proyecto de villas estudiantiles ecológicas odebrecht -universidad apec, rep. dominicana
DESCRIPTION
Convertir el techo del edificio en una gran tobera doble, en la cual la reducción de lasección transversal del ducto de aire, desde la ventana de entrada hasta la de laventana de salida, acelere el viento produciendo una ganancia en su velocidad.Disponemos de un ducto de sección cuadrada, rectangular o circular, el cual reduce susección transversal de manera gradual, para aumentar la velocidad del viento, y la17potencia de aerogeneración, la cual es proporcional al cubo del incremento de lavelocidad del viento.En el caso de la primera tobera: se produciría un incremento en la potencia eólica desalida de molinos ubicados en la ventana de salida. Esta energía se utilizaría paraalimentar al edificio en cuestión.La segunda sección de la tobera se aísla respecto al flujo de aire de la primera y secombina con tubos de succión del aire caliente del edificio a través de flujo cruzado decirculación de aire en el interior de los apartamentos, este flujo sería consecuencia dela inducción producida en estos por el tiro forzado efecto vénturi, que produce sobreellos.TRANSCRIPT
Nombre del Proyecto:
Propuesta para un edificio ecológico, climatizado y energizado por superconos
de aerogeneración y paneles fotovoltaicos, como modelo de sostenibilidad
bioclimática para las villas estudiantiles de la República Dominicana.
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RESUMEN
El ser humano, como todo ser vivo, depende del entorno para obtener energía. Previo
al desarrollo industrial, el hombre utilizaba los animales, los vegetales, la fuerza del
viento y del agua para obtener la energía necesaria para sus funciones vitales, para
producir calor, luz y transporte. Luego, el hombre pasó a utilizar fuentes de energía
almacenada en recursos fósiles, primero fue el carbón y posteriormente el petróleo y el
gas natural.
Actualmente, los combustibles fósiles y la energía nuclear proporcionan cada año
alrededor del 90% de la energía que se utiliza en el mundo. Pero las reservas de
combustibles fósiles son limitadas y, en mayor o menor grado, son contaminantes.
Desde mediados del siglo XX, con el crecimiento de la población, la extensión de la
producción industrial y el uso masivo de tecnologías, comenzó a crecer la
preocupación por el agotamiento de las reservas de petróleo y el deterioro ambiental.
Desde entonces, se impulsó el desarrollo de energías alternativas basadas en
recursos naturales renovables y menos contaminantes, como la luz solar, las mareas,
el aire, el agua, y la bioenergía proveniente de los biocombustibles.
La República Dominicana es un país importador neto de petróleo con una factura
anual sobre los US $2,300,000,000. Más de 300,000 hogares no tienen acceso a las
redes de energía eléctrica.
El Autor recalca el que nuestra investigación parte del hecho social de la carencia
de energía eléctrica que soporta la población nacional, pues nuestro país tiene un
déficit promedio de potencia eléctrica de unos 300 MW diarios.
La República Dominicana posee un gran potencial de vientos de hasta 10,000
MW como puede observarse en el Atlas Eólico de la República Dominicana,
elaborado por el laboratorio Nacional de Energías Renovables de los Estados
Unidos de Norte América ( NREL ). Además se cuenta con una posición
geográfica privilegiada en cuanto a recepción solar, con significativas extensiones
costeras para implementar sistemas de energías alternativas en el mar, con alta
proporción de regiones montañosas con múltiples cauces fluviales y pendientes
pronunciadas. Nuestro proyecto de sostenibilidad bioclimática en la construcción de
edificios utilitarios para la población estudiantil, pretende ser respetuoso del
medioambiente, debe ser no invasivo, y no producir efectos colaterales que afecten el
ecosistema que dejaremos a nuestros hijos y nietos, con una aportación nuestra en la
innovación del concepto de tobera para la aceleración del viento en la aerogeneración
y la climatización.
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INDICE DE LA PROPUESTA DE PROYECTO SOSTENIBLE
Título(nombre del proyecto)
Resumen
Indice de la propuesta de proyecto sostenible
Introducción
Temas de investigación
Justificación teórica
Justificación Metodológica
Justificación Práctica
Planteamiento del Problema
Formulación del Problema
Sistematización del Problema
OBJETIVOS
Objetivo General
Objetivos Específicos
Marco Teórico
Premisas
Electricidad fotovoltaica y de aerogeneración
Marco Conceptual:
Marco Espacial
Marco TemporalHipótesis
DISEÑO METODOLÓGICO
Tipo de estudio
ESTUDIO SOBRE EL ESTADO DEL ARTE Y LA TÉCNICA PARA NUESTRO PROYECTO
1- Arquitectura bioclimática
2- Esquemas de comportamiento.
3- Fuentes de documentación
3
MOTIVACIÓN
Romper la tendencia
Ahorro energético
Proyectos para el futuro:
HIPÓTESIS DE ENTRADA:
DESARROLLO DE NUESTRA PROPUESTA:
NUESTRO DESARROLLO DE LAS ECUACIONES PARA LA SUPERTOBERA
EOLICA:
Ejemplo para caso de estudio:
CONCEPTUALIZACIÓN DE UNA PLATAFORMA DE AEROGENERACIÓN POR SUPERCONOS DE TOBERAS MÓVIL SERVOCONTROLADA.
