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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE HONDURAS UNAH FACULTAD DE HUMANIDADES Y ARTES ESCUELA DE ARQUITECTURA Y DISEÑO

Uso de sistemas alternativos en los edificios B1 y B2 de la Universidad Nacional Autónoma de Honduras campus Tegucigalpa para lograr un ahorro económico en los gastos institucionales.

Asignatura Seminario de Taller de Investigación Catedrático Arq. Luis Estrada Presentado por Carlos Eduardo Rivera Flores

Tegucigalpa MDC, 4 agosto. 2014


RESUMEN En este documento de investigación se exponen dos aspectos generales: (1) la situación actual de las instalaciones básicas (eléctricas e hidrosanitarias) de los edificios B1 y B2 del campus de la ciudad universitaria de la UNAH, dentro de las cuales se hace un estudio, análisis y determinación; de sus consumos y gastos económicos que los mencionados edificios tienen (mensuales y anuales) con la utilización y dotación de energía eléctrica y agua potable en la actualidad. Y (2) los sistemas alternativos que se podrían aplicar a estas instalaciones de los edificios B1 y B2, donde de estudia sus alcances, implementaciones, costos y la relación de ahorros que se podría lograr con su utilización en los edificios. La revisión del estado de los edificios B1 y B2 es una búsqueda de lograr ahorros en los gastos económicos que conlleva tener en uso estos edificios por parte de la universidad, y por ser la universidad un ente público; se prioriza llevar a cabo un máximo de sostenibilidad sus gastos. Lo cual con este estudio investigativo se quiere lograr.

ABSTRACT In this research paper two general aspects are discussed: (1) the current status of the basic facilities of the B1 and B2 of the buildings on campus UNAH (electrical and plumbing), within which a study is made analysis and determination; their consumption and economic costs that are listed buildings (monthly and annual) to the use and supply of electricity and drinking water today. And (2) the alternative systems that could be applied to such facilities buildings B1 and B2, where the study scope, implementations, and the ratio of cost savings that could be achieved with its use in buildings. The review of the state of B1 and B2 is a search buildings to achieve savings in the financial costs associated with having these buildings in use by the university, college and being a public body; prioritizes carry a maximum sustainability expenses. Which this research study is to be achieved.

i


CONTENIDO I.

Introducción ............................................................................................................................. 1

II.

Marco Introductorio de los edificios B1 y B2 .......................................................................... 2 A.

Análisis general del contexto ............................................................................................... 2

B.

2.2. Análisis del Usuario ...................................................................................................... 4 1.

Tipo de población ............................................................................................................. 4

2.

Datos cuantitativos de los usuarios .................................................................................. 4

3.

Síntesis de la cantidad de Usuarios y Tiempos de Uso de los Edificios .......................... 8

III.

Situación Actual del funcionamiento en instalaciones y servicios con las que cuentan los

edificios B1 y B2 ............................................................................................................................ 10 A.

Sistemas de suministro y red de energía eléctrica que se utiliza en los edificios .............. 10 1.

Situación Actual del consumo de los Edificios ............................................................. 10

2.

Costos por Utilización Energía Eléctrica Actual ............................................................ 12

3.

Síntesis de consumos y gastos con Sistemas eléctricos actuales .................................. 13

B.

Sistema de Dotación y red de agua potable con la cuentan los edificios B1 y B2 ............ 15 1.

Situación Actual del consumo de los Edificios ............................................................. 15

2.

Costos por Utilización Agua Potable Actual .................................................................. 16

3.

Síntesis de consumos y gastos con Sistemas Agua potable actuales ............................ 17

C.

Sistema de evacuación de aguas negras y aguas lluvias que utilizan los edificios B1 y B2 18

IV.

1.

Red de Aguas Negras ..................................................................................................... 18

2.

Red de Aguas Lluvias .................................................................................................... 19

3.

Resultado de la investigación de Aguas Residuales....................................................... 19 Investigación de los sistemas alternativos sostenibles que podrían aplicarse al proyecto de

investigación................................................................................................................................... 20

ii


A.

Mejores sistemas alternativos aplicables en el proyecto, base a infraestructura actual e

inversiones aplicables al edificio................................................................................................ 20 1.

Sistemas Alternativos Eléctricos .................................................................................... 20

2.

Sistemas Alternativos Hidrosanitarios ........................................................................... 26

B.

V.

Relación de Costos de suministro y utilización de sistemas alternativos .......................... 28 1.

Sistemas Eléctricos Fotovoltaicos .................................................................................. 28

2.

Sistemas de Reutilización de Aguas Lluvias .................................................................. 31

Diagnóstico............................................................................................................................. 34

VI.

Conclusiones ...................................................................................................................... 35

VII.

Recomendaciones ............................................................................................................... 36

VIII.

Bibliografía......................................................................................................................... 37

A.

Artículo de periódico .......................................................................................................... 37

B.

Artículo de revista .............................................................................................................. 37

C.

Libro (monografía) ............................................................................................................. 38

D.

Literatura gris/informe ....................................................................................................... 38

E.

Ponencia ............................................................................................................................. 38

F.

Publicación universitaria, tesis ........................................................................................... 39

IX.

Anexos ................................................................................................................................ 40

iii


CONTENIDO DE ILUSTRACIONES, TABLAS, GRÁFICOS Y ANEXOS

Ilustración 1.Geolocalización de los edificios B1 y B2 ................................................................... 2 Ilustración 2. Exterior edificio B1 .................................................................................................... 3 Ilustración 3. Exterior edificio B2 .................................................................................................... 3 Ilustración 4. Laboratorios CEETI ................................................................................................... 4 Ilustración 5.Población Arquitectura, B2 ......................................................................................... 8 Ilustración 6. Población Ingeniería, B2 ............................................................................................ 8 Ilustración 7. Plano de Suministro Eléctrico de la UNAH ............................................................ 10 Ilustración 8.Plano de Suministro eléctrico edificios B1 y B2 ..................................................... 11 Ilustración 9.Transformador edificio B2 ....................................................................................... 11 Ilustración 10. Baños del edificio B1 ............................................................................................. 15 Ilustración 11. Red interna de aguas negras Edificio B2 ............................................................... 18 Ilustración 12. Caja de Aguas Negras edificio B1 ......................................................................... 18 Ilustración 13. Bajante de aguas lluvias B2 ................................................................................... 19 Ilustración 14. Desagüe de Aguas Lluvias B2 ............................................................................... 19 Ilustración 15. Mapa de heliofanía del territorio nacional ............................................................. 22 Ilustración 16. Paneles Solares en Instituto de la Ciencias ............................................................ 23 Ilustración 17. Análisis de Radiación Solar B1 y B2 ..................................................................... 25 Ilustración 18. Análisis Radiación Solar edificio B2 ..................................................................... 25

Gráfica 1. Gráfico de Numero de personas por Carrera ................................................................... 5 Gráfica 2. Ocupación del edificio B2 ............................................................................................... 6 Gráfica 3. Cantidad de Alumnos en Hora pico Diaria ..................................................................... 7 Gráfica 4. Porcentajes de usos diarios edificios ............................................................................... 9 Gráfica 5. Consumos y gatos eléctricos de los edificios ............................................................... 13 Gráfica 6. Consumos y gastos de agua potable .............................................................................. 17

iv


Tabla 1.Personal Docente Facultad Ingeniería ................................................................................. 5 Tabla 2. Porcentajes de Uso diario en los edificios.......................................................................... 9 Tabla 3. Tarifas de energía eléctrica de ENEE ............................................................................. 12 Tabla 4. Consumos y Gastos Edificios........................................................................................... 13 Tabla 5.Resumen de Consumos, tarifas y gastos ........................................................................... 14 Tabla 6. Tarifas de Agua potable SANAA .................................................................................... 16 Tabla 7. Consumos de agua potable en edificios ........................................................................... 17 Tabla 8. Gasto mensual por suministro agua potable (SANAA) ................................................... 17 Tabla 9. Precipitaciones en Tegucigalpa ....................................................................................... 27 Tabla 10. Costos de Sistemas Fotovoltaicos .................................................................................. 30 Tabla 11. Tabla de recolección de Aguas Lluvias y Consumos..................................................... 32 Tabla 12. Gastos de agua potable con recolección de Aguas Lluvias ............................................ 33

Anexos 1. Plano de Instalaciones Eléctricas Ciudad Universitaria ................................................ 40 Anexos 2. Planos de Acometidas Edificios B1 y B2 ..................................................................... 41 Anexos 3. Tabla completa de tarifas de la ENEE .......................................................................... 42 Anexos 4. Tabla completa Tarifas SANAA ................................................................................... 43 Anexos 5. Costos de componentes sistema individual doméstico ................................................. 45 Anexos 6. Distribución de costos sistema fotovoltaico.................................................................. 45

v


I.

