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LAS ENERGÍAS RENOVABLES EN LA EDIFICACIÓN
Por Pagina3.mx
24 de septiembre, 2019
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1Rafael Alavéz Ramírez, 1Margarito Ortiz Guzmán, 1Valentín J. Morales Domínguez y 1Vicente de Jesús Ríos Olivera

Las fuentes de energía que tenemos a nuestro alcance son diversas e inagotables y estas pueden convertirse para el aprovechamiento del ser humano. 

El uso de energías renovables en la edificación es de gran relevancia para lograr una arquitectura sostenible debido a que contribuyen a la eficiencia energética, permitiendo reducir el gasto de energía y las emisiones de CO2 que se emiten a la atmósfera. 

La energía renovable es aquella que se obtiene de fuentes naturales y que no se agota debido a la gran cantidad de energía que contienen, además que regenera por medios naturales. 

Hoy en día se tienen varios tipos de energías renovables las cuales pueden ser aprovechadas para hacer sostenible la edificación, tales como la energía eólica, térmica, solar, hidráulica, energía de la biomasa.

La energía solar puede aprovecharse para calentar una edificación de clima templado o frío de manera directa o mediante el almacenamiento térmico en muros que tengan inercia térmica con la finalidad de aprovecharla cuando descienden las temperaturas, a este tipo de captación de energía se le conoce como captación pasiva. 

La captación activa puede utilizarse con paneles solares que transforman los rayos solares en energía térmica o en energía eléctrica (fotovoltaica), esta transformación se produce sin reacciones químicas y por tanto se considera con más proyección a futuro por su simplicidad de la técnica.

La energía conocida como biomasa procede de la fotosíntesis. Las plantas almacenan a corto plazo la energía solar en forma de carbono. Existen beneficios importantes de la biomasa en edificios residenciales donde el aprovechamiento se enfoca en la calefacción y agua caliente. En el rubro de vivienda, pueden utilizarse calderas de biomasa para obtener calefacción por el suelo radiante y calentar el agua.

La energía eólica es la energía renovable con mayor auge en la producción de electricidad. España ocupa el primer lugar como productores de este tipo de energía a nivel mundial. 

El análisis de la dirección y velocidad de vientos a nivel mundial está permitiendo la implementación de grandes parques eólicos los cuales se conectan a la red eléctrica. 

El uso de la energía eólica en la edificación aun no es muy relevante; sin embargo, ya se cuentan con pequeños aerogeneradores instalados en las azoteas de los edificios. 

La energía cinética del viento es transformada en energía eléctrica mediante los aerogeneradores o generadores eólicos. 

La energía solar térmica, conocida también como termosolar, aprovecha la radiación solar para generar calor. Este tipo de energía se utiliza para calentar agua, cocinar alimentos, desinfectar agua. Para captar la energía solar se utilizan sistemas captadores solares; dependiendo de la temperatura deseada, varía el diseño de los colectores. 

La energía hidráulica aprovecha la corriente de los ríos para generar electricidad, el agua a presión impulsa la turbina de un generador produciendo la electricidad, posteriormente el agua continúa su curso en las mismas condiciones en su cauce. 

Su aprovechamiento existe en obras grandes. Sin embargo, está la posibilidad del aprovechamiento energético a menor escala en pequeños y medianos cauces de agua, mediante las micro y pico centrales hidroeléctricas que son importantes para zonas aisladas sin energía eléctrica.

Para emplear la energía renovable en la edificación sostenible tiene que hacerse una cuidadosa selección del tipo de energía que va a utilizarse. 

El consumo de energía en las edificaciones va a depender de la climatología del sitio y del sistema tecnológico de construcción, así también, la viabilidad de la implementación de las energías renovables en la edificación va a depender de las condicionantes climáticas del sitio.

Existen varios casos de estudio donde se han utilizado las energías renovables, estas cada vez se hacen más frecuentes en los países desarrollados, sobre todo en edificaciones tipo torres que producen su propia energía para satisfacer su demanda energética con energía renovable. 

