31.5.11

POSIBILIDADES DE LOS ACUMULADORES DE CAMBIO DE FASE EN LA CLIMATIZACION

Entre otros problemas nos encontramos en el campo de la climatización con el derivado de la contaminación ambiental, debida de forma general al consumo de energía, que esta produciendo un importante ataque a la capa de Ozono y contribuye al calentamiento de la atmósfera y de forma particular la aparición de la neumonía producida por la bacteria Legionella. En los últimos tiempos nos encontramos otros problemas, francamente importantes, que es el desplazamiento en los países desarrollados de la demanda energética de electricidad de los meses fríos a los cálidos por el incremento del consumo eléctrico debido a la climatización. En el contesto de la Comunidad Europea, los países del Norte no comprenden bien la problemática de los países del Sur o mediterráneos, la climatización no es un lujo en ellos es una necesidad. Nuestros países tienen que llevar al ánimo del resto de los países Comunitarios de esta necesidad y que estamos poniendo de nuestra parte todo lo comprometen como naciones y como conjunto comunitario.
Entre otros medios a considerar, para contribuir a la resolución de los problemas indicados, consideramos que se encuentra el aprovechamiento de la inercia térmica y en particular los acumuladores de cambio de fase. En los trabajos de la referencia, hemos ido exponiendo y discutiendo las posibilidades encontradas en el empleo de estos productos: en el transporte, en la construcción y en particular en la climatización. Se han indicado algunas aplicaciones concretas, que permiten importantes ahorros energéticos y hasta la disminución de las potencias de las instalaciones mecánicas de climatización o su eliminación.
El objetivo pretendido es analizar las posibilidades que vemos en el campo de la climatización de los Materiales de Cambio de fase.
LOS MATERIALES DE CAMBIO DE FASE
Se entiende por MCF, sustancias que requieren gran energía térmica para cambiar de fase, en particular pasar de sólido a líquido o viceversa, ese calor o frío necesario se puede aprovechar para devolverlo en el momento adecuado. Durante mucho tiempo en grandes instalaciones se empleó como MCF, el agua, en los últimos años ha caído en desuso por los problemas de sobre costo que supone, tanto inicial como por tener que emplear fluidos secundarios y bajar mucho la temperatura de evaporación de la máquinas.
Los MCF, a bases de sales hidratadas han tenido problemas con el tiempo, por envejecimientos prematuros por decantación, recientemente han aparecido productos orgánicos que no presentan estos problemas, que no son oxidantes y no presentan problemas de dilataciones como el hielo y que se puede escoger la temperatura deseada de cambio de fase. Estos productos se pueden emplear en recintos plástico con formas muy variadas: esferas, cilindros y placas, siendo el fluido de transmisión de calor el agua o el propio aire, también se ha visto que puede introducirse en los tubos de las baterías aleteadas y por fuera de ellos y de las aletas, circulando en los tubos el agua o los fluidos frigorígenos. También se ha visto que en las baterías se pueden realizar dobles circuitos, uno con el agua y otro con los fluidos secundarios.
En el diseño de los sistemas de acumulación hay dos condicionantes importantes a tener en cuenta con estos productos, la cantidad de calor almacenado por unidad de volumen y la potencia máxima a retirar o a cargar de calor, las dos son importantes. Puede ocurrir, bajo un mal diseño, que se disponga de capacidad de almacenamiento, pero no de disponibilidad puntual de calor para contrarrestar las necesidades.
En el caso del empleo de recipientes plásticos con el fluido aire, se recomienda no sobrepasar los 30 mm de espesor y en el caso de emplear como fluido agua y emplear baterías de cobre con aletas de aluminio, que las separaciones de las aletas no superen los 5 mm, en estas condiciones los flujos de calor se han visto que son suficientes para las aplicaciones más usuales.
En las figuras nº 1 a la 3 se han indicados diferentes sistemas de contener a los MCF. Se ha visto como más adecuado para las grandes instalaciones el tanque de 1200*800*1000 mm con dos baterías, tal como se ve en la figuras nº 4 y 5 de capacidad de acumulación aproximada de 50 kwh.
Conjunto de placas de MCF separadas 10 mm para que pueda circular el aire entre ellas. Con aire frío se cargan y con aire caliente se descargan (pasa el MCF de sólido a líquido).

