tesis en bl n
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Alumnas:
ROMERO, Giselle
GOROJOVSKY ZAPPA, Ana Clara
UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRESFACULTAD DE ARQUITECTURA, DISEÑO Y URBANISMO
CARRERA: DISEÑO INDUSTRIAL
Trabajo final del nivel V en el Taller de Diseño Industrial
Calefón solar para viviendas sociales
Profesora Titular: Profesor Adjunto:
Docentes:
D.I. GALÁN, BeatrizD.I.BOSI, Gianpiero
D.I.FERNANDEZ, Germán; D.I. MEER, Nicolás; D.I.PORTNOY, Maia; D.I.CAVALLINI, Cristian
Buenos Aires, 05 de Noviembre 2012
© 2012, Romero - Gorojovsky Zappa
“...destacar el rol del diseñador industrial en la sociedad, su responsabilidad en la formación de la cultura material cotidiana y por ende su importancia como creador y difusor de “identidad” a través del manejo de universos simbólicos particulares. El hombre construye su realidad social al mismo tiempo que la
sociedad lo va moldeando a él. Así, cada decisión tomada afecta las maneras de concebir, aprehender y transformar el mundo circundante.”
(Serenella Cherini-Ramirez)
II
INDICE
Agradecimientos
Dedicatoria
Resumen
Abstract
Marco Teórico
Contexto Social
Definición vivienda social
1.
1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4
1.1.5
Contexto Económico
Políticas de Estado
Situación ambiental
2.
3.
3.1
3.1.1
3.2
3.2.1
3.3
3.3.1
3.3.2
4.
5.
Marco Metodológico
Consideraciones
Consideraciones Tecnológicas
Procesos de Producción
Consideraciones Sociales
Las viviendas y los recursos naturales
Consideraciones Técnicas
Geometría solar
Orientación del colector
nclinación del colector
Relevamiento
Hipótesis
Hipótesis tecnológica
Estrategia Tecnológica
3.3.3
5.1
5.1.1
I
III
V
VI
1
2
3
4
5
7
9
INDICE
5.2.
5.2.1
5.3
5.3.1
6.
6.1.
6.2
6.3
6.3.1
6.4
6.5
Hipótesis funcional
Estrategia Funcional
Hipótesis simbólica
Estrategia simbólica
Propuesta
Producto
Componentes
Logística
Lógica Productiva
Instalación
Posiciones
Conclusiones
Bibliografía
IV
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11
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14
19
20
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25
26
V
A nuestras Familias,amigos y compañeros
que nos apoyaron INCONDICIONALMENTE.
VI
Les agradecemos a todas aquellas personas que nos ayudaron en la concreción de nuestro proyecto.
Al INTI, que nos dio su apoyo y conocimientos sobre el abordaje de esta tesis; a la Cátedra Galán y su equipo docente, que nos
permitió desempeñarnos libremente y nos guiaron en las resoluciones del producto. Al Ing. Pablo Flores que nos brindó su
ayuda para la optimización tecnológica del mismo.
Entendiendo a la valoración de los recursos naturales como fuentes vitales de energía, el desarrollo de la industria nacional como factor
clave para la reactivación de la economía del país, y la necesidad básica de que todos los habitantes posean una vivienda digna, se tomaron como
premisas base para la ejecución del proyecto.Junto con las investigaciones brindadas por el INTI, y la propuesta
pedagógica de la Cátedra Galán de Diseño Industrial FADU-UBA se llevó a cabo el diseño de un calefón solar destinado a viviendas sociales.
En el siguiente trabajo se expondrán todas aquellas consideraciones que se tomaron como base de análisis para la concreción del producto, los
niveles de producción, la influencia de costos finales, y el óptimo aprovechamiento de la energía solar.
RESUMEN
1
PALABRAS CLAVE: Energía solar, Vivienda Social, Industria Nacional, Agua Sanitaria, Energías Renovables
ABSTRACT
2
Understanding the value of natural resources as vital sources of energy, the development of national industry as key to reviving the economy, and the basic need that all people possess a decent home,
taken as premises basis for project implementation.Along with research provided by the INTI, and the pedagogical, Chair of
Industrial Design FADU Galán-UBA was held to design a solar water heater intended for social housing.
In this paper, we will present all those considerations that were taken as a basis of analysis for product realization, production levels, the
influence of final costs, and optimal use of solar energy
PALABRAS CLAVE: Solar Energy, Social Housting, National Industry, Wather, Renewable Energies
1.
1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4
1.1.5
Marco Teórico
Contexto Social
La escasez de viviendas y la falta de adecuación de las mismas a las necesidades humanas, especialmente para sectores de escasos recursos, constituye un problema a nivel mundial.
