e
2
eficiencia energética
CONSTRUCCION 3
Nicolás Rudolph Sebastián Martínez
Eficiencia vs. Ahorro Una mejora en la eficiencia de utilización de los recursos energéticos se logra cuando se obtiene de forma costo – efectiva el mismo producto o servicio utilizando una menor cantidad de energía. El concepto de eficiencia energética involucra que el costo de evitar una unidad energética es menor o igual que el costo de generar o producir la unidad de energía evitada. El uso eficiente de la energía es evitar el consumo de aquella energía que no aporta mejor confort o no contribuye en lograr una mayor producción. Por lo tanto el uso eficiente de la energía no reduce la producción ni afecta el confort, siendo esa la principal diferencia entre la eficiencia energética y el ahorro de energía. En condiciones de crisis de abastecimiento de energía puede ser necesario recurrir a medidas de ahorro de energía las cuales pueden llegar a afectar los niveles de confort de la sociedad en su conjunto y la producción del país, por ese motivo siempre es importante haber implementado medidas de largo plazo destinadas a una mejora en la eficiencia en la utilización de los recursos energéticos para así recurrir a las medidas de ahorro únicamente en aquellas situaciones de crisis de abastecimiento.
EFICIENCIA ENERGÉTICA: ? Mismo producto generado, menos energía empleada ? Costo de evitar energía menor al costo de generarla ? Hacer un buen uso de la energía ? Apostar por la mejora de los procesos
AHORRO: ? afecta los niveles de confort ? solo en situaciones e crisis de abastecimiento
Consumo mundial de Energía Debido al incremento demográfico, el crecimiento de la producción y cambios en las necesidades y hábitos de consumo, se ha producido un creciente aumento de la demanda de energía, para la producción industrial, el transporte, las comunicaciones, el uso de energía en las familias, etc. El aumento del consumo de bienes y servicios tiene efectos directos sobre las necesidades de producción de energía y por consecuencia impacta en forma directa en la disminución de reservas de los recursos energéticos no renovables. En la actualidad alrededor del 89% de la energía consumida en el mundo proviene de fuentes fósiles. El consumo mundial de combustibles ha crecido 10 veces en los últimos 100 años. Dicho aumento continúa, estimándose un crecimiento que alcanzará el 60% en los primeros 20 años de este siglo. Situación en Uruguay En nuestro país el 57% de la energía consumida proviene de derivados del petróleo mientras que el 25 % corresponde a la hidroelectricidad y el resto a otras fuentes (Fuente Balance Energético Año 2005 - DNETN -) La incidencia del petróleo en la matriz energética de Uruguay, además de los efectos que produce sobre el medioambiente por emisiones de gases de efecto invernadero, genera una alta vulnerabilidad del país frente a las variaciones en el precio del energético. El consumo energético por sectores corresponde a un 29% para el sector residencial, un 9% para el sector comercio y servicios, un 32% para el sector transporte, un 21% para la industria y un 9% para los sectores agro y pesca. Dada la situación de alta dependencia de energías importadas que presenta Uruguay, resulta estrictamente necesario establecer políticas destinadas a promover el uso eficiente de los recursos energéticos y desarrollar fuentes de energía alternativas.
Energía y Medioambiente Se define la energía como la capacidad de un cuerpo o sistema de realizar un trabajo. Existen distintas formas para generar energía y cada una posee ventajas y desventajas desde el punto de vista económico y ambiental. Una de las clasificaciones posibles y de particular interés para las fuentes de energía es según su origen y capacidad de regenerarse, así las fuentes pueden clasificarse como RENOVABLES o NO RENOVABLES. Las fuentes de energía no renovables provienen de recursos naturales que no se regeneran o que se regeneran en forma extremadamente lenta, como el petróleo, el gas natural o el carbón mineral, denominados combustibles fósiles, compuestos por restos de organismos que vivieron hace millones de años. Las fuentes de energía renovables, son aquellas que se renuevan permanentemente y se obtienen del aprovechamiento de procesos energéticos naturales, como el sol, los vientos, los ríos, los bosques, etc. Entre las energías renovables se encuentran la Energía Eólica, la Energía Solar, la Biomasa cuando es utilizada racionalmente y la Energía Hidráulica. http://www.eficienciaenergetica.gub.uy
FUENTES NO RENOVABLES: ? Petróleo ? Gas Natural Carbón Natural ?
