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UNAMFes Aragonmaestria en arquitecturaDISEÑO Y TECNOLOGÍA SUSTENTABLEDR. DANIEL ALDAMA AVALOSALUMNO: CARLOS ARELLANO ARZATE
Índice Sistemas sustentables
Bibliografía
Conceptos
Energías renovables Sol
Solar térmico
Sistemas de calentamiento
Calentadores
Solares
Termosifón
Calentadores planos
Tubos de vacío
Calderas de alta eficiencia
Calentadores de paso
Intercambiadores de calor
Heat pump
Almacenamiento de agua
Calefacción hidrónica
Solar fotovoltaico
Sistemas eléctricos
Viento
Eólico fotovoltaico
Eólico mecánico
Agua
Reúso del agua
Aguas pluviales
Captación pluvial
Aguas grises
Tratamiento de aguas grises
Aguas negras
Tratamiento de aguas negras
Resumen ejecutivo
En esta presentación se pretende dar un amplio panorama de cómo podemos integrar algunos de los sistemas mas comunes de instalaciones en la arquitectura habitacional, en este caso mostraremos estos sistemas a partir de la energía renovable que utilizan para su funcionamiento como son: el Sol, el Viento, el Agua y la Geotermia. Así mismo dividiremos la clasificación del uso de energía por su forma de aprovechamiento.
La parte del aprovechamiento de la energía solar será dividida en sistemas de aprovechamiento solar térmico ( la radiación del sol para calentamiento) y solar fotovoltaico (la radiación del sol para producir energía eléctrica), dentro de los cuales mostraremos los equipos utilizados desde la producción y aprovechamiento de energía como su control, almacenamiento y distintos tipos de modelos, marcas y diseños de estos mismos.
EL aprovechamiento de la energía eólica será dividido en aprovechamiento para generar energía eléctrica y energía de trabajo, dentro de ellas mostraremos la capacidad del viento para producir energía y su aprovechamiento.
El aprovechamiento del agua como energía renovable o sistema sustentable será descrito a partir del ciclo del agua dentro de un sistema de instalaciones de tipo domiciliario mostrando los equipos de posible uso y las ventajas que nos proporcionan, incluyendo fichas técnicas proveedores y posibles costos de cada uno de los sistemas que son posibles de instalarse.
En la parte de la geotermia serán mostrados los sistemas que se utilizan para el aprovechamiento de la temperatura terrestre y su uso en la arquitectura actual, mostrando la integración de este sistema en la arquitectura.
Las azoteas verdes fueron incluidas en este temario para dar un enfoque global de la instalación y del uso que puede darse a este tipo de ornamentos que son muy comunes en la arquitectura moderna.
La inclusión de tipos de tuberías y conexiones se contemplo a partir de la extensión del temario y la búsqueda de la mejor descripción del funcionamiento de los sistemas sustentables en la arquitectura.
La intensión de este temario s poder dar a conocer como se integran sistemas de ahorro de energía en la arquitectura moderna y su intensión de alcanzar la sustentabilidad.
Sistemas sustentablesBIBLIOGRAFÍA
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Solar How to Solar Power Your Home:
Everything You Need to Know Explained Simply Martha Maeda
Atlantic publishing
Energía solar, aplicaciones prácticas.
Hans Rau
Morcombo
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Viento The Wind at Work: An Activity
Guide to Windmills Gretchen Woelfle
Chicago Review Press
Generación eléctrica con energía eólica: presente y futuro. Fidel Fernandez Bernal
Asociación nacional de ingenieros del ICAI
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Agua Utilización de agua de lluvia
Guillermo Enrique Duran
Guía de agua y construcción sustainable
Eduardo Leon Garza
Fondo para la comunicación y la educación ambiental AC
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Geotermia Energía geotérmica de baja temperature
Antonio Creus Solé
Diseño de sistemas de bomba de calor geotérmica
Asociación Técnica Española de Climatización y Refrigeración (ATECYR)
Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE)
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Sustentabilidad The Clean Tech Revolution:
Winning and Profiting from Clean Energy Ron Pernick
Harper Collins
Sustentabilidad y desarrollo sustentable Dr. Victor manuel Lopez Lopez
Trillas
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Sistemas sustentablesCONCEPTOS
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Ecología
La ecología es la ciencia que estudia a los seres vivos, su ambiente, la distribución, abundancia y cómo esas propiedades son afectadas por la interacción entre los organismos y su ambiente: «la biología de los ecosistemas»
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Sustentabilidad
Sustentabilidad describe cómo los sistemas biológicos se mantienen diversos y productivos con el transcurso del tiempo. Se refiere al equilibrio de una especie con los recursos de su entorno.
