martes, 6 de diciembre de 2011

CONSTRUCCIÓN ECOLÓGICA Y ENERGÍAS ALTERNAS

CONSTRUCCIÓN ECOLÓGICA Y ENERGÍAS ALTERNAS

FUNDAMENTOS

 El siglo XXI nos permitirá ver el desarrollo pleno de las tecnologías alternas al petróleo; así, la energía de la biomasa, del viento, del sol, de la geotermia y de las mareas deberán ser familiares a nuestra manera de vivir. En estos artículos se plantea la problemática y estrategias para familiarizarnos y aplicar estas tecnologías; el primer artículo desde una perspectiva general aborda el tema de la necesidad de construcción ecológica y el uso de energías alternas, el cual ligado con el segundo describe ¿Qué es la arquitectura bioclimática? que junto con el tercero expone los beneficio de este tipo de construcción. En esta serie de artículos en donde parte de la problemática identificada es la falta de estudiantes en las carreras de ingeniería ambiental, se retoman las experiencias de dos estudiantes como parte de proyectos de construcción de casas y cocinas ecológicas realizados en el CIATEC.

Todos en mayor o menor medida somos responsables del calentamiento global; pero también todos tenemos en la mano soluciones para mejorar al clima del planeta. Desde diseñar y construir nuestras viviendas comienza la solución. El problema es que este enfoque no se enseña en las universidades; debe se el resultado de un enorme interés del estudiante, o del profesor o de la universidad. CIATEC, a través del 4° Verano Estatal de la Investigación, que se desarrolló durante el periodo junio a julio del 2007, realizó el proyecto de investigación: “Diseño y Construcción del Primer Conjunto Ecológico Autosuficiente”.

Los proyectos de construcción de casas ecológicas son realizados por la institución xochicalli A.C.  y se complementan de otros proyectos desarrollados en Centro de Innovación Aplicada en Tecnologías Competitivas (CIATEC), así como el apoyo de la Universidades eh instancias académicas como el IPN, la Bach, la Universidad Iberoamericana, la UNAM, Universidad Tecnológica de León, el Tecnológico de Tehuacán, entre otros (sólo en el IPN, la UANL y la Bach  que participaron en la investigación y desarrollo de fuentes alternativas, eh instituciones como lo son  CONCYTEG que participaron en la publicación de las mismas.


DESARROLLO


A partir de 1980 se desarrolla una Asociación Civil no lucrativa xochicalli A.C. con la finalidad de investigar, desarrollar, rescatar, adecuar, validar, transferir y proponer dar seguimiento a un conjunto de acciones socio-ecónomo-técnico-ambientales basadas en su modelo ecológico de desarrollo integral, que realmente sustente todos los procesos necesarios alrededor de nuestra vida (Eco desarrollo), que logre formar comunidades ecológico-productivas, rurales y desarrollos urbanos. [1]

En Tlaxcala y Puebla inició en los años setentas, un proyecto apoyado por la Universidad Iberoamericana, para hacer casas ecológicas para campesinos. Fue entonces cuando un grupo de ingenieros egresados de esa institución creamos la Fundación de Eco desarrollo Xochicalli AC que ha permitido desarrollar tecnologías algunas ya patentadas y transferirlas gratuitamente a la sociedad. Allí desarrollamos calentadores solares, digestores, sistemas hidropónicos, entre otros sistemas, que se han construido en todo el país.[2]

De esta manera se desarrollan casas ecológicas por medio de  arquitectura bioclimática.
¿Qué es la arquitectura bioclimática? Es aquella arquitectura que tiene en cuenta el clima y las condiciones del entorno para ayudar a conseguir el confort térmico interior. Juega exclusivamente con el diseño y los elementos arquitectónicos, sin utilizar sistemas mecánicos o eléctricos, que son considerados más bien como sistemas de apoyo. ¿Es esto nuevo? No. Se puede decir que gran parte de la arquitectura tradicional funcionaba según los principios bioclimáticos, en el tiempo en que las posibilidades de climatización artificial eran escasas y caras. Los ventanales orientados al sur en el hemisferio norte por ejemplo, el uso de los vientos cruzados para refrescar la casa, el uso de ciertos materiales con determinadas propiedades térmicas como la madera o el adobe, el abrigo del suelo, el encalado de las casas.


Ventajas de las casas ecológicas
- diseño bioclimático utilizando tecnologías suaves o pasivas para reducir el consumo energético.
- Sistemas de captación de agua de lluvia.
- Sistemas para el tratamiento de aguas residuales (negras y grises).
- Sistemas de captación de energía solar.
- Calentamiento de agua con colectores solares.
- Uso de materiales locales.
- Optimización de la temperatura.
- Uso de energía del viento.

