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2014 01-carvajal-valenzuela

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Análisis del conjunto habitacional “Villa Portales” con respecto a la implementación de ACS mediante paneles térmicos solares e iluminación de pasillos mediante paneles fotovoltaicos

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  1. 1. { ANÁLISIS DEL CONJUNTO HABITACIONAL “VILLA PORTALES” CON RESPECTO A LA IMPLEMENTACIÓN DE ACS MEDIANTE PANELES TÉRMICOS SOLARES E ILUMINACIÓN DE PASILLOS MEDIANTE PANELES FOTOVOLTAICOS MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CONSTRUCTOR PROFESOR GUÍA: JAIME ARRIAGADA ARAYA PROFESORES INFORMANTES: HUGO TAPIA NARANJO IZET USTOVIC KAFLIK JAIME PATRICIO CARVAJAL ESPINOZA VÍCTOR HUMBERTO VALENZUELA OPAZO 2014 SANTIAGO-CHILE UNIVERSIDAD CENTRAL DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE OBRAS CIVILES Y CONSTRUCCIÓN
  2. 2. ANÁLISIS DEL CONJUNTO HABITACIONAL “VILLA PORTALES” CON RESPECTO A LA IMPLEMENTACIÓN DE ACS MEDIANTE PANELES TÉRMICOS SOLARES E ILUMINACIÓN DE PASILLOS MEDIANTE PANELES FOTOVOLTAICOS MEMORIA PREPARADA BAJO LA SUPERVISIÓN DE LA COMISIÓN INTEGRADA POR LOS PROFESORES: JAIME ARRIAGADA ARAYA HUGO TAPIA NARANJO IZET USTOVIC KAFLIK QUIENES RECOMIENDAN QUE SEA ACEPTADA PARA COMPLETAR LAS EXIGENCIAS DEL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO CONSTRUCTOR. SANTIAGO-CHILE, AGOSTO 2014 UNIVERSIDAD CENTRAL DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE OBRAS CIVILES Y CONSTRUCCIÓN
  3. 3. I © Jaime Patricio Carvajal Espinoza - © Víctor Humberto Valenzuela Opazo. Se autoriza la reproducción parcial o total de esta obra, con fines académicos. Por cualquier forma, medio o procedimiento, siempre y cuando se incluya la cita bibliografía del documento.
  4. 4. II Dedicatorias Este importante objetivo que hoy cumplo, y que es parte fundamental en mi formación profesional y personal, se la dedico, con mucho afecto a mis padres, Roberto y Eva, quienes me han apoyado incondicionalmente en todas las etapas de mi vida, y que han sido un pilar fundamental para mi durante todo el proceso universitario. También quiero dedicar este logro académico a todos aquellos que me han dado ánimo y su apoyo moral durante estos años de estudio, a mis familiares directos, a mi hermana Soledad, amigos y compañeros de Universidad que han hecho aún más gratificante el proceso. Quisiera dedicarle este Proyecto de Título a mi hija Antonella, quien con su llegada me ha hecho valorar aún más todo el esfuerzo realizado para obtener mi carrera. Por último quisiera dedicar unas palabras a quienes ya no están junto a mí, me refiero a mi abuelo Jorge y a mi abuela Ester, quienes han partido, y se que si estuvieran aun en este mundo se sentirían muy orgullosos de mi. También a mi abuela Sonia quien supo anteponerse a la adversidad y cuyo ejemplo es digno de reconocimiento. Jaime Carvajal Espinoza.
  5. 5. III Dedicatorias Quiero dedicar este trabajo a mi familia, a mi Mama “jeanina” quien siempre me espero de buena manera en casa y me regaloneo con todo lo que pedía y que sin duda es la mejor mamá que uno podría tener. Abuela “Mami Ines” mi segunda madre a quien le debo su incondicional amor que me muestra siempre, Mi hermana Sofía que sin ella no hubiese podido estudiar tanto por su apoyo económico como de mantenerme centrado en mis objetivos y a mi hermano Gonzalo quien siempre me guio como un padre en mi vida. Dedicárselo a mi compañera de vida, Nicole por su apoyo en los momentos difíciles de la carrera y al hermoso tesoro que tenemos, mi hijo Martín, que sin duda este trabajo y esfuerzo nos ayudara a cumplir nuestras metas. Recordar y dedicar este título a mi abuelo y padre fallecidos quienes sé que están orgullosos por el logro que estoy obteniendo. Finalmente dedicárselo a todos mis amigos quienes fueron parte de este proceso estudiantil y que sin duda sin ellos todo hubiese sido más tedioso. Víctor Valenzuela Opazo.
  6. 6. IV Agradecimientos Comenzare agradeciendo a mis compañeros y amigos Pedro, Víctor, Nicolás y Fernando, quienes estuvieron conmigo durante todo el proceso que vivimos dentro de las aulas de la universidad. También a todo el cuerpo docente, quienes tienen la difícil tarea de seguir formando profesionales de excelencia, que es lo que nuestro país necesita. También quisiera agradecer muy afectuosamente a, “mi Abigail”, quien me apoyo incondicionalmente, durante gran parte de la carrera. Me gustaría agradecer cordialmente a doña Andrea Quintanilla, quien siempre demostró una muy buena disposición a la hora de solicitar su ayuda, por más mínima e irrelevante que esta fuere. Jaime Carvajal Espinoza. Quisiera agradecer a toda mi familia y amigos por estar siempre ahí cuando se les necesito y aguantaron todas mis indisciplinas y flojeras que se presentaron durante mi carrera. Agradecer a todo el cuerpo docente de la universidad por su buena disponibilidad y por el aprendizaje obtenido de ellos. Víctor Valenzuela Opazo.
  7. 7. V Resumen En el presente proyecto de título se analizara técnica y económicamente, el (conjunto habitacional, Villa Portales), específicamente el Bloque N°2, con respecto a la implementación de paneles fotovoltaicos para la iluminación de pasillos, y la implementación de ACS a través de termo solar. Para realizar el estudio técnico, se analizarán las variables de interés, tales como: los tipos de espacios a iluminar, los requerimientos de energía que se necesitan para realizar dichos efectos y la superficie disponible para instalar los equipos requeridos, entre otros. Con respecto a la implementación de ACS, se analizarán los requerimientos del edificio y la superficie disponible para la instalación de los termos solares. En cuanto al análisis económico, de la implementación de paneles fotovoltaicos para iluminar pasillos en la U.V.P, se analizara el costo y rendimiento de los equipos a instalar para cumplir con los requisitos del sistema, y se contrastara con los gastos que existen actualmente para la iluminación de dichos espacios. Siguiendo con este tópico, el análisis económico para la implementación de ACS, a través de termo solar, será reciproco al método anteriormente descrito, con la salvedad, que para analizar los requerimientos del sistema, utilizaremos el algoritmo de contribución solar mínima, y en base a esto obtendremos los requerimientos de ACS, requeridos por el edificio.
  8. 8. VI Al realizar el análisis anteriormente descrito, se pudo observar que no es viable la implementación de paneles solares fotovoltaicos, debido a su alto costo de implementación, con relación al ahorro proporcionado por dicho sistema. Por otro lado la implementación de ACS es totalmente viable, ya que, al realizar el estudio técnico y económico, se pudo apreciar que, tanto el valor actualizado neto, como la tasa interna de retorno, cumplen con los parámetros requeridos para calificar la iniciativa como admisible y ejecutable, además de cumplir con las características técnicas descritas en el cuerpo del proyecto de título. Abstract This degree Project analyze technical and economically The housing complex “ Villa Portales”, specifically the block N°2, with regard to the implementation of photovoltaic panels for lighting of halls and the implementation of sanitary hot water through solar thermal. To perform the technical study, we analyze the variables of interest, as are the types of spaces to illuminate, he amount of these in square meters, the energy requirements needed to perform these effects, and the surface area available to install the required equipment, among other. With regard to the technical study for the implementation of sanitary hot water, we will analyze the requirements of the building and the surface area available for the installation of solar hot water bottles.
  9. 9. VII As regards the economic analysis, the implementation of photovoltaic panels To illuminate halls in the neighborhood unit of village portals, it will examine the cost and performance of the equipment to install To meet the requirements of the system, and contrasting with the costs that currently exist for the illumination of these spaces. Along with this topic, the economic analysis for the implementation of sanitary hot water, through solar thermal, it will be reciprocal to the method described above, with the exception, that in order to analyze the requirements of the system, we will use the algorithm of solar minimum contribution, and on this basis we will get the requirements of sanitary hot water, required by the building. In conducting the analysis described above, it was observed that it is not feasible implementation of photovoltaic solar panels, due to its high implementation cost, relative to the savings provided by the system. Moreover the implementation of sanitary hot water it is entirely feasible, since executing the study, it was observed that, both net present value, and the internal rate of return, meet the parameters required to qualify as acceptable and enforceable initiative, In addition to complying with the specifications described in the body of the draft title.
  10. 10. VIII Índice General Dedicatorias II Agradecimientos IV Resumen V Abstract VI Índice General VIII Índice de Imágenes XI Índice de Tablas XIV Índice Gráficos XVI Índice de Ecuaciones XVII Capítulo 1: Presentación de la investigación 1.1 Preámbulo 1 1.2 Historia de la Unidad Vecinal Portales 3 1.3 Motivación y Antecedentes 5 1.4 Hipótesis 6 1.5 Objetivos de la Investigación 6 1.6 Metodología de Trabajo 7 Capítulo 2: Marco Teórico 2.1 Fundamentos Teóricos de los Paneles Fotovoltaicos 8 2.1.1 Funcionamiento de un Panel Solar Fotovoltaico 8 2.1.2 Ventajas de los Paneles Solares Fotovoltaicos 10 2.1.3 Desventajas que Poseen los Paneles Solares 11 2.2 Fundamentos Teóricos de los Termos Solares 11
  11. 11. IX 2.2.1 Sistema Compacto 13 2.2.2 Sistema Split 14 2.2.3 Tubos al Vacío 15 2.3 Ventajas de la Energía Solar 17 2.4 Principales Energías Utilizadas a Nivel Mundial 18 2.5 Potencial Chileno de Energías Renovables no Convencionales 19 2.6 Uso Racional de la Energía 22 2.7 Eficiencia Energética 23 2.8 Subsidios para Mejoramiento o Equipamiento Comunitario 24 2.8.1 Requisitos para la postulación 26 2.8.2 Modo de Postulación 27 2.8.3 Criterios de Selección 28 2.9 Renovación de Edificios Antiguos 29 2.10 Especificación de Consumos 31 2.11 Sustentabilidad 32 2.11.1 En lo Económico 33 2.11.2 En lo Social 34 2.11.3 En lo Ecológico 34 2.11.4 En lo Administrativo 35 2.12 Iluminación para Sectores de Pasillo 36 2.12.1 Flujo Luminoso 37 2.12.2 Índice del Local 38 2.12.3 Coeficiente de Mantenimiento 39
  12. 12. X 2.12.4 Cálculo del Número de Luminarias 40 2.13 Cálculo de ACS 41 2.14 Consumo de Energía Térmica Residencial 44 Capítulo 3: Desarrollo 3.1 Encuesta 45 3.1.1 Contenido del Sondeo 46 3.1.2 Resultados de la Encuesta 50 3.2 Diagnóstico del Bloque N°2 57 3.2.1 Cubierta del Bloque N°2 58 3.2.2 Daños por Antigüedad 60 3.2.3 Estado de Pasillos 62 3.2.4 Tipos de Departamentos 63 3.3 Análisis Estructural 67 3.3.1 Determinación de Cargas y Cálculo de Cerchas 68 3.3.3 Correcciones y Comprobación 70 3.3.4 Resistencia de la Losa 73 Capítulo 4: Análisis Económico 4.1 Iluminación de Pasillos 74 4.1.1 Cálculo del Flujo Luminoso Total Necesario para Pasillos 74 4.1.2 Análisis Comparativo 89 4.2 Aplicación del Cálculo para ACS 101
  13. 13. XI 4.2.1 Requerimientos del Sistema 102 4.2.2 Sistema Termo Solar 105 4.2.3 Análisis Económico de Paneles Térmicos Solares 116 4.3 Indicadores de Rentabilidad 120 4.3.1 Paneles Solares Fotovoltaicos 121 4.3.2 Termos Solares 123 4.4 Detalles de Instalación para Termos Solares 125 4.5 Detalles de Instalación para Paneles Fotovoltaicos 130 Capítulo 5: Conclusiones 133 Bibliografía 136 Anexos 139 Índice de Imágenes Capítulo 1: Presentación de la Investigación I.1.1 Bloque N°2 Unidad Villa Portales 2 I.1.2 Distribución del Conjunto Habitacional Villa Portales 4 Capítulo 2: Marco Teórico I.2.1 Funcionamiento de un Panel Solar Fotovoltaico 10