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Diseño regenerativo
El término "regeneración", describe los procesos que restauran, renovar o revitalizar sus propias fuentes de energía y materiales, la creación de sistemas sostenibles que integren las necesidades de la sociedad a la integridad de la naturaleza.
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Biomimesis
es la ciencia que estudia a la naturaleza como fuente de inspiración, nuevas tecnologías innovadoras para resolver aquellos problemas humanos que la naturaleza ha resuelto, mediante los modelos de sistemas (mecánica), procesos (química) y elementos que imitan o se inspiran en ella.
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ENERGIAS RENOVABLESSOL
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Solar térmico Calentadores solares
Un calentador solar es un aparato que utiliza el calor del sol (energía solar) para calentar el agua. Su uso más común es para calentamiento de agua sanitaria tanto en residencias, hoteles, industrias, clínicas, salones de bellezas, entre otros.
Los calentadores solares planos TECSOL en cobre tienen una elevada eficiencia para captar la energía solar. No debe confundirse el panel solar térmico con el panel fotovoltaico, ya que este último genera electricidad a partir de la luz; el calentador solar sin embargo calienta el agua cuando esta pasa a través de los colectores planos de cobre.
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Termosifón El efecto termosifón o efecto
termosifónico es un fenómeno que se produce en los fluidos cuando se calientan. Las sustancias, al calentarse se dilatan y entonces disminuye su densidad. Si se considera la masa de un fluido, la porción más caliente tiene menos densidad, de modo que asciende (dicho al modo llano, flota) sobre la porción de fluido más fría. Este efecto es el responsable de muchos otros, como el del intercambio de calor por convección. También puede servir para provocar una circulación natural, en los ambientes habitados.
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Colector plano En el llamado colector plano de cobre,
es conformado por cabezales soldadas en cobre, estas están van acoplada a una placa de lámina delgada de cobre que aumenta el poder calorífico que entra en el colector. Las láminas sirven para captar el calor y transmitirlo por conducción a la tubería de cobre. El colector suele estar contenido en una caja con paredes externas resistentes a la intemperie y con paredes internas dotadas de aislamiento térmico. La parte superior lleva uno o varios vidrios (cristal especial bajo en hierro) materiales transparentes capaces de dejar pasar la luz y proteger de la intemperie, utilizados para generar efecto invernadero dentro el colector.
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www.buderus.com.mx
Tubos de vacío El colector utiliza tubos de vidrio al vacío.
Dentro de los tubos se encuentran los conductos del colector. Además al estar fabricados 100% en cristal de borosilicato y no utilizar cobre, los costos son mucho más baratos. El inconveniente es que requieren de gran mantenimiento y sobretodo en los climas tropicales debido a las fuertes brisas que rompen con facilidad los tubos de vidrio y luego hay que remplazarlos y tomar en cuenta que no siempre se encuentran repuestos del mismo grosor y son caros. Otro inconveniente es que si se rompen los tubos y no se encuentra remplazo hay que cambiar el calentador completo porque viene como una sola estructura; al igual que si se daña sólo el tanque habría que cambiarlo completo; esto es mucho más costoso.
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Calderas murales
La caldera es una máquina o dispositivo de ingeniería diseñado para generar vapor. Este vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado líquido, se calienta y cambia su fase.
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www.buderus.com.mx
Thermostream
El principio THERMOSTREAM, tiene por objeto simplificar el diseño de las instalaciones y aumentar su rentabilidad, reforzando al mismo tiempo su fiabilidad.
