TECNOLOGIAS AMBIENTALES

ALTERNATIVAS DE AHORRO ENERGETICO

Objetivo general

Los objetivos de actuación dentro del área de la energía son minimizar las emisiones de gases a la atmósfera mediante el máximo abastecimiento energético a partir de sistemas de energías renovables y a través de la reducción de la demanda a partir de estrategias de captación solar, acumulación energética, bajo consumo y gestión eficaz de los mecanismos.

Contribución a los impactos ambientales La minimización de las emisiones a la atmósfera contribuye a la reducción de

sus impactos medioambientales asociados, que son: Cambio climático (efecto invernadero): "es un cambio en el clima, atribuible

directa o indirectamente a la actividad humana, que altera la composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variabilidad climática natural observada durante períodos de tiempo comparables". La causa más importante del aumento de la temperatura del planeta observado en los últimos cincuenta años se debe a las emisiones de gases de efecto invernadero, el más importante de los cuales es el CO2, que se emite como consecuencia de la quema de combustibles fósiles para producir energía.

Pérdida de fertilidad (lluvia ácida): la lluvia ácida es un fenómeno que se produce por la combinación de los óxidos de nitrógeno (NOx) y azufre (SO2 ) emitidos a la atmósfera como consecuencia de la combustión de combustibles fósiles para el consumo energético, con el vapor de agua presente en la atmósfera, los cuales se precipitan posteriormente a tierra acidificando suelos y produciendo la pérdida de fertilidad. Ésta se debe a que la variación del pH del suelo provoca la liberación de los iones que constituyen los elementos nutritivos y su lixiviación a capas más profundas desde donde no pueden ser absorbidos.

Agotamiento de los recursos naturales (sobre explotación de combustibles fósiles): El agotamiento de los recursos naturales es fruto de una sobreexplotación de las materias primas, derivada de unos hábitos de consumo no sostenibles. El agotamiento de las materias primas no renovables, tales como los combustibles fósiles, supone un impacto irreversible por lo que su sobreexplotación tienen efectos difícilmente recuperables desde el punto de vista del desarrollo sostenible.

Energía geotérmica

DescripciónLa climatización geotérmica es una optimización de la

climatización mediante bomba de calor, consistente en aprovechar la inercia térmica del terreno.

Tiene su fundamento conceptual en el mecanismo de las bombas de calor que, captando el calor de un lado del circuito lo liberan en el otro.

La climatización geotérmica en lugar de intercambiar calor o frío con la atmósfera, lo hace con el terreno: en invierno, la bomba de calor absorbe calor del terreno y lo libera en el edificio. En verano, absorbe calor del edificio y lo libera en el terreno.

El sistema resulta eficiente por cuanto la tierra mantiene una temperatura bastante constante que oscila entre 7º C y 14º C durante todo el año a partir de profundidades estimadas de 1m.

Esta temperatura constante permite que la bomba de calor geotérmica del sistema necesite un menor consumo de energía para realizar el intercambio del calor edificio-terreno ya que su compresor necesita realizar un menor número de ciclos de compresión del fluido y por tanto su consumo eléctrico es significativamente inferior si lo comparamos con una bomba de calor que realice su intercambio con el aire a temperatura ambiente.

Energía solar térmica

Tecnología: Sistema solar térmico de baja temperatura

Tecnología de baja temperatura: son sistemas de energía solar en los que el fluido calentado no sobrepasa los 100 °C. Son los utilizados para la producción de ACS.

Colectores solares de placa plana: Captadores solares planos: su principio de funcionamiento se basa en una “trampa de calor” que conjuga el “efecto de cuerpo negro” con el “efecto invernadero”, de manera que se consigue absorber la mayor parte de la radiación solar que llega hasta la superficie y devolver la menos posible. Actúan como receptores que recogen la energía solar  y calientan una placa. La energía almacenada en la placa es transferida al fluido. Poseen una cubierta transparente de vidrio o plástico que aprovecha el efecto invernadero, formado por una serie de tubos de cobre, los cuales expuestos al sol absorben la radiación solar y se la transmiten al fluido que atraviesa su interior.

Sistema de circulación forzada: instalación que utiliza para su funcionamiento una bomba de circulación, una central electrónica de mando y válvulas de distribución. Mediante sondas, la centralita detecta continuamente la temperatura de los paneles y del acumulador, accionando la bomba cuando el líquido de los paneles está más caliente que el líquido del intercambiador. Este sistema no exige ningún tipo de posición ni distancia entre acumulador y colector solar y es más eficiente.

