UNIDAD 1

1. TERMINOS Y CONCEPTOS

2. LOS CICLOS ECOLOGICOS

3. POBLACIONES HUMANAS

4. ECOSISTEMAS

5. ECOSISTEMAS HUMANOS

1.1TERMINOS Y CONCEPTOS ECOLOGIA

TERMINOLOGÍA: Del griego oikos (casa) y logos (tratado).

DEFINICIONES:

HENRRY THOREAU; Empleó la palabra ecología en sus escritos en l858 pero no la definió.

HAECKEL; Lo define como el estudio de relaciones totales entre el animal y su ambiente orgánico e inorgánico, en 1869.

CHARLES ELTON; Lo define como historia natural científica en su libro ecología animal en 1927.

ANDREWARTHA; La define como el estudio científico de la distribución y la abundancia de los organismos, en 1961.

EUGENE ODUM; En 1963 la define como el estudio de estructura y función de la naturaleza.

En resumen la ecología es “el estudio científico que determina la distribución y abundancia de los organismos según KREBS CHARLES en 1985.

La ecología puede contribuir a estudiar y resolver los problemas que relacionan a los organismos vivos, particularmente los humanos y el entorno físico.

La ecología es el medio donde se desarrollan los seres vivos para su subsistencia y debemos cuidarlo.

1.2 LOS CICLOS ECOLOGICOS

Ciclo de utilización del carbono, el ciclo básico comienza cuando las plantas a través de la fotosíntesis, hacen uso del dióxido de carbono. Un porcentaje de este forma parte de tejidos vegetales en forma de carbono, grasas proteínas y el resto es devuelto a la atmósfera así el carbono, pasa a los herbívoros que comen plantas y degradan los compuestos del carbono, y a su vez lo transmiten a los carnívoros que se alimentan de ellos.

INTERCAMBIOS AIRE-AGUA

Recursos totales del carbono:Los recursos del carbono estimados en unas 49,000 gigaoneladas se distribuyen en formas orgánicos e inorgánicas. El carbón fósil, representa un 22% en total, los océanos 71% y un 3% adicional se encuentra en la materia orgánica muerta y el fitoplancton. Los ecosistemas terrestres el 3% del carbono total y el 1% restante en la atmósfera.

EL CICLO DEL AGUA

La hidrológica ciencia que estudia la distribución del agua en la Tierra, sus reacciones físicas y químicas con otras sustancias y su relación con la vida en el planeta. Al movimiento del agua, la tierra y la atmósfera, se la llama Ciclo Hidrológico.Se produce vapor de agua por evaporación en la superficie terrestre y por transpiración de los seres vivos. Este vapor circula por la atmósfera y precipita en forma de lluvia o nieve.Al llegar a la superficie, el agua sigue dos trayectorias: una se vierte en riachuelos y arroyos y de aquí pasa a los océanos y aguas continentales;

la otra se infiltra en el suelo, una parte constituye la humedad y otra penetra las raíces de las plantas.La porción de agua que supera las fuerzas de cohesión y adhesión del suelo se filtra abajo para formar un depósito de agua subterránea, su superficie se llama manto freático.

COMPOSICIÓN

El agua pura casi no existe, durante la lluvia o la nieve, absorben dióxido de carbono. El agua reacciona con los minerales del suelo y de las rocas. Los principales componentes son sulfatos, cloruros, bicarbonatos de sodio y potasio, óxidos de calcio y magnesio.Las aguas pueden contener también residuos domésticos o industriales.

EL CICLO DEL NITROGENO

Es un proceso natural en el cual el nitrógeno se incorpora al suelo y pasa a formar parte de los organismos vivos antes de regresar a la atmósfera. Se encuentra en un 79% en la atmósfera y para ser utilizado por los organismos se transforma en amoniaco o nitrato.El nitrato en forma de amoniacos se absorbe directamente por las plantas, después recorre la cadena alimenticia.En los sistemas naturales el nitrógeno que se pierde por desnitrificación, lixiviación y erosión reemplazado por el proceso de fijación y otras fuentes.

1.2 POBLACIONES HUMANAS

Thomas Robert Malthus (1776 – 1834) Economista inglés, profetizó los problemas que enfrentaría el mundo por exceso de población y falta de alimentación.

En efecto la población crece día a día según Malthus en forma logarítmica, en tanto la producción alimenticia lo haría en forma matemática.

Pero Malthus cometió un error en su apreciación, y fue severamente criticado por Carlos Marx. No considero los fenómenos sociales que se provocarían en el mundo entero, que fueron las guerras, la pobreza extrema, las enfermedades y las calamidades y catástrofes naturales.

Malthus dejó de considerar también la migración y las causales que obligan a que muchas poblaciones se desaparezcan.

1.4 ECOSISTEMAS

ECOSISTEMAS

Sistema autónomo formado por una comunidad natural y su medio ambiente físico. El concepto se desarrollo entre 1920 y 1930 tiene en cuenta las interacciones entre las plantas, animales bacterias y hongos que forman la comunidad, la energía y materiales que la atraviesan.Hay diferentes formas de clasificar un ecosistema.

PRINCIPALES ECOSISTEMAS

1. Ecosistemas terrestres2. Ecosistemas de agua dulce3. Ecosistemas híbridos de agua dulce y terrestre 4. Ecosistemas marinos

CAMBIOS NATURALES DE LOS ECOSISTEMASEl mundo natural se transforma continuamente, a corto plazo pueden ser predecibles, y los cambios a largo plazo actúan durante décadas, siglos, milenios y son impredecibles.El clima es el factor más influyente a corto y mediano plazo, la temperatura , la precipitación y la estacionalidad son los tres factores que más afectan a la distribución de los sistemas.Ejemplos: glaciaciones, corrientes de agua fría, incendios entre otros. Pueden Afectar la faz de la tierra y alterar los ecosistemas, a su vez crean ecosistemas nuevos que inducen a la extinción de otras especies.

INFLUENCIA HUMANA SOBRE LOS ECOSISTEMAS

El hombre, con su presencia, ha comprimido en unos siglos grandes cambios:

Destrucción y fragmentación de hábitat Cambio cismático: se ha a apropiado de gran parte del suelo y los

ecosistemas naturales no tienen a donde emigrar. Contaminación: es propiciado por herbicidas, plaguicidas,

fertilizantes, vertidos industriales y residuos de la actividad humana, provocan la lluvia ácida que acaba con los ecosistemas de agua dulce y forestal.

Especies introducidas: el hombre ha sido responsable de la alteración de las áreas de distribución número de especies de animales y vegetales, como los parásitos y plagas que ha traído.

Sobreexplotación: la captura excesiva de animales y plantas de un ecosistema puede provocar cambios ecológicos.

CONTROL DE LA INFLUENCIA HUMANA SOBRE LOS ECOSISTEMAS

Controlar los ecosistemas es el reto más importante y la solución estriba en controlar el crecimiento de la población humano y adoptar una postura cuanto al uso de recursos naturales y energía.

MEDIO AMBIENTE

Conjunto de elementos abióticos y bióticos que integra la delgada capa de la tierra llamada biosfera, sustento y hogar de los seres vivos.

CONSTITUYENTES DEL MEDIO AMBIENTE

La atmósfera protege a la Tierra del exceso de radiaciones ultravioleta y permite la existencia de vida y modifica las diferencias térmicas.El agua se encuentra: un 97% en los océanos, un 2% es hielo y el 1% restantes, es agua dulce de los ríos, lagos, aguas subterráneas y humedad atmosférica y del suelo, de estos elementos, dependen los organismos vivos y del hombre. PROBLEMAS MEDIO AMBIENTALES

El nacimiento de la agricultura, el descubrimiento del fuego, la domesticación de animales salvajes para el uso domestico y la demanda de leña empezó a provocar un impacto ambiental en forma local.Pero al ir introduciendo la población, empezó a mejorar y aumentar la tecnología y tras la Edad media, junto con la Revolución industrial aparecieron los problemas más significativos. Desde entonces el hombre ha estado produciendo un declive acelerado en la ciudad del medio ambiente y su capacidad para sustentar la vida.

DIOXIDO DE CARBONO

Uno de los impactos más importantes que el uso de combustibles fósiles ha producido sobre el aumento de la concentración de dióxido de carbono, ha ido propiciando aumento en la temperatura general de la Tierra, pues el dióxido de carbono atmosférico impide que la radiación de onda escape al exterior, y se produzca más calor del que pueda escapar de la Tierra. Esta situación traerá consecuencias funestas en la vida terrestre, fusionarse los casquetes polares, subir el nivel de los mares, alterarse la vegetación natural incluyendo al hombre estaría en peligro.

DEPOSICIÓN ACIDA

La lluvia ácida se debe a la emisión de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno que interactúan con la luz del sol, la humedad y los oxidantes produciendo ácidos que a su vez son transportados por la circulación

atmosférica y caen en la tierra en forma de precipitaciones, corroe metales, desgasta edificios y monumentos de piedra, daña y mata la vegetación y acidifica los lagos.

1.5 ECOSISTEMAS HUMANOS

Los ecosistemas es la relación entre el hombre y la naturaleza que caracteriza el desarrollo ecológico, la base ecológica constituye un primer paso en el establecimiento una política racional.El hombre necesita atmósfera de CO2, el hombre ha considerado como naturales el intercambio gaseoso, la purificación del agua, el ciclo de los elementos nutritivos y otras funciones protectoras, hasta que su propia presencia llego a interrumpir ese equilibrio.El hombre tiende a rodearse instintivamente con elementos protectores y comestibles y pretende sacar de su territorio los deshechos.Soluciones posibles:

1. Buscar un compromiso entre la cantidad de rendimiento y la calidad del espacio vital.2. Dividir el campo en comportamientos, para así mantener tipos productivos y predominantemente protectores como unidades distintas.

Las vidas biológicas de muchos organismos están íntimamente ligadas a periodicidad. El fuego es otro factor físico de periodicidad que ha sido vital para el hombre y la naturaleza. La utilización heterotrófica en los ecosistemas maduros implica un consumo diferido de detritus y obtener un alimento y otros productos del tiempo más protector del ecosistema.

Debido a las acciones humanas, el hombre a creado ambientes nuevos, los cuales son determinados como ecosistemas humanos.

Estos dependen como cualquier otro ecosistema de la fuente externa de energía de los distintos ciclos naturales, así que desde el punto de vista humano los ecosistemas se dividen de la siguiente manera:

a) Ecosistemas naturales maduros.b) Ecosistemas naturales comprobados.c) Ecosistemas productivos.d) Ecosistemas urbanos.