Uno de los objetivos de la arquitectura bioclimática, es el equilibrio térmico del edificio. Dicho equilibrio, busca la integración del proyecto en todos sus espacios, orientaciones y formas que lo hacen único y con características propias, además de permitir la adaptación confortable del ser humano a su entorno y el aprovechamiento racional de recursos naturales; de igual manera exige una labor interdisciplinaria basada en la búsqueda de los personajes adecuados en el proceso creativo y de edificación
Ventajas de las casas ecológicas

USO Y APLICACIÓN
Proyecto de la casa ecológica que se construye en la Mesa de la Virgen, Sierra de Lobos, Guanajuato, México. Se pueden desarrollan a partir de cuatro etapas principales: el primero, fue hacer una guía básica con conocimientos sencillos de arquitectura bioclimática para el fácil entendimiento del tema; el segundo fue un trabajo elaborado sobre cómo aplicar tecnologías ecológicas a partir de una casa ya construida (este trabajo demuestra cómo es posible mejorar las viviendas ya construidas, aprovechando los recursos del medio para la a climatización natural de la casa y obteniendo así un ahorro energético en la economía de los habitantes de la casa); el tercer proyecto fue el estudio y análisis del proyecto de la Casa Ecológica de la Mesa de la Virgen, para proponer la mejor orientación con la ayuda de la Carta Solar de León (gráfica solar) y proponer sistemas constructivos así como materiales y acabados. Y por último, elaborar una pequeña guía para aprender a usar la Carta Solar, las partes que la constituyen y en donde se puede usar.
Para realizar un diseño bioclimático, primero es necesario saber la definición de arquitectura bioclimática, la cual diseña edificios con intervención interdisciplinar, en busca de la integración de condiciones climáticas y del entorno, usando estrategias de diseño que lo hacen único y con características propias, disminuye el impacto ambiental gracias al racional uso de recursos naturales y consigue confort térmico reduciendo el consumo innecesario de energía.
La casa bioclimática tiene un incremento del costo entre un 5 y un 10% sobre lo habitual, debido a la mayor calidad térmica y sanitaria de los materiales, pero puede permitir ahorros de un 80% en calefacción, refrigeración e iluminación  Las gráficas solares nos ayudan a ubicar en las construcciones, la forma, cantidad y horas de radiación al que estará expuesta la casa durante todo el año. Ésta gráfica parece un reloj circular con los cuatro puntos cardinales y líneas curvas que van de este a oeste, simulando la trayectoria del sol, cada línea es uno o dos meses, para este caso práctico se usaron los meses más críticos que pertenecen a los solsticios y equinoccios (marzo, junio, septiembre y diciembre). Estas líneas indican las horas desde la salida del sol, hasta la puesta. Para ubicar las incidencias se usan los ángulos de altitud y azimut dados por la gráfica para determinar donde exactamente es la incidencia solar y en qué horas.
Desde el aspecto de su entorno natural se buscará aprovechar las posibilidades que brinda el hábitat, teniendo en cuenta: la orientación, el control y aprovechamiento del sol, el control y aprovechamiento del viento, y obtener una buena calidad de vistas. Por ello es fundamental a la hora de construir una casa ecológica ahondar en el conocimiento de su medio. [3]


Debemos ahora pasar a analizar las características particulares de una vivienda ecológica y los aspectos técnicos a tener en cuenta en su construcción. En los siguientes artículos de este informe haremos foco en temas como:
  • estudios previos al inicio de la obra
  • el emplazamiento
  • el diseño bioclimático
  • la orientación solar
  • los materiales de construcción
  • la pintura
  • el mobiliario
  • la ventilación
  • el manejo de la contaminación eléctrica
  • el ahorro energético
  • la utilización de energía solar (pasiva o activa)
  • el sistema de reciclado
Aspectos para el desarrollo de una vivienda
  1. Ubicación adecuada.
  2. Integración en su entorno más próximo.
  3. Diseño personalizado según las necesidades del usuario.
  4. Adecuada Orientación y distribución de espacios.
  5. Empleo de materiales saludables y biocompatibles.
  6. Optimización de recursos naturales.
  7. Implantación de sistemas y equipos para el ahorro.
  8. Incorporación de sistemas y equipos de producción limpia.
  9. Programa de tratamiento de los elementos residuales.
1) Ubicación adecuada
Se evitará la proximidad de fuentes emisoras de contaminación eléctrica y electromagnética, química y acústica, tales como: fábricas contaminantes, grandes vías de comunicación, tendidos de alta tensión, subestaciones y centros de transformación, etc..., así como el asentamiento sobre fallas geológicas o corrientes de agua (elementos de telurismo contemplados en la geobiología). También deberán ser evitados aquellos lugares donde, por la actuación del hombre, puede ponerse en peligro algún determinado ecosistema.

