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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA
UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LÓPEZ MATEOS” SECCION DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN
MODELO DE VIVIENDA DOMOTICA
SISTEMICA PARA EL VALLE DE MEXICO
T É S I S PARA OBTENER EL GRADO DE
MAESTRÍA EN CIENCIAS EN INGENIERÍA DE SISTÉMAS
PRESENTA:
Ing. LIVIA ARELI COLÍN DIAZ
DIRECTOR DE TESIS:
DR. FRANCISCO JAVIER ACEVES HERNANDEZ
MÉXICO, D.F. JULIO 2012
4
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
INDICE
Índice de figuras……………………………………………………………………………6
Índice de tablas……………………………………………………………………………..7
Resumen……………………………………………………………………………….……8
Abstract……………………………………………………………………………………..8
Introducción………………………………………………………………………………...9
Justificación……………………………………………………………………………….10
Objetivos e hipótesis………………….…………………………………………………...11
1. Capítulo 1 MARCO TEÓRICO-METODOLÓGICO
1.1. TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS…………………………………………..…12
1.1.1. Definiciones nominales para sistemas…………………………………………...…13
1.1.2. Clasificaciones básicas de sistemas generales…………………………………...…13
1.1.3. Metodología para solución de sistemas suaves de Peter Checkland (SSM)..…..….13
1.1.4. Enfoque y descripción de la metodología sistémica para una vivienda
domótica….…………………………….……………………..……………............15
1.2. INTELIGENCIA ARTIFICIAL Y DOMÓTICA………………..………………...17
1.2.1. Edificios inteligentes……………………………………………………………….18
1.2.2. Impacto en el medio ambiente……………………………………………………..19
2. Capítulo 2 DIAGNOSTICO DE LA PROBLEMATICA DE LAS VIVIENDAS
EN EL VALLE DE MEXICO
2.1. LA ENERGIA ELECTRICA EN VIVIENDAS……………………………….…..20
2.2. USO INEFICIENTE DE LA ENERGIA ELECTRICA…………………………...21
2.2.1. Sistemas de aire acondicionado………………………………………………….…22
2.2.2. Sistemas de iluminación……………………………………………………………22
2.2.3. Aparatos electrónicos (Stand-By).…………………………………………………23
2.3. USO INEFICIENTE DEL AGUA EN VIVIENDAS……………………………..25
2.4. IMPACTOS AMBIENTALES…………………………………………………….26
2.4.1. Producidos por el desperdicio de energía eléctrica……………………………...…26
2.4.2. Producidos por el desperdicio de agua……………………………………………..27
3. Capítulo 3 ESTADO DEL ARTE
3.1. ELEMENTOS BÁSICOS EN UNA VIVIENDA DOMÓTICA……………….….29
3.1.1. Iluminación…………………………………………………………………………29
3.1.2. Ventilación y climatización………………………………………………………...31
3.1.3. Sistemas hidráulicos…………………………………………………………….….36
5
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
3.1.4. Agua y saneamiento…………………………………………………………….….37
3.1.5. Aprovechamiento de agua pluvial………………………………………………...39
3.1.6. Inodoros secos y atomizadores en grifos……………………………….…………42
3.2. ENERGIA SOLAR EN UNA VIVIENDA………………………………….……..43
3.2.1. Sistema fotovoltaico……………………………………………………………..…44
3.2.2. Funcionamiento………………………………………………………………….…46
3.2.3. Factores para el rendimiento de un panel fotovoltaico………………………….…47
3.2.4. Vida útil y mantenimiento…………………………………………………….……47
3.2.5. Aplicaciones……………………………………………………………………..…48
3.2.6. Impacto ambiental……………………………………………………………..…...48
Capítulo 4 MODELO PROPUESTO
4.1. ESPECIFICACIONES DE LA VIVIENDA Y REQUISITOS BÁSICOS……………50
4.1.1. Especificaciones de la vivienda…………………………………………………..…50
4.1.2. Requisitos básicos…………………………………………………………………...51
4.2. PROPUESTAS PARA EL USO EFICIENTE DE ENERGIA EN LA VIVIENDA….52
4.2.1. Iluminación en la vivienda……………………………………………………..……52
4.2.2. Iluminación en exteriores………………………………………………………...….53
4.2.3. Iluminación y ventilación natural……………………………………………………53
4.2.4. Uso de paneles fotovoltaicos ……………………………………………………..…55
4.3. PROPUESTAS PARA EL USO EFICIENTE DE AGUA EN LA VIVIENDA…..…56
4.3.1. Modelo de sistema de aprovechamiento de agua pluvial para la vivienda……….…56
4.3.2. Modelo de aprovechamiento de agua en la vivienda por medio de uso
de aguas grises…………………………………………………………………….…57
4.3.3. Uso de inodoros secos, sensores y atomizadores para grifos……………………..…58
Capitulo 5 ANALISIS DE COSTO BENEFICIO
5.1. COMPARACIÓN DE COSTOS ENTRE UNA VIVIENDA NORMAL Y EL
MODELO PROPUESTO…………………..………………………………………………60
5.1.1. Material y costos de construcción……………………………………………….…..60
5.1.2. Material y costos de sistemas de iluminación……………………………………….61
5.1.3. Material y costos de sistemas de ventilación…………………………………….….62
5.1.4. Material y costos de paneles fotovoltaicos……………………………………….....63
5.1.5. Material y costos para el modelo de aprovechamiento de agua pluvial…………..…64
5.1.6. Material y costos para el modelo de aprovechamiento de aguas grises…….…….…65
5.1.7. Material y costos para el uso de inodoros secos y atomizadores………………..…..65
5.1.8. Material y costos totales del proyecto…………………………………………..…...67
CONCLUSIONES………………………………………………………………………...68
RECOMENDACIONES………………………………………………………………….70
6
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Bibliografía, Hemerografía y Webgrafía…………………………………………….….71
Glosario………………………………………………………………………………...….72
Anexos………………………………………………………….……………………….…76
INDICE DE FIGURAS
1.1. Desarrollo de las etapas de la metodología de sistemas blandos (SSM)………………15
1.2. Diagrama ilustrativo para el estadio 2 de la metodología de sistemas blandos………..15
2.1. Consumo promedio de energía eléctrica en las viviendas de México a
nivel nacional………………………………………………………………………………20
2.2. Partes de una lámpara incandescente………….………….………….…………..……22
2.3. Fuga de agua en un grifo………….………….………….………….………….……...26
3.1. Lámpara solar de led tipo poste para jardines. ………….………….………….…...…31
3.2. Equipo de aire acondicionado tipo ventana………….………….………….…………32
3.3. Equipo de aire acondicionado tipo paquete………….………….………….…………32
3.4. Equipo de aire acondicionado tipo dividido………….………….………….…………33
3.5. Enfriador de agua centrífugo………….………….………….………….…………..…34
3.6. Regadera Automática Contra Incendio …………..………….………….………….…37
3.7. Sistema grande de aguas grises………….………….………….………….…………..38
3.8. Sistema pequeño de aguas grises………….………….………….………….………...38
3.9. Canaleta con rejilla y válvula para el lavado de las primeras lluvias………….………39
3.10. Diseño básico de un sistema de almacenamiento de agua pluvial. ………….………42
3.11. Inodoro seco con tapa-trampa para malos olores. ………….………….……………42
3.12. Atomizador de agua para grifo ………….………….………….………….…………43
3.13. Efecto fotovoltaico en una célula solar………….………….………….…………….44
3.14. Instalación solar fotovoltaica sin inversor, utilización a 12Vcc………….………….45
3.15. Instalación solar fotovoltaica con inversor, utilización a 230Vca………….……..…45
4.1. Modelo y características de la vivienda………….………….………….………….….51
4.2. Modelo básico de la localización de las luminarias, enchufes
y contactos de la vivienda ………….………….………….………….………….……52
4.3. Luminaria con sensor de movimiento a base de Led………….………….………..….53
4.4. Localización de las lámparas solares tipo poste el jardín de la vivienda………….….53
4.5. Localización de ventanales y domo dentro de la vivienda………….…………………54
4.6. Ventana de persianas regulable y Diagrama de posiciones de cada alabe de
la ventana .......................................................................................................................55
4.7. Panel fotovoltaico para el techo de la vivienda………….………….………….…...…55
4.8. Ejemplo de una vivienda con techo a doble caída con canaletas para el sistema de
aprovechamiento de agua pluvial y cisterna tipo rotoplas. ………….………….…………56
7
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
4.9. Calentador solar………….………….………….………….………….…...……….…56
4.10. Sistema de aguas grises seleccionado para la vivienda………….…………..………57
4.11. Inodoro seco para la vivienda con trampa de acero inoxidable y sistema
anti-olores…………………………………………………………………………….58
4.12. Grifo auto recargable Ecopower- Toto, con sensor y turbina………………………..58
4.1.3. Atomizador de agua para grifo y para regadera………….……….………………....59
5.1. Ventana de persianas regulables con cristal opaco……………………………………62
5.2. Ventilador para techo marca con Westinghouse de 30………….………….……...…63
5.3. Calentador Solar marca Solaris de 450 litros…………………………………………64
INDICE DE TABLAS
2.1. Consumo de energía eléctrica por los aparatos que más se utilizan en el hogar………21
2.2. Ahorro anual al sustituir una lámpara tradicional (incandescente), una lámpara
de bajo consumo (ahorradoras), un tubo fluorescente, por un tubo de led……………...…23
2.3. Lista de electrodomésticos con energía en espera (stand-by)…………………………24
5.1. Gastos aproximados de la construcción de la vivienda ………………………………60
5.2a. Tabla comparativa de gastos y ahorro de la iluminación de la vivienda para
una tarifa de consumo de hasta 140 KW…………………………………………………..61
5.2b. Tabla comparativa de gastos y ahorro de la iluminación de la vivienda para
una tarifa de consumo mayor de 140 KW…………………………………………………61
5.3. Costos de las luminarias usadas en el proyecto……………………………………....62
5.4. Desglose de material y gasto de un modelo de aprovechamiento de agua pluvial……64
5.5. Desglose general de material y gasto del modelo de aprovechamiento
de aguas grises……………………………………………………………………………..65
5.6. Gasto en litros por el uso de inodoro normal de 20 litros de una familia de
5 personas durante 20 años………………………………………………………………...66
5.7. Gasto en litros por el uso normal de grifos y regaderas de una familia de
5 personas durante 20 años………………………………………………………………..66
5.8. Tabla comparativa de gastos totales según el tipo de ecotecnología usada
en una vivienda normal y en una vivienda domótica……………………………………...67
5.9. Costo total de una vivienda normal y una vivienda domótica………………………..67
C- 1. Costos de la implementación de las propuestas hidráulicas……………….…….....68
C- 2. Costos de la implementación de las propuestas de iluminación………………....…68
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
RESUMEN
En este trabajo de tesis se analiza la problemática del consumo excesivo de agua y energía,
en las viviendas convencionales del Valle de México, y se propone demostrar la hipótesis
de que es factible reducir el consumo de estos recursos en al menos un 20%.
Para tal efecto se analiza el impacto y el costo de varias eco tecnologías ya disponibles en
el mercado nacional, tales como:
Celdas fotovoltaicas
Iluminación por medio de LEDS
Calentadores solares
Ahorradores de agua
Sistema para el aprovechamiento de agua pluvial
Sistema de aprovechamiento de aguas grises
Finalmente, se concluye que la hipótesis propuesta es alcanzable en el modelo de vivienda
domótica propuesto.
ABSTRACT
This thesis analyzes the problem of excessive water and energy consumption in
conventional housing at the Valley of Mexico, and intends to prove the hypothesis that it is
feasible to reduce the consumption of these resources by at least 20%.
For this purpose it is analyzed the impact and cost of various eco technologies already
available on the national market, such as:
• Photovoltaic cells
• LED lighting
• Solar water heaters
• Water savers
• System for rainwater harvesting
• System for greywater utilization.
Finally, it is concluded that the hypothesis is achievable in the proposed domotic dwelling
model.
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
INTRODUCCION
El agotamiento de los recursos no renovables, como el petróleo, es inminente, ya que se
prevé que se agotará en el presente siglo. Por lo tanto es importante buscar la utilización de
fuentes de energías renovables como la solar y todas sus variantes. Existen alternativas en
el mercado para hacer uso eficiente de las fuentes renovables de energía.
Por otro lado, en el Valle de México escasea el agua potable. Por lo tanto también es
importante buscar alternativas para hacer un uso eficiente de la misma; por ejemplo
aprovechando el agua de lluvia y haciendo uso eficiente de las aguas grises, previamente
tratadas.
En esta tesis se aplican estas premisas con el fin de aprovechar las fuentes renovables de
energía y de agua y para eficientar su uso a un costo económico razonable, pero con una
huella ecológica mucho menor que con las viviendas actuales, a partir de la problemática
planteada.
En el capítulo uno se fundamenta el conocimiento teórico necesario para solucionar la
problemática del uso excesivo de agua y de energía, con la aplicación de la metodología
para solución de sistemas suaves de Peter Checkland en el sistema propuesto.
En el capítulo dos se analiza el uso ineficiente de agua y energía eléctrica en las viviendas
actuales, dentro del Valle de México, así como los impactos ambientales producidos por
este desperdicio de recursos.
En el capítulo tres se consideran los antecedentes necesarios para la implementación de las
propuestas en este sistema domótico.
En el capítulo cuatro se aborda la implementación de diversas eco tecnologías existentes,
para eficientar el uso de los recursos hídricos y energéticos, y así poder también reducir el
impacto ecológico que en la actualidad tiene una vivienda. Se trata de aprovechar los
recursos que se tienen al máximo.
En el capítulo cinco se presentan las ventajas económicas que se tienen al implementar un
sistema domótico, que se verán reflejadas en la huella ecológica que se deja, ya que se
redujeron hasta en un 80% los recursos acuíferos para temporada de lluvia y en 30% la
energía eléctrica.
10
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
JUSTIFICACION
Actualmente se desperdicia más del 50% de la energía eléctrica en distintos sectores del
país, del cual más de la mitad se debe a su uso irracional dentro de los hogares.
En cuanto a generación de energía eléctrica en México, el 78,6% proviene de fuentes
fósiles convencionales a base de petróleo, de gas natural y carbón, que, al quemarse
producen dióxido de carbono, lo que genera el efecto invernadero y contribuye al cambio
climático global.
El agua es un recurso indispensable para la vida y el desarrollo equilibrado de todo ser
viviente, humanos incluidos. Actualmente, existen déficits en el suministro de este líquido
vital en extensas zonas de la ciudad de México y del país.
Es necesario aprovechar al máximo las fuentes naturales del agua, como puede ser el agua
de lluvia, y/o aprovechar el agua gris, dándole un tratamiento adecuado, para que pueda ser
reutilizada en la vivienda o en otros lugares, por ejemplo, para riego de áreas verdes.
Existen en el mercado ya muchas ecotecnologías que permiten aprovechar las fuentes
renovables de energía y del agua. Por lo tanto, conviene hacer un análisis de las
posibilidades que existen de su implementación en una vivienda domótica, la cual
aprovechará las ecotecnologías disponibles comercialmente, para satisfacer adecuadamente
las necesidades de sus habitantes.
11
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar un modelo de vivienda domótica con enfoque sistémico para el uso eficiente de
agua y energía.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
1. Diagnosticar la problemática del desperdicio de agua y energía en viviendas del Valle
de México.
2. Realizar el estado del arte en tecnologías de viviendas domóticas.
3. Proponer un modelo de vivienda domótica que utilice eficientemente agua y energía.
4. Evaluar teóricamente este modelo de vivienda domótica.
HIPOTESIS
Mediante un modelo de vivienda domótica se puede eficientar el uso de agua y energía en
las viviendas del Valle de México en un 20% como mínimo.
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Capítulo 1 “MARCO TEÓRICO-METODOLÓGICO”
En este capítulo se fundamenta el conocimiento teórico necesario para solucionar la
problemática del uso excesivo de agua y de energía, con la aplicación de la metodología
para solución de sistemas suaves de Peter Checkland en el sistema propuesto.
1.1. TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS
La TGS surgió con los trabajos del biólogo austriaco Ludwig von Bertalanffy, publicados
entre 1950 y 1968. La TGS no busca solucionar problemas o intentar soluciones prácticas,
pero sí producir teorías y formulaciones conceptuales que pueden crear condiciones de
aplicación en la realidad empírica. Los supuestos básicos de la TGS son:
1. Existe una nítida tendencia hacia la integración de diversas ciencias naturales y
sociales.
2. Esa integración parece orientarse rumbo a una teoría de sistemas.
3. Dicha teoría de sistemas puede ser una manera más amplia de estudiar los campos
no-físicos del conocimiento científico, especialmente en ciencias sociales.
4. Con esa teoría de los sistemas, al desarrollar principios unificadores que atraviesan
verticalmente los universos particulares de las diversas ciencias involucradas, nos
aproximamos al objetivo de la unidad de la ciencia.
5. Esto puede generar una integración muy necesaria en la educación científica.
La TGS afirma que las propiedades de los sistemas, no pueden ser descritos en términos de
sus elementos separados; su comprensión se presenta cuando se estudian globalmente. La
TGS se fundamenta en tres premisas básicas:
1. Los sistemas existen dentro de sistemas: cada sistema existe dentro de otro más grande.
2. Los sistemas son abiertos: es consecuencia del anterior. Cada sistema que se examine,
excepto el menor o mayor, recibe y descarga algo en los otros sistemas, generalmente
en los contiguos. Los sistemas abiertos se caracterizan por un proceso de cambio
infinito con su entorno, que son los otros sistemas. Cuando el intercambio cesa, el
sistema se desintegra, esto es, pierde sus fuentes de energía.
3. Las funciones de un sistema dependen de su estructura: para los sistemas biológicos y
mecánicos esta afirmación es intuitiva. Los tejidos musculares por ejemplo, se contraen
porque están constituidos por una estructura celular que permite contracciones.
13
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
1.1.1. Definiciones nominales para sistemas
La palabra "sistema" tiene muchas connotaciones: un conjunto de elementos
interdependientes e interactuantes; un grupo de unidades combinadas que forman un todo
organizado y cuyo resultado (output) es mayor que el resultado que las unidades podrían
tener si funcionaran independientemente. Es "un todo organizado o complejo; un conjunto
o combinación de cosas o partes, que forman un todo complejo o unitario". Siempre que se
habla de sistemas se tiene en vista una totalidad cuyas propiedades no son atribuibles a la
simple adición de las propiedades de sus partes o componentes.
1.1.2. Clasificaciones básicas de sistemas generales
Es conveniente advertir que no obstante su papel renovador para la ciencia clásica, la TGS
no se despega –en lo fundamental– del modo cartesiano (separación sujeto/objeto). Así
forman parte de sus problemas tanto la definición del status de realidad de sus objetos,
como el desarrollo de un instrumental analítico adecuado para el tratamiento lineal de los
comportamientos sistémicos (esquema de causalidad). Bajo ese marco de referencia los
sistemas pueden clasificarse de las siguientes maneras:
a) Los sistemas pueden ser agrupados en reales, ideales y modelos. Mientras los primeros
presumen una existencia independiente del observador (quien los puede descubrir), los
segundos son construcciones simbólicas, como el caso de la lógica y las matemáticas,
mientras que el tercer tipo corresponde a abstracciones de la realidad, en donde se
combina lo conceptual con las características de los objetos.
b) Con relación a su origen los sistemas pueden ser naturales o artificiales, distinción que
apunta a destacar la dependencia o no en su estructuración por parte de otros sistemas.
c) Con relación al ambiente o grado de aislamiento los sistemas pueden ser cerrados o
abiertos, según el tipo de intercambio que establecen con sus ambientes.
Dado que el tema de la domótica es multifactorial, y de comportamiento complejo, por ello
se aplicaran los conocimientos teóricos y prácticos de la Teoría General de Sistemas, así
como la aplicación de la metodología para la aplicación de sistemas suaves de Peter
Checkland.