Consiste en precalentar dentro de la caldera el agua de retorno de la instalación, mezclándola con el agua caliente de salida, antes de que vuelva a ponerse en contacto con las superficies de calentamiento:
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www.buderus.com.mx
Calentador de paso
También llamados calentadores instantáneos o calentadores de flujo son también de reducido tamaño en los modelos eléctricos y algo más grandes en los modelos de gas natural o GLP. Son unidades que están apagadas, sin consumir energía, un sensor de flujo se activa cuando detectan circulación de agua e inician su procedimiento de calentamiento.
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www.bosch.com.mx
Intercambiadores de calor
Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor entre dos medios, que estén separados por una barrera o que se encuentren en contacto. Son parte esencial de los dispositivos de calefacción, refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico.
Un intercambiador típico es el radiador del motor de un automóvil, en el que el fluido caloportador, calentado por la acción del motor, se enfría por la corriente de aire que fluye sobre él y, a su vez, reduce la temperatura del motor volviendo a circular en el interior del mismo.
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www.alfalaval.com
Heat pump
Una bomba de calor es una máquina térmica que permite transferir energía mediante calor de un ambiente a otro, según se requiera. Para lograr esta acción es necesario un aporte de trabajo acorde a la segunda ley de la termodinámica, según la cual el calor se dirige de manera espontánea de un foco caliente a otro frío, y no al revés, hasta que sus temperaturas se igualen.
Este fenómeno de transferencia de energía calorífica se realiza principalmente por medio de un sistema de refrigeración por compresión de gases refrigerantes, cuya particularidad radica en una válvula inversora de ciclo que forma parte del sistema, la cual puede invertir el sentido del flujo de refrigeración, transformando el condensador en evaporador y viceversa.
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www.buderus.com.mx
Almacenamiento de agua
Termotanque
Dispositivo eléctrico o de gas empleado para calentar el agua corriente para su uso doméstico. Algunos son capaces de producir esta calefacción bajo demanda, mientras que otros almacenan una determinada cantidad de agua precalentada.
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www.buderus.com.mx
Calefacción hidrónica
Se denomina suelo radiante, paramento radiante o losa radiante al sistema de calefacción que emplea uno de los paramentos de un local como emisor de calor. El emisor puede ser cualquiera de los paramentos de los locales a calefactar (suelo, paredes o techo), pero lo más corriente es emplear el suelo. Dada la extensión superficial del emisor se emplean bajas temperaturas, porque la emisión depende de la diferencia de temperaturas entre el emisor y el ambiente y de la superficie del emisor (a mayor superficie de emisión será necesaria una diferencia de temperaturas menor). Algunas normativas limitan esta temperatura del suelo a 28 o 29 ºC. Emplear temperaturas más altas puede ser insano.
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Fotovoltaico
Los paneles o módulos fotovoltaicos (llamados comúnmente paneles solares, aunque esta denominación abarca otros dispositivos) están formados por un conjunto de celdas (células fotovoltaicas) que producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellos (energía solar fotovoltaica)
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www.erdm-solar.com
Inversor de corriente
La función de un inversor es cambiar un voltaje de entrada de corriente continua a un voltaje simétrico de salida de corriente alterna, con la magnitud y frecuencia deseada por el usuario o el diseñador.
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www.erdm-solar.com
Baterias de ciclo profundo
Una bateria de ciclo profundo o “deep cycle” es aquella que ha sido especialmente diseñada para operar en ciclado de profundidad superior a 50%. No se debe utilizar una batería de propósitos generales cuando los ciclos son profundos (por ejemplo, en un carro de golf). Las baterías de ciclo profundo poseen placas reforzadas para evitar su agotamiento prematuro y poder soportar mejor la exigencia del ciclado
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www.erdm-solar.com
ENERGIAS RENOVABLESVIENTO
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Energía eólica
La energía eólica es la energía obtenida del viento, es decir, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, ya que es convertida en otras formas útiles de energía para las actividades humanas.
En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para producir electricidad mediante aerogeneradores, conectados a las grandes redes de distribución de energía eléctrica.
