PROPUESTA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Y GENERACIÓN DIS TRIBUIDA DE ENERGÍAS RENOVABLES EN VIVIENDAS SOCIALES. UN PROYE CTO DE RE-

URBANIZACIÓN DEL BARRIO 31, CIUDAD DE BUENOS AIRES.

I.Eyras1 , C. Espain2, S. Zanetti1

1 Fadu UBA Centro de Habitat Inclusivo IEHu FADU/UBA – Av. Int. Güiraldes s/n CP 428EGA Capital Federal Tel. 011- 612-57552 e-mail: ieyras@tandar.cnea.gov.ar 2 Red AR S.A Castelli 1125 - (7600), Mar del Plata tel +54 9 223 578 9930

Recibido 10/08/18, aceptado 25/09/18

RESUMEN: Se presenta una propuesta de generación distribuida mediante energías renovables para viviendas nuevas a ubicarse de acuerdo a un proyecto de reurbanización del barrio 31 CABA. La propuesta bioclimática se sustentó en la orientación de los bloques y las cubiertas de las viviendas, el control del asoleamiento y sombras en las distintas épocas del año, la elección de materiales y tecnologías constructivas que componen la envolvente del edificio. Entre las propuestas de diseño mencionadas, se realizó una propuesta de generación de energía distribuida mediante energía solar fotovoltaica integrada en sus cubiertas que permitirá significativos ahorros en la facturación y se propusieron instalaciones colectivas de agua caliente sanitaria. La instalación fotovoltaica prevé que las viviendas puedan inyectar a la red la energía excedente no consumida cuando la ciudad cuente con una normativa específica. Esta estrategia es la que desarrollaremos en el artículo, debido a su carácter anticipatorio y poco habitual en viviendas sociales en Argentina. Palabras clave: energía, solar, fotovoltaica, térmica, vivienda, colectiva. INTRODUCCION En la ciudad de Buenos Aires existen numerosos asentamientos precarios. El más antiguo de la ciudad es la Villa 31 con más de ocho décadas de existencia, vecina a barrios de alto valor inmobiliario, ubicada al borde del área central entre el puerto y un importante nodo de transferencia (Retiro) donde concurren buses de larga distancia, tres terminales ferroviarias y dos líneas de subterráneos. Tiene una superficie de 44 Ha y una población de 40.000 habitantes (INDEC, 2015) que la denomina Barrio Carlos Mugica en honor al sacerdote tercermundista que desde su capilla en el barrio contribuyó a la organización del movimiento villero. Su localización privilegiada llevó, históricamente, a proponer emprendimientos de alta rentabilidad, espacios para la ampliación de los servicios del puerto o para mejorar los flujos de movimiento entre el centro y el norte de la ciudad. Estos argumentos políticos invisibilizaban al barrio y a sus habitantes, cuyas familias se encontraban allí desde hacía años. (Fernández Castro, 2010) Desde el año 2002 el equipo liderado por el Arq. Javier Fernández Castro fue desarrollando una propuesta de diseño arquitectónico y urbano para el sector, en el marco de un convenio de la FADU, UBA y la ciudad de Buenos Aires. En este proyecto se planteó: “la hipótesis proyectual de la radicación total en el sitio, pero comprendiendo a la vez la resolución solidaria del resto de las demandas “extra barrio” presentes en el área macro. Se generó así la proyección de un nuevo escenario, presentando el proyecto urbano como herramienta de negociación entre actores diversos, donde fueran posibles conjugar posiciones hasta entonces planteadas como antagónicas. El proyecto sirvió ante todo para pasar de un imaginario excluyente (el barrio versus el desarrollo del área centro –

ASADES Acta de la XLI Reunión de Trabajo de la Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente

Vol. 6, pp. 03.35-03.42, 2018. Impreso en la Argentina. ISBN 978-987-29873-1-2

03.35

norte) a otro integrador (el barrio (re)urbanizado como posibilidad cierta de desarrollo inclusivo del área centro – norte). (Fernández Castro et alt, 2012) La organización vecinal se movilizó en pos de la concreción, dando lugar a un proceso político de negociaciones1. El plan de urbanización fue aprobado por ley en 2009 y el BID financiará parcialmente la intervención. La construcción colectiva a través de la escucha de las demandas de los habitantes fue el enfoque elegido por el equipo a cargo: “El abandono de todo preconcepto, permitió reconocer una organización continente de los mismos elementos que cualquier recorte urbano otro, donde la diferencia radica en su grado de desarrollo y formalización, aquí producida desde la escasez de recursos. Se trata de considerar la villa como un espacio carente a dotar antes que como una anomalía a extirpar.” (Fernández Castro, 2010) Durante 2017 se desarrolló una propuesta de sustentabilidad energética para estas las viviendas que se basa en tres líneas: bioclimatismo, eficiencia energética y generación distribuida de energías renovables. (Eyras et al, 2017)

fig 1: Barrio 31, planta general de proyecto terminado

PROPUESTA BIOCLIMÁTICA Se sustenta en la orientación más favorable, de las calles, las veredas peatonales, los bloques y las cubiertas de las viviendas, lo que permite disponer los ambientes principales en las mejores orientaciones. Se estudió el control del asoleamiento y sombras en las distintas épocas del año, en la elección de materiales y se realizó una cuidada elección de las tecnologías constructivas que componen la envolvente general del edificio para lograr estándares de aislación adecuados. Se utilizaron carpinterías metálicas de eficiencias poco habituales en este tipo de viviendas de interés

1 La Mesa por la Urbanización del Barrio está constituida por delegados y vecinos, con el asesoramiento del IEHu - FADU - UBA, Asociación Civil por la Igualdad y la Justicia ACIJ, Center on Housing Rights and Evictions COHRE, y Madres de Plaza de Mayo línea fundadora.

