Adrian Gonzalez Rojas - P3 - Laboratorio Urbano de Transformación de la Energía

LABORATORIO URBANO DE TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA Adrián González Rojas P3 - Ud Coll Barreu - Concha y Paco PROYECTO FINAL

Laboratorio Urbano de Transformación de la Energía Axonometría general del solar

E: 1/400 Adrián González Rojas · PROYECTO FINAL · P3 / Ud Coll Barreu · Concha y Paco

Laboratorio Urbano de Transformación de la Energía A Laboratorios. Estos serían espacios situados sobre la subestación eléctrica en el solar, que parasitan la ciudad e invaden su interior y alrededores para no solo almacenar y producir energía sino para innovar, analizar y estudiar las transformaciones. Los laboratorios son lugares de alta tecnología, científicos, pero también quieren ser lugares que regalen a los ciudadanos la oportunidad de comprender y ser participes de la energía que constantemente les rodea en su ciudad.

El laboratorio urbano de transformación de la energía se concibe como un conjunto de dispositivos y espacios que se regalan a la ciudad con dos fines principales: la investigación científica de nuevas formas de obtener energía y la divulgación de dichos conocimientos. Esto último se realizará mediante una serie de interacciones con la ciudad además de evidenciando claramente las transformaciones.

El laboratorio es un centro con vida propia, que respira y se nutre a si mismo y que parasita la zona de la ciudad en la que se asienta. A orillas del rio manzanares y a partir de sus dispositivos, obtiene todo tipo de energía y analiza todos los movimientos de la zona. Con sus pequeños parásitos coloniza las inmediaciones en busca de datos interesantes y prometedores con los que mejorar la vida urbana y conseguir alimentar de energía renovable y limpia a la ciudad.

Estos laboratorios son el Laboratorio 0 (o central) y el Laboratorio Q, mostrados con más detalle en la sección principal del proyecto.

B Dispositivos. Los dispositivos son aparatos mecánicos, tecnológicos y, ante todo, energéticos destinado de forma más directa a la obtención de energía y datos científicos, y no caracterizados como espacios habitables del mismo modo que los laboratorios. No obstante, serán dispositivos que evidenciaran de la mejor forma posible las transformaciones y que interactúan de un modo u otro con su entorno y las personas de este entorno.

En el laboratorio conviven la experiencia científica con la experiencia urbana.

Se pretende que el espacio sea para los ciudadanos y que mediante actividades, eventos, exposiciones y mediante un continuo acceso libre a las instalaciones los mismo ciudadanos formen parte del mismo laboratorio.

Distinguimos un Dispositivo C (acelerador de partículas), un Dispositivo H (turbinas, en la presa No 6) y una serie de Dispositivos M (animales mecánicos energéticos).

A lo largo del desarrollo del proyecto se han ido diferenciado cada vez más dos partes del conjunto: por un lado están los laboratorios y por otro lado los dispositivos.

Planta general del conjunto completo: Sección 1

1 Sección 2

2

3

1 - Laboratorio Q

2 - Laboratorio 0

3 - Dispositivo C

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4 - Dispositivo H

Sección 1’

Sección 01

4

Sección 1’

Sección longitudinal del dispositivo H

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Laboratorio Urbano de Transformación de la Energía Sección 02

Dispositivo M. Planos

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A. Descripción laboratorios y dispositivos del conjunto Dispositivo H. Energía hidroeléctrica

A partir de unas turbinas en la presa No 6 del rio manzanares, el dispositivo H genera energía eléctrica que obtiene directamente del mismo rio y la velocidad del agua. Esta electricidad se empleará para alimentar todo el laboratorio urbano. Además, la intensidad del caudal, y por tanto intensidad de producción de electricidad, se manifiestan en la intensidad de la iluminación del dispositivo.

Dispositivo C. Energía cinética

El dispositivo C es un acelerador. Un dispositivo que estudia el movimiento de las partículas y la energía que esto produce. Para ello se ha dispuesto un toro con un tubo de 1 m de diámetro y un radio de 30 m.