UNIDAD 2

2.1 LA ARQUITECTURA, URBANISMO Y LOCALIDAD DEL MEDIO AMBIENTE

2.2 CONCEPTUALIZACION GENERAL

2.3 FUENTES DE ABASTECIMIENTO

2.4 PRODUCCION Y CONTAMINACION

2.1 LA ARQUITECTURA EL URBANISMO Y LA CALIDAD DEL MEDIO AMBIENTE

La arquitectura a través del tiempo a tenido diferentes corrientes que han surgido de la historia del hombre, pero hoy en día se debe fomentar la arquitectura que esté íntimamente ligada al urbanismo y a la ecología, que buscamos desde la primera mitad del siglo XX. La ecología se debe tomar en cuenta y debemos diseñar íntimamente ligados a ella, para así poder crear un equilibrio general entre estas ramas de la ciencia, es cierto, que hay que pensar en el confort de la sociedad, pero hoy en día no debemos olvidarnos del mañana para nuestros hijos.En países desarrollados, los habitantes ya no residían en el campo, ni viven de la agricultura, sino en la metrópoli, donde trabajaban en condiciones de alojamiento insuficiente.Las instalaciones sanitarias solían ser tan insuficientes como la iluminación y la ventilación natural, las enfermedades, el tabaquismo, la tuberculosis estaban al día. A principios del sigo XX, la reacción a estas condiciones infrahumanas se denominó retorno a la naturaleza”.El urbanismo es ante todo, una Ciencia que se ocupa del conocimiento de las cosas, estudia metódicamente los hechos y busca las primeras causas porque después de un riguroso trabajo de análisis, ensaya en síntesis la determinación de la leyes.

MEDIO AMBIENTE O DISEÑO DEL AMBIENTE URBANO

Para este diseño debemos de tomar en cuento la planificación, la sociología y proyectos ecológicos y la alteración sistemática del comportamiento humano.Se debe llevar el estudio de las texturas, la plástica, de los fenómenos sociales, parapsicológicos.El estudio de la psicología, tiene como importancia los diferentes escenarios.

Aspectos para armonizar un hábitat:1. La naturaleza2. El ambiente construido3. La privacidad

ENFOQUE ADAPTATIVO

1. Proceso2. Perspectiva del medio ambiente3. Participación activa

La variabilidad evolutiva del desarrollo de una determinada región enfoca medios físicos.

En los 60 y 70 en la ciudad de Cansas para dirigir textos de unidad ambiental surgieron dos vertientes: psicología ambiental y diseño ecológico.

La arquitectura es una nueva ciencia porque el pensamiento y la imaginación son dos procesos vitales. Usamos imágenes corporales y visuales tridimensionales y metemos información científica a nuestro cerebro.El orden, diseño y estética son dignos hasta que no existe el deterioro provocado por el hombre que a los cinco años marca su personalidad a su territoriedad.

2.2 CONCEPTUALIZACIÓN GENERAL

La conceptualización general del diseño y la tecnología se consuma entre ambos campos. La tecnología suele apagar los platos rotos del diseño, malformaciones generados por la práctica del diseño, la tecnología ni siquiera suele considerarse en los medios profesionales una variable independiente sino una constante.Por efecto ideológico e inevitables cambios sociales, se encargan de socavar los diseñadores consideran estáticas y universales las determinaciones de la tecnología, en otro extremo del espectro social urbano, tampoco existen condiciones para que pudiera plantearse el problema bioclima tico, si bien el medio físico se deteriora.

Los asentamientos precarios rurales y urbanos, constituyen el sector informal que se desarrolla con las reglas convencionales, la consideración bioclimatica del ecodiseño no constituye un temotécnico neutro de obvia aplicabilidad.

2.3 FUENTES DE ABASTECIMIENTO

“El Sol energía del futuro”

Toda la energía solar proviene del Sol, que pertenece a las estrellas amarillas, de una edad aproximada de 4500 millones de años, se estima que durará 5000 millones más.

Sistemas solares fotovoltaicosSon los sistemas energéticos que toman la energía solar, y la transforman en energía útil, estos sistemas se dividen en dos: voltaicos y solares. Estos transforman la energía solar en energía eléctrica.

Ventajas: pueden utilizarse en lugares donde no hay energía eléctrica.

Desventajas: el costo es muy alto, requieren componentes de importación, poca experiencia en aplicaciones masivas, baja eficiencia de desarrollo tecnológico.

Sistemas fototertaicosSon los que transforman la energía solar en calor.

Ventajas se usa equipo convencional como tubería, condensadores e intercambiadores, tecnología accesible, y no produce contaminación.

Desventajas: funciona de día, requiere de almacenamiento por la noche, requiere material de primera puede encontrarse solo a la intemperie.

VENTILACION.Como se ha mencionado, los beneficios por ventilación se pueden lograr en ciertas combinaciones de temperatura y humedad al mover y desalojar tanto el aire acumulado como la humedad desprendida, para legar así la comodidad y el confort para el ser humano.

ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO.Este enfriamiento consiste en proporcionar agua al ambiente, con el propósito de disminuir la temperatura de aire seco, lo cual se logra por la gran capacidad que tienen el agua de absorber y detener el calor.

ACONDICIONAMIENTO DE AIRE.Cuando se han agotado los recursos de diseño arquitectónico se proporcionan índices de bienestar, el acondicionamiento del aire será necesario y tendrá una carga energética mínima.

Como se ha podido observar. La condición de bienestar térmico se logra al relacionarse diversos elementos, en que los parámetros climatológicos útiles son, temperatura del aire, humedad relativa, dirección e intensidad del viento, radiación solar, precipitación de lluvias, etc, y los factores relativos a la persona, como actividad, edad, sexo, vestido, etc.

SISTEMAS PASIVOS.Son los sistemas pasivos para adecuar una construcción al ambiente y lograr una arquitectura eficaz y confortable son aquellos que utilizan al sol , las brisas, la vegetación y el manejo del espacio arquitectónico, sin depender de sistemas electromecánicos para crear un microclima interior adecuado.

El uso apropiado de la energía solar proporciona bienestar, iluminación, temperatura interior adecuada al clima y ahorro y debería ser parte integral del diseño arquitectónico.

Las ventajas más obvias de los sistemas pasivos son las economías, al ahorrar en combustibles, pero tiene otro tipo de ventajas que no dejan de

ser importantes: las de mayor bienestar ambiental, agua caliente, buena temperatura, agradable y benéfica luz natural, y estupenda comodidad fisiológica y sicológica.

ENFRIAMIENTO PASIVO.Para enfriar una construcción por medio de sistemas pasivos se pueden usar los métodos siguientes: a) sistemas pasivos de enfriamiento, b) sistemas de enfriamiento evaporativo, c) sistemas híbridos de enfriamiento.

En climas secos y áridos la idea consiste en humedecer y refrescar durante el día, para lo cual se deben de aprovechar las brisas, usar e agua en beneficio de la comunidad del usuario o aprovechar grandes sombras.

SISTEMA DE ENFRIAMIENTO EVAPORATIVOEste sistema es necesario para enfriar construcciones en climas cálidos secos. Este tipo de enfriamiento ocurre por un cambio de material, al pasar del estado líquido al gaseoso y funciona en una planta o una fuente como sigue: una fuente con agua enfría el aire porque el vapor del agua contenido en él, que originalmente se encontraba en el estado líquido, requirió cierta cantidad de energía que tomó del aire, con lo cual disminuyó la temperatura de este.

SISTEMAS HIBRIDOS DE ENFRIAMIENTO.Estos sistemas se utilizan en climas cálidos humados con temperaturas muy altas, al respecto es necesario los sistemas pasivos con ventiladores y acondicionadores de aire, para que el sistema sea efectivo, especialmente en los peores días del año. Estos sistemas, con los que combinan sistemas tanto pasivos como mecánicos, se llaman híbridos.

CALENTAMIENTO SOLAR PASIVO.Para calentar una construcción por medio de energía solar pasiva, se pueden utilizar los siguientes métodos:

A) POR GANANCIA SOLAR DIRECTA.En este sistema se hace que el sol no fluya directamente y se acumule en la masa térmica, en muros, pisos y techos que irradian este calor al interior de la construcción., este sistema también produce una inmejorable calidad de iluminación cuando se prueba y calcula por medio de un balance térmico, en cuyo caso la cantidad de radiación es adecuada lo que aumenta el bienestar ambiental.

B) POR GANANCIA SOLAR DIRECTA E INDIRECTA.

Son inexistentes los sistemas en los que se use solo la radiación indirecta. El calor en el sistema de radiación indirecta es captado y almacenado en tanques de agua, en invernaderos o en cavas de piedra, para luego ser transmitido al interior de la construcción; si embargo es prácticamente imposible diseñar una construcción solo con este sistema. Lo más normal es que se emplee este sistema combinado con otros de radiación directa.

C) SISTEMAS HÍBRIDOS DE CALENTAMIENTO.Estos sistemas se usan poco en México y América Central; en su funcionamiento se almacena el calor en cámaras con piedras, el aire caliente se desplaza hacia el interior de la construcción por medio de ventiladores.

D ) SISTEMAS DE CALENTAMIENTO DE AGUA.Es importante anotar que tanto las construcciones de climas cálidos como las de climas templados o fríos, pueden contar con sistemas de calentamiento de agua en los que se usa la energía solar con el fin de calentar agua y almacenarla en un tanque para su empleo futuro.

Sistema Foto Térmico

Transforma la energía solar en calor, se utiliza principalmente en calentadores de agua, invernaderos, desalinización de agua, secado de materiales, estanque solares, su equipo es convencional como tuberías, condensadores que nos otorgan una tecnología accesible que no produce contaminación, sin embargo, solo funciona de día, pues, requiere almacenar energía en la noche y solo se usa marginalmente por el desgaste de la intemperie.

La energía térmica

La recomendación de la energía térmica es evitar la penetración solar y la ventilación durante el día para reducir las ganancias de calor en los interiores.En la zonas frías se recomiendan superficies reflejantes en el interior de la construcción de modo que proteja el enfriamiento la envoltura arquitectónica del edificio, mediante el periodo nocturno.

Ventilación

Como se ah mencionado los beneficios por ventilación se puede lograr con ciertas combinaciones de temperatura y humedad al mover y desalojar tanto el aire acumulado como al humedad desprendía da de los ocupantes del espacio par llegar hacia la comodidad y confort del ser humano.

Existen varias formas de energía para beneficio y en algunos casos, perjuicio del ser humano:

“La energía total de un sistema aislado es siempre constante a pesar de las transformaciones que haya sufrido” (Principio de la conservación de la energía).