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Turbina eólica
Una turbina eólica o turbina de viento es una turbina accionada por la energía eólica. Se trata de una turbomáquina motora que intercambia cantidad de movimiento con el viento, haciendo girar un rotor. La energía mecánica del eje del rotor puede ser aprovechada para diversas aplicaciones como moler, en el caso de los molinos de viento; bombear agua, en el caso de las aerobombas; o para la generación de energía eléctrica, en los aerogeneradores.
www.conermex.com.mx
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ENERGIAS RENOVABLESAGUA
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AGUA
El agua (del latín aqua) es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O).
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AGUA PLUVIAL
La lluvia (del lat. pluvĭa) es un fenómeno atmosférico de tipo acuático que se inicia con la condensación del vapor de agua contenido en las nubes.
Según la definición oficial de la Organización Meteorológica Mundial, la lluvia es la precipitación de partículas líquidas de agua, de diámetro mayor de 0,5 mm o de gotas menores, pero muy dispersas. Si no alcanza la superficie terrestre, no sería lluvia sino virga y si el diámetro es menor sería llovizna.1 La lluvia se mide en milímetros.
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FILTROS DE BAJADA
LEl 3P Separador de hojas no se puede definir en realidad como filtro de lluvia.
Su aplicación está prevista como filtro previo para filtros finos o de cesta.
Con una lanzadera se expulsa la suciedad gruesa como hojas, sencillamente por la abertura frontal.
Es por ello que se puede usar también como protección contra la obstrucción de tubos de desagüe.
Ventaja:Se omite el riesgo al limpiar los canalones.
Posibilidad de conexión para tubos bajantes de chapa de 80 y 100, reducción adjunta al producto.
Servicio en invierno: Se desmonta la superficie conductora y se cierra la cubierta verde.
www.3ptechnik.com.mx
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HIDROSISTEMA
Sistema especial de filtro de plástico para el montaje directo en un pozo de hormigón estándar 1000 mm. El Hidrosistema 1000 completamente acabado puede montarse en forma rápida y segura directamente in situ. Apto para superficies de techo hasta 1000 m².
La calidad del agua purificada es tan alta que puede ser descargada directamente como filtración, cauce de desagüe y en biotopos. En el pozo de filtro se purifica el agua de lluvia con los siguientes procedimentos técnicos:sedimentación, absorción, filtración y precipitación química. La línea base entrante se conduce primero con una caída hacia la parte inferior del pozo.
El agua de lluvia se conduce en forma tangencial al separador hidrodinámico. Este provoca una sedimentación de las partículas en un régimen radial de flujo marcado por flujos secundarios. A causa de la acción del separador ingresan partículas en el colector de fango ubicado por debajo de la tolva del separador, con un flujo más calmado. Debajo del área de separación se encuentran los 4 elementos de filtración que están dispuestos de tal manera que todo el diámetro de caja esté completamente cubierto.
El agua de lluvia pasa por los elementos de filtro con el procedimiento de corriente ascendente. Con el procedimiento de corriente de ascendente y la posición de los elementos de filtro debajo de la línea de agua, el proceso de enlodo de los filtros se lleva a cabo muy lentamente. Los elementos se pueden intercambiar fácilmente. Los elementos de filtro se cambian después de 2 años.
www.3ptechnik.com.mx
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FILTRO DE CISTERNA
Filtro de agua de lluvia para montaje en depósito de agua de lluvia de plástico u hormigón. Particularidad: Prinicipio de limpieza de 2 etapas, por lo tanto ideal para techos con muchas hojas de árboles. La suciedad gruesa es transportada hacia la canalización a través de la primera superficie de criba. La suciedad más fina se filtra con la segunda superficie de filtro.El 3P Filtro de cisterna puede equiparse posteriormente con el 3P Set de reflujo ZF.En la caja de filtro ya existe una abertura cerrada con una tapa. En lo ideal, se combina el 3P Filtro de cisterna con el 3P Sifón de rebose duo y la 3P Entrada calmada.
Capacidad de conexión según DIN 1986 hasta 150 m2 de superficie de techo con una intensidad de lluvia300 l/(sxha).
Todas las conexiones DN 100. Diferencia de altura entre entrada y salida 117 mm. Ancho de malla 0,7 x 1,7 mm.
