catedra instalaciones ii

7/22/2019 Catedra Instalaciones II

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-i-

Facultad de Arquitectura y UrbanismoUniversidad Nacional de La Plata

Argentina

Docente

NoAlumno Apellido Nombre

CTEDRA CGJorge CZAJKOWSKI - Profesor TitularAnala GMEZ - Profesor Adjunto

www.arquinstal.com.ar

Para comunicarse con la Ctedra:[email protected]@yahoo.com.ar

Lista de alumnos: [email protected] subscribirse enviar un mail a: [email protected]


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INSTALACIONES 2 / 2005 Ctedra Czajkowski - Gmez ii

Esta planilla tiene como finalidad la recoleccin del estado grupal e individual durantela cursada 2006. Ante cualquier reclamo posterior el alumno deber presentarindefectiblementeesta planilla con la firma de su ayudante.

TRABAJOS PRACTICOS VISADO APROBADO

TP01. DAC 1: Ahorro y Uso Racional de la Energa en Edificios.

TP02.DAC 2:Integracin de Sistemas Solares Trmicos en Edificios.

TP03.DAC 3:Integracin de Sistema de Generacin de Electricidad Solaren Edificios.

TP04.INSTALACIN SANITARIA 1:Servicio de agua potable en edificios.

TP05.INSTALACIN SANITARIA 2:Sistemas de desage cloacal, pluvial yventilaciones en edificios.

TP06.INSTALACIN SANITARIA 3:Sistemas de prevencin contra incendiosy Servicio contra incendios.

TP07.CALEFACCIN 1:Balance trmico de invierno.TP08.CALEFACCIN 2:Sistemas de calefaccin centralizada.

TP09.CALEFACCIN 3:Instalacin de gas y otros combustibles.

TP10. LUMINOTECNIA: Diseo del sistema de iluminacin artificial.Luminotecnia.

TP11. AIRE ACONDICIONADO 1:Psicrometra.

TP12.AIRE ACONDICIONADO 2:Balance trmico de verano.

TP13.AIRE ACONDICIONADO 3:Clasificacin de sistemas y tecnologa.

TP14.AIRE ACONDICIONADO 4:Dimensionamiento de conductos y

componentes.TP15. INSTALACIONES ELECTRICAS 1: Instalaciones elctricas enedificios destinados a viviendas u oficinas.

TP16.INSTALACIONES ELECTRICAS 2:Sistemas de movimientos de personasy objetos: ascensores, montacargas y otros.

TP17. INSTALACIONES ELECTRICAS 3:Sistemas de baja tensin: Domticae Inmtica.

APROBAC I N F I NA L DE CARPETA D E TRABA JOS PRCT I COS

PARCIALES

N Alumno Apellido y Nombre

1PARCIAL

RECUPERATORIO

1PARCIAL

2PARCIAL

RECUPERATORIO

2PARCIAL

RECUPERATORIO

FINAL

CONDICIN

FINAL

1

2

3

N Alumno Apellido y Nombre LEV A N TA M IEN TO A CTA S

1

2

3


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A

C A CA BCAC

200

/ .

A ( ).

A . 0,12 3 30 .

, , , . > 0.332

1 . A

. > 0.600 2 . . > 0.560

. . > 0.910

: . >1.4

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: .. . . . > 2.06 .

. > 640 .

10 . . >1.40 .

11A A : . > 560

12A A : B . > 0,62

1A A : C . > 0,96

1A A : . > 1.010

1 . : , . ( 49.308) > 1,52

1 : . > 0,69 .

1 : . > 0,94


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. 1,40

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51

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A , , : A. . . A A . A. A . . A A A .

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BA BA A A A BA 2.5 A. , : 1), . 2) . B : 2.1) .... , . 2.2) . 2.3) ,, , .

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2006. A . , A.


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INSTALACIONES 2 / 2005 Ctedra Czajkowski - Gmez iii

OBJETIVOS DE LA CTEDRA

Formar un profesional de la arquitectura capaz de abordar-coordinar y resolver problemascomplejos del diseo ambientalmente consciente de las instalaciones, en la disciplina y la

interdisciplina.

Mediante la propuesta se buscar:

Contribuir a la formacin de arquitectos comprometidos con las necesidades socio-econmicas del pas, para que sepan respondereficazmente a los cambios, con eficiencia y sentido tico. Inducirlos a la participacin de los problemas y necesidades sociales a travsdel aprendizaje en contacto con el medio, mediante tareas de investigacin y extensin universitaria. Inducir en los alumnos elejercicio de una metodologa de diseo ambientalmente conscientede las instalaciones capaz de ser implementado en edificios oconjuntos de ellos. Promover el diseo de las instalaciones, y no solamente la adopcin de sistemas conocidos. Esto a travs delconocimiento metodolgico que posibilite resolver problemas concretos con eficacia y eficiencia, proponiendo diseos innovadores.Mostrar que una produccin edilicia ecolgicamente sostenible no slo es factible desde un punto de vista tcnico-econmico, sinoque redundar en una mejora de la calidad de vida de los habitantes. Incorporar progresivamente nuevas herramientas y tecnologasde la informtica y la informacin. Promover e incentivar la formacin de grupos e individuos de apoyo a la investigacin, desarrollotecnolgico y extensin universitaria.

NORMAS DE CURSADA

1. Da y hor ar io de cu rsada: Martes de 14 hs. a 18:00 hs o 18 hs a 22 hs y Sbados de 9.00 a 13.00 hs.

2. La ctedra propone el"trabajo intensivo"con el aprovechamiento integral del horario de cursada. Para la obtencin del presenteel alumno deber demostrar un avance significativo del TP del da. El presente se tomar a la finalizacin de la clase prctica.

3. Con fo rm ac in de equ ipos: Los alumnos podrn agruparse en equipos de 3 integrantes, entregando para su correccin unTP por equipo: Se realizarn en hoja tamao oficio, segn modelo a suministrar, y debern tener un nivel de presentacinlegible y ordenado para su correccin. Los ejercicios realizados sobre planos podrn presentarse en fotocopias doble A4, papelopaco ploteado, copias heliogrficas u originales en vegetal o calco. No se aceptarn trabajos prcticos escaneados. Debernentregarse todos los borradores de clases junto a la entrega en limpio.

4. Rgim en de asist en cia: El alumno quedar automticamente libre al tener 3 inasistencias consecutivas o 5 alternadas. Oel 80% de asistencia efectiva a clases. (Resolucin N15. FAU-UNLP)

5. Evaluac iones :Durante el curso se llevarn a cabo 2 evaluaciones individuales, con los contenidos desarrollados en los T.P.y un recuperatorio por cada evaluacin parcial. En el caso de desaprobarse los parciales y recuperatorios se podr optar comoltima instancia unrecuperatorio final. Las fechas constan en el CRONOGRAMA DE CLASES (sujeto a modificaciones por paros).

6. Aprobac in de los cursada.: Para la aprobacin de la cursada el alumno deber tener aprobados los 2 parciales individualesy la totalidad de los trabajos prcticos.

7. La ctedra edita, la gua de T.P. correspondiente a cada curso, los modelos didcticos y apuntes temticos. Estos puedenadquirirse en la fotocopiadora del CEAU, en la ubicada en Av 1 casi 45 o descargarse del sitio web de la ctedra(www.arquinstal.com.ar). Dado que los alumnos contarn con el TP con antelacin a la clase terica es conveniente que lo leanpara mejorar la participacin en la clase. NO ES IGUAL ASISTIR A UN TERICO SIN CONOCER EL TEMA QUE ASISTIR PARA

ACLARAR DUDAS O CLARIFICAR CONCEPTOS. Se recomienda tener por grupo un texto del tema del da para un mejordesarrollo del trabajo en clase. Las fichas terico-prcticas que ofrece la ctedra son una herramienta de bajo costo deintroduccin al tema pero NO REEMPLAZA a los libros..., se complementa. De la misma manera que un terico no reemplaza

a una ficha ni a un libro.8. Aprobac in de la mat e r ia: Se realiza mediante examen final, con los contenidos y conocimientos adquiridos durante el curso.

D O C E N T E S N I V E L 2

Arq. Cecilia CORREDERA (Adjunta)

Arq. Claudia Rubini (JTP) Arq. Alejandro Blasco (JTP)

Arq. Soraya Rial Arq. Sonia Etchegoyen Arq. Fernando Vigil Arq. Eduardo Rozemblum

Arq. Germn Zuloaga Arq. Vernica Ferenz Arq. Pedro Bormape Arq. Mariana Saposnik

Ing. Mec. Fabio Juri Arq. Sebastin Miculicich Ing. Mec. Marcos Hall Arq. Cristian Daz

Est. Gabriel Maidana


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INSTALACIONES 2 / 2005 Ctedra Czajkowski - Gmez iv

I2 I N S T A L A C I O N E SCzajkowski - GmezCLASES

Trabajos prcticosFECHA NJULIO 11 M 0 C L A S E D E P R E S E N T A C I N C O N F O R M A C I N D E EQ U I P O S

15 S 1 TP01: Ahorro y Uso Racional de la Energa en Edificios

18 M 2 TP02: Integracin de Sistemas Solares Trmicos en Edificios

22 S 3 TP03: Integracin de Sistema de Generacin de Electricidad Solar en Edificios

25 MVACACIONES DE INVIERNO

AGOSTO 5 S

8 M 4 TP04: Servicio de agua potable en edificios

12 S EXAMEN FINAL TP04 (Continuacin...):

15 M 5 TP05: Sistemas de desage cloacal, pluvial y ventilaciones en edificios ENTREGA TP01 a TP03

19 S 6 TP05 (Cont...): Sistemas de desage cloacal, pluvial y ventilaciones en edificios

22 M 7 TP06: Sistemas de prevencin contra incendios y Servicio contra incendios.

26 S 8 TP07: Balance trmico de invierno

29 M 9 P R I M E R P A R C I A L (TP01 a TP06)

SEPTIEMBRE 2 S 10 TP08: Sistemas de calefaccin central izada ENTREGA TP04 a TP06

5 M 11 TP08 (Cont...): Sistemas de calefaccin centralizada

9 S 12 TP09: Instalacin de gas y otros combustibles RECUPERATORIO PRIMER PARCIAL (TP01 al TP09)

12 M 13 TP10: Diseo del sistema de iluminacin artificial. Luminotecnia.

16 S 14 TP11: AA 1: Psicrometra.

19-24 S E M A N A D E L E S T U D I A N T E

26 M 15 TP12: AA 2: Balance trmico de verano. ENTREGA TP07 al TP10

30 S EXAMEN FINAL TP12 (Cont...): Balance trmico de verano.

OCTUBRE 3 M 16 TP13: AA 3: Clasificacin de sistemas y tecnologa.

