INSTITUTO TECNOLGICO DE QUERTAROGEO CLIMATIZACIN EN LA ARQUITECTURA HABITACIONALPROPUESTA PARA LA INTEGRACION DE ENERGIA GEOTERMICA DE BAJA ENTALPIA A PROYECTOS DE TIPO CASA HABITACION EN EL MUNICIPIO DE QUERETARO.

ARQUITECTURA

PROTOCOLO DE INVESTIGACINPresenta:Aizpuro Garduo Eder MiguelRobles Grimaldo WilliamsFEBRERO 2014Indice

a) Planteamiento del problema..3

b) Formulaciones.4

c) Justificacin .4d) Objetivos generales y particulares... 5e) Fundamento teorico.5 ........7f) Terminos basicos de geoclimatizacion...7 .10g) Hipotesis..10

h) Metodologia....10i) Alcances esperados.........13

j) Recursos materiales y humanos

disponibles requeridos......14k) Fuentes de informacion.14a) Planteamiento del problema

Desde el momento en que la energa fue aplicada de manera cotidiana en la vida del hombre este se ha hecho dependiente, al grado de que sin ella la mayora de las actividades realizadas por la poblacin no sera posible. Todo lo que nos rodea y se utiliza en la vida cotidiana trabaja a base de energa.

El consumo de energa es uno de los grandes medidores del progreso y bienestar de una sociedad. El concepto de crisis energtica aparece cuando las fuentes de energa de las que se abastece la sociedad se agotan. Un modelo econmico como el actual, cuyo funcionamiento depende de un continuo crecimiento, exige tambin una demanda igualmente creciente de energa. Puesto que las fuentes de energa fsil y nuclear son finitas, es inevitable que en un determinado momento la demanda no pueda ser abastecida y todo el sistema colapse, salvo que se descubran y desarrollen otros nuevos mtodos para obtener energa.

b) Formulaciones:

Por qu la energa geotrmica es una tecnologa e implementacin sustentable en la arquitectura?

Qu elementos se utilizaran para la captacin de esta energa?

Cmo integrar esta tecnologa en las casas habitacin de forma que no altere el diseo de las viviendas?

Cmo influir el sistema de geo climatizacin en el confort trmico de la casa habitacin?

Cmo influir el sistema de geo climatizacin en la vida de las personas?

c) Justificacion

Uno de los campos de mayor importancia en que se aplica el uso y aprovechamiento de las energas alternativas es la Arquitectura pues su objetivo implica la calidad de la vida global. Actualmente la idea de que cualquier edificio diseado pueda resolver sus problemas de control ambiental mediante el uso de sistemas energticos. Por lo tanto los edificios deben adoptar mecanismos para reducir al mximo su dependencia a energas externas.

El desarrollo de la tecnologa, el incremento de la exigencia social y los costos ms bajos de instalacin y rpida amortizacin, estn impulsando una mayor aplicacin de las estrategias de bioclimatizacion

Es por eso que con el presente proyecto se pretende generar una mayor aplicacin de energas alternativas dentro de la arquitectura habitacional, las cuales permitirn brindarle al usuario mayor comodidad y confort, adems de tener un costo ms bajo y mejor aprovechamiento de la energa natural con la cual se ayudara al medio ambiente.

d) Objetivos Generales

Realizar un estudio sobre la energa geotrmica como estrategia de bioclimatizacion en la arquitectura habitacional, con el objetivo de que esta sea aplicada dentro del Mpo. de Quertaro Objetivos Particulares

Analizar las estrategias de bioclimatizacion que se aplican dentro del sector habitacional.Analizar las maneras de aplicacin de energa geotrmica ms importantes Evaluar las estrategias de bioclimatizacion para definir las ms viables en distintos tipo de zonas dentro del Mpo. De QuertaroDocumentar sistemas de ahorro de energa basados en la investigacin realizada.