  14. 14. XII I.2.2 Sistema Compacto 12 I.2.3 Sistema Split 12 I.2.4 Esquema de Funcionamiento, Sistema Termosifón 13 I.2.5 Esquema de Funcionamiento, Sistema Compacto 13 I.2.6 Esquema de Funcionamiento, Sistema Split 14 I.2.7 Tubos al Vacío 16 I.2.8 Comparación Tubo Intacto v/s Tubo Defectuoso 16 Capítulo 3: Desarrollo de la Experiencia I.3.1 Cubierta Bloque N°2 U.V.P. Orientación Norte 59 I.3.2 Cubierta Bloque N°2 U.V.P. Orientación Sur 60 I.3.3 Daños por Antigüedad en el Hormigón Armado 61 I.3.4 Daños por Antigüedad en Schaft de Cubierta 62 I.3.5 Pasillos del Bloque N°2 U.V.P. 63 I.3.6 Planta Departamento Tipo A 64 I.3.7 Planta Departamento Tipo B 65 I.3.8 Planta Departamento Tipo C-Duplex 66 I.3.9 Plantas Departamentos Tipo D 67 I.3.10 Tipo de Cercha Existente en el Bloque N°2 U.V.P. 68 Capítulo 4: Cálculo de Análisis Económico I.4.1 Equipo de 2 Tubos T8 36W 77 I.4.2 Equipo de 2 Tubos Led T8 32W 86
  15. 15. XIII I.4.3 Kit Autónomo de Alta Potencia (3.200W) 90 I.4.4 Panel Solar 106 I.4.5 Cálefont 108 I.4.6 Panel de Comando Cálefont 108 I.4.7 Tubería Dura Pex 110 I.4.8 Remarcador 110 I.4.9 Codo de Conexión 111 I.4.10 Cañería de Cobre 112 I.4.11 Conector Tipo Tee 112 I.4.12 Abrazadera 113 I.4.13 Conector ½” con Red. 3/8” 114 I.4.14 Conector Codo ½” 114 I.4.15 Conector para Remarcador 115 I.4.16 Conexión General 116 I.4.17 Diagrama General de Conexión 125 I.4.18 Detalle de Conexión 126 I.4.19 Detalle de Cañerías por Schaft 127 I.4.20 Trazado Dpto 412 A 128 I.4.21 Detalle Conexión Cálefont 129 I.4.22 Detalle Distribución Cubierta 130 I.4.23 Detalle Distribución Luminaria 131 I.4.24 Detalle Recinto, 13 Equipo de 2x36 W 132
  16. 16. XIV Índice de Tablas Capítulo 2: Marco Teórico T.2.1 Factores Influyentes en la Renovación de Inmueble 30 T.2.2 Consumo por Tipo de Artefacto 31 T.2.3 Iluminación para Recintos 38 T.2.4 Factores de Corrección 39 T.2.5 Definición del Coeficiente de Mantenimiento 40 T.2.6 Cálculo de Consumo Diario de ACS 41 T.2.7 Datos Solicitados en Algoritmo 42 T.2.8 Identificación Comunal 43 Capítulo 4: Cálculo de Análisis Económico T.4.1 Factores de Reflexión 78 T.4.2 Aplicación de la Tabla de Corrección 79 T.4.3 Asignación del Coeficiente de Mantenimiento 80 T.4.4 Consumo Total Requerido para Iluminar Pasillos 86 T.4.5 Consumo Total Requerido para Iluminar Pasillos con Led 89 T.4.6 Watts Requeridos en Cada Solución 89 T.4.7 Resumen Radiación Solar Diaria 92 T.4.8 Resumen Demanda de KWH/día para Cada Solución 93 T.4.9 AR para Cada Solución 94 T.4.10 Kits Necesarios para Cada Solución 94
  17. 17. XV T.4.11 Costos de Kits Instalados 94 T.4.12 Costos de Construcción Recinto, 22 Equipos de 2x36W 95 T.4.13 Costo de Construcción Recinto, 13 Equipos de 2x36W 96 T.4.14 Costo de Mantención de cada Tipo de Kit 97 T.4.15 Costo de Implementación 97 T.4.16 Costo de Instalación 98 T.4.17 Costos de Tuberías 98 T.4.18 Costos de Mantención por Equipo 99 T.4.19 Resumen Costos de Mano de Obra por Equipo 99 T.4.20 Resumen Costos por Limpieza Cada 6 Meses 99 T.4.21 Resumen Costos de Mantención 100 T.4.22 Costos de Instalación de Cableado 100 T.4.23 Costos Totales 101 T.4.24 Aplicación del Cálculo de Consumo Diario de ACS 103 T.4.25 Llenado de Datos Solicitados en Algoritmo 103 T.4.26 Detalle de los Niveles de Demanda Mensual 104 T.4.27 Aplicación Identificación Comunal 105 T.4.28 Resumen de Costos 119 T.4.29 FNC para la Implementación de Paneles Fotovoltaicos 122 T.4.30 FNC para la Implementación de Termos Solares 124
  18. 18. XVI Índice de Gráficos Capítulo 2: Marco Teórico G.2.1 Principales Energías Utilizadas en el Mundo 19 G.2.2 Base Gráfica Niveles de Demanda Mensual 43 G.2.3 Consumo de Energía Térmica Residencial 44 Capítulo 3: Desarrollo de la Experiencia G.3.1 Porcentaje de Propietarios y Arrendatarios del Bloque N°2 50 G.3.2 Disposición de la Población para Implementar Paneles Fotovoltaicos 51 G.3.3 Monto de la Inversión que la Población está Dispuesta a Asumir Para la Implementación de Paneles Solares Fotovoltaicos 52 G.3.4 Porcentaje de la Población que está Dispuesta A invertir en la Implementación de ACS 53 G.3.5 Monto de la Inversión que la Población Está Dispuesta a Asumir Para la Implementación de ACS 54 G.3.6 Cantidad de Balones de Gas Utilizados en Invierno para Calefaccionar ACS 55 G.3.7 Cantidad de Balones de Gas Utilizados en Verano para Calefaccionar ACS 56 G.3.8 Calificación de la Iniciativa a Implementar 57
  19. 19. XVII Capítulo 4: Cálculo de Análisis Económico G.4.1 Aplicación de Niveles de Demanda Mensual 104 Índice de Ecuaciones Capítulo 2: Marco Teórico Ec.2.1 Flujo Luminoso 37 Ec.2.2 Índice del Local 38 Ec.2.3 Cálculo del Número de Luminarias 40
  20. 20. 1 Capítulo 1 Presentación 1.1 Preámbulo Uno de los grandes desafíos de nuestra época, es incorporar tecnologías limpias y novedosas a nuestras construcciones, con el fin de mejorar la habitabilidad de los inmuebles y la calidad de vida de quienes residen en dichos lugares, siendo estos tópicos los que nos motivan principalmente a realizar nuestra investigación. La Unidad Vecinal Portales es un excelente referente para realizar un estudio en este campo, ya que, reúne las condiciones necesarias para la instalación de equipos y dado a que es considerada un patrimonio arquitectónico dentro del mundo de la construcción, estudiarla sentará un gran precedente para ser replicado en construcciones de similares características. En la actualidad existe un gran número de edificaciones que se han quedado en el pasado, en cuanto a la implementación de nuevas tecnologías para suplir necesidades básicas de sus moradores, como lo son los paneles fotovoltaicos y los termos solares, de aquí nace nuestro proyecto de título “Análisis del Conjunto Habitacional “Villa Portales” con Respecto a la Implementación de Alimentación de ACS Mediante Paneles Térmicos Solares e Iluminación de Pasillos Mediante Paneles Fotovoltaicos”.
  21. 21. 2 El presente proyecto de título es la continuación de una línea investigativa, que tiene como referencia la investigación realizada en nuestra universidad llamada, “Análisis del Conjunto Habitacional “Villa Portales” con Respecto a la Reglamentación Térmica, Acústica e Ignifuga”.1 Nuestro trabajo se basara en el análisis del bloque N°2 de la UVP, debido a que al ser la continuación de una línea investigativa, es pertinente referirse al mismo bloque de estudio de la investigación anterior, para darle continuidad y generar una trazabilidad del edificio sometido a estudio. 1 (Michael Urra, Juan Vargas, 2013) Imagen 1.1.- Bloque N°2 Unidad Villa Portales Fuente: Memoria de Título “Análisis del Conjunto Habitacional “Villa Portales” con Respecto a la Reglamentación Térmica, Acústica e Ignífuga”- Universidad Central de Chile.
  22. 22. 3 Cabe destacar que el bloque en cuestión es uno de los más grandes dentro de la UVP, por lo que el alcance de desarrollar nuestro proyecto de título será mayor que si lo desarrolláramos en un bloque más pequeño. Dentro de las ventajas que presenta este bloque de departamentos, es su gran superficie en la cubierta para la instalación de equipos, lo cual es fundamental para lo que se pretende obtener con el desarrollo de la investigación. 1.2 Historia de la Unidad Vecinal Portales La unidad vecinal portales fue construida entre los años 1954 y 1966, ubicada en la comuna de Estación Central. La componen 31 hectáreas de las cuales de las cuales 6,2 están construidas, distribuidas en 19 bloque de departamentos, también existen casas de uno a dos pisos. Es importante mencionar que limita al sur y este con la Universidad de Santiago, y al norte y oeste con la comuna de Quinta Normal. La Unidad Vecinal está ubicada en el polígono definido por El Belloto, Las Sophoras, El Arrayán, Las Encinas, Av. Portales y General Velásquez.
  23. 23. 4 Dado a que nuestro país se encontraba en pleno proceso de modernización en los años 50, nace a partir de la necesidad de entregar soluciones habitacional para un gran número de familias, específicamente 1860.2 2 (PUCV, wiki.ead.pucv.cl, 2011) Imagen 1.2.- Distribución del Conjunto Habitacional Villa Portales Fuente: Artículo Descriptivo de la U.V.P
  24. 24. 5 1.3 Motivación y Antecedentes La principal motivación al momento de abordar nuestro proyecto de título, es la incorporación de tecnologías limpias y sustentables a edificios antiguos, con la finalidad de mejorar la calidad de vida de quienes habitan dichos inmuebles, generando una mejor habitabilidad. Dentro de las ventajas que destacan en la utilización de dichos equipos podemos apreciar sin mayores objeciones, que reduce la dependencia de combustibles fósiles, contribuyendo a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Teniendo en cuenta el tópico anterior, la energía solar es una fuente inagotable, limpia y confiable en contraste con los combustibles fósiles que son limitados y su utilización es perjudicial para la salud humana y del medio ambiente, ya que es precursora del cambio climático, por lo que todos los esfuerzos e iniciativas que se realicen en esta materia, contribuyen directamente a descontaminar y reducir nuestra dependencia del petróleo, gas, carbón, etc, para generar electricidad y/o calefaccionar nuestros hogares. En otro contexto al incorporar paneles fotovoltaicos y termos solares a edificios antiguos, se produce una renovación de parte del inmueble incorporándolo a nuevas tendencias y necesidades del chile actual, manteniendo la identidad de quienes residen en dichos inmuebles y el patrimonio histórico y cultural que estos representan.
  25. 25. 6 1.4 Hipótesis  H1: “Es viable en el aspecto técnico económico la implementación de termos solares y paneles fotovoltaicos en Bloque N°2 de la “Villa Portales”, considerando las demandas del sistema.”  H2: “No es viable en el aspecto técnico económico la implementación de termos solares y paneles fotovoltaicos en Bloque N°2 de la “Villa Portales”, considerando las demandas del sistema.” 1.5 Objetivos de la Investigación 1.5.1 Objetivo General “Realizar un análisis técnico económico para la implementación de ACS a través de paneles térmicos solares e iluminación de pasillos mediante paneles fotovoltaicos en el Bloque N°2 de la, “Villa Portales”, ubicada en la comuna de Estación Central, Santiago de Chile.” 1.5.2 Objetivos Específicos  Recopilar y estudiar las características del conjunto habitacional, en lo referente a las demandas, tanto de ACS como para iluminar pasillos.
  26. 26. 7  Estudiar las características técnicas y económicas de los paneles térmicos solares y fotovoltaicos.  Realizar un estudio técnico económico de la implementación de paneles térmico solares y fotovoltaicos para el Bloque N°2 de la “Villa Portales”. 1.6 Metodología de Trabajo La metodología que utilizaremos tendrá un carácter descriptivo, ya que en primera instancia se analizara la demanda de ACS, y los requerimientos eléctricos para iluminar espacios comunes donde describiremos los sistemas de luces led y el tradicional, los cuales contrastaremos para obtener el más conveniente que cumpla con los estándares lumínicos requeridos y así poder calcular la cantidad de paneles fotovoltaicos para suplir las exigencias requeridas. En cuanto al cálculo de ACS analizaremos la demanda total del Bloque en estudio para, proceder a cuantificar los equipos necesarios para satisfacer los requerimientos del sistema. Una vez obtenidos los requerimientos y la cantidad de equipos, realizaremos un análisis económico el cual contrastara el costo actual de iluminar espacios comunes con el costo de implementar dicho sistema. Mientras que en lo referente al consumo de ACS, trabajaremos con estimados de gastos, que se requiere para calefacción de agua caliente sanitaria, que se obtendrán mediante la realización de una encuesta.
