USO DE TECNOLOGÍAS LIMPIAS INTEGRADAS A UNA VIVIENDA

RURAL COSTEÑA

Erich Saettone – esaetton@ulima.edu.pe

Michelle Prutschi – michelle@mpw.pe

Cynthia Seinfeld – cseinfeld@seinfeldarquitectos.com

Universidad de Lima, Instituto de Investigación Científica (IDIC)

Resumen. El trabajo se desarrolló en una vivienda rural costeña que fue construida a mediados del año 2015, luego del

terremoto que asoló el sur chico de nuestro país en el año 2007. Está ubicada en el departamento de Lima, provincia de

Cañete, distrito de Nuevo Imperial, anexo Cerro Libre. Desde los planos constructivos, fue posible intervenir la vivienda

para que aproveche de la mejor forma los recursos energéticos de la zona, teniendo en cuenta la orientación Norte – Sur

de la vivienda, la trayectoria solar en esa latitud y la dirección predominante del viento. De esta forma, la vivienda

cuenta con buena iluminación y es fresca porque tiene zonas de sombra y ventilación natural a través de patios internos.

También se aprovechó el recurso solar y eólico para la instalación de un sistema fotovoltaico que permite iluminar la

vivienda, así como un calentador solar de agua para las duchas, y un sistema de turbinas eólicas instalado en la pared

perimetral superior que aprovecha el viento que sopla de Oeste a Este, para producir energía que permite recargar

dispositivos móviles, además de atenuar el viento para que se mantenga más fresca la vivienda, considerando la

condición desértica del lugar. Como resultado, el grado de aceptación de estas tecnologías cuando se encuentran

integradas a la vivienda ha sido muy bueno; desde el punto de vista económico, el resultado es mejor aún, ya que el gasto

en electricidad de la vivienda ha disminuido a la mitad aproximadamente. Sin embargo, ha sido posible identificar

algunas desventajas que se deberán tener en cuenta para futuras intervenciones en viviendas. Se espera que esta sirva

como vivienda piloto para la comunidad.

Palabras-clave: Energía solar, Sistema fotovoltaico, Calentador solar de agua, Turbinas eólicas.

1. INTRODUCCIÓN

El objetivo principal de este proyecto es demostrar que es posible integrar a una vivienda diversas tecnologías

limpias para generar electricidad, obtener agua caliente y captar agua para riego y, al mismo tiempo, dar sombra y proteger

del viento, para mejorar el confort de sus moradores. El éxito del proyecto radica en que los integrantes de la familia se

den cuenta de las ventajas que ofrecen la tecnología solar y eólica frente a la convencional, y que a su vez no afecta sus

actividades cotidianas y costumbres. Esta experiencia deberá servir para incentivar una conciencia comunitaria frente al

medioambiente.

Desde el punto de vista arquitectónico, fue posible incorporar dentro del diseño, los requerimientos necesarios para

lograr la implementación de las nuevas energías limpias, con lo cual se obtiene iluminación, electricidad y agua caliente.

Asimismo, los elementos mencionados también juegan un papel importante dentro del planteamiento arquitectónico, ya

sea generando techos para sombras o reemplazando cerramientos verticales. La idea fue que no solo sirvan para lo que

han sido fabricados, sino que se incorporen como soluciones arquitectónicas que den sentido al proyecto, creando zonas

de sombra en la casa o zonas protegidas del viento, de forma que tengan doble funcionalidad, orientada al confort de sus

moradores.

Desde 1950 se observan cambios en todo el sistema climático sin precedentes en los últimos siglos e incluso milenio,

según el informe del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC). En efecto, se ha logrado

calcular que la concentración de CO2 es 40% mayor al de la era preindustrial, así como un incremento de la temperatura

de la Tierra de 0,85°C, lo que ha ocasionado que el 70% del total de los fenómenos climáticos más destructivos se hayan

dado entre 2000 y 2005 (América Economía, 2014). Por este motivo, en el mundo, cada vez más se desarrollan proyectos

de viviendas sostenibles y edificaciones “net zero”, cuyo objetivo final es producir toda la energía que se consume. Para