El agua purificada puede usarse para la lavadora, el inodoro y el riego de jardín.
Pocos intervalos de mantenimiento según grado de contaminación.
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POTABILIZACION
El SPEEDY es un sistema de filtración que pertenece a la gama de los auto limpiables.
Filtros-tamiz para sistemas de agua potable. estos filtros protegen la instalación de hidráulica las 24hrs del día. Funciona mediante la aspiración patentada según el sistema de rotación de punto.
Las ventajas que el SPEEDY ofrece:
larga vida útil, económico, sin gastos de mantenimiento ni cambio de cartuchos
Tejido filtrante de acero inoxidable
Suministro ininterrumpido de agua
Protección profiláctica de gérmenes mediante un tamiz con recubrimiento de plata
Limpieza automática o manual por flujo reversible
Visor de la maya de filtración que permite ver el grado de suciedad
Made in Germany
www.rema.com.mx
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POTABILIZACION
Un filtro de carbón activado o activo trabaja como tamiz extrayendo los materiales pesados que se encuentran, por ejemplo, en el agua y el aire; actuando así como un purificador. El carbón activado es un material extremadamente poroso, posee poros menores a 2 nanómetros y son muy eficientes en los fenómenos de adsorción. Éste es un proceso que se basa en la atracción de moléculas pesadas a una superficie sólida, como por ejemplo el carbón, dejando pasar solamente las moléculas más puras de un líquido o un gas.
Al actuar como un imán de las moléculas dañinas para la salud, como el cloro, estos tipos de filtros son utilizados para mejorar la calidad de vida de las personas. Cuando uno piensa en este tipo de filtro piensa en purificadores de agua, pero la verdad es que, debido a la gran porosidad del carbón activado o activo, este también es utilizado en medicina, clarificación de jarabe de azúcar, purificación de glicerina, máscaras antigás, filtros de automóviles y filtros de aire.
www.rema.com.mx
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POTABILIZACION
Ultrafiltración (UF) es un tipo de filtración por membranas1 en la cual la presión hidrostática forza un líquido contra una membrana semipermeable. Los sólidos suspendidos y los solutos de alto peso molecular son retenidos, mientras que el agua y los solutos de bajo peso molecular atraviesan la membrana. Este proceso de separación es usado en industria e investigación para purificar y concentrar soluciones macromoleculares (103 - 106 Da). Ultrafiltración no es fundamentalmente diferente a otros procesos como microfiltración, nanofiltración o separación de gases, excepto en los tamaños de las moléculas que retienen. Ultrafiltración es aplicada en casos de flujo cruzado o flujo sin salida.
www.secua.de
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Pontos AquaCycle
Pontos ofrece plantas de un requerimiento de agua de 2.000 litros por día. Dependiendo del uso previsto, este corresponde al consumo de alrededor de 30 personas. El agua gris se purifica mediante un proceso en diferentes etapas y se esteriliza con radiación UV. El agua tratada es higiénicamente limpia. Su calidad cumple con los requisitos de la Directiva de la UE sobre las aguas de baño.
www.hansgrohe.com
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Aguas negras - Bio-microbics
El tratamiento de aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes físicos, químicos y biológicos presentes en el agua efluente del uso humano.
La tesis fundamental para el control de la polución por aguas residuales ha sido tratar las aguas residuales en plantas de tratamiento que hagan parte del proceso de remoción de los contaminantes y dejar que la naturaleza lo complete en el cuerpo receptor. Para ello, el nivel de tratamiento requerido es función de la capacidad de auto purificación natural del cuerpo receptor. A la vez, la capacidad de auto purificación natural es función, principalmente, del caudal del cuerpo receptor, de su contenido en oxígeno, y de su "habilidad" para reoxigenarse.1 Por lo tanto el objetivo del tratamiento de las aguas residuales es producir efluente reutilizable en el ambiente y un residuo sólido o fango (también llamado biosólido o lodo) convenientes para su disposición o reutilización. Es muy común llamarlo depuración de aguas residuales para distinguirlo del tratamiento de aguas potables.
www.bio-microbics.com
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Aguas negras - Microclarwww.think-tim.mx
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