Las políticas nacionales de viviendas considera a la obra pública como instrumento para apuntalar el crecimiento económico sostenido, fortalecer el equilibrio territorial de las regiones y provincias que conforman el país y promover la equidad social y una mejorar calidad de vida para todos los habitantes.La construcción de viviendas constituye una política fundamental de inclusión social ya que permite consolidar la unidad del núcleo familiar, llevando una mejor calidad de vida a la población.
Definición vivienda social
“La vivienda social se define como aquella destinada a las familias que se encuentran en situación de pobreza o pobreza extrema y de exclusión social, que son o deberían ser, favorecidas con la intervención del sector público o de entidades privadas para el mejoramiento de su condición habitacional.”
Contexto Económico
En la actualidad existe un declive económico mundial. Los puntos más urgentes son afrontar la crisis del empleo y evitar el descenso continuado del crecimiento económico.Esta crisis reflejada en el país, tuvo que ser afrontada desde el Estado con medidas económicas puestas principalmente en el desarrollo de la producción industrial, tomandolo como base para el crecimiento económico y el bajando del índice de desempleo.
Políticas de Estado
La política actual del país se basa en un proceso de reindustrialización nacional apoyado en la industria manufacturera,
priorizando el mercado interno. Par ello se prevalece la sustitución de importaciones como un punto clave para el
progreso de la industria.
En el marco del PLAN ESTRATEGICO 2020, se presentó la matriz de objetivos prioritarios de política:
“Asegurar el abastecimiento de insumos difundidos a precios y calidades competitivos, promover la sustitución de
insumos y productos diferenciados importados, promover los incrementos de escala (aumento de oferta) y mejorar la
calidad en procesos y productos, elevar la calificación y cantidad de recursos humanos, con resultados que se ponderaron
de acuerdo a su impacto.”
Situación ambiental
En las últimas décadas la contaminación se ha incrementado notablemente debido al uso ilimitado de las denominadas
energías no renovables. Esto genera una preocupación por el medio ambiente y la inclinación a obtener recursos
energéticos esta siendo cada vez mayor.
Se denomina energía renovable a 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.
La energía solar es fuente de vida y origen de la mayoría de las demás formas de energía en la Tierra. Cada año la
radiación solar aporta a la Tierra la energía equivalente a varios miles de veces la cantidad de energía que consume la
humanidad. Recogiendo de forma adecuada la radiación solar, esta puede transformarse en otras formas de energía como
energía térmica o energía eléctrica.
MARCO TEÓRICO
3
Debido a la crisis habitacional, la promoción del desarrollo de la
industria nacional y la necesidad de explotar los recursos naturales es
necesario ser estratégicos en el momento de abodar un producto.
“ “
2.
Dentro del Área Tecnológica Estratégica de Energías Renovables del Instituto Nacional de Tecnología Industrial, el subprograma de energía solar tiene, entre otros, el objetivo de apoyar a este sector de las energías renovables en la Argentina. Su meta es aportar un continuo apoyo a las empresas actuales y futuros del mercado energético alternativo y así fortalecer a la nueva industria de la energía solar local.
Marco Metodológico
+
El Ministerio de Desarrollo Social es un organismo nacional, dependiente del Poder Ejecutivo, que tiene la misión de planificar e
implementar las acciones orientadas hacia el fomento de la integración social y el desarrollo humano, la atención y la reducción de las situaciones de vulnerabilidad social, el desarrollo de igualdad de oportunidades, la protección de la familia y el fortalecimiento de
las organizaciones comunitarias.
Depende del ministerio de planificación, y contempla las políticas habitacionales, entre ellas:
Ley Nº 24.464Creación del Sistema Nacional de la Vivienda. Fondo Nacional de la
Vivienda. Destino de los fondos. Control del destino de los fondos. Consejo Nacional de la Vivienda. Entes jurisdiccionales. Sistema de créditos. Regularización dominial. Otras disposiciones. Carteras hipotecarias.
MARCO METODOLÓGICO
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El grupo público-privado del que el INTI es parte fijó su plan de acción para 2012. Aplicará 26 millones de pesos a instalar más de 2.000 calefones solares en barrios de construcción estatal.La iniciativa busca lograr que en la Argentina se haga habitual el uso de la tecnología solar térmica mediante el diseño y la fabricación e instalación de colectores solares de agua caliente sanitaria.
Objetivos principales: “mejorar las condicióones laborales del trabajador, cuidar y mejorar el medio ambiente, fortalecer a las pymes frente a situaciones de monopolio, generar y favorecer políticas de medio ambiente, la aplicación de energías renovables y demás servicios que promueven el bienestar del ciudadano y como tales están amparados por el derecho al acceso universal”.