Fuentes de energía:

Mecánica Potencial Cinética Calorífica Eléctrica Química Geotérmica Térmica Radiante Nuclear

Característica de algunas fuentes de abastecimiento de energía. (Convencional no renovable, alternativa, renovable):

Tipos de fuentes de abastecimiento convencional de energía no renovable:

Lluvia y nieve Agua de superficie lagunas y lagos naturales Embalses Manantiales Pozos someros y de filtración Pozos profundos

Otras fuentes de energéticos:

Yacimientos petrolíferos Platas hidroeléctricas Plantas solares Yacimientos de minerales

Tipo de energía

Energía nuclear

Armas nucleares, dispositivos, explosivos sobre todo utilizados por la fuerza militar y no así para experimentos médicos, que liberan energía nuclear a gran escala. La primera bomba atómica fue probada el 16 de junio de 1945 cerca de Álamo Gordo, Nuevo México. Era una esfera de tamaño de una pelota de béisbol y produjo una explosión equivalente a 20,000 toneladas de trinitrotolueno. (TNT). La bomba atómica se desarrollo y probó en E.U.A. ciertamente en el proyecto MANHATHAN.

Energía Eólica

Esta energía producida por el viento, la primera utilización de la capacidad energética del viento la constituye la navegación desde el principio de los tiempos. En ella la fuerza del viento se utiliza para impulsar un barco. Barcos aparecieron ya en los grabados egipcios mas antiguos (3000 a. C.). Los egipcios, los fenicios y más tarde los romanos tenían que utilizar también los remos para contrarrestar una característica esencial de la energía eólica que es su discontinuidad. Efectivamente el viento cambia de intensidad y de dirección de una manera impredecible, por lo que havia que utilizar los remos en periodos de calma o cuando no soplaba en dirección deseada. Ahora en los parque eólicos se utilizan los acumuladores para producir electricidad durante un tiempo, cuando el viento no sopla (molino), otra característica producida por el viento en su infinite disponibilidad en función lineal a la superficie expuesta a su incidencia.

Los molinos de viento pueden mover una bomba de agua para uso agrícola, las aspas montadas oblicuamnate en el eje horizontal moverán la bomba al ser impulsadas por el viento, el timón hace que se orienta hacia el viento para maximizar su eficacia

Energía Geotérmica

Ciencia relacionada con el calor interno de la tierra, su aplicación práctica principal es la localización de yacimientos naturales de agua caliente, fuente de energía geotérmica, para uso en generación de energía eléctrica en calefacción o en procesos de secado industrial.

El calor se produce entre la corteza y el manto superior de la tierra, sobre todo por desintegración de elementos radioactivos. Esta energía

geotérmica se transfiere a la superficie por difusión, por movimientos de convección en el magma y por circulación de agua en las profundidades. Sus manifestaciones hidrotermicas superficiales son entre otras los manantiales calientes, los geiser, y las fumarolas. La energía geotérmica se desarrolló para su aprovechamiento como energía eléctrica en 1904 en Toscaza, Italia, Donde la producción continúa en la actualidad. Los fluidos geotérmicos se usan como calefacción en Budapest, Hungría, en algunas zonas de París, Rey Kjávik (Rusia), y en algunas ciudades islandesas y en varias zonas de estados Unidos de Norte América. En la actualidad se esta probando una técnica nueva consiste e en perforas rocas secas y calientes situadas bajo sistemas volcánicos en reposo, par luego introducir agua superficial que regresa como vapor muy enfriado, la energía geotérmica tiene un gran potencial; se calcula basándose en todo los sistemas hidrotermicos conocidos, a temperaturas superiores a los 150 °C que esto nos puede producir una cantidad de energía de 23, 000 Mw. durante 30 años: En otros países la capacidad geotérmica total fue de 58,000 Mw. hasta 1990.

Biomasa

Abreviatura de masa biológica, cantidad de materia viva producida en un área determinada en una superficie terrestre o por organismos de un tipo especifico. El término es utilizado con mayor frecuencia en las discusiones relativas a la energía de biomasa, es decir al combustible energético que se obtiene directa i indirectamente de recurso biológicos. La energía de la biomasa que procede de l materia residuos agrícolas y estiércol continúa siendo la fuente principal de energía de las zonas de desarrollo. En algunos casos también es el recurso económico más importante como en Brasil en donde la caña de azúcar se transforma en etanol, y en la provincia Sicuani en China, donde se obtiene gas a partir de estiércol. Existen varios proyectos de investigación que pretenden conseguir un desarrollo mayor y mejor de la energía de biomasa, sin embargo la rivalidad económica que se plantea en contra del petróleo , es responsable que dichos esfuerzos se encuentre aun en una fase temprana , de desarrollo.

Energía Hidráulica

Es obtiene de la caída de agua desde cierta altura a nivel inferior lo que provoca el movimiento de ruedas hidráulicas o turbinas. La hidroelectricidad es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua. Su desarrollo requiere construir presas, canales de derivación, diques y la instalación de grandes turbinas además de equipamiento para generar electricidad. Todo ello implica inversiones de gran suma de dinero.

Energía Térmica

La energía térmica consiste en una infraestructura similar a ala que produce la energía hidráulica solo que en esta tipo de fuentes energéticas (térmica), se movieran por medio de la combustión de carbón o el petróleo que son más baratos, un que el costo de mantenimiento de una central térmica, debido al combustible, sea más caro que el de una central hidroeléctrica, el peso de las consideraciones medioambientales centra la atención en fuentes de energía menos contaminantes.

Energía Mareomotriz

Es la energía de las mareas que se puede emplearse para producir electricidad. Como ejemplo en le verano de 1966, se puso en marcha una plata de energía mareomotriz de 24,000 Kw. En el río Rance, que es un estuario del Canal de la Mancha, que se encuentra en el noroeste de Francia. La marea ascendente del río fluye a través del dique, mueve unas turbinas y luego queda retenida tras el, cuando la marea desciende, el agua atrapada se libera, atraviesa el dique y mueve de nuevo las turbinas. Estas plantas de energía mareomotriz desarrollan su máxima eficiencia entre marea es alta y baja es grande. El ejemplo de esto lo tenemos en las mareas altas mayores en el mundo que se producen el la bahía de Fundy en Canadá, que hay una diferencia de mareas, donde hay una diferencia de la marea alta a marea baja de 18 m.

FUENTES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

Las condiciones hidrológicas relacionadas con la lluvia, corrientes de agua y filtración son factores importantes en la información de depósitos de agua. Las variaciones de estos factores afectan la cantidad y su calidad.

EL AGUA Y SU CONTAMINACIÓN

El problema de contaminación, se originó porque el estado de salud de la población depende de la ordenación de los recursos naturales y la alteración de nuestro planeta traduce un deterioro.

Los recursos hidráulicos se alteraron en calidad y cantidad, perdiendo sus cualidades en satisfacer las necesidades vitales.

AGUA DE SUPERFICIE

1. Lagunas y lagos naturales: el agua de los lagos y las lagunas es de las corrientes tributaras. El carácter de los cambios dependen del volumen del cuerpo de agua, área de drenaje de su forma, corrientes de aire. El largo almacenamiento permite más calidad que aguas corrientes.

2. Embalases: los primeros embalases con diques a través de los valles cortados por corrientes, se acarreaban toda la vegetación del fondo.

AGUA SUBTERRÁNEA

La lluvia se filtra en el suelo y se forma en agua subterránea. Y a través del suelo, entra en contacto con muchas sustancias orgánicas e inorgánicas, la polución en el subsuelo proviene de la letrina. Las aguas subterráneas son claras, frías, sin color y más duras que el agua de superficie.

Manantiales: el agua subterránea que corre en la parte superior de un estado impermeable puede salir a la superficie. Pozos someros y galerías de filtración: estos se forman en depósitos superficiales de material permeable encima de un estrato impermeable los de 15 metros de profundidad se califican “profundos”. A traviesan las capas impermeables y tienen los caracteres determinados por la naturaleza de la superficie tributaria. Abandono de fuentes de abastecimiento: métodos que permiten la purificación de agua y el aumento de población.

CAPTACION Y ALMACENAMIENTO DE AGUA

La captación del agua pluvial se necesita en las zonas donde el bombeo no alcanza a subirla. Una parte del agua penetra en la tierra se queda en la superficie, otra parte se evapora y otra es tomada por la vegetación, y otra vuelve a salir por los manantiales o pasa a los océanos.

RECARGAS FREATICAS

La refiltración pluvial tiene relación con los manto acuíferos naturales sobre los que se han construido ciudades.

AGUAS SALADASEl agua de las lluvias filtrada es suficiente para reponer las perdidas y el espacio vacante dejado por el agua dulce es ocupado por el mar.

FACTORES GENERALES DE CALIDAD

Ninguna agua que haya sido contaminada o expuesta a la contaminación se considera como “de buena calidad”.

TIPOS DE AGUAS NEGRAS

1. Aguas residuales combinadas2. Aguas negras naturales3. Aguas negras diluidas4. Aguas negras domésticas5. Aguas negras industriales 6. Aguas negras sanitarias7. Aguas negras sépticas8. Aguas negras en proceso de alteración.

CAPTACIÓN DE AGUAS NEGRAS

Las trampas para grasa deben instalarse cuando se eliminen desechos grasosos en gran cantidad y ubicarlos en lugares sombreados para mantener bajas temperaturas. Su capacidad se considera el doble de la cantidad de líquidos que entra durante la hora del máximo gasto influyente.

POZO DE ABSORCIÓN

Las aguas de zanjas filtrantes, filtros subterráneos o cámaras de oxidación, es conveniente colorarlas. El pozo de absorción es donde las aguas se infiltran al subsuelo a través de las paredes y piso permeable.

“OPCIÓN PARA EL RECICLADO DE AGUA”

¿Por qué mezclar agua negra con agua de la ducha?

El reciclado de agua sería posible mejorando el sistema de agua potable y el alcantarillado, nos ayudará a distribuir adecuada y seguramente el agua de la lluvia y depósitos indebidamente orientados, para poderla concentrar y tratar de utilizarla en la ducha, depositándola en el inodoro y finalmente al drenaje.

SEDIMENTACIÓN

Las aguas negras se someten a la sedimentación para reducir los sólidos sedimentases o para su evacuación.

FOSA SEPTICA

Es un tanque horizontal de escurrimiento lento para permitir que la materia sedimentada se vaya al fondo hasta que se descompone.La capacidad de almacenamiento de lodo de una fosa séptica suele ser mayor que la que se necesita en un tanque de simple sedimentación.Las fosas sépticas y pozos negros esta limitado y se usan en las viviendas de poco tamaño.