7 S 17 TP14: AA 4: Dimensionamiento de conductos y componentes.

10 M 18 TP14 (Cont...): AA 4: Dimensionamiento de conductos y componentes.

14 S 19 TP15 : Instalaciones elctricas en edificios destinados a viviendas u oficinas.

17 M 20 TP15 (Cont...): Sistemas Elctricos. Instalaciones elctricas en edificios.... ENTREGA TP11 al TP14

21 S 21 TP16: Sist. movimientos personas y objetos: ascensores, montacargas y otros

24 M 22 S E G U N D O P A R C I A L (TP07 a TP15)

28 S 23 TP17: Sistemas de baja tensin: Domtica e Inmtica.

31 M 24 E N T R E G A F I N A L D E C A R P E T A S

NOVIEMBRE 4 S RECUPERATORIO SEGUNDO PARCIAL (TP07 al TP17)

7 M 1ERLEVANTAMIENTO DE ACTAS(Condicin: Parciales y Trabajos Prcticos Aprobados)

6 M

11 S

14 M

18 S E X A M E N F I N A L

21 M

25 S

28 ME N T R E G A S D EA R Q U I T E C T U R ADICIEMBRE 2 S

5 M R E C U P E R A T O R I O F I N A L (Evaluaciones parciales y Trabajos Prcticos)

9 S 2DOLEVANTAMIENTO DE ACTAS(Condicin: Parciales y Trabajos Prcticos Aprobados)

12 M

16 S E X A M E N F I N A L

Febrero E X A M E N F I N A LYLTIMO LEVANTAMIENTO DE ACTAS - Cursada 2006

Marzo2007 E X A M E N F I N A L

NOTA: Las Fechas y das de examen final o entregas de arquitectura son fijados por la Secretara Acadmica dela FAU. Solicitamos a los alumnos verifiquen las mismas en la semana correspondiente.


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INSTALACIONES 2 / 2006 Ctedra Czajkowski - Gmez

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Figuras 1 y 2:Incremento real de ingresos per cpita 1960-90 y Evolucin de los mercados de la energa 1860-1995.

TRABAJO PRACTICO N 1DISEO AMBIENTALMENTE CONSCIENTE II

Ahorro y uso racional de la energa en edificiosAutor: Arq. Jorge D. Czajkowski - Profesor Titular

En el terico pudimos ver como en la evolucin del ser

humano fue requiriendo progresivamente mayorcantidad de energa. Cuando su propio esfuerzo no fuesuficiente domestic animales para compartir elesfuerzo y producir ms..., esto dur ms de 100.000aos hasta que comenz a domesticar con desarrollode tecnologa las energas potenciales que le brindabala naturaleza : viento, saltos y corrientes de agua,fuego, etc. Este proceso dur cerca de 2500 aosentre el 500 AC y 1910 DC. Es all que encuentra unrecurso energtico de enorme potencial por sudensidad y ductilidad en adaptacin y transformacincomo lo es el petrleo. Pero en solo 60 aos alproducirse la crisis del petrleo de 1973, se dio cuenta

de cuan vulnerable y dependiente era la civilizacinque haba desarrollado. Luego hacia 1950 el hombrecrey que haba domesticado el tomo, con cuyatecnologa podra generar energa barata durantesiglos..., nuevamente pero ya solo en 35 aos se diocuenta que esa energa era demasiado peligrosa y los daos demasiado duraderos. Cuan duraderos? Bien si materialatmico se escapa de sus contenedores no se degrada en el ambiente durante un tiempo variable entre 15.000 y100.000 aos.

Tabla 1:Desarrollo y consumo de energa (segn Evans, 1988)

Nivel de desarrolloConsumo de energa en MJ/persona da

AlimentoTrabajo

domsticoIndustria y agro Transporte Total

Hombre primitivo 8 -- -- -- 8Cazador 12 8 -- -- 20

Agricultor primitivo 17 17 16 -- 50

Agricultor desarrollado 25 50 30 5 110

Hombre industrial 30 135 100 60 335

Hombre tecnolgico 40 280 370 270 960

Hombre ecolgico ? ? ? ? ?

Tabla 2:Consumo de energa en grandes ciudades (segn Evans, 1988)

Ciudad Consumo de EnergaW / m

Radiacin solarW / m (promedio)

Manhattan, Nueva York 630 93

Mosc 127 43

Berln 21 57

Buenos Aires (Ciudad autnoma) 16 140

A esto se sum el descubrimiento en el ltimo decenio del fenmeno de calentamiento global, producto de quemar lea,carbn y petrleo durante 200 aos. Casi conjuntamente se detect un debilitamiento de la tenue capa de ozono queprotege la vida en la superficie del planeta, en buena parte por el uso indiscriminado de uno de los grandes inventosdel siglo... el aire acondicionado. Un gas que se lo consideraba inocuo y casi indestructible llamado CFC (Cloro FlorCarbono) o Fren usado en refrigeradores, equipos de aire acondicionado, aerosoles, entre otros logr en solo mediosiglo generar suficiente dao como para condicionar nuestras actividades en los prximos 150 aos.

En la tabla 1 podemos ver como a medida que el hombre fue avanzando en su nivel de desarrollo requiri mayorcantidad de energa para satisfacer sus necesidades bsicas (alimento, trabajo domstico, agro e industria y transporte)desde 8 MJ/persona hace 150.000 aos, pasando por los 110 MJ/pers del agricultor desarrollado preindustrial hace 200


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Figura 3 y 4:Suministros mundiales de energa 1995-2050 (Shell) y Factores de emisin de los combustibles fsiles (por unidadde energa comparada con el carbn)

aos hasta el hombre tecnolgico actual que devora 960 MJ/persona. El problema es que en solo 200 aosprcticamente multiplicamos por 10 la demanda de energa y por 100 el crecimiento poblacional.

Si a esto sumamos que ese crecimiento en el consumo no es homogneo y si comparamos unas pocas ciudadespodemos ver que un neoyorquino consume ms de 39 veces energa que un porteo. Porteo que a su vez tiene elmayor nivel de consumo, acceso a productos y servicios y desarrollo urbano en nuestro pas. Tambin podremos notarque el mundo es tan inequitativo que mientras hay todava comunidades primitivas en amrica, frica y asia que vivencomo un hombre primitivo existen pequeas reas en el globo donde sus habitantes consumen hasta 150 veces ms

energa. Energa que implica nivel de desarrollo. Pero que no necesariamente significa Calidad de Vida.

Deberamos preguntarnos que incumbencia tiene nuestra profesin y la asignatura INSTALACIONES en esto? Sipensamos un momento... demasiado. Somos responsables al elegir la tecnologa de confort para nuestro edificio y paraesto debemos pensar en el largo plazo...., en muy largo plazo. Ya que la idea de desarrol lo sus tentableconsidera quedebemos usar los recursos de la naturaleza sin comprometer a las generaciones futuras.

Tabla 3:Demanda de energa en distintos sectores de la economa.

Sector Estados Unidos Europa Argentina

Edilicio (viviendas y comercio) 34 % 45 % 33 %

Transporte 35 % 18 % 25 %

Industria 41 % 37 % 32 %

En la tabla 3 vemos que el sector edilicio demanda entre el 33 y el 45% de la energa y la gestin (construccin,planificacin, mantenimiento, demolicin, etc) de edificios y ciudades es de incumbencia de los arquitectos. Es unaincumbencia que debemos mantener y defender de otros sectores profesionales. El arquitecto no es solamente eldiseador estrella en el firmamento meditico sino tambin el arquitecto que est en la funcin pblica, acadmica(docencia, investigacin y extensin), en la produccin y comercio, como asistente en estudios, que participa ypromueve concursos, en la actividad gremial o poltica y como alumno y ciudadano.

Entonces si diseo y construyo un edificio que gasta demasiado, no ahorra nada, no utiliza los recursos gratuitos dela naturaleza, o los vuelve en contra de nuestro diseo edilicio...., pero es formalmente impactante y tiene unacomputadora que lo controla... entonces digo que es un EDIFICIO INTELIGENTE. Si razonamos un poco veremos queen realidad es un edificio automatizado pero no inteligentemente concebido...!

En contraposicin un edificio sera INTELIGENTEMENTE DISEADO, CONSTRUIDO y UTILIZADO si usara recursosrenovables, materiales que producen bajas emisiones contaminantes, una envolvente que ahorra el mximo de energaen cualquier poca del ao... o hasta que produzca energa...! Edificio que utiliza equipos de alto rendimiento y que alo largo de su vida til no gaste ms que su costo inicial. Si a esto le incorporamos un ordenador que contenga unsistema de gestin de la iluminacin artificial, la seguridad y control de personal, el apagado y encendido de equipos,el ahorro de energa en iluminacin - calefaccin - refrigeracin entre otros..., tendremos un edificio realmenteinteligente.

Ya existen buenos ejemplos arquitectnicos para mirar y analizar que no solo NO GASTAN sino que PRODUCEN msenerga de la que necesitan. A esto podramos llamarlo DISEO INTELIGENTE.

Pero como todava nos encontramos alejados de esa meta comenzaremos poco a poco a trabajar con lo quemundialmente se denomina DISEO AMBIENTALMENTE CONSCIENTE (DAC). Entendiendo la palabra Diseo comouna tcnica o procedimiento que puede seguirse para obtener como resultado un edificio o producto arquitectnico que

sea amigable con el ambiente (son sinnimos: sustentable, sostenible, ecolgico) y para lo cual el profesional de laconstruccin (arquitecto, ingeniero o tcnico) debe ser Consciente de que su accin (sea mediante un lpiz o unmouse) es daina para el medio ambiente.

Entendiendo como diseo ambientalmente consciente a aquel que en su concepcin utilicemateriales de bajo contenidoenergtico,que luego de construidos los edificios estos tengan un bajo costo en mantenimiento edilicio, y que en lamedida de lo posible utilicen fuentes no convencionales de energa tambin conocidas como energas renovables(solartrmica y fotovoltaica, elica, biomasa, entre otras).


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Las 3 dimensiones del desarrollo sustentable

Las dimensiones econmicasdela Sustentabilidad:

Las dimensionesmedioambientalesde la

sustentabilidad

Las dimensiones socialesde laSustentabilidad

La creacin de nuevos mercados

y oportunidades para elcrecimiento de las ventas La reduccin del costo a travs

de las mejoras de eficiencia,reduccin consumo energtico yuso racional de las materiasprimas

La creacin de valor agregadoadicional

Reduccin de desechos,

efluentes y emisiones alambiente Reduccin del impacto en la

salud humana Uso de materias primas

renovables Eliminacin de substancias

txicas

La salud y seguridad del

trabajador Los impactos en lascomunidades locales, calidad devida

Los beneficios a los gruposvulnerables; por ejemplodesocupados

Ambiente Sustentable

La idea de la sustentabilidad ambiental es dejar la Tierra en buen estado para que las generaciones futuras cuenten

con los mismos recursos que nosotros. Por definicin, la actividad humana es slo ambientalmente sustentable cuandopuede desarrollarse y mantener ese desarrollo indefinidamentesin destruirlos recursos naturales o degradar elambiente natural.

Minimizacin del consumo de recursos naturales

Desarrollo de materiales a partir de reciclar el 100% de desechos o a partir de recursos renovables (extraccin sindao al ambiente y sin agotar el recurso)

Reciclar el 100% de los desechos arrojados a los cursos de agua Implementar la conservacin de energa y suplir el 100% de la demanda de energa mediante fuentes renovables

y no contaminantes (solar trmico y elctrico, energa elica, biomasa, etc.)

La Construccin Sustentable

Podemos definir construccin sustentable o ambientalmente consciente, como:

"la creacin y manejo responsable de un ambiente construido saludable, basados en principios ecolgicos y usoeficiente de los recursos.

