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Edificios verdes
Abstract – The following document contains information about the automation, just about self- sustaining buildings, including homes and buildings that get their energy cleanly, either through wind or solar power.
Índex Terms – Edificaciones verdes, Energía Renovable, Domótica, Dosificación de agua.
A. INTRODUCCIÓN
En la actualidad la dependencia de los seres humanos a los combustibles fósiles es un problema en ascenso, no sólo porque el suministro es cada vez más limitado, sino porque su uso es tan vasto, que día a día fomentamos la contaminación de nuestro planeta. [13] Por otro lado, están también el incremento en los costos de la energía y la reducción de materiales disponibles, como realidades que deben ser analizadas de tal forma que se puedan encontrar una serie de soluciones que tengan como características la economía y rentabilidad, además del fácil acceso a las soluciones propuestas. Para mitigar estos impactos, algunas industrias han generado iniciativas que no sólo buscan reducir los daños al medio ambiente, sino también mejorar el bienestar del ser humano. [13], [17]
En el área de la construcción el tema que abordaremos en este documento, una de estas iniciativas son los edificios verdes ya sea que tengan certificación LEED, BREEAM o CASBEE que buscan que se usen materiales renovables y se implementen procesos de construcción sostenible. Es en este punto en el que centrará de forma especial la atención del presente artículo de reflexión, considerando esencial no sólo dar a conocer la información sobre el concepto edificio verde. [13], [16]
El impacto que tienen los edificios en los recursos naturales es significativo. Se tiene estimado que en los Estados Unidos, por ejemplo, los edificios consumen más del 70% del total de la energía eléctrica generada y más del 30% del total de la energía consumida en el país. Pero no sólo el consumo de energía eléctrica es una preocupación, también lo es la utilización de recursos naturales y la generación de dióxido de carbono (CO2). Los edificios son la principal fuente de generación de CO2, por encima del transporte y la industria. En Estados Unidos, solamente, los edificios generan un 39% del total de emisiones de CO2, consumen el 40% de materias primas a nivel global y 13% de agua potable. [8], [13]
De esta manera realizaremos un análisis de un sistema muy conocido en las edificaciones verdes, como lo es la dosificación eficiente del agua.
B. MARCO TEÓRICO
2.1 DOMOTICA
La palabra domótica procede del latín domus (casa) y de la palabra francesa ―informatique (informática o automática) Los automatismos destinados a edificios de oficinas se han ido aplicando también a las viviendas, edificios u otro tipo de edificaciones, lo que ha dado origen a la vivienda domótica. También podríamos decir que domótica es "aquella en la que existen agrupaciones automatizadas de equipos, normalmente asociadas por funciones, que disponen de la capacidad de comunicarse interactivamente entre ellas a través de un bus domestico multimedia que las integra" [1], [2]
Figura 1. Conexión a través de un bus de datos [2]
Ventajas
Los beneficios que aporta la Domótica son múltiples, y en general cada día hay nuevas actualizaciones. Algunas de las ventajas se describen a continuación:
a) El ahorro energético gracias a una gestión tarifaria e "inteligente" de los sistemas y consumos. b) La potenciación y enriquecimiento de la propia red de comunicaciones. c) La más contundente seguridad personal y patrimonial. d) La gestión remota (v.gr. vía teléfono, radio, internet, tablet, consola juegos, etc.) de instalaciones y equipos domésticos. e) La calidad de vida aumenta considerablemente. [3], [6]
Aplicaciones de la Domótica
Las posibles aplicaciones son innumerables dadas las posibilidades de la Domótica y las posibles necesidades de los propios usuarios, por ello trataremos de agruparlas en algunas comunes. Son:
a) Programación y zonificación de la climatización. [3], [7] b) Racionalización de cargas eléctricas: desconexión de equipos de uso no prioritario en función del consumo eléctrico en un momento dado. Reduce la potencia contratada. [3], [7] c) Gestión de tarifas, derivando el funcionamiento de algunos aparatos a horas de tarifa reducida. [3], [7] En el ámbito del nivel de confort. [3], [7] a) Apagado general de la iluminación en una vivienda. [3], [7] b) Automatización del apagado/ encendido en cada punto de luz. [3], [7] c) Regulación de la iluminación según el nivel de luminosidad ambiente. [3], [7] d) Automatización de todos los distintos sistemas instalaciones de equipos dotándolos de control eficiente y de fácil manejo. [3], [7] e) Integración del portero al teléfono, o del videoportero al televisor. [3], [7] La aplicación de la domótica es muy amplia, pero nos enfocaremos de manera general a las edificaciones verdes o autosustentables, es decir que obtienen su energía a través de energías renovables.