Instalación de sistema indirecto: instalación en la que el fluido de trabajo y el de consumo se mantienen separados. Existe un circuito primario en el cual el fluido recoge la energía solar y la transmite, y un circuito secundario en el que se recoge la energía transferida del circuito primario para ser distribuida a los puntos de consumo.

Tecnología: Colectores solares térmicos de placa plana

Los captadores planos, destinados por lo general a la producción de agua caliente sanitaria, están recubiertos de una caja herméticamente cerrada. En la cara superior de esta caja se coloca una superficie acristalada que deja atravesar la radiación solar e impide que se pierda la ganancia térmica obtenida. Generalmente la carcasa que envuelve al equipo de captación es metálica. En el interior del sistema captador se encuentra la placa absorbedora, lugar donde se realiza la captación de la radiación solar, fabricada en un  material conductor del calor (aluminio, cobre, planchas metálicas…).

Descripción Captadores solares planos: su principio de funcionamiento se basa en

una “trampa de calor” que conjuga el “efecto de cuerpo negro” con el “efecto invernadero”, de manera que se consigue absorber la mayor parte de la radiación solar que llega hasta la superficie y devolver la menos posible. Los captadores planos, destinados por lo general a la producción de agua caliente sanitaria, están recubiertos de una caja herméticamente cerrada. En la cara superior de esta caja se coloca una superficie acristalada que deja atravesar la radiación solar e impide que se pierda la ganancia térmica obtenida. Generalmente la carcasa que envuelve al equipo de captación es metálica. En el interior del sistema captador se encuentra la placa absorbedora, lugar donde se realiza la captación de la radiación solar, fabricada en un  material conductor del calor (aluminio, cobre, planchas metálicas…). Pese a que existe un gran número de diferentes configuraciones de tubos internos, los tradicionales suelen utilizar los de tipo serpentina o los de tubo paralelo. Estos consisten en varios tubos de cobre, orientados en forma vertical con respecto al captador, en contacto con una placa de color oscuro que transfiere el calor al fluido circulante. El contacto entre la placa absorbedora y el tubo por donde circula el fluido no tiene porqué ser un elemento crítico del captador siempre que esté bien sellado con cualquiera de las técnicas de soldadura disponibles.

Entre la placa absorbente y el aislamiento posterior del panel un circuito de agua recoge el calor. Este circuito intercambia el calor en una caldera mediante un intercambiador. El circuito secundario distribuye el agua caliente. La radiación solar que cruza el acristalamiento alcanza la superficie de absorción, donde se convierte en calor. Este calor es transportado a continuación al calentador de agua por un circuito de agua y glicol (para evitar la helada en caso de gran frío sin sol). El regulador tiene la misión de comparar la temperatura en el acumulador y la de los captadores.

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

Descripción La instalación de sistemas conectados a red disponen de

una minicentral eléctrica que inyecta kWh "verdes" a la red para ser consumidos donde se demanden.

Para la correcta instalación de un sistema fotovoltaico conectado a red es necesario la existencia de una línea de distribución eléctrica cercana con suficiente capacidad para admitir la energía producida en la energía fotovoltaica instalada en el edificio y la determinación del punto de conexión.

Los elementos que componen la instalación son: Generador fotovoltaico: transforma la energía del sol en

energía eléctrica enviándolo a la red. Inversor: transforma la corriente continua producida por

los paneles en corriente alterna de las mismas características que la de la red eléctrica.

Contadores: contador principal que mide la energía producida (kWh) y enviada a red, para que pueda ser facturada a la compañía a los precios legalmente establecidos.

Se denomina energía solar fotovoltaica a una forma de obtención de energía eléctrica a través de paneles fotovoltaicos.

Los paneles, módulos o colectores fotovoltaicos están formados por dispositivos semiconductores tipo diodo que, al recibir radiación solar, se excitan y provocan saltos electrónicos, generando una pequeña diferencia de potencial en sus extremos.

Se genera la energía a bajas tensiones (380-800 V) y en corriente continua. Se transforma con un inversor en corriente alterna. Mediante un centro de transformación se eleva a media tensión (15 ó 25 kV) y se inyecta en las redes de transporte de la compañía o se utiliza de forma directa en edificios o instalaciones.

COMPONENTES Y SISTEMA DE EJECUCIÓN

Captadores solares fotovoltaicos: son la parte activa de la instalación. Pueden integrarse en la arquitectura del edificio tanto en cubiertas como en fachadas.Se elegirá el tipo de panel y su dimensión en función de las potencias que se desee cubrir con producción fotovoltaica.