1.1.3. Metodología para solución de sistemas suaves de Peter Checkland (SSM)
La SSM de Peter Checkland es una metodología sistémica fundamentada en el concepto de
perspectiva o en el lenguaje de la metodología “Weltanschauung”. Un “weltanschauung”
representa la visión propia de un observador, o grupo de ellos, sobre un objeto de estudio,
visión ésta que afecta las decisiones que el(los) observador(es) pueda(n) tomar en un
momento dado sobre su accionar con el objeto. La SSM está conformada por siete (7)
estadios cuyo orden puede variar de acuerdo a las características del estudio, a continuación
se describen brevemente estos estadios.
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Estadio 1: La Situación Problema no Estructurada: en este estadio se pretende lograr una
descripción de la situación donde se percibe la existencia de un problema, sin hacer
hincapié en el problema en sí, esto es sin dar ningún tipo de estructura a la situación.
Estadio 2: La Situación Problema Expresada: se da forma a la situación describiendo su
estructura organizativa, actividades e interrelación de éstas, flujos de entrada y salida, etc.
Estadio 3: Definiciones Raíz de Sistemas Pertinentes: se elaboran definiciones de lo que,
idealmente, según los diferentes “weltanschauung” involucrados, es el sistema. La
construcción de estas definiciones se fundamenta en seis factores que deben aparecer
explícitos en todas ellas, estos se agrupan bajo el nemónico de sus siglas en ingles
CATWOE, a saber: consumidores, actores, proceso de transformación, weltanschauung,
poseedor y restricción del ambiente.
Estadio 4: Confección y Verificación de Modelos Conceptuales: partiendo de los verbos de
acción presentes en las definiciones raíz, se elaboran modelos conceptuales que
representen, idealmente, las actividades que, según la definición raíz en cuestión, se deban
realizar en el sistema (Ramírez 1983). Existirán tantos modelos conceptuales como
definiciones raíz.
Este estadio se asiste de los subestadios 4a y 4b.
Estadio 4a: Concepto de Sistema Formal: este consiste en el uso de un modelo general de sistema de la actividad humana que se puede usar para verificar que los
modelos construidos no sean fundamentalmente deficientes.
Estadio 4b: Otros Pensamientos de Sistemas: consiste en transformar el modelo
obtenido en alguna otra forma de pensamiento sistémico que, dadas las
particularidades del problema, pueda ser conveniente.
Estadio 5: Comparación de los modelos conceptuales con la realidad: se comparan los
modelos conceptuales con la situación actual del sistema expresada, dicha comparación
pretende hacer emerger las diferencias existentes entre lo descrito en los modelos
conceptuales y lo que existe en la actualidad en el sistema.
Estadio 6: Diseño de Cambios Deseables, Viables: de las diferencias emergidas entre la
situación actual y los modelos conceptuales, se proponen cambios tendientes a superarlas,
dichos cambios deben ser evaluados y aprobados por las personas que conforman el sistema
humano, para garantizar con esto que sean deseables y viables.
Estadio 7: Acciones para Mejorar la Situación Problema: finalmente este estadio
comprende la puesta en marcha de los cambios diseñados, tendientes a solucionar la
situación problema, y el control de los mismos. Este estadio no representa el fin de la
aplicación de la metodología, pues en su aplicación se transforma en un ciclo de continua
conceptualización y habilitación de cambios, siempre tendiendo a mejorar la situación.
15
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Fig. 1.1. Desarrollo de las etapas de la metodología de sistemas blandos (SSM)
1.1.4. Enfoque y descripción de la metodología sistémica para una vivienda domótica
Basándose en la metodología de sistemas blandos de Peter Checkland y que este está
conformado por 7 estadios (descritos en el tema anterior), se tiene que el enfoque usado
según los estadios para la tesis es:
Estadio 1 (La situación problema no estructurada): El uso ineficiente de agua y energía
eléctrica en viviendas.
Estadio 2 (La situación problema expresada): Acorde a esta problemática se plantea
mediante un diagrama la situación de esta problemática, su interrelación con otras
características así como las probables limitaciones del sistema.
Fig. 1.2. Diagrama ilustrativo para el estadio 2 de la metodología de sistemas blandos
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Estadio 3 (Definiciones raíz de sistemas pertinentes): La finalidad del estadio tres es
obtener las definiciones raíz partiendo de los sistemas pertinentes obtenidos del estadio dos.
Un sistema pertinente es un sistema de actividad humana, que el investigador usa en la
metodología de sistemas suaves, nombra como candidato a generar discernimiento en
estadios posteriores del estudio. Para cada uno de los sistemas pertinentes se llevó a cabo la
identificación del CATWOE (CATWDA en español). Cada letra de esta palabra, identifica
a cada uno de los elementos que intervienen en el sistema y que van a servir para la
formulación de la definición raíz.
El significado y aplicación de las letras CATWDA para esta tesis es el siguiente:
1. Consumidores o Clientes del sistema: Tomándose en cuenta que en este caso son
las víctimas o beneficiarios de la transformación, los clientes del sistema serán los
habitantes de la vivienda.
2. Actores: Son los ingenieros, arquitectos, y aquellos encargados de hacer la
transformación.
3. Transformación: En este caso sería la transformación de la vivienda común en una
vivienda domótica.
4. Weltanschauung: La cosmovisión, es el punto de vista con el cual se observa
determinado sistema. En este caso desde el punto de vista del habitante de la
vivienda seria no solo el ahorro de agua y energía eléctrica, sino también el impacto
económico y ambiental que este genera.
5. Poseedor o Dueño: Es aquel que podría detener la transformación o el que puede
tomar las decisiones de la misma, en este caso vendría siendo el habitante o dueño
de la vivienda, él es el que tomaría la decisión de detener el proyecto o detenerlo.
6. Restricciones del medio: En este caso las restricciones del medio vendría siendo el
coste económico inicial de la transformación.
Estadio 4 (Confección y verificación de modelos conceptuales): Partiendo de las
definiciones en el estadio 3, se presenta el modelo conceptual que represente idealmente lo
que el sistema debe hacer con el fin de cumplir el objetivo definido.
En este caso el uso irracional de agua y energía eléctrica dentro de las viviendas del Valle
de México ocasiona que se genere un alto impacto económico y ambiental. En una vivienda
domótica donde se proponen ecotecnologías para el uso eficiente de agua y energía, se
obtienen beneficios económicos y con un impacto ambiental menor.
Estadio 5 (Comparación de los modelos conceptuales con la realidad): Dentro del
estadio 2 y 4 se tiene que la principal problemática marcada en ambos es el uso irracional
de agua y energía eléctrica; esto nos lleva a las propuestas ecotecnológicas para su uso
eficiente y así obtener beneficios económicos y un menor impacto ambiental (a largo
17
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
plazo). La gran diferencia entre estos dos estadios es que el 4 no menciona la principal
restricción que tiene el sistema, que es el costo inmediato del este proyecto.
Estadio 6 (Diseño de cambios deseables, viables): Según lo planteados en el estadio 5 de
la restricción como diferencia de los estadios 2 y 4 se tiene que, en cuanto al coste de
implementación inmediato existe una remuneración acorde al tiempo de vida promedio de
las ecotecnologias seleccionadas; para una vivienda de 5 personas donde las ecotecnologias
tienen un tiempo de vida promedio de 20 años, las ecotecnologias se pagaran a largo plazo,
esto es entre 3 y 5 años, y por lo tanto el tiempo que resta seria remuneración y ahorro para
los habitantes de la vivienda.
Estadio 7 (Acciones para mejorar la situación problema): Una vez implementadas las
propuestas, se debe tener en cuenta el control y su uso correcto principalmente para que el
tiempo de vida de las mismas no se vea disminuido, pero también para que se puedan
realizar más cambios a futuro en cuanto a la mejora del sistema.
1.2. INTELIGENCIA ARTIFICIAL Y DOMÓTICA
Se denomina inteligencia artificial a la rama de la ciencia informática dedicada al desarrollo
de agentes racionales no vivos; de manera más específica tenemos que es la disciplina que
se encarga de construir procesos que al ser ejecutados sobre una arquitectura física
producen acciones o resultados que maximizan su rendimiento, basándose en la secuencia
de entradas percibidas y en el conocimiento almacenado en tal arquitectura.
Una de las grandes razones por la cuales se realiza el estudio de la inteligencia artificial es
él poder comprender que este fenómeno está encaminado tanto a la construcción de
entidades inteligentes como su comprensión. Se distinguen varios tipos de procesos válidos
para obtener resultados racionales, que determinan el tipo de agente inteligente. De más
simples a más complejos, los cinco principales tipos de procesos son:
Ejecución de una respuesta predeterminada por cada entrada (análogas a actos reflejos en seres vivos).
Búsqueda del estado requerido en el conjunto de los estados producidos por las
acciones posibles.
Algoritmos genéticos (Análogo al proceso de evolución de las cadenas de ADN).
Redes neuronales artificiales (Análogo al funcionamiento físico del cerebro de animales y humanos).
Razonamiento mediante una Lógica formal (Análogo al pensamiento abstracto
humano).
El término domótica proviene de la unión de las palabras domus (que significa casa en
latín) y tica (de automática, palabra en griego, 'que funciona por sí sola'); esta se estableció
como un sistema seguro y comprobado, se desarrolló y comercializó formalmente a finales
del 2001, en Bruselas, Bélgica, el Centro de Domótica e Inmótica de Bélgica reunió
asociaciones, instituciones y organismos afines, con el objeto de ayudar a estandarizar el
sistema en Europa y el mundo entero. Sus estándares se aplican mayor y más abiertamente
18
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
en los países integradores de estos sistemas, entre ellos México, porque establecen las
normas y protocolos para la integración de sistemas y marcas, principalmente europeas,
facilitando la comercialización especializada. Sin embargo, existen en el mundo tres
grandes ramas de la Domótica: la asiática, la estadounidense y la europea.
La rama asiática, liderada por el Japón, controla el mercado oriental con equipos
especializados bajo sus formatos y tecnología propia, desarrollada a partir de conceptos,
equipos y sistemas comercializables sólo en ese país, a veces por cuestiones
socioculturales, y otras por simple protección de tecnología especializada. La rama
estadounidense, que abarca el norte de América, básicamente Estados Unidos y Canadá,
que si bien tiene tecnología propia, sus estándares son diferentes y muy incipientes
comparados con los japoneses, y cabe hacer notar que no siempre funcionan bien en
México, país que por excelencia comercializa e instala la tecnología proveniente de esta
parte del continente, y por último, la rama considerada como la más importante: la europea,
en la que se registra la mayor cantidad-calidad de desarrollo tecnológico, la mayor
cantidad de infraestructura instalada a nivel continental y la mayor cantidad de empresas
dedicadas al rubro.
1.2.1. Edificios inteligentes
Actualmente existen desarrollos tecnológicos y científicos que invariablemente invaden a
la sociedad en todos sus ámbitos; con el desarrollo computacional y el perfeccionamiento
técnico de los diferentes sistemas que intervienen en una edificación y con las tecnologías
actuales de comunicación ha surgido el término de edificio inteligente.
Para una mejor comprensión de la definición un edificio inteligente debe cumplir con 5
puntos de igual importancia:
La máxima economía, refiriéndose a la eficiencia en el uso de energéticos; La máxima flexibilidad; esto se refiere a la adaptabilidad a un bajo costo a los
continuos cambios tecnológicos requeridos pos sus ocupantes y su entorno.
La máxima seguridad entorno, usuario y patrimonio, que nos habla de la máxima
capacidad de proveer un entorno ecológico interior y exterior respectivamente
habitable y sustentable, altamente seguro que maximice la eficiencia en el trabajo a
los niveles óptimos de confort de sus ocupantes.
La máxima automatización de la actividad, que sea eficazmente comunicativo en su
operación y mantenimiento.
La máxima predicción y prevención, debe tener una operación y mantenimiento
bajo estrictos métodos de optimización.
El término de edificio inteligente se usa para referirse a un edificio o vivienda que tiene
algún tipo de automatismo, de forma que, ante una solicitud prevista de una respuesta
adecuada en tres áreas:
Confort
Ahorro Energético
Seguridad.
19
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Confort
Este aspecto conlleva todas las características que se puedan llevar a cabo para mejorar el
confort en una vivienda. En la gran mayoría el confort está dado por:
A) Iluminación: Que abarca al apagado general de todas las luces de la vivienda, la
automatización del apagado/ encendido en cada punto de luz, la regulación de la
iluminación según el nivel de luminosidad ambiente.
B) Automatización de todos los distintos sistemas/ instalaciones / equipos dotándolos de
control eficiente y de fácil manejo.
C) Integración del portero al teléfono, o del videoportero al televisor.
D) Control vía Internet.
E) Gestión Multimedia y del ocio electrónico.
F) Generación de macros y programas de forma sencilla para el usuario.
Ahorro energético
El ahorro energético es un concepto al que se puede llegar de varias maneras; en muchos
casos no es necesario sustituir los aparatos o sistemas del hogar por otros que consuman
menos sino una organización eficiente de los mismos. La climatización, la gestión eléctrica
y el uso de energías renovables son algunos de los aspectos a tomar en cuenta para un
ahorro energético eficiente. La climatización consiste en crear condiciones de temperatura,
humedad y limpieza del aire adecuadas para la comodidad dentro de los edificios. La
gestión eléctrica posee dos características, la primera la racionalización de cargas eléctricas
mediante la desconexión de equipos de uso no prioritario en función del consumo eléctrico
en un momento dado y la gestión de tarifas, derivando el funcionamiento de algunos
aparatos a horas de tarifa reducida, y por último el uso de energías renovables.
Protección patrimonial
Consiste en una red de seguridad encargada de proteger tanto los bienes patrimoniales
como la seguridad personal, ya sea con la simulación de presencia, la detección de conatos
de incendio, fugas de gas, escapes de agua, alerta médica, teleasistencia, cerramiento de
persianas y puertas puntual y seguro.
1.2.2. Impacto en el medio ambiente
Un edificio inteligente debe integrarse a su medio ambiente tanto exterior como interior
para producir el mínimo impacto, además de aprovechar todos los sistemas pasivos de
climatización, ventilación e iluminación en forma natural y/o complementándose con
sistemas electromecánicos eficientes. En la actualidad ya existen numerosas innovaciones
que permiten tener un hogar o lugar de trabajo más confortable y en un futuro cercano
probablemente estas innovaciones afecten las costumbres y hábitos dentro del hogar.
20
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Capítulo 2 “DIAGNOSTICO DE LA PROBLEMATICA DE LAS VIVIENDAS EN
EL VALLE DE MEXICO”
En este capítulo se analiza el uso ineficiente de agua y energía eléctrica en las viviendas
actuales, dentro del Valle de México, así como los impactos ambientales producidos por
este desperdicio de recursos.
2.1. LA ENERGIA ELECTRICA EN VIVIENDAS
El uso de la energía eléctrica se ha generalizado al máximo en la aplicación de la
iluminación y de innumerables elementos de uso doméstico en la vivienda.
Regularmente el hecho de dejar conectados los aparatos electrónicos (DVD’s, televisiones,
estéreos, computadoras, etc.), electrodomésticos (como microondas, estufas eléctricas,
licuadoras, etc.), dejar la iluminación encendida (en algunos hogares incluso durante el
día); es una forma de uso irracional de la energía eléctrica.
Fig. 2.1 Consumo promedio de energía eléctrica en las viviendas de México a nivel
nacional, CONAE 2011.
Este desperdicio produce gastos innecesarios y constituye una carga para el medio ambiente
por la emisión de dióxido de carbono, el principal responsable del efecto invernadero.
Nada más en la Unión Europea el consumo de electricidad tan sólo por stand-by se calcula
en 100.000 millones de KV-horas. En la generación de esta cantidad de energía se emiten
40 millones de toneladas de dióxido de carbono, el equivalente de la emisión anual de
Suiza. En Alemania, el 11% del consumo total de electricidad es gastado por artefactos
eléctricos que no se usan pero tampoco se apagan totalmente. Para generar estos 20.000
KV/h se requieren dos instalaciones de gran tamaño; la emisión del gas invernadero CO2
correspondiente a su generación equivale al 1,5% de la emisión total.
21
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
2.2. USO INEFICIENTE DE LA ENERGIA
Históricamente el problema clave en el tema de la energía en México ha sido satisfacer la
demanda basándose en el criterio de que una escasez de los energéticos representa un freno
en el desarrollo económico.
La planeación, construcción y operación de los sistemas energéticos estaban orientados a la
oferta. Por lo que el dinamismo del sector energético requirió de grandes inversiones para
su constante ampliación, tanto en generación, transmisión y distribución por parte del
gobierno.
El ahorro de energía mediante el uso eficiente de los recursos surge ante el problema del
agotamiento de los recursos primarios y por consideraciones ambientales.
En el siguiente cuadro se observa la potencia promedio en watts de los aparatos de mayor
uso en el hogar, lo que implica desembolsar una cantidad importante de dinero por la
comodidad que las familias obtienen.
Tabla 2.1. Consumo de energía eléctrica por los aparatos que más se utilizan en el hogar,
CONAE 2011.
Aparato Consumo
watts/hora
Equivale a tener
encendidos el siguiente
número de focos (de 60
watts)
Foco 60 1
Videocasetera 75 1
TV color 65 1
Licuadora 350 6
Lavadora 395 6.5
Refrigerador 400 6.5
Secadora de pelo 400 6.5
Cafetera 850 14
Plancha 1,000 16.5
Horno de
microondas
1,000 16.5
Calentador de aire 1,300 21.5
Aspiradora 1,500 25.0
22
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
2.2.1. Sistemas de aire acondicionado
El Valle de México al ser una zona con un clima variable tiene como consecuencia un
consumo desmedido de energía eléctrica, esto causa que en los hogares se opte por la
utilización del aire acondicionado, esta opción aumenta el desperdicio de energía eléctrica.
Una estructura física que no esté bien planificada en una casa es causa de que no entre
suficiente ventilación en la misma y el aire acondicionado podría ser una buena opción a
simple vista, pero es el electrodoméstico que más gasta energía.
El sistema de aire acondicionado, cuando es requerido, representa aproximadamente de
21.5 focos encendidos según la tabla proporcionada por la CONAE, esto es equivalente a
1260 watts lo cual afecta considerablemente el total del gasto de energía de los
consumidores. Cada mes las familias destinan $411 en promedio para adquirir electricidad
(Obtenido de la Encuesta Nacional de Ingresos y Gastos de los Hogares de 2010).
2.2.2. Sistemas de iluminación
La arquitectura de una casa es una característica muy importante en su iluminación, ya que
si existe una arquitectura adecuada se puede aprovechar al máximo la iluminación natural
del sol y de esa forma el gasto de energía por el encendido de luminarias disminuye.
Actualmente en los hogares del VM se utilizan mucho las lámparas incandescentes que se
consideran poco eficientes ya que el 90% de la electricidad que consume la transforma en
calor y solo el 10% restante en luz. El consumo de los focos ahorradores es 75% menor con
respecto a los focos comunes; por lo general su promedio de utilidad es diez veces mayor y
la iluminan es igual.
1. Envoltura - ampolla de vidrio - bulbo.
2. Gas inerte.
3. Filamento de wolframio.
4. Hilo de contacto (va al pie).
5. Hilo de contacto (va a la base).
6. Alambre(s) de sujeción y disipación de calor del filamento.
7. Conducto de refrigeración y soporte interno del filamento.
8. Base de contacto.
9. Casquillo metálico.
10. Aislamiento eléctrico.
11. Pie de contacto eléctrico.
Fig. 2.2. Partes de una lámpara incandescente
En el siguiente cuadro se muestra un ejemplo del consumo aproximado de watts-hora de un
foco incandescente en relación con una lámpara fluorescente ahorradora.
23
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Al comparar la energía de ambas lámparas, el consumidor se podrá dar cuenta que obtiene
ahorros importantes con la fluorescente. La sustitución de las luminarias y lámparas
tradicionales por iluminación LED es ya el presente de la iluminación.
La iluminación LED se distingue por consumir entre un 80 y 90% menos de electricidad
que una lámpara incandescente tradicional y un 65% menos de electricidad que una
lámpara de bajo consumo de tecnología fluorescente
En los últimos años las bombillas LED han experimentado un gran avance que ha mejorado
sus cualidades y costes, aumentando su versatilidad y haciéndolas asequibles para todo tipo
de usuarios.