e) Fundamento terico

El objetivo de la investigacin es encontrar las principales necesidades en cuanto al clima en las casas habitacin y con ello implementar los sistemas de energa geotrmica para ayudar a mejorar el confort de las personas en su vivienda de forma sustentable, de igual manera seguir manteniendo el equilibrio en el ecosistema y se podr tener una mejor interaccin con el medio ambiente, logrando una convivencia armnica entre ambos

Se planea generar conciencia sobre la tecnologa que permita captar la energa del subsuelo y transformarla en recursos renovables que podamos utilizar para la vivienda tales como el clima, el cual disminuir el gasto econmico de energas convencionales las cuales deterioran al medio ambiente dado que son recursos no renovables, los cuales con el gasto inconsiderado pueden llegar agotarse, mientras tanto al implementar la energa geotermia se lograra un gran ahorro de estos recursos aprovechando la energa que nos brinda el subsuelo para sustituirlos aplicndola de la manera correcta.El sistema de climatizacin geotrmica ayudara a reducir este impacto al medio ambiente creando una consciencia en cuanto a la vida sustentable y el reflexionar el impacto que provocamos hacia la naturaleza dado el consumismo excesivo de recursos no renovables, reduciendo costos de manera considerable y disfrutar de una mayor habitabilidad en nuestras viviendas.

Promover el estudio de otras tcnicas que de igual manera ayudaran a la preservacin del ecosistema, ya que la sociedad actual ignora esta problemtica y gasta recursos al solo querer un hogar ms confortable, sin importar el dao que cause por consumir recursos de esa manera

En la arquitectura es imposible no consumir y deteriorar de cierta forma al medio, ya que necesitamos de el para poder construir y crear, pero lo que podemos hacer es reducir y equilibrar el consumo de los recursos para que perduren por una cantidad mayor de tiempo y con ello ofrecer calidad y eficiencia de igual manera, pero reduciendo el impacto ambiental

El climatizacin geotrmica ya existe, pero el problema es que muchas personas lo desconocen y siguen utilizando el sistema tradicional de climatizacin , por lo que el objetivo de la investigacin es difundir las estrategias que permitan llegar a una cantidad mayor de gente esta tecnologa y as hacer un cambio en la sociedad al ser ms sustentable, la investigacin ser documental y detallara la informacin de documentos que nos hablen acerca de esto y generar un cambio en los actuales sistemas constructivos y la ergonoma del hogar.Sin embargo, ya el hombre primitivo aprovechaba esta caracterstica peculiar del subsuelo y buscaba abrigo de las bajsimas temperaturas que entonces sufran y se acomodaba en las cavernas que mantienen su temperatura prcticamente estable durante todo el ao. (llopis trillo, 2009)Tambin quienes trabajan en los ambientes mineros saben bien de esta situacin y cmo en las zonas ms profundas de las explotaciones mineras las temperaturas son apreciablemente superiores.

Lo mismo les ocurre a quienes tienen que resolver los problemas de las perforaciones profundas en busca de hidrocarburos y otros elementos del subsuelo. Bien saben que, a los efectos de temperatura debidos a los mecanismos de la perforacin, hay que aadir el debido al incremento normal de la temperatura por la profundidad alcanzada en el sondeo. (llopis trillo, 2009) Las fumarolas, giseres y fuentes termales son fenmenos observables en superficie que denotan un calor que proviene del subsuelo. Todas ellas son manifestaciones del calor que el interior de la Tierra transmite hacia su exterior y que constantemente se desperdicia en la corteza terrestre. En suma, son indicaciones de la estructura interna de la Tierra formada por capas sucesivas tanto ms calientes cuanto ms hacia el interior se encuentran situadasf) Trminos bsicos de geo climatizacin

Energa geotrmicaEs una fuente de energa renovable la cual consiste en aprovechar el calor que existe en el subsuelo y transformarla en recursos de manera ecolgica. Es una de las fuentes de energa menos conocidas, esta fluye desde el interior hacia el exterior de la tierra emitiendo un calor que puede ser aprovechado para gran variedad de usos.