Sistema de regulación de carga solar: se utilizan como protección contra sobrecarga y descarga de la batería.Disponen de los siguientes elementos y características:

Microprocesador Contador de Ah de entrada y salida con indicación por pantalla LCD

alfanumérica. Interruptor de conexión/desconexión de carga con luz. Pulsador frontal para ajuste de parámetros. Regulador. Funcionamiento por tensión o por estado de carga (SOC). Ajuste automático de tensión (12 ó 24 V) al instalarlo. Compensación de temperatura. Posibilidad de sensor externo de temperatura. Protección contra polaridad inversa de módulo, carga y batería. Protección contra cortocircuito en módulo, carga y batería. Protección contra sobretensión y sobrecarga

Acumuladores: se utilizan para acumular la energía captada por los paneles y poder utilizarla en el momento que se necesite.

Existen de diferentes tipos y su capacidad de acumulación es muy variable. Para su selección se recomienda elegir equipos reciclables, que tengan alta resistencia mecánica y frente a la corrosión y con bajos niveles de autodescarga (inferiores al 3% al mes).

Inversor de corriente 12 V cc a 220 V ca: tienen como misión transformar la corriente producida por los captadores fotovoltaicos (corriente continua) en corriente alterna que es la utilizada en las instalaciones domésticas.

Se eligen en función de la potencia de captación instalada.

TECNOLOGIAS AMBIENTALES

APROVECHAMIENTO Y BUEN MANEJO DE AGUA

AguaObjetivo general

El objetivo general de actuación dentro del área del agua es reducir al máximo la huella ecológica producida por la captación y aprovechamiento de los recursos hídricos utilizados en los edificios, así como de los componentes contaminantes y tóxicos incorporados en los procesos de uso, manipulación y vertido del agua expresada en forma de su contribución a los Impactos Medioambientales Globales.

Contribución de impactos medioambientalesPérdida de ecosistemas locales (desertificación): Proceso

de degradación de las tierras de zonas áridas, semiáridas y subhúmedas secas resultante de diversos factores, tales como las variaciones climáticas y las actividades humanas. La desertificación supone una alteración en los ecosistemas y pérdida de la biodiversidad biológica provocada por la falta de recursos hídricos, debida a factores como los cambios climáticos, ciertas actividades humanas (cultivos, deforestación, etc.), modelos urbanísticos y ligada a unos hábitos de consumo.

Agotamiento de los recursos naturales (sobre explotación de los recursos hídricos): El agotamiento de los recursos naturales es fruto de una sobreexplotación de las materias primas, derivada de unos hábitos de consumo no sostenibles. El agotamiento local de las materias primas no renovables, tales como los recursos hídricos, supone un impacto irreversible por lo que su sobreexplotación tienen efectos difícilmente recuperables desde el punto de vista del desarrollo sostenible.

Recuperación de agua de lluviaTecnología: Aljibes

La condición previa para que una instalación de recogida de agua de lluvia funcione bien, es una buena planificación y la selección cuidadosa de los diferentes elementos constructivos. Un punto importante que se debe tener en cuenta, es decidir el lugar de recogida de dicha agua pluvial:Techos verdes y superficies de patios no son idóneos, porque conllevan demasiada biomasa.Techos de tela asfáltica tiñen el agua de amarillo.Techos de fibrocemento (Uralita) desprenden fibras de amianto.Cualquier otro tipo de cubierta es apto.La solución más sencilla para recuperar el agua de lluvia es la de instalar un depósito o aljibe y utilizarlos para riego. Los sistemas de riego son grandes consumidores de agua.El agua de lluvia también se puede utilizar en todos los casos en los que es suficiente un agua no potable: para los inodoros, para limpieza de automóviles o de la ropa…

La ventaja principal de éste sistema de recuperación de las aguas de lluvia es como se ha indicado, la de que puede servir para los sanitarios. Cada persona usa cerca de 45 l. de agua al día en los mismos, lo que representa más de 15.000 litros de agua potable al año, substituirla por agua de lluvia es una estrategia interesante.

Sin embargo existen inconvenientes: hace falta filtración para eliminar posibles restos de contaminantes atmosféricos como los hidrocarburos, deposiciones de pájaros u otros animales, etc.

Ocupan un espacio importante, difícil de encontrar en un contexto urbano. Además el agua almacenada mucho tiempo en conductos, se calienta y se pueden desarrollar microorganismos.

Son sistemas que necesitan un mantenimiento constante, limpieza y substitución de filtros, como los de arena que deben lavarse regularmente.