Laboratorio 0 (Central)

Este dispositivo dedicado a una actividad más privada o menos pública, funciona por un lado como almacén de los dispositivos M, que descienden por una serie de montacargas; y por otro lado, como un espacio de análisis y almacenamiento de energía.

Es el espacio principal de investigación.

Laboratorio Q

Este espacio versátil y configuraba tiene como función no solo crear espacios de investigación si no espacios didácticos y de observación donde se pueda interactuar con la energía y que sea accesible para los ciudadanos.

Además cuenta con una serie de dispositivos eólicos que se suman a la producción de energía del conjunto, también presentes en el laboratorio 0.

Dispositivo M. Móvil, energía cinética (II)

Es un pequeño aparato mecánico capaz de desplazarse gracias a sus patas por la ciudad. Su finalidad es obtener una serie de datos y estadísticas sobre la energía de la ciudad.

Estos datos se analizan en el laboratorio y contemplan desde datos de flujos: viento, luz; hasta un análisis del movimiento de personas y diferentes elementos. Al moverse por la ciudad pretenden establecer zonas cuya aprovechabilidad de la energía urbana sea elevada para estudiar su posible colonización por los dispositivos energéticos que se diseñen en el laboratorio urbano.

B. Relación del laboratorio con la ciudad y los ciudadanos El laboratorio pretende relacionarse con su entorno, tanto ambiental como humano. Es un espacio abierto y disponible que se relaciona con todo ello de formas diversas.

1.

Aplicación de móvil. Por un lado, para consultas de actividades, horarios, etc. y por otro lado, para consultar datos en directo, conocer la localización de los dispositivos H y también para ver en Realidad Aumentada la cantidad de energía que atraviesa los dispositivos en tiempo real.

2. Actividades lúdicas y didácticas: el laboratorio Q tiene un espacio versátil que se puede emplear como aulas para divulgar los descubrimientos y maravillas científicas.

3. Actividades, eventos y exposiciones participativos.

4. Investigación científica: que se comparte con toda la comunidad científica constantemente.

5. Solar energético: el solar está abierto al público y unos bancos especiales permiten que los usuarios puedan cargar sus dispositivos cuando quieran y hacer uso de la energía producida.

6. Transformaciones evidenciadas: desde el movimiento de las turbinas hasta la iluminación. El conjunto se ilumina con la energía producida y la intensidad y tono de la misma depende de la cantidad de energía que se esté produciendo o haya producido.

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Concepto aplicación para móviles Funciones principales, aspecto muy general e ideas de la aplicación creada para conectar más todavía al laboratorio con los ciudadanos.

Laboratorio Urbano de Transformación de la Energía Planta general del solar

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LABORATORIO URBANO DE TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA Adrián González Rojas P3 - Ud Coll Barreu - Concha y Paco CURSO

Gx01 · 1ª acción · Cartografías finales

Leyenda:

To cross · Of equilibrium · To light En nuestra cartografía conjunta exploramos las distintas formas de energía y sus manifestaciones a través del movimiento en el territorio. Adrián trabaja con la electricidad almacenada, en transito y con los recorridos de personas, vehículos, viento y agua. Ana investiga el movimiento como ausencia, energía potencial, el equilibrio inestable entre los distintos elementos del mapa. Marina aporta ese tiempo lento de transiciones, crecimientos, energía del sol y el viento, representado por los procesos de las hierbas pioneras que crecen en el entorno. Sobre los planos, superponemos el recorrido perceptivo que expresa el movimiento de nuestros cuerpos por el territorio. Juntos creamos una serie de lecturas paralelas y complementarias sobre las fuerzas que atraviesan nuestra zona de estudio.

Adrián González Rojas · CURSO (Cap. 1-2) · P3 / Ud Coll Barreu · Concha y Paco

Gx01 · 1ª acción · Cartografías finales To cross · Of equilibrium · To light

Adrián González Rojas · CURSO (Cap. 1-2) · P3 / Ud Coll Barreu · Concha y Paco

Gx01 · Primeras acciones y concepto

TO LIGHT encender iluminar

Base teórica del funcionamiento de las turbinas en el rio manzanares. Aproximación teórica a una turbina en el rio manzanares.