Esta alternativa es principalmente utilizada en nuestras vidas para climatizar y obtener agua caliente sanitaria de manera ecolgica tanto en viviendas como grandes edificios. Los recursos pueden ser utilizados de igual manera para general energa elctrica para esto su temperatura debe ser ms de 100-150 C y los de temperaturas menores son utilizados para los sectores industriales, servicios y residencial. Las temperaturas varan dependiendo de la profundidad en la que se encuentra- Alta Temperatura: ms de 150 C. Puede generar energa Electica directamente- Media Temperatura: entre 90 y 150 C. Puede generar energa elctrica- Baja Temperatura: 30 y 90 C. Calefaccin de edificios y procesos industriales y agrcolas.- Muy Baja: menos de 30C. Para obtener agua caliente, calefaccin, y climatizacin.Naturaleza de los recursos geotrmicos

El recurso geotrmico, de acuerdo con lo sealado anteriormente, lo constituye el calor del interior del globo. El objetivo de la geotermia es el aprovechamiento de esa energa calorfica del interior de la Tierra. Para que esa energa pueda ser aprovechada se necesita que se acumule en algn cuerpo del interior de la corteza. La forma ms comn de concentracin es en el agua que rellena los poros y huecos de las formaciones rocosas que constituyen la litosfera y acta como captador y transmisor de la energa geotrmica. Como consecuencia de las condiciones termodinmicas del sistema agua roca, el agua adquiere caractersticas qumicas especficas determinadas por el equilibrio fisicoqumico que se produce en el interior de la litosfera, enriquecindose en sales minerales provenientes de la disolucin del esqueleto rocoso que le alberga. (Gonzales, 1986)De esta forma, el fluido geotrmico agua cargada en sales minerales en condiciones de presin y temperatura adecuadas, sirve de vehculo para el aprovechamiento de la energa proveniente del subsuelo. (Gonzales, 1986)Usos trmicos

El uso directo del calor es una de las aplicaciones ms antiguas y comunes de la energa geotrmica para balnearios, calefaccin residencial, agricultura, acuicultura y usos industriales. Para climatizacin y refrigeracin se utiliza la energa geotrmica de muy baja temperatura, mediante el uso de bomba de calor. (llopis trillo, 2009)A nivel mundial, se puede clasificar la utilizacin directa de la energa geotrmica en dos mbitos claramente diferenciados: el sector industrial y el sector residencial y de servicios, en lo cual nos enfocaremos principalmente al sector residencial ya que es una problemtica la calefaccin al interior de la casa por los problemas que genera al medio ambiente, ya que no es muy comn el mtodo de calefaccin geotrmica dentro de los hogares. (llopis trillo, 2009)Sector residencial y servicios El uso de sistemas geotrmicos de baja entalpa para el sector residencial y de servicios permite prescindir del gasleo, gas natural o gases licuados derivados del petrleo (propano y butano), todas ellas energas caras y no renovables.