La Propuesta: A traves del proyecto “Energía solar en la vivienda social” junto con un subsidio de $ 10 millones, planea instalar al menos 2.000 calefones solares en barrios de casas construidas por el Estado.
E-RENOVA: Con el lanzamiento del área de Generación Distribuida de Energías Renovables, el INTI busca servir a las comunidades y las empresas que apuestan por un abastecimiento energético sustentable. Con este compromiso, el INTI ha decidido abarcar seis fuentes de energía renovable (eólica, solar, hidráulica, biogás, residuos sólidos y biocombustibles de fuente no alimentaria),
Gustavo Gil; integrante del equipo de energía solar del INTI - http://www.inti.gob.ar/e-renova/erSO/er26.php
1
1
emergencia habitacional
vivienda socialaprovechamiento
de recursos
reactiva la economíagenera nuevos
puestos de trabajo
colabora con el medio ambiente
$menor consumo
3.
Tomando como base las propuestas generadas por el INTI, para la conformación de un producto que se adecue a las necesidades existentes analizadas, tales como la problemática de la emergencia habitacional, el desarrollo de productos de conformación nacional y la toma de conciencia ambiental, se considera que el aporte de diseño es fundamental a la hora de encarar dicho proyecto.
El diseño industrial como disciplina viene a cumplir en esta propuesta la búsqueda de estrategias para la conformación de un producto que no sólo satisfaga las necesidades de los usuarios sino que también lo cierre como tal, encontrando puntos de falencia en las propuestas existentes.
Es entonces un proceso de compromisos, donde se debe aplicar los conocimientos teóricos sin perder de vista las necesidades sociales, económicas y tecnológicas para la concreción del mismo.
“El diseñador tiene un papel clave en la conformación de esta nueva sociedad como un visionario y constructor de los entornos materiales, experiencias y estilos de vida. Así, el diseño tendrá un papel formativo de concientizar en relación al medio ambiente.”
Consideraciones
5
CONSIDERACIONES
puntos claves para la concreción del proyecto
MARCIO CABALLERO DE CARRANZA DUPONT - El rol del diseño en el desarrollo sostenible, 2011
Antes de comenzar con el desarrollo del producto, se tomaron consideraciones sobre aspectos Teóricos, técnicos y sociales, a tener en cuenta para el abordaje
del mismo.
2
2
3.1
3.2
3.3
Entendiendo que un requerimiento fundamental para la concreción de los calefones solares sea el bajo costo a nivel productivo, y que la implementación de la industrialización nacional sea la base del proyecto, se evaluarán las alternativas que brinda el sector para conseguir los objetivos establecidos.
Comprender al calefón solar desde una realidad productiva nacional; desde la ´fabricación y la mano de obra; observando la necesidad puntual de cada componente determinando sus posibilidades de transformación y materialización; la oferta de materiales en el mercado del país, seleccionando dentro de las alternativas materias primas de uso frecuente.
Brindar a los proyectos de viviendas sociales un producto que aporte a la calidad de vida de los habitantes.
La implementación de calefones solares no sólo da un rédito económico sino que también da la posibilidad de que la población comience a valorar los recursos naturales generando conciencia ambiental y el aprovechamiento de las energías renovales.
La energía del sol llega a la tierra en ángulos diferentes, dependiendo de la situación geográfica, hora del día y época del año.
- El movimiento del sol. El sol sale por el este, atraviesa el cielo sur y se oculta por el oeste. Debido a la inclinación del eje terrestre, estará más alto o más bajo en el cielo durante el año a medida que la tierra recorre su órbita. La posición del sol depende de la situación del observador. Por medio de mapas solares se puede determinar el movimiento del sol para cualquier día del año y para cualquier área geográfica. Para fines de aprovechamiento de energía solar, el grado de precisión que ofrecen los mapas solares es suficiente.
-Determinación de la sombra solar. El sextante es un instrumento muy útil para determinar la sombra solar, se puede utilizar para medir el ángulo con cual caerá el sol en el lugar propuesto para instalar el colector, este instrumento puede ayudar a identificar los objetos que pudieran hacer sombra sobre el colector a diferentes horas del día y en diferentes fechas. Marcando la posición y la altura de la sombra se puede proceder a tomar una decisión en cuanto a la ubicación del colector.
Los colectores se deben orientar en la dirección correcta, de manera que reciban la luz del sol durante la mayor parte del día, y deben estar inclinados al ángulo apropiado para que capten el máximo de energía durante los meses en que más se necesita.