03.36

social. Como protección solar adicional sobre aberturas y balcones se utilizaron postigones metálicos y cortinas interiores que se incluirán en el equipamiento básico de cada unidad. PROPUESTA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Se basó principalmente en la elección cuidada de artefactos individuales de calentamiento del agua, cocción de alimentos y climatización de ambientes, los cuales fueron adoptados según sus etiquetados energéticos y también teniendo en cuenta que las viviendas no contarán con gas natural, que es la fuente más usual en toda la ciudad para los consumos mencionados. Se prevé que los artefactos funcionarán en menor medida debido a los beneficios que conlleva la propuesta bioclimática. PROPUESTA DE GENERACIÓN DE ENERGÍAS RENOVABLES Esta última estrategia es la que desarrollaremos detalladamente en el artículo, debido a su carácter anticipatorio y poco habitual en este tipo de proyectos en nuestro país. Situación local e internacional La energía solar fotovoltaica es hoy la energía renovable mundialmente más aplicada en la industria de la construcción. Esto se debe a la distribución uniforme y abundante del recurso solar, a su facilidad de aplicación y a una reciente gran reducción de sus costos. En Argentina en los últimos cinco años su precio se ha reducido en más del 60%. Estos sistemas se adaptan perfectamente a la arquitectura, y utilizados correctamente integrados a la edificación pueden disminuir la carga térmica del edificio y agregar valores estéticos y de responsabilidad ambiental y social. Esta práctica se conoce internacionalmente como Building Integrated Photovoltaics- B.I.P.V. (Martín, 2011) Los sistemas fotovoltaicos pueden ser autónomos -típicamente usados en áreas rurales- o conectados a la red eléctrica, ya sea en grandes centrales de potencia, o bien en instalaciones de baja potencia, ubicados sobre nuestras cubiertas, fachadas o nuestras medianeras asoleadas. Esta última modalidad se llama Generación Distribuida, y conlleva entre otras ventajas la reducción de los costos de las redes de distribución y transporte, su descongestión y consiguiente mejora de calidad del servicio eléctrico, sobre todo en épocas de mayor demanda. Esto resulta especialmente atractivo para la ciudad de Buenos Aires y otras zonas urbanas, donde actualmente en épocas de mayor consumo se recurre a equipos generadores contaminantes y poco económicos para subsanar problemas de distribución. En la Argentina, la Generación Distribuida es aún incipiente. Lamentablemente no contamos todavía a nivel nacional ni provincial, con un marco regulatorio legal para conectar las renovables a la red eléctrica de baja tensión. Las primeras regulaciones con que cuentan algunas provincias pioneras resultan de compleja aplicación y no han obtenido resultados satisfactorios hasta la fecha. Por el contrario Uruguay y Chile poseen ya reglamentaciones que han permitido un fuerte desarrollo de la generación fotovoltaica en los dos últimos años, superando, sólo en el ámbito de la Generación Distribuida la capacidad total instalada en Argentina. En países donde esta tecnología y modalidad ha sido históricamente fomentada desde el estado, los datos pueden resultar sorprendentes. Alemania -cuya latitud y asoleamiento están lejos de ser favorables para este tipo de instalaciones si las comparamos con Argentina- cuenta con un aporte energético fotovoltaico que supera el 5% de su producción total. Con una potencia instalada de más de 35.000 Megavatios conectados a la red, en ciertos días y horas del año, hasta el 45% de su demanda energética instantánea puede ser abastecida solamente con energía solar fotovoltaica. Si la generación distribuida mediante renovables cobra impulso en nuestro país, tendremos un sistema eléctrico menos deficitario y acorde al siglo XXI. Es una tarea que el actual gobierno debe encarar: Para que esto suceda será necesario entre otros aspectos que la inversión inicial para la puesta en marcha de los equipos se pueda amortizar en un plazo de 3 a 5 años. Existe hoy gran expectativa local respecto de futuras políticas energéticas, más allá de la quita de subsidios a las actuales tarifas. Las renovables ya no necesitan incentivos económicos para resultar competitivas, pero sí requieren políticas a largo plazo que garanticen mercados previsibles. Resulta imprescindible desarrollar la transición hacia un mayor uso de las fuentes renovables, no solo de grandes centros de generación en

03.37

alta tensión, como los parques eólicos que ya se anuncian, sino como pequeñas fuentes de generación que colaboren con su inyección -en el mismo sitio donde la electricidad se consume- contribuyendo a la eficiencia, a la sustentabilidad del sistema y al acceso universal a la energía. Los sistemas utilizados en el proyecto para las viviendas de la Villa 31 consumirán la energía generada en la red interna de los edificios y volcarán el excedente no consumido a la red pública. En este sentido el proyecto se anticipa y pretende colaborar al impulso local de esta modalidad de generación, planteando una excepción o régimen especial o experimental, que permita inyectar a la red dichos excedentes (hoy no permitido salvo contadas excepciones relacionadas con la investigación y el desarrollo). Se propone incluso que se establezca también una retribución económica por la energía que cada usuario aporte al sistema. INSTALACIÓN SOLAR FOTOVOLTAICA. CONEXIÓN A RED La orientación e inclinación de las cubiertas de los distintos bloques de vivienda han sido proyectadas teniendo en cuenta la posibilidad de un máximo aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica, ya que a comparación de la energía solar térmica, esta es la que ofrece mejores posibilidades de integración arquitectónica (BIPV) y a su vez precisa mayores superficies para su disposición y generación. Las cubiertas inclinadas de orientaciones favorables y libres de sombras permanentes serán ocupadas totalmente por paneles fotovoltaicos. Se proponen módulos de 255 Wp. de Tedlar opaco y transparente2, los cuales conformarán en cada consorcio instalaciones de generación de energía en forma distribuida que se inyectará totalmente a la red eléctrica urbana de la ciudad. Actualmente no existe en nuestra ciudad normativa que regule la actividad tal cual como se describe, Sin embargo existen numerosas experiencias previas de desarrollo y prueba, en las cuales ha participado el Gobierno de la Ciudad, el Ministerio de Ciencia y Técnica de la Nación, la Secretaría de Energía de la Nación, el Ente Nacional de Regulación de la Energía e incluso las distribuidoras locales EDENOR y EDESUR, entre ellas, la más importante y significativa ha sido el Proyecto Iresud.9