2.2 ARQUITECTURA SUSTENTABLE
La arquitectura sostenible es aquélla que tiene en cuenta el medio ambiente y que tiene en consideración la eficiencia de materiales y de la estructura de construcción, los procesos de edificación, el urbanismo y el impacto que los edificios tienen en la naturaleza y en la sociedad. [5] También podríamos decir que la arquitectura verde, eco-arquitectura es un modo de concebir al diseño arquitectónico de una manera que busca aprovechar los recursos naturales. [4]
Figura 2. Edificio sustentable en forma de montaña [5]
- Mejorar el ambiente interior en la calidad del aire, la reducción de ruido, el confort y la salud de sus ocupantes, logrando una mayor calidad de vida. [11]
La dependencia de los seres humanos a los combustibles fósiles es un problema en ascenso, no sólo porque su suministro es cada vez más limitado, sino porque su uso es tan vasto, que día a día fomentamos la contaminación de nuestro planeta y, por consiguiente, el calentamiento global. El impacto que tienen los edificios en los recursos naturales es significativo. Se tiene estimado que en los Estados Unidos, por ejemplo, los edificios consumen más del 70% del total de la energía eléctrica generada y más del 30% del total de la energía consumida en el país. [11], [12], [13], [18]
2.3.3 ALGUNOS MATERIALES EMPLEADOS EN SU CONTRUCCION
Los materiales empleados en este tipo de construcciones son principalmente de bajo impacto ecológico, estos son:
El adobe (mezcla de arcillas, fibras vegetales y a veces excrementos secos) o la piedra. [4]
Balas de paja de cereales o hierbas altas como bloques, que se recubren con pastas que incluyen mezclas de cal o arcilla para protegerlos de los agentes externos. Este sistema, aunque pueda parecer muy rudimentario, permite construcciones de gran resistencia y aceptable habitabilidad, con un razonable aislamiento térmico y acústico, lo que permite un mayor ahorro de energía. [4]
Se evitan el cemento el hierro y materiales sintéticos. Los edificios verdes son construidos siguiendo pautas bioclimáticas pueden lograr entre un 50% y un 80% de ahorro energético respecto de los convencionales. Para conseguirlo es fundamental captar los rayos solares en épocas de invierno. Los complejos de edificios, son construidos a partir de sistemas de energías renovables como pequeñas plantas eólicas o instalaciones solares. [14], [15], [19]
2.4 SISTEMAS DE CALIFACION EN EL MUNDO
Los edificios verdes son calificados de distintas maneras en cada país, aquí presentamos algunas categorías:
Reino Unido.Building Research Establishment Environmental Assessment Method (BREEAM). Evalúa las construcciones en diferentes aspectos: uso eficiente de energía, uso eficiente del agua, manejo de desechos y uso de materiales. Al concluir la evaluación el proyecto puede estar en uno de cuatro niveles: aprobado, bueno, muy bueno y excelente. [16]
Japón. Comprehensive Assessment System for Building Environmental Efficiency (CASBEE). Califica las construcciones en dos dimensiones: calidad de vida para los habitantes de la construcción (Q) y carga ambiental (L). Una construcción tendrá mayor puntaje a medida que aumente Q y disminuya L. Al concluir la evaluación el proyecto puede estar en uno de cinco niveles: C, B-, B+, A y S. [16]
EE.UU. Leadership in Energy and Environmental Design (LEED). LEED son las siglas en inglés de Leadership in Energy and Environmental Design que traduce Líder en Diseño Energético y Ambiental. [16]
2.5 EDIFICIOS MÁS SOSTENIBLES DEL PLANETA
Los edificios más eficientes en la obtención de su propia energía. Entre estos tenemos:
NuOffice (Munich, Alemania)
Es considerado el edificio más sostenible del mundo con un ahorro energético de hasta el 90% en comparación con edificios de oficinas más antiguos de acuerdo con las normas LEED. [17]
Figura 4 NuOffice [17]
Taipei 101 ( Taipei, Taiwan)
Tiene el título de ser el edificio verde más alto del mundo (508 metros). Fue construido para resistir tifones y terremotos, en el piso 92 se aloja una bola de 660 toneladas de peso que sirve para darle estabilidad frente a los vientos. [17]
Figura 5 Taipei 101 [17]
Commerzbank (Frankfurt, Alemania)
No podemos olvidar hacer mención al primer rascacielos ecológico del mundo, Commerzbank, la torre incluye 9 jardines a diferentes alturas y un ingenioso sistema de luz natural en todas las oficinas. [17]
Figura 8 Bullitt Center [17]
2.5 DOSIFICACIÓN EFICIENTE DEL AGUA EN EDIFICIOS
Finalmente el objetivo de este documento es centrarse en un sistema en el cual se dosifique de manera eficiente el agua, que es un recurso vital para el hombre.