INTRODUCCIÓN

Las nuevas tendencias actuales demandan que los edificios tengan un gran componente sostenible, estos componentes de sostenibilidad se logran alcanzar de varias maneras, cada una de esas maneras repercute en el impacto ambiental, económico y social al que se ven rodeadas las infraestructuras arquitectónicas. El diseño de los nuevos edificios desde el punto de vista arquitectónico e ingenieril, son aspectos de gran relevancia para lograr carácter sostenible. En esta investigación se busca analizar y diagnosticar que tan relevante han sido esos parámetros anteriormente mencionados, en los edificios B1 y B2 de la ciudad universitaria, de la Universidad Nacional Autónoma de Honduras, donde al ser edificios de ya una edad considerable, no fueron concebido con una arquitectura e ingeniería actual. Lo que nos que se determinará con esta investigación, que lo que buscar es hacer un análisis de las instalaciones de servicios básicos con los que cuentan los edificios B1 y B2, y dictaminar como podrían ser más sostenibles y por efecto de cadena lograr ahorros económicos y de otros en los gastos de la universidad.

1


II.

MARCO INTRODUCTORIO DE LOS EDIFICIOS B1 Y B2 A.

Análisis general del contexto

Los edificios B1 y B2, pertenecen a la infraestructura educativa existente de la UNAH 1 , en su campus universitario ubicado en la zona centro del país (Honduras), específicamente en la ciudad de Tegucigalpa. Ilustración 1.Geolocalización de los edificios B1 y B2

Fuente: Captura propia

Los edificios cuentan con un área aproximada de 5,000 metros cuadrados de área utilizada en los predios de ciudad universitaria, específicamente en la zona norte del campus. Colindan en sus proximidades con otras edificaciones de la universidad; entre las cuales están: En la parte sur, con el edificio de la facultad de ciencias jurídicas (denominado A2); en la parte norte, con los talleres de mantenimiento y servicios de la universidad; en la parte oeste, con las oficinas del IHCIT2. Además tiene colindancia con espacios públicos del campus; como ser estacionamientos (pavimentados y no pavimentados), pequeñas plazas y parques.

1 2

Universidad Nacional Autónoma de Honduras Instituto Hondureño de Ciencias de la Tierra.

2


Estas edificaciones fueron construidas en las décadas de los 70’ (setenta), durante la expansión de la infraestructura de la ciudad universitaria, y fueron concebidos como espacios para aulas de clases teóricas, laboratorios y oficinas administrativas; específicamente para las carreras de Ingenierías y Arquitectura. Actualmente estos edificios son usados para las mismas funciones que fueron concebidos inicialmente, sufriendo algunas modificaciones en su infraestructura (principalmente en los usos y distribuciones de sus espacios interiores). Ilustración 2. Exterior edificio B1

Fuente: Arquetipo, UNAH

Ilustración 3. Exterior edificio B2

Fuente: Presencia universitaria

3


B.

2.2. Análisis del Usuario

Para identificar ciertos consumos y demandas que se requieren en las instalaciones de los edificios B1 y B2, se realizó una recopilación y síntesis de investigaciones relacionadas con la temática de la población que actúa en los mencionados edificios; además de esto se realizó una investigación de campo para determinar ciertos datos cuantitativos de la misma temática, lo que arrogaron cierto datos, que se mencionan de la siguiente manera: 1.

Tipo de población

La población actuante y flotante de los edificios B1 y B2, son principalmente usuarios de carácter académico; estudiantes, catedráticos, personal administrativo de la Escuela de arquitectura y Facultad de ingenierías; además de estas población también se encuentra un pequeño porcentaje de usuarios que usan y laboran en instituciones de vinculación con la Comunidad Universitaria y la Sociedad, como ser el CEETI3 y el PROSENE 4. Ilustración 4. Laboratorios CEETI

Fuente: Presencia Universitaria

2.

Datos cuantitativos de los usuarios a)

Número de alumnos por carrera

Actualmente los edificios B1 y B2 poseen una demanda estudiantil muy elevada, los últimos datos estadísticos proporcionados por la oficina de registro nos muestran que para el primer periodo del 2014, la demanda para las carreras de ingenierías es de 8,595 alumnos matriculados y 1,500 alumnos para la carrera de arquitectura (usan principalmente los espacios del edificio B2)

3 4

Centro Excelencia para la Educación en Tecnología de la Información India-Honduras Programa de Servicios a Estudiantes con Necesidades Especiales

4


Gráfica 1. Gráfico de Numero de personas por Carrera

Fuente: Informe de las ingenierías

En estudios realizados se han podido determinar las capacidades de los espacios físicos con los que cuentan los edificios en investigación; “Las clases teóricas y prácticas para las carreras de Ingeniería Eléctrica, Industrial, Sistemas, Mecánica y Química que se imparten en los edificios B1 y B2, para las clases de Ingeniería Civil se utiliza el edificio D1. El edificio B1 cuenta con 8 aulas para clases teóricas y 5 aulas para laboratorios, el edificio B2 cuenta con 20 aulas para clase teóricas y 17 para laboratorios“ (Universidad Nacional Autónoma de Honduras 24 de Marzo del 2014, p. 30). b)

Numero de Catedráticos

La facultad de ingeniería posee un número actual de catedráticos

e instructores de los

laboratorios que utilizan las instalaciones de los edificios B1 y B2, actualmente son 131 docentes (catedráticos e instructores) que pertenecen a la facultad de ingeniería, de este número total de docentes, solo 98 utilizan las instalaciones de los edificios B1 y B2.

Tabla 1.Personal Docente Facultad Ingeniería

INFORMACION DOCENTES No. DE MAESTROS TIEMPO COMPLETO No. DE MAESTROS 1/2 TIEMPO No. DE MAESTROS POR HORA Instructores CUBICULOS

INGENIERÍA CIVIL

INGENIERÍA ELECTRICA

INGENIERÍA INDUSTRIAL

INGENIERÍA MECÁNICA

INGENIERÍA QUÍMICA

INGENIERÍA E SISTEMAS

33 0 0 5 22

13 0 7 6 5

15 0 5 3 5

13 0 0 4 3

8 4 2 0 2

8 0 5 0 1

Fuente: Informe de las ingenierías

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c)

Porcentajes de Ocupación de Espacios

En base a esta investigación se determinó el porcentaje de ocupación diaria de todas las carreras, del número de personas que hacen uso de los diferentes espacios de los edificios; diferenciando las horas de trabajo y el tipo de práctica que en ella reciben, se concluyó con los datos cuantitativos de ocupación en los edificios. El edificio B2 nos muestra que los días que mayor ocupación posee son los lunes y miércoles, el 63% de sus aulas están siendo utilizadas para impartir clases (Universidad Nacional Autónoma de Honduras 24 de Marzo del 2014); los demás días varían el porcentaje de ocupación. Gráfica 2. Ocupación del edificio B2

Fuente: Informe de las ingenierías

Los lunes y miércoles son los días en que las aulas del edificio B2 son utilizadas durante más horas para impartir clases de las carreras de la Facultad de Ingeniería, ya son utilizadas 186 horas lo que se traduce en un porcentaje de ocupación de aproximadamente 63%, le sigue el día martes con 156 horas y un 53% de ocupación, el día jueves con144 horas y 39% de ocupación, el viernes con 82 horas y 31% de ocupación y finalmente el sábado que solo utiliza las aulas durante 12 horas con 12% de ocupación.

