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Timestamp: 2013-12-12 02:38:16+00:00

Document:
Especialidad: Tecnologías. Curso: 2009/10.
Centro educativo: I.E.S. “Pintor Rafael Requena“. C audete. Edita: Centro de profesores de Almansa (Albacete) Depósito legal: AB-642-2009.
TECNOLOGÍAS _ _
_ Proyecto tecnológico: VIVIENDA SOSTENIBLE
1.JUSTIFICACIÓN E INTRODUCCIÓN __________________________________ 4
2.CONTEXTUALIZACIÓN__________________________________ __________ 5
2.1.TÍTULO.
2.4.TEMPORALIZACIÓN.
3.COMPETENCIAS BÁSICAS_______________________________ __________ 6
6.EDUCACIÓN EN VALORES____________________________ _____________ 9
7.METODOLOGÍA APLICADA_________________________________________ 10
11.EVALUACIÓN_________________________________________ ___________ 13
13.ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD___________________________ ____________ 15
15.DESARROLLO DEL PROYECTO TECNOLÓGICO “VIVIENDA S OSTENIBLE” 18
15.1.SISTEMA HÍBRIDO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉ CTRICA_____ 19
15.1.1.CENTRAL EÓLICA.
15.2.SISTEMA SOLAR PASIVO CON APERTURA AUTOMÁTICA DE VENTANAS__________________________________________________ 31
15.2.2. CAPTACIÓN SOLAR DIRECTA, DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA CAPTADA Y ACUMULACIÓN ENERGÉTICA.
15.2.4.VENTANAS AUTOMÁTICAS.
15.3.APROVECHAMIENTO SOLAR TÉ RMICO__________________________ 45
15.3.1.ENERGÍA SOLAR TÉRMICA.
15.3.3.INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA.
16. PROYECTO GENERAL: “VIVIENDA SOSTENIBLE”. DIBUJO S GENERALES____________________________________________________ 51
PLANO Nº 1. SISTEMA HIBRIDO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA. CIRCUITO ELÉCTRICO.
PLANO Nº 2. SISTEMA HIBRIDO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA. CIRCUITO ELECTRÓNICO.
PLANO Nº 3. VENTANAS AUTOMÁTICAS. CIRCUITO ELÉCTRICO. ESQUEMA FUNCIONAL.
PLANO Nº 4. VENTANAS AUTOMÁTICAS. CIRCUITO ELÉCTRICO. ESQUEMA DE MONTAJE.
La Constitución Española de 1978, considerada como base fundamental en la organización del Estado, establece en su parte dogmática los principios, derechos y deberes fundamentales. Manifestando en el artículo 45 del título I “ de los derechos y deberes fundamentales” del CAPÍTULO III“de los principios rectores de la política social y económica” lo siguiente: “todos tienen el derecho a disfrutar de un medio ambiente adecuado para el desarrollo de la persona, así como el deber de conservarlo.”
En el mismo sentido, la Constitución Española explicita lo siguiente: “los poderes públicos velarán por la utilización racional de todos los recursos naturales, con el fin de proteger y mejorar la calidad de vida y defender y restaurar el medio ambiente, apoyándose en la indispensable solidaridad colectiva.”
En relación a todo lo anterior, “el sistema educativo español, configurado de acuerdo con los valores de la Constitución ”, viene desarrollado en la Ley Orgánica 2/2006, de 3 de mayo, de Educación. Este a su vez establece como fines de la educación en el artículo 2, capítulo I del título preliminar, que “el sistema educativo español se orientará a la consecución de los siguientes fines”. Entre otros se cita el siguiente: “la adquisición de valores que propicien el respeto hacia los seres vivos y el medio ambiente, en particular al valor de los espacios forestales y el desarrollo sostenible”.
A este respecto, el Real Decreto 1631/2006, de 29 de diciembre, por el que se establece las enseñanzas mínimas correspondientes a la Educación Secundaria Obligatoria, determina en el artículo 3. Objetivos de la Educación secundaria obligatoria, apartado k) el “valorar críticamente los hábitos sociales relacionados con el medio ambiente, contribuyendo a su conservación y mejora ”. De la misma forma se establece como competencia básica la “ competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico” aclarando que “son parte de esta competencia básica el uso responsable de los recursos naturales, el cuidado del medio ambiente.”
El Decreto 69/2007, de 28 de mayo, por el que se establece y ordena el currículo de la Educación Secundaria Obligatoria en la Comunidad de Castilla-La Mancha, aclara que la Educación Secundaria Obligatoria contribuirá a desarrollar en el alumnado las capacidades que les permitan: “conocer y asumir los principios del desarrollo sostenible y su repercusión para toda la sociedad, valorar críticamente el uso del entorno natural, y adquirir hábitos de cuidadode los seres vivos y el medio ambiente, contribuyendo a su conservación y mejora ”.
En este sentido, la materia de tecnologías y tecnología en esta etapa, tiene como objetivo el desarrollo de la siguiente capacidad de carácter eminentemente ambiental:
“mostrar actitudes de interés y curiosidad y de perseverancia en el esfuerzo para desarrollar la actividad y la investigación tecnoló gica; y valorar de forma crítica sus efectos en el medio ambiente”. Asimismo, dicha materia engloba contenidos tendentes a promover una educación más ecológica como son: “los efectos del uso de la energía eléctrica sobre el medio ambiente”, “trabajo en el taller con materiales comerciales y reciclados”, “aprovechamiento de materias primas y recursos naturales”, “adquisición de hábitos que potencien el desarrollo sostenible” y “el ahorro energético en las instalaciones de viviendas y la arquitectura bioclimática”.
Con esta justificación desde el punto de vista ambiental, nace el proyecto tecnológico planteado denominado “Vivienda Sostenible”. Para su desarrollo hemos tomado como elementos vertebradores, la transmisión de valores medioambientales centrados en el ahorro, la autosuficiencia y la eficiencia. Ahorro desde el punto de vista energético, de reutilización de materiales usados en detrimento del derroche de recursos, de cuidado y buen uso de los elementos del mismo. Autosuficiencia, dando especial énfasis al autoabastecimiento energético creando nuestro propio sistema autónomo de generación de electricidad y fomentandola utilización de recursos usados en la propia materia y no del exterior. Eficiencia desde el punto de vista energético, y de construcción del mismo, intentando lograr los objetivos propuestos con la menor cantidad de recursos disponibles. Otorgando al proyecto una clara inclinación ambiental, intentando caminar hacia esa sostenibilidad real de nuestra sociedad.
Este aspecto el de sostenibiidad real, resulta esencial en una sociedad cada día más acuciada por el problema del calentamiento glob al y del cambio climático. En una sociedad donde se han tomado patrones de desarrollo ilimitados promoviendo el derroche, donde las desigualdades fragmentan al planeta, donde el poder energético apisona los recursos. De ahí, que no debamos caer en la tentación de dejar de afrontar estos temas de manera directa en la escuela, ya que la verdadera transformación social hacia el arraigo de esos valores ambientales centrados en el ahorro, la autosuficiencia y la eficiencia, pasan por una responsabilidad de todos. Aún podemos seguir soñando hacia otro modelo de sociedad más moral y más ambiental, y qué mejor etapa de la vida, que empezar a soñar con esautopía desde la plena pubertad.
Se encuadra para un alumnado de tercero de la Educación Secundaria Obligatoria.
Se ha considerado una duración de un curso académico completo para la elaboración de la “vivienda sostenible” por parte del alumnado, así como un número aproximado de sesiones por cada parte del proyecto. No obstante, este tiempo puede ser modificado por el docente responsable de su aplicación, adaptando la complejidad del mismo y mediante el trabajo organizativo de manera grupal. De ahí, lo fundamental de la utilización flexible de los tiempos establecidos, para poder adaptarse a la diversidad de capacidades, motivaciones e intereses de los alumnos/as.
PROYECTO TECNOLÓGICO: “ VIVIENDA SOSTENIBLE”
-Expresar de forma oral y escrita los conocimientos adquiridos durante la construcción de la ”vivienda sostenible” (materiales plásticos, dibujo, energía, electricidad y electrónica, materiales de construcción, sistemas automáticos, instalaciones en viviendas, etc.).
-Leer, comprender y redactar informes y documentos técnicos.
-Emplear contenidos específicos como son la medición, el uso de escalas, la lectura e interpretación de gráficos para el diseño de la vivienda.
-Utilizar los conocimientos matemáticos y los rela tivos al funcionamiento de cada componente eléctrico y electrónico para realizar cálculos que permitan diseñar sencillos circuitos.
-Buscar, analizar y seleccionar la información contenida en diversas páginas web relacionadas con viviendas bioclimáticas y energías renovables.
-Emplear un software de simulación de circuitos eléctricos y electrónicos. (Edison)
-Emplear un software de dibujo por ordenador para diseñar la vivienda. (Qcad).
- Valorar la colaboración y el trabajo cooperativoen equipo.
-Practicar el diálogo y la negociación como forma de resolver conflictos democráticamente.
- Utilizar las actividades en el taller para desarrollar formas autónomas de aprendizaje, empleando los materiales, herramientas y las técnicas de trabajo necesarias.
-Adquirir confianza en sí mismo y gusto por aprender.
-Plantearse metas alcanzables a corto plazo durante la construcción del proyecto.
- Abordar la construcción del proyecto tecnológico, asumiendo sus retos de forma responsable y estableciendo relaciones con los demá s de forma positiva.
- Desarrollar su iniciativa, imaginación y creatividad, utilizando una estética adecuada en el diseño de la vivienda.
- A partir del conocimiento de los distintos sistemas, aprovechamientos y funciones de vivienda planteada, reconocer la influencia positiva que tiene sobre la sociedad y el medio ambiente la construcción de este tipo de edificaciones.
Estas competencias básicas en sí, no son independie ntes unas de otras, sino que están entrelazadas. Además, el desarrollo y la util ización de cada una de ellas requieren a su vez de las demás.
De acuerdo con los objetivos de la etapa de la ESO y de la materia de Tecnologías recogidos en el Decreto 69/2007, de 28 de mayo, para el desarrollo del proyecto “vivienda sostenible” presentado, planteamos los siguientes objetivos didácticos:
1.Utilizar los materiales, herramientas y técnicas adecuadas para realizar el proyecto técnico “vivienda sostenible”, respetando las normas de seguridad pertinentes.
2.Conocer y elaborar los diferentes documentos técnicos necesarios para la elaboración de la memoria de proyecto del sistema híbrido.
3.Diseñar y construir un sistema híbrido de generación de electricidad, que genere energía eléctrica a partir del viento y del sol, todo ello, para fomentar el autoabastecimiento de las viviendas.
4.Emplear diferentes materiales plásticos para la construcción de la torre del aerogenerador empleado en el sistema híbrido de generación de energía eléctrica de la vivienda.
5.Conocer las herramientas, útiles y técnicas necesarias para trabajar los plásticos.
6.Representar a escala y acotado las piezas de la central eólica y la central solar fotovoltaica, que constituyen el sistema híbrido de generación de electricidad.
7.Realizar un boceto del aerogenerador diseñado.
8.Diseñar un circuito eléctrico que nos permita iluminar la vivienda mediante leds, y que nos permita su encendido mediante una pila o mediante la electricidad generada con el sistema de energías renovables construido.