En una edificación es indispensable la necesidad de desplazar el líquido hacia diferentes puntos hace necesaria la utilización de equipos con tecnología que, a su vez, permita: [20]
Una presión constante durante los tiempos de mayor demanda. [20] Identificar la perdida de agua a causa de fugas en el sistema hidráulico. [20] Optimizar la vida útil de las instalaciones hidráulicas. [20] Optimizar el consumo de la energía eléctrica. [20]
Por ello, la tecnología utilizada en estas edificaciones está en la utilización de variadores de frecuencia y arrancadores de estado sólido, hace que cada vez más aplicaciones cuenten con la posibilidad de ajustar y controlar el bombeo del agua, en función de las necesidades particulares de la demanda, asegurando así la dosificación eficiente de este líquido. [18] [19], [20]
Figura 9 Altivar 12 [20]
Características Altivar 12
Elimina los golpes de ariete que reducen la vida mecánica del sistema. [20] Protección térmica en cada bomba. [20]
Protección contra sobrecarga, para disminuir el problema causado por la cavitación de las bombas. [20] Asegurar la inversión de fase, que implique algún riesgo para las bombas. [20] Posibilidad de integrarse a una red de comunicación de sistemas para la automatización de edificios. [20] Limitación de las caídas de tensión y los picos de corriente demandados durante el arranque de los motores. [20]
Controlando bombas centrifugas conectadas en paralelo
Normalmente, la utilización de este tipo de bombas se centra en la transferencia del agua del tanque de reserva al sistema de distribución, garantizando siempre una presión constante hasta el último punto de distribución INDEPEMDIENTEMENTE de las fluctuaciones generadas por la demanda de los diferentes usuarios. [20]
Figura 10Conexión de dos bombas conectadas en paralelo [20]
Y es en base a parámetros como la cantidad de flujo requerido, la distancia y la altura de los puntos de distribución, además de los horarios de abastecimiento crítico, por medio de los cuales se pueden determinar las características adecuadas para un sistema de bombeo adecuado. [20] Las arquitecturas de “multi-bombeo” que involucran la instalación de más de una bomba conectadas en paralelo, son soluciones cada vez más frecuentes de encontrar. [20]
C. CONCLUSIONES
La domótica es un sistema de alta tecnología el cual nos permite automatizar procesos de la vida diaria, en este caso aplicado a edificios verdes, es decir edificios autosustentables que pueden obtener su energía independientemente de la red eléctrica convencional.
Estos edificios verdes en la actualidad son pocos, ya que su alto costo representa un 15 % más, de lo que costaría un edificio normal de las mismas características.
Estas edificaciones verdes están construidas con materiales de bajo impacto ecológico, es decir no causan daño al medio ambiente. El objetivo de una edificación de este tipo es reducir los gases de efecto invernadero, bajar el costo de mantenimiento y brindar una calidad de vida óptima ya que gran parte del edificio esta automatizado.
Finalmente nos centramos en un sistema de dosificación de agua, este nos permite distribuir de una manera eficiente en el cual se reduce las posibles fallas, ya sea por fugas o por otros factores. Con el Altivar 12 el control de las bombas de agua se realiza de manera automática, enviando más volumen de agua o poco, dependiendo de lo que el edificio requiera solamente con variar la frecuencia en los motores.