Al ángulo que forma el colector con la horizontal también es un factor importante del diseño. El ángulo tendrá que variar de acuerdo con el área geográfica y con las necesidades de energía,
Consideraciones Tecnológicas
Consideraciones Sociales
Consideraciones Técnicas
3.1.1
3.2.1
3.3.1
3.3.2
3.3.3
Procesos de Producción
Las viviendas y los recursos naturales
Geometría solar
Orientación del colector
Inclinación del colector
La Argentina forma parte de una región privilegiada por su diversidad de suelos y climas, por su caudal de luz solar y vientos en abundancia. Se requiere para el correcto funcionamiento un posicionamiento de 45° para el óptimo rendimiento y real aprovechamiento del recurso natural.
CONSIDERACIONES
6
instrumento de navegación empleado para establecer la posición mediante la medición de la altura de las estrellas desde el horizonte
7
ANTECEDENTES
4.
A. B. C.
Para poder entender la realidad productiva que existe en el mercado de los calefones solares, se realizó un relevamiento de los mismos, y así poder obtener conclusiones que sirvan para su posterior diseño.
Se expondrán tres tipologías destacadas dentro del universo de calefones solares que representen distintas situaciones para lograr un análisis completo del mercado.
CALEFÓN SOLAR CASERO CALEFÓN SOLAR DE TERMOSIFÓN CALEFÓN SOLAR FOTOVOLTAICO
Relevamiento
A. CALEFÓN SOLAR CASERO
El calentador de agua ecológico cumple con la función principal de calentar el agua utilizando la energía y calor del sol. Logra ser un producto altamente económico y que puede ser empleado en todas las viviendas, y principalmente en la rama de interés social o un bajo nivel socio económico.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO: El agua ingresa al panel donde es calentada y se almacena en el tanque acumulador Las botellas hacen un efecto de invernadero al ser calentadas por el sol, calientan el agua que circula por allí, es de vital importancia regular el caudal de agua (si pasa mucha agua no alcanzará a calentarse) para lograr la temperatura deseada.
COMPONENTES: botellas de plástico 2L (60), cajas de cartón (50), tubo de PVC de 100 mm (70 cm), tubo de PVC de 20 mm (11.7m), 90° 20 mm codos de PVC (4), 20mm de PVC T-conectores (20), 20 mm de tapones de PVC (2), pegamento para PVC, pintura negro mate y el rodillo, papel de lija, cinta auto-fusión.
VENTAJAS: genera un ahorro de hasta un 30% en energía y minimiza los desechos de basura provenientes de sus materiales principales (plástico y cartón), generando una gran ayuda al medio ambiente. Ahorro de dinero al disminuir el uso del gas. Su costo puede rondar entre los $100, cualquier persona los puede realizar.
DESVENTAJAS: las botellas de PET se substituyen cada 5 años o cuando se han blanqueado por estar al intemperie y para el mantenimiento de la pintura. Su vida útil es baja y requiere de alto grado de mantenimiento.
B. CALEFÓN SOLAR POR TERMOSIFÓN
Su funcionamiento consiste fundamentalmente en un panel capaz de captar la radiación solar, y convertirla en calor, y almacenarla sin que se pierda la temperatura alcanzada. Conformada también por un tanque aislado del exterior a los efectos de mantener la estratificación del agua.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMINETO: el agua fría ingresa por la parte inferior del panel, y a medida que va adquiriendo temperatura, va ascendiendo por la serpentina, para luego almacenarse en el tanque acumulador, esto se da gracias al efecto termosifónico.
COMPONENTES: panel colector (marco de aluminio, vidrio templado, placas absorvedoras, aislante térmico, tuberías de cobre), acumulador, soportes.
VENTAJAS: puede alcanzar una temperatura entre 75 y 85°. Ahorro de dinero al disminuir el uso del gas.Cuidado del medio ambiente (No se usa combustibles ni se utiliza el proceso de combustión). Son silenciosos. Son seguros. No requieren mantenimiento. Tienen una vida útil de al menos 15 o 20 años.
DESVENTAJAS: traslados e instalación con riesgos de roturas. Solamente para viviendas pequeñas y/o con un calentador de gas de respaldo. Los precios rondan los $4500 y los $8000,
ANTECEDENTES
C. CALEFÓN FOTOVOLTAICO
Usa la energía proveniente del sol sin consumir gas, leña o electricidad, ahorrando hasta un 75% en el consumo de energía.Consta principalmente de 3 partes: Un sistema de tuberías de vidrio al vacío por donde circula el agua. El Termotanque, donde se almacena el agua caliente y la estructura de soporte.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO: La radiación solar es transformada en calor útil por los tubos evacuados y transmitida al agua, que de esta manera se calienta. El vacío en los tubos elimina las perdidas de calor al ambiente. El tanque aislado (termo tanque) mantiene el agua caliente las 24 horas al dia.
COMPONENTES:. Tanque, Tubos evacuados, Anillos de silicona, Reflectores, Estructura soporte.