Descripción

El aljibe, es un depósito destinado a guardar agua procedente de la lluvia recogida de las cubiertas, que se conduce mediante canalizaciones. Normalmente es subterráneo, total o parcialmente.

La instalación de recogida de agua de lluvia mediante aljibes, consiste en:

Primero se efectúa un filtrado antes de que el agua llegue al depósito o aljibe de recogida, de forma que la suciedad no entre en el mismo.

El agua se almacena en el depósito de recogida y a partir de él se bombea el agua para su distribución.

Para épocas de escasez de agua de lluvia, el sistema contará con una válvula magnética y un interruptor de nivel, que proporcionan el abastecimiento de agua.

Para evitar derrames en caso de sobrecarga del depósito, se contará con un sifón de descarga.

Reutilización de aguas grisesLos biorreactores de membrana (BRM) son considerados una

tecnología emergente con un gran potencial en el área del tratamiento de aguas residuales. La tecnología de BRM proporciona una alternativa relativamente compacta en comparación con las opciones tradicionales de tratamiento de efluentes, generando muy poco fango superfluo y un efluente de gran calidad incluso con tasas elevadas y variables de carga orgánica.

Las considerables reducciones en DQO, DBO y sólidos en suspensión suponen una importante reducción de los costes de tratamiento de los efluentes, con la posibilidad de poder ser vertidos en ríos o incluso reciclar agua clarificada libre de bacterias. Un importante beneficio del BRM es la retención total de todos los microorganismos, con un gran aumento de las edades del fango en comparación con las plantas biológicas convencionales. Las membranas de ultrafiltración utilizadas resultan excelentes para la separación de emulsiones y proteínas de las aguas residuales, que retienen los componentes más difíciles de eliminar en el BRM para aumentar su grado de biodegradación.

El filtro de membranas destaca por sus muchas propiedades: su diseño con una alta superficie filtrante permite reducir el espacio requerido y gracias al sistema modular es posible ampliar las instalaciones tanto como se desee. Una limpieza continua mediante burbujas de aire garantiza el mantenimiento de las condiciones de operación y extracción del agua. Este eficiente método de auto-limpieza reduce al mínimo la necesidad de limpieza química.

Los beneficios de la reutilización de las aguas grises incluyen un menor uso de las aguas potables, un menor caudal a las fosas sépticas o plantas de tratamiento, una purificación altamente efectiva, una solución para aquellos lugares en donde no puede utilizarse otro tipo de tratamiento, un menor uso de energía y sustancias químicas por bombeo y tratamiento, la posibilidad de sembrar plantas donde no hay otro tipo de agua, o la recuperación de nutrientes que se pierden.

Algunos de los inconvenientes de los sistemas de reutilización de aguas es que no pueden utilizarse en cualquier lugar, puesto que es necesario un espacio suficiente que permita desarrollar el proceso del tratamiento del agua y que reúna las condiciones climáticas adecuadas. Hay que tener en cuenta que aunque las aguas grises normalmente no son tan peligrosas para la salud o el medio ambiente como las aguas negras, provenientes de los retretes, poseen cantidades significativas de nutrientes, materia orgánica y bacterias, por lo que si no se realiza un tratamiento eficaz previo a su descarga o reutilización, causan efectos nocivos a la salud, contaminación del medio y mal olor.

Los atributos del biorreactor de membranas respecto al tratamiento convencional con ultravioleta:

Alto rendimiento y fiabilidad de depuración obteniendo un agua con calidad de reutilización.

El biorreactor de membranas es insensible a los problemas de sedimentación.

La membrana actúa como una barrera física selectiva que bloquea el paso de materia en suspensión y microorganismos. En cambio, la luz ultravioleta no puede tratar aguas turbias con sólidos suspendidos porque estos absorben la radiación.

En el tratamiento convencional con ultravioleta su efectividad no es adecuada debido a la baja transmitancia de las aguas decantadas.

DESCRIPCION Los equipos de depuración de aguas grises son

estaciones de tratamiento y reutilización de las aguas procedentes de duchas, bañeras y lavabos; estas aguas una vez tratadas, tienen como finalidad básicamente su reutilización para cisternas de inodoros, limpieza y riego de zonas de ocio (parques, jardines, ...).

En la filtración mediante membranas sumergidas, el agua se somete a un tratamiento biológico, mediante una columna de burbujas y ventilación integrada. La unidad de filtración consta de unas membranas que garantizan la total retención de bacterias y virus, produciendo un agua sanitaria con calidad de agua de baño adecuada para su reutilización en el WC, el riego de jardín, lavadora y limpieza en general.