6


d)

Cantidad de alumnos en Hora Pico Diaria

Como complemento a esta parte importante de la investigación se realizó una síntesis de los trabajos investigativos, realizados por otras fuentes para saber cuál es la Hora Pico

5

de los

edificios. Se determinó que el día lunes, las horas pico en las que más usuario de la carreras que utilizan estos edificios, son entre las 10am a 12pm. La hora en la que menos estudiantes se encuentran recibiendo clases es entre las 7-8 pm" (Universidad Nacional Autónoma de Honduras 24 de Marzo del 2014, p. 44). Además del día lunes, se determinó que el día miércoles de 10 a 12 pm es también cuando más personas se aglomeran en las instalaciones de los edificios B1 y B2. Valiéndose que estos sean los días que más personas están utilizando las instalaciones, los demás días de la semana arrojaron los siguientes datos. Gráfica 3. Cantidad de Alumnos en Hora pico Diaria

Fuente: Informe de las ingenierías

5

Hora en que se produce mayor aglomeración de personas.

7


3.

Síntesis de la cantidad de Usuarios y Tiempos de Uso de los Edificios a)

Cantidad de Usuarios

Con los datos obtenidos y analizados dentro de la investigación se estableció que la población, ya sea actuante y flotante que utilizan los espacios de los edificios B1 y B2 es de aproximadamente de 10,000 personas; dentro de las cuales están incorporados a este dato, población estudiantil docente, administrativo (de la carreras de Arquitectura e Ingenieras), de servicios en la institución (aseo, vigilancia, etc.) y la población que utiliza los servicios de vinculación universitaria con la comunidad. Ilustración 5.Población Arquitectura, B2

Fuente: Arquetipo, UNAH

Ilustración 6. Población Ingeniería, B2

Fuente: Presencia universitaria

8


b)

Tiempos de Uso de los Edificios

Con el análisis de la información recopilada e investigada anteriormente, se estableció que los edificios pueden ser utilizados de 7 am a 9 pm (Universidad Nacional Autónoma de Honduras 24 de Marzo del 2014); lo que contabiliza 14 horas diarias, dependiendo de los usos y los días que se utilicen. Se establecieron los porcentajes de tiempos operativos que poseen los edificios B1 y B2, en base al cien por ciento (100%). Los resultados fueron los siguientes: Tabla 2. Porcentajes de Uso diario en los edificios

Dias Tiempo de Uso (%) Tiempo de Uso (h) Semanal (h) Mensual (h) Lunes 63.00 8.82 44 176 Martes 53.00 7.42 37 148 Miercoles 63.00 8.82 44 176 Jueves 39.00 5.46 27 109 Viernes 31.00 4.34 22 87 Sabado 12.00 1.68 8 34 Promedio

43.50

6.09

30

122

Fuente: Elaboración propia Gráfica 4. Porcentajes de usos diarios edificios

Fuente: Elaboración propia

Fuente: Elaboración propia

Con los resultados obtenidos se muestra que los edificios son utilizados principalmente del día lunes al día sábado, con un porcentaje promedio diario de 59% (horas de 9 horas diarias). Lo que semanalmente serian de 41 horas y mensualmente 165 horas de uso, de los edificios B1 y B2.

9


III.

SITUACIÓN ACTUAL DEL FUNCIONAMIENTO EN

INSTALACIONES Y SERVICIOS CON LAS QUE CUENTAN LOS EDIFICIOS B1 Y B2 A.

Sistemas de suministro y red de energía eléctrica que se utiliza en los

edificios 1.

Situación Actual del consumo de los Edificios

Los edificios B1 y B2 están siendo suministrados de energía eléctrica por medio de una red interna del campus universitario; que a su vez es suministrada por la red de energía eléctrica de la ENEE6. La red de suministro eléctrico primaria trifásica7 del campus universitario de la ENEE, accede vía aérea (postes) por la entrada vehicular del campus; donde se encuentra un equipo de medición eléctrico, para determinar el consumo que tienen las diferentes edificaciones e instalaciones de la universidad. Seguidamente la red primaria interna del campus se distribuye por todos los edificios, llevando a cabo el suministro necesario de cada uno de ellos (ver Ilustración 7.) Ilustración 7. Plano de Suministro Eléctrico de la UNAH

Fuente: ENEE y elaboración propia 6

Empresa Nacional de Energía Eléctrica En ingeniería eléctrica un sistema trifásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud (y por consiguiente, valor eficaz) que presentan una cierta diferencia de fase entre ellas, en torno a 120°, y están dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes monofásicas que forman el sistema se designa con el nombre de fase. 7

10


Los edificios B1 y B2 poseen cada uno de ellos, un trasformador eléctrico 8en las inmediaciones cercanas a cada edificio, para suministrar la energía eléctrica a cada edificación (especificado por la demanda necesaria de cada edificio). Ilustración 8.Plano de Suministro eléctrico edificios B1 y B2

Fuente: ENEE y elaboración propia Ilustración 9.Transformador edificio B2

El edificio B1 se determinó que tiene tres trasformadores, cada uno con una capacidad de 37.5 kW (Kilovatio9), haciendo que el edificio requiera una capacidad total instalada de 112 kW. En el edificio B2 determino

que tiene un trasformador, con

una capacidad de 15 KW, haciendo que el edificio requiera de una capacidad total instalada de 15 kW. Fuente: Captura propia

8

El transformador eléctrico es un componente que consisten en dos o más bobinas acopladas por inducción magnética. Se utiliza para transferir energía eléctrica de corriente alterna, lo que permite aumentar o disminuir el voltaje manteniendo la potencia 9 Unidad de potencia equivalente a 1000 vatios. Unidad de potencia eléctrica del Sistema Internacional

11


Los datos obtenidos de las capacidades requeridas por cada uno de los edificios, nos determinan un posible consumo total en kW/h, que podría usarse en los edificios (esto al no poseer un sistema de medición). Dado que el objetivo de la investigación es hacer una relación de los gastos por un posible consumo de los edificios y determinar que con la utilización de sistemas alternativos en las instalaciones se puede ahorrar un gasto, se usara esta variable de consumo que podría tener cada edificio. 2.

Costos por Utilización Energía Eléctrica Actual

Los costos que maneja la universidad actualmente están regidos por las tarifas que utiliza la ENEE. La Empresa Nacional de Energía Eléctrica utiliza una tarifa “#E” para las instalaciones de la Universidad Nacional Autónoma de Honduras, esta tarifa se usa para el sector gobierno, donde se ubican instituciones del gobierno central; poderes: legislativo y judicial; y entes autónomos o semiautónomos (como es el caso de la UNAH). Las tarifas y especificaciones son de L. 3.74 el kW/h (lempiras el kilovatio/hora10) Tabla 3. Tarifas de energía eléctrica de ENEE

Fuente: ENEE

10

Unidad de trabajo o energía equivalente a la energía producida o consumida por una potencia de un kilovatio durante una hora.

12


3.

Síntesis de consumos y gastos con Sistemas eléctricos actuales

Al tener el edificio B1 una posible demanda de consumo total de 112 kW/h y el edificio B2 de 15 kW/h, se puede determinar que a la universidad tiene un gasto posible de L. 138.38 en el edificio B1 y de L. 56.10 en el edificio B2; respectivamente en una hora. Con estos datos obtenidos se puede establecer que la universidad tiene un gasto en un hora un total de L.474.98 de energía eléctrica en los edificios B1 y B2 de ciudad universitarias, respectivamente con la utilización únicamente del suministro de energía eléctrica de la ENEE. Tabla 4. Consumos y Gastos Edificios

Edificio B1 B2

Consumo Máximo (Kw/h) Tarifa (L. kw/h) 112.00 L. 3.74 15.00 L. 3.74 TOTAL

Gasto ( Lempiras/ h) L. 418.88 L. 56.10 L. 474.98

Fuente: Elaboración propia

Gráfica 5. Consumos y gatos eléctricos de los edificios

Fuente: Elaboración propia

13


Con lo que se analizó y determino en el capítulo anterior (capitulo II) que los edificios B1 y B2 poseen un uso promedio de 122 horas mensualmente (cada uno), la universidad gasta mensualmente en el suministro eléctrico de los edificios B1 y B2 un valor de L. 115,705.13; con el suministro eléctrico exclusivo de la ENEE.

