Energías renovables: edificaciones amigables con el ambiente

Científicos del Instituto de Investigaciones en Energía No Convencional (INENCO, CONICET-UNSA), de Salta, los desarrollan e investigan alternativas al uso de combustibles tradicionales y de aprovechamiento del recurso solar.

Reducir el uso de energía no renovable, y acondicionar térmicamente edificios mediante sistemas de construcción tecnologías que se adaptan a las condiciones climáticas. Científicos del Instituto de Investigaciones en Energía No Convencional (INENCO, CONICET-UNSA) de Salta, ofrecen servicios de alto nivel (STANs) para el diseño, monitoreo experimental y simulación computacional de edificios eficientes energéticamente y amigables con el medioambiente.

El Colegio Secundario de Montaña de la localidad de ‘El Alfarcito’, ubicado a 2.800 metros sobre el nivel del mar en el departamento de Rosario de Lerma, Salta, es un ejemplo de este tipo de intervenciones. Se trata de un edificio bioclimático que se sustenta íntegramente con un recurso inagotable y muy abundante en la zona: la energía solar.

El diseño y cálculos de sistemas para la colección de energía solar estuvieron a cargo de Alejandro Hernández, investigador independiente del Consejo y como resultado se construyó la primera escuela secundaria albergue de la zona de población rural, que les da a los jóvenes de la región la posibilidad de cursar el secundario y que así no deban emigrar o abandonar la educación luego de terminar la primaria.

Para hacerle frente a las temperaturas bajas que se registran históricamente en la zona, una estrategia energética fue dotar a los albergues y las aulas de muros ‘Trombe’ que permiten captar y acumular la energía solar de manera pasiva – es decir, sin usar energía adicional – y entregarla al ambiente interior.

Se trata de paredes que dan al exterior del edificio construidas con piedras de la zona pintadas de color negro por el lado que recibe la radiación solar para maximizar su colección y elevar su temperatura; orientadas al norte y protegidas del clima exterior por una cubierta de doble vidrio hermético (DVH) para evitar su enfriamiento por la acción del viento.

De acuerdo a las propiedades térmicas de la piedra empleada (conductividad térmica, densidad y calor específico) y el espesor del muro Trombe, el retardo en la entrega del calor al ambiente interior puede ser de 6 a 8 hs. Esto significa que si la máxima temperatura exterior y radiación solar se producen alrededor de las 2 de la tarde, el muro comenzará a entregar el calor al ambiente interior a partir de las 4 de la tarde, y la temperatura interior alcanza su valor máximo entre las 8 y 10 de la noche. Por lo tanto el interior de los edificios puede permanecer cálido durante gran parte de la noche sin requerirse el encendido de estufas convencionales.

Por otra parte, la inclusión de mampostería pesada como la piedra u hormigón hace que la amplitud térmica – diferencia entre las temperaturas máxima y mínima – en el interior de los ambientes sea de sólo 5°C, mientras que con un muro tradicional de ladrillo cerámico hueco puede llegar a 15 °C en los climas con grandes amplitudes térmicas diarias, explica Hernández.

Para esta tecnología constructiva es necesario que las piedras tengan muy buena difusividad térmica, es decir que se comportan como ‘esponjas absorbedoras de calor‘. Absorben rápida y eficientemente la radiación solar, la acumulan en su interior y la entregan a los locales durante la noche por convección y radiación infrarroja. “En la escuela se colocaron piedras recolectadas del lecho del río y los padres de los futuros alumnos colaboraron con esta recolección y la fabricación de los ladrillos de adobe empleados en la construcción del colegio ya que planteamos una construcción participativa con la comunidad regional”, cuenta Hernández. A este colegio secundario asisten alumnos egresados de 18 escuelas de nivel primario de distintos parajes montanos vecinos al Alfarcito.

El sector administrativo y los dormitorios docentes no poseen frente al norte y por lo tanto no pueden incluir muros Trombe en sus fachadas. Para la calefacción de estos locales Hernández desarrolló colectores solares que trabajan forzados mediante ventiladores de bajo consumo eléctrico para calentar el aire con energía solar. Se construyeron e instalaron diez colectores de este tipo sobre el techo de cada local a calefaccionar.

El colegio posee además la provisión de energía eléctrica mediante paneles solares fotovoltaicos, y agua caliente sanitaria mediante calefones solares de ‘tubos evacuados’, que actualmente no se producen en el país. El agua contenida en los tubos encargados de colectar la radiación solar se calienta y mediante un mecanismo de convección natural se acumula en un tanque aislado térmicamente del exterior, que forma parte del mismo dispositivo, para su posterior uso en duchas y lavatorios.

Fachadas verdes

En zonas de alta irradiación solar aprovecharla para generar energía eléctrica es importante, pero también es necesario que las edificaciones consuman la menor cantidad de energía para enfriar o calefaccionar los ambientes de acuerdo a la temperatura exterior y a la irradiación solar, y así mantener la temperatura interior agradable para las personas.

Una estrategia novedosa en Argentina, estudiada por Silvana Flores Larsen, investigadora adjunta del INENCO y su equipo de trabajo, es la implementación de muros verdes sobre la fachada de edificios, que tienen en cuenta la orientación respecto del Sol y las propiedades térmicas de la vegetación.

“Trabajamos con lo que se llama las doble-fachadas vegetales: se cubre una malla por delante del edificio, donde se plantan distintas variedades vegetales, como enredaderas. Este sistema de fachadas doble tiene muchas ventajas desde el punto de vista urbano ya que además de disminuir el consumo energético del edificio debido al sombreamiento producido por las plantas, colabora disminuyendo el dióxido de carbono (CO2), fomentando la biodiversidad urbana, refrescando el ambiente, mitigando el efecto de isla de calor y disminuyendo los ruidos ambientales”, cuenta.

Este es un camino efectivo para reducir el consumo energético de verano, como explica la investigadora, en conjunto con la aplicación de estrategias bioclimáticas de diseño: orientación del edificio, aislación térmica y materiales utilizados, entre otras. “El uso de fachadas protegidas por material vegetal tiene la ventaja de poder ser incluida no sólo durante la etapa de diseño del edificio, sino como mejora de un edificio preexistente -rehabilitación-”, agrega.

“Evaluamos el consumo energético en los edificios mediante modelados termo-físicos. Testeamos cuáles son las mejores plantas de acuerdo al tamaño de hoja, si se le caen las hojas o no, si necesitan más o menos cantidad de riego. Tenemos asesoramiento de viveros para detectar las especies que son mejores según la zona. Nos enfocamos en el punto de vista de la transferencia de calor”, comenta.

Mediante estas técnicas los científicos observaron que en verano las plantas se comportan mejor térmicamente que los elementos de sombreado tradicionales, como la media sombra, ya que “la radiación solar que absorbe la planta es alrededor de un 60 por ciento, según el tipo de planta, nivel de humedad o época del año. Ese porcentaje absorbido se transforma en calor latente debido al proceso fisiológico de evapotranspiración, es decir la evaporación de la transpiración de la planta, que hace que la temperatura de las hojas no se eleve tanto como pasa con los materiales convencionales de los dispositivos de sombreado”, concluye.

FUENTE: CONICET