El diseo sustentable de edificios apunta a disminuir su impacto en nuestro ambiente a travs de un uso eficiente derecursos y energa. Incluye los siguientes principios: la minimizacin del consumo de recursos no-renovables fortalecimiento del ambiente natural eliminacin y minimizacin en el uso de toxinas

Fotos: Edificio del Estudio Cadavid Arquitectos, Cali, Colombia, 2004.


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Edificio Ecolgico

Ecologa ciencia que estudia la relacin e interaccin de organismos vivientes con

su inanimado (por ejemplo el clima, tierra) y su ambiente animado, ascomo el estudio del recurso y direccin de energa en la biosfera y suscategoras.

el estudio de los efectos perjudiciales de la civilizacin moderna en elambiente, con una vista hacia la prevencin o inversin a travs de la

conservacin.

Economa la direccin cuidadosa y econmica de

recursos, como el dinero, los materiales,o el trabajo.

ordenamiento funcional de las partes enun sistema organizado.

eficacia, ahorro, o uso conservador.

El Edificio ecolgicoT Un movimiento en la arquitectura contempornea.T Este movimiento apunta para crear edificios amistosos, energticamente eficientes y eficaces en el manejo de los

recursos naturales.T Incluye la energa solar pasiva y activa, uso de materiales de bajo contenido energtico, materiales que en su

fabricacin, aplicacin y disposicin, minimice los daos al agua, la tierra y el aire.

Principales reas:

Ambiente

AireAire libre- Ventilacin Natural- Fuerza viento- Contenido energticoEfecto apilado- Energa Solar, radiacindifusa- Energa Solar, radiacindirecta

SueloAquferosAlmacenamiento de calorAlmacenamiento de froAgua subterrneaEnerga calorEnerga froTierra/rocascalefaccin geotrmico

- enfriamiento geotrmicoAguas superficialesLagos, Ros y Mar- Bomba agua o aguas grises- Energa calor- Energa fro

Construccin edilicia

Fachada y techoMateriales de aislacin transparentesPaneles fotovoltaicosSuperficies absorbentesMasa para almacenamiento

reas de jardinesAgua de lluviaElementos iluminacin naturalColectores

ConstruccinMasa almacenamiento

Absorcin solar pasivaElementos intercambiadores de calorRefrescamiento nocturno por aire exterior

AtrioZonas verdesEnfriamiento evaporativo

Energa solar pasivaAmortiguamiento calor

Tecnologa Edilicia

Energa para enfriamientoDirectoElectricidad en el manejo de enfriadores deagua

enfriadores de agua por absorcinenfriadores de agua por motores a gasTorres de enfriamientoSistemas TandemIndirecto

Almacenamiento de fro en edificiosAlmacenamiento de fro en sueloPerforaciones

Energa para calefaccinDirectaCalefaccin distrital, Calderas (gas, petrleo,carbn, biogas, condensado)Calderas elctricas (con almacenam.)IndirectaSist solares trmicos, Generadorescombinados energa y calor (CHP), Bombas

de calor, Intercambio de calor en el flujo degas

Energa ElctricaSuministro principalGeneracin comercial

Auto generacinGeneradores combinados energa y calor(CHP)Generador de emergenciaGeneracin fotovoltaicaSistemas tandemGeneracin elicaPilas de combustible

AguaAgua potableSuministro de red (bebida, coccin)

Aguas grisesDesechos de agua (condensador agua,vaciado, limpieza)

Agua de lluviaVaciado, limpieza, enfriamiento

Como podemos ver hay varios trminos o adjetivos que se van agregando a palabras como casa, edificio oarquitectura como sustentable, ecolgico, sostenible, ambientalmente consciente, etc pero todos apuntan en el mismosentido y es tender a que concibamos casas, edificios, ciudades, arquitectura o una civilizacin post-industrialy post-globalizacin que no nos autodestruya. Desde esta ctedra creemos que el arquitecto puede tener un rolimportante en la construccin del futuro y eso conlleva deberes y obligaciones que deberemos asumir.

Tcnicas del diseo energticamente consciente

1. Localizacin: emplazamiento y orientacin.a. Correcto sombreo en el perodo clido.b. Correcta ganancia solar en el perodo fro.c. Favorecer ventilacin natural en el perodo clido.d. Proteccin de vientos en perodo fro.e. Planeamiento del uso del espacio.f. Optimizar las orientaciones.

2. Compacidad edilicia.a. Minimizar la relacin entre rea envolvente y superficie habitable.b. Minimizar la relacin entre rea envolvente y volumen habitable.c. Minimizar espacios residuales.d. Favorecer los espacios multiuso.e. Minimizar aristas agudas que provoque puentes trmicos geomtricos.

3. diseo de la envolvente.a. Optimizar la aislamiento trmica.b. Controlar las infiltraciones.


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c. Generar una relacin opaco vidriado adecuada a los requerimientos del local o edificio que considere prdidas eninvierno, ganancias en verano, iluminacin natural, comportamiento acstico, visuales.d. Adecuado uso de la capacidad e inercia trmica en la envolvente.

4. Diseo de subsistemas y controles.a. Seleccionar el equipamiento energtico de mayor eficiencia y comportamiento ambiental adecuado.b. Usar la administracin energtica.c. Reducir las prdidas en los sistemas de distribucin.d. Recuperar prdidas y calor residual.

Uso de energas alternativas

1. Tcnicas solares pasivas.a. Tcnicas del retraso trmico.b. Coleccin por ganancia directa.c. Coleccin por ganancia indirecta.d. Coleccin solar aislada.e. Tcnicas de refrescamiento pasivo.

2. Tcnicas solares activas.a. Calefaccin solar.b. Enfriamiento y refrigeracin solar.c. Aire acondicionado solar.d. Agua caliente domstica colectiva.

e. Calentamiento activo de piscinas.f. Generacin propia de electricidad y fuerza motriz.

Administracin de la energa

1. Anlisis de costos.2. Auditoria y evaluacin energtica.3. Programacin del mantenimiento.

En este trabajo prctico y a lo largo de la cursada trabajaremos en nuestra regin y trataremos de concientizarnos de los beneficiosde esta concepcin del diseo arquitectnico de la estructura y envolvente del edificio como as tambin de los sistemas que lomantienen vivo para nuestro confort.

Ser objetivo del prctico determinar que yacimiento potencial de ahorro de energatiene nuestro edificio aplicando solo dosestrategias de DAC: una para el perodo que requiera calefaccin y otro para el que requiera refrigeracin. Ms adelante

profundizaremos los procedimientos para cuantificar con cierta precisin los requerimientos de energa que nos llevarn a laeleccin de equipos de climatizacin. Por ahora nos contentaremos con un procedimiento muy simplificado y aproximado.


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Figura 6:Este grfico permite estimar la carga trmica anual en calefaccin en la regin del gran Buenos Aires (1000 GD)en funcin del volumen calefaccionado de un edificio tipo torreentre 1000 y 4000 m3, para transmitancias trmicas medias

ponderadas de cerramiento (K= 0.5 a 6 W/mC).

1 Tomando como modelo el edificio asignado por el docente y con la ayuda de las figuras adjuntasanalizar el comportamiento de costos en calefaccina lo largo de la vida til del edificio. El docenteindicar la orientacin del edificio en los planos y se obtendrn las superficies de la envolvente,superficies cubiertas y volumen del edificio. Luego se disearn las fachadas (croquis) sobre los planosmudos, para poder discriminar las superficies vidriadas de las opacas.

Nota:Dado que la relacin entre el volumen calefaccionado y la carga trmica anual Q es lineal entonces podremosobtener la carga trmica para otros volumenes con solo cambiar la escala. Por ejemplo: volumen (5000m3) = 2500 x 2 yKp= 6 W/m.K; entonces Q= 20200 Kwh/ao x 2 = 40400 Kwh/ao.

En las siguientes tablas se muestran los valores de carga trmica anual en calefaccin para volumen edilicio entre 1000y 8000 m3 y para valores de transmitancia trmica ponderada Kp entre 0,5 y 6 W/m.K. Mientras con la figura 6 seobtiene un valor aproximado de carga trmica, con las tablas y por interpolacin se tiene mayor precisin.

Tabla 4a:Valores de Carga Trmica Anual en calefaccin en funcin del volumen edilicio y el Kp

KpVolumen calefaccionado en m3

1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 20000,5 7171 7880 8588 9297 10006 10715 11423 12132 12841 13550 14258

1 7258 7976 8693 9411 10128 10846 11563 12281 12998 13716 144331,5 7346 8072 8798 9525 10251 10977 11703 12430 13156 13882 14608

2 7433 8168 8903 9638 10373 11108 11843 12578 13313 14048 147832,5 7521 8265 9008 9752 10496 11240 11983 12727 13471 14215 14958

3 7608 8361 9113 9866 10618 11371 12123 12876 13628 14381 151333,5 7696 8457 9218 9980 10741 11502 12263 13025 13786 14547 15308

4 7783 8553 9323 10093 10863 11633 12403 13173 13943 14713 154834,5 7871 8650 9428 10207 10986 11765 12543 13322 14101 14880 15658

5 7958 8746 9533 10321 11108 11896 12683 13471 14258 15046 158335,5 8046 8842 9638 10435 11231 12027 12823 13620 14416 15212 16008

6 8133 8938 9743 10548 11353 12158 12963 13768 14573 15378 16183Tabla 4b:Valores de Carga Trmica Anual en calefaccin en funcin del volumen edilicio y el Kp

Kp Volumen calefaccionado en m3

2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 40000,5 14258 15759 17177 18594 20012 21429 22847 24264 25682 27099 28517

1 14433 15952 17387 18822 20257 21692 23127 24562 25997 27432 288671,5 14608 16144 17597 19049 20502 21954 23407 24859 26312 27764 29217

2 14783 16337 17807 19277 20747 22217 23687 25157 26627 28097 295672,5 14958 16529 18017 19504 20992 22479 23967 25454 26942 28429 29917

3 15133 16722 18227 19732 21237 22742 24247 25752 27257 28762 302673,5 15308 16914 18437 19959 21482 23004 24527 26049 27572 29094 30617

4 15483 17107 18647 20187 21727 23267 24807 26347 27887 29427 309674,5 15658 17299 18857 20414 21972 23529 25087 26644 28202 29759 31317

5 15833 17492 19067 20642 22217 23792 25367 26942 28517 30092 316675,5 16008 17684 19277 20869 22462 24054 25647 27239 28832 30424 32017

6 16183 17877 19487 21097 22707 24317 25927 27537 29147 30757 32367


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( )Qanual QQ Q

Kp Kp Kp KpA

B A

B A

A= +

Figure 9: Ejemplo edificio.