Tabla 2.2. Ahorro anual al sustituir una lámpara tradicional (incandescente), una lámpara
de bajo consumo (ahorradoras), un tubo fluorescente, por un tubo de led. (FIDE 2010)
En algunos hogares el desperdicio de energía eléctrica en iluminación se debe al encendido
continuo o permanente de los focos, por ejemplo dejarlos encendidos en la noche o para
simular presencia cuando no hay nadie en el hogar.
2.2.3. Aparatos electrónicos (Stand-By)
Los desperdicios más importantes en los hogares son producidos por el stand-by de los
aparatos de TV y video seguidos por los equipos de audio (Ver Tabla 2.1). Los aparatos que
registran el consumo más alto son, los equipos de telecomunicación, copiadoras,
computadoras e impresoras. Si se siguen usando los aparatos con el consumo de energía
actual del desperdicio de energía por el uso del stand-by y la emisión de gases CO2 se
elevarán hasta el 15%.
El avance tecnológico ha implicado que muchos de estos equipos (al permanecer
conectados como “vampiros” al circuito de alimentación eléctrica), continúen consumiendo
energía, aun cuando permanezcan supuestamente “apagados” o no estén efectuando su
principal función; lo que significa un desperdicio de recursos económicos y un aumento de
contaminación.
24
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
A este consumo de energía, que realizan diversos aparatos electrónicos de manera pasiva,
se le conoce como: energía de espera, aunque también se le considera como: energía de
desperdicio (“Standby power”, “Sleep mode”, “Standby losses” ó “leaking electricity”). Su
crecimiento ha sido tan rápido como su aplicación en cada vez más electrodomésticos.
Se ha podido confirmar, que algunos de los equipos que permanecen conectados las 24
horas del día, llegan a consumir más energía -o desperdiciarla- que cuando están en uso
efectivo. Por ejemplo, una impresora normal, gasta en espera dos tercios de su consumo en
marcha. Además, hay que tomar en cuenta que en cualquier hogar puede haber hasta 10 o
más “vampiros”, que realizan un consumo continuo, acumulativo y sin utilidad.
A continuación se puede observar en la tabla como se especifica más claramente toda la
energía de desperdicio que consumimos.
Tabla 2.3. Lista de electrodomésticos con energía en espera (stand-by), (CONUEE 2009)
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Los electrodomésticos, como televisores, PC’s y sistemas de sonido dejados en stand-by
significan un desperdicio considerable de energía eléctrica, los electrónicos que se dejan
conectados cuando no están en uso representan alrededor del 10% de la factura eléctrica.
Cuando están en modo stand-by muchos eléctricos consumen desde el 15% hasta el 40% de
cuando están prendidos (CONUEE 2009).
Algunos de los aparatos que consumen energía mientras se encuentran en stand-by son:
Los lavaplatos que se dejan encendidos tras el final de su ciclo consumen 70% de la energía que usan cuando están operando.
La TV promedio se deja en stand-by hasta 17.5 horas al día, utilizando el 10% de su
energía en modo stand-by.
Las lavadoras usan casi el 20% de sus requerimientos de energía en modo stand-by.
Los receptores digitales (TV por cable o satélite) tienen poca diferencia en su consumo cuando están sin usar.
Otros electrodomésticos con alto consumo stand-by son los teléfonos inalámbricos,
radios y estéreos.
2.3. USO INEFICIENTE DEL AGUA EN VIVIENDAS
El agua es un elemento vital que conforma el desarrollo sustentable del país, ya que su
escasez o abundancia extrema, ocasiona desequilibrios en los hábitat naturales, altera las
condiciones hidroclimatológicas del territorio nacional, modifica las condiciones para el
aprovechamiento de los recursos naturales y el bienestar de la población.
Según el FCEA (Fondo para la Comunicación y la Educación Ambiental), uno de los temas
más relevantes de la entidad es el abastecimiento de agua potable para la Zona
Metropolitana del Valle de México (ZMVM), que en el año 2010 alcanzó alrededor de 62
m3/seg., de los que 43.5% correspondieron a los municipios conurbados del Estado de
México y 56.5% al Distrito Federal. Por su fuente, 51.43% del caudal para el Distrito
Federal provino del acuífero del valle de México, 11.43% del acuífero de Lerma y 37.14%
del sistema Cutzamala. Por su parte, los municipios metropolitanos recibieron 70.34%,
3.74% y 25.92% respectivamente de dichas fuentes.
Destaca que la fuente principal de agua para la metrópolis sigue siendo el acuífero del valle
de México que, de acuerdo a las fuentes oficiales, presenta un alto grado de
sobreexplotación, que ha llegado a casi duplicar la recarga, ya que se extraían (en 1994) del
orden de mil 300 millones de metros cúbicos por año, aunque la infiltración alcanzaba
aproximadamente 700 millones de metros cúbicos.
26
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Si se estima que el consumo diario de agua en la ZMVM es del orden de 5.35 millones de
m3, cada toma implicaría un consumo general de 2.11 m3/toma/día. Sin embargo, si
consideramos que el consumo humano (doméstico) corresponde a 3.04 millones de m3/día,
el consumo por toma sería de 1.20 m3/toma/día.
Fig. 2.3. Fuga de agua en un grifo
En las viviendas del Valle de México, existe el problema del desperdicio y/o uso
inadecuado de este importante líquido. Una de las cosas que más pueden hacer subir la
factura del agua son las pérdidas o fugas en cañerías y grifos. El goteo de un grifo que no
cierra correctamente puede suponer el desperdicio de hasta 30 litros diarios.
2.4. IMPACTOS AMBIENTALES
2.4.1. Producidos por el desperdicio de energía eléctrica
Las sociedades humanas generan un importante impacto en el medio ambiente, como
resultado de sus actividades. En este sentido cabe señalar a la producción y consumo de
energía como una de las causas más importantes. Sus efectos se manifiestan en forma evidente en el calentamiento global, la contaminación atmosférica, la lluvia ácida, la
contaminación radiactiva o los vertidos de hidrocarburos entre otras afecciones
medioambientales. Como subproducto de las actividades de producción de energía se
generan contaminantes que afectan a la atmósfera, la hidrosfera, el suelo y los seres vivos.
Estas emisiones contaminantes tienen una doble naturaleza. Por un lado existe una
contaminación inherente a la operación normal de los sistemas de producción y por otro
una contaminación producida, en situaciones catastróficas de carácter accidental. Ambas
deben ser valoradas y reducidas hasta niveles asumibles en términos medioambientales y
socioeconómicos.
El mayor impacto, y el que más preocupa globalmente, es el causado por la emisión a la
atmósfera de los gases producidos en la combustión, de la madera y sobre todo de los
combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas).
27
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Tomemos como ejemplo el carbón. Como resultado de su combustión se generan
fundamentalmente:
Gases de efecto invernadero: dióxido de carbono (CO2).
Monóxido de carbono: CO.
Gases precursores de la lluvia ácida: dióxido de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOX).
Vapor de agua.
Partículas, incluyendo en ocasiones metales pesados.
Compuestos orgánicos.
Del mismo modo, la combustión del petróleo y sus derivados, como la gasolina o el
gasóleo, generan unos resultados que se asemejan a los del carbón. En ellos se puede
disminuir sensiblemente la proporción de azufre, para reducir la emisión de SO2. En el
extremo contrario se encuentran las emisiones de NOX más altas, responsables del smog
fotoquímico, tan frecuente en nuestra ciudad. Igualmente es posible reducir el contenido de
metales pesados, plomo, presente en las gasolinas utilizadas en el transporte terrestre. Un
efecto particular es el causado por las emisiones de la aviación en la estratosfera, que es
como hemos dicho especialmente estable, pudiendo verse afectada la capa de ozono por las
emisiones de óxidos de nitrógeno.
Las emisiones producidas por la quema de la madera se parecen a las del carbón y aunque
su uso ha decaído extraordinariamente en el mundo desarrollado, el consumo de leña sigue
teniendo una gran importancia en amplias áreas de África y Asia. En cualquier caso el
impacto mayor viene causado por la deforestación que se genera cuando su explotación se
hace de forma descontrolada.
2.4.2. Producidos por el desperdicio de agua
El aumento descontrolado de la población y el gran desarrollo industrial de la Gran
Metrópoli ejercen grandes presiones sobre los abastos del vital líquido. El patrón de
desarrollo urbano es clave en el problema del agua. Mientras más crece la mancha urbana,
mas extensiva y compleja es la red de distribución de agua y su mantenimiento. La
incontrolada deforestación ha contribuido a la merma de nuestras reservas de agua.
Al reducirse las áreas boscosas, se reduce la producción de lluvia y por lo tanto disminuyen
las fuentes subterráneas que alimentan los ríos. Además, en áreas desprovistas de árboles y
de la sombra que estos brindan, la tasa de evaporación es muy alta, contribuyendo aún más
a la sequía terrestre.
El agua es un recurso imprescindible para el desarrollo de la vida, solo el 0,003 % del
volumen total del planeta es agua dulce disponible para el hombre; la contaminación, el mal
uso, los costos de captación, trasporte y potabilización lo convierten en un recurso limitado
que debe preservarse. En una ciudad promedio se gasta el 71 % del agua potable en las
casas, el 12 % en las industrias, el 15 % en el comercio y el 2 % en servicios, mientras el
consumo promedio de una persona es de 150 l/día (FCEA).
28
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
La legislación a nivel mundial está reglamentando su utilización para poder conservarlo.
Medidas como reúso, tratamiento, regulación, educación, concientización, mantenimiento
de redes de trasporte, medición y sistemas tarifarios acordes, logrará su disponibilidad por
mucho tiempo. La edificación actual y futura no escapa a esta realidad y es un factor
indispensable para la minimización del uso del agua y su futura conservación.
29
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Capítulo 3 “ESTADO DEL ARTE”
El estado del arte en este capítulo considera los antecedentes necesarios y los elementos
básicos de la vivienda para la implementación de las propuestas en este sistema.
3.1. ELEMENTOS BÁSICOS PARA UNA VIVIENDA DOMÓTICA
3.1.1. Iluminación
Se tiene que en las casas-habitación la selección de la iluminación es mucho más que
colocar lámparas en las diversas habitaciones para poder ver en la obscuridad por lo tanto a
manera con que se ilumine un lugar tendrá un efecto en cómo se sienta o se vea una
habitación.
El utilizar diferentes técnicas de iluminación hará crear una sensación agradable, cómoda y
acogedora; el hacer resaltar alguna pieza decorativa o simplemente proporcionar una
iluminación que le parezca de mayor amplitud a un área de trabajo.
Cuando se planea la iluminación de alguna habitación, se comienza considerando las
actividades que ahí se realizan, así como la sensación que quiere lograr. Las tres
clasificaciones de iluminación son las siguientes: directa, indirecta y acentuada.
La iluminación directa se utiliza para auxiliar en iluminar el área donde se
permanece mucho tiempo efectuando alguna actividad. La iluminación directa
podrá ser utilizada por ejemplo: debajo de los gabinetes de cocina, en un estudio o
despacho para la lectura o por encima de una mesa de juego o billar. Las lámparas
que cuelgan o de techo, de mesa o las lámparas por debajo de gabinetes
proporcionarán una luz brillante, sin reflejos para una iluminación directa y
adecuada.
La iluminación indirecta es la que genera un ambiente en una habitación y le
proporciona una iluminación básica sobre un área muy amplia; así como le da un
toque sutil a la decoración. Este aspecto de la iluminación es importante en una
buena planeación interna de la iluminación, ya que se podrá utilizar en combinación
con la iluminación directa y acentuada. Los candelabros, las lámparas empotradas o
algunas otras lámparas en los plafones le proporcionarán una iluminación indirecta
en una habitación y se convertirán en un punto visual muy importante en la
decoración de una casa.
La iluminación acentuada se utiliza para darle énfasis a ciertos objetos o a ciertas
características de alguna habitación. Quizá se tenga alguna pieza ornamental o de
decoración que se quiere hacer resaltar cómo por ejemplo: una figura, pintura o
fotografía. Las lámparas que cuelgan del techo y las que se colocan sobre las
paredes son las más indicadas para generar un efecto agradable y son la parte
esencial para resaltar ciertos puntos visuales en una habitación.
30
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Todas las luminarias a aplicar tendrán rendimientos elevados, con luminancias suaves,
especialmente en zonas de trabajo, para que no se produzca el indeseable fenómeno del
deslumbramiento.
Selección de la iluminación
Se descartarán lámparas de incandescencia por su bajo rendimiento y alto consumo. Se
adoptarán lámparas fluorescentes (y/o leds según el espacio donde se deberá usar), tanto en
su versión lineal como compacta, debido a su bajo consumo, larga vida útil y que
reproducen perfectamente todas las tonalidades de luz requeridas en cada recinto. En
algunas zonas de elevada superficie, adoptaremos luminarias con lámparas de halogenuros
metálicos, como en la zona del porche de entrada, ya que dichas lámparas son idóneas para
espacios de elevada altura y continuado funcionamiento.
Se ha optado por alumbrado de tipo directo en zonas de trabajo, y semidirecto en zonas de
paso y de relax (salas de café o estar, por ejemplo). Qué cantidad y qué tipo de luz es la
que se necesita, depende de la actividad que se vaya a realizar. Para actividades específicas
cómo el escribir, leer o efectuar algún trabajo manual se necesitará luz brillante y libre de
cualquier reflejo.
Lámparas solares
Las lámparas solares están provistas de placas fotovoltaicas que acumulan la energía del sol
en baterías durante el día, para ofrecerla en forma de luz a la noche. Resultan una buena
opción no sólo para el jardín, sino también para iluminar pasillos o rincones de la casa, ya
que pueden permanecer encendidas, dependiendo del modelo, entre seis y ocho horas.
Para su recarga no es necesario que el sol esté presente de manera continuada, aunque sí
necesitan ocho horas de sol en promedio para garantizar una iluminación prolongada. Esto
limita su uso a espacios del hogar en los que la luz no sea imprescindible, motivo por el que
se suelen instalar principalmente en jardines, pasillos y piscinas, para los que existen
diversos diseños. También pueden utilizarse en el interior del hogar, por ejemplo, el cuarto
de los niños como iluminación tenue nocturna, aunque se ha de cargar durante el día.
Su encendido es automático en algunos modelos, gracias a una célula fotoeléctrica que se
activa una vez cae la noche. De esta manera y puesto que su funcionamiento es automático,
es posible regular su apagado o encendido, lo que puede resultar inconveniente para
espacios en los que no se necesita luz constante. No obstante, hay modelos que cuentan con
un interruptor o que se activan sólo si su sensor detecta movimientos a su alrededor.
Un punto importante a tener en cuenta es que se ha de constatar la calidad de la batería y la
duración de su intensidad lumínica, ya que existen modelos de baja eficacia que se cargan
rápido pero ofrecen poca autonomía. Por otra parte, la batería de estos artefactos en general
ha de ser reemplazada cada dos años aproximadamente, dependiendo del modelo y de la
capacidad del reflector. En las de baja calidad, el precio de la batería puede igualar incluso
al de la lámpara nueva.
31
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Fig.3.1. Lámpara solar de led tipo poste para jardines.
3.1.2. Ventilación y climatización
Para que el aire circule adecuadamente, debe existir una entrada y una salida para que el
transitar se haga fluido, es decir, que no basta con abrir una ventana de una habitación, sino
que además debe abrir una puerta o ventana hacia la calle para que el aire remueva
correctamente la carga ambiental.
En algunos hogares se acostumbra tener un tragaluz que finalmente también puede
convertirse en una entrada y salida de aire, dependiendo de la forma en la que esté
construida y del lugar donde se encuentre.
El acondicionamiento es la técnica empleada para mantener en el interior de un lugar un
estado de aire que proporciona confort a los ocupantes.
Un sistema de acondicionamiento de aire para lograr su objetivo, debe operar en forma
constante y simultánea con las cuatro características siguientes:
Temperatura del aire
Humedad del aire
Velocidad del aire
Pureza del aire
Existen dos tipos de acondicionamiento en función de las estaciones del año.
Acondicionamiento total: también se le denomina acondicionamiento de todo el año y es aquel que mantiene el interior en estado de confort durante las cuatro estaciones
del año.
Acondicionamiento de verano-invierno: es aquel que actúa manteniendo las condiciones de confort durante alguna de las temporadas de verano o invierno.
La forma más básica de controlar la climatización (calderas para calefacción, aire
acondicionado, etc.) de una casa con la domótica es la conexión o desconexión del sistema.
Se puede conectar y desconectar la climatización con el sistema de domótica según una
32
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
programación horaria, según la presencia de personas en el lugar o de forma manual. Esta
forma es sin embargo muy básica y no alcanza un nivel óptimo de confort o ahorro
energético. También es importante tener en cuenta que este tipo de control domótico no es
posible sobre aparatos que al conectarlos se ponen en modo de Stand-by (por ejemplo
muchos equipos de aire acondicionado) en vez de ponerse en marcha directamente.
Equipos utilizados
Los equipos más comúnmente utilizados en México para las diferentes instalaciones de
acondicionamiento de aire son:
Unidad tipo ventana
Es una unidad paquete autocontenida y su capacidad varía desde 2 000 hasta 9 000
Kcal/hora. Está compuesta de un compresor hermético para refrigerante, un condensador
enfriado por aire, tubo capilar, serpentin evaporativo y descarga por medio de rejilla
multidireccional. Su aplicación se limita al acondicionamiento de un lugar como privado.
Este tipo de equipo es el más utilizado en las casas-habitación que tienen aplicaciones
domóticas ya que es de fácil instalación y se puede programar a como el usuario lo
requiera; además de que tiene la capacidad del ahorro de energía, es económico y a
diferencia de los demás tiene un tamaño apropiado para su instalación en una casa.
Figura 3.2. Equipo de aire acondicionado tipo ventana
Unidad tipo paquete
Igual que la anterior es una unidad autocontenida, su capacidad varía de 6 000 hasta 60 000
Kcal/hora. Está formada por uno o dos compresores semihermeticos para refrigerante,
condensador enfriado por aire, filtro deshidratador, indicador de liquido y humedad, válvula
de expansión ventilador axial para el condensador, ventilador centrifugo para el aire de
inyección y controles integrados para operación automática.
Figura 3.3. Equipo de aire acondicionado tipo paquete
33
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Unidad dividida
Se le denomina así porque está compuesta de dos secciones:
Unidad condensadora: Está formada por un compresor, un condensador (enfriador
de aire o de agua), controles (interruptor de alta y baja presión, interruptor de
presión de aceite, manómetros y arrancadores).
Unidad evaporadora: Mejor conocida manejadora de aire, está formada por válvulas de expansión, serpentin evaporador, sección de ventilador y sección de filtros. Se
fabrican dos tipos:
o Unidad manejadora unizona: se aplica para condicionar una sola zona, con
una condición de temperatura y humedad.
o Unidad manejadora multizona: puede acondicionar diferentes o varias
zonas, con diferentes temperaturas y/o humedades simultáneamente.
Figura 3.4. Equipo de aire acondicionado tipo dividido
Enfriadores de agua
Estos tienen la función de proveer el elemento para completar el equipo que suministra el
aire acondicionado. Se fabrican de 3 tipos:
Reciprocante o tornillo: recibe este nombre por el tipo de compresor de
refrigeración que utiliza y es una unidad compuesta por un compresor refrigerante
que puede ser Reciprocante o de tornillo, condensador enfriador por aire o por agua,
accesorios de control y válvula; este tipo de enfriador es normalmente de cascos y
tubos, su capacidad va desde 15 000 hasta 150 000 Kcal/hora.
Unidad enfriadora centrifuga: todos los componentes son iguales al anterior, excepto el compresor para refrigeración, el cual es del tipo centrifugo y las
capacidades comerciales para este tipo de enfriador son de 30 000 hasta 1 500 000
Kcal/hora. En algunas ocasiones se fabrican de capacidades muy superiores a las
comerciales.
Unidad de absorción: esta unidad es totalmente diferente a la anteriores, el principio de funcionamiento es básicamente químico, se utiliza como refrigerante de agua y
bromuro de litio como absorbente; estos dos elementos se evaporan al vacio y se
34
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
utiliza como fuente de energía vapor de baja presión. Las unidades de absorción se
construyen en capacidades de 30 000 hasta 150 000 Kcal/hora.