9.Diseñar y montar un circuito electrónico que nospermita conocer el funcionamiento de un transistor.
SEGUNDA PARTE: SISTEMA SOLAR PASIVO CON APERTURA AUTOMÁTICA DE VENTANAS.
10.Diseñar y construir la estructura de una vivienda que incluya un claro aprovechamiento solar pasivo, utilizando materiales aislantes, orientaciones
adecuadas de ventanas, para reducir al mínimo la posible utilización, en su caso, de energía externa y aprovechar mejor así los recursos disponibles.
11.Establecer similitudes y diferencias entre los materiales empleados para la construcción de la vivienda sostenible y los materiales de construcción (pétreos y cerámicos) que se emplean a nivel real en la constr ucción de edificios.
12.Fomentar en el alumnado el ahorro energético en las instalaciones de viviendas.
14.Reciclar y reutilizar distintos materiales presentes en el taller, para la construcción de la estructura de la vivienda.
15.Valorar de forma crítica los efectos del uso de la energía externa empleada para calentar las viviendas.
16.Realizar diversos planos, correspondientes al diseño del sistema solar pasivo de nuestra vivienda utilizando el programa informático “google sketchup”.
17.Manejar los instrumentos y los soportes de dibujo del programa de dibujo por ordenador “Qcad”.
18.Realizar algunos cálculos de diseño de instalaciones fotovoltaicas con el software de sistemas fotovoltaicos “PVSYST V4.33” y la aplicación informática de la Comisión Europea: “PVGIS”.
19.Diseñar y construir un sistema de ventanas automáticas, dentro del sistema solar pasivo, que incluya un montaje eléctrico que controle el sentido de giro de un motor.
20.Emplear un software de simulación de circuitos eléctricos y electrónicos “edison”, para diseñar los circuitos eléctricos construidos.
21.Identificar los diferentes elementos que contienen las “ventanas automáticas” del sistema solar pasivo de la vivienda, y relacionarlos con el funcionamiento de algunos automatismos.
22.Dar a conocer al alumnado los elementos que configuran los sistemas de gestión domóticos en las instalaciones de una vivienda.
23.Introducir al alumnado el concepto de arquitectura bioclimática.
24.Diseñar un sistema que aproveche el agua de lluvia y la energía solar para calentar agua en la vivienda.
25.Elaborar, empleando una hoja de cálculo, el pre supuesto total de la construcción de la vivienda sostenible incorporando tanto el sistema híbrido de generación de electricidad, como el sistema solar pasivo y el de aprovechamiento solar térmico.
26.Utilizar diversas páginas webs para localizar i nformación de los diversos sistemas.
27.Presentar el proyecto final de la “vivienda sostenible” utilizando el programa de presentaciones “microsoft office powert point”.
Los contenidos nos van a servir como medios recursos y/o herramientas para alcanzar los objetivos de aprendizaje propuestos. En base a los contenidos establecidos para 3º de la ESO en el Decreto de currículo 69/2007, en el proyecto técnico “vivienda sostenible” trataremos los siguientes:
1.Documentos técnicos para la elaboración de un proyecto.
3.Diseño, planificación y construcción de maquetasmediante el uso de materiales, herramientas y técnicas adecuadas.
4.Energías renovables: solar y eólica.
5.Software de sistemas fotovoltaicos “PVSYST V4.33” y la aplicación informática de la Comisión Europea: “PVGIS”.
6.Herramientas y técnicas básicas del trabajo con plásticos.
7.Sistemas de representación. Escalas y acotación.Bocetos y croquis.
8.Circuito eléctrico: funcionamiento, elementos, simbología y diseño.
9.Montaje de circuitos electrónicos básicos: el transistor como interruptor, diodos
10.Materiales de construcción. Elementos constructivos de los edificios.
11.Ahorro energético en las instalaciones de viviendas. Arquitectura bioclimática.
12.Agotamiento de los recursos energéticos y de las materias primas. Desarrollo sostenible.
13.Desarrollo tecnológico: impacto ambiental. Contaminación. Reciclaje y reutilización de materiales.
14.Circuitos eléctricos: magnitudes eléctricas básicas, simbología. Ley de Ohm.
15.Montajes de circuitos eléctricos: inversor del sentido de giro de un motor.
16.Empleo de simuladores para la comprobación del funcionamiento de diferentes circuitos eléctricos. Edison.
17.Sistemas automáticos.
18.Sistemas de gestión domóticos en las instalaciones de una vivienda.
20.Sofware de diseño por ordenador. Qcad y googlesketchup.
21.Programa informático de diseño de presentaciones: microsoft PowertPoint u OpenOffice.org Impress.
22.Hoja de cálculo: introducción de datos y fórmulas. Microsoft Excel u OpenOffice.org Calc.
Existe una serie de objetivos educativos que no son contemplados en las estructuras curriculares de las distintas áreas den tro de sus contenidos. Se presentan para esta etapa dentro de la llamada educación en valores, divididos en valores sociales y morales que abarcan los siguientes campos: educación moral y cívica, educación para la paz, educación ambiental, educación del consumidor, educación para la igualdad entre los sexos, educación sexual, educación para la salud y educación vial. Algunas de las aportaciones que se producirán con la consecución del proyecto serán:
Educación para el consumidor: valorar el coste del proyecto tecnológico y compararlo con su uso, analizando las condiciones técnicas y estéticas que debe reunir para determinar los materiales a utilizar. Analizar la relación calidad/precio ayudará a desarrollar en nuestros alumnos actitudes de consumidor responsable, potenciando el uso de materiales reciclados y un consumo racional, que evite el derroche.
Educación para la salud: tiene una presencia fundamental en la materia en cuanto al trabajo en el aula taller, que siempre presenta riesgos por el manejo de herramientas y ciertos materiales. Por ello, se incide desde el principio en la utilización de los procedimientos indiciados para cada caso y en mantener una actitud de
cumplimiento de las normas de seguridad impuestas en el taller. No se trata solamente de cumplir con la normativa referente a la manipulación de máquinas y herramientas, sino también de respetar todas aquellas pautas higiénicas imprescindibles para la convivencia en nuestra sociedad: higiene corporal y mental, alimentación correcta, prevención de accidentes, entre otras.
Educación para la paz: se centra en los valores de solidaridad, tolerancia, respeto a la diversidad, capacidad de diálogo y de participación. El trabajo en grupo, entendido como ayuda mutua entre los miembros, nos permite formar al alumnado en todos estos aspectos.
Educación ambiental: la transmisión de valores ambientales es nuestro cometido principal durante el desarrollo del proyecto “vivienda sostenible”. Sentir interés y preocupación por el medio ambiente, participar activamente en su protección, conservación y mejora. Valorar el agotamiento de los recursos y analizar las consecuencias de uso de cada material. Debe fomentarse el uso de material reciclado.
Educación para la igualdad de oportunidades entre a mbos sexos: prestamos especial atención a no encasillar a chicos y chicas en tareas, que tradicionalmente se asignaban a un sexo u otro. La tendencia inicial, al comienzo del curso, puede ser la formación de grupos homogéneos de chicos y chicas.Por esta razón, la intervención del profesor es fundamental para dirigir la dinámica de la clase hacia la formación de grupos de trabajo mixtos, procurando que sea un proceso espontáneo y no impuesto. De la misma manera está presente en la distribución de tareas dentro del grupo, la cual debe atenerse a las diferentes capacidades de los miembros del mismo, y no a prejuicios adquiridos de mayor o menor tendencia hacia un determinado tipo de trabajo.
Educación moral y cívica: la curiosidad y respeto hacia las ideas, valores y soluciones técnicas aportadas por otras personas, culturas y sociedades, así como la disposición e iniciativa personal para organizar y participar solidariamente en tareas de equipo, son parte fundamental de la dinámica de tra bajo. Por otro lado, las reflexiones y debates sobre el impacto ambiental y social de la tecnología producido por la explotación, transformación, desecho de materiales y el posible agotamiento de los recursos son de una clara relevancia moral.
Para la consecución final de este proyecto se ha optado por la metodología de proyectos, entendiendo por proyecto el conjunto de actividades orientadas a la consecución de un fin fijado de antemano. En Tecnologías dicho fin consiste en la construcción de objetos o sistemas y la puesta en práctica de ideas, que resuelvan o satisfagan una necesidad o problema de la realidad. Además, esta última actividad, requiere que el alumnado trabaje en equipo y permite que desarrolle las cualidades necesarias para un futuro trabajo profesional dentro de un grupo. En líneas generales el método de proyectos, se aplica de acuerdo a las siguientes fases:
3.- Diseño del objeto o sistema que resuelva el problema planteado. Expresar las ideas gráficamente elaborando bocetos, croquis acot ados, dibujos de detalle y planos a escala.
4.- Planificación de la construcción . Secuencia de operaciones, medios técnicos, materiales y productos que van a ser necesarios, tiempos en tareas, presupuestos, pedidos, organización de tareas y distribución de esponsabilidadesr.
5.- Construcción, ensayo y evaluación de objetos . Consiste en la manipulación de materiales con los medios precisos y disponibles en el aula de tecnología (herramientas manuales, eléctricas) para la fabricación de objetos o sistemas. Se construye el objeto mediante los procesos de trabajo y se aplican las técnicas de fabricación necesarias. Se procede al ensayo, verificación y evaluación de loconstruido, diseñando de nuevo, si fuera preciso, para corregir los posibles defectos.
6.- Documentación del proyecto . Elaboración de una memoria final, en donde se incluya una portada, índice, descripción del proyecto, dibujos, presupuesto, hoja de proceso de fabricación, montaje, bibliografía, páginas web empleadas, entre otros aspectos.
7.- Comunicación y presentación del trabajo realiza do.
La aplicación de este método requiere una metodología específica por parte del profesor, implicando que:
·El profesor ha de observar el trabajo sin ser él mismo quien lo haga.
·Ha de ser testigo de la manera de resolver las dificultades que se presentan en cada grupo, sin intervenir directamente en la solución, salvo en caso necesario, y aunque conozca mejores fórmulas de resolución.
·Ha de valorar no sólo el resultado final del trabajo, sino también el esfuerzo invertido en él, a pesar de que haya observado mejores soluciones logradas por otros grupos en condiciones similares.
·Además se concretarán diferentes elementos en la p resentación de los trabajos: aspectos estéticos, la progresiva perfección en larealización de diseños gráficos, de expresión oral y escrita de los realizados, con correcta expresión de vocabulario, adquisición de conocimientos científicos y de investigación bibliográfica sobre el origen, historia y evolución de los objetos, operadores y sistemas, así como de su entorno social e impacto ambiental.
Para la consecución de los objetivos planteados en este proyecto tecnológico de “vivienda sostenible”, se usarán los siguientes mat eriales y recursos:
1.Materiales impresos: Libros sobre el contenido disciplinar, libros de texto (3º de la ESO), enciclopedias, catálogos , biblioteca de aula (diccionarios, revistas, periódicos).
2.Medios audiovisuales: Fotografías, aula de informática, cañón-proyector. Documental-película “HOME” por Yann Arthus-Bertrand. 2009.