BIBLIOGRAFIA
CONCLUSIÓN
RECOMENDACIONES
ANEXOSANEXOS 1VALORACIÓN DE LOS IMPACTOS
ANEXOS 2
Técnicas para climatización por tiro forzado
ANEXOS 3Vistas del modelo virtual computarizado de nuestro desarrollo de sostenibilidadANEXO 4Detalles de algunos equipos a usarseBATERIAS PROPUESTAS
4
INTRODUCCIÓN
Fig. 1 Ambientes ecosostenibles
Las energías alternativas y el ahorro de energía eléctrica son y serán un medio para la
subsistencia de los consumidores, y una forma de convivir amigablemente con el
ecosistema de forma sostenible. Los altos costos de generación y la baja rentabilidad
para los empresarios del mercado eléctrico no les permiten introducir precios
asequibles al consumidor. Por otro lado está la falta en implementación en fuentes
alternativas de energías, púes a pesar de los recursos naturales del país, así como la
energía solar que incide diariamente sobre este, pues todavía no se han ejecutado
proyectos a gran escala. Por consiguiente sería oportuno implementar técnicas para
empezar desde ya a mejorar el uso de la energía eléctrica en nuestro País.
El presente trabajo tiene por objeto hacer una propuesta viable de vivienda ecológica
sustentable y sostenible, mediante el uso de tecnologías verdes en su desarrollo e
implementación. Se pretende dotar a las escuelas y universidades de un modelo
revolucionario de construcción novedosa donde las fuentes del recurso energético sea
parte integral de la construcción en su diseño y manejo.
Nuestro proyecto de sostenibilidad bioclimática debe ser respetuoso del
medioambiente, debe ser no invasivo, y no producir efectos colaterales que afecten el
ecosistema que dejaremos a nuestros hijos y nietos.
A continuación presentemos de forma detallada nuestra propuesta.
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Tema de investigación
Propuesta para un edificio ecológico con una matriz energética solar-eólica climatizado
y energizado por superconos de aerogeneración, como modelo innovador para
universidades, escuelas y hospitales rurales de la Republica Dominicana.
Justificación teórica
El desarrollo de proyectos de sostenibilidad para el habitad de los seres que humanos
que interactuamos con la naturaleza, es de impostergable urgencia por la depredación
y los daño al ecosistema ocasionados por las construcciones irresponsables y
desconocedoras del inmenente desastre que se nos viene encima.
Solo una interacción continua con el problema en cuestión nos hará avanzar y
continuar con el legado de los grandes inventores e investigadores. Según Alex
Jiménez (el director de Primicias, para la sede de Fluitecnik, una empresa fabricadora
de paneles solares en Boca Chica) La energía alternativa gana espacio en República
Dominicana, víctima de los efectos del incremento mundial de los precios del petróleo.
Además la mayoría de los especialistas en energías alternativas están de acuerdo
con la implementación de este tipo de energía, no solo por el cuidado del medio
ambiente si no por la rentabilidad que se obtendría con esta implementación. Por otro
lado la Comisión Nacional de Energía (CNE) contempla la racionalización de las
cargas de iluminación con el fin de disminuir el consumo.
Justificación Metodológica
Las técnicas apropiadas para esta investigación son: La medición, la entrevista y la
comparación. Por medio de la entrevista se podrá determinar el comportamiento de
las fuentes de energías alternativas e identificar sus ventajas y desventajas. La
medición o auditoria en este caso permitirá determinar la carga eléctrica actual,
características del suministro de energía, tipos de cargas etc. Por último se procederá
a comparar los beneficios de una u otra alternativa para optar por la más rentable.
Justificación Práctica
El motivo de este trabajo es por la obtención de un modelo sostenible de vivienda
ecológica, potenciación en el uso de nuestros recursos renovables, para aportar si a la
problemática del suministro eléctrico de nuestra propia área eléctrica, de la
universidad a la cual pertenecemos. Como futuros Ingenieros nos conviene tratar
problemas importantes de nuestra área y que incidan directamente sobre la sociedad.
Además con un proyecto de esta magnitud aumentarían nuestros conocimientos, a la
vez que contribuiría a eficientizar el uso de la energía eléctrica en la Universidad.
6
Planteamiento del Problema
República Dominicana es uno de los países con un gran deficit de vivienda para las
personas de escaso recursos, en la misma las metodologías de construcción son
invasivas y poco respectuosas del medio ambiente, además del que el alto costo de la
energía eléctrica es notable, y afecta el avance y desarrollo de nuestro país. El
suministro eléctrico nacional podría ser considerado como intermitente ya que las
interrupciones son muy recurrentes. Lo anteriormente planteado es combatido con
plantas de emergencia, aunque el costo de la energía por medio de una planta de
emergencia propia es aun más caro que el propio suministro eléctrico.
Formulación del Problema
¿Es posible desarrollar un proyecto de desarrollo sostenible desde la universidad
como aporte en su responsabilidad social al mejoramiento de la calidad de vida de la
población?
¿Es posible reducir significativamente costos mediante la implementación de energías
alternativas y luminarias de bajo consumo en el campus de la Universidad (Santo
Domingo RD)?