VENTAJAS: Son fiables, requieren poco mantenimiento y no generan ningún ruido o contaminantes. Los sistemas fotovoltaicos son modulares - los bloques (módulos) ,los módulos se pueden conectar a alcanzar el poder que su aplicación requiere.Absorben no solamente los rayos solares directos (radiación solar directa) sino también el calor del medio ambiente y cuando esta nublado (radiación solar difusiva).
DESVENTAJAS: Debido a la tecnología aplicada en los tubos y los materiales con los que están realizados, su costo es elevado.
8
Los tubos de vacío en comparación con el sistema termosifonico, suponen un avance en la captación de calor en condiciones desfavorables (precisamente cuando más se necesita el calor). Sin embargo, el elevado precio de esta tecnología sólo la hace recomendable en lugares con climas muy extremos, o cuando el sistema no disponga de un apoyo de energía convencional.
Desde otro punto de vista, una ventaja añadida de los tubos es su mayor versatilidad de colocación, desde el punto de vista práctico , ya que al ser cilíndricos, toleran variaciones de hasta 25º sobre la inclinación idónea sin pérdida de rendimiento, lo que permite adaptarlos a la gran mayoría de las edificaciones existentes. A esto hay que añadir la menor superficie necesaria que precisan los tubos.
* COMPARACIONES
En resumen, los factores a tener en cuenta son muchos, pero considerando costo/beneficio, las necesidades a cubrir y las ventajas que brinda cada tipología se determina que el sistema termosifonico es el mas adecuado a la hora de implementarlo en viviendas del tipo social.
* CONCLUSIONES
HIPÓTESIS
5.Hipótesis
A partir de los antecedentes analizados y del entendimiento de las propuestas del INTI se decidió desarrollar un calefón solar que cubra con las expectativas tanto económicas como sociales.
Un producto que contemple su producción con la industria nacional; diseñar componentes que respondan a las posibilidades de los materiales y a las tecnologías alcanzables; la adaptabilidad al medio al cual va a pertenecer y coexistir; y con esto cumplir las demandas necesarias para el aprovechamiento energético natural.
La producción se va a centrar en las posibilidades tecno-productivas disponibles en la industria del país.
Sabiendo que los calefones solares se van a implementar en proyectos de planificaciones de viviendas, se puede hablar de una producción a gran escala y por este motivo se pueden determinar los medios productivos para la fabricación de piezas. Igualmente, considerando la necesidad de mantener una línea de costos baja, las alternativas de componentes estándar se priorizará.
- Producción nacional/ Materias primas nacionales
- Diseño de piezas que contribuyan al montaje del producto, la protección y seguridad de los componentes. (Ejemplo: Perfil extruido, esquinero inyectado)
- Piezas estándar para la optimización de la producción (Ejemplo: Soporte: caños cuadrados/telescópicos, perfil U)
-Prevalecer, dentro de las posibilidades del producto, costos productivos acorde a la propuesta planetada.
Al conocer las realidades de los productos actuales y de las falencias que conllevan como tales, se propone una simplificación desde la producción de cada parte del producto; reduciendo el número de piezas con una sistematización de roles de cada, contemplando el armado en fábrica y en la zona de instalación, reduciendo las dimensiones generales, contemplando traslado hacia las viviendas y la optimización en la instalación del producto.
- Contemplar la logística de traslado hacia los lugares de instalación para evitar averías en el producto.
-Armado del producto de manera sencilla desde la fábrica (montaje sistemático)
-Instalación efectiva
- Inclinación del panel solar para el óptimo aprovechamiento del sol.
- Regulaciones de alturas en los soportes para una correcta adaptabilidad en los techos de las viviendas y así conseguir un correcto uso.
-Consideración de los diferentes posicionamientos respecto a la ubicación geográfica.
-Contemplar la seguridad de los usuarios atendiendo a los agentes externos que puedan alterar el mal funcionamiento.
-Mantenimiento esporádico.
5.1
5.1.1
5.2.
5.2.1
Hipótesis tecnológica
Estrategia Tecnológica
Hipótesis funcional
Estrategia Funcional
9
HIPÓTESIS
5.3 El calefón solar tiene un enfoque altamente técnico, con el objetivo de cumplir los requisitos funcionales, donde la concreción de diseño esta puesta en optimizar los componentes y los materiales empleados.
Así mismo, a pesar de prevalecer su funcionalidad, se buscó un lenguaje formal pertenecientes a esta tipologías de productos.
Además, a través de la implementación de esta tecnologías renovables se busca la concientización de las personas acerca de este recurso natural y de las ventajas que trae su utilización, desde los económico hasta la ayuda al medio ambiente.
- Especial atención a la instalación del conjunto, comunicando a través de mecanismos simples el funcionamiento del mismo.