Figura 3.5. Enfriador de agua centrífugo
Zonificación del Sistema de aire y calefacción
La zonificación de la climatización de un recinto significa conceptualmente dividirlo en
zonas según el tipo de uso, frecuencia de uso o quién lo usa. La zonificación más básica
para el control de la climatización (aire y calefacción) en una casa es incluir todo el lugar
en una zona que puede ser apta para apartamentos muy pequeños. Pero para lugares con un
mayor número de estancias es importante crear varias zonas para poder gestionar la
climatización de una forma independiente entre las zonas, ya que sino algunas estancias
pueden calentarse en exceso o quedar demasiado frías creando una reducción del confort y
un gasto energético innecesario.
Al crear una zonificación de la climatización del lugar controlado por la domótica, hay que
tener en cuenta que cada estancia tiene requisitos distintos. Los factores más determinantes
para poder decidir qué tipo de control domótico se va a dar al lugar en su totalidad y a cada
zona en concreto son:
Uso – La casa en su totalidad y el uso de cada dependencia es fundamental para
decidir el tipo de control que se va a ejercer.
Tipología – El diseño (estancias cerradas, abiertas) y la orientación (considerando posibles aportes energéticos solares, etc.) del mismo.
Acondicionamiento – El acondicionamiento constructivo (aislamientos, tipos de cristal) de la casa y cada estancia.
El Sistema de Climatización – Cada sistema de climatización tiene su particularidad para ser controlado. Algunos sistemas son muy lentos (suelo radiante) mientras
otros pueden acondicionar una estancia en unos pocos minutos (aire
acondicionado).
Se puede tratar cada habitación como una zona o se pueden crear zonas más grandes
agrupando varias estancias en una zona o se pueden combinar ambos. El control individual
de cada estancia es recomendable si hay varios usuarios y sus hábitos son muy variados. Si
los usuarios son pocos y sus hábitos son muy similares se puede alcanzar un buen confort y
ahorro energético agrupando zonas de varias estancias. Un tipo de zonificación que se suele
35
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
crear son zonas denominas “zona día” (zonas de uso habitual durante el día como el
comedor, la sala, etc.) y “zona noche” (habitualmente limitada a las habitaciones con sus
baños correspondientes).
Niveles de temperatura
Aunque la temperatura de ambiente preferida depende de cada individuo, la actividad que
realiza y la época del año, el control de la climatización con la domótica se suelen
establecer diferentes tipos de niveles de temperatura de referencia, los más comunes son:
Temperatura de Confort – El nivel de temperatura de confort es el estado de la climatización para cuando los usuarios se encuentran en el recinto y usan una
estancia, que sin embargo puede variar según:
La hora del día (por ejemplo una temperatura de consigna de 21ºC durante el
día y 18ºC por la noche),
La época del año (durante el invierno se puede establecer una temperatura de
confort un poco más baja y en verano un poco más alta, para ahorrar energía.
El carácter de la estancia, si las estancias son comunes (cocina, sala, pasillo,
etc.) o individuales (dormitorio, despacho, etc.)
Temperatura de Economía – El nivel de temperatura de economía es un estado de
funcionamiento que se da cuando los usuarios no utilizan una estancia (por ejemplo
un dormitorio durante el día). La temperatura que se establece depende del tipo de
la calefacción (el tiempo que tarde de volver a la Temperatura de Confort y el
ahorro energético que se consigue).
Temperatura Anti-helada – El nivel de temperatura anti-helada está pensado para lugares en zonas donde la temperatura puede estar bajo 0ºC, y que quedan vacíos
durante temporadas más largas (segundas viviendas, viviendas de alquiler, etc.). La
temperatura Anti-helada tiene como objeto de evitar que el agua contenida en las
conducciones de agua, se hiele y produzca roturas en las mismas. Para evitar esto el
sistema de calefacción se puede poner en marcha automáticamente para siempre
alcanzar una temperatura mínima establecida por el sistema (por ejemplo 4ºC).
En un sistema de domótica se gestiona el funcionamiento de la climatización siguiendo el
programa introducido, este seguimiento supone un determinado número de cambios entre
los niveles de temperatura. Sin embargo, el usuario debería poder modificar en cualquier
momento el nivel de temperatura existente (por ejemplo si se encuentra mal y quiere
acostarse durante el día cuando la temperatura programada está en temperatura de
economía). Este cambio puntual, sin embargo, no afecta la programación del sistema. El
sistema de domótica seguirá el perfil de temperatura una vez se restablezca el nivel
programado.
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Métodos de control de aire y calefacción
Todos los tipos de climatización que integra un control eléctrico o electrónico,
independientemente de la fuente de energía (gas, electricidad, etc.) son factibles de ser
integradas en el control del sistema de domótica, en una u otra manera. Algunos sistemas
suelen llevar un controlador propio muy avanzado (por ejemplo los sistemas de suelo
radiante o aire acondicionados) y en esos casos es mejor limitar la integración de estos
sistemas a por ejemplo recoger datos del sistema (como la temperatura en distintas zonas) o
actuar sobre el sistema de climatización, en una forma más sencilla, para cambios de estado
(como el cambio del modo verano / invierno, día / noche o entre “temperatura de confort” y
“temperatura de economía”) o similar. En resumen, hay dos principales formas de
interactuar con los sistemas de climatización en la casa:
Control Directo: El control directo utiliza actuadores y sensores propios del
sistema de domótica y es el sistema de domótica que aloja el programa y la
programación del control de la climatización.
Control Indirecto: Con un control indirecto, es el sistema (o los sistemas) de
climatización que alojan el programa y la programación y el sistema de domótica se
limita a enviar información para poner la climatización en distintos modos y recibir
información de los modos y temperaturas.
3.1.3. Sistemas hidráulicos
Sistemas de detección y extinción de incendios
Dentro de una casa es importante contar con un sistema de prevención y eliminación del
fuego, entre los más comunes se encuentran aparatos como detectores de humo, detectores
de temperatura, barreras infrarrojas de humo, detectores de gases, detectores de llama,
avisadores de alarma, sirenas, luces estroboscópicas.
Las regaderas automáticas del sistema sprinkler disponen de un orificio para la salida del
agua, el cual tiene un tapón que impide la salida del agua a temperaturas normales. El tapón
está sostenido por un mecanismo de dos brazos, ensamblados con un fusible formado por
dos placas metálicas unidas con soldadura. En un incendio, el calor generado funde la
soldadura, haciendo que la presión del agua que actúa sobre el tapón, desarme el sistema de
tapón, permitiendo la salida del líquido. El agua sale por el orificio y pega contra una
lámina, diseñada para distribuir el agua a manera de lluvia. Cada sprinkler cuenta con su
propio fusible, por lo que solamente se dispararán aquellas regaderas que estén en la zona
de influencia del incendio.
También sistemas hidráulicos que actúan automáticamente arrojando agua o productos
químicos para la extinción de las llamas (sprinklers).
37
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Fig. 3.6. Regadera Automática Contra Incendio o Sprinkler
La actividad de los sistemas hidráulicos automáticos de regaderas o sprinklers, así como el
sistema automático de riego temporizado por sistemas electrónicos; en el caso de los
sanitarios para un hogar , se encuentran equipos de automatización, fluxómetros con sensor
para WC migitorios llaves y regaderas automatizadas; que aparte de brindar confort ayudan
al uso eficiente del agua favoreciendo de esta manera la ecología, maximizan el higiene al
no tener que tomar contacto con los objetos directamente y brindan una presencia
vanguardista y tecnológica.
3.1.4. Agua y saneamiento
Aguas grises
Las aguas grises o aguas usadas son las aguas generadas por los procesos de un hogar, tales
como el lavado de utensilios y de ropa así como el baño de las personas. Se distinguen de
las aguas cloacales contaminada con desechos del retrete, llamadas aguas negras, porque las
aguas grises no contienen bacterias patogenas. Son de vital importancia, porque pueden ser
de mucha utilidad en el campo del regadío ecológico.
Las aguas grises recicladas de la bañera o tina de baño pueden ser utilizadas en los retretes,
lo que ahorra grandes cantidades de agua, pero deben tener un tratamiento para depurarlas,
y que no tengan olores ni mal aspecto.
Uso de las aguas grises
Ventajas que proporciona el re-uso de las aguas grises:
Diseño patentado que garantiza seguridad.
Reducción del consumo de agua potable hasta un 70%, combinando el uso de agua de lluvia y el agua gris tratada.
Alta eficiencia en lugares con altos consumes de agua potable y pequeñas áreas de
recolección de agua de lluvia.
Alta seguridad operacional y bajos costos de operación.
Diseño compacto e instalación soterrada, que evitan el uso de espacios adicionales dentro de la casa.
Libre de ruidos.
Se le puede acoplar un control remoto
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Descripción corta de un sistema de reciclaje de aguas grises
Sistema grande: El agua tratada (filtrado) es almacenada en un tanque de agua clara para
utilización posterior. La capacidad diaria es de 6000 litros que corresponde a una demanda
diaria de agua-de-servicio para 120 personas. El tamaño reducido de los poros de la
membrana retiene partículas sólidas, bacterias, así como virus. El filtrado contiene niveles
de impurezas inferiores al límite determinado por las directrices de la UE para aguas aptas
para bañarse.
Fig. 3.7. Sistema grande de aguas grises
Sistema pequeño: El agua tratada (filtrado) es almacenada en un tanque de agua clara para
utilización posterior. La capacidad diaria es de 500 litros que corresponde a una demanda
diaria de agua-de-servicio para 10 personas. El tamaño reducido de los poros de la
membrana retiene partículas sólidas, bacterias, así como virus. El filtrado contiene niveles
de impurezas inferiores al límite determinado por las directrices de la Unión Europea para
aguas aptas para bañarse.
Fig. 3.8. Sistema pequeño de aguas grises
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
3.1.5. Aprovechamiento de agua pluvial
Los Sistemas de Captación y Aprovechamiento del Agua de Lluvia (SCALL) (o agua
pluvial), para uso doméstico y consumo humano representan una solución para abastecer en
cantidad y calidad a las numerosas poblaciones que sufren la carencia de este vital líquido.
Los componentes principales para el aprovechamiento de agua pluvial son:
Área de captación
Sistema de conducción
Infraestructura de almacenamiento
Filtración y tratamiento
Área de captación
El área de captación es la superficie sobre la cual cae la lluvia. Las áreas que se utilizan
para este fin son los techos de casas habitación tratados con materiales que lo
impermeabilizan. Es importante que los materiales con que está construida esta superficie,
no desprenda olores, colores y sustancias que puedan contaminar el agua pluvial o alterar la
eficiencia de los sistemas de tratamiento. Además, la superficie debe ser de tamaño
suficiente para cumplir la demanda y tener la pendiente requerida para facilitar el
escurrimiento pluvial al sistema de conducción; es importante mencionar que solo se debe
considerar la proyección horizontal del área de captación y expresarla en m2.
Sistema de conducción
El sistema de conducción se refiere al conjunto de canaletas o tuberías de diferentes
materiales y formas que conducen el agua de lluvia del área de captación al sistema de
almacenamiento a través de bajadas con tubo de PVC.
Los materiales utilizados son: aluminio, lámina galvanizada, PVC y recursos maderables
de cada región. Actualmente se ha visto que los arquitectos, ingenieros y dueños de casas
consideran estructuras diversas para la colección del agua de lluvia. En la figura 3.9 se
muestra el diagrama completo de un sistema de colección y trampa para sólidos tipo rejilla.
Fig. 3.9. Canaleta con rejilla y válvula para el lavado de las primeras lluvias (CONAFOVI
2009)
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Infraestructura de almacenamiento
Son cisternas o tanques donde se almacena el agua de lluvia captada, que puede utilizarse,
previo al tratamiento para uso doméstico durante todo el año.
Los materiales más utilizados para la construcción de las cisternas o tanques de
almacenamiento son los siguientes:
Plásticos: Fibra de vidrio, polietileno y PVC.
Dentro de las nuevas tecnologías de productos geo-sintéticos se encuentran la geo-
membrana, que son impermeables a fluidos y partículas, evitan filtraciones, fugas y
contaminación del agua almacenada. La geo-membrana de PVC, el polietileno de alta
densidad y alto peso molecular y el polipropileno reforzado ofrecen muchas ventajas:
facilidad de instalación, elasticidad, resistencia a punzonamiento, de fácil colocación por
ser termofusionable (cisternas, canales y otros depósitos); algunas de sus propiedades son:
25 años de vida y elongación del 200 % sin perder su estructura molecular.
La impermeabilización obtenida con 1 mm de espesor de geo-membrana de PVC equivale a
la impermeabilidad de 1 m de arcilla compactada. Una cisterna de concreto resulta de
cuatro a cinco veces más costosa que una recubierta con estos productos geo-sintéticos.
Metales: Barril de acero, tanque de acero galvanizado.
Es el material más utilizado en la construcción de cisternas y tanques que almacenan agua
de lluvia. El acero galvanizado no es resistente a la corrosión, pero es frecuentemente más
resistente a la oxidación. En los tanques nuevos podría existir un exceso de zinc, el cual
puede afectar el sabor del agua de lluvia almacenada. Estos tanques deben lavarse con agua
antes de usarse
Concreto: Ferro-cemento, piedra y bloque de concreto.
Las cisternas de ferrocemento son rápidas de construir, igualmente los materiales se
consiguen fácilmente para que los mismos usuarios las construyan, la desventaja de estas
cisternas es que el agua se calienta con facilidad, por lo que la cisterna siempre tiene que
ser pintada de blanco, la obra no puede ser interrumpida pues las capas subsecuentes del
aplanado no se adhieren suficientemente entre sí, lo cual puede ocasionar pérdidas de agua
por filtración, estas cisternas no son recomendadas en zonas sísmicas, ya que pueden
fracturarse, sobre todo cuando se secan.
Algunas cisternas de concreto se fabrican bajo condiciones controladas, después son
trasladadas al sitio de instalación. La capacidad de almacenamiento es de 5 a 35 m3; cuando
las dimensiones son mayores se construyen en el sitio seleccionado. La calidad del agua
almacenada depende de los acabados realizados sobre sus paredes y el material utilizado
para impermeabilizar. Las cisternas pueden estar sobre la superficie del suelo, enterradas o
semienterradas; sin embargo, es una tecnología costosa para los países en desarrollo.
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Madera: Madera roja, abeto, ciprés (es eficiente pero cara).
Las civilizaciones humanas han utilizado estas cisternas, construidas con Secoya, u otra
madera para almacenar agua para diversos usos y para consumo humano. Actualmente este
tipo de cisternas tienen una gran presentación estética, a veces resulta una opción deseable
ya que son construidos de pino, cedro y ciprés, envuelto con cables de acero de alta tensión
Diagrama básico de un sistema para el aprovechamiento de agua pluvial
El diseño básico de recogida de aguas pluviales consta de los siguientes elementos:
1. Cubierta (área de captación): En función de los materiales empleados tendremos
mayor o menor calidad del agua recogida.
2. Canaleta (sistema de conducción): Para recoger el agua y llevarla hacia el
depósito de almacenamiento. Antes de los bajantes se aconseja poner algún sistema
que evite entrada de hojas y similares.
3. Filtro (filtración y tratamiento): Necesario para hacer una mínima eliminación de
la suciedad y evitar que entre en el depósito o cisterna.
4. Depósito (infraestructura de almacenamiento): Espacio donde se almacena el
agua ya filtrada. Su lugar idóneo es enterrado o situado en el sótano de la casa,
evitando así la luz (algas) y la temperatura (bacterias). Es fundamental que posea
elementos específicos como deflector de agua de entrada, sifón rebosadero anti
roedores, sistema de aspiración flotante, sensores de nivel para informar al sistema
de gestión, etc.
5. Bomba (sistema de conducción): Para distribuir el agua a los lugares previstos. Es
muy importante que esté construida con materiales adecuados para el agua de lluvia,
e igualmente interesante que sea de alta eficiencia energética.
6. Sistema de filtración y tratamiento: agua de lluvia-agua de red: Mecanismo por el
cual tenemos un control sobre la reserva de agua de lluvia y la conmutación
automática con el agua de red. Este mecanismo es fundamental para aprovechar de
forma confortable el agua de lluvia. Obviamente se prescinde de él si no existe otra
fuente de agua.
7. Sistema de drenaje: de las aguas excedentes, de limpieza, etc. que puede ser la red
de alcantarillado, o el sistema de vertido que disponga la vivienda
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Fig.3.10. Diseño básico de un sistema de almacenamiento de agua pluvial.
3.1.6. Inodoros secos y atomizadores en grifos
Mingitorios secos
Los mingitorios secos aprovechan la gravedad para descargar los líquidos ya sea al drenaje
o a depósitos para aprovechar la orina como fertilizante. Esto es lo fácil. Lo que no es tan
fácil es evitar que el olor del drenaje salga por el inodoro, sin embargo, nuevamente la
tecnología ha resuelto esto. Actualmente existen inodoros cuentan con una
sorprendentemente sencilla válvula que permite el paso del líquido, pero no del aire.
El ahorro de agua y de líquidos para la trampa de olores hace altamente rentable a este
dispositivo. La mayoría de los inodoros ecológicos sin agua están fabricados en cerámica
color blanco.
Fig.3.11. Mingitorio seco con tapa-trampa para malos olores.
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Atomizadores de agua para grifos
Los atomizadores surgieron hace algunos años con el objeto de ahorrar agua como bien
escaso, y como en el caso de otros muchos productos creados para ayudar al medio
ambiente y también a nuestro bolsillo. Se trata de sistemas muy sencillos, pero que sin
embargo tienen grandes resultados, con el atomizador de la imagen gastaríamos al menos 6
veces menos agua y sin notarlo, que es también importante.
Los atomizadores basan en la premisa de que cuando abrimos un grifo, sobre todo cuando
lo usamos para higiene o limpieza podemos desperdiciar hasta un 60% con el consiguiente
gasto y deterioro del medio ambiente, de manera que, sin reducir la presión encontraron
esta manera de que saliera menos agua por minuto simplemente haciéndola pasar por un
atomizador.
El chorro es igual, con la misma presión, lo que no conlleva ningún tipo de incomodidad,
sólo que sale menos agua permitiendo que la utilicemos toda y ahorremos de 4 a 6 litros de
cada 10. Y todo ello con una instalación muy sencilla.
Fig.3.12. Atomizadores de agua para grifo)
3.2. ENERGIA SOLAR EN UNA VIVIENDA
Actualmente, están cobrando mayor importancia a causa del agravamiento del efecto
invernadero y el consecuente calentamiento global, acompañado por una mayor toma de
conciencia a nivel internacional con respecto a dicho problema. Asimismo, economías
nacionales que no poseen o agotaron sus fuentes de energía tradicionales y necesitan
adquirir esos recursos de otras economías, buscan evitar dicha dependencia energética, así
como el negativo en su balanza comercial que esa adquisición representa.
La fuente renovable de energía que es mayormente utilizada en la domótica es la del Sol, o
sea la energía solar.
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Fig. 3.13. Efecto fotovoltaico en una célula solar
La producción está basada en el fenómeno físico denominado "efecto fotovoltaico", que
básicamente consiste en convertir la luz solar en energía eléctrica por medio de unos
dispositivos semiconductores denominados células fotovoltaicas. Estas células están
elaboradas a base de silicio puro (uno de los elementos más abundantes, componente
principal de la arena) con adición de impurezas de ciertos elementos químicos (boro y
fósforo), y son capaces de generar una corriente de 2 a 4 Amperes, a un voltaje de 0,46 a
0,48 Volts, cada una, utilizando como fuente la radiación luminosa.
Las células se montan en serie sobre paneles o módulos solares para conseguir un voltaje
adecuado. Parte de la radiación incidente se pierde por reflexión (rebota) y otra parte por
transmisión (atraviesa la célula). El resto es capaz de hacer saltar electrones de una capa a
la otra creando una corriente proporcional a la radiación incidente. La capa antirreflejo
aumenta la eficacia de la célula.
3.2.1. Sistema fotovoltaico
Un sistema fotovoltaico es el conjunto de dispositivos cuya función es transformar la
energía solar directamente en energía eléctrica, acondicionando esta última a los
requerimientos de una aplicación determinada. Consta principalmente de los siguientes
elementos:
1) Arreglos de módulos de celdas solares.
2) Estructura y cimientos del arreglo.