Sistematización del Problema
¿Es necesario el proyecto?
¿Es posible económica y técnicamente la realización del proyecto? ¿Es bueno en
términos comparativos el proyecto?
¿Es rentable el proyecto?
OBJETIVOS
Objetivo General
Evaluar la utilización de Fuentes de energías alternativas para suplir las cargas de la
iluminación, equipos menores y ventilación forzada de la residencia universitaria de
manera sostenible al medio ambiente.
Objetivos Específicos
1-Identificar la carga eléctrica a ser suplida por las fuentes alternativas.
2-Fijar límites en las especificaciones técnicas del proyecto.
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3-Medir la factibilidad de la implementación del proyecto.
Marco Teórico
Nuestro proyecto de sostenibilidad bioclimática debe ser respetuoso del
medioambiente, debe ser no invasivo, y no producir efectos colaterales que afecten el
ecosistema que dejaremos a nuestros hijos y nietos, con una aportación nuestra en la
innovación del concepto de tobera para la aceleración del viento en la aerogeneración
y la climatización.
Una energía alternativa, o más precisamente una fuente de energía alternativa es
aquella que puede suplir a las energías o fuentes energéticas actuales, ya sea por su
menor efecto contaminante, o fundamentalmente por su posibilidad de renovación.
El consumo de energía es uno de los grandes medidores del progreso y bienestar de
una sociedad. El concepto de "crisis energética" aparece cuando las fuentes de
energía de las que se abastece la sociedad se agotan.
Un modelo económico como el actual, cuyo funcionamiento depende de un continuo
crecimiento, exige también una demanda igualmente creciente de energía. Puesto que
las fuentes de energía fósil y nuclear son finitas, es inevitable que en un determinado
momento la demanda no pueda ser abastecida y todo el sistema colapse, salvo que se
descubran y desarrollen otros nuevos métodos para obtener energía: éstas serían las
energías alternativas.
En conjunto con lo anterior se tiene también que el abuso de las energías
convencionales actuales hoy día tales como el petróleo la combustión de carbón entre
otras acarrean consigo problemas de agravación progresiva como la contaminación, el
aumento de los gases invernadero y la perforación de la capa de ozono.
En la actualidad se siguen buscando soluciones para resolver esta crisis inminente.
Las energías renovables en las que se trabaja actualmente son:
• La energía eólica que es la energía cinética o de movimiento que contiene el
viento, y que se capta por medio de aerogeneradores o molinos de viento.
• La energía hidráulica, consistente en la captación de la energía potencial de los
saltos de agua, y que se realiza en centrales hidroeléctricas.
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• La energía mareomotriz, que se obtiene de las mareas (de forma análoga a la
hidroeléctrica).
• La mareomotriz, a través de la energía de las olas.
• La energía solar, recolectada de forma directa en forma de calor a alta
temperatura en centrales solares de distintas tipologías, o a baja temperatura
mediante paneles solares domésticos, o bien en forma de electricidad
utilizando el efecto fotoeléctrico mediante paneles fotovoltaicos.
• La energía geotérmica, producida al aprovechar el calor del subsuelo en las
zonas donde ello es posible.
• La biomasa, por descomposición de residuos orgánicos, o bien por su quema
directa como combustible.
La discusión energía alternativa/convencional no es una mera clasificación de las
fuentes de energía, sino que representa un cambio que necesariamente tendrá que
producirse durante este siglo. Es importante reseñar que las energías alternativas, aun
siendo renovables, también son finitas, y como cualquier otro recurso natural tendrán
un límite máximo de explotación. Por tanto, incluso aunque podamos realizar la
transición a estas nuevas energías de forma suave y gradual, tampoco van a permitir
continuar con el modelo económico actual basado en el crecimiento perpetuo. Es por
ello por lo que surge el concepto del Desarrollo sostenible.
Premisas
Dicho modelo se basa en las siguientes premisas:
Electricidad fotovoltaica y de aerogeneración
• El uso de fuentes de energía renovable, ya que las fuentes fósiles actualmente
explotadas terminarán agotándose, según los pronósticos actuales, en el
transcurso de este siglo XXI.
• El uso de fuentes limpias, abandonando los procesos de combustión
convencionales y la fisión nuclear.
• La explotación extensiva de las fuentes de energía, proponiéndose como
alternativa el fomento del autoconsumo, que evite en la medida de lo posible la
construcción de grandes infraestructuras de generación y distribución de
energía eléctrica.
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• La disminución de la demanda energética, mediante la mejora del rendimiento
de los dispositivos eléctricos (electrodomésticos, lámparas, etc.)
• Reducir o eliminar el consumo energético innecesario. No se trata sólo de
consumir más eficientemente, sino de consumir menos, es decir, desarrollar
una conciencia y una cultura del ahorro energético y condena del despilfarro.
La producción de energías limpias, alternativas y renovables no es por tanto una
cultura o un intento de mejorar el medio ambiente, sino una necesidad a la que el ser
humano se va a ver abocado, independientemente de nuestra opinión, gustos o
creencias.