Estas instalaciones fotovoltaicas están técnicamente dotadas para inyectar el total de la energía generada a la red eléctrica urbana -modalidad de inyección (feed in tarif) adoptada por los países europeos en los cuales las energías renovables han logrado mayor desarrollo-.o en su defecto también puede inyectarse solamente la energía que no sea consumida por el edificio (net mettering). Esta generación distribuida repartirá de acuerdo a lo proyectado las potencias inyectadas proporcionalmente al tamaño de cada unidad consorcial (cada consorcio está comprendido por 16 o 24 viviendas). Cada instalación contará con un medidor específico, cuya producción consideramos puede ser luego convertida en créditos energéticos que serán compensados por la distribuidora eléctrica correspondiente (EDENOR y EDESUR, ambas proveen de energía al barrio). Esta compensación en Watts consumidos versus Watts producidos por la instalación fotovoltaica puede prorratearse proporcionalmente en las facturas mensuales correspondientes a las unidades funcionales de cada consorcio. La sobrecubierta de paneles solares fotovoltaicos proyectará sobre el techado de chapa de hierro galvanizado sombras en la totalidad de la superficie. Este sobretecho fotovoltaico está dotado de ventilación inferior y otra entre paneles, lo cual generará una reducción de la temperatura de verano en los locales que se encuentren bajo esta cubierta. Esta reducción constituye un importante beneficio térmico y por consiguiente colabora también con el ahorro energético de las viviendas. Las cifras de potencias totales y por vivienda de cada tipo edilicio son las siguientes8: Tipo: Vivienda Agrupada 01-A Generación Anual: 70 MWh Consumo equivalente: 20 viviendas de 300 kWh al mes CO2: 45,5 Toneladas de CO2 por año se dejan de emitir

2 Se seleccionó para la propuesta un panel solar policristalino laminado y ensamblado en el país a partir de celdas y componentes importados.

03.38

Tipo: Vivienda Agrupada 01-B Generación Anual: 42,8 MWh Consumo equivalente: 12 viviendas de 300 kWh al mes CO2: 28 Toneladas de CO2 por año se dejan de emitir Tipo: Emplaque EM2 Generación Anual: 100 MWh Consumo equivalente: 28 viviendas de 300 kWh al mes CO2: 65 Toneladas de CO2 por año se dejan de emitir Tipo: Emplaque EM1-3 Generación Anual: 100 MWh Consumo equivalente: 28 viviendas de 300 kWh al mes CO2: 65 Toneladas de CO2 por año se dejan de emitir Si repasamos potencias instaladas recientemente en provincia de Buenos Aires, -diversas latitudes y orientaciones- y su generación correspondiente anual, fehacientemente comprobada en proyectos recientes de investigación y desarrollo, los resultados son equivalentes a los que arroja la simulación. Pot. del Campo FV (kWp) paneles de 250 wp

Superficie Paneles (m2) Energía Anual Generada (Bs. As.)

1,9 (8 paneles) 14 2.400 kWh/año 2,9 (12 paneles) 21 3.900 kWh/año 4,8 (20 paneles) 35 6.500 kWh/año

Tabla 1: Cifras extraídas del proyecto Iresud ( Durán, 2016)

Por otro lado, los consumos residenciales promedio nacionales a partir de datos de ADEERA

(ADEERA, 2016) son los siguientes: ● Consumo residencial medio per cápita año 2015 es aprox. 106 kWh/mes ● Vivienda unifamiliar de cuatro integrantes: 400 kWh/mes, o sea 4.800 kWh/año Se deduce a partir de las tablas y simulaciones presentadas que cada una de las viviendas del barrio estará ahorrando -anualmente aproximadamente y en promedio- la mitad del consumo de una vivienda argentina de consumo residencial medio-