Principio del sistema de climatización para oficinas con el acumulador dentro de tubos.

Vista de unos tanques de acumulación durante su montaje, Julio del 2003.

POSIBLES LOCALIZACIONES DE LOS MCF
Se han visto diferentes localizaciones en las instalaciones realizadas, unas en la salida del aire de los equipos de climatización, otras en “plenum” de techo y de suelo. Las capacidades de acumulación también se han ido variando entre 4 a 12 h, según conveniencias. Las separaciones entre placas han sido de 10 mm para encontrar un equilibrio entre una buena trasmisión de calor y una reducida pérdida de carga. La temperatura de cambio de fase en estos materiales ha sido de 18 ºC. Con saltos de temperatura, entre el aire y el acumulador de 3ºC, se tienen buenos intercambios de calor.
En el caso de colocarlo en el interior de los tubos haciendo pasar el aire entre las aletas, se han empleado temperaturas de cambio de fase de 26 ºC, trabajando también con saltos de temperaturas del orden de 3 ºC, solidificándolo con aire a temperatura igual o inferior a 23 ºC y fundiéndolo con temperaturas del orden de los 29 ºC En estas aplicaciones se ha eliminado los sistemas mecánicos de climatización, aprovechándose al máximo el frío gratis del aire “free cooling”.
En grandes instalaciones de climatización los acumuladores se han empleado siempre dentro de tanque con baterías clásicas de climatización por el exterior de los tubos y las aletas. En el caso de incorporados en el circuito de agua fría, se han empleado las temperaturas de cambio de fase de 6 y 7 ºC , colocando los tanques en paralelo y en serie con las máquinas, a la salida de éstas, en el circuito primario, tal como se puede ver en la figura nº 6. La capacidad de los acumuladores se ha visto que conduce a un valor mínimo en el costo inicial de las instalaciones, cuando cubre un 25% de la carga punta de la instalación. Sí se tiene en cuenta: la diferencia de las tarifas eléctricas nocturnas, los ahorros posibles de infraestructura eléctrica, tamaño de máquinas mayores reduciendo el número de ellas, etc, es posible que el mínimo se desplace a potencias más elevadas.
Se considera que en cada caso particular se debe hacer un estudio económico realista de la explotación de la instalación, teniendo en cuenta: las posibles tarifas eléctricas de contratación, los costos de las máquinas y sus accesorios, gastos de mantenimiento, infraestructura necesaria, costos de salas de maquinaria y demás elementos necesarios, el cual permitirá conocer si es interesante y cual debe ser la potencia adecuada.

Instalación de climatización con los acumuladores incorporados en el circuito primario.

Otra posible localización de los acumuladores, es en el circuito de condensación eliminando a las torres de climatización colocándolo en serie con aerogeneradores de agua , en las horas punta de calor de los días más exigibles se podría bajar unos grados la temperatura de condensación , los acumuladores se cargarían por la noche o fuera de las horas de máxima carga. En la figura nº 7 se ha indicado un esquema de dicha instalación. La temperatura de cambio de fase puede estar comprendida para España entre 32 a 35 ºC, con ello se puede eliminar las torres sin necesidad de ampliar o cambiar las máquinas y toda la problemática de accesorios eléctricos que ello lleva aparejado. Se debe tener presente que por cada grado Celsius que se reduce la temperatura de condensación se gana una potencia del orden del 4 %. Es posible que se requiera al eliminar las torres en climas muy favorables a su empleo, como es en las ciudades de las dos mesetas, que se deba potenciar al sistema de climatización, bien acumulando por la noche o bien mejorando el tratamiento del aire.

Posible incorporación de las torres de climatización y los MCF, en el tratamiento del aire de ventilación. Se pueden ver algunos de los lugares de una instalación de climatización en donde se pueden colocar los MCF.

Se ha pensado que las propias torres de climatización que se retiran por el problema de la Legionella se podrían emplear en el tratamiento del aire , si se emplea acumuladores de temperatura de cambio de fase comprendida entre 20 y 22 ºC , conjuntamente con torres se puede reducir grandemente las cargas térmicas. En la figura nº 8 se ha representado un esquema de principio sobre lo dicho.

