lunes, 28 de agosto de 2017

Fuentes de energía

En las clases de ciencias naturales se comenzó a hablar, leer y escribir sobre la energía. 
Se discutió cómo responder las preguntas qué es y cuáles son sus características, además de identificar los distintos tipos de energías.

Se leyeron diversos textos, y se aportaron varios videos, además de animaciones, para poder prepararnos a resolver la nueva actividad:

  • ¿Cómo  mejorar (completar, rediseñar) el siguiente esquema? 



miércoles, 9 de agosto de 2017

Usan la tierra como fuente de calor


Usan la tierra como fuente de calor


Un grupo de investigadores en el que participan ingenieros civiles y arquitectos de la Universidad Nacional de Córdoba estudia cómo aprovechar el calor del suelo para aclimatar viviendas. A través de un sistema de cañerías incrustadas unos pocos metros debajo de la tierra, logran obtener una temperatura ambiente confortable (18 grados) durante todo el año. El método, que funciona por intercambio de aire, ya se probó en dos viviendas de Córdoba, con muy buenos resultados. Además prevén testearlo también en un edificio de Ciudad Universitaria. Una alternativa natural de acondicionamiento térmico, que asegura un importante ahorro de energía, a muy bajo costo. 



Los cuatro tubos de PVC colocados en una obra (construcción de un sótano) que se realizó en Córdoba, esperando ser empalmados. Foto: Gentileza José Luis Pilatti.

Aprovechar el calor acumulado debajo del suelo como resultado de la radiación solar, para usarlo como condicionante térmico de viviendas. Ese es el objetivo que persigue la línea de investigación que desarrolla, desde hace años, un equipo de profesionales de la Universidad Nacional de Córdoba integrado por ingenieros civiles y arquitectos.

Los estudios se sustentan en el siguiente principio: en todo el mundo, la temperatura media anual que existe en las capas superficiales de la tierra (cuatro metros aproximadamente por debajo de la superficie) es similar a la temperatura media anual de esa latitud. “En Córdoba, por ejemplo, la temperatura promedio anual es de alrededor de 18 grados, es decir, que si se perfora el suelo, registraremos ese valor a una profundidad de cuatro a cinco metros. La temperatura aumenta levemente a medida que descendemos. Esto ocurre con independencia de las condiciones climáticas externas”, explica Franco Francisca, ingeniero integrante del grupo de investigación y docente de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la UNC.

A partir de este principio, los especialistas universitarios trabajan con un sistema conocido en el mundo como “geotermia superficial o de baja entalpía”, que consiste en la instalación de cañerías o tubos colocados en excavaciones de escasa profundidad, para que funcionen como intercambiadores de calor. ¿Cómo? Ayudado por un pequeño ventilador eléctrico, se hace ingresar por el conducto el aire proveniente del exterior de la vivienda que, al circular por debajo de la tierra, “copia” la temperatura existente a esa profundidad, y la devuelve nuevamente al hogar, acondicionando así el ambiente.

El sistema sirve tanto para calefaccionar la vivienda en invierno, como para refrigerarla durante el verano. Para funcionar, el sistema requiere de un pequeño ventilador que succiona el aire exterior, lo hace circular por la tubería debajo del suelo, y lo devuelve al interior de la vivienda a través de una pequeña rejilla. Durante todo el año, se obtiene una temperatura promedio de 18 grados.




El sistema sirve tanto para calefaccionar la vivienda en invierno, como para refrigerarla durante el verano. Para funcionar, el sistema requiere de un pequeño ventilador que succiona el aire exterior, lo hace circular por la tubería debajo del suelo, y lo devuelve al interior de la vivienda a través de una pequeña rejilla. Durante todo el año, se obtiene una temperatura promedio de 18 grados.