llegar a ese punto se requiere el uso obligado de energías renovables, tales como energía solar, eólica, geotérmica,

mareomotriz, etc. En la actualidad, los recursos para generar energía se han ido incrementando: se puede obtener energía

del movimiento de la rueda de una bicicleta, del peso generado en el asfalto por el paso de los carros, o del movimiento

del agua dentro de las tuberías que pasan por debajo nuestro. El problema, es que este tipo de tecnologías tienen costos

elevados y este es uno de los motivos por los cuales las personas o empresas deciden no implementarlas, especialmente

en el Perú donde se responde a necesidades a corto y no a largo plazo.

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Las energías renovables y las tecnologías limpias se encuentran ampliamente desarrolladas y vienen siendo

implementadas lentamente en nuestro país, a pesar que su aplicación genera un alto impacto económico, social y

ambiental. Desde hace unas 4 décadas se viene implementando el uso de las tecnologías limpias a escala pequeña,

generalmente para viviendas de regiones alto andinas. Los resultados más importantes han sido desarrollados por el Centro

de Energías Renovables de la Universidad Nacional de Ingeniería (CER-UNI), por el Grupo de Apoyo Rural de la

Pontificia Universidad Católica del Perú (GRUPO-PUCP) y por el Centro de Energías Renovables de Tacna. El primero

reporta intervenciones en viviendas de la Provincia de Castrovirreyna, región Huancavelica, a más de 3500 msnm

(Gómez, 2010), en la Provincia de Cotabambas, Apurímac (Saavedra, 2011), en la comunidad de San Francisco de

Raymina (Provincia de Vilcashuamán, Ayacucho) donde además se han instalado un invernadero comunal, secador solar,

molino de granos, planta procesadora de quesos y biohuertos (Espinoza, 2012).

De la misma forma, se han realizado estudios completos para determinar sistemas pasivos más eficaces para

calentamiento de las viviendas, considerando la posición del Sol, Un ejemplo es el estudio realizado para la ciudad de

Huaraz (Corrales, 2012), donde se han implementado centros piloto demostrativos en la Provincia de Mariscal Luzuriaga,

Ancash (Espinoza, 2012), donde además se tuvieron en cuenta aspectos arquitectónicos, estructurales, sanitarios y de

energías renovables. Los éxitos de estos estudios han logrado llamar la atención de las autoridades del Ministerio de

Vivienda (Molina, 2012) para materializar estos proyectos que permitan enfrentar las temibles consecuencias del friaje.

Como resultado de estos estudios se han podido determinar los materiales más adecuados para el aislamiento térmico de

los techos de las viviendas, entre ellos el ichu y la lana de carnero. También se reportan intervenciones de este tipo a 4700

msnm en la comunidad de Vilcallamas Arriba, Provincia de Chucuito, Puno (Molina, 2012), así como en los distritos de

Santa Rosa de Tambo y San Felipe de la Provincia de Huaytara, Huancavelica (Ramos, 2013). Otro proyecto exitoso es

el denominado “Proyecto Puna”, que implementó una vivienda piloto en la comunidad de Sunimarca, a más de 4200

msnm, en Puno, obteniendo el premio internacional Here For Good 2014 dado por Laureate International Universities

(Proyecta, 2014).

Así como lo hacen las instituciones educativas, también existen asociaciones como "Taller Inti", con cuya

investigación ha logrado detectar valores del índice de desarrollo humano (IDH) entre 0,44 y 0,56 en muchos distritos de

la provincia de Espinar en el Cusco, lo que implica múltiples dificultades en temas de salud, educación e ingresos

económicos. Paradójicamente, justamente estas zonas son las que cuentan con recursos renovables abundantes (Re, 2010).

Una experiencia similar la describe el Centro de Energías Renovables Guamán Poma de Ayala, en el Valle del Cusco

(Vargas, 2010). Otra experiencia importante la presenta el Centro de Capacitación para el Desarrollo (CECADE), quien

presenta las bases para la creación de un programa nacional de promoción de las energías renovables, que garantice la

inclusión, el desarrollo sustentable en armonía con la naturaleza y el medio ambiente (CECADE, 2016).