FUENTES RENOVABLES: Sol ? Vientos ? Rios ? Bosques ?
objetivo Es de interés de las actuales autoridades del parque proyectar el mismo como un referente nacional y regional de desarrollo social, ambiental y económico, sostenible, por lo cual se plantea unir la necesidad actual de 12 viviendas con el referido interés.El producto esperado es la implementación de un Centro Demostrativo de Tecnologías Sostenibles (CDTS) con fines educativos. De esta forma, las ventajas ambientales, sociales y económicas podrán ganar visibilidad siendo referencia para el desarrollo de comunidades sustentables.Para dicha implementación se cuenta con la mano de obra de personal del ejército y con materiales de la zona: madera, piedra y otros que puedan los autores en las propuestas, también se dispone de un aserradero.
metodología La reducción del consumo de energía se hace posible a partir de correctas decisiones del proyectista, precedidas por un cuidadoso estudio de factores relacionados con las características climáticas regionales, su interrelación con el material constitutivo básico de la edificación, (confrontada con los materiales de uso más habitual en la construcción tradicional), aspectos relacionados a la localización, tipología edilicia.
criterios de sostenibilidad: ? Uso de materiales locales con baja energía incorporada ? Baja emisión de tóxicos al ambiente (aire y agua)en etapas de fabricación, traslado, uso y mantenimiento ? Uso de energías renovables ? Eficiencia en el uso del agua y energía ? Minimización de residuos en etapa de construcción y demolición
Bañado de Santa Teresa
identificacion del área
9 d
Playa la Moza
Cultivos de Arroz
Bañado las Maravillas
Playa las Achiras
Océano Atlántico
Laguna Negra Forestación Pinos 0
500
1000 m
ubicación El Parque Nacional Santa Teresa se encuentra ubicado geográficamente en el Departamento de Rocha, sobre Ruta Nacional “Gral. Leonardo Olivera” Nº. 9, en el kilómetro 302. Abarca una superficie de 1401 hectáreas entre esta ruta y la costa oceánica, forestadas con especies nativas y exóticas. Es un área bajo custodia de Servicio de Parques del Ejército.
clima Uruguay está ubicado entre 30º y 35º de latitud sur. No posee una topografía que influya sobre las masas de aire que sobre él se desplazan. El origen de las perturbaciones que inciden sobre nuestro clima está ubicado en la zona de bajas presiones en torno a 60º de latitud sur. Estas perturbaciones son de origen polar, y siguen una trayectoria hacia el norte y el este.Sufren alteraciones a causa de la Cordillera de los Andes y la variación estacional de laposición de los anticiclones permanentes ubicados alrededor de 30º latitud sur, sobre el océano Atlántico y Pacífico. El clima es mesotermal, con lluvias distribuidas a lo largo de todo el año y típicamente marítimo. La precipitación media anual, para el conjunto del país, es de 1.000 litros m-2.
metodología La reducción del consumo de energía se hace posible a partir de correctas decisiones del proyectista, precedidas por un cuidadoso estudio les de uso más habitual en la construcción tradicional), aspectos relacionados a la localización, tipología edilicia. La zona este posee las características siguientes: temperatura media anual inferior a 17ºC, temperatura del mes más cálido inferior a 23,5ºC, amplitud térmica anual inferior a 12ºC y humedad relativa media anual superior a 72% . A pesar de que Uruguay, desde el punto de vista climático, es un país pequeño, presenta ciertas variaciones locales
La Figura 4 muestra que, a pesar de que las precipitaciones son ligeramente inferiores en la zona este, la humedad relativa ambiente a lo largo del a帽o es superior. habitual en la construcci贸n tradicional), aspectos relacionados a la localizaci贸n, tipolog铆a edilicia.
vientos En la zona de las lagunas, es donde presentan los valores más elevados del país (Figura 5). Esto determina consecuencias ecológicas muy importantes en esos ecosistemas, como es la gran mezcla del agua en las lagunas, que permiten diferenciar netamente una Provincia Oceánica.