3.Programas informáticos: Qcad, Google Sketchup, Edison, Microsoft PowertPoint, OpenOffice.org Impress, Microsoft Excel, OpenOffice.org Calc. Software de sistemas fotovoltaicos PVSYST V4.33 y la aplicación informática de la Comisión Europea: PVGIS.
5.Herramientas del aula taller de Tecnología.
6.Materiales reciclados y materiales comerciales necesarios para la ejecución del proyecto planteado. (Ver apartado 9. Desarrollo. Materiales necesarios).
7.Páginas Webseleccionadas por el profesor. Ver Anexo II. Págin as Web.
8.Artículos de lectura obligatoria.
·Revista electrónica: www.energetica21.com/
a.A. Soria-Verdugo. “Aplicaciones de la energía solar en entornos rurales”. Revista de Generación de energía. Departamento de Ingeniería Térmica y de fluidos de la Universidad Carlos III de Madrid.
b.Departamento Técnico de Iberdrola Energía Renovables. “La energía eólica dentro del modelo energético ”. Revista de Generación de energía. Marzo. 2008.
·GARCÍA SERRANO, José. “Una aproximación a la energía solar fotovoltaica en cubiertas de construcciones industriales del municipio de Yecla”. ATHENE, núm. 18. 2008, p 150-152.
Del planteamiento curricular de la materia de Tecnologías, se desprende una serie de actividades y tareas que ponen de manifiesto lo fundamental de la distribución del espacio físico. En esta misma dirección, el currículo de la materia, establece entre sus fines el de integrar teoría y práctica, trabajo intelectual y rabajot manual. La materia de Tecnologías, se articula, en consecuencia en torno al binomio conocimiento-acción.
·Zona de estudio y planificación con mesas adecuadas . Área donde el profesor realiza las propuestas de trabajo y explica los contenidos teóricos. Se trabaja en el diseño del proyecto, realización de bocetos y la planificación del trabajo, exposiciones, planificación y elaboración de documentos. Mobiliario formado por la
En esta área se encuentra la zona de biblioteca de aula, dotada con libros de texto, así como monográficos sobre temas acordes, revistas , normativas, etc.
·Zona de taller. En este espacio se llevan a cabo las labores de construcción, trabajos técnicos que requieren el uso de herramientas y maquinaria. Mobiliario formado por mesas de trabajo dotadas de tornillos de bancos, armarios, estanterías, paneles de herramientas, botiquín y otros medios adecuados a la funcionalidad de la zona. Además, existe un almacén, donde se guardan los materiales, instrumentos delicados, equipos o herramientas que requieren de un cuidado especial, todo ello con estanterías, armarios, cajones clasificadores, entre otros elementos.
·Zona de ordenadores. Lugar donde se sitúan los equipos informáticos co nectados en red y con conexión a Internet. Se llevan a cabo actividades relacionadas con la creación de informes, gráficos, tablas, búsqueda de información en DVD, conexiones en Internet, etc.
En el desarrollo del proyecto, combinamos el trabajo individual (en la realización de ejercicios propuestos, diseño, etc.), el trabajo en pequeños gruposde 4 ó 5 alumnos
(en la construcción en sí del proyecto, planificación, etc.), así como el trabajo con el grupo de clase (en la presentación de resultados, debates, exposiciones, etc.).
En las actividades de grupo que se proponen se busca propiciar el intercambio fluido de información entre los alumnos/as, potenciar la participación en debates y toma de decisiones, repartir funciones y responsabilidades, entre otras, para desarrollar capacidades de cooperación, tolerancia, solidaridad, respeto, disminución de las situaciones de discriminación sexista, entre otras.
Es fundamental construir grupos compensados en cuanto a capacidades, sexo (mixtos), e intereses. Así mismo es importante la rotatividad de éstos, con distinto número de componentes. Las situaciones de agrupamie nto deben ser flexibles, en función de las estrategias metodológicas de cada momento, de las actividades, intenciones educativas.
La evaluación tendrá un objetivo principalmente orientador hacia el alumnado y el profesorado, sirviendo como herramienta para el proceso de enseñanza y aprendizaje. La evaluación no es un hecho puntual, sino un conjunto de pasos que se ordenan secuencialmente. Normalmente, la evaluación, entendida ésta como seguimiento continuo del proceso de enseñanza y aprendizaje, se distinguen tres momentos para averiguar el grado de desarrollo de capacidades de los alumnos/as: la realizada al inicio del proceso de enseñanza-aprendizaje, la evaluación acompañada al proceso educativo y la evaluación al finalizar el periodo previsto.
Estimar de la misma forma, que la evaluación del proceso de aprendizaje del alumnado de la ESO, será continua y lo más individ ualizada posible. La evaluación tendrá un objetivo principalmente orientador hacia el alumnado y el profesorado, sirviendo como herramienta para el proceso de enseñanza y aprendizaje.
La evaluación no es un hecho puntual, sino un conjunto de pasos que se ordenan secuencialmente. La evaluación se entiende como seguimiento continuo del proceso de enseñanza y aprendizaje. Se distinguen tres momentos para averiguar el grado de desarrollo de capacidades de los alumnos/as: la realizada al inicio del proceso de enseñanza-aprendizaje, la evaluación acompañada al proceso educativo y laevaluación al finalizar el periodo previsto.
Estimar de la misma forma, alumnado de la ESO, será continua
que la evaluación del proceso de aprendizaje del y lo más individ ualizada posible.
Para establecer los criterios de evaluación del proyecto tecnológico planteado, se tendrán en cuenta:
·Los criterios de evaluación establecidos para 3º de la ESO en el Decreto 69/2007, de 28 de mayo, por el que se establece y ordena el currículo de la
Educación Secundaria Obligatoria en la Comunidad Au tónoma de Castilla-La Mancha.
·La Orden 416/2007, por la que se regula la evaluación en la ESO.
·Los objetivos didácticos propuestos en el actual proyecto, ya que los criterios de evaluación deberán estar en concordancia con estos.
·Así como las competencias básicas desarrolladas.
En cuanto a los instrumentos de evaluación, solamente hemos clarificado los elementos evaluados del proyecto, sin tener en cuenta otros como son el cuaderno de clase, observación directa, etc. Serán los siguientes:
-Antes de la construcción: Obtención de información, análisis de objetos. Fase de diseño (planos y diseño del proyecto). Planificación (funcionamiento general del grupo de trabajo, participación de cada uno de sus miembros, responsabilidades asignadas y reparto de tareas con temporalización. Método de trabajo.)
-Durante la construcción: Habilidad en la utilización de herramientas y materiales, calidad de acabado y estética, funcionamiento del objeto construido, montaje del conjunto, proyecto construido, modificaciones efectuadas para subsanar errores o deficiencias de funcionamiento.
-Después de la construcción: Fase final: puntualidad en la entrega, presentación y limpieza de la memoria del proyecto, normalización, simbología, claridad de contenidos y síntesis, expresión escrita.
Hemos efectuado un resumen de las actividades previstas durante el desarrollo del proyecto tecnológico “vivienda sostenible”:
Construcción en sí del proyecto global de “vivienda sostenible” y de cada una de sus partes.
Simulación de los circuitos eléctricos y electrónicos diseñados utilizando el programa “Edison”.
Realización de diversos planos utilizando el programa de dibujo por ordenador “Qcad”.
Actividades de refuerzo: como es la utilización de un procesador de textos para redactar las memorias de proyecto propuestas, entre otras muchas.
Actividades de ampliación; como podría ser el efectuar cálculos de diseño de instalaciones fotovoltaicas con el software de sistemas fotovoltaicos “PVSYST V4.33” y la aplicación informática de la Comisión Europea: “PVGIS”, entre otras.
Las medidas de atención a la diversidad estarán orientadas a responder a las necesidades educativas concretas del alumnado y a la consecución en el mayor grado posible de las competencias básicas y los objetivos de la etapa
Desde los contenidos: Será necesario concretar cua les son los contenidos imprescindibles (contenidos mínimos) comunes a todos los alumnos.
Desde las estrategias didácticas y metodológicas: mediante actividades de ampliación y refuerzo. Aplicando la técnica del “compañero-tutor, con materiales flexibles y actividades variadas. Con recursos didá cticos atractivos, etc.
Con diferentes formas de agrupamiento (trabajo individual, en pequeños grupos y grandes grupos).
Respecto a la presencia en el centro de alumnos extranjeros con actividades de expresión oral, debates, diálogos y un trabajo más individual.
Desde la evaluación: se realizará una evaluación inicial del nivel de competencia curricular de los alumnos. Se promoverá que la eval uación sea lo más personalizada posible
Algunas sugerencias de métodos empleados, podrán se r:
-Toma diaria de datos en relación con la motivación y grado de interés.
-Revisión periódica del cuaderno de trabajo.
-Análisis de los diseños previos a la hora de construir un proyecto.
-Grado de evolución y desarrollo de los contenidos.
Continuando el método de proyectos tecnológicos, setrata de diseñar y construir un proyecto denominado “vivienda sostenible”, que engloba las siguientes partes:
PROYECTO TECNOLÓGICO: “ VIVIENDA SOSTENIBLE”.
El proyecto se realizará en grupos de 4-5 personas. Para ello se deberá distribuir el trabajo y responsabilidades entre los miembros del equipo. Las dimensiones máximas de la maqueta serán 300 mm de largo, 200 mm de ancho y 230 cm de alto
(exceptuando el aerogenerador que podrá ser más alt o).
Tendremos que diseñar una central eólica y una central fotovoltaica. Con la energía eléctrica suministrada por estas fuentes de energía renovables, iluminaremos la “vivienda sostenible” mediante dos LED. Además, el mismo sistema híbrido integrará un sistema convencional de generación de electricidad (mediante pila de 4,5 V) para las situaciones especiales en las que no se pueda generar electricidad por medios alternativos o renovables.
Diseñaremos un sistema solar pasivo para la vivienda, para ello, será el propio edificio el que recoja el calor necesario merced a una distribución apropiada de sus ventanas. Ese calor captado durante las horas diurnas tendrá que ser almacenado y distribuido a lo largo que la misma. La distribución de la energía captada, la realizaremos basándonos en el fenómeno de convención natural, de ahí que tengamos
que dejar caminos libres por donde fluir el calor. Asimismo tendremos en cuenta la ventilación natural, para poder dejar salir el aire caliente e introducir aire fresco. Será fundamental tener en cuenta la acumulación del calor recogido, aislando adecuadamente los muros, solera y cubierta, evitando el puente térmico de las ventanas. Se habrá de utilizar material aislante (p oliestireno), así como dobles láminas de plástico en las ventanas. Además se construirá u n sistema de ventanas automáticas, que nos permitirá la apertura o el cie rre automático de las ventanas situadas en la techumbre de la vivienda.
Diseñaremos y construiremos un colector solar, el cual absorberá la energía procedente del sol a través de los diferentes componentes que lo componen. El sistema solar térmico, estará compuesto por el capt ador solar, por el circuito solar y por el depósito de acumulación. Este se basará en la circulación del fluido (agua) por el captador mediante la utilización de una bomba de agua. El calor resultante de la conversión térmica de la radiación solar en el colector se almacenará en un depósito acumulador de calor. Se integrará un sistema de rec ogida de agua de lluvia de la techumbre norte de la vivienda, que será el agua qu e se aporte al sistema solar térmico.