En todos los casos se busca que las energías renovables también permitan brindar la energía suficiente para permitir

actividades productivas a pequeña escala que permitan dar valor agregado al producto y diversificar las fuentes de ingreso

(Valer, 2010). En nuestro país, la tecnología solar mejor aceptada es la del calentamiento de agua, con más de 40 000

calentadores instalados, principalmente en la ciudad de Arequipa. Se ha constatado que existe una elevada satisfacción

por parte de los usuarios debido a la fuerte reducción del consumo en energía eléctrica. En esta ciudad existen alrededor

de 35 industrias dedicadas a la fabricación de calentadores solares (Tinajeros, 2011).

2. DESCRIPCIÓN DE LA VIVIENDA

La vivienda seleccionada está ubicada en el anexo “Cerro Libre” del distrito de Nuevo Imperial, provincia de Cañete,

región Lima. Se trata de una zona rural costeña rodeada de áreas de cultivo. Este anexo tiene aproximadamente 300 m de

longitud y 100 m de ancho. El poblado se organiza en torno a una calle de tierra afirmada y sin veredas con viviendas a

ambos lados en la cual viven unas 100 familias aproximadamente. El anexo está poblado por gente de modesta condición

económica, que cuentan con agua (almacenada en un tanque elevado) y electricidad. Este anexo cuenta con una plaza

principal sin jardines, árboles ni veredas. Solo cuenta con unos juegos para niños, poco utilizados por el intenso calor y

la falta de sombra en el lugar (Figura 1). A nivel climático, la orientación del terreno en el sentido Norte – Sur beneficia

tanto para el correcto asoleamiento, como para una ventilación adecuada (Figura 1), de forma que hay vientos y un nivel

solar parejo durante todo el año. Los materiales utilizados en las construcciones de esta zona son principalmente adobe,

quincha, madera y caña. Con respecto a la materialidad de la vivienda, su dueña no aceptó el adobe, a pesar que se adapta

bien a la zona, bajo condiciones técnicas específicas. Cabe recalcar que la familia perdió la casa de adobe en el terremoto

del 2007, por lo que aún quedaban temores y la memoria de lo ya vivido, por lo que se decidió construir con ladrillos sin

tarrajear, o sea en su estado natural. Se han utilizado acabados que mantengan frescos los ambientes de la casa, pero a la

vez sencillos y extraídos de la misma zona. Para esto, se han diseñado unos techos sol sombra de caña para los patios con

el fin de generar siempre sombra a la casa y asegurar a través de estos, ventilación cruzada para todos los ambientes.

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Figura 1: (Izquierda) Plaza principal de “Cerro libre”. (Centro) Área posterior de la vivienda. (Derecha) Materiales que

utilizan los pobladores para la construcción de sus viviendas.

La vivienda tuvo que ser demolida debido al estado de precariedad en el que quedaron sus paredes y algunos techos

luego del terremoto. En la Figura 2 se le muestra antes de su demolición en octubre de 2014. A partir de diciembre se

inició la obra por autoconstrucción, con la ayuda de amigos, familiares y vecinos. En la misma figura se muestra la

vivienda terminada.

Figura 2: (Izquierda) La vivienda luego del terremoto del 2007. (Derecha) La vivienda actualmente.

Entre los elementos arquitectónicos con que cuenta la vivienda, se puede mencionar el uso de teatinas para facilitar

la salida del aire caliente, que conjuntamente con los patios al interior de manera intercalada permite lograr mejoras

térmicas dentro de la casa. El uso de la caña en forma de celosías en determinadas áreas de la casa, permite que se generen

transparencias, ya sea para el ingreso del Sol hacia los patios internos o para crear distintas visuales del interior al exterior,

y viceversa, y borrar los límites entre el interior y el exterior, generando sombras y profundidad. Ya dentro de la casa, la

sombra de la caña sobre los tres patios interiores genera una textura sobre sus superficies y permite sentir el recorrido

solar a través de las horas del día (Figura 3). La apariencia rústica de esta se calca sobre pisos y paredes.