2.4 LA PRODUCCION Y LA CONTAMINACION

IMPACTO AMBIENTAL

Contaminantes

Hay que recocer que el hombre esta agotando los recursos naturales de nuestro planeta con el pretexto de generar mayor tecnología que produce lo siguiente:

a) Polvos inertes: Son los que tienen actividad química o biológica por ejemplo, las de una fábrica de cemento y el hollín de las industrias. Los que por contaminar el aire causan irritación en los ojos, y en las vías respiratorias, matan la vegetación y causan problemas de higiene en el agua, estos polvos cubren los huevadillos de los peces y producen turbiedad que impide el desarrollo de plantas y animales acuáticos.

b) Productos químicos: Algunos de los principales contaminantes del aire en el DF. son el ozono, el dióxido de azufre, el monóxido de carbono, el dióxido de carbono, el plomo y el mercurio que causan una serie de trastornos como: dolor de cabeza, desviación de la vista, (estrabismo), desmayos, falta de coordinación muscular y la muerte.

c) Contaminantes biológicos: A este le pertenecen los microbios y las materias orgánicas por su descomposición afecta el agua y el aire, los materiales orgánicos no son tóxicos pero al mezclarse con el agua consumen oxígeno, que al descomponerse en el aire produce malos olores y atrae insectos y gusanos no deseables.

d) Insecticidas: Son contaminantes químicos extremadamente peligrosos, afecta el sistema nervioso central (SNC), causando leucemia, anemia plástica y la muerte, entre las mas mortales se encuentra el malatión.

e) Ruido: También es un contaminante peligroso, afecta el corazón, el oído, el snc, el cerebro, el estomago, el páncreas, el hígado y otros órganos de importancia.

f) Radioactividad: En la era moderna el hombre ha manipulado grandes materiales radioactivos ha inventado, probado y utilizado diversas armas nucleares y en ella ha producido toneladas de desechos que son arrojados al mar, tirados en el desierto, y últimamente enviados al espacio, esta basura nuclear acaba con la

flora y la fauna, La energía que posee la radioactividad produce cambios químicos que incluyen alteraciones de las células vivas, en los seres humanos, la radioactividad perjudica la sangre, provoca lesiones en la medula ósea, origina toda clase de tumores malignos, causa esterilidad, enfermedades reumáticas y artríticas y afecta el snc entre otras enfermedades.

SMOG

Es aire sucio que cubre ciudades, producto del humo de las fábricas, monóxido de carbono de los autos y aviones, de la basura y de las refinerías petroleras.Esta destrucción del medio ambiente esta provocando la desaparición de animales y plantas y más tarde la desaparición del hombre, ya que lo humos tóxicos y los desechos, están terminando con la capa de ozono, consecuencias de esto:

Aumento de la temperatura, más calor y sequía. Aumento de radiación solar Destrucción de bosques Los grandes hielos polares se derriten subiendo el nivel del mar provocando maremotos, inundaciones, etc.

LLUVIA ACIDA

Es agua con ácido, al quemar petróleo y sus derivados, carbón mineral produce azufre que sube a la estratosfera y se combina con las nubes, y esta provoca la muerte a las vida marina, daños en los bosques, daña monumentos y edificios de piedra.

SOBRE POBLACION

Esta fenómeno trae empobrecimiento a la población se producen los siguientes fenómenos:

Contaminación de aire Escasez y contaminación de agua Exceso de basura Problemas de tráfico Industrias contaminantes dentro de la zona urbana Exceso de población Asentamientos humanos sin control con pésimas condiciones de

vida Desempleo Delincuencia Plagas masivas Falta de áreas verdes

LA DESTRUCCIÓN DE LA CAPA DE OZONO

Las propiedades medias de la atmósfera y sus componentes

 La atmósfera posee propiedades relacionadas con su estado físico y composición química. Conlleva una serie de procesos internos e interacciones externas que pueden mantener o alterar estas propiedades; las físicas y dinámicas incluyen la temperatura, presión y movimiento de la atmósfera. La energía interna está contenida en los movimientos moleculares de los gases atmosféricos y éstos definen la estructura térmica. En contraste, los movimientos a escala mayor comprenden los vientos organizados en una circulación global. La estructura de las leyes dinámicas y termodinámicas, incluyendo los tres principios de conservación de masa, momentum y energía son fundamentales al describir tanto los procesos internos de la atmósfera como sus interacciones externas. La atmósfera no es un sistema cerrado, ya que en ella se producen intercambios entre los elementos mencionados.

La masa total seca de la atmósfera se ha calculado en 5.13 x 1018 kg. La base de la atmósfera está en la superficie terrestre y sus irregularidades, tales como la distribución de tierras y mares y el relieve de los continentes. La topografía tiene gran influencia en las propiedades de la atmósfera, como por ejemplo en la presión y los procesos que ella define. En el Everest, a casi 9.000 metros de altitud, la presión disminuye a 300 mb, mientras que al nivel del mar ella es prácticamente 1000 mb.

LA ATMOSFERA

La atmósfera la capa de gases que rodea a un planeta lo protege.

La atmósfera se divide en cuatro capas:

TroposferaEstratosferaMesosferaIonosfera

La estratosfera y la estratosfera son las más importantes para la protección del planeta. De 79.2% de nitrógeno, 19.4 de oxígeno y 1.4% de gases nobles.La capa de ozono protege la vida del plantea absorbiendo los rayos ultravioleta. El ozono puede persistir hasta 20 años en la atmósfera antes de transformarse, los halocarburos alteran ese equilibrio.

La radiación del planeta, provocado por la destrucción de la capa de ozono, afecta a la vegetación, que es la base de la cadena de vegetación del océano.

CONTAMINACIÓN DE LA ATMOSFERA

Desde el descubrimiento del fuego el hombre ha contaminado la atmósfera con gases perniciosos y polvo. Cuando se empezó a utilizar el carbón como combustible en el siglo XIX este problema comenzó a ser una preocupación general. El aumento de consumo de los combustibles por la industria, por las grandes concentraciones humanas en las áreas urbanas y por la aparición del motor de explosión, ha empeorado el problema año tras año, debemos tener en cuanta que la principal causa de contaminación atmosférica es la producida por los motores de gasolina.

  Cualquier sustancia que añadida a la atmósfera produzca un efecto apreciable sobre las personas o el medio puede ser clasificado de contaminante, así pues las partículas en suspensión o las especies radiactivas producida en los ensayos nucleares están también incluidas.

CONTAMINANTES GASEOSOS

  Los contaminantes gaseosos son, sin duda los que han merecido un estudio en profundidad. Existen infinidad de gases que se liberan a la atmósfera y que pueden ser calificados como contaminantes. Estos gases se pueden clasificar como derivados de sus elementos más característicos, así pues tenemos compuestos derivados del carbono, azufre, nitrógeno etc.

CONTAMINACION DEL AGUA

La incorporación al agua de materias extrañas, como microorganismos, productos químicos, residuos industriales y otras sustancias deterioran la calidad de agua.

EFECTOS DE LA CONTAMINACION DEL AGUA

Se podrían citar innumerables casos de agresiones a las aguas y suelos, pero podemos referirnos a uno solo a modo de ejemplo, por ser enormemente representativo: Una de las grandes reservas europeas, y verdadero paraíso para múltiples especies animales y vegetales, es el Parque de Doñana, situado en el Sur de España. Es una reserva biológica de tal nivel, que su desaparición supondría una tragedia ecológica.

En condiciones naturales los ríos tienen una elevada capacidad de reciclarse a si mismos. Las bacterias descomponen los desechos orgánicos, los cuales alimentan a peces y plantas, que a su vez hacen retornar a la biosfera el oxígeno y el carbono. El problema surge cuando estas condiciones naturales son alterados por el hombre. A medida que la humanidad avanza se complican los ciclos ecológicos de las aguas; las poblaciones se concentran en zonas urbanas, las cuales descargan sus residuos a los ríos, en muchas ocasiones sin depuración previa. A su vez, las industrias liberan en las aguas muchas sustancias que superan la capacidad de las bacterias para eliminarlas.

Esta contaminación afecta a la salud, y puede causar la muerte.

El cadmio presente en los fertilizantes, puede ser absorbido por las cosechas y éstas convertirse en veneno. Los “nutrientes” artificiales con la que se enriquecen los lagos mata las especies.

Existe otro tipo de contaminación de las aguas generada por determinadas industrias, especialmente las plantas dedicadas a generar energía eléctrica, que no está relacionada con ningún tipo de desecho, sino con la temperatura de las aguas utilizadas como refrigerante que estas instalaciones liberan en los ríos. Los efectos de esta "contaminación termal" se sienten en determinados procesos biológicos; estos procesos se aceleran al elevarse la temperatura de las aguas, produciendo violentos cambios en la vida acuática; dependiendo de las especies, unas son eliminadas, otras reciben excesivos estímulos, y en el peor de los casos quedan destruidas en su totalidad.

El hombre deberá pues tomar muy en serio los ciclos ecológicos de las aguas fluviales, evitando interferir negativamente en ese proceso con vertidos sin depurar y otras formas de contaminación como las descritas, profundizando en el concepto de reutilización, si quiere reducir a corto plazo la amenaza del desastre.

UNIDAD 3

3.1 EL CLIMA

3.2 EL CLIMA Y EL HABITAT

3.3 EL CLIMA EN LA ARQUITECTURA

3.4 EL CLIMA EN EL TIEMPO

3.5 PROCESOS GRAFICOS DE INFORMAION CLIMATOLOGICA HORARIA

3.6 ANALISIS DE PARAMETROS METEREOLOGICOS

3.1 EL CLIMA Y EL HABITAT

Clima: estado del tiempo más frecuente en un lugar determinado. Cada lugar tiene un clima característico, si se va desde el Ecuador hasta el polo sur o norte las temperaturas pasan cálidas a templadas y después frías. La vida sobre la superficie de la Tierra esta ligada al aspecto climático de tal manera que la vida animal y vegetal ya las actividades humanas se determinan por condiciones geográficas.

Los tipos fundamentales de las regiones naturales son:

1.- Selva virgen

Se localiza a ambos lados del ecuador, con clima tropical con lluvias todo el año, la temperatura es de 28°c.Flora: exuberanteFauna: muy variadaSuelo: cubierto con una capa de hojas, no hay formación de humus.Hidrografía: ríos caudalosos

2.- Bosque tropical de sabana

Se localiza alrededor de las regiones con selva virgen entre los 15° a los 25°c y en ocasiones hasta los 35°c con lluvias y clima tropical.Flora: la vegetación no es tan abundanteFauna: variada según la zona geográfica Suelo: con alto contenido de hierroHidrografía: vasta

3.- Regiones monsónicasLa temperatura difiere entre el mar y la tierra en verano, ocasionan vientos húmedos precipitándolas sobre el relieve terrestre.Clima: tropical con temperatura de 28°c.Flora: muy parecida a la sabanaFauna: diversaSuelo: arcilloso con contenido de calcio y magnesio.Hidrografía: de grandes cuencas pluviales.

4.- EstepaSe localiza de los 30 a los 45°cClima: seco esteparioFlora: diversaFauna: diversaHidrografía: con corrientes que atraviesan la región de las estepas

5.- Desiertos

Se localiza de los 15 a los 30° de latitudClima: seco desértico, temperatura media diaria de 35°c hasta 60°cFlora: escasaFauna: variadaSuelo: pobres en materia orgánica, algunos duros y alcalinos y otros arenososHidrografía: es posible encontrar corrientes a gran profundidad, que al salir son captadas por medio de pozos.