-Facilitar la correcta inclinación del panel colector.
- Efectividad del producto para la conciencia social.
Hipótesis simbólica
Estrategia simbólica5.3.1
factores de logística
Almacenamiento, ubicación en medios de transporte y almacenamiento desde la
planta hacia las obras
factores de uso
contemplando diferentes estadios donde los usuario van a relacionarse
con el calefon solar, desde el traslado, montado previo, montado
final e instalación.
factores de comunicación
contemplando todos los usuario que pasen por la diferentes instancias del producto, para finalmente dar a conocer el
producto y estimular su consumo
factores de producción
referido a todos los componentes, tecnologías de producción, materias primas
utilizadas, armado de componentes en fabrica.
10
11
PROPUESTA
diseñar y desarrollar un calefón solar para vivienda sociales acorde
a costos y modos productivos,
Adaptabilidad a diferentes tipologías de techos, considerado el recorrido del sol para el optimo rendimiento, y a su vez
considerado tecnologías nacionales para el desarrollo del mismo.
conformado por un panel solar y un tanque de agua que a modo de
termotanque contiene el agua que se calienta a medida que el agua pasa por
los caños del panel solar, actúa por termosifón.
INTI, institución que promueve esta fabricación a nivel nacional, apoya a la
hora de conseguir los insumos necesarios para desarrollar este proyecto, que a su
vez, orientado a viviendas sociales, ayudará a las familias que lo utilicen a reducir sus costos y colaborar con el
medio ambiente.
la idea:
la oportunidad:
el producto:
ventajas:
El calefón solar esta compuesto por cuatro partes fundamentales para el funcionamiento del sistema; un tanque acumulador, que se encarga de almacenar y
conservar el agua caliente; un panel colector, que es el que capta las radiaciones solares y de esta manera poder
transmitirlas al agua que circula por los tubos que posee internamente, y dos soportes, uno para contener el
tanque y otro que sirve de sostén al panel, dichos soportes a pesar de ser independientes entre sí actúan de manera solidaria con la totalidad del producto, ya que facilita la adaptabilidad en los distintos techos en los
que se puedan instalar los calefones, brindando la posibilidad de regulaciones según la demanda que
requiera cada caso.
Art.14 Bis de la Constitución de la República Argentina:«…El Estado otorgara los beneficios de la seguridad social, que tendrá
carácter de integral e irrenunciable. En especial,la ley establecerá: el seguro social obligatorio, que estará a cargo de entidades nacionales o provinciales con autonomía financiera y
económica, administradas por los interesados con participación del Estado, sin que pueda existir superposición de aportes; jubilaciones y pensiones móviles;
la protección integral de la familia, la defensa del bien de familia; la compensación económica familiar y el acceso a una vivienda digna.»
12
6.1. Producto:
Origen de la energía:
Contexto y forma de uso:
Aplicaciones :
Descripción técnica
Sustentabilidad
Equilibrio energético:
Calefón solar para agua caliente sanitaria
Energía Solar
Esta tecnología esta destinada al plan de viviendas sociales que a través del INTI, se quiere comenzar a implementar para contar con agua caliente sanitaria ahorrando gas, energía eléctrica oleña. Una vez instalado, este sistema no requiere mantenimiento que demande dinero. Está preparado para calentaragua a unos 50 ºC y mantenerla caliente para su consumo diario. Si el agua no es consumida,el tanque puede almacenarla 24 horas sin pérdidas considerables de calor.El sistema puede usarse con éxito en todo el país, aunque siempre considerado el apoyo para su optimo rendimiento de un termotanque.
El sistema esta constituido para ser desarrollado de forma industrial masiva, ya que al ser destino a viviendas sociales, esto dio pie a la posibilidad de diseñar piezas de manufactura mas completa como piezas inyectadas, o perfilaría de extrusión de Aluminio.
Actúa por Termosifón, la circulación del calor pasa de los captadores al depósito de almacenamiento naturalmente sin bomba ni otro dispositivo, gracia a diferencia de temperatura.Cuando el agua es calentado por el sol en los captadores, se dilata y siendo más ligera que el agua fría a volumen igual, sube:.
Por las características descriptas, la tecnología es de gran sustentabilidad, no sólo por el tipo de energía que usa sino por la durabilidad de sus materiales.
En las casas de familia se calcula que cada usuario consume 50 Litros/día de agua caliente, para duchas, lavado vajilla y ropa, etc. A partir de esto y sabiendo que cada m2 de colector puede suministrarnos aproximadamente 70 Litros/día de agua calentada 30°C sobre la temperatura del agua corriente. A partir de estos datos y del número de habitantes de la vivienda es posible establecer las dimensiones del Sistema. La cantidad de calor necesaria para calentar 80 litros de agua desde 15º C a 50º C es 2.800kcal. En el equivalente eléctrico esto significa un ahorro diario de 3,25 kW-h o mensual decasi 100 kW-h.