Otro aspecto novedoso en esta vivienda se refiere a los materiales utilizados, donde se escoge un sistema muy

sencillo de muros aporticados con ladrillos como cerramientos para su fácil ejecución. Se quiso rescatar la textura del

ladrillo dentro de la casa para lo cual se evitó tarrajear sus superficies, además de abaratar costos. En los patios se deja

así el ladrillo totalmente expuesto, como material para exteriores, mientras que en las demás paredes de la casa se utilizó

el ladrillo frotachado y pintado de color blanco, con lo que se perciben los relieves del material, dando la sensación de

una casa austera y costera, donde además se cierran los huecos naturales de la arcilla evitando así que retenga polvo o que

sirvan de espacio para los insectos (Figura 3). Para el piso también se utilizaron materiales de la zona; unas cuantas rocas

del lugar permiten, con el cemento frotachado que las alberga, lograr texturas en una superficie que denota nuevamente

la austeridad del material para dar paso a las relaciones espaciales y al confort (Figura 3).

Finalmente, la vivienda cuenta con una estructura de madera eucalipto para albergar los paneles fotovoltaicos y

soportar las turbinas eólicas.

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Figura 3: Fotografías mostrando las sombras generadas por la celosía de caña en el interior de la vivienda, así como el

acabado de los techos y pisos de los patios interiores.

3. EL SISTEMA FOTOVOLTAICO

Solo la iluminación de la vivienda se obtiene con un sistema fotovoltaico, de tal forma que el resto del requerimiento

de electricidad de la vivienda es proporcionado a través de los tomacorrientes de la red de 220 V. De esta forma, se

protege al sistema fotovoltaico de la utilización de equipos que consumen demasiada energía, como planchas, microondas,

duchas o termas eléctricas, etc., que dañarían al sistema muy rápidamente. Para el dimensionado del sistema fotovoltaico

se consideró un sistema de iluminación con 28 focos LED de 12 V y 5 W, durante 6 horas diarias en el peor de los casos

(reunión familiar, por ejemplo). Esto corresponde a un consumo diario de 840 Wh o 0,84 kWh, por lo tanto, un consumo

mensual de 27 kWh. Teniendo en cuenta un factor de seguridad de 15% (por pérdidas adicionales como la energía térmica

disipada a través del cableado), se consideró un consumo diario de 0,99 kWh. Por la semejanza de clima, también se

consideraron los datos meteorológicos del distrito de La Molina en la ciudad de Lima.

El peor mes para el sistema fotovoltaico es en julio, con un promedio de 3,3 kWh/m2 de irradiancia; por lo tanto,

diariamente se requiere 0,99 kWh / (0,15 * 3,30 kWh/m2) = 2 m2 de superficie para cubrir la demanda de energía de la

vivienda (se ha considerado una eficiencia de 15% para el panel fotovoltaico). En consecuencia, se requirieron 2 paneles

fotovoltaicos de 150 Wp que cubren un área de 1 m2 cada uno, conectados en paralelo.

La energía almacenada por las baterías debe ser mayor que la energía requerida para encender los focos de la

vivienda, ya que las baterías de plomo – ácido solo se les puede descargar entre 0,6 (con muy poca frecuencia) a 0,7 veces

su carga máxima acumulada. Además, se va a considerar un factor de seguridad de 10%, por lo tanto, la energía que

deberá almacenarse para cubrir la demanda diaria es de 1,1 x 0,99 / 0,7 = 1,56 kWh, por lo que la capacidad necesaria del

sistema de almacenamiento es de 1560 / 12 = 130 Ah. Además, el controlador de carga instalado es de 30 A, y se utilizaron

cables de 10 AWG con un sistema de protección con fusibles de automóvil. En la Figura 4 se muestra el sistema instalado

en la vivienda.

Figura 4: (Izquierda) Paneles fotovoltaicos (uno está instalado pero desconectado) con la inclinación de 12° hacia el

norte. (Centro) Instalación dentro de la vivienda. (Derecha) Focos LED del corredor interior.