  27. 27. 8 Capítulo 2 Marco Teórico 2.1 Fundamentos Teóricos de los Paneles Fotovoltaicos Para comenzar, se dirá que los paneles solares o también llamados placas solares, tienen la función de convertir la energía que nos proporciona el Sol, en electricidad. Para explicar qué es un panel solar, se explicará lo que es una célula o celda solar. Una celda solar es una pequeña placa que suele estar hecha de silicio cristalino que por su composición, convierte la luz del Sol en electricidad, entonces, un panel solar no es más que una placa grande en la que hay muchas celdas solares juntas.3 2.1.1 Funcionamiento de un Panel Solar Fotovoltaico Como se ha dicho, los paneles solares están formados por numerosas celdas solares. Las celdas son cristales de silicio o cristales de arseniuro de galio que son materiales semiconductores (es decir, materiales que pueden comportarse como conductores de electricidad o como aislantes, depende del estado en que se encuentren. Estos materiales se mezclan con otros, como por ejemplo, el fósforo o el boro, para darles al silicio o al arseniuro de galio una carga positiva o negativa. Solamente si estas celdas tienen carga positiva y negativa pueden generar electricidad, de lo contrario no la 3 (Areatecno, 2010)
  28. 28. 9 generarían. Esto se consigue construyendo una parte de la celda solar con un material semiconductor al que le sobran electrones (carga negativa, semiconductor del tipo P) y otra parte se hace con un material semiconductor que le faltan electrones (con carga positiva en sus átomos, semiconductor tipo N). Cuando esas celdas cristalinas cargadas positiva y negativamente se exponen a la luz del Sol directamente, producen corriente. La energía del Sol mueve los electrones de la parte de la celda que le sobran hacia la parte de la celda que le faltan. Este movimiento de electrones es la corriente eléctrica, por lo tanto, ya hemos conseguido generar corriente eléctrica de un punto a otro. Todas juntas hacen que se produzca un campo eléctrico en el panel solar. Entonces, el panel solar está compuesto de celdas solares positivas y negativas, la cuales se colocan en el panel intercalándolas y sujetándolas con hilo conductor, luego el panel puede colocarse donde sea más conveniente. Una vez colocado el panel, éste ya podrá recibir la luz directa del Sol, quien es la fuente más poderosa de energía para la Tierra. Sabemos que el Sol emite muchas partículas diferentes hacia la Tierra y los paneles solares están diseñados de tal manera que sólo absorban los fotones que emite el Sol, que son las partículas que reaccionarán con el silicio y el arseniuro generando electricidad en el panel4 . 4 (Areatecno, 2010)
  29. 29. 10 2.1.2 Ventajas de los Paneles Solares Fotovoltaicos La principal ventaja de utilizar paneles solares es que producen energía limpia y renovable, sin tener que recurrir a los recursos fósiles y energía nuclear. Debido a la insostenibilidad de seguir explotando los combustibles fósiles, la energía solar aparece como una opción que produce muy poca contaminación, en contraste, al uso de recursos fósiles, que libera grandes cantidades de gases tóxicos hacia la atmósfera, como lo son el dióxido de carbono, óxido de nitrógeno, gases fluorados, etc. Los paneles solares también ayudan a ahorrar energía e instalar un sistema renovable, además el mantenimiento de estos paneles solares es mínimo y su vida útil es bastante larga. Aunque al principio puedan resultar algo caros, en cuestión de años habremos recuperado la inversión inicial y estaremos recibiendo energía solar en nuestros hogares de forma gratuita, cosa que no pasa con los combustibles fósiles. Otra gran ventaja es la de por fin al monopolio de las empresas que nos suministran energía. Imagen 2.1.- Funcionamiento de un Panel Solar Fotovoltaico Fuente: Diario Cubano “Juventud Rebelde”
  30. 30. 11 Nosotros mismos podemos ser nuestros propios suministradores de energía gracias a los paneles solares. 2.1.3 Desventajas que Poseen los Paneles Solares Los paneles solares proporcionan energía limpia, sin embargo, su fabricación aún depende de energías no limpias. (El silicio o arseniuro de galio tienen que extraerse de la Tierra y luego son transformados en diferentes procesos para poder colocarlos en el panel, aparte de otros materiales que componen el panel).5 2.2 Fundamentos Teóricos de los Termos Solares Un calentador solar es un sistema que calienta agua sólo con la energía proveniente del sol y sin consumir gas y electricidad. Existen diferentes tipos de calentadores solares que conforman diferentes tipos de sistemas: Sistemas Compactos y Sistemas Split.6 5 (Solares, Chile Paneles, 2011) 6 (Agroterra, 2010)
  31. 31. 12 Los sistemas funcionan por efecto termosifón, es decir, el agua caliente pierde densidad y peso por lo que tiende a ascender de manera natural al acumulador de agua, mientras que el agua fría tiende a descender dentro de los tubos al vacío, ya que tiene mayor densidad y peso. El Movimiento del agua se realiza sin necesidad de bomba y no necesita ningún componente eléctrico o mecánico, esto hace a los equipos más fiables, fáciles de mantener y más duraderos.7 7 (Solares, Chile Paneles, 2011) Imagen 2.2.- Sistema Compacto Fuente: AGROTERRA, Sistemas Solares Imagen 2.3.- Sistema Split Fuente: Paneles Solares Chile
  32. 32. 13 2.2.1 Sistema Compacto Este tipo de sistema de termo solar consta del acumulador integrado con el colector, lo cual es bastante útil desde el punto de vista práctico ya que todo el sistema es integrado y se instala por lo general en la cubierta de los edificios.8 8 (Energía, Guía-practica-de-una-instalacion-de-energia-solar-termica) Imagen 2.4.- Esquema de Funcionamiento, Sistema Termosifón Fuente: Hissuma Solar Argentina Imagen 2.5.- Esquema de Funcionamiento, Sistema Compacto Fuente: Terra Ecología Práctica
  33. 33. 14 2.2.2 Sistema Split Este tipo de sistema termo solar consta del colector separado del acumulador de agua. El colector se puede instalar en la azotea o pared mientras que el acumulador se puede instalar en cualquier lugar, así el sistema entero es armonioso con la casa o edificio. El movimiento del agua en el sistema es realizado por una bomba de circulación (circulación forzada), la cual por medio de un sensor de temperatura, automáticamente dirigirá el curso del agua entre el colector y el acumulador.9 9 (Esolar_Split, 2013) Imagen 2.6.- Esquema de Funcionamiento, Sistema Split Fuente: KHUN, Sistemas Split
  34. 34. 15 2.2.3 Tubos al Vacío Los Tubos al vacío son el motor del calentador de agua solar, es decir, ellos absorben la energía solar convirtiéndola en calor para su uso en la calefacción de agua. Los Tubos al vacío ya se han utilizado durante años en Alemania, Canadá, China y Reino Unido. Hay varios tipos de tubos de vacío que se utilizan en la industria solar y los más comunes son los "de dos tubos de vidrio". Este tipo de tubo es elegido por su fiabilidad, rendimiento y bajo costo de fabricación. Cada tubo de vacío consiste en dos tubos de vidrio de cristal de borosilicato extremadamente fuerte. El tubo externo es transparente, permitiendo que los rayos de sol pasen a través de este, con una reflexión mínima. El tubo interno está cubierto con una capa especial selectiva de nitrato de aluminio que cuenta con una excelente absorción de la radiación solar y propiedades mínimas de reflexión. La parte superior de los dos tubos se fusiona y el aire contenido en el espacio entre las dos capas de vidrio se bombea mientras se expone el tubo a altas temperaturas. Esta "evacuación" de los gases forma un vacío, que es un factor importante en el desempeño de los tubos. El vacío es un excelente aislante. Esto es importante porque una vez que el tubo al vacío absorbe la radiación del sol, la convierte en calor. El vacío ayuda a lograr este objetivo. Las propiedades de aislamiento son tan buenas que mientras que el interior del tubo puede ser de 150 ºC, el tubo exterior es frío al tacto. Esto significa que los calentadores de agua con tubo al vacío pueden funcionar bien en climas fríos. A fin de mantener el vacío entre las dos capas de vidrio, se usa un captador de
  35. 35. 16 bario (el mismo que en los tubos de televisión). Durante la fabricación de los tubos de vacío, se expone este captador a las altas temperaturas que hace que la parte inferior del tubo de vacío se cubra con una capa pura de bario. Esta capa de bario absorbe activamente cualquier emanación de CO, CO2, N2, O2, H2O, lo que ayuda a mantener el vacío. La capa de bario también proporciona una indicación visual clara de la situación de vacío. El color de la capa de bario, plata, indica que hay vacío, a su vez, el blanco si el vacío se pierde. Esto hace que sea fácil determinar si un tubo está en buenas condiciones.10 10 (Biodisol, 2012) Imagen 2.7.- Tubos al Vacío Fuente: Biodisol Argentina Imagen 2.8.- Comparación Tubo Intacto v/s Tubo Defectuoso Fuente: Biodisol Argentina
  36. 36. 17 2.3 Ventajas de la Energía Solar Siendo el norte de nuestro país uno de los lugares con mayores índices de radiación solar en el mundo, es importante que se desarrollen a gran escala, proyectos de generación eléctrica mediante la captación solar. A continuación expondremos una serie de antecedentes que avalan la implementación de este tipo de iniciativas y que dejan en evidencia las ventajas de utilizar la energía solar:11  Este tipo de energía no contamina.  Es una fuente inagotable de energía.  Es un sistema de aprovechamiento de energía idóneo para zonas donde la red eléctrica no tiene cobertura, (zonas rurales, montañosas, islas), o es dificultoso y costoso su traslado.  Los sistemas de captación solar que se suelen utilizar son de fácil mantenimiento, lo que facilita su elección.  A medida que la tecnología va avanzando los valores de estos equipos disminuye, mientras que el costo de los combustibles fósiles aumenta con el paso del tiempo porque cada vez son más escasos.  La única inversión es el coste inicial del equipo, pues no requiere de ningún combustible para su funcionamiento.  La energía solar fotovoltaica no requiere ocupar ningún espacio adicional, ya que puede instalarse en tejados. 11 (erenovable, 2014)
  37. 37. 18  Es un sector que promueve la creación de empleos, necesario para la fabricación de células y paneles solares, como para realizar la instalación y el mantenimiento de la misma. 2.4 Principales Energías Utilizadas a Nivel Mundial Chile, a diferencia de muchos países, no tiene centrales nucleares con fines de generación eléctrica. La base de la matriz energética en Francia es producida con esta energía, con cerca del 80% de la generación. Japón, Canadá, España y Estados Unidos, producen electricidad con energía nuclear, pero en menor medida, entre un 12% y un 25% del total. Brasil y Canadá basan su producción en la hidroelectricidad, mientras que Estados Unidos, China, España, Japón y Australia, son altamente dependientes de centrales térmicas. En energías renovables no convencionales, el porcentaje de generación es considerablemente menor, salvo en España, donde el 9% es producida principalmente mediante centrales eólicas. Como referencia, Estados Unidos produce 70 veces más electricidad que Chile, Japón 18 veces y Francia 10 veces.12 12 (Camchal-solar, 2013)
  38. 38. 19 2.5 Potencial Chileno de Energías Renovables no Convencionales A continuación se expondrá la opinión de un experto estadounidense en materia energética, que califica a Chile como un país muy afortunado, al tener un potencial energético solar, de primer nivel mundial. Dicho texto viene a reafirmar nuestra convicción en fomentar el uso de este tipo de energía, generando proyectos que contemplen la utilización de la energía solar de manera seria y masiva, y exponer todos los beneficios para el entorno social y medio ambiental que implica su implementación. Para contextualizar lo dicho en el extracto, debemos remontarlo al momento en el que se realizó el Seminario “Lunes 14 de mayo del 2012”, en la ciudad de Santiago, al medio “Efe”, encargado de la difusión.13 13 (EFE, 2012) Gráfico 2.1.- Principales Energías Utilizadas en el Mundo Fuente: CORFO, IX Foro Chileno-Alemán, de Energías Renovables.