Introducción de las torres y los acumuladores de calor en el circuito de tratamiento de aire.

Se puede desprender de lo indicado, que el posicionado de los acumuladores y la temperatura de cambio de fase de los mismo puede ser muy variado, dando una gran libertad al proyectista para su decisión en cada caso particular y que puede permitir en aprovechar fuentes de energías térmicas residuales que por su discontinuidad o por no coincidir en el tiempo con las necesidades, no se aprovechan. Se indican, a tipo de ejemplo, algunos proyectos realizados sobre instalaciones en que se ve la posibilidad de no emplear sistemas mecánicos de climatización.

Manuel Domínguez, José María Arias, Carmen García, Joaquín Culubret, Instituto del Frío. C.S.I.C. Ciudad Universitaria. Madrid.

25.5.11

PROYECTO DE AMPLIACION DEL IVAM

El Instituto Valenciano de Arte Moderno decide ampliar su edificio actual, creado en 1986 por la Generalitat Valenciana, para conseguir un espacio poli funcional que albergue las nuevas necesidades del primer museo de arte moderno existente en España. Esta ampliación, prevista desde la creación del edificio original, esta orientada a cubrir nuevas necesidades expositivas y funcionales.
El edificio en general necesita mejorar sus dotaciones y conseguir una verdadera relación del espacio museo con el entorno inmediato.
La creación de nuevas galerías de exposición y un incremento en la superficie de almacenamiento de arte, forman parte indiscutibles de sus necesidades más importantes. Destacando, además, la necesidad de crear un área destinada a talleres didácticos y más espacio para departamentos básicos del museo.
También, la necesidad inminente de crear un auditorio polivalente y con mayor capacidad.
La definición del programa edilicio dio lugar a conseguir el estudio de arquitectura que materialice el concepto. Para ello se decide buscar profesionales con prestigio internacional y con experiencia en museos. Pero, con la condición de no haber realizado obras en España.
El equipo elegido, formado principalmente por los arquitectos Ryue Nishizawa y Kazuyo Sejima (SANAA), presentó en su oportunidad hasta 9 estudios de partida. El esquema definitivo consiguió aumentar el área útil del edificio y dotarlo de personalidad singular.

Características generales del nuevo edificio
El diseño para la ampliación del IVAM consiste en respetar el edificio existente y generar nuevos espacios públicos dentro de una estructura denomina “la piel” que engloba todo el espacio. Se crea una terraza abierta al público y una galería de esculturas. Además, se dota de cuatro accesos al museo y se potencia la relación con el barrio de “El Carmen” con tiendas, café, jardín de esculturas y el auditorio.

¿Como funciona la piel?
La “piel” forma parte de la estructura del edificio, permitiendo crear un nuevo concepto de museo con una mayor relación entre los espacios interiores y exteriores. Su envolvente posibilita el funcionamiento como espacio de exposición a través de su terraza y explanada con un total de 8.000m2 útiles.
La característica principal de la “piel” es actuar como filtro, transformando vientos fuertes en suaves brisas; protegiendo de la acción directa del sol. Transformando la luz directa en un ambiente luminoso.
Este factor permite obtener mejores condiciones ambientales. Suavizará el frío del invierno y hará menos intenso el calor del verano.
La piel, en definitiva, se hace necesaria para el disfrute de la terraza y explanada pero también convierte al IVAM en una de los edificios más emblemáticos de Valencia.

