LECTURA DEL ESPACIO ARQUITECTÓNICO COMO FUNDAMENTACIÓN PARA ELDISEÑO DEL CENTRO CULTURAL CUTZAMALI
Fundamentación Sustentable del Proyecto Arquitectónico
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El siglo XXI nació gritándole a la humanidad la consecuencia de
nuestros actos. Hablándonos acerca de la necesidad de cambiarnuestras costumbres y hábitos de consumo, debido a que
empezamos a sentir los efectos del calentamiento global y al ver
que los recursos naturales del planeta se están agotando. El
Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente
(PNUMA), ha hecho llamados a la humanidad acerca de la
necesidad de cambiar nuestros hábitos de consumo por aquellos
que sean sustentables y que logren una relación más amigable
con la naturaleza.
El crecimiento económico depende de la sociedad que provee los
recursos humanos y de capital necesarios para la producción; es la
sociedad también la que determina los patrones de consumo que inciden
sobre las decisiones que adoptan las empresas; así mismo dicho
crecimiento modifica los intereses y características de la población; el
ambiente recibirá los residuos sólidos, líquidos y gaseosos que la sociedad
genere; la producción dependerá de las disponibilidad de recursos
naturales; etc.
El desarrollo sustentable significa: la implementación de
tecnologías apropiadas y amigables con el medio ambiente que
sean adaptable al medio local y que mediante la aplicación
tecnológica sean eficientes y no dañinas. La calidad de nuestrosconocimientos sobre ecología y sobre tecnologías aplicadas
dependerá de nuestro empeño hacia las ciencias y las
tecnologías, de las ciencias de la información, economía,ciencias sociales y leyes.
Desarrollo sustentable es aqueldesarrollo que satisface las
necesidades del presente sin
comprometer la posibilidad de
las futuras generaciones parasatisfacer sus propias
necesidades
“Lester Brown, fundador del
Worldwatch Institute”
Arquitectura Sustentable,
también denominada
arquitectura sostenible,
arquitectura verde, eco-
arquitectura y arquitectura
ambientalmente consciente,
es un modo de concebir el
diseño arquitectónico de
manera sostenible, buscando
aprovechar los recursos
naturales de tal modo que
minimicen el impacto
ambiental de los edificios
sobre el medio ambiente y
sus habitantes.
S U S T E N T A B I L I D A D
Consideración de las condiciones climáticas, la hidrografía y los
ecosistemas del entorno en que se construyen los edificios, para
obtener el máximo rendimiento con el menor impacto.
Eficacia y moderación en el uso de materiales de construcción,
primando los de bajo contenido energético frente a los de alto
contenido energético
Reducción del consumo de energía para calefacción, refrigeración,
iluminación y otros equipamientos, cubriendo el resto de la demanda
con fuentes de energía renovables
Minimización del balance energético global de la edificación,
abarcando las fases de diseño, construcción, utilización y final de su
vida útil.
Cumplimiento de los requisitos de confort higrotérmico, salubridad,
iluminación y habitabilidad de las edificaciones.
P R I N C I P I O S D E L A A R Q U I T E C T U R A S O S T E N I B L E
Características necesarias para decidir la
aplicación de la ecotecnia.
• Bajo costo, larga duración.
• Incorpora poca energía.
• Mantenimiento mínimo.
• Legal.
• Segura.
• Producida localmente.
• Las soluciones se encuentran en el nivel
más bajo posible de uso de energía
Para la integración de las tecnologías apropiadas se toma en
cuanta el contexto; esto es, que estas técnicas y soluciones deben
ajustarse a las condiciones locales y comprendidas y mantenidas
por la gente del lugar.
1.- Aproximación al diseño y
métodos
• Descubrir los recursos disponibles y potenciales.
(Estudio de campo)
2.- Observación, investigación y
registro de datos.
• Plano base
• Microclima
• Hidrología
• Suelo
• Vegetación
• Fauna y flora silvestre
• Pendiente
3.- Determinar los criterios para la
toma de decisiones
• Visión de diseño
• Limites de diseño
• Valore y ética
• Necesidades e intereses
4.- Aspectos técnicos del plan de sitio
• Infra-estructuctura del sitio
• Comunicación
• Energia
• Agua• etc
5.- Aspectos sociales del
proceso de diseño
6.- Aspectos económicos
7.- Aspectos ecológicos
FUNDAMENTACION TECNOLOGICA
Los arquitectos utilizan diversas
técnicas para reducir las
necesidades energéticas de
edificios mediante el ahorro de
energía y para aumentar su
capacidad de capturar la
energía del sol o de generar su
propia energía.
Entre estas estrategias de diseño sustentable se
encuentran la calefacción
solar activa y pasiva, el
calentamiento solar de agua
activo o pasivo, la generación
eléctrica solar, la acumulación
freática o la calefacción geotérmica, y más
recientemente la incorporación en los edificios
de generadores eólicos.
S U S T E N T A B I L I D A D
E N A R Q U I T E C T U R A
¿Qué es una ecotecnia?
Es una rama aplicada de la ecología,
ciencia que estudia la interacción de la
vida en su medio o nicho ecológico y sus
distribuciones. Su etimología “oikos” que
quiere decir hogar y “logos” que quiere
decir conocimiento, estudio o tratado, se
traduce como el “conocimiento de
nuestra casa”
Las ecotecnias son un sistema de
interacción amigable del hombre con el
medio ambiente. Al mismo tiempo que
concientizan, permiten hacer un mejor uso
de los recursos naturales. Son sistemas de
instalaciones que se pueden adaptar a
cualquier espacio habitable, sobre todo
en zonas urbanas donde más se tiende al
mal manejo de los recursos.