Marco Conceptual:
Energía alternativa: es la energía que se obtiene de fuentes naturales virtualmente
inagotables, unas por la inmensa cantidad de energía que contienen, y otras porque
son capaces de regenerarse por medios naturales.
Energía Solar: es la energía que se obtiene a partir de los rayos del sol.
Energía Eólica: energía obtenida a partir de la fuerza del viento.
Energía verde: Energía cuya fuente motriz no afecta negativamente el medio
ambiente.
Auditoria Energética: es el proceso mediante el cual se evalúa donde una edificación
utiliza energía e identifica las oportunidades para reducir el consumo.
Potencia eléctrica: Es la rapidez a la cual se realiza un trabajo y se define como el
producto de la corriente y el voltaje en una carga.
Factor de Potencia: Es el coseno del ángulo que existe entre el voltaje y la corriente en
una carga eléctrica.
Potencia Aparente: Es la potencia total o resultante de la suma vectorial de las
potencias efectiva y reactiva.
Potencia Efectiva: Es la potencia que se convierte en energía útil o mecánica
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Potencia Reactiva: Es la potencia que suple la energía magnética y que no produce
energía mecánica.
Celda Solar: es un dispositivo que convierte la energía luminosa en energía eléctrica
por medio del efecto fotoeléctrico.
Luminaria: Dispositivo eléctrico que convierte la energía eléctrica en energía luminosa.
Marco Espacial
La investigación se ejecutara en el Campus Principal de la universidad, ubicada en
Santo Domingo D.N – República Dominicana
Marco Temporal
La investigación se llevara a cabo durante el cuatrimestre Septiembre-Diciembre del
año 2011
Hipótesis
La implementación de fuentes de energías alternativas y luminarias de bajo consumo
disminuiría sustancialmente el impacto negativo de construcción a lo interno de los
campus y reduciría el costo en gastos de energía eléctrica en La Universidad.
DISEÑO METODOLÓGICO
Tipo de estudio
En este trabajo se utilizaran tanto los estudios exploratorio y descriptivo como el
estudio explicativo. El estudio exploratorio es la base requerida para comprender el
problema aquí planteado. La información requerida para la comprensión del problema
es de tipo técnica y económica. El estudio explicativo permitirá establecer
comportamientos concretos, como es el tipo de fuente de energía alternativa a
implementar. Por otro lado, con el estudio explicativo se comprobará la necesidad y
rentabilidad de la implementación del proyecto.
ESTUDIO SOBRE EL ESTADO DEL ARTE Y LA TÉCNICA PARA NUESTRO
PROYECTO
1- Arquitectura bioclimática
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El rompimiento del equilibrio ambiental, producto del indiscriminado consumo, está
llevando al planeta Tierra a un estado de precariedad que pone en peligro las
posibilidades de bienestar de la población. Sin más explicaciones de esta situación
inédita, se concluye que todos los esfuerzos encaminados hacia la restauración del
equilibrio ecológico son bienvenidos, y al respecto la arquitectura tiene una importante
tarea en la consecución de un desarrollo sustentable.
En los países ricos se abordan soluciones en las que se aplican las tecnologías de
vanguardia para diseñar una arquitectura sustentable, mientras que en los países
pobres estas mismas tecnologías resultan muy caras y por eso son
inaccesibles. Por esta razón, es necesario encaminarse hacia soluciones más
adaptadas y que apliquen los recursos disponibles localmente.
El recurso más abundante en cualquier sociedad es su sabiduría, entendida como la
capacidad para combinar equilibradamente tradición y desarrollo, al enfrentar los
desafíos del habitar.
Desafortunadamente este recurso se ha ido sustituyendo por el uso automático e
indiscriminado de tecnologías modernas que son muchas veces evitables y no siempre
indispensables, por ejemplo el uso del aire acondicionado, del césped y plantas
artificiales, de materiales y procesos inadecuados de construcción. Esta práctica es
lamentable si se compara con la disponibilidad de recursos energéticos renovables y
baratos que existen y que son despreciados.
En arquitectura es aconsejable aplicar el bioclimatismo para diseñar, con el fin de ser
lo más eficiente que se pueda, al menor costo posible, apoyándose en la disponibilidad
de recursos renovables y aprovechando las energías pasivas en el logro del necesario
confort. Es inevitable que esta práctica modificará el enfoque convencional de la
enseñanza y práctica de la arquitectura y cambiará las formas de los edificios que nos
hemos acostumbrado a ver en el primer cuarto del siglo XXI, y que son el resultado de
La arquitectura bioclimática se rige por ciertas reglas y normas que son el resultado de
la observación de las condiciones de la realidad, es decir del terreno, del clima, de la
vegetación, de los materiales y de las destrezas de la mano de obra disponible, sin
olvidar las vivencias de la población. Cada uno de estos aspectos aporta su dosis de
información y condiciona las decisiones que toma el arquitecto. El resultado serán
edificios más adaptados a las demandas de la realidad y
con el conveniente confort.
El diseño bioclimático de estas casas ha sido elaborado utilizando simulaciones de
nombramientos frente a la incidencia del sol y mecánica de fluiddos frente a la
influencia del viento.
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2- Esquemas de comportamiento.