  39. 39. 20 Según Patrick McCully, ecologista y experto en temas de energía, aseguró que “El norte de Chile tiene el recurso energético más grande en el planeta, como es el solar, pero los Gobiernos no lo han sabido aprovechar. McCully, que participará en Santiago en el seminario "Chile, en la dirección correcta. La matriz energética que el país necesita", dijo hoy a Efe que Chile "Es muy afortunado en no tener petróleo y carbón, contaminantes graves, pero lamentablemente no ha sabido utilizar las energía limpias que tiene en su propio territorio". "En el norte de este país, existe el recurso más grande del mundo que es la energía solar, pero hasta ahora la capacidad instalada es ridícula. Ahora los costos de energía solar han bajado rápido en todo el mundo y, sin duda, es una de las energías más limpias", recalcó. El ecologista, actual director ejecutivo de Black Rock Solar (BRS), una ONG que construye sistemas fotovoltaicos para escuelas, municipalidades y comunidades indígenas en el estado de Nevada, sostuvo que “En Europa, por ejemplo, hay más energía solar que energía eólica o de gas”. Frente al tema de las represas, que en Chile han causado tanta molestia en los grupos ecologistas, parlamentarios y vecinos, McCully aseguró que “Muchas veces los costes de las represas son mucho más grandes que los beneficios”. “En el mundo hay más 50 mil grandes represas que han causado destrucción en las poblaciones, plantaciones y en los animales debido a las inundaciones y nadie paga por ello”, aseguró el ecologista que lleva veinte años combatiendo la construcción de
  40. 40. 21 embalses. Sostuvo que las represas son perjudiciales para todo el ecosistema mundial "Especialmente porque los ríos deben cuidarse, es agua dulce, y porque los flujos de los ríos están cambiando, debido al cambio climático". "Por eso que las represas para crear electricidad, muchas veces no son rentables, más aún cuando en todo el mundo tenemos un problema de sequía y en el problema particular de Chile tiene que ver con los paisajes y también por los kilómetros de línea (carretera eléctrica) que van a cruzar por muchas tierras", añadió. Recordó que en lugar de represas, “Chile no sólo tiene las mejor energía solar en el norte del país, tiene también energía eólica impresionante, por cuanto posee cuatro mil kilómetros de costa y los vientos allí son fuertes", apostilló. "Pero en Chile se necesita voluntad política que solucione los problemas energéticos, donde hay un puñado de compañías que manejan el sector y el Gobierno no hace nada en la planificación de éste", apuntó el experto que el jueves dará una clase magistral en el campus de la Universidad de Talca, en Santiago. En esta línea señaló que “El Gobierno no debería haber permitido que se generara el proyecto Hidroaysén, en la Patagonia chilena, cuya iniciativa, a cargo de un consorcio integrado por Endesa Chile y Colbún, entre otras empresas, supone una inversión de 3.200 millones de dólares y la inundación de unas 5.000 hectáreas para la construcción de cinco presas para generar 2.750 megavatios de energía eléctrica al año”.
  41. 41. 22 El proyecto, rechazado por organizaciones ecologistas y parte de la comunidad de la región de Aysén, fue aprobado el pasado 13 de mayo por la Comisión de Evaluación Ambiental de esa región de Chile, situada a 1.600 kilómetros al sur de Santiago. Desde entonces, en Santiago y otras ciudades de Chile se han sucedido protestas contra el proyecto que ha congregado a decenas de miles de personas, mientras el consorcio ha desplegado una campaña publicitaria para defenderlo. En tanto, el pasado viernes, la Justicia chilena paralizó el proyecto hidroeléctrico Río Cuervo, que contempla la construcción de una represa en la Patagonia chilena, con una inversión de 645 millones de dólares, tras un recurso de protección presentado por grupos ecologistas”14 . 2.6 Uso Racional de la Energía El uso racional de la energía eléctrica es el uso consciente para utilizar lo estrictamente necesario. Esto lleva a maximizar el aprovechamiento de los recursos naturales que en la actualidad comienzan a escasear en todo el mundo. En casi todos los países del mundo, en particular en su sector energético se vienen implementando políticas de uso racional de la energía eléctrica ya que la 14 (ChileHoy, 2012)
  42. 42. 23 población y el consumo crecen a gran velocidad generando la saturación de las líneas de distribución y los riesgos de desabastecimiento eléctrico. Según estimaciones de la Agencia Internacional de la Energía, el uso racional de la energía, tanto a nivel domiciliario como a nivel industrial implicaría un ahorro en el consumo del 15 al 20%. Este ahorro prorrogaría el agotamiento de los recursos no renovables utilizados en la generación de electricidad, permitiendo a los países encarar obras y devolverle al sistema su adecuado funcionamiento. La principal estrategia en la actualidad para hacer un uso racional de la energía consiste en la demanda con una canasta energética en el cual las energías renovables tienen un importante peso. Esto con el fin de colaborar con la mitigación del cambio climático y reducir la dependencia de combustibles fósiles. Desde ya esto varía con cada país, sus políticas y su compromiso ambiental. Mientras países como Alemania, Austria, España invierten fuertemente en renovables otros lo hacen de manera moderada y otros de forma simbólica.15 2.7 Eficiencia Energética La eficiencia energética es una práctica que tiene como objeto reducir el consumo de energía. Los individuos y las organizaciones que son consumidores directos de la energía pueden reducir el consumo energético para disminuir costos y promover 15 (wikipedia, energía, 2013)
  43. 43. 24 sostenibilidad económica, política y ambiental. Los usuarios industriales y comerciales pueden desear aumentar eficacia y maximizar así su beneficio. El consumo de la energía está directamente relacionado con la situación económica y los ciclos económicos, por lo que es necesaria una aproximación global que permita el diseño de políticas de eficiencia energética. A partir de 2008 la ralentización del crecimiento económico significó una reducción del consumo a nivel global que tuvo su efecto sobre la emisión de gases de efecto invernadero (GEI). Entre las preocupaciones actuales está el ahorro de energía y el efecto medioambiental de la generación de energía eléctrica, buscando la generación a partir de energías renovables y una mayor eficiencia en la producción y el consumo, que también se denomina ahorro de energía.16 2.8 Subsidios para Mejoramiento o Equipamiento Comunitario Buscando una manera para financiar nuestro proyecto, y acortando el periodo de recuperación de la inversión, encontramos el subsidio que permite construir, mantener o reparar el equipamiento comunitario o los bienes nacionales de uso público. Dicho subsidio corresponde al Título I de protección del patrimonio familiar, y está regulado por el Decreto Supremo N°255 de 2006, de Vivienda y Urbanismo. 16 (wikipedia, eficiencia, 2012)
  44. 44. 25 Este subsidio permite a familias vulnerables o de grupos emergentes construir, mantener o reparar el equipamiento comunitario o los bienes nacionales de uso público cercanos a sus viviendas, o efectuar obras en el terreno donde se emplaza su condominio. Apoya el financiamiento de las siguientes obras:  Mejoramiento de Espacios Públicos: Cierros, iluminación y otras similares.  Construcción o Mejoramiento de Inmuebles de Equipamiento Comunitario: Infocentros, juegos infantiles, sedes sociales, multicanchas, mobiliario urbano y otras similares.  Mejoramiento en el Terreno de la Copropiedad: Áreas verdes, estacionamientos, juegos infantiles, luminarias, cierres perimetrales y otras similares.  De Innovaciones de Eficiencia Energética en Espacios públicos, Equipamiento o Bienes Comunes No Construidos: Colectores solares, iluminación solar, tratamientos de separación de aguas y otras similares. El subsidio máximo que se puede obtener varía de 12 a 16 UF, de acuerdo a la comuna en la que se ubique la vivienda, los postulantes deben aportar un ahorro mínimo de 1 UF. Está dirigido a familias propietarias o asignatarias de una vivienda social o cuyo valor de tasación no supere las 650 UF, construida por el Estado o por el sector privado con o sin subsidio habitacional y localizada en zonas urbanas o rurales. También pueden postular familias arrendatarias en caso de proyectos de mejoramiento de espacios
  45. 45. 26 públicos, o de proyectos de construcción o mejoramiento de inmuebles destinados a equipamiento comunitario.17 2.8.1 Requisitos para la Postulación  Tener mínimo 18 años de edad.  Los interesados deben estar constituidos como grupo organizado.  Ser propietario o asignatario (postulante o cónyuge) de una de las viviendas que integre el proyecto, la cual debe catalogarse como social o su tasación no debe superar las 650 UF (de acuerdo a la metodología que señala el reglamento); excepto si se postula a obras de mejoramiento de espacios públicos o de construcción o mejoramiento de equipamiento comunitario.  Acreditar haber depositado el ahorro mínimo al último día del mes anterior al de inicio de la postulación, en algún tipo de cuenta de ahorro que contemple reajustabilidad y facultad de bloquearse y desbloquearse.  Los postulantes a obras de Mejoramiento de Espacios Públicos o de Proyectos de Construcción o Mejoramiento de Inmuebles destinados a Equipamiento Comunitario, pueden eximirse de presentar el ahorro mínimo si cuentan con aportes de terceros que a lo menos le sean equivalentes.  Cuando la suma del subsidio y el ahorro sea menor al costo total del proyecto, se debe contar con aportes adicionales. 17 (MINVU, 2006)
  46. 46. 27  No haber sido beneficiado (postulante y cónyuge) con un subsidio del programa de Mejoramiento de la Vivienda Familiar y su Entorno.  Contar con asesoría de un Prestador de Servicios de Asistencia Técnica (Psat).  Contar con un constructor o contratista inscrito en el Registro de constructores del Minvu, para la ejecución de las obras.  Contar con autorización de los copropietarios, cuando el proyecto afecte bienes comunes de un condominio.  Contar con permiso de edificación de la Dirección de Obras Municipales (DOM), cuando el proyecto lo requiera.  Si el proyecto se ubica en terreno municipal, contar con un comodato de a lo menos 10 años a favor del grupo postulante.  Si el proyecto se ubica en bienes nacionales de uso público debe contar con permiso municipal para intervenirlo. 2.8.2 Modo de Postulación Se postula a los llamados en grupo, a través de un Prestador de Servicios de Asistencia Técnica (Psat), en las fechas que el Minvu indique. El Psat ingresará al Serviu la documentación que exige el programa y velará por que los interesados cumplan todos los requisitos para postular.18 18 (MINVU, 2006)
  47. 47. 28 2.8.3 Criterios de Selección Luego que el Psat ingresa los proyectos al Serviu se efectúa un proceso de evaluación, pasando a la etapa de selección aquellos que resultaron “calificados”. La selección se realiza por estricto orden de puntaje, hasta agotar los recursos asignados a cada región en los respectivos llamados.19 Los factores de puntaje son los siguientes:  Antigüedad de la postulación.  Ficha de Protección Social (FPS). La presentación de este instrumento será voluntaria.  Vulnerabilidad del grupo o familia (adultos mayores, enfermos catastróficos, discapacitados, menores de 15 años, personas reconocidas en el Informe Valech y familias monoparentales).  Mejoramiento de un bien nacional de uso público.  Equipamiento comunitario y/o mejoramiento del entorno cuyo destino sea infocentros.  Tipo de proyecto. Los resultados de la selección se pueden conocer aproximadamente 45 días después de cerrado el período de postulación correspondiente. 19 (MINVU, 2006)
  48. 48. 29 2.9 Renovación de Edificios Antiguos La renovación, modernización y remodelación de un edificio existente es la misión preponderante del campo de la construcción en el siglo XXI. Esto se refiere a la incorporación de sistemas modernos con el fin de cumplir con las exigencias técnicas, normativas y medioambientales, que los estándares actuales y tendencias modernas exigen, con respecto al proyecto original, y al que, si no se planifica su demolición, se le debe adjudicar características que lo mantengan vigente y a la vanguardia de las expectativas del siglo XXI. El ambiente inmobiliario se modifica con el tiempo, limitado por los cambios técnicos y las exigencias de la ubicación (infraestructura, desarrollo urbano y regional) así como por la evolución político-social (por ejemplo, los tipos de trabajo y los hábitos de vida). Por lo general, el resultado de esto son cada vez mayores pretensiones del usuario, que se modifican constantemente.20 20 (Restauraciones, Knauf, 2011)
  49. 49. 30 Tabla 2.1.- Factores Influyentes en la Renovación de Inmueble Fuente: Knauf Restauraciones
  50. 50. 31 2.10 Especificación de Consumos Para realizar el cálculo de requerimientos, para la implementación de ACS, nos apoyaremos en la tabla 2.2. Dicha tabla debe ser considerada a modo de referencia, para los consumos de cada artefacto contenido en ella, debido a que los requerimientos de ACS serán calculados con mayor precisión mediante el algoritmo de “contribución solar mínima” desarrollado por la superintendencia de electricidad y combustibles. Tabla 2.2.- Consumo por Tipo de Artefactos TIPOS DE Q Inst (lt/min) ARTEFACTOS AGUA FRÍA AGUA CALIENTE Inodoro 10 Inodoro con válvula automática Especificación fabricante Baño lluvia 10 10 Baño tina 15 15 Lavatorio 8 8 Bidet 6 6 Urinario 6 Urinario con válvula automática Especificación fabricante Lavaplatos 12 12 Lavadero 15 15 Lavacopas 12 12 Bebedero 5 Salivero dentista 5 Llave de riego 13mm 20 Llave de riego 19mm 50 Urinario con cañería perforada/m 10 Duchas con cañería perforada/m 40 Fuente: Manual de Agua Potable, F. Moore
  51. 51. 32 2.11 Sustentabilidad A continuación expondremos una definición bastante amplia del concepto de sustentabilidad, donde explica todas las aristas necesarias para alcanzar dicho estatus. El alcance que cobra este concepto es sumamente importante para el desarrollo de nuestra investigación, ya que expone todos los puntos de vista, tanto sociales, políticos, económicos y medioambientales, que deben ser considerados a la hora de concebir un proyecto que respete este concepto. Es bastante común confundir la “sustentabilidad”, con la “sostenibilidad”, diferencias que aclararemos a continuación. “La sustentabilidad para una sociedad significa la existencia de condiciones económicas, ecológicas, sociales y políticas que permitan su funcionamiento de forma armónica a lo largo del tiempo y del espacio. En el tiempo, la armonía debe darse entre las generaciones actuales y las venideras; en el espacio, la armonía debe generarse entre los diferentes sectores sociales, y entre la población con su ambiente”. “No puede haber sustentabilidad en una sociedad cuando la riqueza de un sector se logra a costa de la pobreza del otro, cuando unos grupos reprimen a otros, cuando se están destruyendo o terminando los bienes de la naturaleza o cuando el hombre ejerce diversos grados de explotación, violencia y marginación contra otro grupo humano. Tampoco podrá haber sustentabilidad en un mundo que tenga comunidades, países o regiones que no sean sustentables. La sustentabilidad debe ser global, regional, local e individual y debe darse en el campo ecológico, económico, social y político”. “A veces se usan indistintamente conceptos como sostenible y sustentable aunque sus significados sean distintos. Sostenible viene de sostener y sustentable de
  52. 52. 33 sustentar, las cosas se sostienen desde afuera pero se sustentan desde adentro. Mientras la sostenibilidad se podría lograr con acciones decididas desde afuera, la sustentabilidad requiere que las acciones se decidan desde adentro; en forma autónoma. Además, lo que interesa hacer sustentable es la sociedad, no necesariamente el llamado desarrollo”21 . 2.11.1 En lo Económico  Generar riqueza en forma y cantidades adecuadas.  Redistribuir la riqueza.  Fomentar un intercambio equitativo de recursos entre los diferentes sectores sociales.  Hacer un uso eficiente de los recursos.  Aprovechar eficientemente los servicios ambientales.  Reducir la dependencia de recursos no renovables.  Descentralizar y diversificar la capacidad productiva.  Fortalecer una actividad económica equilibrada (producción y consumo), tanto a nivel local como regional. 21 (Sustent, Amarrtya)
  53. 53. 34 2.11.2 En lo Social  Promover el ejercicio responsable de la libertad humana.  Adoptar valores que generen comportamientos armónicos con la naturaleza y entre los seres humanos.  Mantener un adecuado nivel de vida en la población.  Mantener niveles satisfactorios de educación, capacitación y concientización.  Garantizar una situación de equidad entre el hombre y la mujer.  Facilitar la creación y diversidad cultural.  Promover solidaridad entre personas y comunidades.  Garantizar espacios laborales dignos y estables. 2.11.3 En lo Ecológico  Mantener la diversidad de ecosistemas, diversidad de especies y diversidad genética.  Mantener la permanencia y equilibrio dinámico de los ecosistemas.  Garantizar el funcionamiento adecuado de los ciclos ecológicos.