CARACTERÍSTICAS DE LAS PRINCIPALES
ECOTECNIAS CONOCIDAS EN LA
ACTUALIDAD
Pintura natural: consiste en utilizar la
baba extraída de raquetas de nopal,
diluida en agua y mezclada con cal,
cemento blanco, sal y, si se requiere,
algún color vegetal. La mezclaresultante se aplica en muros como
pintura, con excelentes resultados.
Impermeabilizante natural con baba de
nopal: es un compuesto semejante a la
pintura natural anterior. Adicionado con
elementos como el pegazulejo, la
arena gris, el jabón de pasta y el
alumbre y aplicado en capassucesivas, permite la
impermeabilización económica de
techos y azoteas.
Lombri composta, humus de lombriz
o vermi composta: es el materialque resulta (excremento de
lombrices) de la transformación de
residuos orgánicos, como restos de
cosecha, hojas secas, desperdicios
de cocina, estiércol de animales
domésticos y ceniza o cal, además
de lombrices y composta como
alimento de las mismas.
Biodigestor: Consiste en un depósito
aislado en su totalidad donde, con
la acción de microorganismos
anaerobios, se transforman los
residuos orgánicos. Se utiliza para eltratamiento de excremento de
animales, la producción de biogas,
la purificación de aguas residuales y
la elaboración de biofertilizantes. Se
disminuye el uso de la leña.
FILTRO DE AGUAS JABONOSAS
Una forma sencilla para limpiar las aguas jabonosas de la regadera, el
fregadero y el lavadero es hacerlas pasar por un filtro sembrado con
plantas que pueden vivir con las raíces en el agua. Los papiros, totoras,
tules o espadañas son algunas de las más usuales, que intercaladas con
alcatraces, pueden, además, embellecer los patios o jardines.
El lecho poroso que forma la trama de raíces en las distintas capas de
arena, granzón, grava y piedras es lo que constituye el filtro.
Una parte del agua que entra es tomada por las plantas y evaporada, el
resto pasa por un suelo muy activo donde se limpia. La salida del filtro es
un brote de agua buena para riego de árboles y jardines.
Captación de agua de lluvia: es
un procedimiento necesario
para ahorrar y aprovechar el
recurso agua proveniente de la
lluvia. Consiste en su
recolección y almacenamiento
para uso posterior: lavar trastos
y vidrios, trapear y regar, entre
otros. Lo único para lo que está
prohibida esa agua es parabeber o preparar comida.
Hidroponía: es la técnica para
producir alimentos vegetales
en ausencia de suelo o tierra.
Se utilizan sustratos y agua en
la que se disuelven losnutrientes necesarios para el
desarrollo de las plantas.
Letrina seca: existe un alto porcentaje
de habitantes de zonas marginadasque carecen de un sistema de drenaje.
Por lo tanto, esta alternativa es
sumamente económica y evita la
contaminación que produce la
defecación al aire libre. No utiliza agua
y los residuos sirven como materia
orgánica para el suelo.
Taller de reusó de bolsas metálicas: las
bolsas de papitas están constituidas
básicamente de plástico y metal
(aluminio), combinación que es muy
difícil de separar y reciclar. Por ello, se
propone su reutilización para generarobjetos útiles: bolsas de mano, gorras,
cinturones o portarretratos, sólo hay
que acopiarlas, limpiarlas, cortarlas,
doblarlas junto con papel periódico,
tejer los fragmentos en tiras y unir éstascon hilo para elaborar el artículo final.
¿Qué es Energía Alternativa?
Genéricamente, se denomina energía alternativa, o más
propiamente fuentes de energía alternativas, a aquellas fuentes de
energía planteadas como alternativa a las tradicionales o clásicas. No
obstante, no existe consenso respecto a qué tecnologías están
englobadas en este concepto, en las definiciones más
restrictivas, energía alternativa sería equivalente al concepto de energía
renovable o energía verde, mientras que las definiciones más amplias
consideran energías alternativas a todas las fuentes de energía que no
implican la quema de combustibles fósiles (carbón, gas y petróleo) ; en
estas definiciones, además de las renovables, están incluidas la energía
nuclear o incluso la hidroeléctrica.
Los paneles fotovoltáicos convierten directamente la energía luminosa en energía eléctrica.
Paneles solares formados con módulos fotovoltaicos, Expo 2005 Aichi Japan, Japón.
SUSTENTABILIDAD POR TECNOLOGÍAS
QUE APROVECHAN LA
ENERGÍA SOLAR
P A N E L F O T O V O L T Á I C O
Los módulos
fotovoltáicos o colectores solares
fotovoltáicos (llamados a
veces paneles solares, aunque
esta denominación abarca otros
dispositivos) están formados por
un conjunto de celdas (células
fotovoltáicas) que
producen electricidad a partir de
la luz que incide sobre ellos.
El acoplamiento en serie de varios
de estos fotodiodos permite la
obtención de voltajes mayores en
configuraciones muy sencillas y
aptas para alimentar pequeños
dispositivos electrónicos.
Aplicaciones •Centrales conectadas a red con subvención a la producción••Estaciones repetidoras de microondas y de radio
•Electrificación de pueblos en áreas remotas (Electrificación rural).
•Instalaciones médicas en áreas rurales.
•Corriente eléctrica para casas de campo.
•Sistemas de comunicaciones de emergencia.
•Sistemas de vigilancia de datos ambientales y de calidad del agua.
•Faros, boyas y balizas de navegación marítima.
•Bombeo para sistemas de riego, agua potable en áreas rurales y abrevaderos para el ganado.
•Sistemas de protección catódica.
•Sistemas de desalinización.
•Postes SOS (Teléfonos de emergencia de carretera).
•Parquímetros.