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La primera impresión de los moradores de la vivienda es buena, especialmente porque no sufren con las constantes

caídas de tensión y apagones en la zona. Un inconveniente es que los focos que están expuestos a la intemperie (los dos

patios internos y la entrada de la vivienda) están oxidados, con una gran cantidad de insectos muertos en su interior; sin

embargo, este problema fue solucionado colocando una luminaria tipo globo que protege al foco de la acción del clima.

El mayor inconveniente es que tienen que ir a Lima a comprar los focos LED.

4. EL CALENTADOR SOLAR DE AGUA

Se estimó que el requerimiento de agua caliente de la vivienda es de aproximadamente 70 litros diarios. El calentador

solar que se utilizó para la vivienda está formado de un tanque de almacenamiento de agua caliente y un colector de calor.

El tanque no es presurizado y se encuentra elevado respecto al colector de calor, de tal forma que se aproveche una

circulación natural por efecto termosifón. Para este tanque se utiliza un depósito de plástico resistente al calor, con una

capacidad de 180 litros. El nivel de agua está ajustado por una válvula con flotador. Para evitar que el agua caliente libere

el calor hacia el exterior y se enfríe, el tanque se ha envuelto con aislante térmico.

El colector de calor se construyó con tuberías de CPVC (para agua caliente) pintadas de color negro mate, las que

están instaladas dentro de botellas de vidrio, de forma que se genere un efecto invernadero en el interior de las botellas y

se incremente la temperatura del agua que fluye dentro de los tubos. Esta propuesta fue planteada por los alumnos de la

asignatura de Acondicionamiento Ambiental II, de la carrera de Arquitectura de la Universidad de Lima, durante el ciclo

académico 2014-1. El área de colector de calor se calculó considerando que se requiere para calentar 70 kg de agua desde

los 15°C hasta los 50°C. Por lo tanto, se requiere 𝑄 = 𝑚𝐶𝑒∆𝑇 = 10,29 MJ. Por otro lado, la cantidad de calor (Q) que se

puede absorber en el colector de un calentador solar de agua se calcula de 𝑄 = 𝐴𝐼𝜂, donde A es el área del colector, I =

14,4 MJ/m2 es la energía solar promedio al día, y η = 0,35 es la eficiencia de un colector promedio. Así, el área requerida

para el colector es de 2,04 m2. En la Figura 5 se muestra el calentador solar instalado.

Figura 5: Detalle del colector de calor y el calentador solar de agua instalado en la azotea de la vivienda.

5. EL SISTEMA DE TURBINAS EÓLICAS

La turbina eólica escogida utiliza poco espacio en relación a las turbinas estándares que se colocan en espacios

abiertos y amplios, lejos de áreas urbanizadas. Además, al ser una turbina de menor tamaño, genera electricidad a partir

de velocidades de viento bajas. La energía eléctrica generada se utiliza para recargar dos celulares diariamente, a través

de una conexión USB que se instaló en el interior de la vivienda. La dirección del viento es hacia el Este, con una velocidad

promedio de 14 km/h.

En conjunto con los alumnos, se realizaron pruebas con diferentes modelos de turbinas eólicas que se evaluaron en

función de la generación de electricidad y el uso de materiales reutilizables, para lo cual se montó un banco de pruebas

con 4 ventiladores a la máxima potencia y a la misma distancia de cada turbina, generando una velocidad de viento de

3,6 m/s. Como generador se utilizó un motor DC de 12 V (MMI – 6A2RK). A partir de los resultados, se construyeron e

instalaron las tres turbinas eólicas mostradas en la Figura 6. Los tres generadores (una en cada turbina) fueron conectados

en paralelo, de forma que el voltaje resultante es alrededor de 6,5 V. La energía es almacenada en una batería de plomo

– ácido de 6 V y 4000 mAh instalada en el interior de la vivienda dentro de una caja y con un terminal de salida tipo USB,

donde se conecta el dispositivo móvil para su recarga.

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Figura 6: Fotografía de las turbinas eólicas instaladas en la azotea y de la caja para recarga de celulares instalada en el

interior de la vivienda.

6. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

La vivienda se habita a partir de setiembre de 2015, fecha en que ya se encontraba instalado el sistema fotovoltaico.

El calentador solar de agua y el sistema de turbinas eólicas se terminó de instalar a mediados de abril de 2016. En la Tabla

1 se muestra el consumo eléctrico mensual y los montos de los recibos de electricidad. Cabe mencionar que, entre los

meses de octubre de 2015 hasta mediados de abril de 2016, el agua era calentada con una terma eléctrica de 80 litros.

Adicionalmente, a pesar que en el mes de mayo hay un integrante más en la familia, el consumo disminuye a 85 kWh, lo

cual se explica por el uso del calentador solar y el sistema de turbinas eólicas. Este ahorro representa un 60% de la energía

consumida en meses anteriores.

Tabla 1: Consumo de energía eléctrica mensual y monto total del recibo (donde se consideran las tarifas fijas e

impuestos).

Mes Consumo

(kWh)

Costo x kWh

(S/.)

Monto del recibo

(S/.)

Setiembre 2015 65 0,5778(*) 39,90

Noviembre 2015 129 0,6002 102,30

Enero 2016 140 0,6053 111,80

Marzo 2016 139 0,6187 112,80

Abril 2016 115 0,6201 96,19

Mayo 2016 85 0,5770 55,89

Evaluación del sistema de iluminación solar

Para evaluar el ahorro en la tarifa eléctrica, se va a suponer que no hubiese un sistema fotovoltaico, por lo que la

iluminación utilizaría la conexión convencional de 220 V, lo que implica el uso de focos convencionales, por ejemplo,

los ahorradores de 11 W. Esto implica que prender los 32 focos en promedio 4 horas diarias, significa un consumo diario

de 1,41 kWh, por lo que en un mes se tendría un consumo de 42,2 kWh. El consumo eléctrico total de la vivienda en el

mes de enero de 2016 fue de 140 kWh, por lo tanto, el ahorro de energía eléctrica representaría un 100 x [42,2 / (42,2 +

140)] = 23,16%. Asimismo, considerando que la empresa eléctrica cobra un factor de 0,6053 nuevos soles por cada kWh

(en enero de 2016), se hubiese tenido un incremento en la tarifa eléctrica de S/. 25,6 + IGV = S/. 30,2 aproximadamente,

por lo que la tarifa de electricidad con un sistema de iluminación convencional hubiese sido de S/. (30,2 + 111,80) = S/.

142,00; es decir con un incremento de 100 x (142,00 / 111,80) % = 27,01 %.

La instalación del sistema de iluminación fotovoltaica demora dos días (entre tres personas) y el costo de los

materiales y equipos utilizados ascendió a S/. 2934,50. Teniendo en cuenta que el sistema de iluminación solar genera un

ahorro de S/. 30,20 mensualmente, la inversión inicial se recuperará en 8 años y 1 mes. Sin embargo, hay que tener en

cuenta que en este lapso ya se tuvo que haber reemplazado por lo menos una vez la batería de 130 Ah, lo que incrementa

el tiempo de retorno de la inversión en 9 años y 8 meses.

6.1 Evaluación del calentador solar de agua

Respecto al calentador solar de agua, se tomará como referencia la potencia eléctrica que consume la terma eléctrica

con que contaba la vivienda en los primeros meses, antes de la instalación del calentador solar. La intensidad de corriente

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medida fue de 9,9 A y una tensión de 220 V, lo que equivale a una potencia real de 2,2 kW. La familia nos informa que

solo enciende la terma eléctrica una vez al día, lo que quiere decir que este dispositivo funciona alrededor de una hora

diariamente. Quiere decir que la energía consumida es 2,2 kWh al día. En un mes, la energía consumida solo por la terma

eléctrica es de 66 kWh, lo que equivale a 100 x (66 / 140) % = 47,14 % del total del consumo energético mensual de la

vivienda. Este consumo de energía representa un monto de (66 x 0,6053 x 1,18) = S/. 47,14 (incluido el IGV), lo que

equivale al 100 x (47,14 / 111,80) = 42,17% de la tarifa eléctrica de la vivienda.