  54. 54. 35  Reaccionar adecuadamente a las características esenciales de la naturaleza.  Regirse por el criterio de mínima perturbación de la naturaleza.  Mantener niveles adecuados de austeridad.  Mantener niveles adecuados de calidad y disponibilidad de bienes como el aire, el agua, el suelo, el clima y la energía. 2.11.4 En lo Administrativo  Desarrollar estructuras democráticas en las comunidades y regiones.  Empoderar comunidades y sectores vulnerables como niños, ancianos y mujeres.  Redistribuir el poder económico y político.  Descentralizar la toma de decisiones.  Fomentar relaciones solidarias entre comunidades y regiones.  Establecer un marco jurídico que garantice el respeto a las personas y al ambiente.  Adoptar y respetar las convenciones internacionales.  Realizar planes municipales y nacionales integrales.
  55. 55. 36 2.12 Iluminación para Sectores de Pasillos Los parámetros que definen la calidad de una iluminación dependen de la finalidad de la misma (iglesias, teatros, sala de conciertos, aulas, museos, etc.) pero en todo caso han de responder a ciertas exigencias comunes como las siguientes: 1. Nivel de iluminación: Iluminancias que se necesitan (niveles de flujo luminoso (lux) que inciden en una superficie) 2. Distribución de luminancias en el campo visual. 3. Limitación del deslumbramiento. 4. Modelado: Limitación del contraste de luces y sombras creado por el sistema de iluminación. Si se siguen todos estos parámetros se conseguirá un buen diseño lumínico, sin olvidar nunca que la elección adecuada de cantidad y calidad de la iluminación va en función del espacio que se va a iluminar y de la actividad que él se realizará. En nuestro caso, para realizar el proceso de cálculo de iluminación general en instalaciones interiores utilizaremos el Método de los Lumenes, también denominado, Sistema General o Método del Factor de Utilización. El método de los lumenes es una forma muy práctica y sencilla de calcular el nivel medio de la iluminancia en una instalación de alumbrado general. Proporciona una iluminancia media con un error de ± 5 % y nos da una idea muy aproximada de las necesidades de iluminación.22 22 (arqhys, 2012)
  56. 56. 37 2.12.1 Flujo Luminoso El flujo luminoso está definido por la siguiente ecuación: Ecuación 2.1.- Flujo Luminoso Fuente: UNGE, Iluminación y Energía Dónde:  Em = nivel de iluminación medio (en LUX)  ΦT = flujo luminoso que un determinado local o zona necesita (en LÚMENES)  S = superficie a iluminar (en m²). Este flujo luminoso se ve afectado por coeficientes de utilización (CU) y de mantenimiento (Cm), que se definen a continuación:  Cu = Coeficiente de utilización. Es la relación entre el flujo luminoso recibido por un cuerpo y el flujo emitido por la fuente luminosa. Lo proporciona el fabricante de la luminaria.  Cm = Coeficiente de mantenimiento. Es el cociente que indica el grado de conservación de una luminaria.
  57. 57. 38 Tabla 2.3.- Iluminación para Recintos 2.12.2 Índice del Local El índice del local está definido por la siguiente ecuación: Ecuación 2.2.- Índice del Local Fuente: Normativa de Alumbrado, SEC
  58. 58. 39 Los coeficientes que tomaremos corresponden a lugares oscuros ya que el pasillo cuenta con pintura color claro en paredes y cielo, piso corresponde a hormigón por lo que en este caso los coeficientes nos quedaran: 0.5 para el cielo, 0.3 para las paredes y 0.1 para el piso. Tabla 2.4.- Factores de Corrección 2.12.3 Coeficiente de Mantenimiento Este coeficiente hace referencia a la influencia que tiene en el flujo que emiten las lámparas el grado de limpieza de la luminaria. Dependerá, por consiguiente, del grado de suciedad ambiental y de la frecuencia de la limpieza del local. Para determinarlo, suponiendo una limpieza periódica anual, se pueden tomar los siguientes valores: Fuente: UNGE, Iluminación y Energía
  59. 59. 40 Tabla 2.5.- Definición del Coeficiente de Mantenimiento 2.12.4 Cálculo del Número de Luminarias El número de luminarias a instalar estará definido por la siguiente ecuación: Ecuación 2.3.- Cálculo del Número de Luminarias Dónde:  NL = número de luminarias  ΦT = flujo luminoso total necesario en la zona o local  ΦL = flujo luminoso de una lámpara (se toma del catálogo)  n = número de lámparas que tiene la luminaria Fuente: UNGE, Iluminación y Energía Fuente: UNGE, Iluminación y Energía
  60. 60. 41 2.13 Cálculo de ACS Para definir el consumo de ACS utilizaremos el “algoritmo de verificación del cumplimiento de la contribución solar mínima, (CSM)”, procedente de la Superintendencia de Electricidad y Combustible (Combustible). Dicho algoritmo cuenta con un seleccionador que determina el consumo según el número de dormitorios del departamento. Tabla 2.6.- Cálculo de Consumo Diario de ACS Posteriormente se debe ingresar el volumen de almacenamiento total del sistema el cual está dado por el volumen del equipo a utilizar, por la cantidad de estos. La superficie de los colectores, está dada por su área unitaria, por el total de las unidades a instalar. En cuanto a la inclinación que debe tener el colector solar, esta deberá garantizar el máximo rendimiento del equipo, considerando una orientación norte, para que la incidencia solar sea aprovechada de manera óptima. Fuente: Best Erergy
  61. 61. 42 El factor global de perdidas (UL), se refiere a la perdida de energía referida a la temperatura ambiente, en la cual se instalara el equipo. La eficiencia optica (ηo), corresponde básicamente a la eficiencia con la cual opera el equipo, la cual debe ser especificada por el fabricante del mismo. En cuanto al último factor relevante, que dice relación con las perdidas por sombras, solo debe ser cuantificada en el caso de que se produzca alguna sombra sobre el colector solar, y debe ser considerada en términos porcentuales con respecto al tiempo de incidencia de esta sobre el equipo. Tabla 2.7.- Datos Solicitados en Algoritmo Fuente: Best Erergy
  62. 62. 43 Para que el algoritmo calcule correctamente la contribución solar mínima, se debe seleccionar la comuna en la cual se está trabajando, este cuenta con los datos necesarios para realizar el cálculo, como las coordenadas geográficas de la comuna en cuestión, la temperatura ambiente, temperatura del agua en la red, etc. Tabla 2.8.- Identificación Comunal Una vez ingresados los datos al software, este realizará automáticamente, la curva de contribución solar, teniendo en consideración la demanda mensual de kw/h y la contribución solar del sistema. Fuente: Best Erergy Gráfico 2.2.- Base Gráfica para Niveles de Demanda Mensual Fuente: Best Energy
  63. 63. 44 2.14 Consumo de Energía Térmica Residencial Mucho se habla hoy en Chile de las nuevas tecnologías de ahorro energético que utilizan energías renovables. Ya sea con energía solar térmica, calderas de condensación, bombas de calor, biomasa, etc., todas tecnologías ampliamente probadas en nuestro país, que están penetrando progresivamente el mercado y ganando un espacio cada vez más significativo, lo cual es esperable considerando el aumento en la oferta de productos que nos permiten sacar provecho de un potencial ahorro energético. En Chile, el tema a nivel residencial es más sensible que en los países desarrollados, ya que el porcentaje del consumo energético en calefacción y cocción de alimentos, es más del doble del consumo energético en ACS de acuerdo ha como se destaca en el siguiente gráfico:23 Gráfico 2.3.-Consumo de Energía Térmica Residencial Fuente: Estudio CNE 2008, cámara chilena de refrigeración y climatización. 23 (climatización, Cámara chilena de refrogeración y climatización)
  64. 64. 45 Capítulo 3 Desarrollo Para la recolección de información se ha de realizar una encuesta que pretende dar mayor veracidad a la investigación y un sustento real que sirva para determinar si la población en general está dispuesta a realizar la inversión para la implementación de estos sistemas, además de obtener datos de gastos de electricidad y ACS, entre otros y saber la opinión de la población con respecto a la implementación de estos. Debido a la necesidad de obtener parámetros relevantes para la elección de los equipos, nace la necesidad de elaborar una encuesta que busque develar los valores máximos que la población está dispuesta a invertir tanto para la iluminación de espacios comunes, como para ACS. Dicho sea de paso, también se busca obtener datos de gastos actuales en que incurren los moradores de los departamentos para solventar ambos ítems. 3.1 Encuesta El universo corresponde a 217 departamentos distribuidos en cinco plantas, dentro de los cuales se tomará una muestra de 68 viviendas que serán encuestadas.  10% de error.  90% nivel de confianza.