Tabla 5.Resumen de Consumos, tarifas y gastos

Día Promedio

Tiempo de Tiempo de Edifcios B1 y Gasto (lempiras Gasto (lempiras Uso (%) Uso (h) Semanal (h) Mensual (h) B2 (h al mes) /h) B1 y B2 /mes) 43.50 6.09 30 122 244 L. 474.98 L. 115,705.13 Fuente: Elaboración propia

14


B.

Sistema de Dotación y red de agua potable con la cuentan los edificios

B1 y B2 1.

Situación Actual del consumo de los Edificios

Los edificios B1 y B2 son suministrados con una red de agua potable propia del campus universitario de la UNAH. Anteriormente el campus universitario dotaba de agua potable a los edificios por medio de pozos, que están dentro de los predios del mismo campus. Las autoridades responsables determinaron que ese sistema de dotación no era el óptimo, lo cual se veía reflejado en la falta de abastecimiento de agua en los baños y provocaba utilizar recipientes contendedores de agua (Actualmente se usan). Ilustración 10. Baños del edificio B1

Fuente: Captura propia

Se determinó en el año 2014 a utilizar una dotación por medio de la red nacional del SANAA, 11 que es la empresa nacional que dota de agua potable a la ciudad de Tegucigalpa. Esta medida se tomó para garantizar el abastecimiento de agua potable en los servicios sanitarios del campus de la Ciudad Universitaria. (Alvarenga 2014)

Actualmente el número promedio total de usuarios que utilizan las instalaciones de los edificios B1 y B2 que se han determinado en la investigación (capitulo II), es de 10,000 personas; y la 11

Servicio Autónomo Nacional de Acueductos y Alcantarillados

15


dotación estimada de agua que se requiere para una edificación de carácter educativa a (consumos medios diarios de agua) es de 20 L/día (Carnicer Royo, Mainar Hasta 1998), con lo que se obtiene un consumo promedio que realizaría la universidad actualmente en estos edificios de 200,000 litros (200 m312) al día y mensualmente es de 6,000,000 litros (6,000 m3). Edificios Usuarios (pers.)

Consumo

Consumo

Consumo

Consumo

Diario (L/día)

Total (L/día)

Total

Mensual

Diario(m3/día) (m3/mes) B1 y B2

10,000.00

20.00

200,000.00

200.00

6,000.00

Fuente: Elaboración propia

2.

Costos por Utilización Agua Potable Actual

Al utilizar los servicios de suministro de agua potable por medio del SANAA, se utilizan las tarifas que ellos especifican. Las tarifas que utiliza el SANAA en Tegucigalpa, en edificios de categoría gobierno con un consumo de 41 m3/Mes o más, es de L. 29.12 el m3 (Tarifa 2010, Lps m3/mes), como se muestra en la siguiente tabla (ver tabla completa anexos):

Tabla 6. Tarifas de Agua potable SANAA

Fuente: SANAA

12

Metros cúbicos. Una unidad de volumen. Se corresponde con el volumen de un cubo de un metro de arista.

16


3.

Síntesis de consumos y gastos con Sistemas Agua potable actuales

Con los datos anteriores se pudo determinar el gasto promedio que tiene la universidad para dotar de agua potable a los edificios B1 y B2, el cual es de aproximadamente L.174, 720.00 mensuales. Respectivamente utilizando los servicios del SANAA.

Tabla 7. Consumos de agua potable en edificios

Edificios Usuarios (pers.) Consumo Diario (L/día) B1 y B2 10,000.00 20.00

Consumo Total (L/día) 200,000.00

Consumo Total Diario(m3/día 200.00

Consumo Mensual (m3/mes) 6,000.00

Fuente: Elaboración propia Tabla 8. Gasto mensual por suministro agua potable (SANAA)

Gasto Mensual Tarifa Rango(m3/mes) Gasto Mensual (m3 /mes) (m3/mes) L. 6,000.00 Más de 41 L. 29.12 L. 174,720.00 Fuente: Elaboración propia Gráfica 6. Consumos y gastos de agua potable

Fuente: Elaboración propia

Cabe mencionar que estos gastos por consumo de agua potable que tendria la universidad, es un consumo optimo que deberian tener los edificios B1 y B2.

17


C.

Sistema de evacuación de aguas negras y aguas lluvias que utilizan los

edificios B1 y B2 1.

Red de Aguas Negras

Los edificios B1 y B2 tienen una red interna de aguas negras13 que se proyectan los núcleos de baños, esta red de aguas negras, al evacuarse de la red interna de cada edificio, se traslada por una red exterior del campus hacia unos pozos de infiltración que se ubican en los alrededores de los cada uno de los edificios. Ilustración 11. Red interna de aguas negras Edificio B2

Fuente: Captura propia

Ilustración 12. Caja de Aguas Negras edificio B1

Fuente: Captura propia

13

Se define un tipo de agua que está contaminada con sustancias fecales y orina, procedentes de desechos orgánicos humanos o animales.

18


2.

Red de Aguas Lluvias

El sistema de aguas lluvias

14

de estos edificio es básico, el cual consta de la utilización de la

cubierta como elemento de desagüe. Estas cubierta son de techos inclinados que conducen las aguas lluvias las sus orillas y la desaguan por medio de ductos de tubería, que las llevan al exterior de los predios de cada edificio.

Ilustración 14. Desagüe de Aguas Lluvias B2

Ilustración 13. Bajante de aguas lluvias B2 Fuente: Captura propia

Fuente: Captura propia

3.

Resultado de la investigación de Aguas Residuales

La investigación y el análisis de las instalaciones sanitarias en los edificios B1 y B2, nos mostró que no se aprovecha en ningún sentido la reutilización de las aguas residuales (que se evacuan de los mencionados edificios), para otros usos dentro los mismos edificios; ya sea para agua potable, agua de descarga sanitaria u otro uso competente. Por lo cual actualmente no se logra llevar un acabo algún ahorro en los gastos correspondientes al suministro de agua que tienen los edificios B1 y B2. Por lo cual se diagnosticara que tan competente y significativo seria el ahorro que tendría universidad con la utilización de algún sistema alternativo para la reutilización de las aguas residuales que se evacuan de los edificios B1 y B2; ya sea con aplicado a las aguas negras y /o a las aguas lluvias. Cabe destacar que por alcance de la investigación se planteara utilizar métodos básicos para reutilización de estas aguas residuales.

14

Se define por las aguas que provenientes de las lluvias que escurren superficialmente por el terreno.

19


IV.

INVESTIGACIÓN

DE

LOS

SISTEMAS

ALTERNATIVOS

SOSTENIBLES QUE PODRÍAN APLICARSE AL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN A.

Mejores sistemas alternativos aplicables en el proyecto, base a

infraestructura actual e inversiones aplicables al edificio 1.

Sistemas Alternativos Eléctricos a)

Análisis Introductorio

Hay muchos sistemas alternativos aplicables a las instalaciones de los edificios en investigación, pero es importante determinar cuáles son los óptimos para las necesidades reales y los que realmente se pueden aplicar en nuestro medio local. En el campo eléctrico, ya hay en el país estudios y sistemas aplicados de generación de energía eléctrica renovables. Dentro de los cuales sobresalen proyectos de generación de energía hidroeléctrica15, eólica16, solar térmica17 y solar fotovoltaica18. En esta investigación se hará uso de las tecnologías que a partir de la radiación solar generan energía eléctrica. La generación de energía eléctrica a partir de energía solar es una opción muy estudia en los últimos años por la incidencia que tiene el sol sobre nuestro territorio, a tal punto que ya son varios los estudios relacionados con esta temática de investigación. Un elemento importante en el estudio de este sistema de generación eléctrica es la radiación solar, la cual es un importante recurso natural que puede aprovecharse mediante la utilización de estas tecnologías activas, como ser la solar térmica y las solar fotovoltaica; y pasivas con la utilización de la iluminación natural (OSMA PINTO, GERMÁN ALFONSO, PLATA 2010).