Funcionamiento
Un sistema fotovoltaico típico está constituido por los elementos que se
muestran en el siguiente
C A P T A D O R D E R A D I A C I Ó N S O L A R
Un captador solar, también llamado colector solar, es cualquier dispositivo
diseñado para recoger la energía irradiada por el sol y convertirla en energía
térmica. Los colectores se dividen en dos grandes grupos: los captadores de
baja temperatura, utilizados fundamentalmente en sistemas domésticos de
calefacción, ACS (agua caliente sanitaria) y climatización de piscinas, y los
colectores de alta temperatura, conformados mediante espejos, y utilizados
generalmente para producir energía eléctrica.
Captadores de baja temperatura
•Captador solar plano, también llamado colector solar plano o panel solar
térmico, consistente en una caja plana metálica por la que circula un fluido, que
se calienta a su paso por el panel. Puede ser a su vez:
Captador plano protegido: con un vidrio que limita las pérdidas de calor.
Captador plano no protegido: sistema más económico y de bajo
rendimiento, utilizado esencialmente para climatización de piscinas.
•Panel de tubos de vacio, donde la superficie captadora está aislada del
exterior por un doble tubo de vidrio que crea una cámara al vacío. Existen dos
sistemas:
Flujo directo: el fluido circula por los tubos, como en los captadores planos.
Flujo indirecto o Heat pipe:el calor evapora un fluido en el tubo, y éste
transmite su energía al condensarse en el extremo.
Captador Solar Plano
También llamado colector
solar o panel solar térmico, es un
dispositivo que sirve para
aprovechar la energía de
la radiación solar transformándola
en energía térmica de baja
temperatura.
Aplicaciones:
•Preparación de agua caliente
para usos sanitarios
•Calefacción
•Climatización de piscinas.
FuncionamientoEl sol incide sobre el vidrio del colector, que siendo muy transparente a la longitud
de onda de la radiación visible, deja pasar la mayor parte de la energía. Ésta
calienta entonces la placa colectora que, a su vez, se convierte en emisora de
radiación en onda larga o (infrarrojos), menos energética. Pero como el vidrio es
muy opaco esas longitudes de onda, a pesar de las pérdidas por transmisión, (el
vidrio es un mal aislante térmico), el recinto de la caja se calienta por encima de
la temperatura exterior.
1.Colector Solar
2.Controlador de
bombeo, mide la
diferencia de
temperatura entre 1 y 5
3.Bomba de circulacion
4.Tanque de expansión
5.Tanque de agua con
dos
intercambiadores
de calor
6.Otra fuente de calor
(boiler
P A N E L S O L A R D E
T U B O S D E V A C I O
Es un tipo de colector solar formado
por colectores lineales alojados en
tubos de vidrio al vacío. El panel tiene
estructura de peine, con un mástil
que conduce el fluido caloportador, y
una serie de tubos a modo
de púas donde se produce la
captación de la radiación solar.
Aplicaciones:
Los tubos de vacío favorecen la
captación de calor en condiciones
desfavorables, 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.
Funcionamiento 1) La radiación solar incide en el absorbedor que se calienta y transmite ese calor al tubo. 2) el calor recibido provoca que el fluido en el interior del tubo se evapore y ascienda por tanto energía (calor latente) 3) El fluido evaporado cede su calor latente al fluido más frio que circula por el exterior de la cabeza del tubo y al hacerlo se licua 4) El fluido de nuevo en estado liquido cae por gravedad al fondo del tubo para reiniciar el proceso.
C O C I N A S O L A R.
Las cocinas solares son artefactos
que permiten cocinar alimentos
usando el sol como fuente de
energía.
Aplicaciones:
Se puede utilizar para otros muchos
fines distintos de los culinarios . Así,
dentro del campo alimentario se
aplica a:
1) Elaboración de confituras y
compotas.
2) Desecado de frutas y verduras
3) ídem en el caso de productos de
origen animal como los pescados.
4) Descongelado y recalentado de
alimentos.
5) Elaboración de conservas, etc.
En el campo sanitario son múltiples sus
aplicaciones que van de la pasterización
del agua, zumos de frutas y productos
lácteos al tratamiento de material sanitario
por la esterilización y/o tyndalización .
Tales aplicaciones son especialmente útiles
en condiciones de desastres naturales,
calamidades varias como en
circunstancias bélicas, pues permite
aportes energéticos libres de suministros
externos.
FuncionamientoExisten dos sistemas de cocinas
solares: los basados en el principio de
acumulación y en él de
concentración.
En el primero, un recinto aislado
térmicamente por todas partes, menos
por la cara orientada hacia el Sol
cubierta con un material transparente
a la radiación solar, por lo general
vidrio o plástico, nos permite recibir la
energía radiante solar y almacenarla
en su interior gracias al efecto
invernadero.
En el caso de utilizar este sistema como
cocina solar se sitúa en su interior un
recipiente con los alimentos a cocinar.
De este modo se pueden alcanzar de
90 a 120 grados centígrados, según el
modo como se haya construido esta
cocina.
Funcionamiento En el segundo caso, un sistema de
concentración por lo general de
naturaleza parabólica intercepta
también la energía radiante solar
llevándola a su zona focal.
Sistemas como los de la cocina
parabólica K14, para una
intersección de 2 metros
cuadrados ofrece una potencia
de 1Kw con un rendimiento del 50
por ciento.
De este modo se logra un elevado
aprovechamiento térmico en la
olla donde se concentra la
energía solar.
En este segundo caso se alcanzan
temperaturas mayores respecto a
las cocinas de acumulación,
como mínimo 200 grados, con
ello se pueden realizar no sólo
operaciones de hervir, estofar,
cocer al vapor, sino además freír
y asar
SUSTENTABILIDAD POR
TECNOLOGÍAS QUE
APROVECHAN LA
ENERGÍA EÓLICA
La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas
de aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia
áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales al
gradiente de presión.