2) Integración en su entorno más próximo
Atendiendo a la morfología del terreno, construcciones adyacentes, los estilos arquitectónicos tradicionales de la zona, incluyendo vegetación propia del lugar y armonía de formas constructivas. "La clave se encuentra en la actitud que debemos adoptar a la hora de crear un asentamiento, esta debe ser de integración y no de ocupación"


3) Diseño personalizado
Según las necesidades del usuario, en un proceso de interacción continua con él por parte del proyectista, de tal manera que la vivienda se le adapte y sirva perfectamente para desarrollar en ella su forma de vida. Se procurará, en la medida de lo posible, cuidar el efecto "onda de forma", evitando los elementos excesivamente rectilíneos, con esquinas pronunciadas. No son convenientes los materiales excesivamente rígidos y/o tensionados. Las grandes luces se pueden salvar con arcos, bóvedas, etc. Las proporciones espaciales, así como las formas y colores juegan un gran papel en la armonización del lugar.

4) Adecuada Orientación y distribución de espacios
Se atenderá a la lógica distribución de servicios así como a las consideraciones bioclimáticas, de ahorro energético y funcionales. Se perseguirá siempre que sea posible una buena orientación. Se proyectarán los acristalamientos adecuados para el máximo aprovechamiento térmico y lumínico (con paredes y suelos de alta inercia térmica) Situación de estancias de poco uso al Norte (garajes, despensas, escaleras, ...) y Zonas Día al Sur. Se dedicará una muy especial atención al estudio de los lugares de descanso, evitando que en la vertical de los mismos transcurran conducciones de electricidad, agua o de cualquier otro tipo...

5) Empleo de materiales saludables, biocompatibles e higroscópicos
Éstos deben facilitar los intercambios de humedad entre la vivienda y la atmósfera. La vivienda debe "respirar". Los materiales deberán ser de materia prima lo menos elaborada posible y encontrarse lo más cerca posible de la obra (utilizar recursos de la zona). Deben hallarse totalmente exentos de elementos nocivos como asbesto, poliuretano, cloro, PVC (usados de forma muy común hoy en día).

Los conductos de saneamiento de gran diámetro pueden ser de cerámica con conexiones de caucho y los de pequeño diámetro, de PP (polipropileno), PB (polibutileno) y/o PE (polietileno)en lugar de PVC. Con estos materiales, las conducciones son más estables, flexibles, duraderas y menos ruidosas. Para las conducciones eléctricas, ya existen en el mercado cables libres de halógenos y sin PVC, así como tubo-rizo de polipropileno. Evitaremos los aislamientos y pinturas de poro cerrado, plastificados, elementos retenedores de polvo electrostático (moquetas, suelos plásticos...) y todos aquellos materiales que emiten gases tóxicos en su combustión. Debemos utilizar pinturas al silicato, al agua, aceite de linaza, colofonia, ceras naturales, etc..., así como, para los elementos decorativos, tratamientos de madera o lucidos y enfoscados. En los elementos estructurales, emplearemos cementos naturales o cal hidráulica.

El uso del acero debe restringirse a lo imprescindible y deberá ser convenientemente derivado a tierra. Hoy en día se abusa mucho de los elementos estructurales de hormigón armado, como vigas, pilares y forjados, sobre todo las viguetas de hormigón armado pretensadas, las cuales contienen acero con una tensión-torsión permanente, cuando en muchos casos éstos pueden ser sustituidos por muros autoportantes, cerchas, arcos y bóvedas. Hay varias razones para evitar el uso del hormigón armado. Por un lado, el acero que le da rigidez, también crea tensiones internas (sobre todo a tracción) y alterando el campo magnético natural. Esto afecta a la glándula pituitaria, responsable de la secreción de melatonina durante la noche, momento especialmente sensible para nuestro organismo, pues es cuando debe regenerarse. Estas tensiones además perduran en el tiempo alterando el campo vibracional. Por otro, el cemento de tipo Pórtland está compuesto por cenizas volátiles y escorias siderúrgicas que afectan en diversos sentidos a la sostenibilidad y a la salud:

Al elevar el potencial eléctrico y radioactivo (pues es horneado a más de 1450 °C) favorece la conducción del gas radón (gas radioactivo) que asciende desde el subsuelo (sobre todo donde hay rocas y mantos graníticos) y se acumula en los espacios inferiores de las viviendas. El cemento, además de tener un coste energético elevado (1,23 Kw/Kg), tiene una vida útil más corta de lo esperado, sobre todo en aquellos lugares expuestos a alta conductividad, como son los cimientos, los cuales al estar enterrados se encuentran en presencia de humedad y alta conductividad, acelerando la descomposición molecular por "par-galvánico" y provocando la prematura oxidación de la ferralla, en un lugar inaccesible, como es la cimentación, y del cual no nos percatamos hasta que aparece un siniestro estructural.

alta conductividad, como son los cimientos, los cuales al estar enterrados se encuentran en presencia de humedad y alta conductividad, acelerando la descomposición molecular por "par-galvánico" y provocando la prematura oxidación de la ferralla, en un lugar inaccesible, como es la cimentación, y del cual no nos percatamos hasta que aparece un siniestro estructural.



El hormigón armado tiene el inconveniente de tener un índice, empleado en Geobiología, de "Energía vital" muy bajo (inferior a 3600 Bovis, cuando lo normal para el ser humano es de 6400 Bovis). Sirva como ejemplo la arcilla que en ningún caso baja de los 7200 Bovis. Es por ello que este material "absorbe Energía Vital" y nos desvitaliza.


6) Optimización de recursos naturales
Es muy recomendable realizar un estudio de recursos del lugar, de tal manera que podamos determinar los elementos naturales que nos pueden aportar algún tipo de "trabajo" sin limitar su perdurabilidad, a tener presente: Climatología
  • Insolación (radiación solar incidente y temporalidad)
  • Geología e hidrología
  • Pluviometría
  • Vientos dominantes (fuerza, temporalidad y dirección)
  • Biomasa (masa forestal)
  • Ecosistemas
A lo largo de la historia, el primer elemento de análisis para la elección de un lugar como asentamiento humano, ha sido el agua. Es este el elemento primordial que condiciona la sostenibilidad de un asentamiento. Hoy en día debemos considerarlo un recurso escaso. Se tendrá un especial cuidado con el tratamiento del agua, su captación, su acumulación, su uso, su depuración, su reutilización y su retorno al medio natural. La captación es conveniente realizarla en una mina horizontal (a ser posible), si no, deberemos buscar el nivel freático o una vena de agua. O incluso canalizar y acumular el agua de lluvia. Los depósitos de agua deben encontrarse protegidos de la luz y del calor, así como construidos con materiales naturales. Su uso debe ser responsable y austero. Es recomendable separar las aguas grises (lavabos, fregaderos, duchas) de las aguas negras (inodoros) para ser tratadas de forma eficiente y poder depurarlas de forma biológica para su posterior reutilización. Se tratará de aprovechar la luz solar (insolación) como elemento primordial de iluminación y como fuente de energía para el calentamiento de paramentos y colectores solares. Del mismo modo se puede producir electricidad con paneles fotovoltaicos. Se tendrá en cuenta los vientos dominantes, su intensidad, dirección y temporalidad. Con ello podremos adoptar sistemas de climatización basados en el principio de "presión diferencial en conductos de ventilación y/o refrescamiento", así como adoptar medidas para evitar sus posibles afecciones colocando pantallas biológicas. Implantar elementos para la climatización natural, como masas forestales, lagunas, sunths termosolares, invernaderos, cubiertas verdes, etc... También la implantación de las energías renovables aprovechables en ese lugar determinado (como aerogeneradores, turbinas hidráulicas, paneles solares, biomasa, etc...), así como el aprovechamiento de los materiales constructivos del lugar.


 


FUENTES DE INFORMACIÓN



TRUEBA, José, “Ecología para el pueblo, estudios sociales” Edicol/México, 1980.

BRUGGI, Mario y Palacios José Luis “Aprovechando Energía Solar en Casas Leonesas” Periódico A.M. Febrero 2007 León, Gto, México.

MEZA, José Luis “Una Casa Verde para León” Periódico A.M. Marzo 2007 León, Gto, México.

COBATAB, ANTOLOGIA DE ECOLOGÍA Y E L MEDIO AMBIENTE, TABASCO MÉXICO, 2001, PÁG. 75-83
 


No hay comentarios:

Publicar un comentario