15

Aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas. 16 Es la energía obtenida a partir del viento, es decir, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es convertida en otras formas útiles de energía para las actividades humanas. 17 Es aquella que consiste en el aprovechamiento de la energía del Sol para producir calor. 18 Es una fuente de energía que produce electricidad de origen renovable,1 obtenida directamente a partir de la radiación solar.

20


b)

Solar Fotovoltaica

El sistema de generación de energía eléctrica que más relevancia ha tenido en esta investigación es el fotovoltaico, para el cual se ha dado un importante estudio y análisis de cómo funciona, los efectos que este sistema alternativo de generación y suministro de energía eléctrica tendrían en los edificios B1 y B2; y los costos que implican tenerlo. Se entiende que "La energía solar fotovoltaica es aquella que se obtiene por medio de la transformación directa de la energíadel sol en energía eléctrica. " (Costa Rica (PNUD) 2002, p. 4), la radiación solar es la principal fuente para la generación de energía eléctrica en los sistemas fotovoltaicos, de ahí su importancia en analizarlo, para saber cómo es este fenómeno en nuestro país y ciudad; donde se ubican los edificios en estudio. Entre los aspectos más importantes que se deben hacer análisis y estudio para saber si este sistema es aplicable en nuestro medio local, que se determinaron en el proceso de investigación son los siguientes: 1. La ubicación geográfica del lugar donde se quieran aplicar este sistema, ya que con este dato se sabe si se está cerca el ecuador19, el cual permite determinar el ángulo de inclinación óptimo y la orientación para ubicar los paneles fotovoltaicos (Sánchez Maza 2010). 1.1. La ubicación del lugar nos determinara las horas de brillo solar, que es denominada como la insolación20 diaria promedio, preferiblemente para cada año del mes y la cual se expresa en HSP21 (Osorto Lobo Diciembre, 2006). Esta HSP es la energía recibida durante una hora a una irradiación solar promedio de 1kW/m2, lo que equivale decir que una HSP es igual a 1kW- h/m2. 2. El efecto que este sistema provoca en el medio donde es instalado y las repercusiones de sostenibilidad que dictan con su uso. 3. Los costos de un sistema fotovoltaico en la región, que dentro estos costos se encuentran los de inversión, mantenimiento y remplazo (Costa Rica (PNUD) 2002); y además de la comparación de esos costos con los de otras formas de generación de energía eléctrica que hay nuestro medio y lo cual determina si es viable su aplicación. En nuestro caso de 19

Es el plano perpendicular al eje de rotación de un planeta y que pasa por su centro. Es la cantidad de energía recibida sobre una superficie durante un intervalo de tiempo usualmente por día (kW/día) o por hora (kW/h). 21 Horas Solares Pico 20

21


investigación se hará una relación de gastos con el suministro de la empresa estatal ENEE. Para el punto número uno (1), se comprobó que al estar Honduras considerado en un lugar cerca del ecuador, en el cual el esquema anual de radiación solar22 (ver ilustración 15) es bastante uniforme, podemos establecer que nuestra localización es bastante privilegiada, ya que se cuentan con una gran cantidad de horas de incidencia de radiación solar alta (Osorto Lobo Diciembre, 2006), lo cual nos determina que el uso de este sistema si es aplicable e idóneo en nuestro medio local. Ilustración 15. Mapa de heliofanía del territorio nacional

Fuente: Solaris

En el punto numero dos (2) se estableció que actualmente la energía solar fotovoltaica puede mejorar significativamente el nivel de sostenibilidad de los edificios en investigación (Sánchez Maza 2010), es de gran importancia mencionar que las nuevas tendencias en las edificaciones es que sean green building (edificaciones verdes); que se refiere a edificios que son sostenibles, que no tienen un impacto negativo con el ambiente; y que dentro de su sostenibilidad logran un ahorro económico en los gastos de sus instalaciones. Al utilizar sistemas de generación de energía eléctrica solar fotovoltaica se espera lograr entrar dentro de esa clasificación de edificios sostenibles , que "Al ser una fuente de energía limpia, reduciendo el pico de energía eléctrica consumida de la red eléctrica" (OSMA PINTO, 22

Esquema de la cantidad de radiación solar que anual tiene nuestro país kW/m2

22


GERMÁN ALFONSO, PLATA 2010, p. 110) se logra tener un ahorro en los gastos por suministró eléctrico que actualmente se posee en los edificios B1 y B2. Dicho esto, es de resaltar la importancia de la utilización de estos sistemas, para lograr un ahorro en los gastos que tiene acabo la universidad y lograr un bajo impacto ambiental. Para el tercer punto se ha decidido en la investigación, hacer un ítem aparte para los costó del uso del sistema solar fotovoltaico. En el cual se menciona con mayor claridad en el capítulo IV, subcapítulo B.

Cabe mencionar "un sistema fotovoltaico es un sistema que se compone principalmente de paneles, comúnmente de silicio, baterías y convertidores. La energía eléctrica obtenida por el sistema es una corriente continua y generalmente se convierte en corriente alterna para alimentar los sistemas eléctricos de la edificación." (OSMA PINTO, GERMÁN ALFONSO, PLATA 2010, p. 110) Ilustración 16. Paneles Solares en Instituto de la Ciencias

Fuente: Instituto de la ciencia, UNAH

23


c)

Solar Pasivo: Iluminación Natural

Un elemento importante de dentro de los sistemas alternativos que se puede aplicar en los edificios en investigación, son la tecnología solar pasiva23 en especial la iluminación natural. Este tipo de iluminación permite aprovechar una gran cantidad de luz solar (OSMA PINTO, GERMÁN ALFONSO, PLATA 2010), para la iluminar los espacios de las edificaciones pertinentes. En el caso de los edificios B1 y B2, se requeriría hacer ciertas mejoras en las infraestructura actual en los referente a forma y orientación de la ventanearía; Seguidamente realizar otras modificaciones para alcanzar un respectivo confort visual en los espacios acondicionados. En la investigación se realizó un modelado de la situación actual en la que están los edificios B1 y B2, el cual se utilizó un programa de modelado virtual, llamado Vasari24. Se tomaron como variable más importantes, la fecha que mayor número de horas de radiación solar hay en la ubicación de los edificios (ciudad de Tegucigalpa, que está ubicada en la zona centro del país), que es en el mes de marzo con 7.0 HSP (Osorto Lobo Diciembre, 2006; Flores Barahona et al.) Lo que nos determinó que en esa fecha es cuando más se debería aprovecharla luz solar, para iluminación natural en los edificios. Las caras de los edificios donde mayor radiación solar se proyecta en este mes de año son las que están orientadas al sur oeste de los edificios, como se muestran en la ilustración 17. La mayor parte de estas posen una insolación

de 57.8 kW/h/m2, esto al medio día (12 pm); lo con el

análisis determinamos que deberían haber en ese lado de la fachada de los edificios mejores aberturas para iluminación natural, pero con cierto tratamiento para el calor producido por la misma radiación solar.

23

Es el conjunto de técnicas dirigidas al aprovechamiento de la energía solar de forma directa, sin transformarla en otro tipo de energía, para su utilización inmediata o para su almacenamiento sin la necesidad de sistemas mecánicos ni aporte externo de energía, aunque puede ser complementada por ellos, por ejemplo para su regulación. 24 Estudio de edificios conceptuales usando modelado geométrico y paramétrico, que sirve analizar conceptualmente la radiación solar que posee un edificio, entre otras variables climáticas; todo determinado por la ubicación geográfica del edificio.

24


Ilustración 17. Análisis de Radiación Solar B1 y B2

Fuente: Elaboración propia

Ilustración 18. Análisis Radiación Solar edificio B2

Fuente: Elaboración propia

25


2.

