGF. (s.f.). Radiación Global Horizontal Chile Centro-Sur. Recuperado el 29 de marzo de 2011 de http://condor.dgf.uchile.cl/EnergiaRenovable/Chile/Mapas/Chile_Centro-Sur/pdf/all/rad-mean-all-d00-0m.pdf

Mapa 6: “Velocidad del Viento. Promedio Diario a 75 m de Altura.”Fuente:- Mapa, Velocidad del Viento. Norte Grande Promedio Diario 75 m de Altura: CNE & DGF. (s.f.).Velocidad del Viento. Norte Grande. Promedio Diario 75 m de Altura. Recuperado el 20 de abril de 2011 de http://condor.dgf.uchile.cl/EnergiaRenovable/Chile/Mapas/Norte_Grande/pdf/all/wspd-mean-all-d00-75m.pdf- Mapa, Velocidad del Viento. Norte Chico Promedio Diario 75 m de Altura: CNE & DGF. (s.f.). Velocidad del Viento. Norte Chico Promedio Diario 75 m de Altura. Recuperado el 20 de abril de 2011 de http://condor.dgf.uchile.cl/EnergiaRenovable/Chile/Mapas/Norte_Chico/pdf/all/wspd-var-all-d00-75m.pdf- Mapa, Velocidad del Viento. Chile Central Promedio Diario 75 m de Altura: CNE & DGF. (s.f.). Velocidad del Viento. Chile Central Promedio Diario 75 m de Altura. Recuperado el 20 de abril de 2011 de http://con-dor.dgf.uchile.cl/EnergiaRenovable/Chile/Mapas/Chile_Central/pdf/all/wspd-mean-all-d00-75m.pdf- Mapa, Velocidad del Viento. Chile Centro Sur Promedio Diario 75 m de Altura: CNE & DGF. (s.f.). Velocidad del Viento. Chile Centro Sur Promedio Diario 75 m de Altura. Recuperado el 20 de abril de 2011 de http://condor.dgf.uchile.cl/EnergiaRenovable/Chile/Mapas/Chile_Centro-Sur/pdf/all/wspd-mean-all-d00-75m.pdf

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DESERTA.


PlANoS.

Plano 1: “Ejemplo de Diseño de Planta de Biogas Envitec.”Fuente: - Plano Original, The biogas plant in Volta Mantovana: Envitec Biogas. (s.f.). Biogas Proyects. Operators and their Plants. Recuperado el 15 de marzo de 2011 de http://www.envitec-biogas.com/fileadmin/Brochu-res/Reference_Brochure/EnviTec_Biogas_Referenzen2en.pdf

Plano 2: “Diseño General Planta de Biogás MT Energie.Fuente: elaboración propia del:- Plano Original, MT-Elements: MT-Energie Biogas-Technologie. (s.f.). MT-Elements. Recuperado el 15 de marzo de 2011 de http://www.mt-energie.com/gb/press/flyers-and-brochures.html?tx_mmdamfile-list_pi1%5BshowUid%5D=1581&cHash=ac04b288eb58bd3b96b2a3a6b41668

ESqUEMAS.

Esquema 1: “Proceso de Generación de Biomasa.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Procesos de Generación de Biomasa: CNE/GTZ. (2007). Proyectos de Biomasa. Guía para la Evaluación Ambiental de Energías Renovables no Convencionales. Santiago, Chile: [sn].

Esquema 2: “Clasificación de Biomasas.”Fuente: elaboración propia en base a:- Bibliografía del Capítulo.

Esquema 3: “Tipos de Biomasa Seca y Húmeda.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Clasificación de los Distintos Tipos de Biomasa Disponibles: Chamy, R., Vivanco, E. & Escuela de Ingeniería Bioquímica, PUCV. (2007). Potencial de Biogás. Identificación y Clasificación de los Distintos Tipos de Biomasa Disponibles en Chile para la Generación de Biogás. Santiago, Chile: [sn].

Esquema 4: “Sistemas de Conversión de la Biomasa.”Fuente: elaboración propia en base a:- Bibliografía del Capítulo.