Francisca señala que, básicamente, lo que ocurre es un intercambio de calor a través del sistema suelo-tubería -aire. “Si en invierno hago ingresar aire a dos grados, o en verano a 40, voy a obtener siempre el fluido a una misma temperatura, de aproximadamente 18 grados a la salida”, grafica. De este modo, el método resulta útil tanto para calefaccionar ambientes en invierno, como para refrigerarlos durante el verano. La única condición es lograr un diseño con la longitud y profundidad adecuadas de enterramiento de la tubería.

Los beneficios de la geotermia ya fueron comprobados en dos casas acondicionadas con esta tecnología en Córdoba: una, ubicada en un barrio de la ciudad, y la otra, en la localidad serrana de Mayu Sumaj, en el Valle de Punilla 

El sistema sirve de apoyo a las modalidades de calefacción-refrigeración convencionales (calefactores, radiadores, losa radiante o aires acondicionados), y ayuda a realizar un uso eficiente de la energía, reduciendo fuertemente su consumo. Así, colabora también con el cuidado del medioambiente. “Es desproporcionado el consumo de energía que demandan los equipos usados habitualmente para calentar o enfriar ambientes, e ínfimo con esta técnica. La eficiencia, en estos casos, se mide por el ahorro energético”, subraya.

Una planta piloto en Ciudad Universitaria

Pese a las ventajas que ofrece este tipo de tecnología, su uso en Argentina y Córdoba es muy escaso. En algunos países de Europa, y en Estados Unidos y Japón, este método está ampliamente difundido, aunque en estos casos, en vez de aire, el fluido que se utiliza generalmente es agua. Además, requiere de una bomba eléctrica para forzar la circulación del líquido, cuyo costo resultaría extremadamente alto en el país.

Un edificio de Ciudad Universitaria podría convertirse en uno de los pocos espacios de Córdoba donde se instale este sistema. En efecto, los especialistas proyectan implementarlo en las instalaciones que el gremio Adiuc (Asociación de Docentes e Investigadores Universitarios de Córdoba) posee actualmente en el campus universitario. De acuerdo a Francisca, en una zona del terreno anexa al inmueble gremial se prevén llevar a cabo perforaciones de unos 14 metros de profundidad, y colocar allí caños de PVC en posición vertical (de 110 milímetros de diámetro), que conectarán con el edificio.

Otro de los proyectos que están estudiando actualmente es la colocación de una sonda electrónica, posiblemente en el predio de la UNC, con el objetivo de medir la temperatura del suelo de Córdoba durante períodos prolongados. En opinión del arquitecto e integrante del grupo de investigación, José Luis Pilatti, el aparato aportará información clave sobre los parámetros locales de temperatura de la tierra, sobre la cual “no existen mediciones”, asegura. Además, permitirá, en el futuro, mejorar el diseño del sistema.

Características del sistema

Ventajas. El uso de esta tecnología demanda un escaso consumo energético (ventilador centrífugo), por lo que permite obtener un importante ahorro energético. Además es ecoamigable y sustentable.
En viviendas ya construidas o a edificar. Los tubos por los que circula el aire se pueden colocar al momento de construir una vivienda, dentro de los pilotes que sirven de cimientos de la obra. El sistema también se puede usar en los casos en los que la vivienda ya está edificada. Simplemente, se realiza una perforación en una zona del terreno contigua a la vivienda, donde se entierran los caños de PVC que conectan a la casa.

Costo de inversión. La instalación del sistema demanda un costo inicial muy bajo (incluye excavación, en caso de que la vivienda ya esté construida, y tubería), que se recupera rápidamente a través del ahorro de consumo energético.

Prevención de humedades. Para eliminar la posible humedad que el aire pueda tener, se colocan “trampas de agua”, que evitan la aparición de olores, manchas y hongos, y se disponen estratégicamente en la cañería por donde circula el aire previo al ingreso a la edificación.