Figura 5. Aspectos climáticos del Uruguay: velocidad del viento (km.h-1) Provincias climáticas según el Indice de Papadakis.
criterios de sostenibilidad: ? 8,0 a 10,7 m/s
Se siente la fuerza del viento en el cuerpo, hojas de árboles en leve movimiento. ? 10,8 a 13,8 m/s Ruido en las orejas, dificulta caminar, levanta arena, ramas en movimiento. ? 13,9 a 17,1 m/s Arboles en movimiento, inconvenientes para caminar contra el viento.
geologia Las rocas más antiguas sobre las que están asentadas las lagunas costeras son bandas de metamorfitos del precámbrico superior moderno (570 a 1.000 millones de años de antigüedad). Existen también formaciones de rocas cristalinas pertenecientes al grupo de rocas de Santa Teresa (departamento de Rocha) y en la zona septentrional se encuentran rocas de origen efusivo. Durante el período cuaternario y durante el pleistoceno, se producen depósitos arenosos en la zona costera. La deposición siguiente, ocurrida en un ambiente continental de clima árido con períodos de humedad, corresponde a lodolitas, löess y cantidades variables de arena. Su distribución abarca prácticamente toda la costa, y contiene cantidades importantes de fósiles, entre los que se destacan los gliptodontes, megaterios y mastodontes. En las zonas más alejadas de la costa se producen depósitos arcillo-limosos y limoarcillosos, con cantidades variables de arena, que ocupan laderas bajas y planas. En el holoceno, se produce una gran deposición de sedimentos arenosos y arcillosos con influencia marina que ocupa las zonas bajas con lugares de bañados. Las deposiciones subactuales son depósitos de arena fluviales costeras y eólicas, producto de una sedimentación mixta a predominancia continental. Estos depósitos conforman una cadena de grandes dunas costeras. Es importante saber que el nivel de las lagunas costeras ha variado en los últimos milenios, lo que ha quedado evidenciado en crestas arenosas seguidas de plataformas
formaciones principales que existen en la zona: ? Formación Actual ? Formación Villa Soriano Formación Dolores ? Formación Libertad ?
Formación Chuy ? Formación Arequita ? Formación La Paloma ? Formación Rocha ?
Las formaciones principales que existen en la zona son: a) Formación Actual: Sedimentos limo-arcillosos, arenosos, a veces conglomerádicos (aluviones y coluviones) y depósitos de turbas. b) Formación Villa Soriano: Sedimentos arenosos a gravillosos, con lechos intercalados de cantos, arcillas y limos de color gris. Sedimentación mixta. c) Formación Dolores: Lodolitas y areniscas arcillosas muy finas, de colores pardos. Sedimentación continental, relacionada a fenómenos eólicos y de coluviación, con formaciónde flujos de barro, que se redepositan en las zonas topográficamente más bajas. d) Formación Libertad: Lodolitas, löess y fangolitas con porcentaje variable de arenas y arcillas, de color pardo a pardo-rojizo. Sedimentación continental peridesértica. e) Formación Chuy: Sedimentos arenosos, arcillo-arenosos finos a medios de color blanco, amarillento y rojizos. Sedimentación marina. f) Formación Arequita: Riolitas, dacitas y micropegmatitas, con estructuras en derrame o filones. g) Formación La Paloma: Areniscas finas a medias, arcillosas, micáceas, masivas y/o con estratificación paralelafina de color violáceo. Se intercalan lechos gravillosos. Sedimentación litoral fluvial (Devónico Inferior, 450 millones de años de edad). h) Formación Rocha: Es una secuencia volcano-sedimentaria. Filitas sericíticas, cloritosas, cuarzosas y grafitosas. Cuarcitas, calizas, dolomitas, metareniscas, metaconglomerados. Metavulcanitos básicos e intermedios (predominantemente) y metavulcanitos ácidos.