A continuación se muestra un planteamiento genérico para estudiar la viabilidad de una turbina en el rio. Lo que se muestra es totalmente teórico y es una situación idealizada que al llevarla a la realidad debería contener muchas más consideraciones, pero nos sirve para hacernos una idea de la energía que una turbina con unas constantes geométricas podría obtener del rio manzanares. Del mismo modo, el esquema ilustra una situación teórica, pero la posterior propuesta y especialización del concepto distan enormemente del esquema inicial si bien mantienen las mismas constantes geométricas.

Estudio de una acción

Podríamos traducir al español to light como iluminar o encender. En la RAE, entre las distintas acepciones de estas palabras, llaman la atención las siguientes: Iluminar.

Alumbrar, dar luz, bañar de resplandor.

Dar color color a las figuras, letras, etc. de una estampa o un libro.

Encender.

Iniciar la combustión de algo.

Hacer que funcione un dispositivo o un aparato electrónico.

Entonces, $qué implica to light% $Qué encendemos, qué iluminamos, qué sucede%

Planteamiento teórico

Para este estudio se toman ciertos parámetros variables. Se considera un caudal del rio manzanares variable y un caudal dentro de la tubería controlado mediante un accesorio. La velocidad con la que fluye el agua dentro de la tubería: v = Q /S (ecuación de continuidad).

To light es una acción que toma unos pocos segundos, pero que implica un millón de acciones, reacciones y sucesos en cadena, que requiere de una trabajo previo impresionante para poder realmente encender o iluminar algo.

Consideraremos Qr como el caudal del río. Las velocidades en A y B dependerán de la superficie del rio en la sección por dichos puntos y por tanto de ZA y ZB. Desarrollando la fórmula anterior podremos generalizar: v =

Encendemos una luz sin apreciar realmente todo lo que supone. A una velocidad estrepitosa la energía se mueve por cables, los electrones se ruborizan y una estancia se ilumina.

Pero esa luz, $esa luz qué produce% Un espacio se ilumina, deja de haber oscuridad. Rayos de energía rebotan continuamente con las superficies, entran por nuestros ojos, se procesan en nuestro cerebro. Podemos ver.

Un espacio se ilumina y aparecen sombras.

Sombras fuertes, suaves, intensas, negras, oscuras, geométricas, orgánicas, artificiales, propias, proyectadas.

Cartografía de la acción inicial: encender la luz

Adrián González Rojas · CURSO (Cap. 1-2) · P3 / Ud Coll Barreu · Concha y Paco

Qr

32 ⋅ (Nivel Agua)

.

Volviendo a la tubería, para obtener el tipo de flujo en su interior empleamos el numero de Reynolds: R = (v ⋅ d )/ν, donde d es el diámetro, v es la velocidad y ν es la viscosidad cinemática del fluido (agua).

Para determinar el coeficiente de fricción en un flujo turbulento (f ) se recurre a la fórmula de Colebrook.

ACCIÓN DE 6 SEGUNDOS: TO LIGHT (I)

Escanea el código o sigue el siguiente enlace para ver el vídeo. https://youtu.be/CqkSsY0-6d8

ACCIÓN DE 60 SEGUNDOS: TO LIGHT (II)

Escanea el código o sigue el siguiente enlace para ver el vídeo. https://youtu.be/12zFMAIEVgY

Se aplica la ecuación de Bernouilli entre dos puntos del sistema.