3) Reguladores de voltaje y otros controles, típicamente un controlador de carga de
batería, un inversor de corriente cd/ca o un rectificador ca/cd.
4) Baterías de almacenamiento eléctrico y recinto para las mismas.
5) Instrumentos.
6) Cables e interruptores.
7) Red eléctrica circundante.
8) Cercado de seguridad, sin incluir las cargas eléctricas.
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Estos sistemas no siempre constan de todos los elementos mencionados anteriormente,
puede prescindir de uno o más de éstos, dependiendo del tipo y tamaño de las cargas a
alimentar, el tiempo, hora y época de operación y la naturaleza de los recursos energéticos
disponibles en el lugar de instalación, existen sistemas que solo cuentan con 4 elementos
básicos:
1) Un generador solar, compuesto por un conjunto de paneles fotovoltaicos, que captan la
radiación luminosa procedente del sol y la transforman en corriente continua a baja tensión
(12 ó 24 V).
2) Un acumulador, que almacena la energía producida por el generador y permite disponer
de corriente eléctrica fuera de las horas de luz o días nublados.
3) Un regulador de carga, cuya misión es evitar sobrecargas o descargas excesivas al
acumulador, que le produciría daños irreversibles; y asegurar que el sistema trabaje siempre
en el punto de máxima eficiencia.
4) Un inversor (opcional), que transforma la corriente continua de 12 ó 24 V almacenada en
el acumulador, en corriente alterna de 230 V.
Fig. 3.14. Instalación solar fotovoltaica sin inversor, utilización a 12Vcc
Fig. 3.15. Instalación solar fotovoltaica con inversor, utilización a 230Vca
Es importante destacar que una vez dadas las características de los sistemas fotovoltaicos,
en los que la capacidad de acumulación de energía es limitada, los equipos de iluminación
han de ser de elevado rendimiento y bajo consumo para aprovechar al máximo esa energía.
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Las más idóneas son las lámparas electrónicas, que dan las mismas prestaciones luminosas
que las bombillas convencionales pero ahorran aproximadamente un 80% de energía y
tienen una duración 8 veces superior. Esto se debe a que el 95% de la energía que
consumen las lámparas incandescentes se transforma en calor y no en luz, mientras que las
electrónicas irradian mucho menos calor y transforman un 30% de la energía que consumen
en luz. También pueden utilizarse lámparas fluorescentes convencionales pero siempre con
reactancia electrónica.
3.2.2. Funcionamiento
En un sistema típico, el proceso de funcionamiento es el siguiente: la luz solar incide sobre
la superficie del arreglo fotovoltaico, donde es trasformada en energía eléctrica de
corriente directa por las celdas solares; esta energía es recogida y conducida hasta un
controlador de carga, el cual tiene la función de enviar toda o parte de esta energía hasta el
banco de baterías, en donde es almacenada, cuidando que no se excedan los límites de
sobrecarga y sobre-descarga; en algunos diseños, parte de esta energía es enviada
directamente a las cargas.
La energía almacenada es utilizada para abastecer las cargas durante la noche o en días de
baja insolación, o cuando el arreglo fotovoltaico es incapaz de satisfacer la demanda por sí
solo. Si las cargas a alimentar son de corriente directa, esto puede hacerse directamente
desde el arreglo fotovoltaico o desde la batería; si, en cambio, las cargas son de corriente
alterna, la energía proveniente del arreglo y de las baterías, limitada por el controlador, es
enviada a un inversor de corriente, el cual la convierte a corriente alterna.
Una vez almacenada la energía eléctrica en el acumulador hay dos opciones: sacar una línea
directamente de éste para la instalación y utilizar lámparas y elementos de consumo de 12 ó
24 V o bien transformar la corriente continua en alterna de 230 V a través de un inversor.
A la potencia de salida, en Watts, que produce un panel fotovoltaico en condiciones de
máxima iluminación solar, se le llama potencia pico del panel, y posee una radiación de
aproximadamente 1 kW/m2 (la que se produce en un día soleado al mediodía solar).
Ya que la Ciudad de México posee un clima calado pero a la vez la mayoría de sus días son
nublados, es de preocuparse cómo se comportan los paneles fotovoltaicos en estas
condiciones, por lo tanto es importante mencionar que estos generan electricidad incluso en
días nublados, aunque su rendimiento disminuye.
Es importante también mencionar que la ciudad de México posee unas coordenadas que
van de 19º03' a 19º36' de latitud Norte y 98º57' a 99º22' de longitud Oeste, esto significa
que los paneles fotovoltaicos deberán estar situados acorde a estas coordenadas y a la
ubicación de la vivienda para un mayor aprovechamiento de la luz solar.
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
3.2.3. Factores para el rendimiento de un panel fotovoltaico
Fundamentalmente de la intensidad de la radiación luminosa y de la temperatura de las
células solares. La intensidad de corriente que genera el panel aumenta con la radiación,
permaneciendo el voltaje aproximadamente constante. En este sentido tiene mucha
importancia la colocación de los paneles (su orientación e inclinación respecto a la
horizontal), ya que los valores de la radiación varían a lo largo del día en función de la
inclinación del sol respecto al horizonte.
El aumento de temperatura en las células supone un incremento en la corriente, pero al
mismo tiempo una disminución mucho mayor, en proporción, de la tensión. El efecto
global es que la potencia del panel disminuye al aumentar la temperatura de trabajo del
mismo. Una radiación de 1.000 W/m2 es capaz de calentar un panel unos 30 grados por
encima de la temperatura del aire circundante, lo que reduce la tensión en 2
mV/(célula*grado) * 36 células * 30 grados = 2,16 Voltios y por tanto la potencia en un
15%. Por ello es importante colocar los paneles en un lugar en el que estén bien aireados.
3.2.4. Vida útil y mantenimiento
Teniendo en cuenta que el panel carece de partes móviles y que las células y los contactos
van encapsulados en una robusta resina sintética, se consigue una muy buena fiabilidad
junto con una larga vida útil, del orden de 30 años o más. Además si una de las células
falla, esto no afecta al funcionamiento de las demás, y la intensidad y voltaje producidos
pueden ser fácilmente ajustados añadiendo o suprimiendo células. Las instalaciones
fotovoltaicas requieren un mantenimiento mínimo y sencillo, que se reduce a las siguientes
operaciones:
1) Paneles: requieren un mantenimiento nulo o muy escaso, debido a su propia
configuración: no tienen partes móviles y las células y sus conexiones internas están
encapsuladas en varias capas de material protector. Es conveniente hacer una inspección
general 1 ó 2 veces al año: asegurarse de que las conexiones entre paneles y al regulador
están bien ajustadas y libres de corrosión. En la mayoría de los casos, la acción de la lluvia
elimina la necesidad de limpieza de los paneles; en caso de ser necesario, simplemente
utilizar agua y algún detergente no abrasivo.
2) Regulador: la simplicidad del equipo de regulación reduce sustancialmente el
mantenimiento y hace que las averías sean muy escasas. Las operaciones que se pueden
realizar son las siguientes: observación visual del estado y funcionamiento del regulador;
comprobación del conexionado y cableado del equipo; observación de los valores
instantáneos del voltímetro y amperímetro: dan un índice del comportamiento de la
instalación.
3) Acumulador: es el elemento de la instalación que requiere una mayor atención; de su uso
correcto y buen mantenimiento dependerá en gran medida su duración. Las operaciones
usuales que deben realizarse son las siguientes:
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
4) Comprobación del nivel del electrolito (cada 6 meses aproximadamente): debe
mantenerse dentro del margen comprendido entre las marcas de "Máximo" y "Mínimo". Si
no existen estas marcas, el nivel correcto del electrolito es de 20 mm por encima del
protector de separadores. Si se observa un nivel inferior en alguno de los elementos, se
deben rellenar con agua destilada o desmineralizada. No debe rellenarse nunca con ácido
sulfúrico.
5) Al realizar la operación anterior debe comprobarse también el estado de los terminales
de la batería; debe limpiarse de posibles depósitos de sulfato y cubrir con vaselina neutra
todas las conexiones.
6) Medida de la densidad del electrolito (si se dispone de un densímetro): con el
acumulador totalmente cargado, debe ser de 1,240 +/- 0,01 a 20 grados Celsius. Las
densidades deben ser similares en todos los vasos. Diferencias importantes en un elemento
es señal de posible avería.
3.2.5. Aplicaciones
Prácticamente cualquier aplicación que necesite electricidad para funcionar se puede
alimentar con un sistema fotovoltaico adecuadamente dimensionado. La única limitación es
el coste del equipo y, en algunas ocasiones, el tamaño del campo de paneles. No obstante,
en lugares remotos alejados de la red de distribución eléctrica, lo más rentable suele ser
instalar energía solar fotovoltaica antes que realizar el enganche a la red.
Entre las principales aplicaciones se incluyen: electrificación de viviendas, sistemas de
bombeo y riego, iluminación, depuradoras de aguas residuales, etc.
3.2.6. Impacto ambiental
La energía solar fotovoltaica, al igual que otras energías renovables, constituye, frente a los
combustibles fósiles, una fuente inagotable, contribuye al autoabastecimiento energético
nacional y es menos perjudicial para el medio ambiente, evitando los efectos de su uso
directo (contaminación atmosférica, residuos, etc.) y los derivados de su generación
(excavaciones, minas, canteras, etc.). Los efectos de la energía solar fotovoltaica sobre los
principales factores ambientales son los siguientes:
Clima: la generación de energía eléctrica directamente a partir de la luz solar no
requiere ningún tipo de combustión, por lo que no se produce polución térmica ni
emisiones de CO2 que favorezcan el efecto invernadero.
Geología: Las células fotovoltaicas se fabrican con silicio, elemento obtenido de la
arena, muy abundante en la Naturaleza y del que no se requieren cantidades
significativas. Por lo tanto, en la fabricación de los paneles fotovoltaicos no se
producen alteraciones en las características litológicas, topográficas o estructurales
del terreno.
Suelo: al no producirse ni contaminantes, ni vertidos, ni movimientos de tierra, la
incidencia sobre las características físico-químicas del suelo o su erosionabilidad es
nula.
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Aguas superficiales y subterráneas: No se produce alteración de los acuíferos o de
las aguas superficiales ni por consumo, ni por contaminación por residuos o
vertidos.
Flora y fauna: la repercusión sobre la vegetación es nula, y, al eliminarse los
tendidos eléctricos, se evitan los posibles efectos perjudiciales para las aves.
Paisaje: los paneles solares tienen distintas posibilidades de integración, lo que hace
que sean un elemento fácil de integrar y armonizar en diferentes tipos de
estructuras, minimizando su impacto visual. Además, al tratarse de sistemas
autónomos, no se altera el paisaje con postes y líneas eléctricas.
Ruidos: el sistema fotovoltaico es absolutamente silencioso, lo que representa una
clara ventaja frente a los generadores de motor en viviendas aisladas.
Medio social: El suelo necesario para instalar un sistema fotovoltaico de dimensión
media, no representa una cantidad significativa como para producir un grave
impacto. Además, en gran parte de los casos, se pueden integrar en los tejados de las
viviendas.
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Capítulo 4 “MODELO PROPUESTO”
Las instalaciones modernas han cambiado totalmente respecto a las convencionales. Hoy
en día, esta tecnología está muy superada, ahora los clientes son más exigentes y sus
demandas van destinadas principalmente a:
Confort.
Uso flexible en las habitaciones.
Seguridad.
Posibilidad de comunicación.
Consideraciones medioambientales.
Reducción de coste energético y de funcionamiento (la más demandada).
Este capítulo trata acerca de la implementación de diversas tecnologías existentes, para
eficientar el uso de los recursos naturales y energéticos, y así poder también reducir el
impacto ecológico que en la actualidad tiene una vivienda. Se trata de aprovechar los
recursos que se tienen al máximo.
4.1 ESPECIFICACIONES DE LA VIVIENDA Y REQUISITOS BÁSICOS
4.1.1. Especificaciones de la vivienda
Se utilizara una vivienda común de dos plantas con las características siguientes:
La vivienda ocupa un área de 180m2 en total
Posee dos plantas principales, garaje y patio
El garaje tendrá espacio para colocar 2 autos compactos.
Dentro de la vivienda hay 3 recamaras principales (planta alta), más una de servicio (planta baja).
Un baño principal, 2 pequeños y medio baño para visitas.
Sala principal (planta baja) y sala familiar (planta alta).
Comedor.
Cocina.
Estudio.
Sala de estar en el patio de servicio.
Lavandería.
Terraza.
De acuerdo a las especificaciones antes mencionadas la vivienda será para un máximo de 4
a 6 personas (mas el cuarto de servicio que puede o no ser ocupado), de tal forma que para
una mejor comprensión del espacio mencionado un plano sencillo se muestra en la figura
4.1. La vivienda seleccionada será de gran confort para familias de tamaño regular (2
adultos, 2 niños, y/o un familiar de tercera edad) con mascotas. La vivienda está ubicada de
este a oeste.
51
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Figura 4.1. Modelo y características de la vivienda
4.1.2. Requisitos básicos
Iluminación: Dentro de la casa, los puntos de conmutación deben situarse cerca de las puertas, así como en la zona de dormitorios y comedor. Control en múltiples
puntos de la casa, ya sea para asearse, para cocinar, para ver la TV, para reuniones
con amigos, para estudio, en definitiva, para conseguir el máximo confort.
Agua y saneamiento: Para este caso la casa deberá contar con un sistema de reciclado de aguas grises previamente instalado y un sistema de aprovechamiento de
aguas pluviales (agua de lluvia), así como también el uso de inodoros secos y grifos
en las llaves, donde de ser posible se le adicionara un sensor para la apertura y el
cierre automático en los mismos.
Calefacción de las habitaciones: Debe incluirse un control individual de la
temperatura de las habitaciones que permita también ser visualizado y controlado de
forma manual como por ejemplo desde persianas hasta ventiladores de forma que no
requiera un gran gasto y sea cómodo de usar).
Equipamiento de seguridad: La vivienda ha de estar prevista de sensores de movimiento que en ocasiones haga la función de iluminación a su paso (cuando se
encuentre el cliente en el hogar), y en otras de alarma (cuando la alarma esté
enclavada y se abandone el hogar).
52
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
4.2. PROPUESTAS PARA EL USO EFICIENTE DE ENERGIA EN LA VIVIENDA
4.2.1. Iluminación en la vivienda
La iluminación de la vivienda es una de las cuestiones más importantes que se manejan en
este proyecto, es por eso (y en base al modelo de la casa mostrado en el tema anterior, Fig.
4.1) que se opto por realizar un modelo básico del lugar para la posición de la iluminación
Fig. 4.2. (nótese que no es un diagrama eléctrico solo es un modelo base).
Fig. 4.2. Modelo básico de la localización de las luminarias, enchufes y contactos de la
vivienda
La iluminación seleccionada es a base de leds puesto que a mediano y largo plazo es más
rentable y más duradero, además de que el gasto energético es mínimo y se tiene la
posibilidad de utilizar un rango más amplio de colores acorde al tipo de iluminación
deseada o al lugar de su localización, además de que se le pueden adaptar sensores de
presencia que permita automatizar la iluminación de los sectores de paso. Por medio de la
función simulación de presencia las luces se prenderán y apagarán automáticamente
simulando que la casa está habitada cuando viajemos o no estemos en casa por largo
tiempo.
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Fig. 4.3. Luminaria con sensor de movimiento a base de Led (Fuente: Mercado libre)
4.2.2. Iluminación en exteriores
Acorde a las dimensiones en mostradas en el modelo del tema 4.1.1. (Fig. 4.1, se puede
observar que el jardín no requiere de un gran gasto en cuanto a iluminación se refiere, es
por eso que se seleccionaron las lámparas solares de led tipo poste colocadas en el jardín de
la vivienda cada 3 metros aproximadamente según muestra la figura siguiente con los
puntos marcados en rojo (Fig. 4.3.).
Fig. 4.4. Localización de las lámparas solares tipo poste el jardín de la vivienda
De esta manera se podrá aprovechar al máximo la iluminación de las luminarias en la noche
y sin gastar demasiada energía de forma que los gastos también se verán reducidos, además
por ser lámparas especializadas para jardines no se tendrá problemas ante las condiciones
climáticas de la zona (lluvias, ventiscas, etc.).
4.2.3. Iluminación y ventilación natural
Para el mayor aprovechamiento de recursos y energía eléctrica en el tema de iluminación y
ventilación es necesario recurrir a otro tipo de opciones, como lo son utilizar grandes
ventanales en zonas especificas de la casa y tipos diferentes de arboles (acorde a la zona
donde se ubique la vivienda) para controlar la misma iluminación de forma natural, de esta
manera será más confortable y agradable a la vista incluso; la mejor de las opciones es colocar arboles de tipo caducos (como lo son las jacarandas) para poder aprovechar al
máximo la iluminación natural en invierno (ya que no poseen hojas en esta temporada) y en
verano poder controlar el exceso de luz con las hojas naturales del árbol.
54
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
La mayoría de la iluminación que se puede aprovechar dentro de la casa (acorde a la Fig.
4.1) será en las zonas marcadas en la figura siguiente (Fig. 4.4), de forma que se puede
observar que tanto el primer piso como el segundo estarán debidamente iluminados de
forma natural durante el día, además de que también se colocara un pequeño domo en la
parte del techo correspondiente a la zona donde están las escaleras para que se pueda
aprovechar la iluminación natural al máximo dentro de la casa.
Fig. 4.5. Localización de ventanales y domo dentro de la vivienda
En la figura anterior se muestra la localización de los ventanales y el domo marcados con
rectángulos y círculos rojos respectivamente.
La ventilación natural será de manera sencilla de controlar puesto que solo se colocaran
ventanas de persianas regulables para que se pueda aprovechar al máximo la ventilación
natural dentro de la vivienda cuando esta lo requiera, la ventaja de este tipo de ventanas es
que al ser regulables (manualmente) es posible mantenerlas cerradas o abiertas según el
habitante lo desee, además de que se pueden fabricar en varios colores y su tamaño es
variable y se ajusta al tamaño que el habitante de la casa lo desee (Fig4.5).
55
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Fig. 4.6 Ventana de persianas regulable y Diagrama de posiciones de cada alabe de la
ventana
4.2.4. Uso de paneles fotovoltaicos
El uso de un panel fotovoltaico en este proyecto es muy recomendable ya que se busca el
mayor ahorro energético y gracias a la manera en que estos funcionan (Para más detalles de
su funcionamiento y características véase el capitulo 3) no dañan el medio ambiente, su uso
requiere un gasto inicial pero es remunerable a largo plazo ya que su tiempo de vida es
grande y el ahorro que proporcionan también. Se utiliza un panel fotovoltaico de mediano
tamaño (Ver Fig. 4.6) para que sea posible ahorrar el gasto básico de la iluminación dentro
de la casa.
Fig. 4.7. Panel fotovoltaico para el techo de la vivienda, con capacidad de 90 W y vida útil
de 20 años (Fabricado por SOLARTEC)
El panel deberá estar orientado hacia el sur ya que de esta manera recibirá más radiación
solar durante todo el día y también durante el año.
Con un panel de esta capacidad se generan 90 Watts, suficientes para proporcionar una
potencia suficiente para iluminar 22 lámparas de led, aproximadamente de 4 Watts cada
una.
56
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
4.3. PROPUESTAS PARA EL USO EFICIENTE DE AGUA EN LA VIVIENDA
4.3.1. Modelo de sistema de aprovechamiento de agua pluvial para la vivienda
Para el aprovechamiento de agua pluvial en este proyecto se tiene en cuenta que la forma
del techo es de doble caída para poder aprovechar al máximo el agua de lluvia en las
canaletas, de la misma manera la cisterna que se utilizara es de tipo rotoplas (véase Fig.
4.7).
Fig.4.8. Ejemplo de una vivienda con techo a doble caída con canaletas para el sistema de
aprovechamiento de agua pluvial y cisterna tipo rotoplas.
La ventaja de este tipo de cisternas es principalmente su bajo costo, su fácil obtención y mantenimiento, su tiempo de largo vida a comparación de los otros tipos de cisternas y el
hecho de que mediante estas se evitan las filtraciones, de manera que es de las más
rentables para un sistema de aprovechamiento de agua pluvial.