Vegetación. Flora: En la costa de las lagunas y del Atlántico se encuentra el bosque psamófilo costero, con especies características como: canelón, aruera, molle, coronilla, envira, espina de la cruz y diferentes tipos de cactus, adaptadas a condiciones ambientales extremas de suelos arenosos pobres y vientos que le generan su aspecto achaparrado. También se encuentran comunidades de halófilas paludosas y pradera estival de tapiz denso. Se identifican diversas asociaciones vegetales en las planicies de inundación, extensos pajonales de Scirpus californicus, espartillares de Sparina densiflora, en el área costera domina el pasto dibujante Panicum racemosus. La mayoría de las plantas acuáticas registradas en el país están representadas en la Reserva. Los bosques artificiales, que en nuestro país están constituidos por especies exóticas, se clasifican en: a) Bosques para abrigo del ganado, de cortavientos y residencial. b) Bosques de fijación de dunas arenosas. c) Bosques de madera industrial. Especies sembradas en el departamento de rocha: ? Pinus elliotti ? Pinus taeda ? Pinus pinaster ? Eucaliptus grandis ? Eucaliptus salinga ? Eucaliptus glogulus
3828 hectáreas 5396 hectáreas 6491 hectáreas 1023 hectáreas 457 hectáreas 190 hectáreas
Fuente: MGAP, Carta Forestal, 1985.
suelo La constitución del subsuelo se basa en litologías arenosas de granulometria media a fina, cuarzosas y redondeada, típica de las zonas costeras del Este del país. La vegetación se desarrolla sobre suelos incipientes arenosos con carencia de materia orgánica y escasa profundidad clasificados como arenosoles. a) Formación Laguna Merin: Tipo predominante, con gleysoles haplicos melanicos tipicos/ocricos como dominantes asociados a arenosoles ocricos. La region norte de esta region presenta turberas importantes a diferentes niveles. b) Formación Lascano: Planosoles subéutricos melánicos asociados a argisoles subéutricos melánicos abrúptico y gleysoles lúvicos típicos. c) Formación San Carlos: Argisoles subéutricos ócricos típicos asociados a brunosoles éutricos/subéutricos y argisoles dístricos/subéutricos y ócricos abrúpticos. d) Formación Angostura: Arenosoles ócricos, planosoles dístricos ócricos y arenas como principales asociados a argisoles dístricos/subéutricos ócricos abrúpticos. suelos en las lagunas costeras
Posee suelos clasificados de la siguiente manera: ? Arenas y arenas ócricas (dunas). ? Arenas no fijadas por vegetación o con vegetación psamófila poco densa, como son las dunas de Cabo Polonio y las flechas arenosas de las lagunas Garzón
y de Rocha. ? Planosoles districos ócricos en los interfluvios aplanados y agrisoles detríticos ócricos en las laderas. Son los suelos dominantes en el departamento de Rocha. ? Suelos superficiales, clasificados como litosoles districos úmbricos y suelos moderadamente profundos con rocosidad y pedregosidad variable, clasificados como brunosoles subéutricos típicos.
Vegetacion sureste de Uruguay Aruera
Envira
Pajonales
Espina de la Cruz
Butia
Bosque autóctono
Bañados y Praderas
Especies Introducidas Arroz
Pino
Eucaliptus
Bosque psamófilo costero especies características: canelón, aruera, molle, coronilla, envira, espina de la cruz y cactus (aspecto achaparrado).