Ventilación: la primera consideración con respecto a la ventilación, fue colocar la
fachada principal (fachada larga) hacia los vientos dominantes,
para así atrapar la mayor cantidad posible a través del techo, cuyo funcionamiento se
describe a continuación.
Para optimizar la ventilación, hemos buscado un mecanismo basado en el diseño del
contorno de un ala de avión, su comportamiento y la mecánica de fluidos. Hemos
observado que una silueta de una curvatura suave, provoca la aceleración del viento,
el cual continúa su marcha por sobre el elemento sin alterar su dirección; al pronunciar
la curva se denota que la resistencia que esta opone, desplaza parte del caudal del
viento en su dirección contraria y crea una zona de turbulencia al alterar su dirección.
Es a partir de estas observaciones que hemos diseñado la forma del techo; al cambiar
el diseño a 2 aguas por una curva suave, se consigue una mejor ventilación cruzada
ya que se aprovecha al máximo la intensidad del viento, consi-guiendo la aceleración
de éste. Además, hemos aprovechado esta dinámica con la captación de aire en la
parte superior de la curva, donde el caudal es mayor.
Para evitar la generación de turbulencias, la curvatura posee una angulación tal, que
genera corrientes que aspiran el aire en su parte posterior, lo que permite sostenerlo
hasta el final. Esta ventilación importante se ve reforzada con la idea de las
construcciones originales, de levantar el edificio para permitir ventilación a través del
piso.
En los esquemas se grafica el comportamiento del viento en el ala de un avión y la
diferencia que se establece entre los flujos de aire en un diseño de techo tradicional a
2 aguas y el diseño propuesto.
Para acentuar aún más la ventilación a través de la vivienda, hemos definido para las
cubiertas de las paredes, una disposición de láminas de Plycem (láminas de
fibrocemento) en forma inclinada a modo de celosías. Además para evitar la entrada
de insectos a través de estas aberturas, se ha colocado malla mosquitero como
protección hacia el interior.
Asoleamiento: el otro factor que determina el diseño, es la cantidad de calor que recibe
la vivienda a partir del sol. La sombra arrojada por los aleros del techo sobre las
paredes exteriores, (en especial sobre sus aberturas), determinará los índices de
temperatura que se obtengan en su interior; es por eso que hemos hecho una
simulación de las sombras arrojadas sobre las fachadas del edificio.
La orientación del edificio está dispuesta con la cara longitudinal mas cerrada hacia el
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poniente(con cierta inclinación hacia el sur) sector mas crítico en cuanto al
calentamiento que se produce en esa dirección con el sol de la tarde; con esto
podemos obtener la fachada principal siempre sombreada.
En el solsticio de diciembre (verano porque es seco ), se encuentra la menor
inclinación del sol, es decir, la trayectoria solar se encuentra más cerca del horizonte,
por lo que la incidencia es la más lateral del año, cayendo directamente sobre las
paredes; es en esta fecha donde se puede ver el mínimo de sombra del techo. La cara
poniente es iluminada casi completamente en este momento del año, de lo que se
deriva, que estará afectada durante los meses de verano.
Fuentes de documentación
1-Robert Boylestad Electrónica: Teoría De Circuitos 8va ed
2003. Pearson , España
2-Joseph Chapman Máquinas Eléctricas 4ta ed. Mcgraw Hill,
México.
3- Harper Enríquez ABC. Máquinas eléctricas 2ed 1992 Mc
Graw Hill, México.
4- Antonio Lucena Bonny Energías Alternativas Y Tradicionales: Sus
Problemas Ambientales, 1ra ed 1998, España
5- José Antonio Domínguez Energías Alternativas. 3ª ed 2004.
Pearson, España
6-Kosow Irving Máquinas Eléctricas y transformadores
2ed, 1993 prentice Hall, México.
14
7-Glover J.Duncan Sistemas de Potencia 3ed, 2003 Thonson,
México.
8-Malvino , Albert Principios de Electrónica 7ta ed 2007. Mc
Graw Hill, México.
9- Pagina web G:\Energía renovable - Wikipedia, la
enciclopedia libre.mht
MOTIVACIÓN
El diseño de asentamientos humanos debería crear un ambiente particular para que estos
aprovecharan al máximo las bondades del entorno y minimizaran las amenazas. La mayor parte
de los pueblos y ciudades en Europa se organizan sobre territorios históricos con una dilatada
interacción entorno-sociedad humana. Son pocas las ocasiones en que se parte de un suelo
urbanizable libre de condicionantes ya sean ambientales, sociales o económicos. Esta es la razón
por la que hay muy pocos ejemplos de urbanismo con criterios de sosteniblidad o también
ecourbanismo.
De forma resumida el diseño urbanístico ecológico en primer lugar atiende a una distribución de
las edificaciones que les permita aprovecharse de la captación pasiva solar, de sacar provecho
de los potenciales energéticos ya sean del suelo (geotérmicos) o geográficos (ventilación
cruzada). Organiza los espacios que rodean a los edificios para que sean capaces de variar el
microclima y además contribuyan a aumentar el nivel emotivo de sus habitantes. La felicidad de
las personas tiene mucho que ver con la calidad de un buen diseño urbanístico. Finalmente, la
organización de la trama territorial se estructura para que la movilidad de personas y mercancías
pueda minimizarse o bien sea con medios que ahorren energía. En este sentido, la combinación
de diferentes usos (residencial-laboral, ocio-residencial) facilita el uso de vehículos ligeros, no
contaminantes o una red de transporte colectivo, y determina así el gasto de energía y recursos
naturales.