A continuación se mencionan algunos ejemplos:

El edificio Bahrain World Trade Center ubicado en la ciudad capital de Manama. 

Su diseño consiste en dos torres gemelas. Las dos torres están unidas por 3 puentes que soportan cada uno de ellos una de las 3 turbinas eólicas con las que cuenta el proyecto. 

Es el primer rascacielos en integrar aerogeneradores de energía eólica que le permiten autoabastecerse de energía, estos se orientan en la dirección de los vientos del golfo pérsico (https://es.wikiarquitectura.com/edificio/bahrain-world-trade-center/#bahrain-wtc-planos-3). 

La forma de vela a los lados de cada edificio está diseñada para actuar como un embudo de viento en el centro de las torres a fin de provocar que la máxima cantidad de viento circule por ahí incrementando su velocidad natural hasta en un 30%. 

Otro edificio importante es el Pearl River Tower (Guangzhou). El edificio fue diseñado con la idea de reducir el consumo de energía y autoabastecerse parcialmente, incluyendo para ello generadores eólicos y colectores solarespaneles fotovoltaicos, ventilación por medio de pisos elevados, y sistema de enfriamiento y calentamiento de suelo radiante. Es uno de los edificios más respetuosos con el medio ambiente en el mundo (Global Architecture Encyclopedia).

La CIS Tower, en Manchester, Inglaterra.  Esta torre inglesa tiene 7 mil paneles solares y 24 turbinas de viento para generar electricidad limpia con energías renovables, con esos implementos lograrán suplir un 10% de su consumo (https://erenovable.com/rascacielos-ecologicos-top-10/)

En el Instituto Politécnico Nacional CIIDIR Unidad Oaxaca, en la línea de energías renovables para la edificación se realizan trabajos de investigación y desarrollo tecnológico que tienen el objetivo de apoyar en el desarrollo de comunidades mediante ecotecnias que utilizan las energías renovables. 

Con este enfoque se ha venido desarrollando tecnología apropiada en sistemas híbridos de muros y techos para el aprovechamiento de la energía solar para calentar la edificación de climas templados o fríos mediante el almacenamiento térmico, así como para climas cálidos mediante la aislación térmica con paneles ecológicos biodegradables.

Algunos trabajos realizados por los autores son el sistema de muro híbrido con alta inercia térmica, un sistema de techo con aislación térmica con el uso de material biodegradable (figura 1).

Figura 1. Sistema de techo con aislación térmica.

Figura 2. Calentador de agua con tubo de riego.

Por otra parte, se han realizado trabajos en el desarrollo de prototipos para el aprovechamiento de la energía solar térmica como son calentadores solares de agua a nivel doméstico con manguera negra (figura 2), captadores para cocinar alimentos (estufas solares) evaluando su eficiencia mediante el monitoreo térmico (figura 3).

 

Las estufas solares se sirven de la radiación del sol para conseguir el calentamiento necesario para la cocción, y suponen un avance en nuevos usos tecnológicos a partir de  la energía renovable  como es el sol, además promueve el acceso a energías rentables para las  comunidades desfavorecidas económica y energéticamente.

 

Figura 3. Cocción de alimentos en estufas solares.

Los autores agradecen al Instituto Politécnico Nacional a través del Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional (CIIDIR) Unidad Oaxaca mediante el proyecto SIP 20195480 “Propiedades termofísicas de paneles biodegradables de techos para climas cálidos del estado de Oaxaca”, por las facilidades otorgadas para la construcción y caracterización de sistemas híbridos de muros y de los diferentes prototipos de sistemas de calentamiento solar.


1Instituto Politécnico Nacional. Departamento de Investigación del CIIDIR IPN Unidad Oaxaca. Hornos 1003 Santa Cruz Xoxocotlán, Oaxaca, México.

Referencias:

https://es.wikiarquitectura.com/edificio/bahrain-world-trade-center/#bahrain-wtc-planos-3

https://erenovable.com/rascacielos-ecologicos-top-10/

Global Architecture Encyclopedia

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