Sistemas Alternativos Hidrosanitarios a)

Análisis Introductorio

En el campo Hidrosanitario se pueden utilizar muchas formas de aprovechamiento del agua, ya sea para generación de energía por medio de sistemas de energía hidráulicas que aprovechan las fuerzas de pequeños ríos o quebradas para generar energía mecánica25. (Sistemas sanitarios alternativos para la ciudad de Tijuana, Baja California. (Spanish) 2004) También están sistemas alternativos, aplicados a la reutilización de las aguas residuales, ya sean aguas negras, las denominadas aguas grises26 y aguas lluvias. Para la reutilización de aguas negras existen muchos sistemas para darles tratamientos, entre los que se encuentran los de procesos aeróbicos y anaeróbicos, lagunas de oxidación, fosas sépticas entre otras más. Todos estos tratamientos se pueden usar de grandes escalas urbanas hasta escalas domésticas. Las aguas grises se estiman que son el ochenta por ciento (80%) de las aguas residuales en edificios y tienen un nivel alto de ser biodegradables27.Debido a sus bajos niveles de patógenos contaminantes y nitrógeno, su reutilización y reciclaje es cada vez más común, lo cual genera grandes ahorros, cercanos al 50% del consumo de agua potable en edificaciones (OSMA PINTO, GERMÁN ALFONSO, PLATA 2010). Los procesos para el tratamiento del agua pueden ser físicos, químicos y biológicos. Deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos: salubridad, estética, tolerancia ambiental y viabilidad económica. Para mejorar la eficacia del proceso, es importante realizar la separación de residuos sólidos antes del proceso de tratamiento, así como la desinfección posterior. La reutilización de las aguas lluvias es el proceso de mayor facilidad de las anteriormente mencionadas, esta reutilización de basa en la recolección de las aguas lluvias que caen sobre la superficie de los edificios de donde se quiere reutilizar y se recolectan y / o acumulan en

25

Se puede definir como la forma de energía que se puede transformar en trabajo mecánico de modo directo mediante un dispositivo mecánico como una turbina ideal 26 se definen como las aguas urbanas residuales que incluyen las aguas de baños, duchas, lavadoras, lavavajillas, fregaderos, exceptuando el agua sanitaria. 27 Es el producto o sustancia que puede descomponerse en los elementos químicos que lo conforman, debido a la acción de agentes biológicos, como plantas, animales, microorganismos y hongos, bajo condiciones ambientales naturales.

26


depósitos acumuladores, para ser reutilizada posteriormente para cualquier uso del que se disponga, claramente desinfectada y purificada. b)

Reutilización de aguas Lluvias

En esta investigación se utilizara el sistema de recolección de aguas lluvias para determinar su factibilidad, con respecto al uso únicamente de suministro de agua por medio del SANAA y ver la relación de ahorro que proyectan utilizar este sistema la dotación de agua potable para las instalaciones hidrosanitarias de los edificios B1 y B2. La recolección de aguas lluvias es un proceso que requiere menos conocimiento especializado en el tema de tratamiento de aguas residuales, por ser aguas que provienen de precipitaciones y que varían dependiendo de la ubicación y el clima que en ese determinado lugar exista, son una manera fácil de utilizar sistemas de renovables sanitarios en los edificios. Un dato importante para utilizar este sistema es el conocimiento estadístico climático, especialmente el de precipitaciones promedio del lugar. En el caso de los edificios de nuestra investigación, están ubicados en la ciudad de Tegucigalpa, donde el promedio de precipitaciones anuales es de 73 mm28. Tabla 9. Precipitaciones en Tegucigalpa

ALL por mes(mm/m2) Enero 5.00 Febrero 5.00 Marzo 10.00 Abril 43.00 Mayo 144.00 Junio 159.00 Julio 82.00 Agosto 89.00 Septiembre 177.00 Octubre 109.00 Noviembre 40.00 Diciembre 10.00 Total (mm/m2) 873.00 Promedio 72.75 Fuente: Elaboración propia

28

Milímetros

27


La utilización de sistemas de recolección de aguas lluvias es indispensable, más aun cuando actualmente no se reutilizan estas aguas en las edificios B1 y B2 y se posee una forma de captación de aguas lluvias, la que podría acumularlas en cisternas y equipos de capación, para poder reutilizarlas para el uso que sea necesario. Su utilización puede ser para aguas de descarga de equipos sanitarios, riego de áreas verde colindantes a los edificios, entro otras aplicaciones que se pueden dar con la reutilización de estas aguas en los edificios.

B.

Relación de Costos de suministro y utilización de sistemas alternativos 1.

Sistemas Eléctricos Fotovoltaicos a)

Análisis Introductorio

La inversión necesaria para adquirir un sistema fotovoltaico depende de varios factores, por ejemplo: los precios internacionales del mercado fotovoltaico, la disponibilidad local de distribuidores e instaladores de equipos fotovoltaicos, la ubicación y demanda energética de los usuarios. Las características particulares de todos los equipos necesarios para satisfacer la demanda energética (en calidad, cantidad y capacidad), la distancia y la facilidad de acceso entre el lugar de venta de los equipos y el lugar donde se instalará el sistema (en cantidad de kilómetros por recorrer en vehículo todo terreno, en vehículo normal, en bestia o caminando), y los márgenes de ganancia de vendedores e instaladores de equipos (generalmente entre el 10-30%), son factores que determinan en gran medida la cantidad de dinero que el usuario final invertirá para electrificar su edificación (Costa Rica (PNUD) 2002) Se sabe que el costo inicial total de un sistema fotovoltaico individual típico en América Central, para aplicaciones domésticas se estima entre US$ 800 y US$ 1.000, el cual incluye los equipos, el transporte y la instalación. Para determinar un costo más aplicable a nuestra investigación se tendrá que determinar los posibles sistemas fotovoltaicos que se quieran aplicar. La escogencia del sistema idóneo depende mucho de las necesidades que se tengan en la edificación.

28


Dentro de los sistemas fotovoltaicos están cuales: 

 

Individual CD, en el cual se utiliza exclusivamente para satisfacer necesidades básicas de electrificación (luz, radio y Tv), los equipos son de naja capacidad. (Costa Rica (PNUD) 2002) Este sistema los costos iniciales son comparativamente menores y se aplican más electrificaciones rurales. Individuales CA, el cual se puede considera como una ampliación de los equipos de los equipos u capacidades de un sistema individual CD. Sistemas Aislados para usos productivos; en estos sistemas ya una mayor capacidad en procesos industriales y a su vez disponen de una mayor capacidad que los anteriormente mencionados. Y los Sistemas centralizados aislados de la red; es un sistema fotovoltaico capaz de satisfacer la demanda energética de una comunidad con electricidad que se produce, almacena y transforma en un sistema fotovoltaico central y que luego se distribuye, a través de líneas eléctricas, hasta cada una de los edificios. Los sistemas centralizados tienen la misma estructura que un sistema fotovoltaico individual con suministro CA. La diferencia fundamental radica en que los sistemas centralizados son capaces de proveer energía en cantidades y en calidades muy superiores que la energía producida por un sistema fotovoltaico individual. (Costa Rica (PNUD) 2002)

b)

Costos de Sistemas Fotovoltaicos

Valiéndose del análisis de todos los sistemas fotovoltaicos que se pueden aplicar a esta investigación se estableció que el mejor sistema aplicable a los edificios B1 y B2 (en base a usos y actividades que estos edificios se realizan), es el Centralizados aislados a red; ya que con este sistema se puede vender energía a la red y su vez demandan grandes capacidades de consumo en el edificio, como ser el caso de los edificios B1 y B2. La elección de sistema dependería mucho de los alcances que se quiera obtener con la utilización de este sistema de energía renovable. Los costos estimados de todos estos sistemas de sintetizan en la siguiente tabla:

29


Tabla 10. Costos de Sistemas Fotovoltaicos

Fuente: Manual de sobre energía renovable, Solar fotovoltaica.