El fomento de los edificios ecológicos está justificado desde el momento en que toda
nueva construcción, rehabilitación o mantenimiento de edificios (para viviendas u
oficinas) y urbanizaciones causa un impacto en el medio ambiente y suele repercutir
negativamente en los recursos naturales. A esto se suman el que consumen el 50% de
energía utilizada en un país.
Sin embargo, el daño al medio ambiente de viviendas, oficinas y centros de ocio puede
reducirse bastante. Una de las soluciones pasa por las pautas en la construcción de
15
nuevos edificios y en la rehabilitación de viviendas, tengan o no carácter de
emblemáticas, singulares o históricas.
El parque urbano representa, según cálculos publicados de diferentes estudios, la
mitad de las emisiones de dióxido de sulfuro, presente en los combustibles y residuos
domésticos; la cuarta parte de las de óxido nitroso y la tercera de las emisiones de
dióxido de carbono, que es el gas con mayor incidencia en el efecto invernadero y el
calentamiento del planeta.
Romper la tendencia
Los edificios ecológicos rompen con esta tendencia y en su edificación se utilizan
materiales más respetuosos con la naturaleza o la zona en la que se enclavan;
materiales menos contaminantes y con poco impacto ecológico: cristal, fibras
vegetales, ladrillos de cerámica, madera, morteros con cal, piedra y tierra; se procura
aislar lo más posible la edificación para impedir la entrada del frío, aunque no de la luz
y del calor solar, que conlleva de manera irremediable una subida en la tarifa del gas y
electricidad; siempre que sea posible, se evita el uso de cemento y materiales
sintéticos y se apuesta por estructuras y materiales que faciliten la integración estética
de la edificación en
el entorno paisajístico y urbano.
Ahorro energético
Los edificios ecológicos pueden obtener entre un 50% y un 80% de ahorro energético
respecto de los convencionales. Para conseguirlo, hay que tener en cuenta-en la fase
de diseño y construcción-la orientación que permita la máxima captación solar en las
épocas frías; las condiciones del terreno, el recorrido del sol y las corrientes de aire,
aplicando esos parámetros en la distribución de los espacios y la orientación de las
ventanas, ventanales y demás espacios acristalados, con el propósito de que no sea
imprescindible la utilización del aire acondicionado o calefacción.
Un aspecto importante es la distribución-con criterios de sostenibilidad- de
habitaciones, despachos, espacios comunes y de recreo. Por ejemplo, en una vivienda
familiar: la zona de día al sur; cocina, comedor y salón, al sureste; baños y lugares de
tránsito, como pasillos o vestíbulo, al norte o noroeste.
La electricidad debe instarse con criterios sostenibles. Por eso, los edificios verdes
tienen sistemas de energías renovables.
Ahorra agua es un criterio fundamental que aplican los edificios construidos con
criterios ambientales. Los cálculos realizados indican que se necesitan 3.600 litros de
agua para fabricar una tonelada de cemento.
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Proyectos para el futuro:
*nuevos materiales de construcción reciclables,
*ahorro energético en los procesos de fabricación de los materiales de
construcción, soluciones integradas, a todas las escalas, para el ahorro energético en
los
*sistemas de calefacción y refrigeración en edificios:
*Elementos de cerramiento y aprovechamiento solar pasivo (materiales
aislantes, agentes espumantes alternativos, barreras frente a la radiación
y la convección).
*Acristalamientos (sistemas avanzados de acristalamiento, aislamientos
transparentes).
*Técnicas de aclimatación energéticamente eficientes y soluciones pasivas
híbridas.
*Ventilación (sistemas de recuperación de calor, control de los flujos de
aire, aislamiento dinámico).
*Iluminación (lámparas halógenas con control de las radiaciones
infrarrojas y filamento incandescente, sistemas fluorescentes y de
transmisión de luz a través de radiofrecuencias)
*Iluminación natural (mayor y más eficiente distribución de la luz natural,
por ejemplo fibras ópticas y chimeneas de luz)
*Sistemas de gestión del consumo energético, mayor control sobre los
electrodomésticos más habituales.
*Cogeneración y pilas de combustible.
*Acumulación térmica.
*Generación de calorías y frigorías.
HIPÓTESIS DE ENTRADA:
Convertir el techo del edificio en una gran tobera doble, en la cual la reducción de la
sección transversal del ducto de aire, desde la ventana de entrada hasta la de la
ventana de salida, acelere el viento produciendo una ganancia en su velocidad.
DESARROLLO DE NUESTRA PROPUESTA:
Disponemos de un ducto de sección cuadrada, rectangular o circular, el cual reduce su
sección transversal de manera gradual, para aumentar la velocidad del viento, y la
17
potencia de aerogeneración, la cual es proporcional al cubo del incremento de la
velocidad del viento.
En el caso de la primera tobera: se produciría un incremento en la potencia eólica de
salida de molinos ubicados en la ventana de salida. Esta energía se utilizaría para
alimentar al edificio en cuestión.