Tabla 4c:Valores de Carga Trmica Anual en calefaccin en funcin del volumen edilicio y el Kp

KpVolumen calefaccionado en m3

4000 4400 4800 5200 5600 6000 6400 6800 7200 7600 80000,5 28683 31518 34353 37188 40023 42858 45693 48528 51363 54198 57033

1 29033 31903 34773 37643 40513 43383 46253 49123 51993 54863 577331,5 29383 32288 35193 38098 41003 43908 46813 49718 52623 55528 58433

2 29733 32673 35613 38553 41493 44433 47373 50313 53253 56193 591332,5 30083 33058 36033 39008 41983 44958 47933 50908 53883 56858 59833

3 30433 33443 36453 39463 42473 45483 48493 51503 54513 57523 605333,5 30783 33828 36873 39918 42963 46008 49053 52098 55143 58188 61233

4 31133 34213 37293 40373 43453 46533 49613 52693 55773 58853 619334,5 31483 34598 37713 40828 43943 47058 50173 53288 56403 59518 62633

5 31833 34983 38133 41283 44433 47583 50733 53883 57033 60183 633335,5 32183 35368 38553 41738 44923 48108 51293 54478 57663 60848 64033

6 32533 35753 38973 42193 45413 48633 51853 55073 58293 61513 64733

Para obtener la carga trmica anual en calefaccin Q deberemos obtener el volumen calefaccionado del edificio. Paralo cual multiplicaremos la superficie de la planta por la altura til (de piso a cielorraso) y luego por la cantidad de pisosde nuestro edificio. Con este volumen ingresamos a la Figura 6 por el eje x y trazamos una linea perpendicular hastainterceptar la recta correspondiente a nuestro coeficiente K ponderado (Kp). Luego desde este punto trazamos una lnea

horizontal hasta interceptar el eje y donde obtendremos la carga trmica anual en calefaccin.

El coeficiente Kp surge de promediar los coeficiente K de cada tipo de cerramiento. Por ejemplo si nuestro edificio escompletamente vidriado entonces el Kp ser igual al K vidrio o Kp = K vidrio = 6 W/m.K. Pero si tenemos una situacincombinada de muro de ladrillo hueco 0.18 m revocado en ambas caras, ventanas y un cierto techo, entoncesdeberemos calcular que porcentaje corresponde a cada una.

Si deseamos precisin podemos obtener la carga trmica anual de las tablas, por interpolacin lineal, con la siguienteexpresin:

Donde QAes el valor correspondiente aKpAy QBes el valor correspondiente aKpB.Por ejemplo: En la figura 9 tenemos un edificio de oficinas localizado enLa Plata de planta baja y 7 pisos altos. Es un prisma de 10 m de frente por20 m de fondo y suponemos cada piso de 3 m de altura, entonces suvolumen calefaccionado ser de 4800 m3.

Para simplificar supondremos que las fachadas de frente y fondo soniguales, que las ventanas corridas ocupan el 50% de cada piso y la plantabaja el 90% es vidriado.

Entonces tendremos que la superficie vertical brutaser (10 m x 2 + 20 mx 2) x 3 m x 8 pisos = 1440 m. La superficie vidriada ser 10 m x 3 m x 0,5[50%] x 7 pisos x 2 fachadas + 10 m x 3 m x 0,9 [90%] x 1 piso x 2fachadas = 210 m + 54 m = 264 m. Entonces la superficie netade murosser 1440 m - 264 m = 1176 m. La superficie de techo ser 10 m x 20m = 200 m.Entonces:

superficiem

% Peso

techo 200 12,1 0,121

vidrios 264 16,1 0,161

muros 1176 71,8 0,718

Total 1640 100,0 1,000

Si todos los muros y los vidriados poseen caractersticas trmicas similares

entonces calcularemos el peso porcentual que tiene cada parte de laenvolvente respecto a la superficie total. As podemos ver que el techo tiene un peso de 0,121, los vidriados un pesode 0,161 y los muros un peso de 0,718. Falta mencionar que el techo tendr un K= 3,5 W/m.K; los vidriados un K=5,8 W/m.K; y los muros un K= 2,1 W/m.K. Al piso lo podemos despreciar. Con estos pesos podremos calcular el Kponderado.

Kp = 0.121 x 3,5 W/m.K + 0.161 x 5,8 W/m.K + 0,718 x 2,1 W/m.K = 2,86 W/m.K

Como verificacin al calcular el Kp debemos notar dos cuestiones:

a. NUNCA podr ser inferior o superior a los valores de transmitancia trmica involucrados en el clculo y NUNCA podrser inferior a 0 (cero) o superior a 7 (siete) ya que corresponde aproximadamente a la transmitancia trmica de unacarpintera de aluminio.

b. Por otra parte es usual que el valor se aproxime bastante a la transmitancia trmica del sistema constructivo ocerramiento de mayor peso porcentual en la envolvente del edificio. Por ejemplo los muros con un K= 2,1 W/m.K


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NOTA: Si se desea mayor

i n f o r m ac i n s ob r e e l

procedimiento de interpolacin

lineal (de Newton) consultar el

Trabajo Prctico N 5 de

Instalaciones 1 correspondiente

al curso 2005 o visitar lasiguiente pgina web.

http://luda.azc.uam.mx/curso2/tema2/interpol.html ohttp://luda.azc.uam.mx/curso2/tema2/interpol.html#lineal

( )Qanual kWh ao= +

=36033

36453 36033

3 2 5 2 86 2 5 36355

, , , /

y un peso de 0,718 [71,8%] llevar a que el Kp sea igual a 2,86 W/m.K.

Si nuestra envolvente posee tres o ms soluciones constructivas deberemos repetirel procedimiento tantas veces como tipos constructivos tengamos con susrespectivos porcentajes. Otra situacin que puede aparecer es cuando un edificioes medianero con otro y en estos casos la Norma IRAM 11604 prev la aplicacinde un coeficiente. Este coeficiente de exposicin ser igual a 1 cuando el muro otecho este en contacto con el aire exterior e igual a 0,5 cuando de a otro local oedificio no calefaccionado. (Ya tratado en el TPNro 5 de Instalaciones 1)

Para conocer la carga trmica anual en calefaccin correspondiente a un Kp= 2,86W/m.K recurrimos a la Tabla 4c y para un volumen de 4800 m3 tenemos que a unKp= 2,5 W/m.K le corresponde una Qanual= 36033 kWh/ao y a un Kp= 3W/m.K le corresponde una Qanual= 36453 kWh/ao. Entonces aplicando laexpresin de interpolacin, tendremos que:

Si el volumen calefaccionado de nuestro edificio no se encuentra en las tablas entonces deberemos realizar una dobleinterpolacin hasta encontrar el valor de carga trmica correspondiente.

Luego de obtenida la Carga trmica anual Qanual, lo multiplicaremos por un rendimiento estimado del sistema decalefaccin, por el poder calorfico del combustible utilizado, por el precio del combustible para conocer cuanto dineroconsume nuestro edificio por ao. Si luego lo multiplicamos por una vida til estimada en 50 aos tendremos una ideade los recursos que son necesarios para mantener las condiciones de confort.

La reglamentacin nacional decalidad trmica de la envolventeedilicia (Norma IRAM 11605)prev tres niveles de calidad parala regin del gran La Plata. Estosse definen como calidad A - B yC.

K admisible muros:A= 0.38 W/m.KB= 1.00 W/m.KC= 1.85 W/m.K

K admisible techosA= 0.19 W/m.KB= 0.48 W/m.KC= 0.76 W/m.K

La cal idad C podemosconsiderarla NO DAC ya quesolamente evita el riesgo de

condensacin superficial enpaos centrales de muros ytechos. La calidad Bes un pocomejor pero no permite ahorros deenerga y en muchos casos no essuficiente para alcanzar unabuena relacin entre inversin enaislamiento trmico y ahorro deenerga a lo largo de la vida tildel edificio. La calidad A esexageradamente alta y costosa yno parece demasiado adecuada.

En funcin de esto la ctedra

propone un nivel de aislamientotrmico promedio entre el nivel Ay el nivel B, pero desde ya sondecisiones que debe tomar elproyectista.


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EDIFICIO o SECTOR DE OFICINAS o COMERCIO

N Sistema constructivo sinDACK Superficie Si Peso %

Si /StK x Peso%

W/m.K m W/m.K

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Superficie total St

Coeficiente Kp (W/m.K) ser la suma de los K x Peso%

N Sistema constructivo conDACK Superficie Peso %

Si /StK x Peso%

W/m.K m W/m.K

12

3

4

5

6

7

8

9

Superficie total St

Coeficiente Kp (W/m.K) ser la suma de los K x Peso%Nota: el Peso % = Si / St expresa la relacin entre la superficie del sistema constructivo dado respecto de la superficie total de la envolvente

del edificio sean cerramientos verticales u horizontales y ser siempre menor o igual a uno.

EDIFICIO o SECTOR DE VIVIENDAS

N Sistema constructivo sinDACK Superficie Peso %

Si /StK x Peso%

W/m.K m W/m.K

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Superficie total St


N Sistema constructivo conDACK Superficie Peso %

Si /StK x Peso%

W/m.K m W/m.K

1

2

34

5

6

7

8

9

Superficie total St



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CECanual aoQtot Pcombustible

Rcomb Pccombustible($ / )=

N VariableSin DAC Con DAC

Valor Valor

1 Sector de oficinas ocomercio

Volumen calefaccionado (m3)

2 Q (kWh / ao)

3Sector de viviendas

Volumen calefaccionado (m3)

4 Q (kWh / ao)

5 Carga trmica total Qtot = 2 + 4

6 Rendimiento estimado del sistema de calefaccin 0,65

7 Poder calorfico del combustible utilizado en kW/m3 10,7

8 Precio del combustible ($/m3). Corresponde a gas natural.Fuente: Camuzzi Gas Pampeana 03/2006 c/impuestos.

0,3165

Costo de Energa en Calefaccin AnualCECanual($/ao) = ((5 x 0,3165) / (0,65 x 9,192)) x 0,86

Pero podemos plantear una comparacin interesante y es conocer cuantos edificios podramos construir con elconsumo en calefaccin de nuestro edificio a lo largo de su vida til. Para esto seguiremos el modelo que adjuntamos.

Luego repetiremos el procedimiento pero mejorando la calidad trmica de los sistemas constructivos que componenla fachada de nuestro edificio o variando la relacin entre superficies vidriadas y opacas o una combinacin quecreamos conveniente.

Finalmente determinaremos y compararemos el costo de energa en calefaccin a lo largo de la vida til del edificio(CECVUE) usando soluciones convencionales (sin DAC) o con Diseo Ambientalmente Consciente(con DAC).

CECVUE= CEC Anualx 50 aossin DAC ($) con DAC ($) Diferencia %

En este punto debemos aclarar que estamos realizando estimaciones que son tiles para concientizarnos de laimportancia delAhorro de Energa. En segundo trmino recordemos que solo estamos implementando una medida deDAC que consiste en mejorar la aislacin trmica de las fachadas y techos de nuestro complejo edilicio. No estamosmejorando, ni las renovaciones de aire, ni la eficiencia energtica del sistema de calefaccin, entre otros.

2 Usando el edificio asignado por el docente y con la ayuda de las figuras adjuntas analizar elcomportamiento de costos en refrigeracin a lo largo de la vida til del edificio. Luegoredisear las fachadas incorporando las protecciones solares si corresponde. (Solo croquizarun sector).