Esquema 5: “Factores a Considerar para la Generación de Biomasa Forestal.”

Fuente: elaboración propia en base a:- Bibliografía del Capítulo.

Esquema 6: “Clasificación de Tipos de Biomasa y Nivel de Dispersión Territorial.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Clasificación de los distintos tipos de biomasa disponible indicándose si se encuentra dispersa (D), agrupada (A), o concentrada (C): Chamy, R., Vivanco, E. & Escuela de Ingeniería Bioquímica, PUCV. (2007). Potencial de Biogás. Identificación y Clasificación de los Distintos Tipos de Biomasa Disponi-bles en Chile para la Generación de Biogás. Santiago, Chile: [sn].

Esquema 7: “Proceso Genérico de Generación de Biogás para Producción Energética.”Fuente: elaboración propia en base a:- Bibliografía del Capítulo.

Esquema 8: “Funcionamiento de Planta de Combustión Directa de Biomasa para Generación de Electricidad.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Esquema Simple de Combustión de Biomasa Sólida para Generación de Energía Eléctrica: CNE/GTZ. (2007). Proyectos de Biomasa. Guía para la Evaluación Ambiental de Energías Renovables no Convencionales. Santiago, Chile: [sn].

Esquema 9: “Sistema de Combustión Directa de Biomasa para Generación de Calor.”Fuente: elaboración propia en base a:- Bibliografía del Capítulo.

Esquema 10: “Sistema CHP, Cogeneración de Electricidad y Calor.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, The Cogeneration Principle: What is Cogeneration?. (s.f.). Recuperado el 13 de marzo de http://www.cogeneurope.eu/category/cogeneration/what-is-cogeneration/

Esquema 11: “Ventajas de los Sistemas CHP.”Fuente: elaboración propia en base a:- Bibliografía del Capítulo.

Esquema 12: “Tipos de CHP.”Fuente: elaboración propia en base a:- Bibliografía del Capítulo.

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DESERTA.


Esquema 13: “Funcionamiento Planta de Biogas Envitec.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, El Principio de Funcionamiento de una Planta de Biogás: Envitec Biogas. (s.f.). Recuperado el 13 de marzo de http://www.envitec-biogas.com/

Esquema 14: “Funcionamiento Planta de Biogás MT Energie.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Biogas Systems: Biogas Systems. (s.f.). Recuperado el 15 de marzo de 2011 de http://www.mt-energie.com/gb/biogas-systems.html

Esquema 15: “Partes de un Sistema de DH.”Fuente: elaboración propia en base a:- Bibliografía del Capítulo

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Esquema 17: “Organización Territorial del Sistema de DH en Dinamarca.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Organizational Set Up of 2 Types of DH: Christensen, Jes. (2010). District Heating in Den-mark. Some would call it a Fairy Tale. Recuperado el 23 de marzo de http://dbdh.dk/images/uploads/presentationdenmark/DBDH%20-%20Env.%20Minister%20Belliveau%20-%20DEC09.pdf

Esquema 18: “Partes del Sistema de DH en Dinamarca.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Desing Concept: Christensen, Jes. (2010). District Heating in Denmark. Some would call it a Fairy Tale. Recuperado el 23 de marzo de http://dbdh.dk/images/uploads/presentationden-mark/DBDH%20-%20Env.%20Minister%20Belliveau%20-%20DEC09.pdf

Esquema 19: “Funcionamiento de un Sistema de CST.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Denominación de los Sistemas de una Instalación Solar: MINENERGÏA, GEF, PNUD & CDT. (2010). Sistemas Solares Térmicos II. Guía de Diseño e Instalación para Grandes Sistemas de

Agua Caliente Sanitaria. Recuperado el 20 de marzo de 2011 de http://www.e-solar.cl/e-solar/www/Admintools/manuales_tecnicos.asp- Esquema Original, Denominación de los Circuitos Hidráulicos de una Instalación Solar: Ídem anterior.