La segunda sección de la tobera se aísla respecto al flujo de aire de la primera y se
combina con tubos de succión del aire caliente del edificio a través de flujo cruzado de
circulación de aire en el interior de los apartamentos, este flujo sería consecuencia de
la inducción producida en estos por el tiro forzado efecto vénturi, que produce sobre
ellos.
Asunciones o hipótesis planteadas en el aspecto de la física y la aerodinámica:
* Se calcula la presión del aire a la entrada de la tobera y a la salida de la misma.
* Se asume una reducción gradual de la sección del ducto hasta llegar a una relación
de 2:1. (esta relación puede aumentar; y con ello la velocidad del viento, pero no
dejaría mucho espacio en el extremo de salida de la tobera para la instalación de
varios aerogeneradores pequeños que alimentarían al edificio); o sea se llega a un
compromiso entre la velocidad y la capacidad de generación que permitiría la tobera.
* Se asume que la fuerza del viento y la temperatura se mantienen constantes; no así
la
presión del aire que depende también del área o sección transversal del ducto a la
salida.
NUESTRO DESARROLLO DE LAS ECUACIONES PARA LA SUPERTOBERA
EOLICA:
Fig. 2 Supertobera eólica
Si:
18
,
,
,
,
Si a su vez ( Fuerza del viento de salida )
, ,
, ,
19
, ,
Así :
Siendo (ro) la densidad específica del aire.
Ejemplo para caso de estudio:
Incremento de la potencia por el efecto tobera:
El incremento de la potencia de salida del aerogenerador (molino de viento) es:
O sea del 282.7 %.
CONCEPTUALIZACIÓN DE UNA PLATAFORMA DE AEROGENERACIÓN POR
SUPERCONOS DE TOBERAS MÓVIL SERVOCONTROLADA.
20
Fig, 3 Supercono con toberas móvil de aerogeneración
21
Fig. 4 Modelo de apartamentos para las residencias estudiantiles con toberas fijas de
aerogeneración y ventilación forzada
Fig. 5 vista lateral de una residencia estudiantil universitaria
BIBLIOGRAFIA
1- Antonio Lucena Bonny Energías Alternativas Y Tradicionales, 1ra ed 1998,
España
2- José Antonio Domínguez Energías Alternativas. 3ª ed 2004. Pearson, España
3-Kosow Irving Máquinas Eléctricas y transformadores 2ed, 1993
prentice Hall, México.
4-San José, Costa Rica Manual de energías renovables, 1era ed., España.
5-Gussow Milton Fundamentos de electricidad 1985 Mc Graw Hill,
México.
6-J.David Irwin Análisis Básico de Circuitos en Ingeniería 1997 Pearson
Education, México.
7-Glover J.Duncan Sistemas de Potencia 3ed, 2003 Thonson, México.
8-Angulo, J M.- “Curso de Robótica”, 1984 Paraninfo S.A., España.
9-Ogata Karsuhiko Ingeniería de control moderna 4 ed 2003 Prentice Hall,
México.
10-Distefano , Stubberud Retroalimentación Y Sistemas De Control. 2ed
1992 Mc Graw Hill, México.
22
11-Malvino , Albert Principios de Electrónica 7ta ed 2007. Mc Graw Hill,
México.
12-Joseph Chapman Máquinas Eléctricas 4ta ed. Mcgraw Hill, México.
13- Harper Enrriquez ABC. Máquinas eléctricas 2ed 1992 Mc Graw
Hill, México.
14-Reymond A. Serway Electricidad y magnetismo 6ed 2005 Thomson,
España.
15- Reymond A. Serway Física para ciencias e ingeniería Volumen 1, 7ta Ed.
Cerning Learning,Mexico.
16-San José, Costa Rica Manual de Energías Renovables, 1era ed., España.
INTERNET
1-http://es.wikipedia.org/wiki/Panel_solar
2-http://es.wikipedia.org/wiki/Bater%C3%ADa_(electricidad)
3-http://www.textoscientificos.com/energia/células
4-http://www.isofoton.com/
5-http://www.twenga.es/dir-Jardin-y-bricolaje,Electricidad,Panel-solar-147
6-G:\Cálculos para la electrificación solar fotovoltaica 02 CODESO.mht
7-http://www.isofoton.com/solucionesenergeticas/productos/fotovoltaica/módulos/
8-G:\Energía renovable - Wikipedia, la enciclopedia libre.mht
9-Google.com.do/Energías Renovables en República Dominicana/
CONCLUSIÓN
La transversalidad de la sostenibilidad ecológica de todo el accionar de la ingeniería
es un activo que debemos promover así también el uso y explotación de los recursos
energéticos naturales como la energía del viento y la de los rayos del sol, tan
abundantes en nuestro País, imponen una seria reflexión hacia la orientación del
currículo de la educación técnica hacia el diseño, construcción y montaje de Plantas
de producción de energía eléctrica a partir de las energías alternativas; en orden a
abastecer las necesidades nacionales, racionalizar las divisas y mejorar el
medioambiente y el ecosistema.