Además de estas premisas iniciales muy globales, se deberá tener en cuenta las condiciones particulares que el profesor vaya estableciendo a lo largo del diseño y la construcción.
La documentación que habrá que presentar será una m emoria del grupo, en ella se reflejarán los siguientes aparatados entre otros:
2.Análisis del problema. Se plantearán las distintas soluciones que aporta cada miembro del equipo valorando las ventajas e inconvenientes.
3.Búsqueda de información. Se recopilaran datos sobre el tema buscando información en internet, enciclopedias, empresas que se dediquen al diseño de viviendas ecológicas. Haciendo un pequeño resumen.
4.Diseño.Se presentará un croquis individual que permita un a compresión total de la solución propuesta, una perspectiva de la puerta, lista de materiales utilizados y el esquema del circuito eléctrico.
5.Planificación. Se realizará un esquema en el que quede reflejado los pasos que se van a seguir en la construcción del proyecto.
6.Evaluación. Se reflexionará sobre el trabajo que se ha realiza do y se analizarán las modificaciones que se hayan realizado con respecto al diseño inicial. Se elaborará el presupuesto de la “vivienda sostenible ”.
Se valorará la originalidad, acabado, funcionamient o, cumplimiento de las condiciones, documentación y presentación al grupo.Todo el proyecto se presentará convenientemente encuadernado, en formato A4.
Nota: Se presentará una memoria de proyecto para ca da parte del proyecto global “vivienda sostenible”.
15.- DESARROLLO DEL PROYECTO TECNOLÓGICO: “VIVIEND A SOSTENIBLE”.
“VIVIENDA SOSTENIBLE”. El proyecto es sí engloba diferentes partes bastante diferenciadas:
A.Una primera parte configura el SISTEMA HÍBRIDO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA . Esta se basa en el diseño de un sistema alternativo o renovable que incluye una central eólica y una central solar fotovoltaica. Con la energía eléctrica suministrada por estas fuentes de energía renovables, iluminamos la “vivienda sostenible” mediante dos LED. Además, el mismo sist ema híbrido integra un sistema convencional de generación de electricidad, constituido por un generador de corriente continua para las situaciones especiales en las que no se pueda generar electricidad por medios alternativos o renovables.
B.La segunda parte viene determinada por un SISTEMA SOLAR PASIVO CON APERTURA AUTOMÁTICA DE VENTANAS. Constituye en sí la propia construcción de la estructura de la vivienda, con parámetros correc tos de diseño inclinados hacia una adecuada orientación, con una distribución apropiada de sus ventanas y espacios, potenciando la utilización de materiales naturales y reutilizables, etc.., es decir una
vivienda inteligentemente diseñada para reducir al máximo la entrada de energía y materia provenientes del exterior. Asimismo hemos propuesto dentro de este aprovechamiento solar pasivo la construcción de un sistema de ventanas automáticas, que nos permitirá la apertura o el cierre automátic o de las ventanas situadas en la techumbre de la vivienda, asociando así, la mejora ambiental de las viviendas con la aplicación de la domótica en las edificaciones.
C. La última parte del proyecto global de “vivienda so stenible”, es el denominado
APROVECHAMIENTO SOLAR TÉRMICO . El cual engloba en el diseño de la vivienda un sistema solar térmico, que está constituido por un captador solar, por un circuito solar y por el depósito de acumulación. Además en el mismo sistema de aprovechamiento solar térmico, hemos integrado un dispositivo que nos va a permitir la recogida de agua de lluvia. Permitiéndonos calentar agua para el consumo. Con este aprovechamiento solar, claramente vamos a reducir el consumo de energía externa, agua y recursos naturales.
Con el diseño y la construcción del proyecto “vivienda sostenible”, vamos a adentrarnos en la transmisión de valores medioambientales en la escuela, centrados en el ahorro, la autosuficiencia y la eficiencia. Intentado establecer una estrecha relación entre la tecnología, el medio ambiente y la sociedad. Contribuyendo a fomentar la sostenibilidad en nuestras vidas, y afrontando retos que mejoren el agotamiento de los recursos fósiles, el cambio climático y la preserva ción de recursos.
15.1.SISTEMA HÍBRIDO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA .
La energía eólica y la energía solar pertenecen a las energías renovables, ambas tienen su origen en la radiación solar, aunque la energía eólica de una forma indirecta. El sistema híbrido planteado, conforma un sistema ecológico y sostenible, y contribuye a escala real a la autosuficiencia energética de las viviendas, a la lucha contra la contaminación, el cambio climático, entre otras muchas más aportaciones.
En nuestro caso, el sistema híbrido planteado, está basado en el diseño de una central eólica y una central fotovoltaica. Con la energía eléctrica suministrada por estas fuentes de energía renovables, iluminamos la “vivienda sostenible” mediante dos LED. Además, el mismo sistema híbrido integra u n sistema convencional de generación de electricidad para las situaciones especiales en las que no se pueda generar electricidad por medios alternativos o renovables. Es decir, el sistema híbrido de generación de electricidad, integra a su vez dossubsistemas:
Tabla nº 1. Energía eléctrica proporcionada por los diferentes sistemas que conforman el sistema híbrido. Valores teóricos calculados/valores reales medidos. Considerando unas condiciones optimas de sol y viento para el sistema renovable.
De esta manera, aseguramos como objetivo final la iluminación de nuestra vivienda sostenible, incluso en condiciones ambientales poco favorables para generar electricidad a partir del sol o el viento.
En el plano nº 1. Iluminación de la vivienda. Circuito eléctrico, se detalla mediante un esquema el circuito eléctrico que configura el sistema híbrido de generación eléctrica, así como los elementos componentes del mismo y su funcionamiento.
Como actividad de ampliación, se incluye la propuesta de realizar un circuito electrónico básico con transistor. Ver plano nº 2. Iluminación de la vivienda. Circuito eléctrónico.
15.1.1.CENTRAL EÓLICA. A. Energía eólica.
La energía eólica es la que proporciona la fuerza del viento, los vientos son generados a causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre por parte de la radiación solar. Las diferencias de temperatura conllevan la circulación de aire, ya que el aire más frío y más pesado que proviene d e los mares, océanos y grandes lagos se pone en movimiento para ocupar el lugar dejado por el aire caliente. De hecho, la energía del viento está relacionada con e l movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión.
La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas. En la actualidad, la energía eólica se utiliza principalmente para producir electricidad mediante aerogeneradores organizados principalmente en parques eólicos. En el proyecto tecnológico que nos ocupa,denominado “vivienda sostenible”, hemos diseñado y construido un aerogenerador que nos va a permitir generar electricidad para iluminar nuestra vivienda.
Un aerogenerador obtiene su potencia de entrada convirtiendo la fuerza del viento en un par (fuerza de giro) actuando sobre las palas del rotor. La cantidad de energía transferida al rotor por el viento depende de la densidad del aire, del área de barrido del rotor y de la velocidad del viento. El aerogenerador, por tanto, convierte la energía mecánica en energía eléctrica
Cuanto "más pesado" es el aire más energía recibe e l aerogenerador. Además, el aire es más denso cuando hace frío que cuando ha ce calor. El área de barrido del rotor determina cuanta energía del viento es capaz de capturar un aerogenerador. Dado que el área del rotor circunscribe una circunf erencia, si aumenta el diámetro del rotor, recibirá más energía. En el sistema híbrido, el aerogenerador diseñado tiene un diámetro del rotor de 150 mm, lo que implica un áre a del rotor de unos 176 centímetros cuadrados. Considerando esta un área su ficiente para producir electricidad suficiente para nuestras necesidades.
-La góndola.
-El generador eléctrico.
-Otros componentes no considerados: el buje del rotor, el controlador electrónico, la unidad de refrigeración, el mecanismo de orientación, el anemómetro y la veleta.
La góndola contiene los componentes clave del aerogenerador, incluyendo el multiplicador y el generador eléctrico. Esta tiene forma de una cajita de madera que posee las siguientes dimensiones: 80x60x50 mm. Hemos empleado como generador eléctrico un pequeño motor de corriente continua. Acoplado al generador tenemos un mecanismo multiplicador de velocidad, con una relación de transmisión de 23/1 (i=23/1). El multiplicador está formado por engranajes, que permiten que el eje de alta velocidad gire 23 veces más rápidamente que el eje de baja velocidad. Según las especificaciones del fabricante, con una velocidad angular de 266 revoluciones por minuto (r.p.m.) en el eje de entrada (baja velocidad), el generador nos proporciona 3V en vacio. Los cálculos y medicio nes realizadas nos permiten afirmar que podremos obtener, al menos, 0,7 V de la central eólica, todo ello suponiendo que el eje de baja velocidad (entrada) girara con una velocidad angular, al menos, de 60 revoluciones por minuto (rpm). De acuerdo con las consideraciones establecidas, el eje de alta velocidad (salida) giraría aproximadamente a 1.380 revoluciones por minuto (r.p.m.), lo que permitiría el funcionamiento del generador eléctrico de corriente continua para obtener los 0,7 V estimados. Energía eléctrica suficiente junto a la generada por la central solar fotovoltaica, para iluminar la vivienda con dos LED.
A la derecha de la góndola tenemos el rotor del aerogenerador, es decir, las palas, la rueda circular de madera y el orificio para el eje de baja velocidad (entrada). Las palas del rotor capturan el viento y transmiten su potencia al eje de
entrada. Según la información recopilada, la razón más importante que hace que los aerogeneradores se construyan con un número impar d e palas (normalmente tres), es la estabilidad que nos proporciona. Un rotor con un número par de palas podría dar problemas de estabilidad en una máquina que tenga u na estructura rígida. En nuestro aerogenerador cada pala tiene una longitud máxima d e 150 mm y 40 mm en la zona de mayor anchura y su diseño es el que se muestra en la figura nº 3 y 4.. Las palas del rotor están acopladas al eje de baja velocidad (entrada) del aerogenerador mediante una rueda circular de madera de 40 mm de diámetro, realizada en aglomerado de 7 mm de grosor.
Fuente: “Diseño de proyectos con sketchup”. Antonio Álvarez. 2008. III Jornadas de intercambio de profesorado de Tecnología. Elche.
El eje de baja velocidad (entrada) del aerogenerador tiene 4mm de diámetro y conecta la rueda circular de madera con el multiplicador. En el otro extremo del eje de entrada, este se une a una manivela de accionamiento manual, para producir energía eléctrica en el caso de que las condiciones ambientales no permitieran mover el eje de entrada por la acción del viento.
La torre del aerogenerador soporta la góndola y el rotor. Generalmente es una ventaja disponer una torre alta, dado que la velocidad del viento aumenta conforme nos alejamos del nivel del suelo. El aerogenerador diseñado tiene una torre de una altura de 210 mm de forma tubular, hemos reutilizado para construirla un tubo de plástico de PVC, utilizado en fontanería, de 25 mm de diámetro externo.
Con el diseño y la construcción del aerogenerador sociado a la “vivienda sostenible”, apostamos claramente por las instalaciones eólicas de tamaño muy pequeño (micro-eólica). Cuyo impacto visual, paisajístico, faunístico y vegetal es muy pequeño en contrapartida de las grandes instalaciones eólicas instauradas mayoritariamente en España y que tantos problemas de carácter ambiental y social están causando. Mejorando aún más así, la sostenibi lidad de nuestro proyecto, adentrándonos en el concepto de autosuficiencia ene rgética.