En caso de que los habitantes de la vivienda requieren el uso de agua caliente puede ser
mediante el uso de algún calentador solar adicional (Fig. 4.8), de la misma manera que los
paneles fotovoltaicos que se utilizan, el calentador solar deberá estar orientado hacia el sur
ya que de esta manera recibirá más radiación solar durante todo el día y durante todo el año
dependiendo de la estación del mismo ya que en días nublados la intensidad total de la luz
solar disminuirá a un 10% solamente.
Fig. 4.9. Calentador solar con capacidad de 450 litros para 5 personas y 20 años de vida
útil a un precio de $ 17, 500.00 pesos aproximadamente (Fuente: Mercado libre)
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
4.3.2. Modelo de aprovechamiento de agua en la vivienda por medio de uso de aguas
grises
Acorde a lo visto en el capítulo 3, se selecciono un sistema pequeño de aguas grises de tal
manera que su capacidad sea para unas 10 personas como máximo, este tipo de sistemas
pueden llegar a manejar hasta unos 500 litros diarios aproximadamente, de forma que
acorde a su tipo de construcción y el filtrado que posee el agua puede rehusarse, para regar
plantas y/o jardines o como agua de servicio (para lavar autos, etc.), ya que gracias a este
tipo de sistemas y a su filtración los niveles de impurezas con las que sale el agua son
inferiores al límite determinado por las directrices de la unión europea.
La colocación de este tipo de sistemas será de manera subterránea (de ser posible) o
también como no requiere de un gran espacio puede colocarse en la parte trasera de la casa
de forma que no incomode a los habitantes de la misma.
El modelo seleccionado para el proyecto deberá poseer como mínimo las características
siguientes:
Ahorrador de espacio
Fácil mantenimiento
Seguro y saludable
Figura 4.10. Sistema de aguas grises seleccionado para la vivienda (Ramirez Acán,
ESIME)
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
4.3.3. Uso de inodoros secos, sensores y atomizadores para grifos
Para un mayor ahorro de agua y por ende una reducción en los costos de la misma se
recomienda la utilización de inodoros secos con tapa- trampa para evitar los malos olores
(como el mostrado en el capítulo 3), debido a que su uso todavía no es muy común en la
actualidad, solo se deja como una recomendación para los habitantes de la vivienda, pero
para un mayor entendimiento de los mismos en la siguiente figura se explica de manera
más detallada la utilización y beneficios del mismo.
Fig.4.11. Inodoro seco para la vivienda con trampa de acero inoxidable y sistema anti-
olores modelo CL3003 (Fuente: Cuida tu mundo)
Existe en el mercado un tipo de grifo auto recargable elaborado por la empresa japonesa
Toto que genera su propia energía al activarse mediante un sensor de movimiento que
detecta cuando se acerca algún objeto.
La turbina EcoPower, que funciona con agua, genera una corriente eléctrica que se
almacena en las celdas recargables que alimentan el Sistema de Sensor Inteligente tanto del
grifo como de la válvula, se recarga con apenas cinco usos por día y se optimiza con unos
meros 10 usos por día y solamente utiliza menos de un litro de agua (un cuarto de galón ó
0.946 litros) por lo cual ahorra agua, y esto también representa un menor consumo de
electricidad y costos de mantenimiento menores debido al recambio frecuente de baterías
descartables ya que el tiempo de vida de cada batería utilizada en estos grifos es de 19 años
en promedio, y una mejor ecología con funcionalidad de manos libres y cierre automático.
Fig.4.12. Grifo auto recargable Ecopower- Toto, con sensor y turbina (Fuente:Toto)
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Los atomizadores para grifos son una opción muy rentable en la actualidad de esta manera
se pueden ahorrar desde un 47% hasta un 65 % depende del tipo de atomizador
seleccionado, el más rentable y el que se usara en este proyecto es el atomizador de agua
para grifo que limite el caudal a 5 litros por minuto lo cual nos proporcionara un ahorro del
65%, este atomizador es independiente de la presión del agua e incluso puede colocarse en
lavabos con una fuerte presión de suministro.
Fig.4.13. Atomizador de agua para grifo y para regadera (Fuente Dr. Francisco Javier
Aceves Hernández)
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Capitulo 5 “ANALISIS DE COSTO BENEFICIO”
En este apartado se presentan las ventajas económicas que se tienen al implementar un
sistema domótico, que se verán reflejadas en la huella ecológica que se deja, ya que se
redujeron hasta en un 80% los recursos acuíferos para temporada de lluvia y en 30% la
energía eléctrica.
5.1. COMPARACIÓN DE COSTOS ENTRE UNA VIVIENDA NORMAL Y EL
MODELO PROPUESTO
5.1.1. Material y costos de construcción
En la tabla mostrada a continuación se desglosan de manera general los presupuestos (para
un desglose más detallado véase anexo 2), para la construcción de una casa normal que
posee un terreno de 180m2 en total, dos plantas principales, garaje y patio, dentro de la
vivienda hay 3 recamaras principales (planta alta), más una de servicio (planta baja), un
baño principal, 2 baños y medio más pequeños, sala principal (planta baja) y sala familiar
(planta alta), comedor, cocina, estudio, lavandería y terraza.
Tabla 5.1. Costos aproximados de la construcción de la vivienda convencional
(Fuente: Construaprende)
Descripción
Total
(Pesos)
Preliminares y plataformas 939.61
Cimentación 16, 010.49
Muros de la planta baja 8, 363.49
Muros planta alta 9, 653.61
Loza planta baja 15, 651.23
Loza planta alta 14, 153.56
Azotea e impermeabilización 7, 141.91
Albañilería 4, 627.28
Rampa de escaleras 1, 807.97
Aplanados en Plafones 9, 494.07
Aplanados en muros interiores 15, 560.76
Pisos y alfombras 23, 784.71
Acabados en Muros y Plafones Exteriores 9, 973.86
Herrería 1, 197.31
Cancelería de Aluminio 14, 750.44
Muebles y Accesorios 3, 433.78
Limpiezas 738.02
Total Aproximado del proyecto (Área de Construcción) 167, 314.42
61
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Ademes de estos costos, en el caso de la vivienda domótica se añadirán los costos de otros
aditamentos: 1- domo del tejado en $2,160 pesos con una media de 1.80x 2.40 m, y la
cancelería de 2 pulgadas a precio cliente x metro cuadrado esta en $1500.00 con cristal de
6mm si se tiene en cuenta que los ventanales son de aproximadamente 1.5 x 2 m, se tiene
que cada ventanal sale en aproximadamente $4,500.00 pesos, ahora 15 ventanales en total
en la vivienda lo que nos da un precio aproximado de $67,500 pesos, por lo tanto, por
mandar a hacer los ventanales mas el domo del tejado, para la vivienda saldría en
$69,660 pesos aproximadamente.
El costo de la construcción de una vivienda normal es de $167,314.42 pesos y el costo de
la construcción con el aumento de ventanales y domo en el proyecto es de
$236,974.42, lo cual aumenta a primera vista considerablemente el costo de la vivienda
domótica, pero se debe tener en cuenta las remuneraciones económicas de las propuestas de
iluminación, agua y gas principalmente.
5.1.2. Material y costos de sistemas de iluminación
En este proyecto una de las remuneraciones más importantes serán los costos en la parte de
iluminación, teniéndose en cuenta que se cuenta con 27 luminarias de led en total dentro de
vivienda (Véase figura 4.2 para mayor detalle), y 12 luminarias de led tipo poste para el
jardín, se presenta un aproximado de los costos aproximados y ahorro a comparación de la
iluminación que presenta una casa normal con focos incandescentes en una vivienda de las
mismas características que la del proyecto presente.
Tabla 5.2a. Tabla comparativa de gastos y ahorro de la iluminación de la vivienda para
una tarifa de consumo de hasta 140 KW* Tipo de
luminaria Número de luminarias
Watts Totales
Tarifa por energía
consumida hasta 140
Watts
Número de horas de
uso aproximado
al día
Gasto por año
Ahorro por año
Ahorro por 20 años**
Bombilla LED 4 W
27
108
$ 0.745
5 Horas
$ 146.84
$ 3,524.15
$70,482.80
Foco incandescente 100 W
27
2700
$ 0.745
5 Horas
$ 3,670.98
$ 0.00
$ 0.00
Tabla 5.2b. Tabla comparativa de gastos y ahorro de la iluminación de la vivienda para
una tarifa de consumo mayor de 140 KW* Tipo de
luminaria Número de luminarias
Watts Totales
Tarifa por energía
consumida mayor a
140 Watts
Número de horas de
uso aproximado
al día
Gasto por año
Ahorro por año
Ahorro por 20 años**
Bombilla LED 4 W
27
108
$ 0.906
5 Horas
$ 178.57
$4,285.74
$85,714.91
Foco incandescente 100 W
27
2700
$ 0.906
5 Horas
$4,464.31
$ 0.00
$ 0.00
* Sujeto a cambio por precio de tarifa
** Tiempo de vida promedio de las tecnologías propuestas
62
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Tabla 5.3. Costos de las luminarias usadas en el proyecto (Fuente: Mercado Libre, precio
sujeto a marca) Tipo de luminaria Cantidad Precio unitario
(Pesos) Costo total
(Pesos)
Luminaria de Led 4W con sensor de movimiento 27 $ 259.00 $ 6, 993.00
Lámpara de Led solar tipo poste 12 $ 275.00 $ 3, 300.00
Costo total de inversión $ 10,293.00
En el caso de la iluminación exterior como se colocaran lámparas solares de Led tipo poste,
no es necesario hacer una tabla comparativa, basta con mencionar que al ser lámparas
solares el ahorro por consumo va a ser del 100 % en comparación con lámparas exteriores
con bombillas tradicionales, ya que las lámparas solares no consumen energía eléctrica de
la línea proporcionada por la Comisión Federal de Electricidad y por lo tanto no
representan ningún gasto económico al recibo de la luz.
5.1.3. Material y costos de sistemas de ventilación
La vivienda presentada en este proyecto está diseñada para la ventilación dentro de esta sea
de manera natural y solo se ocupen unos pocos ventiladores de techo para épocas de calor
de forma que se ahorraría el costo de instalación de un aire acondicionado, ya que utilizar
uno o varios (de cualquier tipo) aumentaría de manera considerable la energía eléctrica
consumida y el gasto económico que estos generan.
En la parte superior de los ventanales se opto por utilizar pequeñas ventanas de persianas de
cristal opaco para poder regular tanto la ventilación en la vivienda como la iluminación de
la misma, las ventanas de persianas poseen una medida de 1x2 m, van a ir colocadas en la
parte superior de los ventanales y tienen un precio de $1,450.00 cada una de manera que si
se necesitan 15 piezas eso generaría un gasto de $21,750.00 pesos.
Fig.5.1. Ventana de persianas regulables con cristal opaco (Fuente: Empresa Decolarum)
Los ventiladores que se colocaran dentro de la vivienda van a ir empotrados en el techo y
poseen una lámpara la cual puede llevar bombilla de led (Fig. 5.1.) y se necesitarían 8
ventiladores (1 por cada dormitorio y dos para la parte de la sala y el comedor, 1 en la sala familiar y uno en el estudio), el precio aproximado en el mercado de este tipo de
ventiladores es de $ 850.00 pesos, lo cual nos da un costo de $6,800.00 pesos.
63
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Fig.5.2. Ventilador para techo marca con Westinghouse de 30” (Fuente: Mercado libre)
En total la inversión para las ventanas con persianas y los ventiladores seria de $28,550.00
pesos durante el tiempo de vida del ventilador que es aproximadamente 15 años.
La inversión de compra de un aire acondicionado para pared (Minisplit marca LG) es de
$6,200.00 pesos, mas el gasto energético que genera que es de 1000 watts por hora
aproximadamente (depende del modelo) si eso lo multiplicamos por las horas de utilización
(5 horas diarias aproximadamente) y por los 365 días del año, generaría un gasto energético
de 1,825 KW al año si esta cantidad de multiplica por la tarifa aplicada a la vivienda (de
0.745 para los primeros 140 KW y 0.906 para más de 140 KW) lo cual da un gasto
económico por energía consumida de $1,359.62 pesos al año para la tarifa que abarca los
primeros 140 KW y $1,653.45 pesos para la tarifa de más de 140 KW, por los 15 años de
vida del ventilador (sujeto a cambio en la tarifa aplicable) $20,394.37 pesos para la tarifa
de hasta 140 KW y $24,801.75 pesos para la tarifa de más de 140 KW.
Si a estas cantidades les sumamos el precio de compra del aire acondicionado, nos da una
inversión mínima de $26,594.37 pesos (o $ 31,001.75 pesos si es que se cuenta la tarifa de
más de 140 KW) por cada aire acondicionado, ahora en la vivienda se necesitarían 7 piezas
(1 por cada dormitorio y 1 para la parte de la sala y el comedor, 1 en la sala familiar y uno
en el estudio), lo cual nos da una inversión aproximada de $186,160.60 pesos.
Con estos datos queda claro que el ahorro con el proyecto seria de $157,610.60 a
comparación del uso de un aire acondicionado, durante 15 años.
5.1.4. Material y costos de paneles fotovoltaicos y calentador solar
En el caso del costo inicial de los paneles fotovoltaicos se tiene que cada panel de 90 Watts
y 20 años de vida útil esta en aproximadamente $6,000.00 pesos, aun que el gasto inicial es
un poco mayor este panel puede ser suficiente para proporcionar una potencia para iluminar
22 lámparas de led, aproximadamente de 4 Watts cada una durante estos 20 años lo cual
nos ahorraría el gasto de la iluminación del interior de la vivienda en un 82%, esto es
si la vivienda genera un gasto económico de $2, 936.80 pesos en iluminación interior
durante 20años, con un panel fotovoltaico de estas características solo se gastaría un
aproximado de $ 528.62 pesos en este mismo tiempo.
64
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Para un mayor aprovechamiento de la luz solar se opto por utilizar un calentador solar
marca Solaris con una capacidad de 450 litros para 5 personas con un tiempo de vida de 20
años, a un precio de $ 17, 500.00 pesos aproximadamente (precio sujeto a cambios por tipo
y marca).
Fig.5.3. Calentador Solar marca Solaris de 450 litros. (Fuente: Solaris)
5.1.5. Material y costos para el modelo de aprovechamiento de agua pluvial
Un sistema de aprovechamiento de agua pluvial para el proyecto presentado posee un costo
aproximado inicial de $6,187.00 pesos, aun que es un costo relativamente alto lo importante
es el ahorro de agua y económico que este genera, ya que su tiempo de vida útil es de 25
años, durante este tiempo el costo económico y el desperdicio de agua se ve minimizado
considerablemente.
Teniendo en cuenta que el sistema de agua pluvial manejado deberá poseer en su material
de instalación mínimo, el área de captación, las canaletas de captación, tubería, filtros y
cisterna de almacenamiento, donde se usara una de aproximadamente una capacidad de
2500 litros, marca Rotomex con un costo de $2,500.00 aproximadamente.
Tabla 5.4. Desglose de material y gasto de un modelo de aprovechamiento de agua pluvial
(Fuente: Proyectos para captación de agua pluvial, Vargas Rubén, ESIME-Azcapotzalco)
Material Precio estimado
Cisterna Rotomex 2500 litros $ 2, 500.00
Prefiltro $ 110.00
Filtro $ 390.00
Bomba de ¼ HP $ 690.00
Canaletas $805.00
Otras piezas (Válvulas, codos, tuberías,
cople, abrazadera, tornillos, tuercas)
$1, 692.00
Total Aproximado $ 6,187.00
Su uso puede economizar gastos y desperdicio de agua sobre todo en la parte de lavado de
pisos, baños, lavar ropa e incluso para bañarse; durante un año una familia gasta en estos
aspectos aproximadamente 803,000 litros, eso es un aproximado de 803 m3.
65
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
El precio actual en el D.F. del m3 de agua en el está en $ 4.95 pesos (Fuente: El
informador, 9 junio 2012), con esta tarifa se genera un gasto económico de $ 3,974.85
pesos en un año, por los 25 años del tiempo de vida de esta tecnología se tiene un gasto
económico total de de $99,371.25 pesos, lo que significa que en este tipo de tecnología se
genera un ahorro de $93,184.25.
5.1.6. Material y costos para el modelo de aprovechamiento de aguas grises
Con un modelo de aprovechamiento de aguas grises (con un tiempo de vida de 20 años,
sujeto a su debido mantenimiento) se busca economizar el gasto generado por la utilización
de agua en el riego de jardines, lavado de autos, como mínimo, lo cual significa un gasto de
280 litros diarios aproximadamente, esto es 102,200 litros anuales y un gasto económico
de $505.90 pesos en un año y $ 12,647.25 en 20 años. La cotización aproximada de un
sistema de aprovechamiento de aguas grises es la siguiente:
Tabla 5.5. Desglose general de material y gasto de un modelo de aprovechamiento de
aguas grises
(Fuente: Proyectos para reciclado de aguas grises, Vargas Rubén, ESIME-Azcapotzalco)
Material Precio estimado
Tanque para recolección (500 litros) $1, 200.00
Tanque para filtrado (500 litros) $1, 200.00
Tanque para clarificado (500 litros) $1, 200.00
Bomba de ¼ HP $ 690.00
Otras piezas (Válvulas, codos, tuberías,
cople, abrazadera, tornillos, tuercas)
$1, 692.00
Mano de obra $ 5,000.00
Total Aproximado $ 10,982.00
Esto significa, que el ahorro aproximado económico durante el tiempo de vida de este
modelo propuesto seria de $1,665.25 pesos.
5.1.7. Material y costos para el uso de mingitorios secos, sensores y atomizadores para
grifos
El uso de mingitorios secos ayuda principalmente al ahorro en cuanto a gasto de agua se
refiere y como consecuencia el ahorro monetario, un mingitorio de la marca makech como
el señalado en el capítulo 4 tiene un valor en el mercado de $ 5,125.00 y una vida útil de 20
años si se van a utilizar 4 inodoros el precio total es de $ 20,500.00 pesos, pero no existe
gasto de económico por desperdicio de agua para este mingitorio durante ese tiempo de
vida.
En el caso del precio por los atomizadores para la regadera es de $300.00 pesos y las
boquillas para lavabo están en $50.00 pesos, si se necesitan 3 atomizadores para regadera y 5 para lavabo se tiene una inversión inicial de $1,150.00 pesos.
66
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
En el caso de los grifos se opto por utilizar el modelo auto recargable Ecopower- Toto, con
sensor y turbina el cual tiene un precio en el mercado de $ 439.00 pesos, si se necesitan 5
piezas el costo total seria de $ 2, 195.00 pesos.
En el caso del gasto del agua utilizada en un inodoro común durante ese tiempo seria de:
Tabla 5.6. Gasto en litros por el uso de inodoro normal de 20 litros de una familia de 5
personas durante 20 años Litros usados
en el inodoro
Numero de
descargas diarias
Número de
personas
Número de
días
Gasto total de
litros en 20 años
20 3 5 365 2,190,000
En el caso del agua utilizada en los grifos y regaderas de tiene que:
Tabla 5.7. Gasto en litros por el uso normal de grifos y regaderas de una familia de 5
personas durante 20 años Litros diarios
usados en el
grifo normal
(Para lavar los
dientes, manos,
cara etc.)
Litros usados en la
regadera normal (durante
un baño al día de
aproximadamente 10 a 15
minutos sin cerrarla)
Número
de personas
Número de
días
Gasto total de
litros en 20
años
60 200 5 365 9,490,000
Si juntamos ambas cantidades se tiene que en 20 años una familia de 5 personas que habite
una vivienda normal de 2 pisos con la estructura de la construcción similar a la presentada
en el proyecto desperdiciaría en 20 años un aproximado de 11, 680, 000 litros de agua.
Si hacemos la conversión de litros a metros cúbicos para el cálculo económico generado
durante estos 20 años nos daría un aproximado de 11, 680 m3. Si el precio actual en el D.F.
del m3 de agua en el está en $ 4.95 pesos (Fuente: El informador, 9 junio 2012), se tiene
que se genera un gasto económico de $57,816.00 pesos (sujeto a cambio de tarifa).