Fórmula variable. El número y la longitud de los tubos a utilizar varían según el caso. Para cada edificación se realiza un balance térmico, en el cual se calcula la pérdida de calor teniendo en cuenta distintos parámetros, como orientación de la vivienda, materiales de construcción y tipo de aberturas, entre otros. En base a ese balance térmico, se determina el caudal de aire que es necesario hacer recircular para que el sistema funcione adecuadamente.

Tipo de construcciones adecuadas. En el caso de los estudios realizados por los investigadores de la UNC, el uso de esta tecnología resulta más adecuado en viviendas; no así en edificios.

Grupo de investigación
Del grupo de investigación de la UNC especializado en geotermia superficial participan Franco Francisca y Magalí Carro Pérez (investigadores del Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología. UNC-Conicet) en la FCEFyN de la UNC, junto a José Luis Pilatti (arquitecto con experiencia en la temática y docente de la Facultad de Arquitectura Urbanismo y Diseño). Asimismo, colaboran estudiantes de grado de la carrera de Ingeniería Civil.
Puntualmente, los ingenieros Francisca y Carro Pérez llevaron a cabo un proyecto de investigación sobre sistemas de energía geotérmica en 2015, en colaboración con investigadores australianos.
Además de esta línea, el grupo estudia también otras temáticas vinculadas a contaminantes en el suelo y geotecnia ambiental, con diferentes financiamientos otorgados por Secyt UNC (Secretaría de Ciencia y Tecnología), Conicet (Concejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas) y la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica.

Fuente: 
Ahumada Candela (11 de agosto de 2016), Usan la tierra como fuente de calor, disponible en http://unciencia.unc.edu.ar/2016/agosto/geotermia/usan-la-tierra-como-fuente-de-calor 

Calefacción y refrigeración gratis usando la temperatura de la tierra

Calefacción y refrigeración gratis usando la temperatura de la tierra

En Bariloche, acaban de instalar un sistemas que permite calentar y enfriar una casa, gastando menos de lo que consume un ventilador.





Calefacción y refrigeración gratis usando la temperatura de la tierra
Bariloche. Cuatro casas de El Maitén fueron acondicionadas con el sistema de geotermia que consume menos que un ventilador.
Parece que lo más fácil y económico del mundo es calentar las casas con la tierra, y enfriarlas también. Sí, sí, con la tierra que está debajo de tus pies. Y no te estoy hablando de vivir encima de un yacimiento termal, hablo de usar la temperatura normal y corriente que tiene la tierra a dos metros de profundidad.






Calefacción y refrigeración gratis usando la temperatura de la tierra
Sistema. Con un caño enterrado a dos metros de profundidad, logran subir la temperatura de cuatro casas en invierno y bajarla en verano.

Vos me dirás: “!Sí, seguro!… ahora resulta que vas a tener calefacción y refrigeración haciendo un pozo en el fondo de tu casa. Y te respondo: “Sí, más o menos”.