15.1.2.CENTRAL SOLAR FOTOVOLTAICA. A. Energía solar fotovoltaica.
La energía solar es la producida por el sol procedente de las radiaciones solares que llegan a la tierra. La radiación solar que alcanza la tierra puede aprovecharse por medio del calor que produce (energía solar térmica o calorífica), o también a través de la absorción de la radiación para generar energía eléctrica (energía solar fotovoltaica). En el caso que nos ocupa nos vamos a centrar en la energía solar para generar electricidad.
“Fotovoltaico’” es el resultado de la unión de dos palabras, ‘”foto”, que significa luz, y “voltaico”, que significa electricidad. “Tecnología fotovoltaica” es el término que se emplea para describir el sistema físico que convierte la energía solar en energía eléctrica a partir de la luz. La energía solar fotovoltaica se basa en el efecto fotovoltaico que se produce cuando la luz solar incide sobre materiales semiconductores, los cuales pueden adaptarse para liberar electrones, las partículas con carga negativa que constituyen la base de la electricidad. El material semiconductor más común que se emplea en las célula s fotovoltaicas es el silicio.
La generación de energía mediante la central solar fotovoltaica, es completamente diferente del funcionamiento del sistema solar térmico diseñado en la última parte del proyecto, en el que se usan los ra yos solares para generar calor, en concreto para calentar el agua de consumo de la “vivienda sostenible”.
Entre las ventajas que nos ofrece la central solar fotovoltaica nos encontramos que: A. No hay piezas móviles susceptibles de desgaste, rotura o sustitución. B. Sólo se requiere un mantenimiento mínimo para garantizar el funcionamiento de la central. C. No produce ruido, emisiones nocivas ni gases contaminantes. D. El combustible es gratis. E. Las células fotovoltaicas se pueden adquirir fácilmente y se instalan rápidamente. F. La electricidad que genera es basta nte elevada para la iluminación mediante leds.
Para el diseño de la central solar fotovoltaica de la “vivienda sostenible”, tuvimos que tener en cuenta toda una serie de variables que afectan al diseño de la instalación fotovoltaica:
Ángulo de inclinación. Ángulo que forma la superficie de los módulos con el plano horizontal. Su valor es 0º para módulos horizontales y 90º para verticales. El valor estimado es de 35º, ya que el tejado de la vivienda a diseñar se encuentra con dicha inclinación.
Área disponible. Espacio libre de sombras y bien orientado para ubicar el módulo fotovoltaico. Los cálculos del área disponib le, se han realizado
Nivel de radiación solar. Energía procedente del sol en forma de ondas electromagnética. Cuantifica la capacidad de producción de un sistema en una zona determinada. En nuestro caso hemos supuesto que la “vivienda sostenible” se encuentra en Almansa.
Radiación Solar Global media diaria anual. Energía procedente del sol que llega a una determinada superficie (global), tomando el valor anual como suma de valores medios diarios. Según el Código Técnico de la Edificación. Sección HE 5. Contribución fotovoltaic mínima de energía
eléctrica, Almansa se encuentra en la zona climátic a V, con una radiación media anual mayor o igual a 5,0 kWh/m2 .
Ángulo de azimut. Definido como el ángulo entre la proyección sobre el plano horizontal de la normal a la superficie del módulo y el meridiano del lugar. Valores típicos son 0º para módulos orientados al sur, -90º para módulo orientados al este y +90 para módulo orientados al oeste. El valor estimado es de 0º, ya que el módulo está orientado en la cara sur de la techumbre de la vivienda.
Tipos de células fotovoltaicas. Policristalinas de 0,5 V. Ip=200mA. Dimensiones: 55X35 mm.
Inicialmente, y para que el alumno se familiarice con programas informáticos de cálculo de instalaciones solares fotovoltaicas, hemos realizados algunos cálculos de diseño con el software de sistemas fotovoltaicos PVSYST V4.33 y la aplicación informática de la Comisión Europea: PVGIS.
El componente más importante de la central solar fo tovoltaica construida, son las células fotovoltaicas, que permiten transformar la energía luminosa en energía eléctrica mediante el efecto fotovoltaico. El módulo fotovoltaico diseñado se constituye de seis células que se conectan en serie para aumentar la tensión de salida de nuestro módulo. En nuestro caso, hemos utilizado células fotovoltaicas policristalinas de 0,5 V, con una corriente de pico de 200mA (Ip=200mA) y cuyas dimensiones son las siguientes: 55X35X6 mm. La superficie total ocupada del módulo es de 166,5 cm2.
Según cálculos realizados, podemos afirmar que obte ndremos, al menos, 3 V de la central solar fotovoltaica si las condiciones de radiación solar son óptimas. En la central solar fotovoltaica, no hemos diseñado ningún sistema de acumulación de la energía eléctrica producida. El tipo de electricidad que proporciona el módulo fotovoltaico es de corriente continua, justamente la empleada por los diodos led empleados en el sistema de iluminación de la vivienda. La disposición empleada de las células ha sido vertical en fila doble. Para albergar el módulo fotovoltaico, hemos construido una cajita con madera de contrachapado de 3 mm y listones cuadrados de
10x10 mm. La cajita se coloca directamente sobre la techumbre sin emplear ninguna estructura adicional. Las medidas vienen reflejadas en la figura nº 9.
La vida útil media a máximo rendimiento de los módu los o paneles fotovoltaicos se sitúa en torno a los 20-25 años, período a partir del cual la potencia entregada disminuye. Es decir, que aunque el coste de adquisición de las células inicialmente pueda resultar algo elevado, podemos estar utilizándolas durante mucho tiempo. Asimismo es importante reseñar, que las células solares se pueden reciclar para construir nuevas células solares, aspecto este fundamental en los sistemas fotovoltaicos diseñados en la vida real.
Fuente: Elaboración propia con “Google Sketchup y SketchyPhysics”. Galería 3D de Google sketchup. http://sketchup.google.com/
Otro aspecto que no podíamos dejar de destacar, es que los sistemas fotovoltaicos generan a lo largo de su vida útil m ás energía que la que se requiere para producirlos. Según datos consultados, en unos dos años, un sistema fotovoltaico basado en tecnología cristalina en el sur de Europa habrá generado la misma energía que se necesitó para producir e instalar todos sus componentes (tasa de retorno energético). Un sistema fotovoltaico producirá en s u tiempo de vida de más de 30 años mucha más energía que la que se necesitó para crearlo. Actualmente con los nuevos avances tecnológicos, la energía empleada en la producción de sistemas fotovotaicos se reduce constantemente.
Además con el diseño y la construcción de la central solar fotovoltaica sobre nuestra vivienda, estamos apostando claramente por la instalación de centrales solares fotovoltaicas en edificaciones, en detrimento de instalaciones fotovoltaicas en suelo que se sitúan principalmente en zonas rurales . Es este caso, las afecciones ambientales de las plantas solares fotovoltaicas en edificaciones son poco significativas, ya que son instalaciones alejadas de espacios naturales, situadas en paisajes muy humanizados y alterados, lejos de yacimientos arqueológicos, geológicos y vías pecuarias. Además con la potenciación de este tipo de centrales sobre viviendas, naves industriales, colegios, hospitales, evitaríamos la ocupación de terrenos agrícolas, la desaparición del paisaje rural tradicional, evitaríamos la afección de los sistemas acuíferos, la construcción de caminos de acceso, procesos erosivos, pérdida de vegetación natural, pérdida de hábitat para la fauna, terreno de campeo, alteración del paisaje, construcción de líneas eléctricas, pérdidas de referentes culturales rurales, etc.
Para la construcción del sistema híbrido de generación de energía eléctrica debemos de disponer los siguientes materiales:
Tubo de plástico PVC, de 25 mm diámetro y 210 mm d e longitud.
Barra redonda de 6 mm de diámetro y 40 mm de longi tud.
Clavos y/o tornillos de 3 mm de diámetro y 10 mm d e longitud de rosca madera.
TECNOLOGÍAS_ __________ Proyecto tecnológico: VIVIENDA SOSTENIBLE
15.2. SISTEMA SOLAR PASIVO CON APERTURA AUTOMÁTICA DE VENTANAS.
El diseño solar pasivo es un método empleado en arquitectura con el fin de obtener edificios que logren su acondicionamiento ambiental mediante procedimientos naturales. Para ello se utiliza principalmente la energía del sol, las características propias de los materiales de construcción y la orientación. Logrando de esta forma ese sentimiento de bienestar en nuestras viviendas, sin el empleo de sistemas de calefacción o refrigeración que necesitan grandes cantidades de energía externa.
Con un adecuado sistema solar pasivo en nuestra vivienda, vamos a conseguir unos parámetros básicos de temperatura y humedad re lativa adecuados. Teniendo en cuenta siempre los condicionantes climáticos del lu gar (dirección e intensidad de los vientos, cantidad y frecuencia de las precipitaciones, frecuencia de la nubosidad, niveles de radiación solar, oscilaciones de valoresdía/noche, etc.)
15.2.1. CONSIDERACIONES INICIALES: TRAYECTORIA SOLAR, EFECTO INVERNADERO Y MODOS DE TRANSMISIÓN DE LA ENERGÍA EN LOS EDIFICIOS.
Uno de los aspectos fundamentales a tener en cuenta a la hora de diseñar un sistema solar pasivo, lo constituye la trayectoria del sol. La superficie terrestre recibe los rayos con una inclinación diferente, según la época del año, y por tanto, la energía efectiva que incide en un metro cuadrado de superficie horizontal varía considerablemente. En invierno los rayos del Sol caen en un ángulo pequeño respecto a la horizontal, lo contrario que en verano, en que el ángulo es mucho mayor. Por esta razón la energía total incidente es muy superior en verano respecto al invierno.
Otro de los aspectos a considerar en el diseño solar pasivo, es el efecto invernadero provocado por los vidrios de las ventanas, que actú an como una trampa de calor dado que dejan pasar la luz solar, pero la radiación calórica no visible que emiten a su vez los objetos, no pasan a través de éstos. El efecto invernadero es beneficioso en invierno, pero no así en verano, donde el concepto es proteger las ventanas de la acción del sol y aprovechar al máximo la ventilación natural durante la noche.
C. Modos de transmisión de la energía de los edifi cios.
La energía térmica es la forma de energía que interviene en los fenómenos caloríficos, el calor representa la cantidad de energía térmica que un cuerpo transfiere a otro como consecuencia de una diferencia de temperatura entre ambos. Dicha energía térmica puede transmitirse de tres formas:
Convección: La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (aire o agua) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. Éstos, al calentarse, aumentan de volumen y, por lo tanto, disminuyen su densidad y ascienden desplazando el fluido que se encuentra en la parte superior y que está a menor temperatura. El método de las corrientes de convección es uno de los más eficaces de transferencia de calor y debe tenerse en cuenta, cuando se diseñe o construya una vivienda.
(viruta de corcho, lana de vidrio, poliestireno expandido, etc...) son malos conductores por sí mismos, dejan pequeños espacios de aire, que son muy malos conductores y, al mismo tiempo, lo suficientemente pequeños para que no se produzcan corrientes de convección.
Conducción: La conducción de calor es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas.