El sistema se realiza siguiendo las siguientes etapas:Desbaste: consiste en retirar los sólidos que pueda arrastrar el

agua, principalmente pelo, que puedan dañar las membranas.Oxidación biológica: en el reactor biológico tiene lugar la

descomposición biológica de la materia orgánica gracias a la aportación de aire y a la generación de microorganismos aerobios.

Filtración: se produce la separación sólido - líquido por filtración mediante tecnología de membranas. Mediante un sistema de succión se ejerce una presión de vacío en las membranas creándose un flujo fuera - dentro de modo que el agua penetra a través de las membranas, quedando los sólidos y las bacterias en la pared exterior. Los difusores crean un flujo de aire ascendente que permite limpiar la superficie de la pared exterior de las membranas y aseguran condiciones aerobias.

Cloración y acumulación: el agua tratada es clorada mediante la dosificación de hipoclorito sódico permitiendo conservar las propiedades sanitarias del efluente asegurando la reutilización de las aguas y posteriormente se almacena en el compartimiento de acumulación.

Tecnología: Separador de grasasUn separador de grasas es un aparato destinado a la retención de las materias sólidas, de las grasas y aceites vegetales contenidos en las aguas sucias. La instalación de un separador de grasas se impone en los siguientes casos:

  a) En viviendas unifamiliares a red de alcantarillado separativa.  b) En la Hostelería, las cocinas de escuelas, los restaurantes, etc... y cada vez que hay presencia de aguas sucias grasas.

La capacidad del separador a grasas es función del número de comida/día, del caudal máximo de las aguas sucias y de la temperatura de éstas.

Separadores de grasas biológicos:Un activador biológico se inyecta periódicamente en

la tubería de drenaje de forma automática o manual antes del separador. Una vez la mezcla fluye en el separador, entra en un cestillo donde se quedan las partículas grandes tales como restos de comida. Por diferencia de densidades se separan las grasas de baja densidad del agua y las partículas de mayor densidad se decantan. En el proceso posterior las moléculas de grasa y los microorganismos las digieren. Debido a las reducidas dimensiones de los separadores biológicos, se pueden incorporar en cualquier fregadero.

Para determinar el tamaño adecuado de un separador de grasas en una instalación independiente, debe calcularse el volumen total de los aparatos que descargan en el separador:

Fregaderos: caudal (litros) / 1.000 = X - 40%. Reduciendo en un 40% para permitir el desplazamiento, frecuencia de descarga.

Lavavajillas: se obtiene el volumen de descarga de litros por parte del fabricante.

Por lo que cuenta con las siguientes ventajas:Garantiza la separación eficiente de aceites y grasas.Beneficios para el medio ambiente.Limpieza y mantenimiento muy sencillo cada 6

meses.No produce olores.Instalación muy simple.Costes de mantenimiento extremadamente bajos.

Separadores de grasas por decantación:Las sustancias más pesadas se depositan en el fondo del

separador y las más ligeras flotan en la superficie. Existen modelos que utilizan chorros de alta presión que facilitan el bombeo para la separación de sedimentos pesados y la grasa. El contenido del separador es extraído mediante un tubo de aspiración procedente de un camión colector de residuos o un dispositivo de bombeo instalado previamente.

DescripciónEl separador de grasas es un elemento esencial en el tratamiento de aguas

residuales que puedan contener aporte considerable de grasas de origen animal o vegetal. Es necesaria su instalación en hoteles, restaurantes, campings, etc, construidos en base a la norma UNE-EN 1825.

El agua se separa de la grasa gracias a la diferencia de densidades provocando la separación del líquido en dos fases: la superior de grasas y la inferior de agua. El efluente se recoge de la parte intermedia, evitando así la salida de las grasas. Es importante que el efluente con contenido de grasas esté canalizado independientemente de las aguas fecales.

El separador de grasas va precedido generalmente de un compartimiento decantador que retiene las partículas pesadas.

Las grasas se retienen por dos razones principales:a) La grasa tiene una densidad más baja que la del agua.

b) Las aguas sucias calientes o tibias, cargadas de grasas aún líquidas, llegan al separador. Al contacto del agua fría del separador, las grasas sufren un "choque térmico", se solidifican y se acumulan en superficie. Cuando las aguas sucias introducidas tienen una Tª superior a 50°, el volumen del separador debe aumentarse.

A la salida de la instalación, las aguas sucias son prácticamente indemnes de grasa y ya no colmatan más.

Figura 1. Separador de grasas por decantación

Figura 2. Separador de grasas de uso doméstico

Figura 3. Separador de grasas de uso industrial