1a 4
5
2
3
13
La integración de los componentes para el buen funcionamiento del producto es esencial, ya que a pesar de ser piezas separadas conforman un sistema solidario
entre ellas.Por esto, son factores claves las vinculaciones que se generan en todo el producto ya que a partir de ellas se pueden concretar los requisitos tecnológicos, funcionales, y
operativos propuestos en el diseño.
1b
6
Producto
14
6.2 Componentes
- Soporte Tanque: contempla dos situaciones de uso, dependiendo del requerimiento de instalación según la disposición del techo respecto al sol. Por este motivo, se diseñaron dos soportes, que se pueden utilizar de manera independiente.
Esta conformado por dos patas telescópicas cuadradas que permiten la regulación de alturas (regulación gruesa) para facilitar el montado del sistema y otorgar estabilidad al
conjunto.Las mismas son utilizadas si es necesario darle al panel cierto grado de inclinación para
la captación de sol.
o´ring para evitar filtraciones y futuras
oxidaciones
Antivibrante.caucho espumado de alta resistencia
Compuesto por una rotula que permite laadaptabilidad a las irregularidades que
puede presentar lasuperficie de apoyo, y también facilita a la
regulación finaque le dará la estabilidad final
al soporte.
1a
El cáncamo permite el agarre de los tensores en cualquier ángulo
El cable de acero actúan como tensores para anular el movimiento
cancamoapoyo
cable de acero
15
fijación panel
zuncho
Cuando el panel queda apoyado en el techo sin ángulo y este soporte se amura directo al piso para alojar el colector En el caso que se requiera dicho ángulo, se fija por medio de bulones alsoporte 1a.
poliuretano
tanque interioracero inox 404
tanque exteriorzincado
esquema del aguapor efecto
del termosifón
regatones de caucho El tanque posee un rebaje logrado por un cilindrado con
matriz, generado un alojamiento a los zunchos, y así contener el
tanque.
se comporta eficientemente a la intemperie, es antideslizante y
garantiza que no tomen contacto los materiales entre el soporte el tanque,
evitando la corrosión.
este punto es el a traves de posiciones, fija el panel y
hace de punto fijo al conjunto, gracias a los tornillos
combinados con arandelas Nord-Lock (sistema de
bloqueo por cuña)
1b
3
2
16
Soporte Panel
4 sistema de doble rotula que no solo permite acomodar la posición con
respecto al techo sino que también acompaña al ángulo del panel
Las rótulas son autolineantes, lo que permite fijar el sistema una vez conseguida la posición
requerida
5
Material : ABSProceso: InyecciónCantidad: 4
Los esquineros favorecen el montaje de los zócalos que
conforman el panel, así como también escuadrarlo.
17
esquineroperfil extruido
perfil U
vidrio templado
caños de bronceplacas absorvedoras
base
Zocalo
Perfil “U”
* Alojamiento del vidrioy la junta plástica
* Espacio que contieneel alojamiento
de los caños y dejaespacio para la ubicación del poliuretano
* Alojamiento del fondo.
Material : Aluminio 3 mm esp.Proceso: ExtrusiónLargo a utilizar: 2m (1m por lado)/ 4m (2, por lado)Tiras de 6 m - ayudan a conformar 3 paneles / 1 1/2
El esquinero actúa como escuadra para dar estabilidad a todos los componentes del panel.
Ayuda a su vez a la protección del vidrio durante su traslado y así mismo a la alineación
de un nuevo panel si se lo requiere.
El panel solar es el encargado de contener los componentes que van a conseguir el calentamiento del agua.Su orientación va a determinar el posicionamiento del resto del producto.
6
18
Montaje de componentes internos:
1- Se agrega al marco con los 3 zócalos, esquineros y el fondo remachado, todos los componentes internos desde un lateral. (vidrio, cañería y planchuelas y poliuretano)
2- y por último se da cierre al panel con el perfil c faltante, tambien remachado.
3- Para fijar completamente el conjunto se colocan los esquineros plásticos.
Placa absorvedora(aletas)parte responsable de la absorción y transferencia de energía solar hacia los tubos verticales interconectados a través de dos tubos colectores.
poliuretanominimiza las pérdidas de
calor al ambiente. En contacto con la caja externa,revistiéndola.
Los materiales aislantes más usados son la lana de vidrio y
la espuma de poliuretano.
vidrio templado reduce la reflexión de la dirección y
aumenta la reflexión interna.