Uno de los parámetros que definen la conducción de calor es la conductividad térmica de los materiales que valora la capacidad de conducir el calor a través de ellos, siendo muy baja en materiales aislantes térmicos como la lana de roca, fibra de vidrio, vidrio celular, poliestireno expandido, espuma de poliuretano, corcho, etc.
Radiación: La transferencia de calor por radiación no requiere ningún medio material intermedio en el proceso. La energía se traslada desde la superficie del Sol hasta la tierra, donde es absorbida y convertida en energía calorífica. Todos los cuerpos, cualquiera sea su temperatura, emiten energía de forma continua desde sus superficies. Esta energía se denomina energía radiante y es transportada por ondas electromagnéticas, por este motivo, la energía radiante puede transmitirse aún en el vacío. La emisión continua de energía radiante porun cuerpo se denomina radiación.
Figura nº 15. Modos de transmisión de la energía de los edificios. Fuente: Elaboración propia con “Google Sketchup y SketchyPhysics”.
La premisa fundamental en el diseño de los sistemas solares pasivos en viviendas, es el de que sea el propio edificio el que recoja el calor necesario merced a una distribución apropiada de sus ventanas. Ese calor captado durante las horas diurnas tiene que ser almacenado y distribuido. Para ello, el diseño juega un papel fundamental puesto que de nuevo, son los componentes del edificio los encargados de realizar estas labores.
En la construcción de viviendas, el vidrio es el elemento primordial de todo proceso de diseño gracias a su capacidad de ser transparente a la radiación que recibimos del Sol y opaco a la que emiten los cuerpos del interior del edificio (efecto invernadero). En el diseño de la vivienda sostenible, estas cualidades físicas proporcionadas por el vidrio, han sido simuladas utilizando láminas transparentes de plásticos termoplásticos celulósicos (acetato de ce lulosa). Las hemos incorporado en ventanas de paredes y techo como parte esencial de la captación de calor.
Dadas las características de localización de nuestra vivienda, para aprovechar mejor la incidencia solar directa y poder calentarla en invierno, hemos dispuesto en la fachada sur un gran ventanal situado en la planta primera.
En la fachada norte hemos diseñado en el techo de la segunda planta, un sistema de ventanas automáticas que nos van a permi tir absorber la energía procedente de la radiación solar. Asimismo hemos colocado unas rejillas para aprovechar la ventilación natural en verano.
Fuente: Diseños Solares Pasivos.Sentido común energético incorporado a la Arquitectura. Autor: Alfonso Sevilla (Director de Geohabitat, S.A.)
En la fachada este no es recomendable que aparezcan huecos, ya que en invierno no se producirían captaciones y en verano no son deseables. Sin embargo, una protección apropiada puede permitir la entrada de luz al amanecer, en los momentos aún condicionados por el frescor de la noc he. De ahí, que hayamos incluido en esta fachada la puerta de acceso y dos pequeños huecos pertenecientes a dos ventanas.
En la fachada oeste no hemos diseñado ningún hueco, ya que en verano las captaciones no son nada deseables porque se produciría un calentamiento excesivo de la vivienda.
Figura nº 18. Ventanas automáticas de la techumbre. Segunda plan ta. Fuente: Elaboración propia con “Google Sketchup y SketchyPhysics”.
Estos sistemas de captación activa de la energía del entorno, precisan de combinarse con mecanismos de ocultación para proteger al edificio de la entrada indiscriminada de radiación solar en los días calurosos de verano. Para el ventanal
orientado al este hemos diseñado un voladizo para que proyecte sombra en verano y nos permita la entrada de la luz solar en invierno. A las ventanas automáticas del techo, orientadas al norte, les hemos dotado de contraventanas de madera para aislarlas por la noche y evitar pérdidas de calor. Pudiendo utilizar estas contraventanas de sombreo para evitar un sobrecalentamiento cuando exista un exceso de radiación solar. Es interesante destacar, que indistintamente de los dispositivos de protección solar seleccionados, también hubiera cabido la posibilidad de dotar a la vivienda de elementos de carpintería de lamas direccionales, toldos, cortinas, árboles y plantas trepadoras de hoja cadu ca, etc.
Como elementos de captación solar directa, también cabría la posibilidad de añadir en la fachada Sur espacios captadores adosados, como invernadero, galería o porche acristalado, estructuras que aprovechen la luz indirecta o reflejada, aunque en el diseño de nuestro proyecto no lo hemos tenido en cuenta. Tampoco hemos planteado el diseño de elementos de captación solar indirecta como el sistema Trombe. Todas estas nuevas posibilidades planteadas para nuestra vivienda, serían muy interesantes para ampliar aún más la cabida med io ambiental y de eficiencia energética de nuestro proyecto.
La distribución de la energía captada, la hemos basado en el fenómeno de convención natural . Este fenómeno, se produce por intermedio del aire que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas a través de las corrientes generadas en el interior de la vivienda.
La convección natural es un fenómeno permanente que trabajará incansablemente a nuestro favor, siempre que le dejemos los caminos libres por donde fluir y nos va a permitir en épocas frías, distribuir mejor el calor recogido del
Sol. Verdaderamente como en el diseño de la vivienda no vamos a construir paredes interiores, el flujo de calor a través del interior de la misma, nos va a resultar muy fácil. Eso sí, hemos diseñado dos aberturas que garantizan el reparto del calor de la primera planta a la segunda.
Figura nº 20. Calentamiento solar pasivo. Flujo de calor. Fuente: Elaboración propia con “Google Sketchup y SketchyPhysics”.
En arquitectura se denomina ventilación a la renovación del aire del interior de una edificación mediante extracción o inyección deaire. Algunas de las finalidades de la ventilación en las viviendas son:
·Asegurar la renovación del aire respirable.
·Asegurar la salubridad del aire, tanto el control de la humedad, concentraciones de gases o partículas en suspensión.
·Luchar contra los humos en caso de incendio.
·Bajar las concentraciones de gases o partículas.
·Proteger determinadas áreas de patógenos que puedan penetrar vía aire.
·Colaborar en el acondicionamiento térmico del edificio.
El acondicionamiento térmico de nuestra “vivienda sostenible”, es en este caso la finalidad que más nos interesa. Para refrigeraci ón de la vivienda proyectada, nos hemos aprovechado de la ventilación natural . Con la ventilación natural, vamos a poder dejar salir el aire caliente e introducir aire fresco; generar corrientes de aire, dejar salir el aire del techo. Realmente esta ventilación se realiza mediante la adecuada ubicación de superficies, pasos o conductos aprovechando las depresiones o sobre presiones creadas en el edificio por el viento, humedad, Sol, convección térmica del aire o cualquier otro fenómeno sin quesea necesario aportar energía al sistema en forma de trabajo mecánico. La ventilación natural diseñada ha sido la ventilación cruzada.
El método de ventilación cruzada es muy sencillo y es bastante empleado en las viviendas. Éste sebasa en las diferencias de temperatura. El aire circula entre aberturas situadas en fachadas opuestas. El aire fresco entra por aberturas situadas a nivel del suelo. Al ir recorriendo la vivienda se va calentando, asciende por los orificios diseñados y sale por la fachada opuesta a través de la rejilla situada cerca del techo.
Figura nº 21. Refrigeración de la vivienda en verano. Ventilación cruzada. Fuente: Elaboración propia con “Google Sketchup y SketchyPhysics”.
La radiación solar que llega a un material es parcialmente absorbida, transformada en calor y acumulada en su interior. La capacidad de acumulación de un material depende del calor específico y de su densidad. El producto de ambos factores, constituye el mejor indicador del comportamiento de los diferentes materiales. Por otro lado, la conductividad térmica nos da un índice de como este material favorecerá o no, el paso del calor almacen ado.
Las estrategias diseñadas para evitar pérdidas de calor y poder acumularlo en la vivienda cuando sea necesario, han sido las siguientes:
Se han aislado adecuadamente los muros, solera y cubierta. Los materiales empleados en aislamiento ha sido poliestireno expandido de 5 mm de grosor aproximadamente. Se plantea como alternativa utilizar también corcho natural, fibras de celulosa o incluso cartón.
Es interesante evitar los puentes térmicos con ventanas con rotura de puente térmico que separan la parte exterior e interior de la misma, mediante barras o piezas de material aislante. Para evitar el puente térmico de las ventanas, se ha utilizado material aislante (poliestireno) entre las dobles láminas de plástico empleadas en los ventanales.
Hemos construido una doble puerta de entrada. Desde el punto de vista térmico como acústico da buen resultado la doble puerta. La entrada es a través de un vestíbulo, es nuestro caso las puestas no se sitúan enfrentadas para evitar corrientes de aire.
En la construcción es fundamental que haya la menor cantidad de rendijas por donde penetre el aire frío y disipe el calor del interior.
Figura nº 23. Planta superior. Acumulación de calor. Fuente: Elaboración propia con “Google Sketchup y SketchyPhysics”.
Por tanto, el aislamiento térmico de los edificios es un elemento fundamental en un proyecto de vivienda energéticamente autosuficiente, porque permite mantener el calor almacenado reduciendo las necesidades de calor de los edificios y en verano debe complementarse con un sistema de ventilación natural, para eliminar el calor excesivo. Siempre con la finalidad de ofrecer un confort térmico en nuestras viviendas con la menor ayuda energética externa posible.
Se incluyen algunos dibujos de las diferentes vistas de la “vivienda sostenible”, con las medidas empleadas en la construcción.
El sistema de ventanas automáticas, nos va a permit ir la apertura o el cierre automático de las ventanas situadas en la techumbre de la vivienda.
El sistema funciona mediante el circuito eléctrico siguiente: inversor del sentido de giro de un motor con conmutador doble y parada por finales de carrera (ver plano nº 3 y 4. Ventanas automáticas). Como mecanismo de tra nsmisión y transformación de movimiento, hemos empleado el sistema tornillo-tuerca. Dicho sistema, es un tipo de mecanismo que está constitui do por una varilla roscada (tornillo) unida al eje del motor reductor, que al girar produce el desplazamiento longitudinal (movimiento rectilíneo) de la tuerca en la que va enroscado. Mediante tacos de madera las tuercas van unidas a las contraventanas. La unión del eje del motor y la varilla roscada la hemos realizado mediante alargadores de ejes. Las barras roscadas tienen una longitud de 150 mm y diá metro un 4mm. Es importante destacar respecto al circuito eléctrico, que para la conexión del cableado cabe la posibilidad de utilizar regletas de conexión. El tiempo apertura o cierre de ventanas según cálculos realizados se estima en 6,34 segundo s (estimando que el motor gire a 700 rpm). La velocidad lineal que seguirían las ventanas sería de 0,63 cm/seg.
Este sistema automático, nos permite el cierre o la apertura de las contraventanas de las ventanas en el momento que se desee, aproximándonos en este caso a los sistemas de gestión domóticos. Todo ello para conseguir una
optimización de la iluminación y del rendimiento climático de nuestra vivienda sostenible, mejorando así en la gestión energéticade la misma.
15.2.5. MATERIALES EMPLEADOS EN EL SISTEMA SOLAR PASIVO CON APERTURA AUTOMÁTICA DE VENTANAS.
Para la construcción del sistema solar pasivo con apertura automática de ventanas debemos de disponer los siguientes materiales:
Láminas de plástico de polietileno de baja densida d.