Para obtener la carga trmica anual en refrigeracin Qr deberemos obtener el volumen a refrigerar del edificio. Paralo cual multiplicaremos la superficie de la planta por la altura til (de piso a cielorraso) y luego por la cantidad de pisosde nuestro edificio. Con este volumen ingresamos al grfico por el eje x y trazamos una linea perpendicular hastainterceptar la recta correspondiente al grado de proteccinde las superficies vidriadas de nuestras fachadas.

En todos los casos como primera medida de diseo vamos a suponer que las fachadas no cuentancon ningn tipode proteccin solar en las superficies vidriadas, entonces el grado de proteccinser del 0%. Luego desde el punto deinterseccin definido por el volumen del edificio y la recta de 0% trazamos una lnea horizontal hasta interceptar el ejey donde obtendremos la carga trmica en refrigeracin (CT) para un da tpicamente clido de verano en el gran Buenos

Aires.

Nota:la CT se encuentra en millares por lo tanto si el valor que obtenemos es 1020 deberemos agregarle 3 ceros para quela CT est en la unidad requerida, CT= 1.020.000 frigoras / hora.

Este valor lo volcaremos en la Tabla adjunta a la Figura 8. Luego de obtenido CT lo multiplicaremos por un coeficienteque llamaremos Coeficiente Anual de Caractersticas y uso del edificio CAcue que condensa (los das tpicamenteclidos de verano en nuestra regin, la carga trmica debida a una ocupacin media del edificio -sea de oficinas oviviendas-, la potencia y rendimiento del sistema de refrigeracin, el consumo medio de electricidad del sistema derefrigeracin, las horas promedio de funcionamiento de la refrigeracin, la duracin de los das tpicamente clidos,entre otros aspectos), por un coeficiente de conversin de unidades y por el precio de la electricidad. Conoceremos ascuanto dinero se necesita anualmente para mantener el edificio en confort higrotrmico (Temp= 25C, HR= 50%)constante durante todo el verano.


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300

500

700

900

1100

1300

5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 19000 21000

Volumen (m3)

CT(millaresdefrigo

ras/hora)

0% 25% 50% 75% 100%

Figura 8: Este grfico permite determinar la carga trmica horaria (millares de frigoras/hora), en funcin del volumen refrigeradoy el grado de proteccin de las fachadas vidriadas (Fp). El modelo es aplicable a un edificio tipo torre de altura variable entre 5 y20 pisos, completamente expuesto, en un da tpico de verano, en el gran Buenos Aires.

N VariableSin DAC Con DAC

Valor Valor

1

Sector de Oficinas ycomercio

Volumen refrigerado (m3)

2 CT (frigoras / hora)

3 Coeficiente CAcue4 CT corregido= 2 x 3

5

Sector de viviendas

Volumen refrigerado (m3)6 CT (frigoras / hora)

7 Coeficiente CAcue8 CT corregido= 6 x 7

9 9 = 4 + 8

10 Coeficiente conversin unidades 1,16 1,16

11 Precio de la electricidad ($/KW h). Corresponde a grandesconsumidores. Fuente: EDELAP 03/01

0,031 0,031

Costo de Energa en Refrigeracin AnualCERAnual($/ao) = 9 x 10 x 11

El coeficiente CAcuevaldr 3,29 en el caso de una torre vidriada de oficinas; 2,71 caso torre vidriada de viviendas y 1,44

caso torre de viviendas con 30% de fachada vidriada.Cuidado: Recordemos que en la figura 7 los valores estn en millares de frigoras hora, mientras que en la tabla sepiden en frigoras hora. Por lo que debemos multiplicar por mil el valor obtenido de la figura.

Si luego lo multiplicamos por una vida til estimada en 50 aos tendremos una idea de los recursos que son necesariospara mantener las condiciones de confort en verano en un edificio de viviendas u oficinas localizado en la reginmetropolitana de Buenos Aires.

Luego elegiremos, en la figura 7, criteriosamente alguna de las rectas que indican un grado creciente de proteccinsolar de las fachadas del edificio y volveremos a realizar los clculos para la situacin con DAC. Para esto utilizaremosel cuadro 3 que muestra valores del factor de proteccin solar Fp. Si nuestras aberturas van a tener diferentes tiposde proteccin solar entonces tendremos que calcular un Fp ponderado para afectar a la carga trmica del sectorviviendas y oficinas. Para esto se usa la siguiente expresin:

Por ejemplo si tenemos 25% de ventanas con cortina veneciana de color medio en el interior (Fp= 70) y 75% deventanas con cortina de enrollar plstica de color claro (Fp= 30), el Fp ponderado ser:

Fp ponderado= 0,25 x 70 + 0,75 x 30 = 40 ; adopto40%para encontrar la recta de la figura 7.


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Exterior Color claro Color medio

Cortina de enrollar madera 25 30

Cortina de enrollar plstica 30 35

Cortina metlica 30 40

Parasol fijo - Toldo metlico - Ventana en sombra 20 25

Postign de madera 6 metlico 30 35

Vidrio transparente 14Vidrio esmerilado o grabado 20

Bloques de vidrio 26

Vidrio tonalizado claro 35

Vidrio tonalizado oscuro 55

Interior Color claro Color medio

Cortina de tela liviana 70 75

Cortina de tela pesada 60 70

Tela Vinlica 65 75

Veneciana o Americana 50 70

Cuadro 3:Factor de proteccin solar en ventanas y aberturas.

Categora Claro Medio Oscuro Negro

Valor del factor de reflexin superior a 0,5 entre 0,3 y 0,5 entre 0,1 y 0,3 menor a 0,1

Color blanco, crema,amarillo, naranja,

rojo claro

rojo obscuro,verde claro, azul

claro

pardo, verdeoscuro, azul vivo,

azul obscuro

negro, pardoobscuro

Categoras de los tonos que figuran en el cuadro 3 y colores similares.

4 1 %

1 1 %

4 %

4 %9 %

1 5 %

1 6 %

Solar Transm is in envo lvente

Of im t i caI luminac inCalor Oc upantes la tenteCalor Ocupantes sens ib leCa lor por infi l t racin aire ext

Figura 8:Grfico que muestra la participacin porcentual de los aportes de calor en un edificiovidriado tipo torre de oficinas.

Finalmente determinaremos y compararemos el costo de energa en refrigeracin a lo largo de la vida til del edificio(CERVUE) usando soluciones convencionales (sin DAC) o con Diseo Ambientalmente Consciente(con DAC).

CERVUE= CER Anualx 50 aossin DAC ($) con DAC ($) Diferencia %

Desde ya podremos notar que a mayor relacin vidriado/opaco, mayor ser la diferencia que obtendremos. Sicomparamos nuestros resultados con los de otros compaeros de curso veremos que se pueden lograr mayoresahorros en torres vidriadas de oficinas que en torres de viviendas con menor superficie vidriada. Esto se debe nosolamente a las caractersticas de la envolvente vertical sino a otros factores como intensidad de uso del espacio,potencia del equipamiento, requerimientos de iluminacin entre otros factores. A ciertos edificios se los denominaEnergo Intensivosdebido a que requieren mucha energa para su funcionamiento caso: oficinas, hospitales, centroscomerciales, centros culturales, entre otros.

Lo mismo que en el anlisis de invierno, debemos aclarar que estamos realizando estimaciones que son tiles paraconcientizarnos de la importancia delAhorro de Energamediante el Diseo Ambientalmente Consciente. En segundotrmino recordemos que solo estamos implementando una medida DAC que consiste en reducir la carga trmica solar.Esta reduccin vara entre un 55% para un edificio completamente vidriado a un 8% en el caso de un edificio con el30% de su cerramiento vertical vidriado. No estamos mejorando los techos, ni las renovaciones de aire, ni la eficienciaenergtica del sistema de refrigeracin, ni la reduccin de la carga trmica interior. Esto ltimo se sintetiza en uninstrumento conocido como plan de gestin ambiental edilicia y permite mes a mes y ao a ao contemplar todas lasevaluaciones, controles, mantenimiento, reparacin y sustitucin de componentes que afectan a un edificio paragarantizar que este se mantenga en los lmites de consumo energtico fijados en la etapa de proyecto. Salvandodistancias en cuanto a complejidad, es semejante al manual de usuario de un automovil donde se indican lascaractersticas del mismo, como debe utilizarse, como y cuando deben realizarse mantenimientos, etc. con el fin degarantizar que cumpla su ciclo de vidacon el menor gasto de recursos posible.


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Nota: para la realizacin del presente

ejercicio los costos son indicativos ya que

mientras algunos combustibles sufrieron una

actualizacin siguiendo al dolar otros

quedaron atados por razones polticas. Este

es el caso de la energa elctrica y en gas

natural. En cuanto al costo de construccin

en anteriores perodos inflacionarios se usaba

al precio de la bolsa de cemento como

indicador de ajuste. En el proceso iniciado el

20 de diciembre del 2001 y la posterior

desintegracin del mercado, del sistemafinanciero, de la recesin que nos asfixia es

casi imposible contar con valores ciertos que

cualquier insumo, producto o servicio.

3 Finalmente sumaremos la situacin de invierno y verano para conocer cuantos edificiospodramos construir no usando DAC y utilizndolo.

Para esto consideraremos que el precio por metro cuadrado de torre de oficinas ser: 1463 $/m (sin DAC) y 1558 $/m(con DAC) y en el caso de torre de viviendas 1176 $/m (sin DAC) y 1235 $/m (con DAC). Esto corresponde a un

sobrecosto aproximado de 5 a 6,5% en mejoras en la aislacin de la envolvente (Para cumplir la ley 13.059 provinciaBs As)fachadas e incorporacin de algn sistema de proteccin solar.

sin DAC ($/vue) con DAC ($/vue) Diferencia %

Costo de energa en calefaccin CECVUE

Costo de energa en refrigeracin CERVUE

Costo Total en climatizacin

sin DAC ($) con DAC ($)

Costo del edificio

Costo Total en climatizacin

Relacin Costo Total en climatizacin / Costo edificio

De esta forma tendremos una idea de la importancia de incorporar elDiseo Ambientalmente Consciente en nuestros proyectos dearquitectura. El que guste puede continuar haciendo unos clculosms: sabiendo que en la regin metropolitana de Buenos Aires hayaproximadamente 2100 torres vidriadas y 10200 torres con un valormedio del 30% de su fachada vidriada. Desde ya que no todas ellasestn completamente expuestas como las torres de Puerto Madero oCatalinas Norte en la Ciudad Autnoma de Buenos Aires. Peropodramos aplicar un factor de exposicin edilicio aproximado de 0.22(De Rosa, Carlos et al; 1992-1996) y compararlo con nuestra deudaexterna que ya alcanza los 160.000.000.000 de pesos o el presupuesto

destinado a educacin por ao que es de 1.500.000.000 de pesos o elPBI de la Argentina, etc. y sacar nuestras propias conclusiones.