Para determinar el cálculo del equipo fotovoltaico que quiera usar, se determinara inicialmente el promedio de consumo diario kW/h que tiene la edificación a tratar. En esta investigación (capitulo III, subcapítulo A) se estableció que el consumo diario kW/h (WH) que tienen los edificios B1 y B2, es de 773.43 kW/h diario (127 kW en una hora multiplicado por las horas de uso que son 6.09 horas promedio). Una vez sabiendo el consumo diario que poseen los edificios, se divide ese dato con promedio de horas de pleno sol u horas solares pico (HSP), que en Tegucigalpa es de 6.7 HSP. Posteriormente se multiplica el resultado de esa operación por 1.15 (que es un factor de seguridad). N° Kilovatios por hora= (WH/ HSP)*1.15 Al realizar las operación matemática anterior, se obtendrá la el número de vatios que se necesitan por día para generar el 100% del poder del equipo. Para nuestro caso la operación matemática seria la siguiente: N° Kilovatios por hora= ((773*/ 6.7)*1.15= 132.75

30


Este último dato lo multiplicamos por el costo del equipo según los rangos de y tipos de sistemas que se quieran instalar o usar. Para este ejemplo de investigación utilizaremos un sistema centralizado aislado a red. El costo total estimado para un sistema de este tipo y que posea una capacidad de generar 133 kW/h es de aproximadamente US$ 200,000.00 (L. 4, 200,000.00), lo cual inicialmente los hace un costo muy elevado. De este costo total del sistema fotovoltaico es también importante ver su costos intrínsecos (remplazo, mantenimiento e inversión), los cuales de detallan más en los anexos. En comparación con otras fuentes de generación eléctrica, como por ejemplo una planta de diésel, el costo inicial de un sistema fotovoltaico es relativamente alto pero el costo de operación y mantenimiento es muy bajo. (Costa Rica (PNUD) 2002). Cabe mencionar que con la utilización de un sistema de este tipo, la inversión inicial es alta pero las ventajas ambientales, económicas (a largo plazo) y sostenibles resultan ser una variable que determina su aplicación en los edificios investigados.

2.

Sistemas de Reutilización de Aguas Lluvias

Para el sistema de reutilización de aguas lluvias, se realizara un análisis de tres variables, la primera en base al consumo mensual que tienen los edificios B1 y B2 (dictaminados en el capítulo III, subcapítulo B), la segunda variable en base a las cantidades de precipitaciones promedio que tienen en la ciudad de Tegucigalpa y la tercera en el área de techado que poseen los edificios y que serviría para captar y recolectar las aguas lluvias. En el capítulo III se determinó que el consumo mensual de los edificios era de 6,000 m3; en el capítulo IV, que el promedio de precipitaciones anualmente de Tegucigalpa era de 73 mm/m2; y en el capítulo II que el área de techado de los edificios era de aproximadamente de 5,000 m2. Se realizó una tabla de posibles consumos y gastos que tienen los edificios mensualmente y anualmente, la cual arrojo los siguientes resultados:

31


Tabla 11. Tabla de recolección de Aguas Lluvias y Consumos

Mes de año

ALL por mes(mm/m2)

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

5.00 5.00 10.00 43.00 144.00 159.00 82.00 89.00 177.00 109.00 40.00 10.00

Total (mm/m2)

873.00

Area

25.00 25.00 50.00 215.00 720.00 795.00 410.00 445.00 885.00 545.00 200.00 50.00

10.00 10.00 20.00 86.00 288.00 318.00 164.00 178.00 354.00 218.00 80.00 20.00

6,000.00 6,000.00 6,000.00 6,000.00 6,000.00 6,000.00 6,000.00 6,000.00 6,000.00 6,000.00 6,000.00 6,000.00

Diferencia (m3) 5,990.00 5,990.00 5,980.00 5,914.00 5,712.00 5,682.00 5,836.00 5,822.00 5,646.00 5,782.00 5,920.00 5,980.00

4,365.00

1,746.00

72,000.00

70,254.00

M3 recolectar

5,000.00 5,000.00 5,000.00 5,000.00 5,000.00 5,000.00 5,000.00 5,000.00 5,000.00 5,000.00 5,000.00 5,000.00

40%

Consumo (m3)

Fuente: Elaboración propia

En la anterior tabla se muestran los m3 (metros cúbicos) que se recolectarían de aguas lluvias mensualmente, se le aplican un factor de seguridad que el 40% de esta agua recolectada se puede perder por diferentes causas como evaporación, infiltración de techado, cambio climático, entre otras más. (Carnicer Royo, Mainar Hasta 1998). Este factor de seguridad puede ser menor, siempre y cuando se le dé un adecuado mantenimiento y supervisión al trabajo de recolección del agua, que impida que se filtre o desperdicie el agua recolectada. Anualmente se recolectarían 4,365.00 m3 de agua, lo que significaría que la universidad se ahorra aproximadamente el 3% de su consumo anual. Siendo más específico el ahorro de consumo de agua potable que tiene la universidad variarían dependiendo del mes que se usen, las aguas lluvias que se recolecten y su manejo. Como se muestra en la tabla, los meses que menos ahorro se llevaría a cabo son los meses de menos temporadas de lluvias, respectivamente los meses de enero, febrero, marzo y diciembre. En varios de estos meses la universidad normalmente no está en actividades académicas regulares, lo que significa que no requeriría de los consumos anteriormente calculados, estoy serían menores.

32


Mensualmente y Anualmente estos serían los gastos que tendría la universidad: Tabla 12. Gastos de agua potable con recolección de Aguas Lluvias

Gasto Mensual (SANNA) L. L. L. L. L. L. L. L. L. L. L. L. L.

174,720.00 174,720.00 174,720.00 174,720.00 174,720.00 174,720.00 174,720.00 174,720.00 174,720.00 174,720.00 174,720.00 174,720.00

L. L. L. L. L. L. L. L. L. L. L. L.

2096,640.00 L. psFuente:

Ahorro Mensual 291.20 291.20 582.40 2,504.32 8,386.56 9,260.16 4,775.68 5,183.36 10,308.48 6,348.16 2,329.60 582.40

Gastos Mensual ( ALL) L. L. L. L. L. L. L. L. L. L. L. L.

174,428.80 174,428.80 174,137.60 172,215.68 166,333.44 165,459.84 169,944.32 169,536.64 164,411.52 168,371.84 172,390.40 174,137.60

50,843.52 L.

2045,796.48

Elaboración

propia

En la tabla anterior se explica los gastos con solo el suministro de SANNA; el ahorro que se tendría por mes y al año (L. 50,843.52) con la recolección de aguas lluvias. Con este ejemplo se ve como se podría lograr un ahorro en los gatos de que tiene la universidad para suministrar de agua potable los edificios B1 y B2; cabe mencionar que esta aplicación solo se utilizó el área de techo de los edificios en investigación, se podría utilizar otras área alrededor de los mismo para captarse más cantidad de agua y así lograr un mayor ahorro en el consumo de agua potable que requieren los edificios.

33


V.

DIAGNÓSTICO

De los datos obtenidos en los capítulos anteriores, se puede determinar que la utilización de sistemas alternativos en los edificios B1 y b2, son de gran importancia en la actualidad de los planes de mejoramiento en la infraestructura de tales edificios. En el campo eléctrico se pudo determinar que al utilizar un sistema solar fotovoltaico para la generación de energía eléctrica, se hace una inversión alta en la compra del equipo, instalación y todos los servicios relacionados al sistema; pero que a largo plazo esta inversión es fructífera. En el caso de los edificios B1 y B2 donde su gasto anual promedio de energía eléctrica con servicios de suministro de la ENEE es de L. 1, 388,462 (L. 225,705.00 mensual) y el costo total estimado para usar el sistema fotovoltaico es de L. 4, 200,000.00; la universidad tendría sus primeros ahorros en el suministro de energía eléctrica después de pasar tres (3) años desde la compra, instalación y ejecución del sistema solar fotovoltaico (centralizado aislado a red). Dicho de otra manera los primeros tres años desde la puesta en marcha del sistema fotovoltaico solar serian para pagarlo, del gasto que supusiera tener la universidad con el suministro actual de la ENEE. Con la utilización de un sistema solar pasivo, principalmente con la mejora de la arquitectura actual de los de los edificios, donde se busca lograr una mejor iluminación natural en los espacios de los edificios B1 y B2; se podría lograr un ahorro del 20% al 30% del consumo energético (OSMA PINTO, GERMÁN ALFONSO, PLATA 2010) que actualmente demandan esos edificios, que en datos cuantitativos seria de (usando el 20%) L. 45,141.00 mensualmente. Ya en el campo hidrosanitario se determinó que el uso de sistemas recolectadores de aguas lluvias, lograría un importante ahorro en la demanda de agua potable que se solicita al SANAA actualmente. El ahorro dependería de que tanta cantidad de metros cuadrados de superficie se quisiera usar para la captación de las aguas lluvias. Cabe mencionar que este es un sistema sencillo y básico para lograr un ahorro tangible en los consumo de agua potable que tiene la universidad, se podrían aplicar otros sistemas alternativos, pero estos llevarías una mayor investigación e inversión. 34


VI.