Los vientos son generados a causa del calentamiento no uniforme de la
superficie terrestre por parte de la radiación solar, entre el 1 y 2% de la
energía proveniente del sol se convierte en viento. De día, las masas de
aire sobre los océanos, los mares y los lagos se mantienen frías con
relación a las áreas vecinas situadas sobre las masas continentales.
Los continentes absorben una menor cantidad de luz solar, por lo tanto el
aire que se encuentra sobre la tierra se expande, y se hace por lo tanto
más liviana y se eleva. El aire más frío y más pesado que proviene de los
mares, océanos y grandes lagos se pone en movimiento para ocupar el
lugar dejado por el aire caliente.
Parque eólico
E L V I E N T O
Se denomina energía renovable a la energía que se obtiene defuentes naturales virtualmente inagotables, ya sea por la
inmensa cantidad de energía que contienen, o porque son
capaces de regenerarse por medios naturales.
Las fuentes renovables de energía pueden dividirse en dos
categorías: no contaminantes o limpias y contaminantes. Entre
las primeras:
energía eólica: El término eólico viene del latín Aeolicus(griego antiguo Αἴολος / Aiolos),
perteneciente o relativo a Éolo o Eolo, dios
de los vientos en la mitología griega y, por
tanto, perteneciente o relativo al viento. La
energía eólica ha sido aprovechada desde
la antigüedad para mover los barcosimpulsados por velas o hacer funcionar la
maquinaria de molinos al mover sus aspas.
Es la energía obtenida de la fuerza
del viento, es decir, mediante la
utilización de la energía cinéticagenerada por las corrientes deaire, y que es transformada en
otras formas útiles para las
actividades humanas.
Ha sido aprovechada desde la
antigüedad para mover los barcos
impulsados por velas o hacer
funcionar la maquinaria de molinos
al mover sus aspas.
La energía eólica es un recurso
abundante, renovable, limpio y
ayuda a disminuir las emisiones de
gases de efecto invernadero alreemplazar termoeléctricas a base
de combustibles fósiles, lo que la
convierte en un tipo de energía
verde.
E N E R G Í A E Ó L I C A
E N E R G Í A E Ó L I C A En la actualidad, la energía
eólica es utilizada
principalmente para producir
energía eléctrica mediante
aerogeneradores.
. Se obtiene a través de unas
turbinas eólicas que son las
que convierten la energía cinética del viento en
electricidad por medio de
aspas o hélices que hacen
girar un eje central conectado,
a través de una serie
engranajes (la transmisión) a un generador eléctrico.
Parque eólico en Tehachapi Pass, California
Central eoloeléctrica "La venta" ubicada en Oaxaca, México.
La energía del viento es utilizada mediante el uso de máquinas eólicas (o aeromotores) capaces de
transformar la energía eólica en energía mecánica de rotación utilizable, ya sea para accionar
directamente las máquinas operatrices, como para la producción de energía eléctrica.
En este último caso, el sistema de conversión, (que comprende un generador eléctrico con sus sistemas
de control y de conexión a la red) es conocido como aerogenerador.
En estos la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico se hace girar el rotor de un
generador, normalmente un alternador, que produce energía eléctrica. Para que su instalación resulte
rentable, suelen agruparse en concentraciones denominadas parques eólicos.
A E R O G E N E R A D O R E S
Parque Eólico "El Páramo" , Alfoz de Quintanadueñas
La energía del viento es utilizada mediante el uso de máquinas eólicas (o aeromotores)
capaces de transformar la energía eólica en energía mecánica de rotación utilizable,
ya sea para accionar directamente las máquinas operatrices, como para la producción
de energía eléctrica.
En este último caso, el sistema de conversión, (que comprende un generador eléctrico
con sus sistemas de control y de conexión a la red) es conocido como aerogenerador.
En estos la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico se hace
girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que produce energía
eléctrica. Para que su instalación resulte rentable, suelen agruparse en concentraciones
denominadas parques eólicos.
A E R O G E N E R A D O R E S
Parque Eólico "El Páramo" ,
Alfoz de Quintanadueñas
FuncionamientoUn aerogenerador es un generador eléctrico movido por una turbina accionada por el viento (turbina eólica). Sus precedentes directos son los molinos de viento que se empleaban para la molienda y obtención de harina. En este caso, la energía eólica, en realidad la energía cinética del aire en movimiento, proporciona energía mecánica a un rotor hélice que, a través de un sistema de transmisión mecánico , hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador trifásico, que convierte la energía mecánica rotacional en energía eléctrica.
Existen diferentes tipos de aerogeneadores, dependiendo de su potencia, la disposición de su eje de rotación, el tipo de generador etc.
Los aerogeneradores pueden trabajar de manera aislada o agrupados en parques eólicos o plantas de generación eólica, distanciados unos de otros, en función del impacto ambiental y de las turbulencias generadas por el movimiento de las palas.
Para aportar energía a la red eléctrica, los aerogeneradores deben estar dotados de un sistema de sincronización para que la frecuencia de la corriente generada se mantenga perfectamente sincronizada con la frecuencia de la red.
Aerogeneradores 28 kilómetros mar adentro en
la parte belga del Mar del Norte
1. Cimientos
2. Conexión a la red eléctrica
3. Torre
4. Escalera de acceso
5. Sistema de orientación
6. Góndola
7. Generador
8. Anemómetro
9. Freno
10. Caja de cambios
11. Pala
I2. Inclinación de la pala
13. Rueda del rotor
Esquema de una turbina eólica
VENTAJAS Y FUNDAMENTACIÓN DE LA ENERGIA EÓLICA
Es un tipo de energía renovable ya que tiene su origen en procesos atmosféricos
debidos a la energía que llega a la Tierra procedente del Sol.
Es una energía limpia ya que no produce emisiones atmosféricas ni residuos
contaminantes.
No requiere una combustión que produzca dióxido de carbono (CO2), por lo que no
contribuye al incremento del efecto invernadero ni al cambio climático.
Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines, por ejemplo en zonas
desérticas, próximas a la costa, en laderas áridas y muy empinadas para ser
cultivables.
Puede convivir con otros usos del suelo, por ejemplo prados para uso ganadero o
cultivos bajos como trigo, maíz, patatas, remolacha, etc.
Crea un elevado número de puestos de trabajo en las plantas de ensamblaje y las
zonas de instalación.
Su instalación es rápida, entre 6 meses y un año.
Su inclusión en un sistema ínter ligado permite, cuando las condiciones del viento
son adecuadas, ahorrar combustible en las centrales térmicas y/o agua en los
embalses de las centrales hidroeléctricas.
Su utilización combinada con otros tipos de energía, habitualmente la solar,
permite la autoalimentación de viviendas, terminando así con la necesidad
de conectarse a redes de suministro, pudiendo lograrse autonomías
superiores a las 82 horas, sin alimentación desde ninguno de los 2 sistemas.
La situación actual permite cubrir la demanda de energía en España un 30%
debido a la múltiple situación de los parques eólicos sobre el territorio,
compensando la baja producción de unos por falta de viento con la alta
producción en las zonas de viento. Los sistemas del sistema eléctrico
permiten estabilizar la forma de onda producida en la generación eléctrica
solventando los problemas que presentaban los aerogeneradores como
productores de energía al principio de su instalación.
Posibilidad de construir parques eólicos en el mar, donde el viento es más
fuerte, más constante y el impacto social es menor, aunque aumentan los
costes de instalación y mantenimiento. Los parques offshore son una
realidad en los países del norte de Europa, donde la generación eólica
empieza a ser un factor bastante importante.
VENTAJAS Y FUNDAMENTACIÓN DE LA ENERGIA EÓLICA
El calor de la Tierra: energía geotérmica:
es aquella energía que puede ser
obtenida por el hombre mediante el
aprovechamiento del calor del interior
de la Tierra.
Parte del calor interno de la Tierra
(5.000 °C) llega a la corteza terrestre.
En algunas zonas del planeta, cerca
de la superficie, las aguas subterráneas
pueden alcanzar temperaturas de
ebullición, y, por tanto, servir para
accionar turbinas eléctricas o para
calentar.
El calor del interior de la Tierra se debe
a varios factores, entre los que
destacan el gradiente geotérmico y el
calor radiogénico. Geotérmico viene
del griego geo, "Tierra"; y de thermos,
"calor"; literalmente "calor de la Tierra".
Los ríos y corrientes de agua dulce: energía hidráulica o
hidroeléctrica:La energía potencial acumulada en los saltos de agua puede sertransformada en energía eléctrica. Las centrales hidroeléctricasaprovechan la energía de los ríos para poner en funcionamientounas turbinas que mueven un generador eléctrico. En España seutiliza un 15 % de esta energía para producir electricidad.Uno de los recursos más importantes cuantitativamente en laestructura de las energías renovables es la procedente de lasinstalaciones hidroeléctricas; una fuente energética limpia yautóctona pero para la que se necesita construir infraestructurasnecesarias que permitan aprovechar el potencial disponible conun coste nulo de combustible. El problema de este tipo de energíaes que depende de las condiciones climatológicas.
El Sol: energía solar: La energía solar es una fuente de vida y origen de la mayoría delas demás formas de energía en la Tierra. Cada año la radiaciónsolar aporta a la Tierra la energía equivalente a varios miles deveces la cantidad de energía que consume la humanidad.Recogiendo de forma adecuada la radiación solar, esta puedetransformarse en otras formas de energía como energíatérmica o energía eléctrica utilizando paneles solares.
Mediante colectores solares, la energía solar puede transformarseen energía térmica, y utilizando paneles fotovoltaicos la energíaluminosa puede transformarse en energía eléctrica. Ambosprocesos nada tienen que ver entre sí en cuanto a su tecnología.Así mismo, en las centrales térmicas solares se utiliza la energíatérmica de los colectores solares para generar electricidad.
la energía renovable producida por las olas del mar, las mareas,la salinidad y las diferencias de temperatura del océano. Elmovimiento del agua en los océanos del mundo crea un vastoalmacén de energía cinética o energía en movimiento. Estaenergía se puede aprovechar para generar electricidad quealimente las casas, el transporte y la industria. Los principalestipos son:
•Energía de las olas, olamotriz o undimotriz.
•Energía de las mareas o energía mareomotriz.
•Energía de las corrientes: consiste en el aprovechamiento dela energía cinética contenida en las corrientes marinas. Elproceso de captación se basa en convertidores de energíacinética similares a los aerogeneradores empleando en estecaso instalaciones submarinas para corrientes de agua.
•Maremotérmica: se fundamenta en el aprovechamiento dela energía térmica del mar basado en la diferencia detemperaturas entre la superficie del mar y las aguas profundas. Elaprovechamiento de este tipo de energía requiere queel gradiente térmico sea de al menos 20º. Las plantasmaremotérmicas transforman la energía térmica en energíaeléctrica utilizando el ciclo termodinámico denominado “ciclode Rankine” para producir energía eléctrica cuyo foco calientees el agua de la superficie del mar y el foco frío el agua de lasprofundidades.
•Energía osmótica: es la energía de los gradientes de salinidad.
Los mares y océanos: energía mareomotriz:
Las contaminantes se obtienen a partir de la materia orgánica
o biomasa, y se pueden utilizar directamente como combustible (madera
u otra materia vegetal sólida), bien convertida en bioetanol o biogás
mediante procesos de fermentación orgánica o en biodiésel, mediante
reacciones de transesterificación y de los residuos urbanos.