Como profesionales del hbitat y ciudadanos debemos saber que:

a) nuestro pas ha suscripto voluntariamente diversos protocolos yconvenios internacionales como el de calentamiento global en elProtocolo de Kyoto. Este acuerdo nos conmina a reducir las emisionesde CO2 y el sector de la construccin representa ms de un tercio de las emisiones.

b) el pas dispone de normas de ahorro de energa a travs de IRAM pero estas no son obligatorias y no soncontempladas en los Cdigos de Edificacin. La provincia de Buenos Aires en abril del 2003 sancion la Ley 13059 quehace obligatorio el cumplimiento de las Normas IRAM sobre acondicionamiento ambiental y aislamiento trmico deedificios para todo edificio nuevo o a remodelarse para habitacin humana sea pblico o privado. Desde ya... no se

cumple.

c) no existen incentivos eficaces al ahorro de energa y la reduccin de emisiones. Las polticas implementadas por elestado nacional son ineficaces y pareciera ser solo una cortina de humo para ocultar que no hacen nada ms quedeclamar, sin acciones que sirvan al mejoramiento de la calidad del hbitat

Bibliografa:

1. Czajkowski J. y Gmez A. (1994)Diseo bioclimtico y Economa energtica edilicia. Fundamentos y mtodos. Edit.UNLP, Coleccin Ctedra. La Plata.

2. Izard, J.L. y Guyot, A.(1983) "Arquitectura bioclimtica". Edit. G. Gili. Mxico.3. Cornoldi A. y Los S. (1982)"Hbitat y energa". Edit. G. Gili. Barcelona.

4. Evans, M. y de Schiller, S.(1988) "Diseo bioambiental y arquitectura solar". Edit. EUDEBA. Buenos Aires.5. Normas IRAM11.549, 11.601, 11.603, 11.604, 11.605 y 11.625.6. Olgyay, V. (1998) Arquitectura y clima. Manual de diseo bioclimtico para arquitectos y urbanistas. Edit. GG.

Barcelona.7. Sitio web www.arquinstal.com.ar8. Czajkowski, J. D. (2000). Desarrollo de un modelo de ahorro de energa en edificios de vivienda y determinacin de

valores lmite de calidad trmica para la Republica Argentina. Revista Avances en energas renovables y medio ambiente.ISSN 0329-5184. Volumen 4, Nro 2, pg 01.39 (Antecedente de la Norma IRAM 11604.)

9. Czajkowski, J. D. (2004). Modelo de ahorro de energa en refrigeracin para la Republica Argentina. (Antecedente dela Norma IRAM 11659-1.


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Figura 1:Clasificacin de sistemas solares (Evans M. y Schiller S, 1988)

Figura 2: Distribucin de la radiacin solarmedia anual en la Argentina.

Figura 3:Corte esquemtico del colector solarliviano de aire caliente en Odeillo, Francia.(Trombe y Michel, 1967 ).

TRABAJO PRACTICO N 2DISEO AMBIENTALMENTE CONSCIENTE II

Integracin de sistemas solares trmicos en grandes edificiosAutor: Jorge D. Czajkowski - Profesor Titular

En el terico pudimos ver los conceptosbsicos referidos a la energa solar y

los sistemas para aprovecharla. Asclasificamos a estos en pasivos yactivos. Donde los sistemas solarespasivos son los sistemas trmicos decaptacin y almacenamiento deenerga que ponen en juego elementosde la arqui tectura y cuyofuncionamiento es autnomo (Izard -Guyot, 1982) mientras los activosincorporan sistemas mecnicos para sufuncionamiento como motores,bombas, etc. El funcionamientoautnomo de los sistemas pasivos se

debe principalmente a los fenmenosfsicos de la radiacin y la conveccinnatural.

En la figura 1 puede verse unaclasificacin de los sistemas solarespasivos y activos. En el primero de loscasos lo podemos subdividir en funcindel modo de captacin y distribucin dela energa solar en directos eindirectos. En los directos se encuentrapor ejemplo una ventana vidriada juntoal invernadero que es una proyeccinvolumtrica de esta. En los indirectosexiste una amplia variedad desubsistemas que incorporan masatrmica para acumular la energarecibida durante el da. Los msconocidos y utilizados son losdesarrollados por Trombe y Michel enFrancia a fines de los 60 y durante los70. Una variacin mejorada de estosdesarrollos lo utilizaremos en el trabajoprctico y es un sistema de colectorsolar de aire caliente (ver figura 3) desarrollado para el edificio que contiene al Horno Solar de Odeillo ubicado en lospirineos al sur de Francia.

El otro sistema solar que utilizaremos es el colector solar plano para elcalentamiento de agua. Es un sistema comercial bastante difundido ennuestro pas con el que trabajaremos para tratar de cubrir la demanda deagua caliente en nuestro edificio sea de oficinas o viviendas.

Para esto utilizaremos laazotea del edificio que des u p e r f i c i e i n t i l l atrasformaremos en unasuperficie generadora deenerga y donde adems loscolectores servirn deproteccin solar en los meses

de verano reduciendo la cargatrmica en el ltimo piso.En cuanto a la factibilidad deutilizacin de sistemas solaresen la regin metropolitana deBuenos Aires (zona IIIb, IRAM11603), son varios losutilizables: si nos atenemos alo recomendado por Evans

debiramos utilizar la ganancia directa, el muro Trombe o acumulador y eltecho colector. Esto debido a que en nuestra zona los grados da son dealrededor de 1000C, la amplitud trmica es menor a 15C que nos clasificacomo hmeda y la radiacin solar media en el plano horizontal y verticalronda los 100 W/m.

El comportamiento respecto del confort higrotrmico puede verse en la figura 4 y los datos climticos medios en la tabla


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Estacin tmedC

tmxmedC

tmnmedC

HR%

VVkm/h

Heliofanarelativa

%

Verano 22,4 28,5 17,6 71 12 68

Invierno 9,7 14,6 6,7 86 11 42

Anual 16,2 21,5 12 79 11 55

Tabla 1:Resumen de datos climticos de la ciudad de La Plata, BuenosAires, Argentina.

Figura 4: Situacin de confort higrotrmico de la ciudad de La Plata,Argentina. Segn modelo de B. Givoni. (Czajkowski, 1994)

Figura 5: Esquema de sistema de calentamiento de agua solar portermosifn.

Figura 6:Cortes de dos colectores solares planos tipoindicando sus componentes bsicos.

1. Del anlisis de estos datos surge que poseeveranos suaves (tmxmed= 28,5C) e inviernospoco rigurosos (tmnmed= 6,7C ) con altahumedad ambiente (HR= 71 y 86%) y vientospredominantes desde el ro de baja intensidad.

Respecto del diseo en relacin al clima hemoscomenzado a ver que no es algo tancontemporneo y yendo ms atrs en el tiempo

algunas de estas ya eran conocidas en el mundogreco-romano. Durante las crisis energticas losromanos llegaron a adoptar la tcnica solargriega, desarrollndola y adaptndola a losdiferentes climas del imperio, empleando elvidrio en el cerramiento de las ventanas a fin deincrementar la ganancia de calor solar evitandolas prdidas, y aplicndola en invernaderos yedificios pblicos tales como los baos. Laarquitectura solar se convirti en parte tanconsustancial de la vida que la garanta de losderechos al sol, es decir, el derecho a que lacasa del prjimo no se interpusiera entre el Soly la casa propia, quedara finalmenteincorporada a la ley romana. (Esp, 1999.)

El conocido tratadista Vitruvio ya aconsejaba: Sideseamos que nuestros diseos de casas seancorrectos debemos comenzar por tomar buenanota de los pases y climas en que estas van aconstruirse. Un tipo de casa parece apropiadopara Egipto, otro para Espaa... otro andiferente para Roma, y as sucesivamente conlas tierras y pases de caractersticas diferentes.Ello es tal porque una parte de la tierra seencuentra directamente situada bajo el curso delsol, otra dista mucho de l, mientras que otras se encuentran a medio camino entre las anteriores... Es evidente que

los diseos de casas deberan conformarse a las diversidades del clima.

Podemos ver que estas palabras resultan actuales a pesar de los dos mil aos que han transcurrido. Adems Vitrubioespecificaba el lugar de la casa donde deba situarse cada habitacin, segn el uso de sta a fin de lograr mayorconfort. As, por ejemplo, los comedores invernales se recomendaba orientarlos al atardecer invernal y los estivalesal norte.

Pensemos en cuanto hemos retrocedido en la enseanza de la arquitectura ya que la mayora de los profesionalesdesconoce el ... derecho al sol. que estipulaban los cdigo de edificacin griegos y romanos.


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1 El programa RADOPT puede encontrarse y correrse desde internet mediante el siguiente link:http://www.arquinstal.com.ar/bioclim/rad-opt.exe

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Figura 7: Esquema de un colector plano.

RADIACIN GLOBAL MEDIA MENSUAL en MJ/mda

MesPendiente del plano de coleccin en grados

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

ENE 22.91 22.66 22.02 21.02 19.69 18.05 16.18 14.12 11.98 9.87

FEB 21.21 21.38 21.17 20.55 19.57 18.25 16.61 14.74 12.68 10.53

MAR 17.72 18.36 18.64 18.56 18.12 17.34 16.23 14.82 13.17 11.32

ABR 13.73 14.83 15.64 16.13 16.28 16.09 15.57 14.73 13.60 12.22

MAY 10.21 11.39 12.34 13.04 13.46 13.60 13.45 13.00 12.29 11.32

JUN 8.25 9.23 10.03 10.63 11.01 11.17 11.09 10.77 10.24 9.50

JUL 8.57 9.45 10.15 10.66 10.95 11.02 10.87 10.50 9.92 9.15

AGO 11.46 12.45 13.21 13.70 13.92 13.85 13.50 12.88 12.01 10.91SET 14.97 15.69 16.11 16.22 16.02 15.52 14.73 13.67 12.38 10.90

OCT 18.05 18.34 18.30 17.92 17.24 16.27 15.03 13.56 11.92 10.15

NOV 21.38 21.28 20.83 20.02 18.88 17.46 15.78 13.92 11.95 9.94

DIC 23.35 23.00 22.26 21.18 19.76 18.05 16.13 14.03 11.87 9.78

Tabla 2: Valores de radiacin global media mensual para diversas pendientes en MJ/mdacorrespondientes a la Ciudad de La Plata, Argentina. Obtenido mediante el programa Radopt.exeCzajkowski, 1994. www.arquinstal.com.ar

COLECTORES SOLARES PLANOS

En cuanto a los colectores solares planos para elcalentamiento de agua son ya un desarrollo deprincipios del siglo XX (Bailey, 1911) y tenan ungran xito comercial bajo la marca Climax. Esecolector estaba compuesto por una serpentina decobre soldada sobre una chapa metlica pintadade negro dentro de una caja aislada trmicamente

con fieltro y con un vidrio plano en la partesuperior, no necesitaba bomba para impulsar elagua entre el colector y el depsito acumulador.Trabajaba segn el principio del termosifn (elagua caliente es ms ligera que la fra y tiende aelevarse por s sola), utilizando la energa del sol.El depsito acumulador se situaba por encima delcolector, con lo que el agua fra en su parte bajadescenda por gravedad a travs de un tubo decobre hasta la entrada del colector. El flujo cclicocontinuaba en tanto el agua del colector estuvierams caliente que la contenida en la base deldepsito.

Para garantizar suficiente agua caliente en pocasde mal tiempo o perodos de mucho uso, Baileyrecomendaba a los clientes aadir un calentadorauxiliar. El sistema poda conectarse a una cocinade lea, un calentador a gas o un horno de carbn.Un esquema del sistema exactamente igual alusado en la actualidad podemos verlo en la figura5, mientras en la figura 6 se muestran dossecciones de colectores planos tpicos.