6.- Bosque mixtoSe localiza desde los 25° a los 40° norte y surClima: templado con lluvias todo el añoFlora: variadaFauna: variadaSuelo: ligeramente cafés bastante productivosHidrografía: abundante

7.- Zona mediterráneaEntre las latitudes 30 y 40° norte y surClima: desde los 25° a los 0°cFlora: variadaFauna: la fauna original casi extinta, variedades de lobos, zorros, reptiles arácnidosHidrografía: escasaSuelo: formado por productos volcánicos o aluvión o erosión de pendiente.

8.- Bosques de coníferasSe localiza entre los 50° y 70° norteClima: frío con lluvias todo el verano, temperaturas desde 0° hasta menos 45°c.Flora: grandes extensiones boscosas.Fauna: variada predominando el animal de piel hermosa.Suelo: rico en materia orgánica fresca o parcialmente descompuesta.Hidrografía: abundante en ríos y lagos

9.- TundraSe localiza de los 60 a los 75° N y S.Clima: frío de temperaturas menos 25°c hasta los 5°c.Flora: musgo, liquen, el sauce enano y pequeños arbustos,Fauna: variadaSuelo: con exceso de aguaHidrografía: ríos cubiertos de hielo.

3.2 EL CLIMA EN ARQUITECTURA

El sistema climático constituye la expresión de un sistema en equilibrio global, dominado por intercambios energéticos, con diferentes factores en la entrada que intervienen en el control de la parte central y el mosaico de climas del globo como resultante de todo el conjunto.

Antecedentes arquitectónicos: Ambiente cultural.Objetivo: detectar “tipologías” que permitan establecer un criterio para evitar la destrucción de un medio ambiente. El estudio se realiza a través de tres niveles; a) regional, b) local y c) puntual.

Temas:

Concepto de organización espacialConstrucción enterradaOrganización por zonas funcionalesConstrucción elevada Etc.

Morfología de la construcción

Relación de macizos y vanosRelación forma funciónElementos constructivos y su formaElementos expresivos

Morfología urbana

Traza urbanaTipos de siembra y notificaciónImagen urbana topológicaOrientaciones predominantes

Influencia del clima en la arquitecturaAnalizar la influencia en la arquitectura de la región como valor tipológico

Materiales y sistemas constructivos:Descripción y análisis de materiales y sistemas empleados en la región.

Problemática ambientalDeterioro del paisajeContaminaciónEmigración-inmigración y sus características

Datos climatológicos

La información básica se obtiene de los registros climatológicos horarios de cada localidad durante los 12 meses del año, considerando los siguientes parámetros:

Temperatura del termómetro Humedad relativa Lluvia Nubosidad Viento dominante Asoleamiento Radiación solar

Proceso de información climatológicaTiene como resultado obtener gráficas que permitan detectar condiciones adversas o benéficas:

Tapia horaria de temperatura Tapia horaria de humedad relativa Gráficas horarias mensuales de temperatura, humedad relativa de

los meses Tapia anual de lluvia Gráficas mensuales de nubosidad Graficas de vientos dominantes Proyecciones esferográficas para trayectoria de sol.

Análisis y conclusiones

a) Enumerar las características adversas o benéficas del clima de cada localidad y compararlas con el parámetro humano.

b) En el estudio de cada parámetro climatológico se puede establecer patrones de comportamiento de cada uno de ellos, tener una visión precisa del clima y sugerir características en el espacio arquitectónico en relación a las personas y su medio.

3.3 EL CLIMA Y EL TIEMPO

la historia geológica es divididas en eras que se han subdividido en periodos y épocas. El tiempo geológico más antiguo abarca más de 4000 millones de años es el precámbrico, siguiéndole la era paleozoica,

mesozoica y cenozoica donde se muestra la evolución física de los tres aspecto de nuestro planeta.

Era precámbricaLa era más larga en que la tierra careció de vida, la tierra estaba incandescente, conforme se enfriaba, la transpiración de calor de la tierra originó que los silicatos se descargarán formando H2O. LA Tierra desprendió vapor que se depositó alrededor del planeta; se originaron lluvias que formaron ríos y océanos; la existencia de rocas carbonosas presume la existencia de vegetales que se desarrollaron a manera de moho.

Precámbrico superior

En esta etapa se originaron los primeros movimientos orogénicos con la formación de algunas tierras por plegamiento, las tierras formaban un gran continente. A finales del precámbrico se produce la primera glaciación. La vida es más abundante, algas y bacterias y es posible que existiesen flagelados y esporas.

Era paleozoica (primaria)

Empezó aprox. 600 millones de años, se cauterizó porque presentaron gran cantidad de rocas de tipo fosilífero. La fauna estaba formada de trilobites, animales invertebrados, esponjas, equidermos, braquiópodos, etc. Aparecieron reptiles parecidos a los actuales caimanes, aparecen peces pulmonados, tiburones insectos. Los vegetales se desarrollaron dentro del agua.En el carbonífero la vegetación invadió las tierras emergidas, que formaron yacimientos de carbón y petróleo. El clima era cálido tropical. Con respecto al relieve la formación de las cadenas montañosas; a principios de la era existieron tres grandes continentes: Nor-atlántico, Asiático y Godwana; posteriormente se unieron.

Era mesozoica (secundaria)

Esta era duro 70 millones de años. Enormes movimientos orogénicos dieron origen a los continentes océanos, Alpes, sierras. Se realizaron actividades volcánicas jamás experimentadas en todo el mundo. El clima fue templado y más húmedo, pero se produjo un enfriamiento que culminó con las glaciaciones.La vida vegetal y animal de esta era es en muchos aspectos similar a la actual. Los mamíferos evolucionaron y fue la aparición del hombre, que ha evolucionado desde los primates hasta nuestros días.

Etapa glaciar

A finales de la era terciaria, se manifiesta un enfriamiento del clima de la Tierra que en algunas partes estuvieron bajo la nieve y el hielo. Se supone que el origen de las glaciaciones se debió a:

a) Que los polos sufrieron desplazamiento debido a que la tierra tenía otra inclinación.

b) Variaciones de la constante solar, debido a la existencia de materiales en la atmósfera.

Los climas del cuaternario.

Causas y consecuencias.Los ciclos de Milán Kovitch: La existencia de periodos glaciares (llamadas también glaciaciones) fue interferida por primera vez en 1837 por el biólogo suizo norteamericano Lovis Agassiz, obtuvo datos geológicos que indicaban que las glaciaciones de los Alpes se habían extendido en el pasado a las tierras bajas que los circundaban. Esto lo llevó a sugerir que, en un tiempo geológico no muy lejano el clima habría sido mucho más frío que el actual.

Esta hipótesis se vio reforzada por estudios realizados por el mismo investigador en Escocia y en los Estados Unidos.

En 1842, el matemático francés Joseph Adhemar sugirió que las glaciaciones podrían haberse originado por factores astronómicos que causaron una disminución en la cantidad de irradiación que la tierra recibe del sol.

3.4 PROCESOS GRAFICOS DE INFORMACION CLIMATOLOGICA HORARIA

Durante la época de 1860 el escocés James Croll un científico autodidacta que se desempéñaba como conserje del Andersonian Collage and Museum de Glasgow, presentó una novedosa teoría para explicar las glaciaciones. La visión de Croll, está resumido en su libro el clima y las épocas, se basó en los cálculos que había realizado el astrónomo francés Urbain Leverrier para predecir las variaciones de la excentricidad de la órbita de la tierra alrededor del sol. De acuerdo con Croll las complicadas interacciones gravitatorias en el sistema solar hacen que la forma de la órbita terrestre cambie de modo regular y previsible, pasando de ser casi circular a una forma de elipse algo estirada. Según este científico cuando la órbita es circular se expresan las condiciones cálidas.

3.5 ANALISIS DE PARAMETROS METEREOLOGICOS

DEFINICIONES:

Hora de Grenwich (GMT): Es la hora estándar en la longitud que atraviesa a Grenwich Inglaterra, la cual es utilizada como estándar alrededor del mundo para ayudar a la sincronización en la recolección de data. Mirar en data para averiguar la diferencia de la hora local con respecto al GMT.

Hora de Verano: Es la hora local estándar, más una hora. Este cambio se efectúa en algunas partes del mundo durante la época de verano, para que las actividades diurnas ocurran cada vez más temprano, con el propósito de proveer mayor cantidad de tiempo de luz, para actividades de trabajo, ocio y recreación.

Hora Solar: Esta es la hora local cuando se utiliza el sol como referencia. El medio día es cuando el sol se encuentra en pleno Zenit.

Hora local Estándar: Es la hora establecida en una región por ley, o por uso general; es la hora que se obtiene leyendo un reloj ajustado correctamente, a menos que esté vigente la hora de verano.

Profundidad óptica: La profundidad óptica es una medida visual de una nube. A diferencia de la altura, la profundidad óptica no se mide ni en metros ni en pies; sino que es adimensional. Una nube con profundidad óptica menor de tres se considera como tenue, mientras que si es mayor que 10 se considera espesa.

Radiosonda: Es un instrumento llevado a bordo de un globo para medir parámetros metereológicos de la superficie terrestre hasta 20 mts de altura en la atmósfera. La radiosonda mide temperatura, presión y humedad y transmite la data hacia la tierra usando ondas de radio. Vientos de alta atmósfera se determinan rastreando el ascenso del globo.Las observaciones con radiosondas generalmente se toman dos veces al día (00:00 y 12:00) alrededor del mundo.El servicio nacional de metereología opera una red de cerca de 90 estaciones de observación que utilizan radiosondas en los estados unidos y sus territorios.Cuando uno de los globos explota las radiosondas regresan a la tierra usando un paracaídas. Aproximadamente 25 % de éstas son recuperadas y regresadas al servicio nacional de metereología para su rehuso.

RADIACION SOLAR

La tierra recibe radiación directa del sol y radiación difusa.

La radiación solar global de acuerdo a su clasificación se realiza por longitud de onda.

Radiación total. Es la radiación solar mas la radiación terrestre.

Radiación solar. La radiación global mas la radiación libre hace un total de radiación difusa.

Radiación terrestre. Es la radiación de la tierra y la radiación atmosférica.

Los sensores para medir radiación. Rayos x, tv, radio am y fm, luz infraroja.

Existen tres clases de sensores:

Sensores térmicos: calorimetros, termoeléctricos, Bolómetros; semiconductores, superconductores.

Sensores piroeléctricos: tema de investigación.

Protoconductores: fotovoltaicos, fotoconductivas, fotoemisivos.

UNIDAD 4.