La construcción e instalación demora una semana aproximadamente entre dos personas. El costo de los materiales

utilizados asciende a S/. 1296,40. Considerando que el ahorro mensual de energía eléctrica para el calentamiento de agua

con energía solar es de S/. 47,14, el tiempo de retorno de la inversión es de 2 años y 4 meses (suponiendo que no se deba

reemplazar ningún material).

6.2 Evaluación del sistema de turbinas eólicas

Diariamente se recargan dos celulares que tienen baterías de Li-ion de 1200 mAh cada una. Para estimar el consumo

eléctrico se va a comparar con el consumo de sus propios cargadores, que consumen 33 W cada uno (220 V y 0,15 A)

que están conectados un tiempo aproximado de 3 horas cada uno, lo que representa un consumo total de 198 Wh diario.

En un mes representa un consumo de 5,94 kWh, es decir, el 4,25% del consumo correspondiente al mes de enero de 2016.

Este consumo de energía equivale solo S/. 4,24 (incluyendo el IGV) de la tarifa de electricidad, que representa el 3,57%

de la tarifa de electricidad.

La construcción e instalación del sistema demora tres días aproximadamente, trabajando una sola persona. El costo

de los materiales utilizados asciende a S/. 829,34. Esto quiere decir que el tiempo de retorno de la inversión en el sistema

de turbinas eólicas es de 16 años y 4 meses (suponiendo que el sistema dure ese tiempo), ya que la recarga de dos celulares

diarios solo representa un ahorro de S/. 51 al año.

6.3 Evaluación energética y económica de la vivienda

En la Tabla 2 se muestra un resumen de la evaluación energética consumida en la vivienda con el uso de cada una

de las tecnologías solar y eólica instaladas.

Tabla 2: Resumen de la evaluación económica de cada tecnología implementada en la vivienda.

Equipo

Ahorro en

energía eléctrica

(kWh)

Porcentaje*

(%)

Sistema fotovoltaico para iluminación 42,20 23,16

Calentador solar de agua 66,00 36,23

Turbinas eólicas 5,94 3,26

TOTAL 114,14 62,65

(*) El porcentaje se calcula comparando el consumo eléctrico del mes de enero de 2016, más el consumo de una supuesta

instalación convencional para iluminación de la vivienda, es decir, 182,20 kWh.

En la Tabla 3 se muestra un resumen de los montos invertidos en materiales e instalación (sin mano de obra), ahorro

en la tarifa eléctrica (solo costo variable del kWh consumido + IGV, con la tarifa del mes de enero de 2016), porcentaje

respecto al mes de enero de 2016 suponiendo que la vivienda tiene un sistema convencional de iluminación y, el tiempo

de retorno de la inversión, para cada una de las tecnologías implementadas en la vivienda.

Tabla 3: Resumen de la evaluación económica de cada tecnología implementada en la vivienda.

Equipo

Costo de

materiales e

instalación

(S/.)

Ahorro mensual

en la tarifa

eléctrica

(S/.)

Porcentaje*

(%)

Tiempo de

retorno

Sistema fotovoltaico 2934,50 30,20 19,02 9 años 8 meses

Calentador solar de agua 1296,40 47,14 29,70 2 años 4 meses

Turbinas eólicas 829,34 4,24 2,51 16 años 4 meses

Estructura de madera 1830,30 - - -

TOTAL 6890,54 81,58 51,23 7 años 7 meses

(*) El porcentaje se obtiene comparando con el recibo de electricidad de la vivienda en el mes de enero de 2016 con una

supuesta instalación convencional de iluminación, es decir, un monto de S/. 142,00.

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De esta tabla se observa que el costo total de los equipos instalados es de S/. 6890,54; por otro lado, la recuperación

mensual de esta inversión con el uso de las tecnologías limpias es de S/. 81,58, lo que representa un ahorro en los recibos

de electricidad de 51,23% y, además, representa un tiempo de retorno de esta inversión de 7 años y 7 meses (ya

considerando un cambio de batería del sistema fotovoltaico).