Para ello se establecen E y S como puntos de entrada y salida de la turbina respectivamente. p v 2 p v 2 Entre A y E: A + A + ZA − HA S = E + E + ZE γ 2g γ 2g pS vS 2 pE vE 2 + + ZE − HT = + + ZS Entre E y S: γ 2g γ 2g pS vS 2 pB vB 2 + + Z S − HSB = + + ZB Entre S y B: γ 2g γ 2g

Despejando las ecuaciones anteriores se obtiene la siguiente expresión. pA v 2 p v 2 + A + ZA − HA E − HSB − HT = B + B + ZB γ 2g γ 2g

Bocetos e ideas de todo el proceso:

Que podemos simplificar teniendo en cuenta que la presión es nula en los punto en contacto con la atmósfera: vA 2 v 2 + ZA − HA E − HSB − HT = B + ZB 2g 2g

Las pérdidas que tienen lugar entre los distintos puntos son las siguientes: -

Entre A y E existen pérdidas de fricción y por complementos (paso a tubería y codo): L v2 0,4 ⋅ v 2 v2 Hf = f ⋅ 1 = ,H , H a ccesor io = A 1 d 2g co d o 2g 2g

-

Entre S y B existen pérdidas de fricción y por complementos (paso a depósito y codo). Puesto que las condiciones que se dan son las mismas, las pérdidas coinciden: L v2 0,4 ⋅ v 2 v2 Hf = f ⋅ 2 = ,H , H a ccesor io = B 2 d 2g co d o 2g 2g

Se decide que el caudal medio del río (Qr) será igual tanto antes ( A) como después (B) de la presa. De modo que podemos decir que la altura de la turbina vendrá dada por la siguiente expresión: v 2 v 2 H T = A + Z A − B − Z B − H f − H f − H a c c e s or i o − H a c c e s or i o − 2 ⋅ H c o d o B A 1 2 2g 2g

L ⋅ v2 L ⋅ v2 v 2 v 2 v2 v2 0,4 ⋅ v 2 HT = Z A + A − Z B − B − f ⋅ 1 −f ⋅ 2 − − −2⋅ 2g 2g d ⋅ 2g d ⋅ 2g 2g 2g 2g

La potencia de la turbina, en función del caudal y de la altura se obtendrá a partir de la siguiente fórmula:

P o t = γ ⋅ Q ⋅ HT Se añade al final, un indicar para calcular el número de bombillas de 12 W que se podría iluminar con la turbina.

Para los datos reales de la situación en la presa No6, a un rendimiento del 100%, se calcula una cantidad de 1000 bombillas.

Gx01 · 2ª acción · Comiéndonos el solar Cartografías conjunta de la acción

Nuestra segunda acción, la mañana del sábado 13 de marzo, consistió en comernos plantas que habían salido del solar, o más bien, de las inmediaciones del solar, de la propia ciudad. Tras una fase de recolección, transformamos las distintas plantas comestibles de la zona en comida cocinada. Durante el proceso, me fijé especialmente en cómo la energía de la cocinilla portátil calentaba y transformaba las plantas en una comida elaborada, en cómo el gas se combatía para convertirse en llamas y aplicar calor a la comida, cómo la sartén conducía ese calor y lo aplicaba a las materias primas.

Me di cuenta de que la energía térmica, las transformaciones de energía y las transformaciones en general estaban en nuestro entorno de modo constante y abundante. En los detalles de la cocina, seguro, pero también en la ciudad y en el solar, también en esa superficie de 5 por 3 metros donde habíamos conseguido probar ese solar, ver a qué sabía.

Nos convertimos en recolectores urbanos, pero también en transformadores de la energía.

Adrián González Rojas · CURSO (Cap. 1-2) · P3 / Ud Coll Barreu · Concha y Paco

Video de la acción:

Escanea el código o sigue el siguiente enlace para ver el vídeo. https://youtu.be/WSrERjD7PM8

Gx01 · 2ª acción · Comiéndonos el solar Cartografía térmica de la acción

Esta cartografía de la segunda acción toma como base las cartografías conjunta en grupo y pretende añadir una capa de información relacionada con la energía térmica: aquello en lo que más me fijé y centré durante esta segunda acción. Mediante un gradiente térmico de colores muestra cómo la temperatura, el calor y la luz se manifiestan en la zona donde estuvimos.