Pradera estival de tapiz denso Palmera Butiá
Planicies de inundación Paspalum vaginatum, Stenotafrum Secundatum, Pajonales de Scirpus, espartillares de Sparina
Especies sembradas Pino (elliotti, taeda, pinaster), Eucaliptus (grandis, salinga, glogulus) Cultivos de Arroz
El clima cálido y lluvioso, la suave inclinación y lo bajo de la costa complican el drenaje así hay buena aparición de bañados y lagunas. Los bañados de interior, y los costeros no salinos, aparecen con vegetación natural de pajonales y juncales, o están aprovechados para el cultivo del arroz.
estrategia de localización orientación: Considerando el clima y la ubicación, la orientación es crucial para definir una construcción eficiente energéticamente. Es fundamental una adecuada orientación para recurrir a un mínimo de energía convencional. Una buena implantación puede evitar recurrir a una parte de la energía convencional. Para elegir la orientación del volumen principal del hostal vamos a calcular las ganancias térmicas por radiación verano, momento mas comprometido en este aspecto, considerando una piel del edificio con características homogéneas en todas sus caras, obteniendo asi resultados aplicables a gran variedad de edificios. Considero Fsi= 0,5 en todas las Superficies Tomo los valores de rad. promedio del 22 de dic N
N
N
estratégicas tipologicas Forma y distribución: Las formas compactas son mas efectivas en comparación con las mas dispersas ya que cuentan con un valor mínimo de area en contacto con el exterior en relación al volúmen de las mismas, lo cual es beneficioso, en especial en invierno. Tomando en consideración los datos obtenidos en el punto anterior realizamos una comparación de distintas formas compactas, para verificar cuales son las de mayor rendimiento en verano, estacion mas comprometida en cuanro a la radiación Considero Fsi= 0,5, U=2, en todas las Superficies Tomo los valores de rad. promedio del 22 de dic y 22 de junio Forma Compacta vs. Dispersa en Invierno (Transmisión) N
fachada
U
Techo
2
Paredes Piso
?t
Area
Qtrans
fachada
U
20
378
17280
Techo
2
2
20
432
15120
Paredes
2
10
378
7560
Piso
23.966 kcal/h
ganancias por transmisión inv
N
ganancias por radiación ver inv
Area
Qtrans
20
252
17280
2
20
288
15120
2
10
252
7560
23.966 kcal/h
ganancias por transmisión inv
Formas Compactas en Verano (radiación)
?t
N
fachada Fsi x qi x area
Qrad
fachada Fsi x qi x area
Qrad
Horiz.
0,5 x 367 x 252
46242
Norte
0,5 x 57 x 72
2052
N NE
0,5 x 57 x 36 0,5 x 117 x 36
3132
Este
0,5 x 151 x 72
5436
E SE
0,5 x 151 x 36 0,5 x 114 x 36
4770
Oeste
0,5 x 151 x 72
5436
S SO
0,5 x 53 x 36 0,5 x 114 x 36
3006
Sur
0,5 x 53 x 72
1908
0,5 x 151 x 36 0,5 x 117 x 36
4824
61.074 kcal/h
Horiz.
ganancias por radiación ver inv
O NO
0,5 x 367 x 252
46242
61.974 kcal/h
N
ganancias por radiación ver inv
N
fachada Fsi x qi x area
Qrad
Horiz.
0,5 x 367 x 252
4624
Horiz.