GEOMETRÍA SOLAR

4.1 Términos y conceptos

4.2 Cálculo matemático de gráficas solares

4.3 Métodos gráficos

4.4 Diagramas solares

GEOMETRIA SOLAR

4.1 TERMINOS Y CONCEPTOS

Dentro del medio ambiente es importante examinar el trazo de la montea solar que es de tipo geométrico, a investigar a fondo dicha herramienta se descubrió que es importante auxiliar que en términos generales determina la trayectoria del sol en cualquier lugar de la tierra con la gran ventaja de ser implicable directamente al proyecto arquitectónico.Con dicho instrumento se puede investigar previamente las horas de asoleamiento que podría tener cualquier edificación durante el año, tanto para las fachadas como para los locales interiores incluyendo las azoteas y techos correspondientes de dicho proyecto. De manera que pueda llegar hasta su cuantificación exacta y transformarse en representación de %.Ello da más veracidad en su interpretación al ayudar a controlar las cantidades resultantes del sol, la intensidad calorífica y la iluminación natural; esto quiere decir que desde el proyecto se pueden prever dichas anomalías y ahorrar dinero en la construcción, aparte de integrar la arquitectura del medio natural.

El Sol se encuentra situado en uno de los focos de la elipse de modo que los dos puntos extremos se llaman perihelio, el más próximo afelio y el más alejado.

La fecha corresponde a la posición de la Tierra en el perihelio, se conoce en el hemisferio norte como solsticio de invierno (de verano en el hemisferio sur)y coincide con el inicio de esa estación hacia el 22 o el 23 de diciembre. Las fechas intermedias se conocen como equinoccios, marcan el inicio de la primavera y el otoño. El equinoccio es el momento del año en que los días son iguales a las noches. El equinoccio ocurre dos veces al año. El 21 de marzo y el 22 de septiembre, son épocas en que los 2 polos de la tierra se encuentran a igual distancia del sol, captando la luz solar sobre ambos hemisferios.

Hora solarEs la 1/24 partes del sol por un mismo meridiano, dado el movimiento solar es irregular en una unidad desusada.

AcimutArco del horizonte entre el punto del norte y el círculo vertical que pasa por el cuerpo celeste; se mide desde el norte en sentido manecillas, de modo que el norte es 0°; este 90°; sur 180°; oeste 270° y otra vez norte 360°.

Altitud

Distancia angular de un cuerpo celeste sobre el horizonte; se mide con el teodolito junto con el acimut define la posición de un punto en el espacio.

LatitudDistancia angular desde la elíptica a cualquier punto de la esfera celeste.

Eclíptica Círculo máximo de la esfera celeste que señala el curso del Sol en el año; el plano de este círculo forma con el plano del ecuador celeste un ángulo de 23° 27’ aprox., llamado oblicuidad de la elíptica.

EquinoccioÉpoca en la que el sol se halla sobre el Ecuador celeste y los días son iguales a las noches en toda la tierra, ocurre 2 veces al año, entre el 20 y 21 de marzo, y entre el 22 y 23 de septiembre; el primero se llama equinoccio vernal en el hemisferio norte y autumnal en el hemisferio sur.

SolsticioCualquiera de los dos puntos de la elíptica en que el sol aparece a una máxima distancia del ecuador, el trópico de cáncer (21ó 22 de junio), sobre el trópico de capricornio (21 ó 22 de diciembre). El día más largo y la noche más corta año y la noche más larga en el invierno.Declinación

Distancia de un astro al Ecuador celeste; equivale a lo que se llama latitud.

Meridiano de GreenwichUn meridiano es la línea imaginaria que forma la mitad de un círculo máximo y une los polos norte y sur. Los meridianos son líneas de longitud y latitud, se utilizan conjuntamente para situar puntos en el globo terráqueo a través de las coordenadas esféricas. Este meridiano pasa por el antiguo Real Meridiano de Greenwich, al este de Londres, se conoce como meridiano cero para medir la longitud y, como la línea de base para establecer los horarios a nivel mundial. En 1888, se produjo un acuerdo suscrito inicialmente entre 25 países; se decidió que la longitud debía medir se en dos direcciones, este y oeste, partiendo del meridiano de Greenwich. Por lo tanto estas latitudes convergen en el lado opuesto de la tierra sobre el meridiano de longitud 180° con algunas desviaciones marcadas por el cambio de fecha.

Paralelo

En informática se refiere al proceso de datos en forma simultánea, en un microprocesador de un solo ordenador puede estar manejando diferentes aspectos de un proceso al mismo tiempo.

Latitud y longitudEstas líneas se emplean para localizar un punto específico en el globo terrestre. El Ecuador es una línea imaginaria desde donde se mide la latitud; equidista de los polos divide al globo en hemisferio norte y sur. La longitud define la situación de un punto al este o al oeste, las líneas de latitud se van acortando a medida que se van acercando a los polos. Cualquier punto del globo se puede describir en términos de distancia angular desde el ecuador y el meridiano de GreenwichLos grados de longitud están separados de manera uniforme, el achatamiento de los polos hace que la longitud de un grado de latitud varíe desde 110,57 Km., en el ecuador, a 111,70 Km., en los polos. Cada grado de longitud y latitud se divide en 60 minutos y cada minuto en 60 segundos.

Altitud Altura sobre el nivel del mar. Para referir a las altitudes, cada país fija convencionalmente el lugar a partir del cual se calculen las cotas de altitud que aparecerán en la cartografía oficial; es el nivel cero. El nivel cero del mar se mide con un mareógrafo a partir de una serie de registros de oscilaciones de mareas.

El EcuadorCírculo máximo imaginario, equidistante de los polos, que divide la tierra en dos hemisferios; hemisferio norte y su. La línea del ecuador forma ángulo recto con el eje de la tierra y, a partir de ella, se miden las altitudes al norte ya l sur en grados sexagesimales hasta 90°; la latitud en cualquier punto del ecuador siempre es 0°

TrópicosSon dos paralelos de latitud terrestre, equidistantes del ecuador, situados a 23°27’ de latitud N y a 23°26’ de latitud S. son los puntos más al N y más al S de la Tierra donde los rayos del Sol inciden perpendicularmente al medio día, por lo menos una vez al año. El Trópico situado al norte se denomina Trópico de Cáncer, porque el Sol en el solsticio de verano entra en la constelación de cáncer. El trópico situado al sur del ecuador, se denomina Trópico de Capricornio. Esta zona de la superficie terrestre se conoce como zona tropical.

Las estaciones del añoSi el eje de la Tierra fuese perpendicular a la elíptica, la posición del Sol en el cielo estaría a la mitad. En el ecuador el Sol se elevaría hasta que estuviera encima de nuestras cabezas, mientras que en los polos, estaría siempre en el horizonte, cada

punto de la Tierra se movería una vez al día tendría luz diurna y la otra mitad estaría en sombras.

La frontera de la parte soleada y la oscura, entre el día y la noche es perpendicular a la línea de tierra- sol,

4.2 Calculo matemático.

Los métodos matemáticos proporcionan información precisa y se recomiendan cuando se requiere de un alto grado de exactitud, por ejemplo en casos de cálculo de diseño de dispositivos solares activos (colectores solares, fotoceldas, etc.), balance de energía, transferencia térmica, etc.

Método algebraico.

Se pueden obtener las fórmulas algebraicas que permitirán conocer las inclinaciones del sol a las 12 hrs del día en cualquier lugar de la tierra.

Hemisferio Norte:Máxima inclinación con respecto al sur:90O- latitud – 23o 27´=

Mínima inclinación con respecto al sur:90o – latitud + 23o 27´=

Mínima inclinación con respecto al Norte: 90o - latitud + 23o 27´=

Esta es una aproximación aceptable tratándose de cálculos relacionados con energía solar pues a excentricidad de órbita terrestre es muy pequeña. Existen dos características de órbitas elípticas que requieren atención especial.

En primer lugar a distancia del Sol a Tierra varía durante un año + o - 1,7%. Este efecto puede ser calculado asumiéndose que a constante efectividad solar varía como día do año, de acuerdo con la fórmula:

Gsc,eff= [1+0,033 . cos(360.n / 365.25)] . Gsc

Donde el número de días del año es Gsc a esta constante solar equivalente a 1367 W/m2.

Obs.: Por causa de peculiaridades de órbita terrestre, a valor máximo de Gsc,eff ocurre 10 días equinoccio o solsticio de invierno.

Hora solar.- Es la hora basada en movimiento aparente del sol a longo de céu, siendo medio día solar. Hora solar o tiempo medido en relación al medio día solar. Es la hora usada en todas las relaciones trigonométricas de geometría solar. Es necesario convertir a hora padrao para a hora solar aplicando las correcciones. La primera, se aplica a constante de corrección para la diferencia de longitud entre el meridiano del observador. El sol se eleva 4 minutos para transportar una gran longitud. La segunda corrección es proveniente de la ecuación de tiempo, que se eleva en consideración las perturbaciones ocasionadas para la rotación de la Tierra, que afectan al tiempo que el sol cruza el meridiano del observador. La diferencia en minutos entre la hora solar y la hora padrao es:

Hora solar – Hora Padrao = 4 (Lst + Ls&) + E,

Día solar: Es el intervalo del tiempo recorrido entre los pasajes sucesivos del Sol pero meridiano del lugar. Como la órbita de la tierra en torno al sol y la elíptica, a velocidad de translación de la Tierra en torno al Sol y año constante, causando una variación diaria de 1o 6´ (4min 27s) en diciembre es 53´ (3min35s) en junio.

Llevándose a encontrar la constante solar efectiva de la ecuación del tiempo, puede asumirse que en cualquier día del sol completa una órbita circular en torno de la Tierra.

4.3 Métodos gráficos

Proyección ortogonalEs la representación de la bóveda celeste de la ruta del sol en montea. En esta se puede localizar la posición del Sol, en cualquier lugar, hora y día del año.

Proyección cilíndricaConsiste en transformar la bóveda celeste en un cilindro tangente a esta, de tal forma que el trazo de las horas en las proyecciones vertical y horizontal se resuelva con líneas paralelas.

Proyección equidistante o polarSe representa en un solo plano las dos coordenadas celestes solares. Consiste en construir un sistema de coordenadas polares, a partir del conocimiento previo de los valores de los ángulos de latitud y azimut, que se grafica.

Proyección estereográfica

En este método de proyecciones también se representan las coordenadas solares en un plano. Esta proyección es una representación de la trayectoria solar basada en la proyección ortogonal, consiste en transportar la ruta del sol sobre la bóveda celeste, en un plano horizontal.

Proyección de ejes cartesianosEste método consiste en graficar las coordenadas solares sobre un sistema de ejes cartesianos. Se utiliza para estudiar posibles obstrucciones del sol que elementos naturales o artificiales provoquen en el interior o exterior de un edificio o en un espacio abierto, donde se desee analizar el efecto de los elementos circundantes a él.