Un socio español
A lo largo de la historia de un estudio de arquitectura aparecen oportunidades únicas que marcan un antes y un después en el funcionamiento de su equipo de trabajo. Ganar un concurso de arquitectura suele traer consigo grandes transformaciones y una completa revisión del método de trabajo.
Para el estudio de arquitectura AIA, de Valencia, haber ganado el concurso para la creación del proyecto de la ampliación del Instituto Valenciano de Arte Moderno (IVAM) le ha permitido trabajar junto al prestigioso equipo japonés formado por Kazuyo Sejima y Ryue Nishizawa (SANAA). Al entrevistar a Maria José Riera, responsable del equipo valenciano, aseguró que debieron cambiar muy pocos elementos de su forma de trabajo para entenderse con el equipo japonés. De hecho, destacó lo sencillo que resultó trabajar en conjunto destacando como única curiosidad la necesidad de resolver algunos detalles constructivos al inicio del proyecto. Inclusive, eso fue uno de los requerimientos que más resalto el equipo japonés al momento de buscar un socio local para este proyecto. Se debe tener en cuenta que el IVAM realizó el encargo de forma directa al equipo japonés pero, con la intención de crear un concurso para conseguir un socio local y así llevar a cabo el proyecto.
Debido a la complejidad del proyecto y la necesidad inminente de contar con equipos de apoyo externos como ingenieros y otros técnicos fue necesario marcar las pautas y condiciones para la creación y manejo de planos técnicos digitales. Elaborar un listado de capas a utilizar, determinar la tabla de colores e incorporar, como medida imprescindible, la utilización de referencias externas han sido algunos de los elementos esenciales para diseñar la plantilla de trabajo.
Por otra parte, Internet ha sido la plataforma de comunicación elegida, permitiendo fluidez y eficacia para compartir archivos y realizar consultas a través del correo electrónico. La utilización de servidores FTP ha sido esencial para contener y compartir archivos con todos los equipos de trabajo simultáneamente.
El equipo valenciano, formado por un nutrido grupo interdisciplinario y de varios países, acostumbrado a trabajar en proyectos de gran envergadura y con notable adaptabilidad a nuevos emprendimientos supo comprender las necesidades del equipo japonés. A lo largo del proceso, se fueron agregando nuevos profesionales y colaboradores según el proyecto lo requería pudiendo cumplir satisfactoriamente con todas las etapas de la obra. Según María José Riera, quien pudo conocer en persona al equipo japonés, la única diferencia que pudo observar in situ entre ambos grupos de trabajo ha sido la extremada disciplina que ellos demuestran, rayando más el aspecto cultural que técnico; considerando que en lo demás la forma de trabajo es muy similar. Aunque también ha resaltado como ellos, en apariencia, parecen recurrir con más facilidad a las maquetas arquitectónicas para estudio de forma y presentación, e inclusive su marcada tendencia a la utilización de estaciones de trabajo Mac frente a plataformas PC.
El proyecto en general y la creación de todos los planos técnicos han sido creados íntegramente en AutoCAD; inclusive para modelar en 3D. Para crear imágenes renderizadas del modelo se ha recurrido a 3D Studio Max aplicando materiales e iluminación acorde al proyecto. Para el estudio de incidencia de los vientos en “la piel”, como se le denomina a la estructura envolvente traslúcida que caracteriza a este proyecto, se han realizado estudios con la maqueta 3d digital en aplicaciones de otros fabricantes para lograr simulaciones de viento.
El nuevo edificio del IVAM es el resultado de un trabajo en equipo donde las fronteras han desaparecido gracias a la tecnología y a la comunicación. Contar con herramientas adecuadas permite un flujo de trabajo eficaz y un alto grado de rendimiento. Desde un punto de vista exclusivamente técnico, el estudio a cargo del proyecto a echado mano a las herramientas que más conocía y ha sabido sacar partido de ello.
Dibujar con AutoCAD, compartir archivos DWG con los planos técnicos a través del correo electrónico o servidores FTP han sido el hilo conductor de la comunicación y participación. Actualmente el estudio de arquitectura valenciano estudia la posibilidad de incorporar Architectural Desktop en su trabajo diario para intentar aprovechar las ventajas de este programa y mejorar su productividad en nuevos emprendimientos.

Por otra parte, Autodesk, conociendo las necesidades de los estudios de arquitectura que, como este ejemplo, necesitan trabajar en equipo compartiendo información a diario con otros profesionales ofrece una gama de productos propios que cubren todas estas necesidades. Architectural Desktop, como aplicación exclusiva para arquitectura (basándose en AutoCAD como motor de trabajo) facilita la creación de innumerables objetos arquitectónicos en un entorno de trabajo ideal. Buzzsaw como solución específica para compartir archivos a través de Internet con servidores FTP propios y bajo un control absoluto sobre los perfiles de usuarios permite establecer vínculos con clientes y proveedores de forma sencilla, segura y eficaz. Además, la incorporación de archivos DWF para presentar y compartir proyectos de arquitectura permite contar con una herramienta superior a otros formatos estandarizados por estar diseñados específicamente para planos técnicos. En definitiva, para Autodesk, conocer como trabajan sus clientes, estar cerca de ellos en las diferentes etapas de proyecto, es la manera de descubrir sus problemas y necesidades para poder ofrecerles soluciones y servicio. Para cada problema técnico, una solución, es la meta que persigue Autodesk.