Desde zonas frías donde siempre hay sombra hasta zonas soleadas pasando por la energía que desprendía la cocinilla portátil que empleamos.

Para la cartografía me inspiré en los planos térmicos de Philippe Rahm.

E: 1/28

0

1

2

3

5 (m)

> 50 oC 32 oC 25 oC 22 oC

20 oC 18 oC 17 oC

16 oC

< 16 oC Adrián González Rojas · CURSO (Cap. 1-2) · P3 / Ud Coll Barreu · Concha y Paco

Modelo - Reflejos térmicos

Capitulo 3.0 _ El programa Programa para regalar a la ciudad. Primeras ideas del proyecto

Aproximación a un primer modelo La idea del modelo es medir y cuantificar la temperatura de un espacio. Con la acción, me fijé de cerca en el camping gas, esta cocina portátil que genera calor y nos permitió probar el solar.

Para ello y mediante una vela traté de fotografiar térmicamente un espacio.

Además, añadí un montón de espejos para hacer que este espacio fuera más complejo, para tratar de ver las pequeñas variaciones de la temperatura, de la llama en cientos de reflejos distintos.

En resumen, se trata de un modelo que refleja cientos de veces la realidad, donde todos los cambios y movimientos manifiestan hasta las más mínimas consecuencias cientos de veces mirado todo el tiempo desde un filtro térmico.

En una primera aproximación al modelo tan solo probé a observar a través de la cámara térmica una vela con un par de espejos y luego editar esta imagen posteriormente para ver los efectos que conseguía e intentar de ese modo plasmar de la mejor forma la idea que quería trabajar.

Programa del proyecto

El laboratorio urbano de transformación de la energía es un conjunto de dispositivos localizados en los solares a ambos lados de la calle de Chulapos en Madrid, a orillas del rio manzanares y el parque Madrid Rio. Estos dispositivos obtendrán energía de la misma ciudad y harán visibles las transformaciones oportunas y necesarias que tendrán lugar al experimentar, innovar e investigar las distintas formas en que se puede aprovechas dicha energía.

Al final me decanté por crear una realidad repleta de espejos y ver cómo se comportaba la vela central reflejada en ella. Estas primeras investigaciones sirvieron para acotar aquello que lo hacía más interesante: la visión térmica y la realidad reflejada, y fue aquello que decidí potenciar.

Se considera la creación de cinco dispositivos o espacios diferentes detallados a la derecha.

El conjunto de dispositivos investigará formas de producir energía y por lo tanto generará constantemente y de formas nuevas y diferentes energía que en ciertos momentos tendrá un excedente, dicho excedente se regalará, devolverá a la ciudad que es de donde ha salido, a fin de cuentas. Del mismo modo, los dispositivos se autoabastecerán conjuntamente y alimentarán la iluminación del laboratorio en general.

Esquema conclusiones

Los dispositivos son grandes maquinas tecnológicas con aparatos, instrumentos de medida y avanzados equipos de análisis. Su configuración y diseño debe ser versátil para que sean capaces de adaptarse a las necesidades que vayan surgiendo a lo largo de las investigaciones.

Modelo final fotografiado con una cámara normal

Bocetos e ideas preliminares. Siempre estuvo relacionado con el calor y la energía.

Imágenes primera aproximación Bocetos e ideas para el desarrollo del programa definido arriba:

Modelo térmico 20 ºC

Adrián González Rojas · CURSO (Cap. 3) · P3 / Ud Coll Barreu · Concha y Paco

2.000 ºC

Laboratorio Urbano de Transformación de la Energía Dispositivo H. Energía hidráulica. Consistirá en una serie de turbinas en la presa No6 del rio manzanares que generarán directamente electricidad. Será el principal generador del conjunto. Las turbinas tendrán un diseño que permita apreciar cómo el movimiento del agua se transforma en energía eléctrica. La obtención de esta energía además aportará información sobre la velocidad del agua, el caudal y otra serie de parámetros naturales del rio.