CONCLUSIONES

Se determinaron los consumos de energía eléctrica y de agua potable que actualmente poseen los edificios B1 y B2; en base a la capacidad eléctrica que pose cada edificio, las horas de uso que poseen y el número de personas que los utilizan.

Se logró diagnosticar que los sistemas alternativos en el campo eléctrico más aplicables son lo que utilizan el sol como fuente de generación de energía eléctrica y de iluminación; y que en el campo hidrosanitario, el tratamiento de aguas residuales es una opción válida y viable que tiene las autoridades universitarias para lograr un ahorro en los consumos de agua potable que requieren los edificios B1 y B2.

Se realizó un gasto promedio mensual que se tiene con la dotación y suministro actual de agua potable y energía eléctrica en los edificios, que es L. 174,720.00 con el SANAA y L. 115,705.00 con la ENEE respectivamente.

Se estableció que con la utilización de sistemas alternativos en los edificios B1 y B2, la universidad lograría un ahorro económico, en lo referente a la dotación de agua potable y energía eléctrica que actualmente llevan a cabo.

35


VII. RECOMENDACIONES

Se debe implementar en un futuro cercano, la utilización de sistemas alternativos en las instalaciones básicas (eléctricas e hidrosanitarias) de los edificios B1 y B2 de la ciudad universitaria de la UNAH, ya que con base a esta investigación se logró determinar que la universidad podría tener ahorros significativos con la implementación de ellos.

Es necesario que se realicen más estudios de otros sistemas alternativos aplicables a los edificios de la universidad, para determinar su viabilidad y crear un conocimiento acerca de la implementación de estos sistemas a la arquitectura de nuestro medio.

Sería de gran ayuda para los futuros investigadores y autoridades competentes, que se tratara de implementar en los edificios sistemas alternativos como los investigados en este trabajo, para tener una fuente de consulta práctica de los alcances y expectativas que se logran con sus implementaciones.

Finalmente es necesario crear medidas y lineamientos, para que las futuras intervenciones en las edificaciones de la ciudad universitaria, tenga ese carácter sostenible en ellas; buscando que la universidad pueda lograr a corto, mediano y largo plazo ahorros significativos en el mantenimiento de su infraestructura.

36


VIII. BIBLIOGRAFÍA A.

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at

www.bun-

ca.org/publicaciones/FOTOVOLT.pdf. Sánchez Maza, Miguel Ángel (2010): Energía Solar Térmica. México: Limusa. Available online at www.noriega.com.mx. Schmelkes, Corina; Schmelkes, Nora Elizondo (2010): Manual para la presentación de anteproyectos e informes de investigación (tesís). Tercera Edición. México: OXFORD University Press. Available online at www.oup.com.mx.

D.

Literatura gris/informe

Universidad Nacional Autónoma de Honduras (24 de Marzo del 2014): Informe de investigación Ingenierías. Proyecciones de Carreras.

E.

Ponencia

DOMÍNGUEZ, ZOILA ESTELA (20 al 24 de agosto Agosto, 2001): TENDENCIAS DE LA TECNOLOGÍA ENERGÍA RENOVABLE EN HONDURAS. XXII CONGRESO DE CENTROAMÉRICA Y PANAMÁ DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL “ SUPERACION SANITARIA Y AMBIENTAL: EL RETO”. AIDIS: Asociación Interamericana de Ingenieria Sanitaria y Ambiental -Capitulo Honduras. Hotel Princess, Tegucigalpa., 20 al 24 de

agosto

Agosto,

2001.

Available

online

at

http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/centroa22/Ponencia5.pdf. Flores Barahona, Marco A; Lagos, Iris Jessenia; Flores, José Manuel: ESTUDIO PRELIMINAR DE LA HELIOFANÍA EN HONDURAS. Universidad Nacional Autónoma de Honduras. Sección

de

Energía,

Departamento

de

Física,

UNAH.

http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/centroa22/Ponencia25.pdf.

38

Available

online

at


F.

Publicación universitaria, tesis

Osorto Lobo, Sanuel (Diciembre, 2006): Estado Actual de la Energía Solar en Honduras. Investigación exploratoria. Trabajo del seminario de Investigación de Ingeniería Mecánica Industrial. Universidad Nacional Autónoma de Honduras, Teguciglpa, MDC. Available online at http://www.mecanicahn.com/personal/marcosmartinez/seminario1/los_pdf/TI_Samael.pdf.

39


IX.

ANEXOS

Anexos 1. Plano de Instalaciones ElĂŠctricas Ciudad Universitaria

40


Anexos 2. Planos de Acometidas Edificios B1 y B2

41


Anexos 3. Tabla completa de tarifas de la ENEE

42


Anexos 4. Tabla completa Tarifas SANAA

43


Costos de Sistemas Fotovoltaicos (Costa Rica (PNUD) 2002 pag.20) El costo inicial total de un sistema fotovoltaico individual típico en América Central, tal y como se explicó en el Capítulo 2, para aplicaciones domésticas se estima entre US$ 800 y US$ 1.000, el cual incluye los equipos, el transporte y la instalación 2 . De esta cantidad, los montos de mayor relevancia son un 30% correspondiente al módulo fotovoltaico, y un 15 % a la batería, al inversor, al transporte y a la mano de obra respectivamente, tal y como se muestra gráficamente en la Figura 9. Sin embargo, la experiencia dice que para viviendas rurales muy alejadas y con vías de acceso deficientes, el costo de transporte suele ascender del 15 al 30% del costo inicial. Los costos totales de un sistema fotovoltaico pueden clasificarse en las siguientes categorías: Los costos de inversión son aquellos en los que se debe incurrir inicialmente para la compra, transporte e instalación de los equipos fotovoltaicos. Estos costos pueden representar un 70-75 % del costo del sistema a lo largo de toda su vida útil. La vida útil de un sistema fotovoltaico completo, correctamente instalado y con componentes de buena calidad, se estima entre 15 y 20 años.29 Los costos de mantenimiento y operación son aquellos en los que se debe incurrir durante toda la vida útil de los equipos para conservar en buenas condiciones el sistema fotovoltaico. Normalmente, el mantenimiento de los sistemas fotovoltaicos no es más que la limpieza adecuada de los equipos, especialmente de los paneles fotovoltaicos, y el reemplazo oportuno del agua de las baterías; por lo tanto, los costos de mantenimiento son muy bajos y representan un 3-5 % del costo total del sistema a lo largo de toda su vida útil. Los costos de reemplazo son aquellos en los que se debe incurrir cuando las baterías llegan al fin de su vida útil. Generalmente, esto sucede después de 3 - 5 años de uso, pero depende en buena medida del mantenimiento y de los ciclos de carga/descarga a los que fue sometida la batería. Estos costos representan 20 - 27 % de los costos totales del sistema a lo largo de toda su vida útil.

29

La vida útil del sistema está determinada por el tiempo que tarda el módulo fotovoltaico en perder el 10% de su capacidad de producción de potencia. Nótese que en este período, se deberá reemplazar la batería 3-4 veces, según las condiciones de trabajo.

44


Anexos 5. Costos de componentes sistema individual domĂŠstico

Anexos 6. DistribuciĂłn de costos sistema fotovoltaico

45

Tesis  

Tesis de pregrado. "Uso de sistemas alternativos en los edificios B1 y B2 de la Universidad Nacional Autónoma de Honduras campus Tegucigal...

Tesis  

Tesis de pregrado. "Uso de sistemas alternativos en los edificios B1 y B2 de la Universidad Nacional Autónoma de Honduras campus Tegucigal...

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