0,5 x 367 x 252
46242
Norte
0,5 x 57 x 60
1710
Norte
0,5 x 57 x 126
3591
NE NO
2 x 0,5 x 117 x 40
4680
Este
0,5 x 151 x 18
1359
SE SO
2 x 0,5 x 114 x 40
4560
Oeste
0,5 x 151 x 18
1359
Sur
0,5 x 53 x 60
1590
Sur
0,5 x 53 x 126
3339
58.782 kcal/h
ganancias por radiación ver inv
fachada Fsi x qi x area
Qrad
55.890 kcal/h
materiales: Una correcta elección de los materiales genera construcciones eficientes en energía y que además «no dañen el presente ni el futuro del medioambiente. Al planificar una obra, se debe considerar el ciclo de vida, y por lo tanto su eventual demolición y la generación de residuos. Existen soluciones constructivas basadas en madera y otros productos naturales que contribuyen al ahorro de energía durante la operación de una vivienda y no dañan el medio ambiente al desecharse
Diversos aspectos que se deben considerar al elegir un determinado material: ? Gases: Los materiales usados en construcción emiten gases que atenta contra la calidad del aire al interior de las viviendas y
obligan a utilizar equipos para ventilar, generando un gasto energético extra. ? Energía corporizada: Es la incorporada al fabricar los materiales de construcción. Lo fundamental al comenzar la construcción
es tener conciencia de cuál es el gasto energético asociado al material escogido. Se calcula que el volumen de energía que da origen a una construcción puede llegar a ser similar al ahorro por consumo durante la vida útil de la obra Aislación: Hay materiales que contribuyen a la eficiencia energética. La clave para conservar la energía al interior de las viviendas es una buena aislación. Sin embargo, la mayoría de los sistemas implican gastos en mano de obra y terminaciones que incrementan el costo de las construcciones. Entre las estructuras más simples están las perfilerías metálicas y de madera que admiten aislantes entre sus capas. Por otra parte, es común que una casa con mala aislación abuse de calefacción durante el invierno para compensar las bajas temperaturas, pero la falta de sellos y la escasez de aislantes producen permanentes fugas y pérdidas de energía.
Materiales de la zona: ? adobe (bañado las maravillas ): 25% arcilla, 25%limo y 50% arena
Los bañados aparecen con vegetación natural de pajonales y juncales. ? paja: (cultivos de arroz) Los fardos de paja son fáciles de modificar, flexibles para ser usados en diferentes formas, sólidos, duraderos y fáciles de conservar en buen estado, tienen alto grado de aislacion y ventilación. No requieren herramientas caras ni complicadas y tampoco personal especializado. ? madera: (forestaciones de pinos y eucaliptus) podria ser utilizada para la estructura, para la construcción del equipamiento interior y también en combinación con los otros materiales locales como para la construcción de.. -techos verdes: Esta formado por distintas capas de tierra, sustratos o drenajes cuya terminación superficial es un manto vegetal de pasto y hierbas. Puede ser una estructura de madera, sobre la que se colocan planos desoporte horizontal y vertical de tablas o tableros a modo de cajón. -piedras y canto rodados: (áreas costeras).
materiales propiedades: muro de ladrillos
muro de adobe
espesor (m) ? 0,08 ? 0,12 ? 0,17 ? 0,25
espesor (m) ? 0,1 ? 0,15 ? 0,2
inercia termica ext-int int-ext
conductancia ? 6,25 ? 3,84 ? 2,94 ? 1.92
3,11
3,17
7,36
7,43
conductancia ? 6,579 ? 4,4 ? 3,2
inercia termica ext-int int-ext 6,1 6,8 6,5 7,1 7 7,42
?
?
?
muro de bloques
espesor (m) ? 0,1 ? 0,15 ? 0,2
conductancia ? 6,66 ? 5,5 ? 4,76
inercia termica ext-int int-ext 4,97
5,05
Conductividad térmica: Calor transmitido en régimen estacionario desde una superficie a otra paralela a través de un cuerpo homogéneo de espesor igual a la unidad, en la unidad de tiempo y por unidad de área, cuando la diferencia entre las temperaturas de ambas superficies es igual a la unidad. Conductancia térmica: Calor transmitido de una superficie a otra de un cerramiento de espesor e, en régimen estacionario, por unidad de tiempo y por unidad de área cuando la diferencia entre las temperaturas de las dos superficies es igual a la unidad.
Acciones para un buen confort termico
Del análisis efectuado, se concluye que los muros de mampostería construidas con componentes de tierra cruda resultan, para la zona bioclimática considerada, más apropiadas que aquellos realizados con ladrillos cerámicos macizos y con bloques huecos de hormigón. Ello, considerando tanto el punto de vista térmico, como su adecuación a las condicionantes económica y tecnológica del medio.