Dispositivo Q. Energía térmica. Se localizará en el solar principal (colindante con la subestación eléctrica). Por un lado, será un dispositivo donde se analice la temperatura de la ciudad y los flujos y factores que influyen en el calor de la zona; y por otro lado, donde también se investigue sobre diferentes formas de aprovechar este calor y transformarlo en energía eléctrica que se pueda aprovechar.

Máx: 552 m3 // Min: 10.000 W

Máx: 875 m3 // Min: 1.260 W

Dispositivo M. Energía cinética (II). Si bien el anterior dispositivo estudiaba como el movimiento produce energía; este dispositivo estudiará el proceso de transformación opuesto: cómo la energía se puede transformar en movimiento. Es por ello que además este dispositivo será un dispositivo/maquina móvil capaz de desplazarse por la ciudad y recabar más información útil para el resto de dispositivos.

Dispositivo C. Energía cinética (I). En este dispositivo, localizado en el mismo lugar que el dispositivo Q, se investigará sobre cómo el movimiento genera electricidad y sobre cómo conseguir que suceda dicho movimiento con factores o situaciones que nos podamos encontrar en la ciudad. Por ejemplo: el viento, las personas, los vehículos, etc.

Máx: 275 m3 // Min: -396 W

Máx: 1.350 m3 // Min: 1.944 W

Dispositivo 0. Laboratorio central. Localizado en el mismo solar que los dispositivos Q y C, el dispositivo 0 será un espacio dedicado 100% a la investigación científica profesional y servirá como centro de control, análisis y estudio del resto de dispositivos. Tendrá salas de análisis computacional, laboratorios adicionales, espacios de servicio y una gran central de datos. Toda la investigación que se desarrolle en este centro será de carácter público, compartida con toda la comunidad científica.

Laboratorio Urbano de Transformación de la Energía Desarrollo de la propuesta

Tercera acción Con el fin de replantear nuestro proyecto a escala 1:1 en el solar, o en las inmediaciones, a final del curso volvimos a realizar una tercera acción.

Yo quise trasladar directamente mi dispositivo M a su zona de actuación, como si el dispositivo estuviera completando un paseo rutinario al salir de su garaje en el solar de la calle Chulapos.

Primeros bocetos de posibles distribuciones en el solar

En el que fue el foco de nuestras acciones, dibujé la planta del dispositivo y este se relacionó con mis compañeras de grupos: “proporcionando” energía ficticia al camping gas de Marina y sirviendo de juego para Eko, el perro de Ana.

Video resumen del proyecto completo (Entrega final):

Escanea el código o sigue el siguiente enlace para ver el vídeo. https://youtu.be/lMNogYoEtpQ

Desarrollo de la propuesta: bocetos, ideas, cambios e investigaciones Durante la última etapa del curso se ha ido concretando la propuesta, tanto desde un punto de vista gráfico y arquitectónico, desarrollando los planos anteriores, como desde un punto de vista conceptual ultimando los detalles del funcionamiento de la propuesta y su relación con la ciudad.

Para llegar hasta este punto se han realizado una serie de bocetos, reflexiones e ideas que se pretenden mostrar a continuación.

estructura e instalaciones

Detalles estructura e instalaciones

Renderizado del interior del laboratorio Q

Mi dispositivo en relación con la cocina de Marina y con Eko

estructura e instalaciones

Yo encendiendo una vela

Modelo primera aproximación al dispositivo M

Todavía un diseño orgánico, con un funcionamiento misterioso, fantástico, de ciencia ficción.

Adrián González Rojas · CURSO (Cap. 3) · P3 / Ud Coll Barreu · Concha y Paco

Bocetos y dibujos intermedios de ideas, conceptos y pruebas

Para acabar la jornada, encendí una vela con mi interruptor de la primera acción. Volví a los orígenes de mi verbo: to light que es, a fin de cuentas, el desencadenante principal de este laboratorio de transformación de la energía.

LABORATORIO URBANO DE TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA Adrián González Rojas P3 - Ud Coll Barreu - Concha y Paco