Figura 2: Vivienda tipo:Distribución sobre las cubiertas de instalaciones solares térmica y fotovoltaicas de conexión a red y funcionamiento de bombas elevadoras de agua

03.39

INSTALACIÓN SOLAR FOTOVOLTAICA, BOMBAS ELEVADORAS D E AGUA POTABLE El proyecto contempla también complementar la habitual instalación de bombas elevadoras de agua potable con alimentación mediante paneles fotovoltaicos. Esta instalación fotovoltaica que alimenta el funcionamiento de las bombas (de uso prioritario y automático) generará a su vez independencia de la red eléctrica- anulando la habitual ausencia de agua en los edificios en los momentos de corte de suministro eléctrico- y un importante ahorro económico en los gastos comunes de cada consorcio. El sistema se conforma de una instalación habitual de bombas elevadoras (preferentemente 220V. trifásicas, de 1,5 HP aproximadamente cada una) y un variador de frecuencia, conversor y campo de módulos fotovoltaicos que las alimentará reemplazando a la electricidad de red, la cual sólo quedará como alimentación de back up. Es decir que solo se utilizaría eventualmente, durante un día excepcionalmente oscuro en época invernal o ante una eventual falla en el sistema de alimentación solar. Para esta instalación se dispondrán sobre cada tanque de agua- dependiendo del dimensionado final del sistema de bombeo a adoptar- aproximadamente 1 kWp paneles de potencias pequeñas. (50 o 75 Wp.) dispuestos en serie para elevar la tensión final del conjunto INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA PARA PROVISIÓN DE AGUA CA LIENTE SANITARIA Para la provisión de agua caliente sanitaria se han previsto 2 equipos de agua caliente solar para cada 8 viviendas o núcleo común de escaleras. Se han seleccionado sistemas conformados conjuntos de tubos evacuados convencionales. Cada equipo cuenta con una superficie aproximada a 8,5 m2 de superficie de captación y termotanques aislados dotados con intercambiadores de calor incorporado y apoyo de resistencia eléctrica) Cada uno de los tanques aislados posee 600 l de capacidad. Se completa cada equipo con una pequeña bomba presurizadora, que eleva el agua hacia la parte superior del colector y un control termostático electrónico del tipo piezoeléctrico. Se han seleccionado sistemas conformados conjuntos de tubos evacuados convencionales. Cada equipo cuenta con una superficie aproximada a 8,5 m2 de superficie de captación y termotanques aislados dotados con intercambiadores de calor incorporado y apoyo de resistencia eléctrica) Cada uno de los tanques aislados posee 600 l de capacidad. Se completa cada equipo con una pequeña bomba presurizadora, que eleva el agua hacia la parte superior del colector y un control termostático electrónico del tipo piezoeléctrico. Estos sistemas de agua caliente solar podrán ahorrar -con un uso racional y capacitando sobre sus modalidades y ventajas a los habitantes- hasta un 70% de la energía que se utiliza en las viviendas para el calentamiento de agua potable -energía eléctrica en el caso de todo el barrio 31- Este planteo de 2 equipos cada 8 viviendas plantea una distribución de cada uno de los mencionados equipos para 4 viviendas, Sin embargo el conjunto se diseñará de forma tal que ambos equipos puedan conectarse mediante una tubería de by-pass y correspondientes válvulas. De esta manera si uno de los sistemas tuviera que repararse o dejarse fuera de funcionamiento para revisión o mantenimiento, el segundo equipo de cada núcleo de escaleras puede abastecer (aunque energéticamente resulte poco eficiente) temporalmente de agua caliente a las ocho unidades de vivienda, sin que se interrumpa el suministro de agua caliente. La ubicación de los tanques aislados de agua caliente y sus intercambiadores bajo la cubierta del edificio mejora notablemente el rendimiento de estos sistemas en época invernal - el momento del año en el cual existe una demanda mayor de agua caliente- y alarga la vida útil de los tanques de reserva de agua caliente y sus aislaciones térmicas.