Varilla roscada de diámetro de 4 mm y longitud apr oximada de 150 mm.
15.3. APROVECHAMIENTO SOLAR TÉRMICO. A. Energía solar térmica.
En el apartado 15.1.2. Central solar fotovoltaica, hacíamos referencia a la energía solar como la producida por el Sol procedente de las radiaciones solares que llegan a la tierra. En el sistema de aprovechamiento que nos ocupa, esta radiación puede aprovecharse mediante un colector solar para calentar un fluido. De ahí, que el calor absorbido por el colector solar sea transferido al agua y de esta forma ya puede ser directamente usada o almacenada.
En la sociedad actual, las aplicaciones más extendi das de esta tecnología son el calentamiento de agua sanitaria en las viviendas, la calefacción por suelo radiante, el precalentamiento de agua para procesos industriales, el calentamiento de agua para piscinas cubiertas o a la intemperie, entre otras aplicaciones.
En los últimos años se viene produciendo un aumento notable de este tipo de instalaciones de energía solar térmica. Con la entrada en vigor del nuevo Código
Técnico de la Edificación en marzo de 2007, y según lo especificado en el Documento Básico HE - Ahorro de energía todas las nuevas cons trucciones están obligadas a instalar sistemas de aprovechamiento de energía solar térmica. Esta norma, sin duda, supone un impulso definitivo a esta tecnología. De ahí, aún más si cabe, la importancia de la aplicación didáctica en la materia de tecnologías de este tipo de sistemas. En nuestro caso, hemos incorporado un sistema de aprovechamiento solar térmico en la “vivienda sostenible”.
El colector solar diseñado absorbe la energía procedente del Sol a través de los diferentes componentes que lo componen. Está co mpuesto por una caja de madera cubierta por un plástico que provoca el deno minado efecto invernadero. En el interior de la caja se coloca un absorbedor que transforma la radiación solar en calor. El agua circula por unos tubos adheridos al absorbedor y elevan su temperatura.
oUna caja de madera, construida de contrachapado de 3 mm y listones cuadrados de 10x10 mm. Confiere al colector solidez y estabilidad. Las medidas vienen reflejadas en la figura nº 32. La caja tiene un orificio en el extremo superior para la salida del agua caliente mediante un tubo de plástico.
Asimismo tiene realizado un orificio en la parte inferior para la entrada del agua fría mediante tubos de plástico. Los orificios tien en un diámetro de 6 mm.
oUn aislante térmico (poliestireno expandido) colocado en la parte inferior del colector, para reducir las dispersiones de calor.
o Un absorbedor, formado por láminas metálicas de hojalata recicla da procedentes de latas y botes.
oTubos en los que pasa el fluido (agua) portador del calor del circuito destinado a ser calentado por el Sol. Hemos colocado cuatro tubos de latón de 3 mm de
diámetro interior y 5 mm de diámetro exterior. La l ongitud de los mismos es de 90 mm. Éstos a su vez, se conectan mediante tubos de plástico flexible de 4 mm de diámetro interior y 6 mm de diámetro exterior .
oCubierta transparente. Formada por láminas de plástico (polietileno de baj a densidad), protege el aparato y deja pasar los rayos del sol. En este caso, el absorbedor, calentándose, irradia energía calorífic a, que se mantiene dentro de la caja por la cubierta de plástico y provoca un a especie de efecto invernadero.
El agua caliente producida por el colector solar varía en función de diferentes elementos: la posición, la zona geográfica, la radiación solar diaria, la inclinación, la orientación, entre otros aspectos. La orientación del tejado en la que vamos a colocar el colector solar está orientada al sur, ya que es la posición más ventajosa. El tejado tiene una inclinación de 35° respecto al plano hori zontal. Debemos tener cuidado para que en ningún momento haya sombras que cubran el co lector de los rayos del Sol.
El funcionamiento del sistema solar térmico, compuesto por el captador solar, por el circuito solar y por el depósito de acumulación, se basa en la circulación del fluido por el captador a través de la utilización de una bomba de agua (circulación forzada). El calor resultante de la conversión térmica de la radiación solar en el colector se almacena en un depósito acumulador de calor. Por tanto tenemos un circuito hidráulico cerrado, en donde el agua conte nida en el sistema fluye por efecto del empuje de una bomba controlada por un interruptor.
Podemos clasificar el circuito diseñado como circuito directo, en donde el fluido que circula por los captadores solares es el agua que vamos a consumir.
-Colector solar térmico.
-Depósito acumulador de calor/receptor de agua de ll uvia.
-Conducciones de tubos plástico negro.
-Otros elementos no diseñados:vaso de expansión, purgador, válvulas, sensores de temperatura y presión.
El colector solar térmico es el dispositivo diseñado para recoger la energía suministrada por el Sol y convertirla en energía térmica capaz de calentar el agua del sistema.
El acumulador de calor, constituye un tanque o depósito de almacenaje del agua calentada en el colector solar. Para la construcción del mismo, hemos empleado una botella de agua de plástico de polietileno de a lta densidad de color azulado, cuyas dimensiones vienen representadas en la figura nº 33. La distinta densidad del agua fría y la caliente hace que en las partes inferiores del depósito se acumule el agua fría (más densa y por tanto más pesada) y en l as partes superiores el agua caliente.
La provisión o entrada de agua fría a la red hidráulica diseñada, se realiza a través del depósito acumulador de calor mediante untubo de plástico negro de 300 mm de diámetro. Pero en sí, el fluido que se aporta al sistema proviene del agua de lluvia que se recoge en el tejado de la cara norte de la vivienda. Este aprovechamiento del agua de lluvia se efectúa a tra vés de una canal construida empleando un tubo de plástico de PVC de 25 mm de di ámetro. La sujeción de la canal a la techumbre se realiza mediante alambre de hierro galvanizado de 1 mm de diámetro.
La entrada de agua caliente al acumulador se realiza por la parte superior del depósito mediante un tubo de plástico negro de 25 mm de diámetro. Todas las conducciones del sistema, están constituidas por tubos de plástico negro de 4 mm de diámetro interior y 6 mm de diámetro exterior.
En el depósito existe una bomba de agua que funciona con 4,5 V, que toma el agua contenida en el tanque y la bombea a través de las conducciones de salida de agua fría hacia el colector solar.
En el tanque o depósito existe una salida de agua caliente para el consumo de la vivienda, que está situada en la parte superi or del mismo. El cierre o la apertura del dispositivo de salida de agua caliente lo regulamos mediante la llave de paso para tubo de plástico, elemento empleado en los sistemas de riego por goteo.
El control del sistema, nos va a permitir poner en funcionamiento o paralizar la bomba en los momentos que queramos. Este control lo vamos a realizar manualmente mediante un interruptor que va a gobernar la bomba de agua. La energía eléctrica necesaria para poner en funcionamiento la bomba, nos la va a proporcionar la pila de petaca de 4,5 V empleada en el sistema híbrido de generación de energía eléctrica. Ver plano nº 5. Bombeo de agua. Circuito eléctrico.
La justificación final de la instalación solar térmica diseñada para la “vivienda sostenible”, procede de consideraciones primordialmente ecológicas, como es el ahorro energético que se obtiene utilizando la energía solar, la no generación de emisiones contaminantes durante su vida útil, la re ducción en su caso de la demanda de combustibles fósiles, así como, en nuestro caso, el aprovechamiento del recurso agua.
Para la construcción del sistema de aprovechamiento solar térmico, debemos de disponer los siguientes materiales:
Tubo de plástico de PVC, de 25 mm de diámetro y 30 0 mm de longitud.
Tubos de plástico flexible negro y/o transparente de 4 mm de diámetro interior y 6 mm de diámetro exterior.
Llave de paso para tubo de plástico de diámetro in terior de 4 mm. (empleados en riego por goteo). Una unidad.
Codo para tubos empleado en riego por goteo. Para tubos de 4 mm de diámetro interior. Una unidad.
16. PROYECTO GENERAL: “VIVIENDA SOSTENIBLE”. DIBUJ OS.
Figura nº 36. Perspectiva final general de proyecto “vivienda sostenible”. Lateral sur. Fuente: Elaboración propia con “Google Sketchup y SketchyPhysics”.
Figura nº 37. Perspectiva final general de proyecto “vivienda sostenible”. Lateral norte. Fuente: Elaboración propia con “Google Sketchup y SketchyPhysics”.
1. SISTEMA HÍBRIDO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRI CA: (CENTRAL EÓLICA+CENTRAL SOLAR FOTOVOLTAICA+GENERADO R DE CC)
Para construir la central solar fotovoltaica empleamos seis células solares fotovoltaicas de 0,5V y una intensidad de
Conectamos en serie las células formando un solo panel con lo cual se sumarán las tensiones obteniendo un valor teórico resultante de 3 voltios y una intensidad de 200mA.
El panel fotovoltaico irá colocado en una pequeña caja de madera. Según las medidas de la placa se cortan los listones laterales.
Se toman las medidas de la base y se corta la chapa de madera que servirá para tapar el dorso de la placa y hacer el fondo.
Aquí tenemos como quedaría la central solar fotovoltaica para instalarla directamente sobre la techumbre de la vivienda.
Serrado y limado del tubo rígido de
Se procede a la construcción de las tres
plástico de PVC, que nos servirá de
hélices del aerogenerador y de la rueda
circular. Se emplea para las hélices
la central eólica. Dicho tubo tiene de
diámetro exterior 25 mm y 210 mm de
Se unen las hélices a la rueda circular de
Se realiza la góndola del aerogenerador
albergará el multiplicador y el generador
Algunos elementos componentes del aerogenerador: generador y multiplicador eléctrico, palas con rueda circular y torre.
Vista del conjunto del sistema alternativo o renovable, que incluye la central eólica y la central solar fotovoltaica.
Montaje del circuito electrónico básico, empleando para ello un transistor BD135, una resistencia de 1Kohmino, un interruptor.
Vista general en funcionamiento del sistema híbrido de generación de energía eléctrica.
Medición con el polímetro, de la energía eléctrica real proporcionada por la central eólica. 0,79 V.
Medición con el polímetro, de la energía eléctrica real proporcionada por la central solar fotovoltaica. 2,55 V.
Medición con el polímetro, de la energía eléctrica real proporcionada por el sistema renovable (eólica + solar fotovoltaica).
Medición con el polímetro, de la energía eléctrica real proporcionada por el sistema convencional. 4,27 V.
Hemos incluido en formato digital dos vídeos de las mediciones realizadas con el polímetro del sistema híbrido de generación de energía eléctrica en funcionamiento.
TECNOLOGÍAS_ __________
2. SISTEMA SOLAR PASIVO CON APERTURA AUTOMÁTICA DE VENTANAS.
Serrado de la base donde se ubicará el
proyecto global de “vivienda sostenible”.
con sierra eléctrica.
cuenta siempre una adecuada orientación
Ayudándose del tornillo de banco,
Colocación de paredes con material Mediciones con regla graduada. aislante en la planta primera de la
Utilización de la taladradora eléctrica para Colocación de la planta superior. realizar los orificios de las ventanas
Colocación de doble láminas de plástico en ventanas, para la rotura del puente térmico.