La demanda trmica de la energa consumida en el sector residencial y de servicios es relativamente baja, lo que permite utilizar agua geotrmica de baja entalpa y devolverla a baja temperatura, incrementando as el potencial geotrmico del recurso e induciendo a un ahorro de energa, que podr aprovecharse para otras aplicaciones. El sistema de climatizacin geotrmico funciona correctamente con cualquier instalacin de calefaccin actual, bien sea por radiadores, suelo radiante o aire. (llopis trillo, 2009)g) HiptesisEl conocimiento obtenido permitir una mayor aplicacin de energa geotrmica como sistemas de climatizacin para logra mayor confort, reducir el gasto econmico y dao ambiental.h) MetodologaEl tipo de investigacin ser documental, ya que consistir en retomar los datos de lo ms relevante acerca de la energa geotrmica y las aplicaciones que esta tiene para producir energa y climatizar el hogar, en base a los manuales de energa geotrmica del instituto geolgico de Espaa y por el Instituto para la Diversificacin y Ahorro de la Energa (IDAE), as como el manual de la gua para la energa geotrmica realizada por la universidad de Madrid La presente investigacin va a tratar de desvelar como la geotermia, una de las fuentes de energa renovable menos conocidas, posee al mismo tiempo un importante potencial para la generacin de energa trmica y elctrica. Estas posibilidades no se limitan, como comnmente se cree, a zonas cuyas condiciones geolgicas son especialmente favorables, sino que existen usos y tecnologas que permiten utilizar recursos geotrmicos a temperaturas notablemente inferiores a las que se precisaban anos atrs, y que se hallan presentes en amplsimas zonas. En este panorama es importante diferenciar dos grandes sectores de aplicacin y tecnolgicos: la geotermia para produccin de electricidad en yacimientos de alta temperatura (superiores a los 100-150oC), y los usos trmicos en los sectores industrial, servicios y residencial, para temperaturas por debajo de los 100oC, ya sea en la modalidad de uso directo (calentamiento de distrito, balnearios, acuicultura, etc.) o a travs de bomba de calor geotrmica (calefaccin y refrigeracin) para temperaturas del terreno muy bajas (por debajo de los 25oC). Esta ltima vertiente suele clasificarse tambin como energa geotrmica somera, de muy baja entalpia o, sencillamente, geotermia mediante bomba de calor.En este sentido, la bomba de calor constituye el elemento que nos permite hacer un uso eficiente de las temperaturas del terreno y, hoy por hoy, se trata de una tecnologa que se encuentra en auge en nuestro pas, emergente y de claro inters industrial.

Uno de los elementos fundamentales para la climatizacin en la edificacin mediante energa geotrmica es la bomba de calor. Esta no es ms que un dispositivo, por otra parte bien conocido, que permite refrigerar espacios cuando hace calor en el exterior y calentar espacios cuando hace frio. En definitiva, termodinmicamente podramos decir que la bomba de calor establece un flujo de calor de un cierto foco frio hacia uno caliente gracias a un consumo de trabajo llevado a cabo en un compresor, de manera que cuanto mayor sea la diferencia de temperaturas entre focos, peor ser el rendimiento energtico, generalmente denominado COP, de la mquina. En el caso concreto de una bomba de calor aplicada a la geotermia se busca precisamente establecer el flujo de calor entre el subsuelo y el lugar a acondicionar, segn interese. Dicho subsuelo y el lugar a acondicionar juegan el papel de foco frio o caliente, se opere en condiciones de verano (refrigeracin) o invierno (calefaccin).

Por ejemplo, en Valencia la situacin tpica en verano consistio en una temperatura interior de los edificios a acondicionar de unos 24 grados. Si se utiliza como foco de la bomba de calor el aire que rodea al edificio (sistema conocido en la actualidad como aerotermia), este podra encontrarse tpicamente a unos 35 grados y el esfuerzo de la maquina debera compensar unos 11 grados de diferencia. Sin embargo, el subsuelo en Valencia se encontrara a unos 20 grados de temperatura (que resulta aproximadamente de la temperatura media anual de la localidad). De esta manera, podramos evacuar el calor del edificio al terreno, el cual en realidad estar a algo ms de 24oC en la zona de inyeccin de calor (afectacin trmica del terreno). En todo caso, el salto de temperaturas es potencialmente mucho menor, de modo que el rendimiento de la bomba de calor (COP) seria notablemente mayor. A pesar de esto, la bomba de calor utiliza elementos tecnolgicamente muy parecidos a los usados en un sistema de acondicionamiento convencional. El verdadero reto tecnolgico de la geotermia con bomba de calor consiste en limitar el ya citado fenmeno de la afectacin trmica del terreno, es decir, el que la bomba de calor al intercambiar energa con el suelo modifique sus temperaturas de manera limitada y controlada a fin de no penalizar el rendimiento del sistema. Ello implica un cuidadoso diseo del conjunto de la instalacin que habr de tener en cuenta el conjunto de los flujos energticos del edificio y las caractersticas trmicas del terreno, entre otros. En definitiva, se