Las energías de fuentes renovables
contaminantes tienen el mismo problema
que la energía producida por
combustibles fósiles: en la combustión
emiten dióxido de carbono, gas de efecto
invernadero, y a menudo son aún más
contaminantes puesto que la combustión
no es tan limpia. Se encuadran dentro de
las energías renovables porque mientras
puedan cultivarse los vegetales que las
producen, no se agotarán. También se
consideran más limpias que sus
equivalentes fósiles, porque teóricamente
el dióxido de carbono emitido en la
combustión ha sido previamente
absorbido al transformarse en materia
orgánica mediante fotosíntesis.
Las earthship, es una técnica utilizando
materiales naturales o reciclados.
Diseñadas inicialmente por la empresa
Earthship Biotecture of Taos en Nuevo
México, son construidos generalmente de
neumáticos rellenos de tierra, usando la
masa termal para regular de manera
natural la temperatura interior. Son
generalmente hogares auto-suficientes
minimizando energía y combustibles
fósiles. Estos edificios utilizar especialmente
el sol. Por ejemplo, las ventanas de cara al
sol de los muros admiten luz y calor, y los
edificios suelen tener la forma de una
herradura para maximizar la luz natural y
para ganar mas sol durante los meses de
invierno. Los densos muros interiores
proporcionan masa termal que regula y
aisla la temperatura interior de
temperaturas cálidas o frías exteriores. Los
muros internos que no son maestros suelen
ser hechos en estructuras de panel de latas
recicladas. Se suelen unir con estuco.
SUSTENTABILIDAD POR
TECNOLOGIAS QUE APROVECHAN
LAS AGUAS RESIDUALES
TRATAMIENTO Y RECUPERACION DE AGUAS RESIDUALES EN AREAS URBANAS
FUNDAMENTACION
La presión sobre los recursos naturales de agua es cada vez más intensa y evidencia impactos preocupantes en el
ecosistema. Los planteamientos de grandes infraestructuras hidráulicas, dominantes durante el siglo XX, se muestran
ineficaces para resolver el problema latente de la escasez de agua.
Es imprescindible buscar nuevas fórmulas para satisfacer la demanda de los consumidores de forma racional. La
"Gestión de la Demanda" es un paso imprescindible pero no único. Otros principios, como una eficiente gestión de las
aguas residuales urbanas, contribuirían a paliar el problema de la sequía.
La reutilización de las aguas, directa o planificada, ha demostrado sus ventajas:
· Posibilita un incremento sustancial de los recursos hídricos existentes en las zonas donde el efluente depurado se
vierte al mar.
· Posibilita una mejor gestión de los recursos, al sustituir con aguas regeneradas volúmenes de agua de mayor calidad
que pueden, de esta forma, utilizarse para fines como el abastecimiento humano.
· Reduce el aporte de contaminantes a los cursos naturales de agua.
· Posibilita el ahorro energético, al evitar la necesidad de aportar caudales adicionales de agua desde zonas más
alejadas a la que se encuentra la planta de regeneración del efluente depurado.
· Aprovechamiento de los elementos nutritivos contenidos en el agua depurada.
· Mayor fiabilidad y regularidad del agua disponible.
Recuperación de aguas residuales urbanas: Tipos
Reutilización en agricultura
Los efluentes utilizados para riego proceden de colectividades urbanas con mezcla de aguas
domésticas y aguas depuradas procedentes de industrias. Las aguas residuales brutas no suelen
utilizarse para riego de especies de consumo, aunque sí para riego de especies arbóreas con
finalidad de producción forestal.
Las aguas residuales presentan unas ventajas e inconvenientes en su uso agrario frente a un agua
no contaminada:
· Agua residual: aporta abundantes elementos nutritivos (es un agua fertilizada), pero conlleva
riesgos sanitarios con posible contaminación de los acuíferos.
· Agua no contaminada: no presenta problemas sanitarios, el riesgo de contaminación es nulo y su
poder fertilizante escaso.
Reutilización con fines municipales y recreativos
Este tipo de reutilización va dirigida principalmente a los siguientes usos:
· Riego de masas forestales de propiedad pública.
· Riego de parques y jardines públicos.
· Riego de calles.
· Embalsamiento para prevención de incendios municipales y forestales.
· Creación de lagos artificiales.
Esta reutilización conlleva una infraestructura consistente en una red de distribución doble, una para
el agua potable y otra para el agua que va a ser reutilizada. Esta doble red presenta el problema de
poder contaminar el agua potable, con lo cual se han de tener en cuenta criterios técnicos y
sanitarios.
El consumo de agua residual para estos fines puede equilibrar la producción, siendo nulo el exceso
de agua residual depurada y evitando problemas derivados del impacto medioambiental. A su vez,
en determinadas épocas del año en que la producción de agua residual es mayor, el exceso
generado puede ser acumulado en lagos o embalses reguladores para su uso en la extinción de
incendios forestales.
Reutilización para transporte y lavado
Entre los usos que se puede dar al agua residual en este tipo de actividades, tenemos:
· Lavado de materias primas (carbón, azucareras, etc.) y su transporte.
· Lavado de productos acabados o semiacabados (pastas en papeleras, productos de laminado, pieles en curtidurías, tejidos en
tintorería, etc.)
· Lavados de mantenimiento (vagones, suelos, calles de polígonos industriales, fachadas, etc.).
· Lavado del gas antes de su vertido en la atmósfera.
Para este tipo de actividades, el agua residual procede del agua residual municipal de tipo doméstico y puede ser mezclada con aguas
industriales. No es necesaria una calidad muy apreciable para estos fines, no obstante el agua municipal debe ser previamente depurada
con, al menos, un tratamiento secundario.
Potabilización del agua residualLa potabilización de las aguas residuales urbanas es la utilización más costosa que se puede llevar a cabo, ya que se exigen unos
rigurosos criterios de calidad. La O.M.S. recomienda las siguientes indicaciones sanitarias:
Ningún microorganismo coliforme fecal en 100 ml.