Escrito por Milton Chanes para Autodesk S.A.

23.5.11

ELEMENTOS FOTOVOLTAICOS INTEGRADOS EN FACHADA

La principal aplicación del modulo es en fachada y como cubierta de edificios, sustituyendo a los materiales clásicos de construcción, cumpliendo adémás, varias funciones.

Además de la protección contra la lluvia, acústica y visual, en los edificios modernos el aislamiento térmico durante el invierno y la creación de sombra cuando la insolación es fuerte, adquieren una importancia creciente. Hoy en día, los elementos fotovoltaicos integrados en el edificio son capaces de asumir todas esas funciones, sirviendo, además, como "central eléctrica solar".
- Generación de electricidad solar.
- Regulación de la luz.
- Creación de sombra.
- Protección antideslumbrante.
- Aislamiento térmico.
- Arquitectura innovadora.
- Confort.
- Ahorro de costes mediante la combinación de varias funciones.
Diseño modular con vidrio
Los móduos de vidrio se ofrecen con diseños distintos. Esta variedad de diseños permite una integración óptima en el edificio en función de la aplicación y la expresión arquitectónica deseada.
Los módulos semitransparentes convencen por su transparencia y brillantez, ya sea como elementos de vidrio laminado o vidrio aislante.
Permiten realizar fachadas de superficies homogéneas, cuando la transparencia no es un requisito.

El vidrio como elemento constructivo
A las modernas envolturas del edificio se le imponen grandes exigencias. Tiempos de montaje cortos, valores físicos de aislamiento térmico y protección contra el sobrecalentamiento de recintos interiores óptimos, son sólo algunas de las prioridades. Como estos elementos podrán satisfacerse las exigencias impuestas a las modernas envolturas del edificio. Estos elementos están disponibles como vidrios laminados y como vidrios aislantes, combinables con muchos sistemas metálicos de construcción habituales del mercado.

Mediante la selección del tipo y espesor del vidrio se pueden adecuar los elementos a los requisitos de resistencia estática. El encapsulado de las células solares se realiza con láminas compuestas de calidad acreditada desde hace décadas en la industria del vidrio. También en la fabricación de los elementos de vidrio aislante podemos echar mano de una dilatada experiencia.
Además de un gran número de modelos y dimensiones estándard, se ofrecen soluciones según especificaciones particulares a cada obra.

Protección solar y sombreado
Con el fin de mantener lo más reducido posible el aporte de calor al edificio a través de las superficies acristaladas de grandes dimensiones, hay que equipar éstas con una protección solar suplementaria. Ésta se puede realizar en forma de un recubrimiento suplementario del vidrio mediante persianas o celosías.

El aporte de energía al edificio se describe mediante el grado de permeabilidad energética, que indica la relación entre radiación y el componente de la misma que contribuye al calentamiento interior del edificio. Éste grado de permeabilidad energética se conoce también como valor g. Cuanto más reducido ees el valor g, más efectivo es el sombreado de las superficies transparentes.
En la tabla se incluyen algunos tipos de acristalamientos y sistemas de sombreados, así como sus valores g típicos. Los elementos de vidrio aislante alcanzan valores g similares a los de un buen sistema de sombreado exterior.

Aislamiento térmico de edificios
El valor U describe el efecto de aislamiento térmico de los materiales de la envoltura del edificio. Las superficies acristaladas asumen una importante función en este sentido: deben ser transparentes a la luz solar y proporcionar el mejor aislamiento térmico posible en los meses fríos del año. Los modernos recubrimientos para vidrios hacen posible la discriminación entre radiación solar, de longitud de onda corta, y la radiación térmica, de longitud de onda larga.

