EDIFICIO AUTO SOSTENIBLE

EDIFICIO GENERADOR DE ELECTRICIDAD POR TURBINAS DE AGUA

1. Introducción.

En un mundo donde la sostenibilidad y la eficiencia energética son prioridades, la innovación en el diseño de edificios juega un papel crucial. Un ejemplo fascinante de esta tendencia es este edificio que aprovecha la recolección de agua de lluvia para generar energía eléctrica mediante una turbina hidroeléctrica. Además también se genera electricidad con sus paneles solares. La eficiencia energética se mejora con una estructura bien aislada del exterior.

En este edificio inteligente y eco-amigable, cada gota de lluvia es considerada un recurso valioso. En la parte superior del edificio, se instalan sistemas de captación de agua de lluvia, como techos inclinados o superficies especiales revestidas con materiales hidrofóbicos. Cuando llueve, el agua es canalizada hacia un sistema de tanques que sirven de almacenamiento.

Una vez que los tanques alcanzan su capacidad máxima, el exceso de agua es dirigido hacia un tubo especialmente diseñado que lleva el agua a una turbina situada en la base del edificio. Esta turbina aprovecha la energía potencial del agua almacenada en la parte alta del edificio y, en su transformación en energía cinética al caer por la tuberia, hacer girar un generador, produciendo así energía eléctrica limpia y renovable.

La energía generada se utiliza para alimentar diversas necesidades del edificio, desde la iluminación hasta los sistemas de climatización y los equipos electrónicos. El diseño integrado de la recolección de agua de lluvia y la generación de energía garantiza un ciclo sustentable y eficiente, reduciendo la dependencia de fuentes de energía tradicionales y minimizando el impacto ambiental.

Además de su función práctica, este edificio sirve como un poderoso símbolo de compromiso con la conservación del medioambiente y la búsqueda de soluciones innovadoras para los desafíos energéticos del siglo XXI. Al demostrar que la naturaleza puede ser una aliada en la búsqueda de soluciones energéticas, este tipo de edificio no solo cumple con su propósito funcional, sino que también inspira a otras estructuras a seguir su ejemplo en la construcción de un futuro más sostenible.

Como complemento al edificio, se pueden situar paneles solares para el agua caliente sanitaria o paneles fotovoltaicos para generación de electricidad. Todas estas implementaciones tecnológicas, junto con un buen aislamiento térmico harán de este edificio un ejemplo de arquitectura a seguir para luchar contra el cambio climático.

2.- Adaptación de nuestro proyecto

Nuestra idea es la realización de una maqueta que simule el modelo de Edificio Sostenible, para que pueda ser escalable a un edificio real y pueda servir de inspiración a arquitectos e ingenieros. Si se están proyectando ciudades como "The Line" en  Arabia Saudí o el tunel que conectará Emiratos Árabes con India, ¿por qué no es posible este tipo de edifiios?

THE LINE CITY

UAE - INDIA- TUNEL

3. Materiales Utilizados

1.- Listones de madera

2.- Láminas de madera

3.- Recipientes de plástico

4.- Turbina generadora de electricidad

5.- Tubos y codos de PVC

6.- Pinturas

7.- Placas fotovoltaicas de maqueta.

4. Paso a Paso

1° Se realizó una lluvia de ideas para determinar el tipo de mejora medioambiental a desarrollar.

2º Una vez determinada la idea, se realizó un boceto del edificio.

3° Se consiguieron los materiales necesarios.

4º Se montó la base del edificio.

5º Se cubrió el edificio por los lados.

6º Se le coloco el recipiente el cual contendrá el agua.

7º Se hizo toda la tubería que contiene el generador

8º Se realizó el techo del edificio.

9º Se colocaron las placas solares.

5. La turbina generadora

Para la maqueta, elegimos una turbina hidráulica con las siguientes características:

- Tensión de salida: 12 V.
- entre la resistencia del cable 10,5 ± 0,5Ω
- resistencia de aislamiento de 10 MΩ (megger DC100)
- salida máxima 0.6Mpa de salida cerrada
- Apertura de salida de presión máxima 1.2Mpa
- Comience a presionar 0.05Mpa
- Juego axial 0,2-1,0 mm.
- ruido mecánico ≤55dB
- la cantidad del generador: 90 g aprox.

Para el edificio "Real", después de ciertas investigaciones sobre los tipos de turbinas, vimos que el modelo más recomendable era el Tipo Pelton,  indicadas para centrales de salto elevado y caudales relativamente pequeños. El rendimiento de estas turbinas en el punto óptimo es superior al 90%. Permiten variaciones entre el 105% y el 20% del caudal nominal.

6.- La Energía del Agua

El sistema que estamos proponiendo es bien conocido en las centrales hidráulicas. Su base física se basa en almacenar agua a una cierta altura, adquiriendo el agua energía potencial, para posteriomente, conducirla hasta una parte más baja, y convertir la energía potencial en energía cinétia. Esta energía es aprovechada para mover una turbina, en nuestro caso proponemos Tipo Pelton, para que transforme dicha energía en energía eléctrica.

Unos cálculos para nuestra maqueta serían.

Capacidad del depósito: Dimensiones 20cmx40cmx28cm=22400cm^3=22,4L

Si admitimos, más o menos 1L=1kg, estamos almacenado 22,4 kg de agua.

La altura a la que tebemos el depósico es de unos 40 cm, por lo que la energía potencia almacenada será de:

Ep=mgh=22,4x9,8x0.4=87,808 J

Si la Turbina Pelton tiene un rendimiento del 90%, podríamos aprovechar una energía de: Epr=Ept*0.90=79J

Simulación de un edificio real

Realizando estos mismos cálculo para un edificio de 80 m de altura y que almacene una cantidad de 1200m^3 de agua (20mx30mx2m), estaríamos utilizando una energia de 846 MJ (contando con una eficiencia del 90%)

7.- Energía de las placas fotovoltaicas

Para la maqueta se han utilizado las siguinetes placas fotovoltaicas:

Material:	polisilicio
Modelo:	6V 1W
Panel solar:	Aprox. Cable de 110 x 60 mm / 4,3 x 2,4 pulgadas + 30 cm / 11,8 pulgadas
Potencia máxima:	1 W
Corriente de funcionamiento:	0,166 A

Unas placas fotovoltaicas sulen generar una potencia de entre 4 a 5 kWh/m²/día.

La superficie de nuestra maqueta es de m^2, unas placas fotovoltaicas podrías generar una electricidad de (REVISAR)

Para un edificio de unos 600 m² de terraza, tendrías que estaría generando entre 2400 y 3000  kWh/m²/día.

8.- La IA en el proyecto

Para el desarrollo del proyecto, hemos estado apoyándonos en la IA para varios aspectos.

Diseño de imágenes: Hemos utilizado la aplicacion de Doll-e y xxxxxx, para el disño tanto del logo como de la imagen.

Apoyo técnico de cáclulos:  Para los cálculos de la energía potencial, cinética o generación de electricidad por parte de las placas solares, hemos utilizado ChatGPT-4 .

Texto introductorio: En la realización del texto de introducción, partimos de un texto que se le propouso a ChatGPT-4

Revisión del proyecto: Una vez terminamos la redacción del proyecto se le pasó a ChatGPT-4 para que nos diera su opinión, e implementamos las mejoras que nos sugirió.