Esquema 20: “Componentes de un Sistema de CST.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Esquema de Partes de un Tubo de Calor (Heat-Pipe): MINENERGÏA, GEF, PNUD & CDT. (2010). Sistemas Solares Térmicos II. Guía de Diseño e Instalación para Grandes Sistemas de Agua Caliente Sanitaria. Recuperado el 20 de marzo de 2011 de http://www.e-solar.cl/e-solar/www/Admintools/manuales_tecnicos.asp- Esquema Original, Esquema de Partes de un Tubo de Vacío en U: Ídem Anterior. - Esquema Original, Disposición del Acumulador (Horizontal y Vertical): Ídem Anterior.- Esquema Original, Acumuladores con Intercambiador de Serpentín y de Doble envolvente: Ídem Anterior.- Esquema Original, Intercambiador de Calor de Placas: Ídem Anterior.

Esquema 21:”Alternativas de Ubicación de los CTS en edificios.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Estudio Nivel de Centralización de Instalaciones Solares: MINENERGÏA, GEF, PNUD & CDT. (2010). Sistemas Solares Térmicos II. Guía de Diseño e Instalación para Grandes Sistemas de Agua Caliente Sanitaria. Recuperado el 20 de marzo de 2011 de http://www.e-solar.cl/e-solar/www/Admintools/manuales_tecnicos.aspEsquema Original, Estudio de Soluciones Alternativas para el Sistema de Captación: Ídem Anterior.

Esquema 22: “Orientación e Inclinación óptima para CST.”Fuente: elaboración propia en base a:- Bibliografía del Capítulo.- Esquema Original, Trayectoria del Sol (hemisferio sur) Respecto de la Superficie Horizontal Terrestre. Vista lateral: Bustamante, W. & Rozas, Y. (2009). Guía de Diseño para la Eficiencia Energética en la Vivienda So-cial. Santiago, Chile: MINVU, CNC.

Esquema 23: “Resumen de Estrategias de Diseño.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Estrategias de Diseño Arquitectónico en la Instalación Solar: Bustamante, W. & Rozas, Y. (2009). Guía de Diseño para la Eficiencia Energética en la Vivienda Social. Santiago, Chile: MINVU, CNC.

DESERTA.


Esquema 24: “Funcionamiento CST Ecopanel.”Fuente: elaboración propia del: Esquema Original, Cómo Trabaja Ecopanel: Ficha Ecopanel .(s.f.). Recuperado el 6 de abril de 2011 de http://www.ecopanel.cl/index.php?option=com_content&view=article&id=56&Itemid=57

Esquema 25: “Funcionamiento Sistema Solar Electric.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Esquema Básico de Funcionamiento Sistema Solar Térmico: Edificio Punto Norte. Ama-necer Inmobiliario. (Junio 2009). Sustenta Bit, (1), 6-9. Recuperado el 7 de abril de 2011 de http://www.e-solar.cl/e-solar/www/Admintools/revistas/sustenta_I.pdf- Esquema Original, Funcionamiento de la Bomba de Calor: Ídem Anterior.

Esquema 26: “Tipos de CSP.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Concentradores Lineales: Termosolar ¿Qué es Termosolar?. (s.f..). Recuperado el 12 de abril de 2011 de http://www.abengoasolar.com/corp/web/es/tecnologias/termosolar/que_es/index.html

Esquema 27: “Tecnología de Torre.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Power Tower Operation Scheme: Abengoa Solar. (s.f.). Brochure. Recuperado el 12 de abril de 2001 de http://www.abengoasolar.com/corp/export/sites/solar/resources/pdf/Brochure_High.pdf

Esquema 28: “Tecnología Cilindro-Parabólica.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Power Tower Operation Scheme: Ídem Anterior.