Con el uso de los inodoros secos este gasto se reduce bastante, y si a esto le agregamos el
uso de atomizadores y los grifos con sensor y turbina se tiene que solo se usarían 21 litros
diarios en los grifos y 70 litros en las regaderas esto significa que el gasto que genera en 20
años seria de 166,075 litros.
Realizando la misma conversión a m3 nos da un total de 166.075 m
3, con la multiplicación
por la tarifa aplicable actualmente se tiene que generaría un gasto económico de $ 822.07
pesos en 20 años, si a esta cantidad le sumamos el costo total del material utilizado, que
es de $ 23, 845.00 pesos, se tiene que el gasto total incluyendo el material (mingitorios
secos, sensores y atomizadores para grifos) en un periodo de 20 años en cuanto al uso de
estas ecotecnologias es de $ 24, 667.07 pesos, lo cual nos da un ahorro de $ 33, 148.93
pesos durante este tiempo.
67
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
5.1.8. Material y costos totales del proyecto
En el caso de una vivienda domótica y una normal se generan gastos totales en cuanto a la
inversión del proyecto, la siguiente tabla muestra el desglose, la comparación y el ahorro de
los materiales de las ecotecnologías usadas.
Tabla 5.8. Tabla comparativa de gastos totales según el tipo de ecotecnología usada en
una vivienda normal y en una vivienda domótica (en pesos, considerando los gastos de
operación y mantenimiento durante 20 años)* Tipo de gasto Gasto total en una
vivienda normal
Gasto de materia
necesario para el proyecto
Gasto total para la
vivienda domótica
Ahorro
Tipo de ecotecnología usada
Construcción de obra y ventanales y
domo para la vivienda 167, 314.42 69, 660.00 236, 974.42 69, 660.00
Iluminación (interior y exterior) ** 107, 922.75 41, 172.00 44, 108.79 63, 813.96
Aire acondicionado ó ventilación 186, 160.60 28, 550.00 28, 550.00 157, 610.60
Gasto económico por consumo de agua o aprovechamiento de aguas pluviales
99, 371.25 6, 187.00 6, 187.00 93, 184.25
Gasto económico por consumo de agua o aprovechamiento de aguas grises
12, 647.25 10, 982.00 10, 982.00 1, 665.25
Gasto económico por consumo de agua o uso de mingitorios secos y grifos con
sensor y atomizador
57, 816.00 23, 845.00 24, 667.07 33, 148.93
Tanque de gas de 20 Kg y calentador
solar*** 27, 600 17, 500.00 17, 500.00 10, 100.00
* Algunas cantidades esta sujetas a cambio por tarifa aplicada durante el tiempo estimado
** Se toma en cuenta 4 cambios en luminarias durante los 20 años
*** Tomando en cuenta que 1 tanque de gas de 20 Kg cuesta $ 230.00 pesos y es funcional durante 2 meses
(si se usa únicamente para bañarse), tomando en cuenta 6 cambios de tanque en un año, durante 20 años.
Basándose los costos obtenidos en este capítulo y en la tabla 5.8, se obtienen los costos
totales de inversión, para un periodo de 20 años, tanto en una vivienda normal como en la
vivienda domótica con las eco tecnologías propuestas.
Tabla 5.9. Costo total de una vivienda normal y una vivienda domótica (ver desglose de
costos en anexo 5)
DESCRIPCION CANTIDAD (pesos)
Vivienda normal 197 467.27
Vivienda domótica 371 210.42
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
CONCLUSIONES
En este trabajo se han analizado y propuesto diferentes opciones tecnológicas para
implementar en una vivienda domótica, donde, aparentemente el costo inicial para realizar
el proyecto es de $ 371, 210.42 pesos, que es mayor al de una vivienda común de
características similares la cual su costo es de aproximadamente $ 197, 462.27 pesos
(Véase desglose en anexo 5), pero se deben considerar que el precio de la vivienda
domótica es para 20 años, mientras que la cotización de gastos para la vivienda común es
de solo 1 año. Por lo tanto los costos totales se ahorran sobre todo en gas, agua y energía
eléctrica además de que se posee un impacto ambiental mucho menor.
Mediante la implementación del proyecto hidráulico, que abarca las propuestas del
aprovechamiento de agua pluvial, el reciclaje de aguas grises y el uso de mingitorios secos
y grifos con sensor y atomizador, se estimo un costo de $ 41, 014.00 pesos.
Tabla Conclusiones 1. Costos de la implementación de las propuestas hidráulicas.
(Presentada en las tablas 5.4 y 5.5 de la pagina 64 y 65 respectivamente)
Costo para el modelo de aprovechamiento de aguas grises $ 10,982.00
Costo para el modelo de aprovechamiento de agua pluvial $ 6,187.00
Costo para la propuesta de mingitorios secos y grifos con
sensor y atomizador
$ 23, 845.00
Costo total $ 41, 014.00
Por otra parte mediante la implementación del proyecto en el aspecto de energía eléctrica,
que abarca principalmente la propuesta de los sistemas de iluminación que es el cambio de
luminarias se estimo un costo de $ 41, 172.00 pesos.
Tabla Conclusiones 2. Costos de la implementación de las propuestas de iluminación
(Presentada en la tabla 5.3 de la pagina 62)
Luminaria de Led 4W con sensor de movimiento $6,663.00
Costo por lámpara solar de led tipo poste $3,300.00
Costo total* $41, 172.00 * Tomando en cuenta el cambio por uso de las luminarias durante los 20 años
En una vivienda para una familia de 5 personas actualmente se gastan $7,371.55 pesos
anuales en agua, $ 13, 330.15 en energía eléctrica y $1, 380.00 en el uso de gas (con un
tanque bimestral de 20 Kg a $230.00 pesos), en una familia el gasto anual en estos tres
aspectos seria de $ 22, 081.70 pesos.
Tomándose en cuenta que el costo de las propuestas es para un tiempo de vida de 20 años
en promedio, se divide la diferencia que representan las ecotecnologias usadas del costo
total del proyecto que es de $ 173, 784.15 y el gasto de una vivienda normal en un
periodo de 1 año que viene siendo $ 22, 081.70 pesos, la cual nos da un valor de 7.86.
Este valor indica el tiempo en que se pagan los gastos de las propuestas, que es de
aproximadamente 7 años 10 meses, lo que nos da un ahorro para los habitantes de la
casa domótica de 12 años y 2 meses restantes.
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Si estos 12 años se multiplican por el gasto anual de una vivienda normal se obtiene el
ahorro económico aproximado de $ 268, 645.96 pesos. Sujeto a que el proyecto fue
calculado con las tarifas actuales con fecha del 9 de junio del 2012, el ahorro podría llegar a
modificarse de forma que seguramente se incremente el ahorro económico por cambio en
las tarifas durante el tiempo de vida del proyecto.
Basándose en la “tabla comparativa de gastos totales según el tipo de ecotecnología usada
en una vivienda normal y en una vivienda domótica”, 5.8, de la página 67 se tiene que el
gasto total en cuanto a energía eléctrica (iluminación y aire acondicionado) se refiere, en
una vivienda normal para un lapso de 20 años es de $ 294, 083. 35 pesos y en una vivienda
domótica es de $ 72, 658.79 pesos, lo cual nos indica que se tiene un ahorro del 24.70%.
Para el caso de los proyectos hidráulicos se tiene que en una vivienda normal el gasto total
en 20 años seria de $ 169, 834.50 pesos, y en una vivienda domótica de $ 41, 836.07 pesos,
esto es un ahorro de 24.63%
POR LO ANTERIOR EL PROYECTO ES FACTIBLE
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
RECOMENDACIONES
Es factible el desarrollo de más tecnologías que no generen un gasto económico ni
ecológico al habitante de la vivienda.
La iluminación natural dependerá de la zona de construcción.
El uso de paneles fotovoltaicos requerirá mantenimiento (limpieza básica) para mayor eficiencia.
El aprovechamiento de agua pluvial solo es económicamente viable donde hay más de 300 mm de precipitación pluvial anual.
Tanto en el aprovechamiento de agua pluvial como en el de aguas grises se requerirá
un manual para limpieza básica y mantenimiento para no acorta el tiempo estimado
de uso.
Los costos estimados tanto en energía eléctrica como en agua y gas serán sujetos a cambio de tarifas durante el tiempo estimado (20 años) y se deberán cambiar.
No dejar conectados aparatos eléctricos cuando no se utilizan, ya que estos aun sin estar en uso consumen energía eléctrica.
En los días que no se cuente con mucha radiación solar o días nublados se
recomienda reducir al mínimo el consumo de energía eléctrica.
Es importante que se cree conciencia en el público en general acerca de este tipo de propuestas para tener un mayor impacto ambiental positivo.
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
BIBLIOGRAFIA
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cálido y tropical”. México, D.F.: Editorial Concepto.
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VIVIENDA UNIFAMILIAR CON EL SISTEMA EIB”.
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
GLOSARIO
Aguas Grises: Las aguas grises o aguas usadas son las aguas generadas por los procesos de
un hogar, tales como el lavado de utensilios y de ropa así como el baño de las personas.
Aguas jabonosas: son las provenientes de los lavabos, lavadoras, mingitorios de uso
domestico o industrial.
Aguas negras: Tipo de agua que está contaminada con sustancias fecales y orina,
procedentes de desechos orgánicos humanos o animales.
Aislamiento térmico: Capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor por
conducción.
Alero: Parte de la cubierta de los edificios que sobresale de la fachada.
Almacenamiento: Depósito temporal de líquidos o sólidos previo su utilización.
Asoleamiento: Necesidad de permitir el ingreso del sol en ambientes interiores.
Atmosfera: Capa de aire que rodea la Tierra.
Bacteriológico: Rama de la microbiología consagrada al estudio de las bacterias.
Bomba de agua: Dispositivo encargado de transmitir el agua desde un punto a otro.
Cambio Climático: Cambio en el clima, atribuible directa o indirectamente a la actividad
humana, que altera la composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variabilidad
climática natural observada durante períodos de tiempo comparables.
Captación: Consiste en extraer y/o recoger el agua de la naturaleza y almacenarla para su
utilización.
Carga eléctrica: Se define como una magnitud proporcional a la cantidad de electrones
que posee en exceso o en defecto con respecto a su estado neutro.
Celdas solares: Es un dispositivo que convierte la energía lumínica del sol en electricidad.
Centrales Eléctricas: es una instalación capaz de convertir la energía mecánica, obtenida
mediante otras fuentes de energía primaria, en energía eléctrica.
Climatización: Dar a un espacio cerrado las condiciones de temperatura, humedad relativa,
calidad del aire y, a veces, también de presión, necesarias para el bienestar de las personas.
Coeficiente de escorrentía: Indica qué porcentaje de la precipitación anual circula por una
superficie.
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Colectores solares: Dispositivo destinado a captar la radiación solar incidente para
convertirla, en general, en energía térmica.
Confort: Aquello que produce bienestar y comodidades.
Efecto fotoeléctrico: Emisión de electrones por una superficie metálica, producida por la
iluminación del metal. A los electrones así liberados se les llama fotoelectrones.
Eficiencia: La relación de la potencia de salida de una maquina rotatoria en comparación
con su potencia de entrada.
Elíptico: Curva semejante a un círculo, pero achatado, simétrico respecto de dos ejes
perpendiculares entre sí, con dos focos.
Energía eléctrica: Se denomina energía eléctrica a la forma de energía que resulta de la
existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una
corriente eléctrica entre ambos.
Energía solar fotovoltaica: Energía eléctrica obtenida mediante la conversión directa de la
radiación solar.
Energía: Capacidad para realizar un trabajo.
Energías renovables: 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.
Estudio beneficio-costo: Estudio que se requiere para que se justifique un proyecto
financiado, los beneficios deben de exceder sus costos. El análisis de costo beneficio en una
herramienta de toma de decisiones para desarrollar sistemáticamente información útil
acerca de los efectos deseables e indispensables de los proyectos.
Factibilidad: El estudio de factibilidad, es una de las primeras etapas del desarrollo de un
sistema. El estudio incluye los objetivos, alcances y restricciones sobre el sistema, además
de un modelo lógico de alto nivel del sistema actual. A partir de esto, se crean soluciones
alternativas para el nuevo sistema, analizando para cada una de estas diferentes tipos de
factibilidad.
Filtros: Cuerpo poroso o aparato a través del que se hace pasar un fluido, para limpiarlos
de las materias que contiene en suspensión, o para separarlo.
Fotoeléctrico: Perteneciente o relativo a la acción de la luz en ciertos fenómenos eléctricos,
como la variación de la resistencia de algunos cuerpos cuando reciben radiaciones
luminosas de una determinada longitud de onda.
Gasificación: Proceso para la producción de un gas combustible o de uso industrial a partir
de combustibles sólidos o líquidos.
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Generación de energía eléctrica: Consiste en transformar alguna clase de energía no
eléctrica, sea esta química, mecánica, térmica, luminosa, etc., en energía eléctrica.
Geopolíticas: Es la ciencia que, considerando a la Geografía como ciencia del globo
viviente, estudia los aspectos morales y materiales del mundo, para prever y orientar el
desarrollo de las naciones, en el que influyen profundamente los factores geográficos.
Incidente: Parte del rayo de luz desde el objeto hasta el punto en que se quiebra o refleja.
Intensidad de carga: Es una magnitud física, diferente a la anterior, que indica el ritmo
con el que se transfiere la carga. Es proporcional a la cantidad de electrones por segundo
que pasan de un lugar a otro.
Luz: Claridad que irradian los cuerpos en combustión, ignición o incandescencia.
Masa: Magnitud física que expresa la cantidad de materia que contiene un cuerpo.
Módulos solares: Es un módulo que aprovecha la energía de la radiación solar. El término
comprende a los colectores solares utilizados para producir agua caliente (usualmente
doméstica) y a los paneles fotovoltaicos utilizados para generar electricidad.
Motor: Máquina destinada a producir movimiento a expensas de otra fuente de energía.
Movimiento de Rotación: Giro de un cuerpo celeste alrededor de su eje.
Movimiento de Traslación: Movimiento del planeta tierra alrededor del Sol.
Perihelio: Punto en el que un planeta se halla más cerca del Sol.
Pirolisis: Descomposición de un compuesto químico por acción del calor.
Proyecto: Idea que se tiene de algo que se quiere hacer y de cómo hacerlo.
Radiación electromagnética: Es una combinación de campos eléctricos y magnéticos
oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro.
Radiación solar: Cantidad de energía procedente del sol que se recibe en una superficie y
tiempo determinados.
Recibos: Un recibo o constancia de pago es una constancia que sirve para certificar que se
ha pagado por un servicio o producto.
Recursos Naturales: Son el conjunto de elementos naturales que se encuentran en la
naturaleza de forma no modificada, escasos con relación a su demanda actual o potencial.
Regulador de carga: Dispositivo encargado de proteger a la batería frente a sobrecargas y
sobre descargas.
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Reutilización: Volver a usar un producto o material varias veces.
Sistemas aislados: Es aquel que no puede intercambiar ni energía ni materia con su
entorno.
Sistemas fotovoltaicos: Es el conjunto de dispositivos cuya función es transformar la
energía solar directamente en energía eléctrica, acondicionando esta última a los
requerimientos de una aplicación determinada.
Sostenible: Dicho de un proceso: Que puede mantenerse por sí mismo, como lo hace, p. ej.,
un desarrollo económico sin ayuda exterior ni merma de los recursos existentes.
Sustentabilidad: Se refiere al mantenimiento del equilibrio de las relaciones de los seres
humanos con el medio, logrando un desarrollo económico mediante el avance de la ciencia
y la aplicación de la tecnología, sin dañar la dinámica del medio ambiente.
Tanque elevado: dispositivo destinado al almacenamiento de agua.
Tanque séptico: Un depósito subterráneo para almacenar las aguas residuales de casas que
no están conectadas a las líneas de alcantarillado. Los residuos van directamente desde las
casas al depósito.
Viable: Dicho de un asunto, que por sus circunstancias, tiene probabilidades de poderse
llevar a cabo.
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ANEXO 1
NOMENCLATURA
Magnitudes y unidades derivadas más usadas en ingeniería eléctrica
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ANEXO 2
DESGLOSE DE PRECIOS PARA LA CONSTRUCCION BASICA DE UNA
VIVIENDA DE 2 PISOS, PARA 5 PERSONAS
Descripción Costo Total
Casa Duplex
Preliminares y plataformas
Trazo y nivelacion topografica de terreno para estructuras, estableciendo ejes y 554.96
referencias para superficies de 300-900m2
Excavacion a mano material "B" seco cepas de 2.00-4.00 mts. incluye: afloje, 133.33
extraccion, amacice, limpieza de plantilla y taludes, medida en banco
Tuberia concreto simple de 15cm (6") incluye: suministro e instalacion, bajado, 191.68
maniobras, desperdicios, junteo con mortero cemento-arena 1:3.
Relleno cepas material de excavacion "A" o "B" compactado con equipo manual al 16.95
85% proctor incluye; seleccion y volteo, a mano
Acarreo carretilla 1a.estacion cascajo no roca, 20.00 m. de distancia horizontal, 15.03
incluyendo carga y descarga, de materiales
Acarreo camion 1er.km material producto excavacion, arena, grava y cascajo 18.14
volumen suelto camino plano pavimentado incluye: carga a mano y descarga volteo.
Acarreo camion km subsecuentes material producto excavacion, arena, grava 9.51
cascajo, volumen suelto, camino plano pavimentado
total 939.6
Cimentacion
Excavacion a mano material "B" seco cepas de 2.00-4.00 mts. incluye: afloje, 373.32
extraccion, amacice, limpieza de plantilla y taludes, medida en banco
Plantilla concreto f'c=100 kg/cm2 de 5 cm. , incluye: acarreo a 1a. estacion a
20.00m. 1,204.69
acero de refuerzo cimentacion N 2.5 (5/16") incluye: habilitado y armado, ganchos, 709.16
traslapes, desperdicios y acarreos
acero de refuerzo cimentacion N 3 (3/8") incluye: habilitado y armado, ganchos, 385.04
traslapes, desperdicios y acarreos
acero de refuerzo cimentacion N 4 (1/2") incluye: habilitado y armado, ganchos, 1,383.49
traslapes, desperdicios y acarreos
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Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
acero de refuerzo estructura N. 2 (1/4") alambron incluye: habilitado y armado 76.75
ganchos, traslapes, desperdicios y acarreos
acero de refuerzo cimentacion N 3 (3/8") incluye: habilitado y armado, ganchos, 1,100.12
traslapes, desperdicios y acarreos
malla electrosoldada 66-88 en losas, pisos firmes de cimentacion, planta baja, 628.24
incluye: suministro, colocacion, traslapes desperdicios y acarreos
Cimbra aparente en columnas circulares sección 40cm. incluye: materiales y mano 406.13
de obra.
Concreto premezclado f'c=200kg/cm2 en losas planas y reticulares de 8,581.32
superestructura, r.n., tma 20mm. (3/4")rev 10cm., incluye: acarreos a 1a. estacion a
20.00m.
Acarreo carretilla 1a.estacion cascajo no roca, 20.00 m. de distancia horizontal, 82.12
incluyendo carga y descarga, de materiales
Acarreo camion 1er.km material producto excavacion, arena, grava y cascajo 99.1
volumen suelto camino plano pavimentado incluye: carga a mano y descarga volteo.
Acarreo camion km subsecuentes material producto excavacion, arena, grava 51.97
cascajo, volumen suelto, camino plano pavimentado
Inst. hidraulica de tuberia de cobre nacional tipo y conexiones de bronce; inc: 403.1
ramaleos de agua fria, conexion a muebles, pruebas hidraulicas, materiales ,
acarreos, desperdicios, pasta, soldadu ra, herr, equipo y mano de obra.
Instalacion sanitaria de tuberia y conex de fofo mca tisa tub y conex de cobre p 525.94
desague de cocina, acarreo, plomo, esto pa, sold, prueba sanit, conex a muebles,
Total 16010.49
Muros Planta Baja
Impermeabilizacion cadenas de cimentacion para desplante de muros a base de 2 538.78
capas de emulsion asfaltica y 1 capa de fieltro asfaltico con riego de arena, incluye:
limpieza y acarreos a 1a. estacion a 20.00 m.
