Sistema de calefacción para el hogar que utiliza energía solar

22-09-2015



México, DF. 17 de septiembre de 2015 (Agencia Informativa Conacyt).- Con el propósito de fomentar la construcción de viviendas sustentables con materiales y tecnologías que no incrementen la demanda de energía y que brinden confort a sus habitantes, el grupo de Cementos y Tecnologías Sustentables que dirige José Iván Escalante García, del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (Cinvestav) unidad Saltillo, desarrolla para la Comisión Nacional de Vivienda (Conavi) un sistema de calefacción ambiental utilizando radiación solar.

De acuerdo con el investigador, en zonas del país con inviernos fríos se viven problemas graves. La gente con dificultades para pagar energía eléctrica o gas para calefacción padece las bajas temperaturas, mismas que causan enfermedades respiratorias que implican gastos por médicos y medicinas y ocasionalmente son trágicas. “Resulta triste saber que hay gente que para tratar de solucionar el frío mete a la casa un anafre o una tina con carbón que consume el oxígeno de la vivienda causando intoxicación y muerte, cuando podría haber una solución más sencilla, porque seguimos teniendo sol en invierno”.

Escalante García afirma que se pueden construir viviendas utilizando desechos industriales, con aislamiento térmico, resistencia mecánica suficiente, estabilidad mecánica y que integren un sistema de calefacción que no contamine; se trata de convertir desechos industriales en materiales y tecnologías útiles.

El sistema de calefacción ambiental solar no se fundamenta en tecnologías avanzadas como celdas solares, más bien es un sistema de captura de energía térmica de la radiación solar que combina "ingeniosamente" materiales comunes o especializados basados en nuevos desarrollos sustentables. Esto podría parecer que demerita el nivel de la investigación, dijo Escalante García, pero es lo realmente valioso: no se requiere de materiales caros o cuya fabricación tenga un impacto ambiental, se necesita del desarrollo de ciencia e ingeniería de materiales y tecnología, y en eso se trabaja.

El objetivo es poder incorporar el sistema de calefacción como parte de la arquitectura de vivienda nueva de interés social; lo ideal sería incorporarlos en el diseño arquitectónico para reducir operaciones de instalación posterior, aunque se trabaja en diseños para instalar en vivienda ya construida, señaló el investigador, quien  es doctor en Ciencias con especialidad en Cerámicos por la Universidad de Sheffield en Inglaterra y miembro nivel III del Sistema Nacional de Investigadores (SNI).

El crecimiento demográfico del país, y en general del planeta, se debe atender de manera sustentable porque será sumamente difícil dar respuesta a la creciente demanda de energía que vendrá con el incremento del número de viviendas, que se estima se construirán de aquí al 2030: más de 15 millones tan solo en México, informó Escalante García.

Funcionamiento del sistema 

El sistema absorbe la radiación solar térmica, mientras que se puede adaptar una celda fotovoltaica para mover un abanico que haga circular el aire de la vivienda a través del calentador, explicó el doctor, quien además aseguró que no se requiere un sol radiante; con un poco de sol es suficiente para que el sistema de calefacción reciba radiación solar y se active. “Es sorprendente, algunas pruebas mostraron que el aire entra a menos cinco grados centígrados y sale a 36 grados centígrados o más”. En días nublados el sistema será menos eficiente, advirtió; sin embargo, reparó en que se está trabajando también con el concepto de masa térmica para las viviendas.

El diseño arquitectónico de la casa permitirá que durante el invierno, en un día soleado, el calentador funcione y la caliente y, al mismo tiempo, la radiación incida directamente sobre un piso de concreto. El concreto expuesto a la radiación solar absorbe calor; cuando el sol se meta o el calentador externo deje de funcionar, el piso actuará como una masa térmica que transferirá calor a la vivienda, lo que permitirá unas horas más de calefacción, detalló.

En verano, el diseño arquitectónico ocultará el sistema de calefacción y estará cubierto de la radiación solar; no obstante, esto no necesariamente significa que el sistema no tendría un aprovechamiento en verano. Es posible implementar otros desarrollos para aprovechar la radiación solar para hacer funcionar un sistema de enfriamiento; sin embargo, “esto sería motivo de otra investigación de la que tenemos ya antecedentes, y conllevaría al uso de dispositivos con materiales avanzados”, dijo Escalante García.

El especialista mencionó que además de trabajar con el Grupo de Ingeniería Cerámica, trabaja también en otro programa de Sustentabilidad de Recursos Naturales y Energía con el doctor Francisco Javier Rodríguez Varela, quien dispone de un sistema de medición de radiación solar más sofisticado. “Estamos trabajando en otros proyectos también con radiación solar y vamos a asociarlo con las mediciones de sus aparatos. En la zona de Saltillo el sol incide con mucha fuerza, esto es, mucha energía térmica, pero habrá zonas donde sea menos fuerte la radiación solar. Quizá en un futuro cercano podamos implementar pruebas de los calentadores solares en otras partes del país”, expresó el especialista. 

En la segunda parte del proyecto se estudiará el desempeño del calentador solar en un módulo de pruebas que incluye un prototipo de microvivienda, la cual será construida y evaluada con diversas tecnologías como adobe tecnificado, bloque común y corriente, tabique de barro cocido, etcétera. Adicionalmente, dicho módulo de prueba permitirá estudiar a futuro otros materiales.

Hoy en día, en el laboratorio se investigan y desarrollan al menos cinco familias de materiales cementantes para una gran gama de aplicaciones, utilizando desechos disponibles en varias partes del país y materias primas muy abundantes en otras partes de México, finalizó Escalante García.

Fuente: Agencia Informativa Conacyt, 17 de septiembre de 2015.

 


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