Ninguna partícula vírica en 100 ml.
Ningún efecto tóxico en el hombre.
Observación de los demás criterios aplicables al agua potable.
Reutilización para el calentamiento de sistemasEl agua residual urbana, en épocas frías, tiene una temperatura media de 15º C, superior, por tanto, a las aguas continentales o
marítimas. Este ligero incremento térmico puede aprovecharse mediante el empleo de bombas de calor cuyo funcionamiento está basado
en el cambio de estado de un gas.
En el paso de estado del gas a líquido, se cede al entorno una cierta cantidad de calor, y luego este líquido, al evaporarse, absorbe calor
del exterior, completándose así el ciclo.
Realmente utilizar el agua residual depurada para el calentamiento de edificios o calles exige tener en cuenta unas condiciones
climáticas extremas con inviernos largos y rigurosos y que aconsejen los costos de una infraestructura para esta reutilización. La
recuperación de calor es más típica de establecimientos industriales que de edificios.
Reutilización para producción de biomasaEl agua residual urbana puede ser empleada como fuente de nutrientes para el desarrollo y crecimiento de seres vivos. El caso más
frecuente es el riego de especies agrícolas o forestales; sin embargo, y dentro de este reino vegetal, existen otras vías de aplicación que
se encuentran en fase de investigación y desarrollo (tales como la producción de microalgas como aprovechamiento conjunto de la
energía solar y la energía potencial del agua residual).
La producción de biomasa animal tiene hoy en día una aplicación más directa desde el punto de vista comercial, aunque su aplicación es
aún muy escasa, siendo la piscicultura la técnica más empleada.
LA FOSA SÉPTICA
Es común encontrar una gama muy amplia de formas de disponer el agua con el nombre genérico de fosa séptica, sin
embargo no todas cumplen con el objetivo de liberar los acuíferos de contaminación, debido que suelen confundirse con
pozos negros o de absorción, en los que las aguas son infiltradas al suelo sin un verdadero tratamiento. También suelen
llamarse de este modo a tanques de sedimentación y almacenamiento que son vaciados periódicamente, para trasladarlos a
un sitio donde se puedan arrojar con impunidad.
El modelo de fosa mas funcional es el tanque de tres cámaras con una secuencia de tratamiento que consiste en primer lugar
en una cámara de sedimentación que en algunos casos también cumple la función de trampa de grasas, de allí el agua pasa
a una cámara con condiciones anaerobias donde se reduce la carga orgánica disuelta. La tercera cámara cumple las
funciones de sedimentador secundario para clarificar el agua antes de ser dispuesta en un campo de oxidación. El problema
básico de las fosas sépticas es que suelen acumular lodos hasta el punto de saturación, lo cual se incrementa si la fase
anaerobia no funciona correctamente. El efluente debe necesariamente ser tratado en un campo de oxidación antes de infiltrar
al suelo y los lodos extraídos necesitan tratamiento adicional.
PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS
SISTEMA MIXTO
Los sistemas mixtos de tratamiento domiciliario son aquello en los que se arman con diferentes sistemas de tratamiento con el
fin de lograr la máxima remoción en el menor espacio posible estos pueden combinar digestores para aguas negras, lechos
vegetales, sistemas de enramado, aireadotes, etc. Básicamente consisten en la adaptación practica de los diferentes
sistemas en un todo integrado que se adapte a las necesidades especificas de cada lugar.
Biodigestores anaerobios:
El uso de digestores anaerobios es más común cada día, ya sea para el tratamiento de excretas animales, la producción de
biogás, la purificación de aguas residuales, y la elaboración de biofertilizantes.
Existen varios tipos de biodigestores y se clasifican según el régimen de carga y la dirección del flujo en su interior.
Régimen:
-flujo continuo: son los que reciben su carga por medio de una bomba que mantiene una corriente continua.
-flujo semi-continuo son los que reciben una carga fija cada día y aportan la misma cantidad
-estacionarios son los que se cargan de una sola ves y pasado el tiempo de retención se vacían completamente.
Dirección:
Flujo horizontal (tubulares) generalmente con forma de salchicha se cargan por un extremo y la carga diaria va desplazando
por su interior la precedente.
Flujo ascendente la carga se inyecta en el fondo del recipiente y fluye hacia la parte superior.
SISTEMAS DE LODOS ACTIVADOS
Descripción del Sistema
Es un sistema compacto, que utiliza muy poco espacio y dependiendo del soplador utilizado, tiene altas posibilidades de
generar contaminación acústica.
Su funcionamiento se basa en la generación de un ambiente artificial, propicio para la proliferación de bacterias específicas,
tanto anaeróbicas como aeróbicas, encargadas de realizar la digestión de la materia orgánica. Esto lo logra mediante la
utilización de una serie artefactos mecánicos distribuidos a lo largo del proceso.
Lo antes dicho implica que si uno de los artefactos mecánicos deja de funcionar o pierde su eficiencia, el delicado equilibrio
biológico establecido para el tratamiento de las aguas se verá alterado y la eficacia del sistema decaerá de manera
inmediata. Presentando síntomas como emanación de olores ( luego de 24 hrs. de no funcionamiento), generación efluentes
contaminados o inutilización de alcantarillados. Lo cual significa que la eficacia del sistema de Lodos Activados por Aireación
Extendida tiene una alta vulnerabilidad ante la falla o descalibración de las unidades mecánicas que la componen (tales
unidades mecánicas se refieren a: bomba de alimentación, soplador de aire, bomba de retorno de lodos, difusores de aire).
PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS
REACTOR BIOLOGICO DE AIRE
El reactor biológico de aire basa su funcionamiento en la tecnología
aeróbica de lodos activos, transformando las aguas servidas en un
liquido claro, sin partículas visibles y sin olor, pudiendo ser usados en el
riego de jardines o cultivos si es complementado con un sistema de
desinfección.