Ojo, tenés todo el derecho del mundo a pensar que si fuera tan fácil, te hubieras enterado antes. Pero no fue así. Los sistemas geotérmicos existen hace añares, en Europa se los usa todo el tiempo para casas, edificios y torres enormes, pero acá todavía no-nos-en-te-ra-mos.
Te tengo que confesar que usar geotermia para climatizar una casa no es tan fácil. Pero, si te ponés a pensar, muchísimo más difícil es sacar gas a 4.000 metros de profundidad, ponerlo en un caño que viene desde Vaca Muerta (Neuquén), que llegue hasta tu casa y lograr que se encienda tu estufa. O sacar petróleo, convertirlo en gasoil para que una usina térmica lo convierta en electricidad, esa que llega a tus enchufes atravesando miles de kilómetros de cables de cobre para que puedas encender el aire acondicionado.
Ahora cuando te explique como funciona el sistema geotérmico que el Foro de Viviendas, Sustentabilidad y Energía (Fovisee), con apoyo de la embajada de Alemania, acaba de inaugurar en el barrio El Maitén de Bariloche, te vas a dar cuenta la locura en la que vivimos y no vas a entender porque no usamos estos métodos ya mismo. Lo mismo que me pasa a mi.
Hace años que los geofísicos saben que la temperatura de la tierra es estable. A dos metros de profundidad, ronda los 16 o 18 grados centígrados, en invierno y en verano. Ahora, imaginate lo feliz que serías vos si en enero, cuando hacen 35 grados a la sombra, pudieras tener esos 18 grados que están dos metros debajo de tus zapatos. O conseguir esa temperatura en Bariloche, cuando hacen 2 grados bajo cero a la intemperie.
Y justamente eso es lo que hicieron los expertos de Fovisee en Bariloche, enterraron unos caños especiales de la firma alemana Rehau en un pozo de 20 metros de largo y 5 de ancho. El tubo está preparado para llevar aire que, en contacto con la tierra, tiende a tomar su temperatura (los 18 grados que te conté). Ese fluido sube a las casas y permite climatizar los ambientes. En verano, como te dije, los 18 grados son una bendición. En invierno, te permiten ahorrar muchísima calefacción porque apenas tendrías que subir unos 4 grados más para llegar a la temperatura ideal, la que llamamos "de confort".
La gente de Fovisee hizo la instalación en Bariloche para ver cómo se comportaba el sistema en climas extremos. Hace siete años, esta misma fundación que trabaja sobre el ahorro de energía en situaciones de pobreza, probó el método en Moreno, Provincia de Buenos Aires. También en cuatro casas, y funcionó lo más bien.
Ahora viene lo mejor. Vos dirás: “Seguro que la instalación es carísima”. Bueno, te equivocás. En estas cuatro casas en las que se probó, la instalación costó 50 mil pesos por casa. Seguro que me vas a decir que una estufa sale 50 veces menos. Sí, pero este sistema geotérmico gasta lo que consume un ventilador de computadora (nada). Y además de la factura del gas que tenés que pagara toda tu vida, en tu cuenta no entra todo el costo de la instalación que necesita el gas natural y el que va de Vaca Muerta hasta tu casa.
La gente de Fovisee asegura que en estas experiencias piloto, el costo fue mayor porque hubo que hacer la excavación entre las ya casas construidas. Muy distinto hubiera sido si el poza se hiciera al mismo tiempo que el barrio. Los expertos aseguran que el precio podría ser el 40% de lo que costó en Moreno.
Hagamos cuentas. Hace un año, la Subsecretaría de Vivienda y Hábitat de la Nación pagaba 11.250 $/m2 de una vivienda social de 40 m2 como las de Moreno. Es decir que cada una costaba 450 mil pesos, unos 30 mil dólares de ese momento. Equipar con geotermia una de estas casas podría costar hoy 1.350 dólares y tenés climatización gratis de por vida.
Fovisee quiere tentar a las autoridades para que instalen estos sistemas en los barrios sociales, así como los calefones solares que son súper eficientes. Actualmente están trabajando con el municipio de Bariloche y con Vivienda y Desarrollo Social de Nación en el proyecto de 100 casas que podrían convertirse en mil por año para ese municipio.
Geotermia y calefones solares son soluciones tan sencillas, baratas, sustentables y tan al alcance de la mano que cuesta creer que no se usen más.



Equipo de Fovisee en Proyecto Bariloche: Arq. Ana Laura de Andrés Arq. Natalia Rozenwurcel Arq. Sergio Cossani Ing. Santiago Moreno Ing. Elisa Romero Lic. Nicolás Maggio Instituciones que participan: Embajada de Alemania Municipio de Bariloche a través del Instituto de Tierra y Vivienda, Secretaría de Desarrollo Urbano y Subsecretaría de Medio Ambiente.


Fuente Jurado Miguel (9 de agosto de 2017), "Calefacción y refrigeración gratis usando la temperatura de la tierra", disponible en  https://www.clarin.com/arq/calefaccion-refrigeracion-gratis-usando-temperatura-tierra_0_S1rVadPwW.html