6
3
esquema de FUNCIONAMIENTO
- tuberías- agua fría- agua caliente- válvula
1
2
4
5
REFERENCIAS20cm
1-2-3-
DEPOSITO DE AGUACOLECTOR SOLARCOLECTOR DE AGUA
4-5-
TERMOTANQUESALIDA DE AGUA CALIENTE
POR GRIFO
19
1 tanque
1 panel
manguera
5 chapas base que alojan a la rótula4 rotulas macho 2 rotulas hembra1 perfil U
2 pares de patastelescópicas
1 soporte tanque2 zunchos
rollo de alambre 3 m
6.3 Logística
Aportes del producto desde el diseño
- independencia de soportes/piezas separadas
- beneficios de componentes/ aprovechamiento de tecnologías aplicadas
- contemplación de logística - generar una distancia en el apilado que la provee el esquinero inyectado protegiendo de esta manera el vidrio templado
- instalaciones futuras - en caso de requerimiento de mas de un panel por vivienda se da la posibilidad de ubicar de forma solidaria al panel existente la colocación de un nuevo colector asegurando su fijación y una instalación mas efectiva
6.3.1 Lógica Productiva
20
6.4 Instalación
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tipologías
de techos
modos
de fijación
En el momento de la instalación de debe contemplar el tipo de viviendas en la cual se colocaran los calefones. Es necesario saber la clase de techos a intervenir, la disposición de los mismos
, y a partir de esto determinar los componentes a utilizar y sus posicionamiento.
21
1a
1b
fijar la pata rotulada que soporta al tanque de agua
(en caso de que se requiera altura) o fijar
directamente el soporte del tanque.
analizar la orientación del panel1
2 considerado la ubicación del soporte, fijar la pata que soportara el panel
solar al techo.
3una vez ubicada la base al techo, colocar el panel
por rosca macho/ hembra rotuladas, permitiendo así la
22
4acolocar del mismo modo que el panel,
las patas telescópicas en la mínima posición
5en caso de requerir
altura para la posición del tanque, se vincula
con .1b 4a
6
unir el panel con el soporte del tanque. vinculadas por brazos que salen de los respectivos soportes, uniendo a través de tornillos
combinados con arandelas Nord-Lock (sistema de bloqueo por cuña)
ajuste fino ajuste grueso
23
7una vez fijado los soportes, colocar el tanque de agua, y
reforzar el soporte con 2 zunchos que se abulonan con
la estructura soporte.
9
8pata sup. izq
pata inf. der
enhebrar al carcamo el alambre de acero, cruzado, trabajando a la tracción.
por ultimo, colocar las mangueras (salida/entrada del colector al panel, entrada de agua desde
tanque, salida hacia el termotanque)
24
6.5 Posiciones
h1 h1=
REGULACIÓN DE POSICIONES
1800 mm1500 mm
1300 mm
1400 mm
700 mm
Considerando las diferentes posiciones, quedarían conformados los posibles esquemas de orientaciones.
25
“ El Diseño Industrial es una actividad proyectual que consiste en determinar
las propiedades formales de los objetos producidos industrialmente. Por
propiedades formales no hay que entender tan sólo las características exteriores,
sino, sobre todo, las relaciones funcionales y estructurales que hacen que un
objeto tenga una unidad coherente desde un punto de vista tanto del productor
como del usuario, puesto que, mientras la preocupación exclusiva por los rasgos
exteriores de un objeto determinado conlleva el deseo de hacerlo aparecer más
atractivo o también disimular sus debilidades constitutivas, las propiedades
formales de un objeto son siempre el resultado de la integración de factores
diversos, tanto si son de tipo funcional, cultural, tecnológico o económico.”
Tomás Maldonado. ICSID, 1969
25
-ROSAS CASALS, MARTÍ; Energía Solar Térmica – Universidad Politécnica de Cataluña, España 2001.
-Pérez, E.M. Energías renovables, sustentabilidad ycreación de empleo. Madrid 2001.
-IDAE. Plan de Energías Renovables 2005-2010. IDAE. 2005.
-Duffie, J.A. y Beckman, W.A. Solar Engineering of The -mal Processes. Editorial John Wiley & Sons, 1980.
-Dirección General de Estadísticas y Censos, VI Censo de Población V de Vivienda 2007, Argentina, Abril, 2008
-Fundación Salvadoreña de Desarrollo y Vivienda Mínima. Memoria de Labores 2008.
-Situación actual de la Energía Solar en Argentina; Juan Manuel García; Abril 2006
-COLECTORES SOLARES PARA AGUA CALIENTE Cora Placco, Luis Saravia, Carlos Cadena INENCO, UNSa –CONICET .Salta
-http://www.inti.gob.ar
- Constitución Nacional de la República Argentina.
BIBLIOGRAFÍA