Esquema 29: “Funcionamiento Torre PS10.”Fuente: elaboración propia del:Esquema Original, PS10 Schematic: Abengoa Solar. (s.f.). Power Tower Plants. Recuperado el 12 de abril de 2011 de http://www.abengoasolar.com/corp/export/sites/solar/resources/pdf/PS10.pdf

Esquema 30: “Funcionamiento Planta Andasol.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original: Solar Millennium. (s.f.). Las Centrales Eléctricas de Colectores Cilindro Parabóli-cos: De Andasol 1 a 3. Recuperado el 12 de abril de 2011 de http://www.solarmillennium.de/upload/pdf/Andasol1-3spanisch.pdf

Esquema 31: “Evolución de Tamaños y Potencia de los Aerogeneradores.”Fuente: elaboración propia en base a:- Esquema, Evolución de los Tamaños y Potencia de los Aerogeneradores: CNE. (2006). Proyectos Eólicos. Guía para la Evaluación Ambiental Energías Renovables no Convencionales. Santiago, Chile: [sn].- Esquema Original, Generador Típico: Ídem Anterior.

Esquema 32: “Sistemas de Regulación de Potencia.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Funcionamiento del Control de Potencia de Diferentes Sistemas: CNE. (2006). Proyectos Eólicos. Guía para la Evaluación Ambiental Energías Renovables no Convencionales. Santiago, Chile: [sn].

Esquema 33: “Disposición de los Aerogeneradores.”Fuente: elaboración propia en base a:- Esquema, Distribución Típica de Aerogeneradores en un Parque Eólico: CNE. (2006). Proyectos Eólicos. Guía para la Evaluación Ambiental Energías Renovables no Convencionales. Santiago, Chile: [sn].

Esquema 34: “Generación Geotermoeléctrica en yacimiento Hidrotermal.”Fuente: elaboración propia en base a:- Esquema, Infografía. Energía Geotermal: Infografía: Energía Geotermal. (s.f). Recuperado el 21 de abril de 2011 de http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2004/11/19/140175.php

Esquema 35: “Generación Mejorada o Enhanced Geothermal Systems.”Fuente: elaboración propia en base a:- Esquema, Infografía. Energía Geotermal: Infografía: Energía Geotermal (s.f.). Recuperado el 21 de abril de 2011 de http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2004/11/19/140175.php- Esquema, Energía Geotérmica : Energía Geotérmica. (s.f). Recuperado el 21 de abril de 2011 de http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_geot%C3%A9rmica

Esquema 36: “Formas de Captación Geotérmica y Funcionamiento Bomba de Calor.”Fuente: elaboración propia en base a:- Esquema, Formas de Captación Geotérmica: Danfoss General Brochure.(s.f.). Recuperado el 21 de abril de 2011 de http://www.britisheco.com/wp-content/uploads/file/Danfoss_GeneralBrochure_ENG%5B1%5D.pdf

Esquema 37: “Estrategias de Diseño de Conjunto para la Eficiencia Energética.”Fuente: elaboración propia del:

DESERTA.


- Esquema Original, Figura III. 2.1.1.1: Bustamante, W. & Rozas, Y. (2009). Guía de Diseño para la Eficien-cia Energética en la Vivienda Social. Santiago, Chile: [sn]- Esquema Original, Figura III. 2.1.2.1: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura III. 2.1.4.3: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura III. 2.1.5.2: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura III. 2.1.5.4: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura III. 2.1.5.5: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura III. 2.1.6.1: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura III. 2.1.6.2: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura III. 2.1.6.3: Ídem Anterior.

Esquema 38: “El Proceso de Osmosis Inversa.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Principle of Reverse Osmosis: Sustainable Desalination. From Saltwater to Freshwater. (s.f.). Recuperado el 22 de abril de 2011 de http://www.degremont.com/en/about-us/publications/edi-tions/editions/

Esquema 39: “Planta Desaladora en Antofagasta: Proceso de Desalación y Ubicación”Fuente: elaboración propia en base a:- Esquema, Diagrama del Proceso de Osmosis Inversa: Caro, Catalina. (Julio 2010). Más Agua Desaliniza-ción en Chile. Sustenta Bit, (5), 26-30. Recuperado el 7 de abril de 2011 de http://www.e-solar.cl/e-solar/www/Admintools/revistas/sustenta_V.pdf