Graficas solaresLas graficas solares son una herramienta que nos permita conocer las características generales geométricas del soleamiento en cualquier sitio de la tierra estas son las características:

Altura solar (h):Angulo formado por el rayo solar y la proyección de este sobre el plano del horizonte.

Azimut solar (z): Angulo formado por la proyección del rayo solar en el plano horizontal del sitio y la intersección de este con el plano meridional o línea norte –sur medidos a partir de esta última tanto del sur como del norte de acuerdo al cuadrante don de se encuentre.

4.4 Diagramas solares

Procedimiento Básico

1.- 21 de noviembre2.- am (8)3.- N 4.- S5.- E6.- O7.- 22 unidades8.- Abaco

A = 2,20 Longitud y dirección de la sombra arrojada por cada unidad de altura el día 21 de noviembre a las 8 am.

Se encuentra uniendo el centro del ábaco con el punto de intersección entre curva del mes de noviembre y la recta de la hora 8 am.

PLANTA

A´ = 44,00 MTS. Longitud De sombra que arroja un edificio de 20,00 mts. de altura. (20,00 x 2,20 = 44,00 mts)

A´ será siempre paralela a A

B = 14, 75 mts. Longitud de la sombra medida normal a la fachada.

Inclinación de los rayos Solares normales a la fachada.

B 14,75

C = Angulo que forma la longitud B y la altura del edificio en la fachada.

PROYECCION DE SOMBRAS.

Para conocer la proyección de sombras podemos utilizar dos métodos:

1.- Método analítico 2.- Método gráfico

En ambos casos es indispensable conocer la altitud solar y el azimut solar.

En el método Analítico se calculan las dimensiones de las sombras por medio de relaciones trigonométricas. Se debe conocer el ángulo de incidencia solar y cuando menos una dimensión del cubo, y utilizando la siguiente expresión:

tan (altitud solar) = altura / longitud de sombra [ tan A = H/LS ]En el método geométrico. Solo se guía por medio de la intersección gráfica de las líneas que tracemos en un dibujo a escala.

Ejemplo 1.- Consideremos el caso de un edificio de forma cúbica, cuyas dimensiones son una longitud H por lado. Una de las caras está orientada directamente hacia el sur. La altitud del sol es de 45 grados, mientras que su azimut es de 30 grados al Este. Se desea conocer la proyección de sus sombras.

Ejemplo 2.- En un lugar que se localiza a 28 grados de latitud Norte se pretende construir un edificio como el que se muestra en la figura A. El dueño del predio vecino está seriamente preocupado porque considera que la nueva construcción obstaculizará la entrada del sol a su predio, durante la mañana, y por ello se nos encomienda el estudio de sombras que proyectará el citado edificio para ciertas circunstancias: el día 21 de marzo a las 11 de la mañana. En la fachada asoleada , el mismo ángulo es el ángulo de penetración por la aberturas del edificio.

- Diagrama del sol

1.- Polo norte geográfico 5.- Elíptica 2.- Zenit 6.- Ecuador celeste3.- Equinoccio de primavera 7.- Equinoccio de otoño4.- Solsticio de invierno 8.- Solsticio de verano.

EL FENOMENO ASTRONOMICO

Al ser el horario de verano una medida que busca la utilización racional de la luz del sol es conveniente recordar y precisar algunos aspectos para evaluar su incidencia en la República Mexicana.

Traslación y rotación de la Tierra. La tierra tiene dos tipos de movimientos simultáneos, el de rotación cuando gira sobre su propio eje, y el de traslación que realiza alrededor del sol. El movimiento de rotación se efectúa en sentido de oeste a este y tarda 24 horas en dar un giro completo. Este movimiento da origen al día y la noche.

Al mismo tiempo se mueve alrededor del sol, describiendo una órbita elíptica, en el cual tarda 365 días, es decir un año.

Variación de las horas de insolación.El eje de la tierra es una línea imaginaria que atraviesa de polo a polo y forma un ángulo de 23o 27´ con respecto a la perpendicular de la eclíptica por esta inclinación del eje de la tierra y por el propio movimiento de traslación alrededor del sol, hay variaciones en la cantidad de horas de insolación en los diferentes puntos de la superficie terrestre.

Así en el hemisferio norte el 21 de junio hay más horas de iluminación solar cuando se inicia el verano, conocido como el solsticio de verano, y el 22 de diciembre, cuando hay menos iluminación solar es el solsticio de invierno y viceversa en el hemisferio sur, donde el solsticio de verano es el 22 de diciembre y el de invierno el 21 de junio.

En síntesis, los diagramas solares que constituyen la base de los métodos gráficos son transformación geométrica de la bóveda celeste tridimensional en un diagrama bidimensional. La secuencia general para el trazo y aplicación de un diagrama solar es la siguiente:

A) Escoger un método de proyecciones para transformar la bóveda celeste.

B) Establecer el sistema de coordenadas que representen las líneas de altitud y longitudes celestes.

C) Localizar la posición del sol por periodos, horarios diurnos y mensuales (hora, día y mes)

D) Conectar todas las posiciones del sol para indicar su ruta horario y diurna.

E) Repetir el procedimiento para varias fechas durante el aro de la ruta del sol.

F) Conectar las posiciones del sol a la misma hora, pero en días diferentes.

El resultado de dicha secuencia general para el trazo de diagramas solares es la representación de la ruta del sol en un formato de hora-día-mes ortogonal, cilíndrico, estereográfico, equidistante. En el diagrama solar correspondiente a determinado lugar, cualquier día y hora del año se pueden establecer con precisión y obtener la lectura, en las escalas apropiadas, de los ángulos solares de altitud y azimut.

Uso del indicador solar universal.

El indicador solar universal incluido en este libro se deberá colocar en la maqueta que se analizará, de manera que coincidan ambos “Nortes verdaderos”, para asimilar las condiciones de asoleamiento de determinada hora y fecha , simplemente se debe rotar el indicador junto con el modelo, así se podrá obtener una secuencia fotográfica por medio de la cual se realicen correlaciones entre eventos, de manera dinámica y analítica.

Existe una variación entre el norte magnético y el astronómico o verdadero. Este último es al que debe hacerse referencia en el diseño solar bioclimático, por lo cual deberá determinarse su dirección en todo proyecto. Existe un método que es el más recomendable por su sencillez y precisión. Consiste básicamente en determinar el meridiano del lugar en estudio, para lo cual se deben aprovechar las sombras simétricas proyectadas por un gnomon antes y después del medio día solar. Por tanto las longitudes iguales de las sombras corresponden a alturas iguales del sol sobre el horizonte.

FACTORES QUE DEFINEN LA POSICION DEL SOL.

Latitud del lugar (L)Declinación solar (D)Angulo horario (AH)

Todos expresados en grados.

DECLINACION SOLAR.- Define la fecha del año para la cual deseamos el cálculo.

ECUACION DE COOPEN:

D = 23.45 sen [360* (284+ n) / 365]

Donde “n” es el número de días transcurridos desde enero 1ro.

ANGULO HORARIO.- Es la forma de expresar la hora mediante una medida angular.

El ángulo solar del medio día es 0.

El valor angular de cada hora es 15 grados ( 1hr = 360 grados/ 24 hrs)

EJEMPLO:

AH = (12 hrs – 10 hrs) . 15AH = 2 hrs . 15AH = + 30 grados (positivos por ser de mañana)

Para nuestro ejemplo tomaremos una latitud de 20 grados pero antes calcularemos nuestra declinación solar.D = -12.27o

Procedemos a sacar la latitud solar y azimut solar.

DATOS:

Latitud = 20o

AH = 30o

D = -12.27o

N = No. Del día (49)A = Altitud solar

Az = Azimut Solar.Solar = 46.26 o

Sen A = (cos L x cos D x cos AH) + (sen L x sen D) = 0.7225 x inverso sen = 46.26

Az = cos D x sen AH / cos A = 0.7066 sen -1Az = 44.96o

A = 46.26o

Secuencias para el cálculo matemático de los ángulos solares de altitud y azimut.

La secuencia consiste en determinar lo siguiente:

A) El día del año: n 360 x nB) El día angular: A A = ---------------- 365.35

C) La declinación solar: D D = arc sen [0.3978 x sen A – 80.2 + 1.92 x sen (A-2.8)].

D) El ángulo solar horario: H H = 15 (hora – 12)

E) El ángulo de altura solar, altitud: Y

Y = arc sen [(sen L x sen D) + (cos H x cos L x cos D)]F) El ángulo solar horizontal; azimut: X X = arc sen [ cos D x sen H ] ------------------ cos Y

Mediante el uso de algunos algoritmos y monogramas es posible determinar los ángulos solares, la función de la fecha, la latitud de la hora y la hora del día que se deseen analizar. Estos métodos ofrecen exactitud, pero requieren un proceso repetitivo laborioso.

UNIDAD 5.

VEGETACION Y AMBIENTE.

5.1 VEGETACION Y AMBIENTE

5.2 BIENESTAR DEL USUARIO

5.3 VEGETACION, ARQUITECTURA DE PAISAJE Y ARQUITECTURA BIOCLIMATICA.

5.4 SELECCIÓN DE ESPECIES VEGETALES.

a) Cambios naturales Existen evidencias geológicas que el clima del mundo ha cambiado: la temperatura global ha estado por debajo y por arriba; en los últimos 16 mil millones de años por lo menos 20 glaciaciones, en las que la temperatura de la tierra ha descendido 6 ó 7 grados.

En la búsqueda de explicaciones a estos cambios, un gripo de científicos a tribuyen sucesos aleatorios:Vulcanismo masivo de grandes cantidades de polvo y aerosoles a la atmósfera, tectónica de placas, que con los movimientos de los continentes y la elevación de la corteza terrestre modifica los patrones de circulación atmosférica y oceánica.

Otro sector que origina los cambios climáticos en fenómenos cíclicos: cambios de energía de manchas solares cada 11 años, del campo magnético del sol cada 22 años, cambios del ángulo de rotación de la luna cada 18 años estas teorías, la más aceptada es la de los ciclos de Milankovitch. Evidencia climatológica ha mostrado que existe correlación entre los ciclos y los periodos glaciales- interglaciares.

b) cambios naturalesLos cambios climáticos producidos por la naturaleza, son provocados por el empleo masivo de combustibles fósiles, que generan CO2 y gases de agua que impiden su envió al espacio exterior, contribuyendo al calentamiento de la tierra, que se manifiesta desde la revolución industrial.

Los fenómenos descritos anteriormente provocarían cambios climáticos, que se reflejarían en:

Alteraciones de las sequías y de inundaciones, haciéndolas catastróficas.Elevación del nivel del mar con incremento de inundaciones y reducción de tierras en zonas costeras.