  65. 65. 46 3.1.1 Contenido del Sondeo 1. ¿Es usted propietario o arrendatario de la vivienda? ______ Propietario ______Arrendatario (Con esta pregunta se busca determinar el estado de los moradores.) 2. ¿Está dispuesto/a a asumir el gasto para la implementación de paneles solares fotovoltaicos para la iluminación de pasillos, considerando que bajarían en $1.500 aproximadamente los gastos comunes mensualmente? ______Si ______No (Con la presente pregunta se busca saber si efectivamente los habitantes están dispuestos a asumir la inversión que implica implementar este sistema.) Nota: Dicho valor de referencia, corresponde al gasto promedio actual, que destinan los moradores para la iluminación de espacios comunes. 3. ¿Cuánto usted estaría dispuesto a invertir en este ítem (en pesos)? A) 50.000 < 100.000 B) 100.000 < 150.000 C) 150.000 < 200.000 D) 200.000 < 250.000 E) Más de 250.000
  66. 66. 47 (Se busca obtener el tipo de equipo a utilizar, basado en los precios de mercado.) 4. ¿Está dispuesto/a usted a asumir el gasto para la implementación de ACS a través de paneles térmico solares, considerando que se reducirá en un 28 % su gasto de calentamiento de agua? ______Si ______No (Con la presente pregunta se busca saber si efectivamente los habitantes están dispuestos a asumir la inversión que implica implementar este sistema.) 5. ¿Cuánto usted está dispuesto a invertir en este ítem (en pesos)? A) Menos de 250.000 B) 250.000 < 300.000 C) 300.000 < 350.000 D) 350.000 < 450.000 E) Más de 450.000 (Se busca obtener el tipo de equipo a utilizar, basado en los precios de mercado.)
  67. 67. 48 6. ¿Cuál es el monto que usted gasta actualmente para la iluminación de espacios comunes en los meses de mayor consumo (Junio, Julio, Agosto)?  Gasto específico: ¿…………? (Gasto promedio de estos tres meses correspondientes al año 2013, para la iluminación principalmente de pasillos.) 7. ¿Cuánto gasta actualmente para la iluminación de espacios comunes en los meses de menor consumo (Diciembre, Enero, Febrero).?  Gasto específico: ¿…………? (Gasto promedio de estos tres meses correspondientes al año 2013, para la iluminación principalmente de pasillos.) 8. ¿Cuántos balones de gas licuado de 15 kg, utiliza en su hogar, para los meses de invierno (Junio, Julio, Agosto)? A) Menos de un balón B) Un balón C) Dos balones D) Tres balones E) Más de tres balones
  68. 68. 49 (La presente pregunta busca determinar el gasto en el que se incurre para calefaccionar ACS. Correspondiente a balones1 kg de gas licuado.) 9. ¿Cuántos balones de gas licuado de 15 kg, utiliza en su hogar, para los meses de verano, (Diciembre, Enero, Febrero)? A) Menos de un balón. B) Un balón. C) Dos balones. D) Tres balones. E) Más de tres balones. (La presente pregunta busca determinar el gasto en el que se incurre para calefaccionar ACS. Correspondiente a balones15kg de gas.) 10. ¿Cómo calificaría usted la iniciativa que se pretende implementar? F) Mala G) Regular H) Buena I) Muy buena (Esta pregunta está destinada a calificar la iniciativa a implementar.)
  69. 69. 50 3.1.2 Resultados de la Encuesta A continuación se exponen los resultados obtenidos de la encuesta, los cuales serán de gran ayuda para implementar el presente proyecto, ya que estos muestran los parámetros bajo las cuales se tendrá que trabajar, tanto de consumo, como de presupuesto. Cabe destacar la gran utilidad de este medio, para obtener la opinión de la población y dilucidar cualquier objeción con respecto a la ejecución del proyecto. 77% 23% ¿Es usted propietario o arrendatario de la vivienda? Propietario Arrendatario Gráfico 3.1.- Porcentaje de Propietarios y Arrendatarios del Bloque N°2 Fuente: Elaboración Propia
  70. 70. 51 Los resultados arrojan un 77% de propietarios, contra un 23% de arrendatarios, datos sumamente relevantes para tomar la decisión de rechazar o aceptar el proyecto, por lo que los datos obtenidos con las preguntas siguientes tienen un gran sustento. Los resultados obtenidos muestran que un 83% de los encuestados está dispuesto a asumir el gasto para la implementación de paneles solares fotovoltaicos, mientras que un 17 % no estaría dispuesto a realizar la inversión. Los resultados son concluyentes a la hora de validar la opinión de gran parte de la población, y demuestra la voluntad real de asumir dicha inversión para el mejoramiento de su comunidad. 83% 17% Si No ¿Está dispuesto/a a asumir el gasto para la implementación de paneles solares fotovoltaicos para la iluminación de pasillos, considerando que bajarían en $1.500 aproximadamente los gastos comunes mensualmente? Gráfico 3.2.- Disposición de la Población para Implementar Paneles Fotovoltaicos Fuente: Elaboración Propia
  71. 71. 52 Los resultados obtenidos en esta pregunta, muestran que el 39% de la población está dispuesta a invertir más de 150.000 pesos. El porcentaje de inversionistas se amplía al 73% si tomamos el valor mínimo del segundo tramo existente en la encuesta, pero con un valor máximo en la inversión de 100.000 pesos. Se desprende de este análisis que los residentes que optaron por realizar una inversión superior a la expuesta en el segundo tramo, disminuyen conforme aumenta el monto de la inversión. 27% 34% 21% 14% 4% ¿Cuánto usted estaría dispuesto a invertir en este ítem? 50.000 < 100.000 100.000 < 150.000 150.000 <200.000 200.000 < 250.000 Mas de 250.000 Gráfico 3.3.- Monto de la Inversión que la Población está Dispuesta a Asumir para la Implementación de Paneles Solares Fotovoltaicos Fuente: Elaboración Propia
  72. 72. 53 Los resultados indican que el 76% de la población está dispuesta a invertir en la implementación de este sistema, mientras que el 24% no lo está. Existe una diferencia porcentual con respecto a la implementación de paneles solares fotovoltaicos, debido básicamente a la poca confianza que genera en la población la implementación de este sistema por considerar que cambiara en gran medida sus hábitos con el uso racional del agua caliente. Aun así el porcentaje de aceptación es bastante alto, lo que avala la implementación de este ítem. 76% 24% Si No ¿Está dispuesto/a usted a asumir el gasto para la implementación de ACS a trevés de paneles térmico solares, considerando que se reducirá en un 28 % su gasto de calentamiento de agua? Gráfico 3.4.- Porcentaje de la Población que está Dispuesta A invertir en la Implementación de ACS Fuente: Elaboración Propia
  73. 73. 54 Los resultados indican que el 72% de la población está dispuesta a invertir más de 250.000 pesos para la implementación de ACS a través de termo solar. Se desprende de este análisis que los encuestados que optaron por elegir los tramos de inversión más altos, aceptan invertir en menor cantidad de casos. El monto promedio que gasta la población actualmente para la iluminación de espacios comunes en los meses de mayor consumo (junio, julio, agosto), es de:  Gasto promedio: $1.700 El monto promedio que gasta la población actualmente para la iluminación de espacios comunes en los meses de menor consumo (diciembre, enero, febrero), es de: 28% 41% 13% 12% 6% ¿Cuánto usted está dispuesto a invertir en este ítem? Menos de 250.000 250.000 < 300.000 300.000 < 350.000 350.000 < 450.000 Mas de 450.000 Gráfico 3.5.- Monto de la Inversión que la Población Está Dispuesta a Asumir para la Implementación de ACS Fuente: Elaboración Propia
  74. 74. 55  Gasto promedio: $1.400 Ambos valores serán de gran importancia a la hora de analizar económicamente, la viabilidad de incorporar paneles solares fotovoltaicos, ya que son los valores de referencia que utilizaremos para analizar si es rentable a largo plazo la implementación de este sistema. Los resultados arrojan que durante los meses de invierno el 97% de la población utiliza 2 o más balones de gas licuado de 15kg al mes, porcentaje que es determinante para evaluar la viabilidad económica de la implementación de paneles térmicos solares, 1% 3% 38% 49% 9% ¿Cuántos balones de gas licuado de 15 kg, utiliza en su hogar para los meses de invierno (Junio, Julio, Agosto)? Menos de un balón Un balón Dos balones Tres balones Mas de tres balones Gráfico 3.6.- Cantidad de Balones de Gas Utilizados en Invierno para Calefaccionar ACS Fuente: Elaboración Propia
  75. 75. 56 ya que cada balón de 15kg tiene un valor asociado, que será considerado al momento de evaluar el estudio económico con respecto a la implementación de los termos solares. El porcentaje de la población que utiliza más de dos balones disminuye de un 97% a un 89%, es decir un 8% menos que el caso anterior, aumentando en un 10% los hogares que utilizan solo dos balones de 15 kg de gas licuado al mes. Recíprocamente al análisis anterior, dichos resultados serán determinantes a la hora de evaluar económicamente la implementación de paneles térmicos solares. 2% 9% 48% 36% 5% ¿Cuántos balones de gas licuado de 15 kg, utiliza en su hogar, en los meses de verano, (diciembre, enero, febrero)? Menos de un balón Un balón Dos balones Tres balones Mas de tres balones Gráfico 3.7.- Cantidad de Balones de Gas Utilizados en Verano para Calefaccionar ACS Fuente: Elaboración Propia
  76. 76. 57 Como podemos apreciar en los resultados, el 91% de la población califica nuestra iniciativa como buena o muy buena. Estos resultados revelan la voluntad de la población para llevar a cabo los fines propuestos con anterioridad. 3.2 Diagnóstico del Bloque N°2 Unos de los aspectos relevantes dentro de nuestro proyecto de título, dice relación con diagnosticar el bloque de estudio, ya que es fundamental saber en qué 0% 9% 34% 57% ¿Cómo calificaría usted la iniciativa que se pretende implementar? Mala Regular Buena Muy buena Gráfico 3.8.- Calificación de la Iniciativa a Implementar Fuente: Elaboración Propia
  77. 77. 58 condiciones se encuentra antes de pretender implementar cualquier iniciativa, de aquí la importancia de este capítulo. Dentro de los antecedentes relevantes que expondremos, podremos apreciar el estado en el cual se encuentra la cubierta de la estructura, ya que es un punto sumamente relevante, para dimensionar la cantidad de equipos que se puede instalar sobre esta, y la disposición en que estos pueden ser instalados. También veremos algunos aspectos como los daños causados por la antigüedad de la estructura, que deben ser considerados a la hora de la instalación de los equipos para que no se produzcan problemas en la operación de estos, la volumetría interna del edificio, que es fundamental a la hora de generar los trazados para la implementación de los mismos, entre otros aspectos que cobraran importancia con el desarrollo de nuestro proyecto de título. 3.2.1 Cubierta del Bloque N°2 La cubierta consta de una gran superficie para la instalación de equipos. Como podemos apreciar en las imágenes 3.1 y 3.2, esta se encuentra en proceso de re- confección, ya que se está instalando una estructura de cercha para la instalación de planchas de zinc. También podemos apreciar los shafts a lo largo de la estructura, por donde pasan los arranques de agua potable, que utilizaremos para abastecer los termos solares.