La utilización de módulos solares no es factible en comparación con el suministro
estatal de energía. En el transcurso de la investigación nos percatamos del elevado
23
costo a que son vendidos los módulos solares, cuyo costo por vatio es 200 Pesos
aproximadamente. Además el costo en módulos solares fue el 68% del costo total del
proyecto, sin embargo es probable que haya a largo plazo una reducción significativa
en el costo de los mismos.
Para que se pueda implementar este proyecto en la Universidad, sería necesario que
alguna institución como el PNUD, USAID, La Caja de Madrid, etc., donara los módulos
solares. La gran mayoría de las instituciones educativas en donde existen
instalaciones de sistemas fotovoltaicos, los módulos solares les han sido donados.
En términos generales, la utilización de módulos solares podría ser más viable en
lugares donde no llegue el suministro de energía eléctrica. Por ejemplo, en campos
que están ubicados a unos diez kilómetros del suministro eléctrico, es decir en lugares
donde la única contraparte sea el no tener energía eléctrica. Por consiguiente la
utilización de la energía solar vía módulos solares, dependerá en mayor medida de la
portabilidad económica y los objetivos que se persiguen.
RECOMENDACIONES
Al terminar nuestra investigación y ver los múltiples factores que intervienen en la
implementación de la energía solar en la República Dominicana, recomendamos que
todo proyecto medioambiental integre también aerogeneradores eficientes y de poca
carga panorámica para no entorpecer el ornato, teniendo como eje transversal la
sostenibilidad medioambiental:
a) Todo ingeniero o técnico realice un análisis de perfil, antes de iniciar con el
proyecto propiamente dicho.
b) Las universidades promuevan la utilización de energías alternativas a través de
alguna asignatura agregada a cada pensum.
c) Cada centro docente de ingeniería, tenga ejemplares prácticos y teóricos de
instalaciones fotovoltaicas y demás fuentes de energías alternativas.
d) La ubicación geográfica de la instalación sea evaluada antes de elegir la fuente de
energía a utilizar.
ANEXOS
ANEXOS 1
VALORACIÓN DE LOS IMPACTOS
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Para el siguiente análisis es importante conocer los criterios que utilizaremos. Luego
del cálculo del Índice Total del Impacto, se llega a una de las siguientes conclusiones:
• Compatible: de rápida recuperación sin medidas correctoras.
• Moderado: la recuperación tarda cierto tiempo pero no necesita medidas
correctoras o solo algunas muy simples.
• Severo: la recuperación requiere bastante tiempo y medidas correctoras más
complejas.
• Crítico: supera el umbral tolerable y no es recuperable independientemente de
las medidas correctoras (este es el tipo de impactos que, en teoría al menos,
hacen inviable un proyecto).
A estas resoluciones se llega a través de la siguiente formula:
(E) Extensión (puntual o amplia, con valores de 1, 3, 5).
(D) Distribución (puntual o continua, con valores de 1 y 0.5).
(O) Oportunidad (oportuna o inoportuna, con valores de 1 y 2).
(T) Temporalidad (Infrecuente, frecuente y permanente, con valores de 0.5, 1 y 2).
(R) Reversibilidad (reversible e irreversible, con valores de 1 y 2).
(S) Signo (+ ó -).
(M) Magnitud (baja, media, alta, con valores de 1, 3, 5).
Con estos valores calculamos el Índice Total de Impacto (IT), que tiene la siguiente
fórmula:
IT= [(M*T+ O) + (E*D)]*R*S
Que se valora de la siguiente manera:
30-50 Crítico.
15-30 Severo.
5-15 Moderado.
< 5 Compatible.
CALCULOS
(E) Extensión = Puntual (1)
(D) Distribución = Puntual (1)
(O) Oportunidad = Inoportuna (2)
(T) Temporalidad = Permanente (2)
(R) Reversibilidad = Irreversible (2)
(S) Signo = +
(M) Magnitud = Baja (2)
IT= [(M*T+ O) + (E*D)]*R*S
IT= [(2*2+2) + (1*1)] *2 (+)
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IT= 8 (+)
RESULTADO:
IMPACTO MODERADO
ANEXOS 2
Técnicas para climatización por tiro forzado.
26
Fig. 7 Detalles sobre climatización de las viviendas bioclimáticas 2
27
Fig.8 Bosquejos alternativos para la maqueta de la residencia estudiantil en vista de
perfil
28
ANEXOS 3
Vistas del modelo virtual computarizado de nuestro desarrollo de sostenibilidad
Fig. 11 Vistas del modelo virtual 1
Fig. 12 Vistas del modelo virtual 2
29
Fig. 13 Vistas del modelo virtual 3
Fig. 14 Vistas del modelo virtual 4
Fig. 15 Vistas del modelo virtual 5, detalle de los techos y los ductos de
aerogeneración y de climatización con las toberas situadas fijas en los techos de
los edificios
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Fig. 16 Vistas del modelo virtual 6, detalles del aire de entrada a las toberas
situadas fijas en los techos de los edificios
Fig. 17 Vistas del modelo virtual 7, detalles del tiro inducido por efecto Vénturi
31
Fig. 18 Vistas del modelo virtual 8, detalles al interior de las viviendas.
ANEXO 4
Detalles de algunos equipos a usarse
BATERIAS PROPUESTAS
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Fig. 21
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