7. DESVENTAJAS DEL USO DE TECNOLOGÍAS LIMPIAS

Se crea una fuerte dependencia con el especialista en la instalación fotovoltaica. En efecto, cualquier técnico

electricista está acostumbrado a las instalaciones de 220 V, pero no a las de 12 V, donde se debe tener cuidado con la

polaridad del foco LED (que debe coincidir con la de la batería). Tal vez un electricista de automóviles esté más

familiarizado con este tipo de instalación.

No ha sido posible comprar focos LED de 12 V en la zona, solo queda comprarlos en Lima, lo que genera un malestar

para el residente de la vivienda.

El sistema requiere limpiar del polvo los paneles fotovoltaicos y las botellas del colector de calor, por lo menos una

vez al mes (en esta zona desértica casi nunca llueve). A pesar de ser algo sencillo, los residentes nunca lo realizaron.

8. CONCLUSIONES

En general, la integración de las tecnologías limpias en la vivienda ha sido bien aceptadas por los residentes, e incluso

vecinos. Es importante mencionar que a pesar que les parece novedoso y no les causa incomodidad, no les interesa saber

cómo funcionan, cómo se les tiene que hacer mantenimiento (limpieza), ni cómo benefician el medio ambiente. Lo que

sí les agrada es el ahorro en el recibo de electricidad.

Es posible aprovechar de la mejor forma los recursos energéticos de un lugar, previa evaluación de su potencial,

cuando la vivienda se encuentra aún en la etapa del desarrollo de diseño. También, es posible utilizar materiales

constructivos de la zona y acabados sencillos y del lugar, sin perjudicar el uso de las tecnologías limpias integradas a la

vivienda.

El uso de estas tecnologías instaladas en la vivienda permite un ahorro energético que representa el 63% del consumo

total; sin tener en cuenta lo ahorrado en iluminación durante el día y ventilación debido al diseño de la propia vivienda.

Entre los equipos solares y eólicos instalados, el calentamiento solar de agua representa un ahorro de 36% del total,

seguido del fotovoltaico con el 23% y, finalmente, el eólico con el 3%. Por otro lado, se logra también un ahorro del 51%

en el recibo de la tarifa eléctrica. Entre los equipos solares y eólicos instalados, el calentamiento solar de agua contribuye

con un ahorro del 30%, le sigue la fotovoltaica con 19%, y al final la eólica con 3%. El tiempo de retorno de la inversión

realizada en la vivienda para la construcción e instalación de las tecnologías limpias es de 7 años y 7 meses.

Agradecimientos

Los autores agradecemos el apoyo económico de Lucy y su familia por permitirnos realizar este proyecto en su

vivienda, al Ing. Salomón Helffgott por el apoyo económico para la reconstrucción de la vivienda y al Instituto de

Investigación Científica (IDIC) de la Universidad de Lima por el apoyo económico para la construcción e instalación de

las tecnologías limpias.

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CLEAN TECHNOLOGIES INTEGRATED TO A COASTAL RURAL HOUSE

Abstract. The work was developed in a coastal rural house that was built in mid-2015, after the earthquake that devastated

Peruvian southern region in 2007. It is located in the department of Lima, province of Cañete, Nuevo Imperial District,

Annex Cerro Libre. Since the construction plans, it was possible to intervene to take advantage in the best manner of the

energy resources in the area, taking into account the orientation North - South of the house, the solar path at that latitude

and the prevailing wind direction. Thus, the house has good lighting and is fresh because it has shade and natural

ventilation through internal courtyards. The solar and wind resources were used on a photovoltaic system for illumination

LED, a solar water heater for showers, and a system of wind turbines installed in the upper perimeter to produce energy

that can recharge mobile devices. As a result, the degree of acceptance of these technologies when they are integrated

into the house has been very good; from the economic point of view, the result is even better, since electricity costs has

decreased by about half. However, it has been possible to identify some disadvantages that should be considered for

future interventions. It is expected to serve as a pilot housing for the community.

Key words: Solar energy, Photovoltaic system, Solar water heater, Wind turbines