Orientacin de colectores:

Estos debern orientarse preferentemente al norte

para un mejor aprovechamiento de las horas desol a lo largo de todo el ao. Son admisiblesvariaciones hacia el este u oeste no mayores a 20sin que se generen variaciones importantes en laenerga solar recibida sobre el plano de captacin.Deben evitarse todas las sombras arrojadas porotros colectores, edificios, rboles oirregularidades del terreno ya que de lo contrario disminuir el rendimiento del colector.

Inclinacin de los colectores

La inclinacin ptima ser aquella que nos asegure la mxima radiacin en el momento del ao donde la carga trmicasea mxima. Esto quiere decir que no es lo mismo dimensionar un colector para un edificio de ocupacin permanente

que otro que se utilice unos meses al ao. Para esto es conveniente correr el programa RADOPT

1

del paquete BIOCLIMpara que nos calcule la energa solar sobre un plano orientado a cierto rumbo y que se levanta cada 10, calculandola radiacin mensualmente. De esta tabla podremos elegir la pendiente que ms se adecue a nuestras necesidades.

El modelo del IAS (Instituto deArquitectura Solar, La Plata) proponecomo pendiente recomendable lasituacin de invierno (56). En nuestraregin hay solamente un 30% de dassoleados mientras que el 70%restante est nublado o llueve. Amedida que avanzamos hacia elverano el sol y la temperaturaambiente van subiendo y se plantea

una compensacin. As adoptada unapendiente para la peor situacin elresto del ao se encontrar cubierto.

El modelo del CIHE-FADU-UBA difieresignificativamente ya que recomienda:que la mejor pendiente de verano seconsigue restando 20 a la latitud dellugar, la de invierno sumando 10 a lalatitud del lugar y la media anualmultiplicando la latitud por 0,9. Enotras palabras se basa en buscar la mejor pendiente considerando una integracin anual de la radiacin solar


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Figura 8: colectores AC en una azotea Figura 9: Sistema agua caliente termosifnico.

Figura 10: integracin sist. ACS en una vivienda.

Figura 11: Esquema de sistema ACS por circulacin forzada.

disponible.

En conclusin: La pendiente adecuada ser la que surja de cumplir con las condiciones y pautas fijadas por el diseadoren funcin de poseer un acabado conocimiento de los requerimientos de las necesidades de agua caliente del proyectoque estemos realizando.

El alumno deber optar por alguno de estos modelos o a partir de analizar la tabla 2 adoptar la pendiente que creaconveniente y justificar la decisin. Luego en el espacio disponible de azotea ver cuantos m2 de colectores solarespuede instalar y ver que porcentaje de las necesidades de agua caliente puede cubrir. Las figura 8 y 9 muestran dos

casos de bateras de colectores solares planos de agua caliente en la azotea de un edificio.

Integracin de sistemas solares

La figura 10 muestra la integracin clsica de un sistema de ACS en el techo de una vivienda. En este caso sin mayorpreocupacin por la imagen final de la obra de arquitectura. En la figura 11 puede verse un esquema de integracin

de un sistema de ACS compuesto por un colector solar plano, un tanque de acumulacin y funciona con circulacinforzada. Esto no nos restringe en la ubicacin del colector respecto del tanque de acumulacin ya que la bomba serla encargada de mantener la circulacin del fluido.

Debido a que la velocidad de circulacin es importante en el logro de un buen rendimiento la bomba deber ser de flujovariable y ser controlada por un control electrnico de especifique la velocidad en funcin de sensar la temperatura delagua a la salida del colector y del tanque de acumulacin. En un circuito aparte se enviar el agua caliente al consumopero incorporando un calentador auxiliar (calefn, termotanque, caldera, etc) que sea la responsable de entregar latemperatura requerida por el servicio. En este caso el sistema solar acta como pre-calentador del agua ahorrando lamayor parte del combustible que se hubiera necesitado quemar.

Los edificios solares tuvieronvarios perodos de desarrollodurante el siglo XX. Una primer

fase que podramos denominarpionera que va desde elPalacio de Cristal de Paxtonconstruido para la ExposicinUniversal de Londres en 1851hasta El edificio Larkin enBuffalo (EEUU) de F.L.Wrighten 1904. Una segunda faseexperimental comienza en 1938cuando el Gobierno Federal leotorga al MIT 680.000 U$S paraque desarrollo tecnologa solarcon fines domsticos. En esa

poca se construyen lasprimeras casas solares pasivasy activas que dura hasta pasada


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Figura 13: Seccin del muro colector TAP(Termosiphon air panel), en modo calefaccin.

Figura 12:Conjunto de viviendas solares de alta densidad en Marstica, Italia. Barra,1986

la crisis del petrleo del 73 donde se da un gran impulso a la investigacin y desarrollo.

En Europa hay un gran desarrollo en las dcadas del 70-80 (Figuras 6-7).La ltima fase comienza en 1992 con la reunin de Ro de Janeiro donde se discute el problema del Cambio Climticoy se trazan propuestas y compromisos para reducir las emisiones. Esto se refrenda en Kioto donde los pases europeostoman la vanguardia en la implementacin efectiva de tecnologas sostenibles. Con las Normas serie ISO 14.000 los

Arquitectos e Ingenieros del mundo desarrollado se ven impulsados a concebir y construir edificios o conjuntos de ellosque posean emisiones cercanas a cero o negativas. Uno de los ejemplos ms notables es el innovador Centro CulturalMont - Cenis (Ruhr, Alemania) concurso ganado por el Estudio Jourda & Perraudin de Pars y HHS Planer + ArchitektenBDA de Kassel, en 1991 y finalizado en 1999.Este Edificio Usina ahorra un 23% de energa en calefaccin respecto de otros similares con el mismo nivel de aislacin. Hareducido un 18% las emisiones de CO2mientras que el sistema de calefaccin consume menos de 50KWh/m/ao y el total de

energa consumida sera de aproximadamente 32 Kwh/m/ao en el caso de un uso intensivo. La estructura est realizada enmadera de pino tratado, con columnas de madera dura maciza de bosques tropicales hmedos. El complejo se encuentra cubiertopor 8.400 m de paneles fotovoltaicos que generan 750.000 Kw/h con una potencia total instalada de 1 MW pico. Debido a que elcomplejo se encuentra ubicado sobre viejas minas de carbn hace uso del gas de mina que produce 1.000.000 de m3/ao con elcual se cogenera 2.000.000 kWh de electricidad y 3.000.000 kWh de calefaccin distrital para el complejo y las ciudades vecinas.El complejo reduce 12.000 toneladas/ao de CO2 que de otra manera sera enviada a la atmsfera. Es quizs un modelo a seguiren nuestro siglo.

Basados en los conceptos, ideas y ejemplos citados el objetivo principal de este Trabajo Prctico ser analizarsi la superficie de la azotea alcanza para cubrir total o parcialmente la demanda de agua caliente sanitaria y sila superficie de cerramiento vertical podemos utilizarlos para cubrir parte de la demanda de energa encalefaccin del invierno. Para esto en el TP1 determinamos la carga trmica de calefaccin que aqu usaremoscomo dato. A esto denominaremos integracin de energas renovables en la arquitectura comenzando aconocerlas de a poco, como un sistema ms de las instalaciones en el diseo ambientalmente consciente de

edificios.


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Nota: Recordar que en la primer partedel trabajo prctico anterior sedetermin la carga trmica anual decalefaccin y se encuentra expresadaen Kwh/ao y para convertirla a W/dadeberemos multiplicar ese valor (Ej:154300 Kwh/ao) por 18,4.

PARTE 1:En la primer parte del prctico verificaremos si la superficie de azotea disponible y sin obstculoso sombras proyectadas por tanques u otras salientes del edificio nos permiten satisfacer total o parcialmentela demanda de agua caliente sanitaria. En el edificio de viviendas implementaremos un sistema de ACS porcirculacin forzada, mientras en el edificio de oficinas un sistema por circulacin natural o termosifn.

Entonces con una insolacin media en una superficie inclinada y un ngulo igual a la latitud (35) se pueden captar ennuestra regin unos 5000 Kcal/m diariamente. Si la eficiencia media de un colector solar plano comercial de doblevidriado alcanza un rendimiento medio de 35% se podran suministrar unos 1750 Kcal/m. Si estimamos un consumo

medio de 50 litros/persona/da, es decir 200 litros/da para una familia de 4 miembros y suponiendo que el agua pasade 15 a 50C, las Kcal necesarias al da seran de 200 x 35 x 1= 7000 Kcal. Si un colector de suministra 1750 Kcal/mda necesitaramos 4 m de superficie de colector. Deberemos a su vez prever una acumulacin de agua caliente paraal menos 3 das ya que en nuestra regin se presentan entre tres y 5 das nublados seguidos. As deber contarse conuna reserva de agua caliente de 600 litros por unidad habitacional.

En el caso de oficinas el consumo de agua caliente es sensiblemente menor ya que se requieren unos 20 litros porcanilla y una canilla (lavatorio) cada 10 personas lo que nos da 100 litros/da para 50 personas a razn de 4 m desuperficie por persona. En este caso las Kcal necesarias al da seran de 100 x 35 x 1= 3500 Kcal. Si un colector desuministra 1750 Kcal/m da necesitaramos 2 m de superficie de colector. Deberemos a su vez prever unaacumulacin de agua caliente de 300 litros por unidad piso de oficinas.

Si cada colector tiene una superficie til de 2 m determinar que superficie se necesita para cubrir el 100 % de lademanda de agua caliente del edificio y de no poder hacerlo indicar que % de la demanda se cubre con energas

renovables y que % con un calentador convencional (calefn, termotanque, caldera, etc.). Recordar que el colector tieneuna pendiente de 58 y est orientado al norte.

PARTE 2: En la segunda parte del prctico verificaremos si la superficie de fachada disponible nos permitesatisfacer total o parcialmente la demanda de calefaccin.

Para esto tendremos como datos que la radiacin solar media para lasorientaciones E-N-O sobre una superficie vertical es de 2000 W/mdao 1720 Kcal h/mda y el rendimiento de un colector de aire calienteliviano como el de Odeillo con un forzador elctrico de 7 W/h tiene unrendimiento del 40%. Determinar que % de la demanda en calefaccinpuede cubrirse con la superficie opaca disponible, suponiendo que la

superficie vidriada no puede ser menor al 20%. Por otra parteconsideraremos que el 10% de la demanda de calefaccin puedeobtenerse de la ganancia directa por ventanas.

PARTE 3:En ambos casos se deber acompaar los clculos con un esquema de las fachadas donde seindiquen las superficies correspondientes a ventanas y colectores entre otros elementos de diseo. En elcaso de ACS se propondr un esquema de conexionado del sistema al servicio de agua fra y caliente deledificio que luego se tratar con extensin cuando veamos en Instalaciones Sanitarias agua calientecentralizada.

Bibliografa: (en el CEAU y fotocopiadora Copy Express Av 1 N 660 c/45)

Arquitectura bioclimtica. Autores: Izard y Guyot.

Sistemas solares pasivos. Captulo 8 del l ibro Diseo bioambiental y arquitectura solar de Evans y Schiller.