En la tabla se comparan los valores de U de varios tipos de acristalamientos. Los vidrios fotovoltaicos alcanzan valores comparativamente bajos frente a los vidrios aislantes de alta calidad. En consecuencia, son adecuados para cristalamientos de gran superficie, sin merma del confort por el aislamiento térmico durante el invierno.

Optimizada para la integración en los edificios

Producción de electricidad solar

Ahorro de costes

18.5.11

LAMINAS NODULARES DE POLIETILENO

Campo de aplicación
- Protección de la impermeabilización de cimentaciones frente a agresiones mecánicas, tanto en edificación como en obra civil.
- Capa de limpieza bajo solera en sustitución del hormigón magro.
- Drenaje bajo soleras (DELTA MS 20).
- Encofrado perdido en hormigonados contra el terreno.
- Sistema de drenaje horizontal en rehabilitación de sótanos y aparcamientos subterráneos con entrada de agua(DELTA MS 20).

Propiedades
- Lámina de polietileno de alta densidad.
- Resistente a álcalis, ácidos, aceites y disolventes.
- Imputrescible, no se deteriora con el paso del tiempo.
- Aplicable en contacto con agua potable.
- Excelente resistencia a la compresión.
- Buena resistencia a la penetración de raíces.
- Aislamiento térmico equivalente a un muro de hormigón de hasta 17,5 cm de espesor.
- Elevada reducción de costes frente a la instalación de una capa de hormigón de limpieza (ver tabla).
Base del material
Lámina nodular de polietileno de alta densidad no reciclado de color marrón.
Modo de utilización
(a) Soporte: En caso de colocación sobre muros el soporte debe estar limpio, seco y libre de partículas sueltas y otras películas de protección.
(b) Impermeabilización: Previo a la colocación de la lámina drenante, deberá aplicarse un sistema de impermeabilización sobre el muro. Por ejemplo dos capas de pintura asfáltica mejorada MASTERSEAL 432. Dejar secar antes de la colocación de la lámina.
(c) Colocación sobre muros: La lámina nodular se coloca con el nódulo hacia la estructura para formar una capa de aire entre la lámina y el muro.
Fijar la lámina al soporte por la parte superior y en toda su superficie a razón de 2 fijaciones por m2, como mínimo. Las fijaciones pueden ser a base de tacos espiga de polipropileno o clavos de acero de disparo.
El tubo de drenaje colocado en la parte inferior del muro, debe de envolverse con un geotextil y un mínimo de 30 cm de grava.
(d) Solapes: El solape deberá realizarse encajando los nódulos de las láminas contiguas y tendrá al menos 20 cm de anchura.
Es aconsejable la utilización de la banda autoadhesiva DELTA FIX para aumentar la estanqueidad de las juntas de solape.
(e) Colocación como encofrado perdido: La lámina se colocará con el nódulo hacia la capa de hormigón gunitado, el muro pantalla, etc para permitir el paso de agua de infiltración hacia los sistemas previstos para la evacuación de las aguas.
Fijar la lámina al soporte por la parte superior y en toda su superficie a razón de un mínimo de 2 fijaciones por m2. Las fijaciones pueden ser a base de tacos espiga de polipropileno, clavos de acero de disparo o clavos de acero quedando lista para recibir el nuevo muro de hormigón.
(f) Colocación bajo soleras: Para la utilización del DELTA MS 20 como sustitución de la capa de hormigón de limpieza, tan solo extender los rollos sobre la superficie, previamente regularizada y compactada, respetando el solape de 20 cm.
(g) Colocación sobre losas de hormigón con entrada de agua: Extender la lámina con el nódulo hacia la losa existente de forma que quede lista para recibir directamente el mallazo y el hormigón que conformará la nueva solera.
Presentación
Rollos de 2 x 20 m.
Almacenaje
Las láminas DELTA MS/DELTA MS 20 se conservan indefinidamente almacenadas en lugar fresco y seco y protegidas de la luz solar directa.
Manipulación y transporte
La eliminación del producto y su envase debe realizarse de acuerdo con la legislación vigente y es responsabilidad del poseedor final del producto.
Debe tenerse en cuenta.
- En la instalación sobre losas de hormigón con entrada de agua deberán considerarse las pendientes necesarias para la correcta evacuación del agua así como arquetas registrables de recogida y sistemas de bombeo para su achique.