Muro block concreto ligero 12x20x40 cm. 12 cm.espesor, asentado con mezcla 5,323.32
mortero plasto-cem-arena 1:6, con refuerzo escalerilla a cada 2 hiladas juntas de
1cm. de espesor acabado comun, hasta una altura de 3.50 m., incluye: acarreos a
1a. estacion a 20.0 m.
Cimbra comun cadenas, castillos, cejas repisones seccion mayor a 0.020m2 incluye: 305.64
materiales y mano de obra.
Concreto f'c=200kg/cm2, normal agreg. ¾" fabricado en obra a mano incluye: 234.42
acarreos 1a. estacion a 20.00m.
79
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Inst. hidraulica de tuberia de cobre nacional tipo y conexiones de bronce; inc: 851
ramaleos de agua fria, conexion a muebles, pruebas hidraulicas, materiales ,
acarreos, desperdicios, pasta, soldadu ra, herr, equipo y mano de obra.
Instalacion sanitaria de tuberia y conex de fofo mca tisa tub y conex de cobre p 1,110.33
desague de cocina, acarreo, plomo, esto pa, sold, prueba sanit, conex a muebles,
total 8363.49
Losa piso 1
acero de refuerzo estructura N. 4 (1/2") incluye: habilitado y armado, ganchos 113.61
traslapes, desperdicios y acarreos
acero de refuerzo estructura N. 3 (3/8") incluye: habilitado y armado, ganchos 711.8
traslapes, desperdicios y acarreos
acero de refuerzo estructura N 2.5 (5/16") incluye: habilitado y armado, ganchos 129.57
traslapes, desperdicios y acarreos
acero de refuerzo estructura N. 2 (1/4") alambron incluye: habilitado y armado 153.49
ganchos, traslapes, desperdicios y acarreos
Cimbra comun en losas y trabes hasta3.50 m. de altura incluye: materiales y mano 1,511.53
de obra.
Losa viguetas y bovedilla 20cm. espesor con capa de compresion de 5 cm. 5,538.53
concreto f'c=200kg/cm2, bombeado hasta 3.50m. altura revenimiento14, malla
electrosoldada 6x6-10/10 incluye: acarreos a 1a. estacion de 20 m incluye:
acarreos a 1a. estacion de 20 m
malla electrosoldada 66-66 en muros de cimentacion y planta baja, incluye: 673.93
suministro, colocacion, traslapes desperdicios y acarreos
Concreto premezclado f'c=200kg/cm2 en columnas de superestructura, r.n., tma 3,825.17
20mm. (3/4")rev 14, incluye: acarreos a 1a. estacion a 20.00m.
Inst. hidraulica de tuberia de cobre nacional tipo y conexiones de bronce; inc: 1,298.89
ramaleos de agua fria, conexion a muebles, pruebas hidraulicas, materiales ,
acarreos, desperdicios, pasta, soldadu ra, herr, equipo y mano de obra.
Instalacion sanitaria de tuberia y conex de fofo mca tisa tub y conex de cobre p 1,694.71
desague de cocina, acarreo, plomo, esto pa, sold, prueba sanit, conex a muebles,
total 15651.23
Muros piso 2
Muro block concreto ligero 12x20x40 cm. 12 cm.espesor, asentado con mezcla 6,353.70
mortero plasto-cem-arena 1:6, con refuerzo escalerilla a cada 2 hiladas juntas de
1cm. de espesor acabado comun, hasta una altura de 3.50 m., incluye: acarreos a
80
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
1a. estacion a 20.0 m.
Cimbra comun cadenas, castillos, cejas repisones seccion mayor a 0.020m2 incluye: 261.9
materiales y mano de obra.
Concreto f'c=200kg/cm2, normal agreg. ¾" fabricado en obra a mano incluye: 250.87
acarreos 1a. estacion a 20.00m.
Inst. hidraulica de tuberia de cobre nacional tipo y conexiones de bronce; inc: 1,209.31
ramaleos de agua fria, conexion a muebles, pruebas hidraulicas, materiales ,
acarreos, desperdicios, pasta, soldadu ra, herr, equipo y mano de obra.
Instalacion sanitaria de tuberia y conex de fofo mca tisa tub y conex de cobre p 1,577.83
desague de cocina, acarreo, plomo, esto pa, sold, prueba sanit, conex a muebles,
total 9653.61
Losa piso 2
acero de refuerzo estructura N. 2 (1/4") alambron incluye: habilitado y armado 76.75
ganchos, traslapes, desperdicios y acarreos
acero de refuerzo estructura N. 3 (3/8") incluye: habilitado y armado, ganchos 0
traslapes, desperdicios y acarreos
Cimbra comun en losas y trabes hasta3.50 m. de altura incluye: materiales y mano 1,110.77
de obra.
Losa viguetas y bovedilla 20cm. espesor con capa de compresion de 5 cm. 7,541.26
concreto f'c=200kg/cm2, bombeado hasta 3.50m. altura revenimiento14, malla
electrosoldada 6x6-10/10 incluye: acarreos a 1a. estacion de 20 m incluye:
acarreos a 1a. estacion de 20 m
malla electrosoldada 66-66 en muros de cimentacion y planta baja, incluye: 964.67
suministro, colocacion, traslapes desperdicios y acarreos
Concreto premezclado f'c=200kg/cm2 en columnas de superestructura, r.n., tma 3,737.51
20mm. (3/4")rev 14, incluye: acarreos a 1a. estacion a 20.00m.
Inst. hidraulica de tuberia de cobre nacional tipo y conexiones de bronce; inc: 313.53
ramaleos de agua fria, conexion a muebles, pruebas hidraulicas, materiales ,
acarreos, desperdicios, pasta, soldadu ra, herr, equipo y mano de obra.
Instalacion sanitaria de tuberia y conex de fofo mca tisa tub y conex de cobre p 409.07
desague de cocina, acarreo, plomo, esto pa, sold, prueba sanit, conex a muebles,
total 14153.56
Azoteas e Impermeabilizaciones
Chaflan 10x10cm. con ladrillo y mortero cem-are 1:5, incluye: acarreo a 1a. estacion 624.05
81
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
a 20.00m.
Pretil tabique rojo con mortero cem-are 1:4 14cm. de espesor acabado comun, 495.3
incluye: acarreo 1a. estacion a 20.00m.
Impermeabilizacion con pony-plas app. de 3.00mm. de espesor, liso negro, en rollo 4,147.50
de 10.00m., incluye: limpieza de la superficie y acarreos a 1a. estacion a 20.00m.
Pretil tabique rojo con mortero cem-are 1:4 14cm. de espesor acabado comun, 675.93
incluye: acarreo 1a. estacion a 20.00m.
dala de desplante, seccion 15 x 20 cm, concreto f'c=150 kg/cm2, r.n. ag.max. 562.28
3/4", reforzada con 4 varillas de 3/8" de diametro (no. 3) y estribos de 1/4" de
diametro (no. 2) a cada 20 cm, cimbrado comun, incluye: acarreo de los
materiales a una 1a. estacion a 20.00 m. de distancia horizontal.
Muro block concreto ligero 12x20x40 cm. 12 cm.espesor, asentado con mezcla 571.67
mortero plasto-cem-arena 1:6, con refuerzo escalerilla a cada 2 hiladas juntas de
1cm. de espesor acabado comun, hasta una altura de 3.50 m., incluye: acarreos a
1a. estacion a 20.0 m.
Muro de tabique rojo recocido7x14x28cm de 14 cm. de espesor asentado con 65.17
mezcla mortero plasto-cem-arena 1:4 juntas de 1.5 cm. de espesor acabado comun
hasta 3.50 m. altura incluye: acarreos a 1a. estacion a 20.0 m.
Total 7141.9
Albañileria
Impermeabilizacion en charola de regadera con primer emulsika y emulsion igol
techo 40.3
y pintura protectiva sika rojo, incluye: acarreos a 1a. estacion a 20.00 m.
Relleno con tezontle charolas de bano o desniveles de pisos, incluye: acarreo a 1a. 62.6
estacion a 20m
Firme de 5cm espesor concreto f'c=150kg/cm2 resistencia normal, agregado 71.79
maximo de 40mm., hecho en obra con revolvedora, incluye: acarreo a 1a estacion a
20m.
Registro 0.4x0.6x1m de tabique rojo asentado con mortero cem-are 1:4 incluye: 374.45
marco y tapa.
Losa plana 10 cm. peralte concreto f'c=200 kg/cm2 en super estructura, incluye: 773.75
cimbra aparente, habilitado 70kg acero5/8"y1/2" x m3 de concreto.
Piso concreto armado f'c=150kg/cm2.de 8cm. premezclado, refuerzo de malla 771.83
electrosoldada 66-1010, incluye: acarreo a 1a. estacion a 20 m.
Tinaco de 1100lt. , incluye base de tabique aparente. 2,532.56
82
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
total 4627.28
Rampas de Escaleras
Cimbra comun en losas y trabes hasta3.50 m. de altura incluye: materiales y mano 886.56
de obra.
acero de refuerzo cimentacion N 3 (3/8") incluye: habilitado y armado, ganchos, 715.08
traslapes, desperdicios y acarreos
Losa plana 10 cm. peralte concreto f'c=200 kg/cm2 en super estructura, incluye: 206.33
cimbra aparente, habilitado 70kg acero5/8"y1/2" x m3 de concreto.
total 1807.97
Aplanados en Plafones
recubrimiento en muros con metal desplegado para refuerzo de aplanados, 4,297.44
con taquetes, tornillos y alambre de sujecion, hasta una altura maxima de 3.00
m., incluye: acarreo de los materiales a una 1a. estacion a 20.00 m. de distancia
horizontal.
Aplanado mortero yeso-cemento-agua de 1.5cm. de espesor a talocha en muros, 274.49
hasta3.00m de altura, incluye: acarreos a 1a. estacion a20.00m.
Aplanado mortero yeso-cemento-agua de 1.5cm. de espesor a talocha en muros, 1,675.52
hasta3.00m de altura, incluye: acarreos a 1a. estacion a20.00m.
Tirol pasta calhidra cemento blanco-polvo marmol-agua en plafones acabado rustico 2,641.14
hasta 3.00m. de altura, incluye: acarreos a 1ª. estacion a 20.00 m.
Pintura emalte comex 100 en muros y plafones con mezcla rustica, hasta 3.00 m. de 555.08
altura, incluye: una mano de sellador, dos de pintura y acarreos a 1a. estacion a
20.00 m.
Pintura vinimex 700 comex en muros y plafones con mezcla fina hasta 3.00 m.de 50.4
altura, incluye: una mano sellador y dos de pintura, acarreos a 1a. estacion a20.00
m.
total 9494.07
Aplanados en Muros Interiores
Aplanado mortero yeso-cemento-agua de 1.5cm. de espesor a talocha en muros, 5,084.37
hasta3.00m de altura, incluye: acarreos a 1a. estacion a20.00m.
Emboquillado aplanado una arista mezcla cal-are 1:3, 5 cm de.ancho, hasta 3.00 m 1,546.36
de altura incluye: pulido con plana, acarreo a 1a. estacion 20.00m.
Tirol pasta calhidra cemento blanco-polvo marmol-agua en muros acabado 7,717.25
planchado hasta 3.00m. de altura, incluye: acarreos a 1ª. estacion a 20.00 m.
83
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
Zoclo de parquet de marmol de 10x30.5 cm., color jaspe gris , asentado con mortero 285.8
cemento-arena 1:4, lechadeado con cemento blanco-agua, incluye: acarreos a 1a.
estacion a 20.00m.
Pintura emalte comex 100 en muros y plafones con concreto aparente, hasta 3.00 926.98
m. de altura, incluye: una mano de sellador, dos de pintura y acarreos a 1a. estacion
a 20.00 m.
total 15560.76
Pisos y Alfombras
Alfombra nobilis king's road, con bajo alfombra poli pad blanco., tiras de triplay con 16,428.77
puas y moldura de aluminio, incluye: acarreos a 1ª. estacion a 20.00 m
Alfombra nobilis king's road, con bajo alfombra poli pad blanco., tiras de triplay con 3,246.50
puas y moldura de aluminio, incluye: acarreos a 1ª. estacion a 20.00 m
Alfombra nobilis king's road, con bajo alfombra poli pad blanco., tiras de triplay con 1,623.25
puas y moldura de aluminio, incluye: acarreos a 1ª. estacion a 20.00 m
Piso de parquet de marmol de 15.25x30.5 cm., color jaspe gris , asentado con 475.1
pegamarmol , lechadeado con cemento blanco-agua, incluye: acarreos a 1a.
estacion a 20.00 m.
Piso de loseta interceramic flag stone 30x30cm. de 1ª., asentado con mortero 2,011.09
cemento-arena 1:4, lechadeado con cemento blanco-agua, incluye: acarreos a 1a.
estacion a 20.00 m.
total 23784.71
Acabados en Muros y Plafones Exteriores
Repellado en plafones mortero cem-are 1:3 2 cm de espesor hasta 3.00m de altura 68.56
incluye acarreos 1a estacion a 20.00m
Repellado en muros mortero cem-are 1:3 2 cm de espesor hasta 3.00m de altura 4,065.41
incluye acarreos 1a estacion a 20.00m
Emboquillado aplanado una arista mezcla cal-are 1:3, 5 cm de.ancho, hasta 3.00 m 2,708.46
de altura incluye: pulido con plana, acarreo a 1a. estacion 20.00m.
Pintura vinimex 700 comex en muros y plafones con yeso, hasta 3.00 m.de altura, 3,131.43
incluye: una mano sellador y dos de pintura, acarreos a 1a. estacion a20.00 m.
total 9973.86
Herreria
Pintura comex 100 esmalte en ventaneria metalica, hasta3.00 m. de altura, incluye: 623.7
84
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
una mano de anticorrosivo , dos de pintura y acarreos a 1a. estacion a 20.00 m.
Pintura comex 100 esmalte en puertas y superficies de madera, hasta 3.00m. de 573.6
altura, incluye: dos manos de pintura y acarreos a 1a. estacion a 20.00 m.
Total 1197.3
Canceleria de Aluminio
Ventana aluminio natural 2" de 1.00x1.20m. corrediza con cristal flotado claro, 3,111.40
incluye: suministro y colocacion, accesorios y acarreo 1a. estacion a 20.00 m. en
p.b. y 1er. nivel.
Ventana aluminio natural 2" de 1.00x0.80m. corrediza vidrio medio doble 3mm, 1,197.70
incluye: suministro y colocacion, accesorios y acarreo 1a. estacion a 20.00 m. en
p.b. y 1er. nivel.
Ventana aluminio natural 2" de 1.00x1.60m. corrediza vidrio medio doble 3mm, 1,503.56
incluye: suministro y colocacion, accesorios y acarreo 1a. estacion a 20.00 m. en
p.b. y 1er. nivel.
Ventana aluminio natural 2" de 1.00x2.10m. 2 corredizas vidrio medio doble 3mm, 3,935.44
incluye suministro y colocacion, accesorios y acarreo 1a. estacion a 20.00 m. en
p.b. y 1er. nivel.
Ventana aluminio natural 2" de 1.00x2.20m. 2 corredizas vidrio medio doble 3mm, 2,173.50
incluye suministro y colocacion, accesorios y acarreo 1a. estacion a 20.00 m. en
p.b. y 1er. nivel.
Puerta aluminio natural 1½" de 0.90x2.20m. con vidrio medio doble 3mm, incluye: 2,828.84
suministro y colocacion, accesorios y acarreo 1a. estacion a 20.00 m. en p.b. y 1er.
nivel.
Total 14750.44
Carpinteria y Cerrajeria
Puerta madera de pino de 0.90x2.10 m. con bastidor de 11/2"x1" @ 30cm forrada 3,888.96
con triplay de cedro incluye: acarreo 1a. estacion a 20m.
Puerta madera de pino de 0.70x2.10 m. con bastidor de 11/2"x1" @ 30cm forrada 1,353.56
con triplay de cedro incluye: acarreo 1a. estacion a 20m.
Puerta madera de pino de 0.90x2.10 m. con bastidor de 11/2"x1" @ 30cm forrada 1,944.48
con triplay de cedro incluye: acarreo 1a. estacion a 20m.
Chapa phillips embutir 500MM-AM p/puertas entrada e intercomunicacion, incluye: 2,278.14
suministro y colocacion
Chapa phillips sobreponer 625 p/puertas entrada e intercomunicacion, incluye: 567.18
suministro y colocacion
85
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
total 10032.32
Muebles y Accesorios
Inodoro ideal std. mod. zafiro color blanco ; inc: materiales de consumo, y mano de 460.96
obra.
Juego de accesorios Ideal Standard para empotrar 158.32
Regadera2 h-600 semiaut.helvex 414.24
Lavabo, mod. veracruz, color blanco; inc: mezcladora e-11sc, y cespol, materiales 736.49
de consumo.
Lavadero concreto con pileta asentado con mortero cemento - arena 1: 4 130.56
Llave nariz p/lavadero; inc: materiales de consumo, 3 y mano de obra. 173.46
Cespol lavabo pvc sanitario 32 mm 73.69
Calentador automatico g-10 dura glas ; inc: 3 materiales de consumo, 1,286.06
total 3433.78
Limpiezas
Limpieza general durante la obra. hasta 3.00 m. de altura incluye: acarreos a 1a. 229.98
estacion a 20 m.
Acarreo carretilla 1a.estacion cascajo no roca, 20.00 m. de distancia horizontal, 22
incluyendo carga y descarga, de materiales
Acarreo camion 1er.km material producto excavacion, arena, grava y cascajo 26.54
volumen suelto camino plano pavimentado incluye: carga a mano y descarga volteo.
Acarreo camion km subsecuentes material producto excavacion, arena, grava 13.92
cascajo, volumen suelto, camino plano pavimentado
limpieza final de la obra con detergente en polvo, agua y acido muriatico
diluido, 445.58
hasta una altura maxima de 3.00 m., incluye: acarreo los materiales hasta una
1a. estacion a 20 m. de distancia horizontal.
total 738.02
Inversion Total en Construccion 167314.39
ANEXO 3
86
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
RECIBO DE PAGO DE AGUA PARA UN DEPARTAMENTO PEQUEÑO Y UN
HABITANTE
87
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
ANEXO 4
RECIBO DE PAGO DE LUZ PARA UN DEPARTAMENTO PEQUEÑO Y UN
HABITANTE
88
Modelo de vivienda domótica sistémica para el Valle de México
ANEXO 5
OPERACIONES
Desglose de datos para el costo total de la vivienda domótica
DESCRIPCION CANTIDAD (pesos)
Construcción 236 974.42
Material de iluminación 41 172.00
Material de ventilación 28 550.00
Material para aprovechamiento de agua pluvial 6 187.00
Material para aprovechamiento de aguas grises 10 982.00
Material para mingitorios y grifos con sensor y atomizador 23 845.00
Calentador solar 17 500.00
Panel solar 6 000. 00
Total 371 210.42
Desglose de datos para el costo total de una vivienda normal
DESCRIPCION CANTIDAD (pesos)
Construcción 167 314.42
Costo por gasto energético de iluminación 5 302.53
Costo de bombillas de 100 W 1 872.00
Costo por gasto energético de aire acondicionado 1 359.62
Costo del aire acondicionado 6 200.00
Costo de agua no ahorrada por aprovechamiento de agua pluvial 3 974.85
Costo de agua no ahorrada por aprovechamiento de aguas grises 505.90
Costo de agua no ahorrada por uso de mingitorios secos y grifos con
sensor y atomizador
2 890.80
Total 197 467.27
Calculo de costos por gasto energético en iluminación (ejemplo para la vivienda normal)
27 focos interiores + 12 focos exteriores = 39 focos totales de 100 W cada uno
39 x 100 = 3 900 W
3 900 W x 5 Hr/dia = 19 500 W/dia
19 500 x 365 = 7 117 500 W/año
7 117 500/1000 = 7 117.5 KW/año
7 117.5 x 0.745 (Tarifa de CFE) = $ 5 302.53 pesos anuales
5 302.53 x 20 = $ 106 050.75 pesos en 20 años
Focos x Cambios en 20 años cada foco = Focos totales en 20 años
Focos totales en 20 años x Precio de cada foco = Costo total del material
39 x 4 = 156 x 12 = $ 1 872.00 pesos
106 050. 75 + 1 872.00 = $ 107 922.75 pesos de inversión total en iluminación para 20
años.