Muestra de las ventanas y puerta de la cara frontal de la vivienda. Ya se pueden observar las láminas de plástico en ventanas.
Ventanas automáticas. Fase inicial de Circuito eléctrico: inversor del sentido construcción. de giro de un motor con parada por finales de carrera. Elementos
componentes. Ventanas automáticas.
Apertura de ventanas automáticas.
Cierre de ventanas automáticas.
Hemos incluido en formato digital tres vídeos del sistema de ventanas automáticas.
C. APROVECHAMIENTO SOLAR TÉRMICO .
Cortes de los tubos de latón
A la izquierda vemos el depósito
Sujeción mediante alambres de la canal
Depósito acumulador de calor, bomba
térmico. Vista
D. VISTA GENERAL DEL PROYECTO GLOBAL “VIVIENDA SOST ENIBLE”.
Podemos observar el proyecto tecnológico Vista general de la vivienda con el
“vivienda sostenible” con todas las partes sistema híbrido en funcionamiento. diseñadas y construidas.
ALIAGA, Cristina y GONZÁLEZ, Francisco. “Elevador a utomático”. Tecnología. CEFIRE de Elda. 2004. p. 3-39.
ALIAGA, Cristina y GONZÁLEZ, Francisco. “Puerta aut omática”. Tecnología.
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Comentarios al Reglamento de Instalaciones térmicas en los edificios (RITE-2007).
Asociación Técnica Española de Climatización y Refrigeración (ATECYR). Madrid. 2007. p 154-155.
Curso de Formación Ocupacional en Técnico de Sistemas de Energías Renovables. Bioproyectos Energéticos e Ingeniería SL. Guadalajara. 2008.
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Guía del planeamiento urbanístico energéticamente eficiente. 2007. Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE) y laFundación Privada Institut Ildefons
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Guía practica de la energía. Consumo eficiente y responsable. IDAE. 2007. p. 88.
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I Jornada de intercambio de experiencias del profesorado de Tecnología. CEFIRE d´Elx.
II Jornada de intercambio de experiencias del profesorado de Tecnología. CEFIRE d´Elx.
III Jornada de intercambio de experiencias del profesorado de Tecnología. CEFIRE d´Elx. 2009
Instalaciones de Energía Solar Fotovoltaica. Pliego de Condiciones Técnicas de Instalaciones Conectadas a Red. 2002.Departamento de Energía Solar del IDAE, con la colaboración del Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid y el Laboratorio de Energía Solar Fotovoltaica del Departamento de Energías Renovables del CIEMAT.
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SORIA-VERDUGO. “Aplicaciones de la energía solar en entornos rurales”. Revista de Generación de energía . Departamento de Ingeniería Térmica y de fluidos de la Universidad Carlos III de Madrid. 2008. Abril.
B. LEGISLACIÓN.
B.1. LEGISLACIÓN SOBRE EDUCACIÓN.
REAL DECRETO 1631/2006, de 29 de diciembre, por el que se establecen las enseñanzas mínimas correspondientes a la EducaciónSecundaria Obligatoria.
DECRETO 69/2007, de 29 de mayo, por el que se establece y ordena el currículo de la ESO en la Comunidad Autónoma de Castilla La Mancha.
Corrección de errores al Decreto 69/2007. (19/06/2007).
ORDEN de 4 de junio de 2007 de la Consejería de Educación y Ciencia, por la que se regula la evaluación del alumnado en la ESO. (DOCM de 20 de junio).
C.2. LEGISLACIÓN NO EDUCATIVA.
LEY 6/2001, de 8 de mayo, de modificación del Real Decreto Legislativo 1302/1986, de 28 de junio, de evaluación de impactoambiental.
REAL DECRETO 314/2006, de 17 de marzo, por el que se aprueba el Código
Técnico de la Edificación. DOCUMENTO BÁSICO HE Ahorro de Energía.
REAL DECRETO 436/2004, de 12 de marzo, por el que se establece la metodología para la actualización y sistematización del régimen jurídico y económico de la actividad de producción de energíaeléctrica en régimen especial.
REAL DECRETO 1578/2008, de 26 de septiembre, de retribución de la actividad de producción de energía eléctrica mediante tecnología solar fotovoltaica para
instalaciones posteriores a la fecha límite de mantenimiento de la retribución del Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo, para dicha tecnología.
D. PÁGINAS WEB.
He realizado una recopilación de las páginas web consultadas, que me han resultado más interesantes.
·www.ciemat.es/
Web del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), se encuentran documentos relacionados con el desarrollo de fuentes energéticas alternativas, sistemas de generación de la energía.
·www.idae.es/
Portal del Instituto para la Diversificación y ahorro de la energía, en donde hallamos numerosísima información sobre la energía: proyectos, plan de fomento de energías renovables, legislación, sitios web, eventos, etc. Puede ser de gran utilidad para trabajar con nuestro alumnado, tanto de ESO como de Bachillerato.
·www.energias-renovables.com/
Página de gran interés para información general sobre energías renovables.
·www.appa.es/
·www.asit-solar.com/
ASIT: Asociación Solar de la Industria Térmica.
·www.cener.com
CENER: Centro Nacional de Energías Renovables.
·http://europa.eu/scadplus/leg/es/lvb/l27065.htm Energías renovables en Europa.
·www.diasolar.es/
·www.solardays.eu/
Día Solar Europeo.
·www.greenpeace.org/espana/reports/informes-renovables-100 Greenpeace. Informes Renovables 100%.
·www.ree.es/
Esta página pertenece a la RED Eléctrica de España. Tiene una información muy interesante sobre transporte de energía eléctrica. Es de gran utilidad para trabajar con nuestros alumnos de la ESO y de Bachillerato. Nos ofrece noticias y artículos muy valiosos para poder desarrollar este contenido de nuestra área.
·www.aven.es/
Web de la Agencia Valenciana de la Energía.
·www.eve.es/
Web del Ente Vasco de la Energía.
·www.ecoeduca.cl/
Entorno web que trata sobre temas medioambientales derivados del consumo de energía como el cambio climático, entre otros.
·http://archivo.greenpeace.org/GuiaSolar/S-home.htm
Versión digital de la guía solar desarrollada por Greenpeace. En esta Guía se facilita información sobre cómo se puede llevar a al práctica el ahorro de energía (no sólo eléctrica, sino también térmica).
·www.mityc.es/
·http://erenovable.com/
eRenovable. Blog de energías renovables.
·www.erec.org/
·www.estif.org/
·http://www.eusew.eu/
·www.formasverdes.com/4cocinas%20solares2.htm Formas verdes.
IDAE: Instituto para la Diversificación y Ahorro dela Energía.
·http://ec.europa.eu/energy/intelligent/index_en.html Intelligent Energy Europe (IEE) programme.
·www.atersa.com/
·www.solarizate.org/
Solarízate. Programa puesto en marcha en 2002 por Greenpeace y el Instituto para la Diversificación y el Ahorro Energético (IDAE), orientado a promover el uso de la energía solar en los centros escolares españoles.
·www.sustenergy.org
·www.energetica21.com/
·www.arquisolar.com.ar
·www.energiasolartermica.biz
·www.pvcycle.org/
·www.monografias.com/trabajos61/sistema-hibrido-eolico-fotovoltaico/sistema- hibrido-eolico-fotovoltaico.shtml
·www.crisisenergetica.org/
Web interesante dedicada a temas energéticos.
·www.bioproyecta.es/
Asociación de productores de energía renovables.
·www.asif.org/
·http://comunidadsinpetroleo.com/ Asociación comunidad sin petróleo.
·www.censolar.org/
·http://solarweb.net/
·www.erasolar.es/principal.htm
·http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/
Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS). Comisión
·www.energiaverde.com/
·http://solarclub.blogspot.com/
·www.domotica.net/
Se trata de una página en la que podemos obtener un a amplia información sobre la domótica. Dispone de varios artículos que nos describen
pormenorizadamente los elementos básicos de la domótica. Es de gran interés para realizar trabajos de análisis y síntesis con nuestr o alumnado de ESO y Bachillerato.
·www.soloarquitectura.com/
Portal de Arquitectos, en donde hallamos información sobre acciones en la edificación, cementos y cales, estructuras de acero, estructura de hormigón, entre otros temas.
Esta página pertenece al Instituto Tecnológico del Plástico, y nos ofrece informes de reciclaje en España, Guías Medioambientales, Normativa Española que puede ser muy interesante para nuestro alumnado.
·http://waste.ideal.es/plastico.htm
Se trata de una página en la que podemos encontrar artículos relacionados con el reciclaje de plásticos (plásticos biodegrada bles, solubles en agua).
·www.aimplas.es/
·www.material-construccion.com/
Dirección web que es de gran interés para aprenderlos materiales utilizados en la construcción como pueden ser: cemento, hormigón, aditivos, granitos, vidrios, tejas, ladrillos, madera. Nos facilita una información general muy apreciable y es recomendable para que nuestros alumnos/as la visiten.
·www.wwfca.org/
Página donde hayamos interesante información sobre certificación forestal, tipos de maderas, resistencia, etc.
·http://bioconstruccionsomeso.blogspot.com/
·http://w3.cnice.mec.es/recursos/fp/electricidad/index.html
Enlace a través de la página del Ministerio de Educ ación a la web sobre:
·http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material081/index.html
Enlace a través de la página del Ministerio de Educ ación a la web sobre: Iniciación a la electricidad-electrónica. Muy interesante para trabajar con los alumnos.
·www.edenorchicos.com/
·www.comunidadelectronicos.com
Web que trata temas relacionados con los equipos electrónicos.
·www.electronicafacil.net/
·www.cnice.mec.es/recursos/fp/electricidad/index.htm.
·www.ite.educacion.es/w3/recursos/fp/cacel/CACEL1/menu_1.htm#
·http://edison.upc.es/curs/seguret/index.htm
·www.voltimun.es/
·http://olmo.pntic.mec.es/%7Ejmarti50/portada/index.htm
·www.sc.ehu.es//sbweb//electronica//elec_basica/
·www.planetaelectronico.com/cursillo/temas.
·www.greenpeace.org/espana/
Esta página es de gran utilidad para trabajar con los alumnos temas relacionados con el medio ambiente y su problemátic a. Encontramos artículos relacionados con las energías, desarrollo sostenible, cambio climático, globalización y medio ambiente, entre otros muchos.
·www.ambientum.com/
·www.ecologistasenaccion.org
·http://waste.ideal.es/
Revista de divulgación científica, naturaleza, ecología, etc.
·www.undp.org/spanish/
·www.mma.es/portal/secciones/info_estadistica_ambiental/estadisticas_info/perfil _ambiental_2006/
“Perfil ambiental de España”.
· www.globe.gov/r?lang=es
EMPRESAS SUMINISTRADORAS DE COMPONENTES PARA TECNOLOGÍA.
·www.microlog.net/
Catálogo de componentes empleados en tecnología. Me cánica, electricidad, magnetismo, electrónica.
·www.equipsdidactics.com/
Web de empresa dedica para suministros de equipos didácticos para la formación tecnológica en ESO, Bachillerato, ciclos y universidades. Generador eólico. Puerta corredera.
·www.es.opitec.com/
Empresa suministradora de componentes para tecnología.

References: artículo 45
 artículo 2
 Real Decreto 
 artículo 3

REAL DECRETO 
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