03.40

Figura 3: Corte de un bloque de viviendas típico con esquema de distribución de colectores y termotanques

CONCLUSIONES Consideramos al caso presentado como relevante o emblemático porque aquí las diferentes estrategias de sustentabilidad energética se vinculan fuertemente a la sustentabilidad económica y por tanto a la sustentabilidad social de la comunidad de base original que constituyó el barrio. Por los antecedentes ya planteados - la situación geográfica del barrio cercana a nodos de transporte e infraestructura urbana y a barrios centrales de alto poder adquisitivo, uno de los temores más importantes luego de la finalización de la obra, es que se produzca el fenómeno urbanístico llamado gentrificación: Esto es, que luego de las importantes mejoras urbanas, las presiones económicas y de mercado desplacen en pocos años a los pobladores que lo habitan desde hace varias generaciones en favor de sectores sociales de mayor poder adquisitivo. Todas aquellas acciones, instalaciones e infraestructuras tendientes a reducir los costos de vida en las viviendas, aunque esto tenga como contraparte una mayor inversión inicial del estado, facilitará una verdadera reinserción del tejido social villero, en términos de una sustentabilidad duradera, evitando que el mercado inmobiliario saque provecho finalmente de fondos que el estado ha destinado a los sectores más necesitados.

03.41

REFERENCIAS ADEERA, 2016. Recuperado de:

http://www.adeera.com.ar/newsroom/archivosinformes/Informe%20Anual%20Demanda%20-%202016.pdf Asociación de Distribuidores de Energía Eléctrica de la República Argentina Informe anual año 2016, Rev 2.

Censo Nacional 2015 https://www.indec.gob.ar Durán, Julio C, 2015, Comunicación Interna. Fernández Castro, Javier (2010), Barrio 31, Buenos Aires, Instituto de la Espacialidad Humana. Fernández Castro Javier, Arq. Tozzini Matías, Torres Matías Arq., Solari Lucía Arq., Vera Fernando

Arq., Oro. Nicolás Arq,. Elberti Pierfrancesco, Arq Ramos Aldana Arq., Pérez, Ignacio Estud, Memoria de los autores.

Eyras Ismael Arq. (Asesoramiento y consultoría en sustentabilidad, eficiencia energética y energías

renovables),: Espain Cirilo Ing. (simulaciones energéticas y dimensionado de componentes), Zanetti. Sebastián Arq (representación, estudio de asoleamiento y sombras y evaluación de las distintas opciones que se presentaban en el proyecto). Autores de la propuesta

Iresud, 2018. Recuperado de: http://iresud.com.ar/ Martín, Nuria (2011) Integración de la energía fotovoltaica en edificios. 1° edición, pp 54-59, 62-65 ABSTRACT A bioclimatic, energy efficiency and distributed generation by renewable energies proposal for the new houses in the re development project of the neighborhood 31 of Buenos Aires. The bioclimatic proposal is supported by the orientation of the blocks and their roofs, the control of sunlight and shadows in the different seasons of the year, the choice of materials and constructive technologies that compose the envelope of the building . The proposal of energy efficiency was based on the carefully selection of individual appliances for water heating, food cooking and air conditioning. Finally, a proposal is made for the generation of additional distributed energy by solar thermal and photovoltaic equipment, hot water systems heated by vacuum tube collectors will allow electric energy savings percentages in water heating, and an integrated photovoltaic installation, wich means significant savings in the electricity billings. The photovoltaic system once provides that the homes inject the surplus energy not consumed by the users, when the city and the province have a regulation of renewable energy generation. This last strategy is the one that is developed in detail in the article, due to its anticipatory and unusual character in this type of projects in our country. KEYWORDS: Solar energy, photovoltaics, thermal, social housing

03.42