  78. 78. 59 Imagen 3.1.- Cubierta Bloque N°2 U.V.P. Orientación Norte Fuente: Elaboración Propia
  79. 79. 60 3.2.2 Daños por Antigüedad La imagen 3.3, corresponde a la superestructura donde antiguamente se ubicaban los estanques de agua potable, en la cubierta del Bloque N°2. Imagen 3.2.- Cubierta Bloque N°2 U.V.P. Orientación Sur Fuente: Elaboración Propia
  80. 80. 61 Se pueden apreciar las enfierraduras a la vista y la corrosión de estas, producto del deterioro a causa de la pérdida del recubrimiento superficial. Cabe destacar que el árido utilizado en la confección del hormigón, es principalmente rodado, dándole propiedades mecánicas diferentes, a los estándares actuales que utilizan principalmente árido chancado. La imagen 3.4, correspondiente a uno de los shafts ubicados en la cubierta del edificio, muestra claramente una fisurada producida por la antigüedad de la estructura. Imagen 3.3.- Daños por Antigüedad en el Hormigón Armado Fuente: Elaboración Propia
  81. 81. 62 3.2.3 Estado de Pasillos En general la volumetría interna del edificio, “pasillos”, se encuentra en buenas condiciones estructurales y de mantención, No obstante hay que considerar ciertos aspectos que van a influir directamente en el desarrollo de la investigación, como lo son las dimensiones de estos ya que son bastante estrechos y oscuros, lo cual se debe considerar en la etapa de implementación de nuestro proyecto. Imagen 3.4.- Daños por Antigüedad en Schaft de Cubierta Fuente: Elaboración Propia
  82. 82. 63 3.2.4 Tipos de Departamentos  Tipo A: Corresponde al modelo de departamento más escaso, con solo 18 unidades. Estos se pueden encontrar entre los pisos tercero y quinto. Este tipo de departamentos tienen una superficie de 79,27m2, constan de tres habitaciones, living-comedor, cocina y dos baños. Imagen 3.5.- Pasillos del Bloque N°2 U.V.P. Fuente: Elaboración Propia
  83. 83. 64  Tipo B: Este modelo de departamento, es el de mayor presencia, con 83 unidades, distribuidos entre los pisos, tercero al quinto de la misma forma que el anterior. Consta de 53,27 m2, distribuidos en dos habitaciones, living-comedor, cocina y un baño. Imagen 3.6.- Planta Departamento Tipo A Fuente: Elaboración Propia
  84. 84. 65  Tipo C –Duplex: Este modelo de departamento posee una alta presencia, con 64 unidades. Se ubican en el sexto y séptimo piso y poseen la particularidad de contar con dos pisos. Tienen una superficie de 38,18m2 en el primer piso y 44m2 en el segundo nivel. Imagen 3.7.- Planta Departamento Tipo B Fuente: Elaboración Propia
  85. 85. 66  Tipo D – Duplex: En el Bloque de análisis existen 52 departamentos de este tipo, los cuales se ubican en el primer y segundo piso. También poseen la particularidad de contar con dos pisos. Tienen una superficie de 44m2 en el primer piso y 39m2 en el segundo nivel. Imagen 3.8.- Plantas 1er Piso (Izq) y 2do Piso (Der), Departamento Tipo C Fuente: Elaboración Propia
  86. 86. 67 (Para visualizar con mayor detalle dichos departamentos, se recomienda ver los planos anexados al final del proyecto de título.) 3.3 Análisis Estructural Para generar un proyecto confiable y ajustado a la realidad, se realizará un análisis estructural de los elementos que interactúan directamente con los equipos a instalar en la cubierta, como lo son, la cercha confeccionada recientemente en la cubierta, y la losa superior del bloque N°2. Dichos elementos son críticos para determinar si efectivamente es viable la instalación tanto de termos solares como de paneles fotovoltaicos sobre estos, por lo que determinar si estos son capaces de resistir las cargas adicionales que serán instaladas, es fundamental para determinar la viabilidad del proyecto. Imagen 3.9.- Plantas 1er Piso (Izq) y 2do Piso (Der), Departamento Tipo D Fuente: Elaboración Propia
  87. 87. 68 3.3.1 Determinación de Cargas y Cálculo de Cerchas La carga se constituye al tomar como referencia el peso del equipo que produce mayor carga (termo solar) y el agua contenida en éste, más la carga de la placa OSB, y las planchas de zinc. Todo lo anterior está referido a un metro cuadrado. La distancia entre cerchas es de 80cm y la carga a la cual está sometida es de 98kg/m2 . A partir de esto, se ha realizado el siguiente cálculo: P = Q x Dc x dc = 98 x 0,8 x 0,67 = 53kg Pa = Pe = 26,5 + 26,5 = 53kg Pf = Ph = 26,5 + 53 + 26,5 = 106kg Imagen 3.10.- Tipo de Cercha Existente en el Bloque N°2 U.V.P. Fuente: Elaboración Propia
  88. 88. 69 Pg = 26,5 + 26,5 + 26,5 + 26,5 = 106kg Ra = Re = 53 + 106 + 106/2 = 212kg 3.3.2 Análisis de Nudos  Nudo A: ∑ Fy = 0 212 = 53 + Paf x sen(12,7°) Paf = 723,3kg ∑ Fx = 0 Pab = Paf x cos(12,7°) Pab = 706kg
  89. 89. 70  Nudo B: ∑ Fy = 0 Pbf = 0kg ∑ Fx = 0 Pab = Pbc Pbc = 706kg 3.3.3 Correcciones y Comprobación  Kd = 1,747/(28.800ˆ0,0464) + 0,295 = 1,38  Kh = 1- 6 x 0,0205 = 0,88  Especie: Pino Insigne; grupo estructural en estado verde: E6, G.E 1.  Tensiones de diseño:  Flexión: Ff = 104,4kg/cm2
  90. 90. 71  Compresión paralela: Fcp = 80,1kg/cm2  Módulo de elasticidad: E = 60.720kg/cm2  Pn = 53 x cos(12,7°) = 51kg  Entonces:  Mmáx = 51 x 137/4 = 1.747kg/cm  Escuadría de la madera: 4x5”
  91. 91. 72  St = 12,5 x 10 = 125cm2  Wx = 10 x (12,5 x 12,5)/6 = 260,4cm3  Ix = 3,6cm  Iy = 2,88cm  Lpx = 136cm longitud inclinado en el plano AF.  Lpy = 68cm distancia entre costaneras en el plano inclinado.  ʎx = 37,8  ʎy = 23,6  fcp = 723,3/125 = 5,78kg/cm2  fcp,disʎ = 80,1 x Kʎ  B = (4 x60.720)/(0,85 x 37,8 x 37,8 x 80,1) = 2,49  A = 2,49 x 0,85 x ( 1 + 37,8/200) +1 / (2 x 0,85) = 2,06  Kʎ = 2,06 – (2,06ˆ² – 2,49)ˆ½ = 0,73  fcp,disʎ = 80,1 x 0,73 = 58,9kg/cm2  Ffx = 1747/ 260,4 = 6,7  Ff,disx = 104,4 x (10/12,5)ˆ0,111 = 102,8kg/cm2  Jx = f(ʎx, ʎo) ʎx = 37,8  ʎo = 2,324 x (60.720/80,1)ˆ½ = 63,9  Jx = (37,8 – 35) / (63,9 – 35) = 0,097 De este modo, se tiene que:
  92. 92. 73 5,78/58,9 + [6,7 + 5,78 x (6 + (1,5 x 0,097)) x 0,5]/[102,8 – (0,97 x 5,78)] < 1 Ecuación equivalente a: 0,098 + 0,439 < 1  0,537 < 1 Por lo tanto, cumple efectivamente. 3.3.4 Resistencia de la Losa Según especificaciones del proyecto, el tipo de hormigón utilizado en la losa de cubierta del Bloque N°2 de la Unidad Villa Portales, corresponde al tipo H30, con doble malla de armadura de calidad A62-42H de 8mm, instaladas cada 36mm (PUCV, 2011), además, el peso propio de las cerchas corresponde a 34kg/m2 , a lo cual se suman los 98kg/m2 proporcionados por los equipos, placas OSB y planchas de zinc, por lo cual, la cubierta del edificio debiese poseer como mínimo, una resistencia de 132kg/m2 , más un factor de seguridad del 30%, es decir, 172kg/m2 , valor superado por las cualidades del material que conforma la cubierta. Esto ratifica la real posibilidad de instalar los equipos propuestos, a causa de que no existe imposibilidad en términos de resistencia de la losa solicitada.
  93. 93. 74 Capítulo 4 Análisis Económico 4.1 Iluminación de Pasillos Tal como fue mencionado en el Capítulo 2 del presente estudio, los parámetros que definen la calidad de una iluminación dependen de la finalidad de la misma, pero en todo caso han de responder a ciertas exigencias comunes. En este caso, para realizar el proceso de cálculo de iluminación general en instalaciones interiores, se utilizará el Método de los Lúmenes, también denominado, Sistema General o Método del Factor de Utilización. El Método de los Lúmenes es una forma muy práctica y sencilla de calcular el nivel medio de la iluminancia en una instalación de alumbrado general. Proporciona una iluminancia media con un error de ± 5 % y nos da una idea muy aproximada de las necesidades de iluminación. 4.1.1 Cálculo del Flujo Luminoso Total Necesario para Pasillos Para lograr el cálculo se deben definir las dimensiones del recinto a iluminar, en este caso, consta de diferentes tipos de pasillos los cuales se detallan a continuación:
  94. 94. 75 TIPO A:  a = ancho (m) = 1,8m  b = largo (m) = 242,10m  H = alto (m) = 2m Para esta tipología de pasillo consideramos tres de las mismas dimensiones. TIPO B:  a = ancho (m) = 1,8m  b = largo (m) = 201,9m  H = alto (m) = 2m Para esta tipología de pasillo consideramos uno de las mismas dimensiones. TIPO C:  a = ancho (m) = 1,8m  b = largo (m) = 53,90m  H = alto (m) = 2m Para esta tipología de pasillo consideramos uno de las mismas dimensiones.
  95. 95. 76 TIPO D:  a = ancho (m) = 1,8m  b = largo (m) = 67,55m  H = alto (en m) = 2m Para esta tipología de pasillo consideramos uno de las mismas dimensiones. TIPO E:  a = ancho (m) = 1,8m  b = largo (m) = 40,45m  H = alto (m) = 2m Para esta tipología de pasillo consideramos uno de las mismas dimensiones. TIPO F:  a = ancho (m) = 1,8m  b = largo (m) = 13,4m  H = alto (m) = 2m Para esta tipología de pasillo consideramos uno de las mismas dimensiones.
  96. 96. 77 De este modo, ya es posible definir el factor “K”, Índice del Local, de acuerdo al punto 2.12.2. Así, el cálculo para nuestros tipos de pasillo corresponderán a:  Para pasillo TIPO A, K corresponde a 0,89  Para pasillo TIPO B, K corresponde a 0,89  Para pasillo TIPO C, K corresponde a 0,87  Para pasillo TIPO D, K corresponde a 0,0,88  Para pasillo TIPO E, K corresponde a 0,86  Para pasillo TIPO F, K corresponde a 0,7 La luminaria propuesta para ser utilizada, es la siguiente: Para efectos de cálculo, se considerarán 2 tubos T8 de 36W, los cuales proporcionan 2.500 lúmenes. Por lo tanto, cada aparato estaría aportando 5.000 lúmenes (lm) y 72 watts de consumo, lo cual se traduce en una vida media de 10.000 horas. Imagen 4.1.- Equipo de 2 Tubos T8 36W Fuente: Sodimac.cl
  97. 97. 78 Los coeficientes de reflexión que se considerarán, de acuerdo a la correspondencia de lugares claros, ya que el pasillo cuenta con pintura de color claro en paredes, piso y cielo-, corresponden a: 0,7 para el cielo, 0,5 para las paredes y 0,2 para el piso; otorgados por la tabla 4.1: Tabla 4.1.- Factores de Reflexión Fuente: Exigencias Energéticas, CTE
  98. 98. 79 Por su parte, el coeficiente de utilización (Cu), estará dado por la tabla de corrección: Tabla 4.2.- Aplicación de la Tabla de Corrección Se acude a la tabla de producto para el cálculo de Cu, por lo cual, el cálculo para los tipos de pasillos en análisis corresponderán a la interpolación para cada caso, arrojando como resultado:  Para pasillo TIPO A, Cu corresponde a 76->0,76  Para pasillo TIPO B, Cu corresponde a 76->0,76  Para pasillo TIPO C, Cu corresponde a 76->0,76  Para pasillo TIPO D, Cu corresponde a 76->0,76  Para pasillo TIPO E, Cu corresponde a 76->0,76  Para pasillo TIPO F, Cu corresponde a 76->0,76 Fuente: UNGE, Iluminación y Energía
  99. 99. 80 A continuación, se ha de asociar un coeficiente de mantenimiento, el cual hará referencia a la influencia que tiene en el flujo que emiten las lámparas, el grado de limpieza de la luminaria dependerá, por consiguiente, del grado de suciedad ambiental y de la frecuencia de la limpieza del local. Para determinarlo, suponiendo una limpieza periódica anual, se podrán asumir los siguientes valores: Tabla 4.3.- Asignación del Coeficiente de Mantenimiento De acuerdo a la tabla 4.3, En el pasillo se supone un ambiente limpio por lo que toma: Cm =0,8. A su vez, el nivel de iluminación media para el recinto (Em), en concordancia con la tabla 2.3, corresponde a 150 lux. De este modo, aplicando la fórmula detallada en el punto 2.12.2, ya es posible obtener los valores asociados a las cantidades de flujo luminoso que será necesario para cada tipo de pasillo. Para pasillo TIPO A:  Em = 150lux  S = 435,7m2 Fuente: UNGE, Iluminación y Energía
  100. 100. 81  Cu = 0,76  Cm = 0,8 Total = 107.491 lúmenes Para pasillo TIPO B:  Em = 150lux  S = 363,4m2  Cu = 0,76  Cm = 0,8 Total = 89.674 lúmenes Para pasillo TIPO C:  Em = 150lux  S = 97m2  Cu = 0,76  Cm = 0,8 Total = 23.930 lúmenes
  101. 101. 82 Para pasillo TIPO D:  Em = 150lux  S = 121m2  Cu = 0,76  Cm = 0,8 Total= 29.851 lúmenes Para pasillo TIPO E:  Em = 150lux  S = 72,8m2  Cu = 0,76  Cm = 0,8 Total= 17.960 lúmenes Para pasillo TIPO F:  Em = 150lux  S = 24,12m2  Cu = 0,76
  102. 102. 83  Cm = 0,8 Total= 5.950 lúmenes A partir de esto, podemos conocer el número de luminarias que se requieren, mediante la fórmula descrita en el punto 2.12.4, de la cual se obtienen los siguientes resultados: Para pasillo TIPO A:  Qt = 107.491 lúmenes.  N = 2  Ql = 2.500 lúmenes. Equipos necesarios = 22 equipos de 2 tubos T8 de 36W y balastro electrónico de 10w. Para pasillo TIPO B:  Qt = 89.674 lúmenes.  N = 2  Ql = 2.500 lúmenes.