Esquema 40: “Funcionamiento Planta Desaladora Solar, Port Augusta, Australia.”Fuente: elaboración propia en base a:- Esquema, Acquasol 1: Acquasol 1. (s.f.). Recuperado el 24 de abril de 2011 de http://www.acquasol.com.au/content/projects.html

Esquema 41: “Sistema de Recolección de Aguas Lluvias para Consumo Doméstico.”Fuente: elaboración propia en base a:- Esquema, Systems Types: Rainwater Harvesting Systems. (s.f.). Recuperado el 24 de abril de 2011 de http://www.britisheco.com/wp-content/uploads/file/pdfs/britisheco.rainwater.harvesting.datasheet.pdf

Esquema 42: “Obras de Infiltración.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Figura 4.2.1.1 Uso de Estanques de Infiltración en una Urbanización: Fernández, Bonifacio. (1996). Técnicas Alternativas para Soluciones de Aguas Lluvias en Sectores Urbanos. Guía de Diseño.

Santiago, Chile: [sn]- Esquema Original, Figura 4.2.1.3 Estanque de Infiltración en Antejardín: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.2.1.5 Estanques de Infiltración en Zonas con Pendiente Usando Solerillas en las Curvas de Nivel: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.2.1.2 Disposición de los Elementos de un Estanque de Infiltración: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.2.2.1: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.2.2.5 Zanja de Infiltración con Alimentación Superficial en un Estacionamiento: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.2.2.6 Zanja Cubierta: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.2.2.2: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.2.2.4: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.2.2.14 Alternativa Cubierta: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.2.4.1: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.2.44: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.2.4.3 Disposición Centrada Aparte: Ídem Anterior.

Esquema 43: “Obras de Almacenamiento.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Figura 4.3.1.1: Fernández, Bonifacio. (1996). Técnicas Alternativas para Soluciones de Aguas Lluvias en Sectores Urbanos. Guía de Diseño. Santiago, Chile: [sn]- Esquema Original, Figura 4.3.1.2 Esquema de los Elementos Principales de un Estanque de Regulación: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.3.1.12 Elementos en el Perfil Longitudinal de Estanque: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.3.1.6: Estanque de Retención en Liourat, Francia: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.3.1.7: Estanque de Retención en Denver, EE.UU: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.3.1.8: Estanque de Retención en un Parque de Chicago, EE.UU: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.3.2.1: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.3.2.2 Esquema de los Elementos Principales de una Laguna de Retención: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.3.2.11 Elementos en el Perfil Longitudinal de la Laguna: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.3.2.6 Laguna de Retención con Zona Litoral y de Inundación con Embarcaderos:Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.3.2.7 Laguna de Retención con un Borde de Muros Verticales y Zona Litoral y de Inundación en un sólo Lado: Ídem Anterior.- Esquema Original, Figura 4.3.2.8 Laguna de Retención en Forma de Canal con Paredes Verticales: Ídem Anterior.

DESERTA.


Esquema 44: “Procesos de Tratamiento.”Fuente: elaboración propia del:- Esquema Original, Figure 1. The Treatment Processes at the Arcata Wastewater Treatment Plant: Arcata Was-tewater Treatment Plant. (s.f.). Recuperado el 29 de abril de 2011 de http://www.humboldt.edu/arca-tamarsh/

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Esquema 53: “Cultivo Hidropónico en Tubería y Casetón.”Fuente: elaboración en base a:- Bibliografía del Capítulo.

Esquema 54: “Corte Suka Kollus”Fuente: elaboración propia del:- Bibliografía del Capítulo.

CUADRoS.

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DESERTA.

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Cuadro 9: “Valdespartera.”Fuente: elaboración propia en base a:- Bibliografía del Capítulo.

Cuadro 10: “Hammarby.”Fuente: elaboración propia en base a:- Bibliografía del Capítulo.

Cuadro 11: “Kronsberg.”Fuente: elaboración propia en base a:

- Bibliografía del Capítulo.

Cuadro 12: “Hanham Hall”Fuente: elaboración propia en base a:- Bibliografía del Capítulo.

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DESERTA.


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