El reactor biológico de aire se puede adquirir de dos maneras , como
una unidad prefabricada de plástico reforzado de fibra de vidrio o acero
estructural o bien construido en terreno a base de hormigón armado.
REACTOR BIOLOGICO DE AIRE
Su diseño tiene la capacidad de tratamiento de 1000 a 2000lts al /día (5
a 10 persona) pudiendo ser instalado en por unidad o en grupos para
aumentar su volumen de tratamiento.
Su proceso de depuración del bioreactor logra una salida de agua clara,
sin partículas visibles, ideales para descargar a drenes de absorción o
pozos absorbentes . Este tipo de proceso tiene lugar a través de una
serie de reacciones bioquímicas que se realizan por cuatro tipos de
microorganismos e identificándose en cuatro etapas en el proceso; una
fase Hidrolitica, una fase acidogenica, una fase acetogenica y una fase
metanogenica.
SISTEMA BIOFILTRO
Esta tecnología consta de un lecho filtrante compuesto por lombrices, las cuales tienen excelentes características
degradadoras en el tratamiento de residuos orgánicos sólidos.
El agua servida es regada sobre un lecho compuesto por distintos estratos, conteniendo en los medios, un alto
número de lombrices.
El agua servida escurre por el medio filtrante quedando retenida la materia orgánica.
La materia orgánica del agua servida es consumida por las lombrices, pasando una parte menor de ella a
constituir masa corporal de las lombrices y otra mayor deyecciones de las mismas; estas últimas constituyen el
llamado humus de lombriz.
Los microorganismos presentes en el agua servida son reducidos debido a sustancias generadas por las
lombrices y los demás microorganismos consumidores de materia orgánica que viven junto a ellas.
Es un sistema que requiere más espacio que los sistemas ya mencionados pero a deferencia del sistema de Lodos
Activados, este no produce contaminación acústica, ni lodos contaminantes.
El Biofiltro involucra solo un elemento mecánico, que es la bomba impulsora.
Su funcionamiento se basa en la las propiedades naturales de vida de los elementos vivos implicados el Biofiltro,
por lo tanto no es necesario generar condiciones artificiales de las cuales dependa su eficacia en el tratamiento de las aguas
servidas. Lo cual da lugar a una mínima tasa de vulnerabilidad del sistema.
El lecho filtrante no se impermeabiliza: El Biofiltro tiene una diferencia muy importante respecto de otros sistemas de
filtros, nunca se colmata o impermeabiliza. Esta característica se debe principalmente a la acción de las lombrices que, con
su incansable movimiento, crean túneles y canales que aseguran en todo momento la alta permeabilidad del filtro. Los
materiales sólidos orgánicos presentes en el agua servida, que colmatan o tapan otros filtros, en este caso son digeridos por
las lombrices.
Como tratamiento posterior, requiere un proceso de desinfección para reducir la cantidad de microorganismos del agua
tratada por la planta
Calidad de Agua Efluente
El efluente cumple con la norma de riego, por lo tanto
puede ser vertido en causes de tipo superficial.
Capacidad de Infiltrar las Aguas en el Suelo
No requiere infiltrar el agua tratada en el suelo
Generación de Humus
Humedales artificiales
Los humedales naturales son grandes extensiones de terrenos encharcados de agua, como ciénagas o marismas. Estos
sistemas actúan como biofiltros natural, eliminando sedimentos y contaminantes (por ejemplo metales pesados) de las
aguas. Frente a estos, los humedales artificiales se pueden definir como sistemas específicamente construidos para el
control de contaminantes y la gestión de residuos acuosos en lugares donde no existen humedales de forma natural. Los
humedales artificiales se han usado con éxito para el tratamiento de aguas residuales con diferentes tipos, como
procedentes de hospitales, aguas residuales municipales, procedentes de la actividad agrícola o del drenaje de minas. La
vegetación presente en un humedal proporciona un sustrato orgánico (raíces, tallo y hojas) en el que los microorganismos
capaces de asimilar batería orgánica residual (acción depuradora) pueden fijarse y crecer. Esto, junto con procesos químicos
naturales, permite la eliminación de contaminantes y la depuración efectiva del agua residual. En la figura 1 se representa de
manera esquemática la estructura de un humedal artificial.
Estos sistemas de depuración permiten tratar aguas residuales con diferentes tipos de contaminantes y en diferente
concentración, permiten el reciclado y reutilización del agua de una manera relativamente sencilla, los gastos de operación y
mantenimiento son bajos y no requieren personal cualificado ni maquinaria específica para su operación.
Estructura interna de un humedal
artificial (Fuente: Javier Montero,
coordinador del proyecto de
humedales artificiales de RDT-
FVF-Anantapur).
EL ARQUITECTO EN LA ESCACES DE AGUA
Como diseñadores debemos tomar en cuenta este tema en el momento en que estamos diseñando cualquier tipo de obra,
la reutilización de agua no es un tema nuevo, sin embargo, no es algo que se lleve a cabo con frecuencia este tipo de
proyectos no se da en las grandes urbes como la Ciudad de México, son pocos los casos de casas ecológicas las cuales
en algunas casos no están habitadas sino que funcionan como una especie de museo, mostrando que es lo que se debería
hacer, la realidad es que se construye con los mismos criterios de hace 40 años.
Sin embargo, actualmente se están llevando acabo acciones para tratar de resolver un poco este problema como son:
*Captación de aguas pluviales, que puede ser usada de la siguientes formas .
Almacenada para riego de áreas verdes, para suministro de agua en excusados.
Reinyectada al manto freático por medio de pozos de absorción .
Para uso domestico pasando primero por una serie de filtros (carbón activo, arena grava), que la purifican.