dice que una bomba de calor geotrmica es una bomba de calor que utiliza el suelo para funcionar en condiciones de temperatura ms favorables comparadas con el aire, permitiendo un ahorro sustancial de energa (alrededor de un 50%), siempre que el sistema haya sido diseado correctamente para que el suelo pueda absorber o ceder el calor adecuadamente. (comillas, 2002).En la utilizacion de la energia geotermica se diferencian varios metodos para la utilizacion de esta, como lo es para calentar la casa en dias de frio y de manera inversa tambien se implemeta en la produccion de energia y el acondicionamiento de aire en las viviendas y el que nosotros utilizaremos sera el de el de regular la temperatura en dias de calor.

Unidad de anlisis: Manuales y catlogos referentes a la geotermia, el cual sern: Instituto para la Diversificacin y Ahorro de la Energa (IDAE) y el Instituto Geolgico y Minero de Espaa (IGME), Junio DE 2008, Manual de geotermia, tecnologas y aplicaciones pag 81-92

Guillermo Llopis Trillo Dr. Ingeniero de Minas, Vicente Rodrigo Angulo Dr. Ingeniero de Minas (2009) Gua de la energa geotrmica, sistemas de captacin de energa geotrmica pg. 83 120

Tcnicas de recoleccin de datos: encuestas, modelo a escala, tablas de comparaciones, Formas de procesar los datos

Graficas de resultados y tabla comparativai) Alcances esperados

Se espera obtener informacin suficiente de la investigacin para utilizarla y aplicarla a las casas habitacin, manipulando la energa geotrmica e implementndola en la climatizacin del hogar de manera ergonmica y sustentable, dejando los productos ptreos y recursos no renovables a un lado as con ello crear arquitectura sustentable, y una mejor consciencia de la sociedad

Saber cmo implementar el diseo de esta tecnologa en las casas habitacin y reducir de manera considerable el impacto ambiental, as con ello mejorar la sustentabilidad con la arquitectura y mejorar los nuevos proyectos que se lleven en la entidad adems de generar un libro o manuales sobre cmo implementarla y sea de ayuda para los arquitectos que laboren actualmente

j) Recursos materiales y humanos disponibles requeridos Se necesitan los manuales de energa geotrmica, originalmente producidos en Madrid Espaa para llevar consigo la investigacin de la implementacin de la energa geotrmica especificando sern los siguientes ya antes mencionados.

Cmara fotogrfica

Libreta de notas

2 computadoras

Un ayudante

Software de datos k) Fuentes de informacin

Instituto para la Diversificacin y Ahorro de la Energa (IDAE) y el Instituto Geolgico y Minero de Espaa (IGME), junio de 2008, Manual de geotermia, tecnologas y aplicaciones pg. 81-92

Guillermo Llopis Trillo Dr. Ingeniero de Minas, Vicente Rodrigo Angulo Dr. Ingeniero de Minas (2009) Gua de la energa geotrmica, sistemas de captacin de energa geotrmica pg. 83 120

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Serra Florensa, R. (2005). Arquitectura y energia natural. Mexico: Alfaomega.INDICE1. CAPITULO I: INTRODUCCION

1.1 Planteamiento del problema...3

1.2 Formulaciones..4

1.3 Justificacin ..4

1.4 Objetivos generales y particulares... 5

1.5 Fundamento teorico........7

1.6 Terminos basicos de geoclimatizacion......................................................7

1.7 Hipotesis..10

1.8 Metodologia....10

1.9 Alcances esperados.............13

1.10 Recursos materiales y humanos disponibles requeridos....................14

1.11 Fuentes de informacion.14

2. CAPITULO II: DESARROLLO DE LA INVESTIGACION DE SISTEMAS GEOTERMICOS DE BAJA ENTALPIA.

3. CAPITULO III: MARCO LEGAL EN MEXICO Y EL MUNICIPIO DE QUERETARO.

4. CAPITULO IV: CONCLUSIONES DE LA INVESTIGACION.

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