  103. 103. 84 Equipos necesarios = 18 equipos de 2 tubos T8 de 36W y balastro electrónico de 10w. Para pasillo TIPO C:  Qt = 23.930 lúmenes.  N = 2  Ql = 2.500 lúmenes. Equipos necesarios = 5 equipos de 2 tubos T8 de 36W y balastro electrónico de 10w. Para pasillo TIPO D:  Qt = 29.851 lúmenes.  N = 2  Ql = 2.500 lúmenes. Equipos necesarios = 6 equipos de 2 tubos T8 de 36W y balastro electrónico de 10w.
  104. 104. 85 Para pasillo TIPO E:  Qt = 17.960 lúmenes.  N = 2  Ql = 2.500 lúmenes. Equipos necesarios = 4 equipos de 2 tubos T8 de 36W y balastro electrónico de 10 w. Para pasillo TIPO F:  Qt = 5.950 lúmenes.  N = 2  Ql = 2.500 lúmenes. Equipos necesarios = 2 equipos de 2 tubos T8 de 36W y balastro electrónico de 10w. En la tabla 4.4 se resume el consumo total requerido para la correcta iluminación de los pasillos.
  105. 105. 86 Tabla 4.4.- Consumo Total Requerido para Iluminar Pasillos Para efectos de comparación, se ha contemplado también, la iluminación de los pasillos a través de tubos LED T8 de 16 watts de consumo y que otorgan 1.850 lúmenes y 32W de consumo. Considerando la implementación de equipos Led de 2 tubos de 16 watts cada uno, se cuenta con 3.700 lúmenes, lo que se traduce en una vida media de 50.000hrs. Fuente: Elaboración Propia Imagen 4.2.- Equipo de 2 Tubos Led T8 32W Fuente: Sodimac.cl
  106. 106. 87 Para pasillo TIPO A:  Qt = 107.491 lúmenes.  N = 2  Ql = 1.850 lúmenes. Equipos necesarios = 29 equipos de 2 tubos led T8 de 16W. Para pasillo TIPO B:  Qt= 89.674 lúmenes.  N=2  Ql= 1850 lúmenes. Equipos necesarios = 25 equipos de 2 tubos led T8 de 16W. Para pasillo TIPO C:  Qt = 23.930 lúmenes.  N = 2  Ql = 1850 lúmenes. Equipos necesarios = 7 equipos de 2 tubos led T8 de 16W.
  107. 107. 88 Para pasillo TIPO D:  Qt = 29.851 lúmenes.  N = 2  Ql = 1.850 lúmenes. Equipos necesarios = 9 equipos de 2 tubos led T8 de 16W. Para pasillo TIPO E:  Qt = 17.960 lúmenes.  N = 2  Ql = 1.850 Equipos necesarios = 5 equipos de 2 tubos led T8 de 16W. Para pasillo TIPO F:  Qt = 5.950 lúmenes.  N = 2  Ql = 1.850 Equipos necesarios = 2 equipos de 2 tubos led T8 de 16W.
  108. 108. 89 En la tabla 4.5 se resume el consumo total requerido para la correcta iluminación de los pasillos, esta vez, utilizando equipos led. Tabla 4.5.- Consumo Total Requerido para Iluminar Pasillos con Led 4.1.2 Análisis Comparativo Para determinar la mejor solución en el ámbito económico, se deben conocer los distintos tipos de costos para cada alternativa. En primera instancia, se ha realizado una comparación de consumos, la cual es presentada en la tabla 4.6. Tabla 4.6.- Watts Requeridos en Cada Solución Así, para calcular la cantidad de paneles necesarios para el proyecto, se debe establecer el tipo de panel a utilizar para obtener la eficiencia promedio de éste, además, Fuente: Elaboración Propia Fuente: Elaboración Propia
  109. 109. 90 se debe conocer la radiación solar promedio de la zona donde se implementarán y la demanda de energía en kwh/día. Se propone que el panel fotovoltaico a implementar sea el siguiente: Cada Kit tiene un valor de $ 8.425.000 instalado, el cual consta de 16 módulos 200 Wp, 1 Inversor 24V/ 3000VA , Regulador de Carga MPPT 150V/70A y 16 Baterías de 220 Ah, los que se detallan a continuación:  Módulos Fotovoltaico Hareon 2BB HR-200-24/Aa de Silicio Monocristalino y Potencia Nominal de 200Wp Peso del módulo: 16kg Dimensiones del módulo: 1.580mm x 808mm x 45mm Vida útil: 20 años. Imagen 4.3.- Kit Autónomo de Alta Potencia (3.200Wp) Fuente: Catálogo Cresco.cl
  110. 110. 91  Inversor Victron Phoenix Peso del Inversor: 18kg Dimensiones del Inversor (1.600/3.000): 362mm x 258mm x 218 Grado de protección: IP 21 (Requiere ser protegido de la intemperie). Vida útil: 20 años.  Regulador de carga BlueSolarMPPT 150/70 Peso del Regulador: 4,2kg Dimensiones del Regulador: 350mm x 160 mm x 135mm Grado de protección: IP 20 (debe ser protegido de la intemperie). Vida útil: 20 años.  Batería Victron AGM (Plomo-Ácido) Peso de la batería: 65kg
  111. 111. 92 Dimensiones del Regulador: 522mm x 238mm x 240mm Vida útil 5 años. Costo: $40.000 Costo M.O Reemplazo: $ 45.000 Para el cálculo de la radiación solar se debe establecer la ubicación donde está situado el proyecto, el cual corresponde a la Región Metropolitana, además, se ha de tomar el promedio anual, el que está establecido en la tabla 4.7. Tabla 4.7.- Resumen Radiación Solar Diaria Fuente: Meteochile
  112. 112. 93 Por lo tanto, para el presente caso, la radiación corresponderá a 3.070 kwh/m²xdia. Por su parte, la demanda de energía necesaria para cada solución, es resumida en la tabla 4.8, estimando que deben estar encendidas las 24 horas del día-. Tabla 4.8.- Resumen Demanda de KWh/día para Cada Solución La manera más simple de determinar el tamaño de un sistema fotovoltaico es utilizando la siguiente formula24 : Ar = 1200 X Ed / Id Dónde: Ar: tamaño del panel (Wp) ED: Consumo de Electricidad (KWh/día) ID: Radiación (KWh/m2 /día) 24 (Electricidad, 2009) Fuente: Elaboración Propia
  113. 113. 94 Reemplazando los datos obtenidos para cada caso desarrollado, se obtienen los AR para ambos tipos de soluciones, los que son expuestos en la tabla 4.9. Tabla 4.9.- AR para Cada Solución Una vez establecido el AR necesario, es posible calcular los kits necesarios para cada solución (tabla 4.10), considerando que cada kit aporta 3.200 WP. Tabla 4.10.- Kits Necesarios para Cada Solución A continuación, se resumen los costos de los kits instalados (tabla 4.11) para cada solución propuesta: Tabla 4.11.- Costos de Kits Instalados Fuente: Elaboración Propia Fuente: Elaboración Propia Fuente: Elaboración Propia
  114. 114. 95 Cabe destacar, que además de los costos antes expuestos, también se deben considerar los asociados a la creación de un área cerrada que se ubique en el edificio para la protección de baterías, inversores y reguladores de carga para los equipos. Estos gastos se detallan en las tablas 4.12 y 4.13. Tabla 4.12.- Costo de Construcción Recinto, 22 Equipos de 2x36W Dicho recinto consta de 149 m², será realizado de “Metalcom” revestido de placas “OSB” de espesor 9mm. Este estará emplazado en el extremo norte del tercer piso. Fuente: Presupuesto ARFI Constructora
  115. 115. 96 Tabla 4.13.- Costo de Construcción Recinto, 13 Equipos de 2x36W Dicho recinto consta de 100 m², será realizado de “Metalcom” revestido de placas “OSB” de espesor 9mm. Este estará emplazado en el extremo norte del tercer piso. Para observar con mayor detalle dicho recinto, ver en anexos, “Pasillo tipo B tercer piso”. Para estimar los costos de mantención, se ha de utilizar el valor de vida estimado para cada equipo, equivalente a 20 años, lo que coincide con los años asumidos por el estudio. No obstante, las baterías deben ser reemplazadas cada cinco años, considerando un monitoreo de los equipos en este mismo. Fuente: Presupuesto ARFI Constructora
  116. 116. 97 Tabla 4.14.- Costo de Mantención de Cada Tipo de Kit Para el costo de implementación de las luminarias, se han de contemplar los valores de cada equipo y la cantidad requerida. Tabla 4.15.- Costo de Implementación Un costo que tampoco debe ser despreciado, es la instalación de los equipos por parte de profesionales competentes, para esto, a partir del envío de presupuestos a distintas empresas, se obtuvo como resultado a la empresa “ARFI CONSTRUCTORA LTDA” como la más conveniente en términos de experiencia y precio. En la tabla 4.16 se desglosan los datos conseguidos. Fuente: Elaboración Propia Fuente: Elaboración Propia
  117. 117. 98 Tabla 4.16.- Costo de Instalación Para estimar costos de mantención, se ha de utilizar el valor de vida estimado para cada equipo. Con ello, será posible comparar las alternativas, considerando un periodo de 20 años. Para estimar los costos de mantención, se debe especificar el valor de cada tubo (tabla 4.17). Tabla 4.17.- Costos de Tuberías Una vez especificados los valores de tubos, se debe considerar la vida útil proporcionada por el proveedor, para calcular el número de reposiciones que necesitará el sistema en el lapso de 20 años (tabla 4.18). Fuente: Presupuesto ARFRI Constructora Fuente: Sodimac.cl
  118. 118. 99 Tabla 4.18.- Costo de Mantención por Equipo Para efectos de comparación, se ha establecido el costo unitario en mano de obra que significará la reposición de tubos para el periodo de 20 años (tabla 4.19). Cabe mencionar que el presupuesto incluye el cambio de partidor, por si fuese necesario. Tabla 4.19.- Resumen Costos de Mano de Obra por Equipos Por otra parte, se establecerá una limpieza de equipos para ambas soluciones cada seis meses, detallada en la tabla 4.20. Tabla 4.20.- Resumen Costos por Limpieza Cada 6 Meses Fuente: Elaboración Propia Fuente: Elaboración Propia Fuente: Elaboración Propia
  119. 119. 100 Finalmente, considerando todos los puntos anteriores, se establece que los costos totales de mantención en un periodo de 15 años, serán los indicados en la tabla 4.21. Tabla 4.21.- Resumen Costos de Mantención En la tabla 4.22 se muestra la cubicación en metros lineales de cableado total, considerando un 10% de perdida. Además, se adjunta el presupuesto de mano de obra, la cual considera todo lo necesario para la instalación del cableado y canalización de éste. Tabla 4.22.- Costos de Instalación de Cableado Fuente: Elaboración Propia Fuente: Elaboración Propia
  120. 120. 101 Finalmente, con todos los antecedentes previamente expuestos, podemos resumir los gastos totales de la implementación de cada solución, mediante la tabla 4.23. Tabla 4.23.- Costos Totales 4.2 Aplicación del Cálculo para ACS Para dimensionar la capacidad de los termos solares a utilizar, se comenzará asumiendo que cualquiera sea el volumen de almacenamiento de estos, serán insuficientes si no se utilizan conscientemente, es decir, adaptándose a la capacidad del equipo, utilizando de manera responsable el recurso hídrico y modificando hábitos cotidianos, tales como: lavar la loza con el flujo de agua dado, tomar duchas de más de cinco minutos, dejar el agua corriendo sin motivo alguno, entre otros aspectos. La cantidad de termos solares será igual a la cantidad de departamentos, es decir, 217 unidades, con el fin de instalar un equipo por vivienda y evitar roces entre los moradores de los departamentos por el sobreconsumo de una de las partes, en desmedro de la instalación de un equipo de mayor capacidad para abastecer a dos o más departamentos. Fuente: Elaboración Propia
  121. 121. 102 4.2.1 Requerimientos del Sistema Para definir el consumo de ACS, se ha de utilizar el “Algoritmo de Verificación del Cumplimiento de la Contribución Solar Mínima o “CSM”, procedente de la Superintendencia de Electricidad y Combustible. Para lo anterior, se utilizarán los siguientes datos:  Volumen del colector = 150 litros.  Volumen de almacenamiento = 32.550 litros.  Superficie total de colectores = 2,35 x 217 = 510m2  Inclinación = 33°  Eficiencia óptica (no) = 72,8 %  Perdidas por sombras y azimut = 0  Factor global de perdida (UL) = 0,883 x Uo = 8,83 En las instalaciones destinadas exclusivamente a la producción de agua caliente sanitaria mediante energía solar, se recomienda que los captadores tengan un coeficiente global de pérdidas, referido a la curva de rendimiento en función de la temperatura ambiente y temperatura de entrada. El valor Uo, se denomina coeficiente normalizado y su valor es de 10 W m2/k.25 25 (SEC, 2012)

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