Colectores solares planos. Captulo 9 del libro Diseo bioambiental y arquitectura solar de Evans y Schiller.

Agua caliente por energa solar. Captulo XVI del libro Energa solar, edificacin y clima de Yaez Guillermo.

Calefaccin solar. Sistemas activos y pasivos. Captulo XVII del libro Energa solar, edificacin y clima de YaezGuillermo.

Conjuntos habitacionales con energa solar. (Seleccin) IAS-FABA.

Otra bibliografa:

Arquitectura y Entorno. El diseo de la construccin bioclimtica. Edit. Blume. Autores: Jones, David Jones y

prlogo Tadao Ando. Barcelona 2002.Sitios Web:

www.e-sostenible.es: Portal del Ministerio de Vivienda y el Consejo Superior de los Colegios de Arquitectos deEspaa.http://www.apabcn.es/sostenible/castellano/: Agenda de la construccin sostenible y base de datos de edificios. Delcolegio de aparejadores y arquitectos tcnicos de Barcelona.http://www.sbis.info/database/dbsearch/buildingsearch.jspBuscador de edificios sustentables por tipo y categora.IISBE.http://www.e-sostenible.org/enlaces.plPgina de links de sitios de arquitectura y urbanismo sustentable.


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Figura 4: Conexin de generadores FV al consumo y a un

sistema de bateras.

Figura 3: Conexin de generadores FV a un banco de

bateras y generacin de corriente alterna mediante el uso de

un inversor de corriente.

Figura 6: Modo de conexin de generadores FV a un banco

de bateras, un generador elctrico y al consumo.Figura 5: Conexin directa de generadores FV a una bomba

de agua sumergida..

Solamente en aquellos casos en que el consumo (lmparas u otros aparatos) no son conectados diariamente a labatera - por ejemplo en casas de fin de semana - se recomienda instalar un regulador de carga. A este tipo de sistemaspertenecen los mdulos depequea potencia de Siemens(M-14), utilizados en electrificacin de alambrados, nuticay otros, el de mediana potenciaM-20, empleado en electrificacin de alambradas de gran alcance, en comunicacionesy otros casos y los equipos de mayor potencia de Siemens: Solartec 140, 190, 280 y 380. Mencionamos estos porqueson comercializados en nuestro pas desde hace ms de 15 aos, han sido utilizados y probados en toda la geografa

nacional y aunque pueden conseguirse mdulos ms econmicos de otros orgenes.

El Sistema con Regulador de Carga

Como se ha explicado, es conveniente colocar un regulador de carga tipo serie, el en los casos en que un mdulo auto-regulado alimenta una carga que se usa ocasionalmente. En sistemas de mayor potencia, cuando el nmero demdulos es mayor que dos, o cuando exigencias particulares de la carga a alimentar lo requiere, se usan mdulos demayor tensin nominal, que tienen 33 celdas de silicio monocristalino conectados en serie, y en estos casos esnecesario el uso de un regulador de carga de la batera. Pertenecen a este tipo el mdulo Siemens M-36" con el quese forman generadores de potencias variadas.

Sistemas en Corriente Alterna (220 V - 50 Hz)

Cuando la carga que se desea alimentar es de corriente alterna (la mayora de los televisores color, videocaseteras,computadoras y otros), debe instalarse entre la batera y la carga, un inversor de corriente que transforme la corrientecontinua de la batera de 12 V en corriente alterna de 220 V y 50 ciclos. En el mercado se dispone de inversores dedistinta potencia segn las caractersticas de la carga a alimentar.

Instalacin

Usualmente el generador viene equipado con un soporte metlico que se abulona al mdulo y que tiene una abrazaderapara fijarlo sobre un cao galvanizado de 2 pulgadas. Este cao puede fijarse al suelo, a la pared o al techo de unavivienda. El frente del mdulo debe orientarse al Norte geogrfico (posicin donde el sol alcanza la altura mxima almedioda). El modulo, para aprovechar mejor la radiacin solar debe inclinarse sobre el plano horizontal del suelo. Elngulo depende de la ubicacin geogrfica. El ngulo debe ser aproximadamente 10 grados mayor que la latitud dellugar.

Por ejemplo, Ciudad de Bariloche, latitud 41, ngulo de inclinacin 51, en nuestra regin el ngulo de inclinacinptimo sera 35+10= 45, aunque si decidimos incorporar el panel al curtain wall de nuestro edificio entonces si o si


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Figura 9: Esquema de la seccin de una clula de silicio donde se

muestran sus capas componentes.

Reflejada

Difusa

Directa

SolNubes

Bvedaceleste

Panelsolar

Figura 10: Distribucin de la radiacin solar.

Figura 7: Cubierta solar elctrica conectada a la red.

Figura 8: Seccin de un edificio donde se muestran los diversos tipos de paneles FV y su

modo de conexin al consumo y a la red elctrica urbana.

el ngulo ser de 90 aunque no estemos aprovechando correctamente al generador. Tendr con 90 un mejorcomportamiento en invierno que en verano, pero como la radiacin solar es menor en invierno tendremos una relativacompensacin.

Nota:debemos evitar que entre las 9 horas de la maana y las 5 horas de la tarde no existan rboles uotros objetos que proyecten su sombra sobre el mdulo.

El generador tiene una bornera en la que estn identificados los polos (+) y (-) que debern conectarserespectivamente a los bornes de igual signo de la batera.

La seccin del cable depende de la distancia ycomo ya se vio en Instalaciones 1 si trabajamoscon tensiones bajas (12V) necesitaremos mayorseccin en el conductor, es por esto que esrecomendable utilizar inversores de corriente parapasar de 12 V a 220 V ahorrando costos al usarsecciones menores. El nico mantenimiento querequiere el sistema es controlar peridicamente el

nivel de electrolito en las bateras.

Utilizacin de la Energa Producida

En la Tabla 1 se indican, para cada modelo degenerador el nmero de horas por da que puedenfuncionar, simultneamente, en una vivienda distintosartefactos. Se han indicado los elementos mscomunes. Si alguno no correspondiera, la energaequivalente se puede aplicar para atender el consumode otros artefactos tales como ventiladores de pie o detecho, pequeas bombas de agua, hornos demicroondas, etc. Los datos que se indican en la tablason valores promedio anual para la zona central del

pas. Para un clculo ms detallado, consultar lapgina siguiente.

Predimensionamiento simplificado de un

generador FV:Existe un procedimiento simplificado para ayudarnosa calcular la demanda elctrica de nuestro edificio y elgenerador adecuado en cualquier lugar del pas. Coneste aprenderemos a calcular la demanda de energa,la potencia pico y aproximar el costo del mismo. Luegode leer detenidamente este apartado y darnos cuenta del costodel sistema no dudaremos en acudir a un especialista para queanalice detalladamente diversas alternativas y escenarios deconsumo a fin de que el presupuesto se reduzca a un valorrazonable.

El recurso disponible es el sol y lo representaremos en supotencia disponible como radiacin s olar. Esta radiacin llegaal exterior de la atmsfera terrestre de manera relativamenteconstante y homognea con un valor de 1350 W/m2, luego deatravesar la atmsfera llega a la superficie con un valor medio de1000 W/m2.

Un procedimiento simplificado para predimensionar un generadorsolar fotovoltaico consiste en fijar la insolacin en 1000 W/m2yhacer una equivalencia con la cantidad de horas disponibles eninvierno en un da despejado.

En la figura 10 podemos ver que nuestro panel solar adems de


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- 26 -

5 W = 25 W

7 W = 40 W

11 W = 60 W

15 W = 75 W

20 W = 100 W

23 W = 120 W

Realizacin del Prctico

Luego de esta introduccin procederemos a realizar el trabajo prctico cuyo objetivo consiste en determinarpara la zona E (Figura 11) cuantos mdulos KC-70 (generan 175 Wh/da) vamos a necesitar para cubrirla demanda de iluminacin artificial de nuestro edificio. Para esto tendremos como dato que en un piso deoficinas requiere 2,4 W/m de potencia elctrica en iluminacin y 1,4 W/m en viviendas. Otro dato querequeriremos son las horas de uso del sistema de iluminacin artificial que podemos acordar en 10 hs para oficinas y

8 hs en viviendas, a los cuales deberemos multiplicar por un factor de simultaneidad que ser de 0,8 en oficinas y 0,4en viviendas. Con esto obtendremos el Consumo global total diario del edificio.

En este punto aclaramos que estos requerimientos corresponden al uso intensivo de equipos de bajoconsumo y no a equipos incandescentes o algenos. Si usramos lamparas comunes deberamosmultiplicar por 10 la potencia elctrica indicada.

Luego de conocido el consumo de energa elctrica global del edificio se propone que cada grupo de alumnos tomela planta de un departamento y grafique bocas y apliques de iluminacin, indicando tipo de lmpara y potencia y luegovuelquen estos datos en la planilla adjunta. (Corriente alterna)

Para cada lmpara o aparato que se desee conectar algenerador FV deber indicarse el nmero de horas porda que estar encendido y en la columna siguiente elconsumo en Watts del mismo.

Como resultado se obtiene el Consumo total diario deenerga en Watt-hora por da. (Wh/da). En el caso decorriente alterna debemos agregar entre un 12 y 14%por el consumo del inversor de corriente para elevar latensin a 220V.

En corriente continua

Aparato Horas de uso por da(A)

Consumo del artefactoen W (B)

Total(A x B) en Wh/da

1

23

4

5

6

7

8

Consumo total diario de energa elctrica en Wh/da

En corriente alterna

Aparato Horas de uso por da(A)

Consumo del artefactoen W (B)

Total(A x B) en Wh/da

12

3

4

5

6

7

8

9

10

Sub total (1)

Agregar un 12% para tener en cuenta el rendimiento del inversor de corriente (2)Consumo total diario de energa elctrica en Wh/da (1+2)

2) En el mapa de la Figura 11 se ubica el lugar donde se instalar el generador. El mapa est dividido en seis zonas(de A a F) para nuestro pas. A cada una de ellas corresponde un valor distinto de radiacin solar, la que es mayoren el norte del pas y menor en el sur. Un mismo modelo de generador producir en consecuencia, ms energaen La Quiaca que en Ushuaia.

3) Siguiendo el Ejemplo 2 de la pgina 24 podremos realizar el predimensionado rpido del generador FV y conocerel monto aproximado de la inversin.

4) En la Tabla 2 estn indicados los valores de generacin en Watt-hora por da (invierno) de los distintos modelosde generadores fabricados en el pas y para las distintas zonas. En esta ficha se incluye un folleto tcnico de un

modelo de panel pero si se desea mayor informacin pueden descargarla de www.solartec.com.ar


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GENERACIN PROMEDIO EN WATT-HORA POR DA (invierno)Modelo Wp Zona A Zona B Zona C Zona D Zona E Zona FKyocera KC70 70 350 315 245 210 175 140Kyocera KC80 80 400 360 280 240 200 160Kyocera KC120-1 120 600 540 420 360 300 240Solartec KS35 35 175 157 122 105 87 70Solartec KS40 40 200 180 140 120 100 80

Solartec KS45 45 225 202 157 135 112 90Solartec KS50 50 250 225 175 150 125 100Solartec K

catedra instalaciones ii

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