Fisiología o estudio de algas

Las algas eucariontes son estudiadas en el reino vegetal, sus células poseen membrana celular, cario tica, plastos de diferente tipo, poseen mitocondrias, de otras organelas celulares y membrana esquelética.

a) Criptógamas

b) Fungos

Estos organismos constituyen un gran reino vegetal, contrario al de otras plantas no poseen clorofila. Por causa de eso, son incapaces de fabricar su propio alimento, su hábitat es más variado. Algunos aparecen donde

hay materia orgánica en descomposición o en troncos de árboles muertos.

Reinos: monera, protista, fungos y vegetalClasificado en dos sistemas de seres vivos:

Briofitas

Son plantas que no tienen raíces y se adhieren al suelo, por medio de estructuras llamadas rizoides. Tampoco tienen verdadero tallo, carecen de xilema y de floema. Necesitan ambientes muy húmedos, como en ríos, fuentes y estanques. Hay más de 1400 especies de musgos, plantas primitivas de la división briofitas. Casi todas son terrestres y necesitan de mucha humedad.

Pteridofitas

Estas plantas son de tamaño mediano, tienen vasos conductores pero no tienen flores ni frutos. Viven en lugares frescos y húmedos. Son plantas perennes sin desarrollo secundario y en las zonas tropicales llegan a alcanzar 20 metros de altura, tienen raíces, tallos y hojas se formaron en el periodo devónico en bosques donde se produce carbón. Se reproducen por esporas, son los helechos y equisetos.

c) Fanerógamas

Son una subclase de plantas angiospermas, cuya semilla está provista de dos cotiledones situados en ambos lados del embrión, de uno por atrofia del segundo.La raíz es resistente y dura toda la vida del planeta., el tallo posee vasos leñosos y entre ellos un tejido llamado cambium, que permite el crecimiento en espesor a la planta.Las plantas están formadas por células eucariotas y son autótrofas. Todas tienen raíz, tallo y hojas, el color verde se debe a la clorofila, cumpliendo la función de alimentación de la planta, se clasifica en hierbas, arbustos y árboles.

En el mundo existen 200 mil especies de plantas, para clasificarlas científicamente se utilizan tres criterios: La presencia o ausencia de vasos conductores en el tallo.La presencia o ausencia de flores.La presencia o ausencia de frutos.

La raíz tiene dos funciones: sujeta la planta al suelo y absorbe el agua y las sales minerales, las partes más importantes de la raíz son:

1) Raíz principal2) Raíces secundarias3) Caliptra4) Pelos absorbentes

La caliptra es la protección con la que terminan las raíces, los pelos absorbentes son los filamentos que recubren las raíces y absorben el agua.

El tallo es una parte muy importante y tiene dos funciones: sostiene las flores y las hojas, y por otra transporta la savia desde las raíces a las hojas. Las partes del tallo son:

1) Tallo principal2) Tallo secundario3) Yema principal4) Yema secundaria5) Yema auxiliar6) Yema nudo 7) Entrenudo

El tallo principal es el más importante y empiezan a salir nudos de la planta. Los tallos secundarios empiezan a salir cuando se desarrolla el tallo principal.

La yema principal tiene la función del crecimiento vertical de la planta. Las yemas secundarias salen al extremo del tallo secundario, y las auxiliares están situadas al extremo de los nudos de donde salen las hojas y flores.

La hoja es una de las partes más importantes de ls vegetales, se encarga de realizar la función clorofílica. Así como la respiración y la transpiración vegetal.

Partes de la hoja

a) Limbo1) Nervios2) Contorno3) Envés

4) Hazb) Pecíolo

El limbo es la parte más ancha de la hoja. Y la mayoría de la gente la identifica como hoja. Dentro del limbo podemos hablar de:

- El haz: parte superior de la hoja; color más brillante.- El envés: parte opuesta al haz; color más oscuro y presenta pelos.- Los nervios son canales que recorren el limbo de la hoja. - El contorno es el extremo del limbo.- El pecíolo es la parte que une la hoja con la rama. Hay hojas que no

tiene pecíolo y se llaman sésiles.

EL PERIANTO

La corola.- Pétalos, cáliz, sépalos.

EL ANDROCEO

Estambres.- Filamento, antera.

EL GINECEO

Carpelo.- Estigma, estilo, ovario, óvulos.

EL EJE FLORAL

Tálamo, pedúnculo.

EL PERIANTO.

Constituye la parte no reproductiva de la flor, está formada por dos tipos de piezas.- La corola que está formada por los pétalos que son las piezas coloreadas de las flores, su función es atraer a los animales portadores del polen.- El cáliz que es la parte verde de la flor. Tiene una consistencia más fuerte que la corola y a sus piezas les llamamos sépalos. A veces los sépalos y los pétalos tienen el mismo color, entonces les llamamos tépalos.

EL ANDROCEO.

Es la parte masculina de la flor, está constituida por los estambres, que no son otra cosa que unas hojitas que se han transformado con la finalidad de llevar el polen. Cada estambre tiene dos partes:- El filamento que lleva encima una especie de “bolsita” cargada de polen.- La antera que es la “bolsita” superior donde están encerrados los granos de polen.

EL GINECEO.

El carpelo es la parte femenina reproductora de la flor. Es una hoja que se ha modificado y que aún conserva su color verde. Consta de las partes siguientes:- El estigma que está situado en la parte superior en forma de receptáculo para recoger el polen. - El estilo que sirve de tubo conductor hacia el ovario. - El ovario que es la parte inferior más ampliada y donde se encuentran los óvulos que han de ser fecundados por el polen masculino.

EL EJE FLORAL.

Es la estructura que soporta las partes de la flor. Además de guardar las piezas florales protege a los óvulos de los animales. Tiene forma de copa y se llama tálamo o receptáculo. Entre éste y la ramita se encuentra el pedúnculo.El fruto es la parte de los vegetales que tiene como función principal proteger las semillas y asegurar su dispersión. Es el resultado de la fecundación del ovario, especialmente por el engrosamiento de las paredes de éste, aunque algunos frutos tienen otro origen ya que pueden proceder del engrosamiento del receptáculo floral o de otro lugar de la flor. Existen muchos tipos de frutos, pero vamos a ver cuales son las partes de un fruto muy típico, el carnoso:

a) Pericarpio.- 1 Exocarpo o epicarpio. 2.- Mesocarpo. 3.- Endocarpo.

A) Semilla.- El Pericarpo es la cubierta de la semilla. Es todo aquello que rodea a la semilla.

Consta de tres partes:

El Exocarpo o epicarpio que es la parte más externa del fruto. En una manzana, por ejemplo, sería lo que conocemos como piel.

El Mesocarpo es la parte más gruesa de la mayoría de los frutos. En un melocotón, por ejemplo, sería “la carne” que nos comemos.

El Endocarpo es la parte normalmente endurecida que cubre la semilla. En una ciruela, por ejemplo, sería “el hueso”.

La semilla se encuentra encerrada dentro del Endocarpo.

UNIDAD 6

6.1 CONCEPTOS BÁSICOS

6.2 CALENTADORES SOLARES

6.3 CELDAS FOTOVOLTAICAS

6.4 AEROGENERADORES

6.5 CAPTACION, AHORRO Y ALAMCENAMIENTO DE AGUA

6.6 DIGESTORES

6.7 SISTEMAS COMPLEMENTARIOS

6.1 Conceptos básicos

En la década de los setentas, se comenzó a hablar de las ecotecnias y a tomar en cuenta el problema del desequilibrio ecológico, causado por combustibles fósiles, pero esta no fue la única razón también en de buscar energías alternas, ya que se prevé las la escasees de las actuales.

Se analizó que las fuentes de energía con más posibilidades de utilización, era el sol, y esto hizo que en las edificaciones se tomará en cuenta la orientación y la característica de los materiales, y se retomo la idea de la energía solar y se desarrollaron nuevas tecnologías como el caso de las celdas solares.

Este tipo de energía es inagotable, limpia y abundante, así el problema de los energéticos iba a quedar resuelto, pero los sistemas eran complicados con una inversión inicial alta y que en muchos casos requería de un mantenimiento constante.

Aunado a estos problemas el petróleo volvió a bajar, la gente se dio cuenta que podía depender de estos recursos y que no le convenía buscar otras alternativas. Sin embargo nuestro plantea se esta deteriorando cada vez más, la contaminación se encuentra en gran parte de los ríos, lagos y mares, y el problema del agua potable es cada vez más crítico las superficie de los bosques se ve disminuida y al parecer esto nos llevará a la destrucción del planeta.

Transformación natural de la energía solar

La recogida natural de energía solar se produce en la atmósfera, los océanos y las plantas de la Tierra. Los sistemas modernos de energía eólica hélices fuertes, ligeras, resistentes a la intemperie y cuando se unen a generadores, producen electricidad para usos locales y especializado para alimentar la red eléctrica de una comunidad.Casi el 30% de la energía solar alcanza el borde exterior de la atmósfera se consume en el ciclo del agua, produce lluvia y la potencial de las corrientes de los ríos. La energía que generan esta agua en movimiento al pasar por las turbinas se llama energía hidroeléctrica.

Gracias al proceso de la fotosíntesis la energía solar contribuye al crecimiento de la vida vegetal, junto con los combustibles fósiles que se derivan de las plantas antiguas.

Los océanos representan un tipo natural de recogida de energía solar. El resultado de absorción por los océanos producen gradientes de temperatura hasta de 20°c . cunado hay grandes masas a distintas temperaturas, pueden crear un ciclo generador de energía. La diferencia de energías se manifiestan como energía mecánica, que puede conectarse a un generador, para producir electricidad, estos sistemas de conversión de energía térmica oceánica, requieren enormes intercambiadores de energía y otros aparatos para producir potencia.

6.2 Calentadores Solares

Calentamiento solar

Las placas colectoras utilizan la energía del sol para calentar un fluido portador que proporcione calor utilizable en una casa, el fluido portador es el agua y fluye por tuberías de cobre, durante el proceso absorbe algo de la energía solar. Por último una bomba lleva el fluido hacia el colector solar para repetir el ciclo.

En esta casa solar en Corrales (Nuevo México, Estados Unidos) un colector solar de placa plana (inferior derecha) proporciona energía para calentar agua bombeada por el molino. El agua se almacena en grandes bidones.

6.3 Celdas fotovoltaicas

Los sistemas de calefacción solar activa incluyen equipos especiales que utiliza la energía del sol para calentar o enfriar estructuras. Los sistemas pasivos implican estructuras, muros gruesos de hormigón que permiten oscilaciones de temperaturas y absorben calor en el invierno y aíslan en verano. Los depósitos de agua proporcionan una masa térmica para almacenar calor durante el día y liberarlo durante la noche.

La energía solar requiere de colectores solares y la energía una vez recogida, se emplea en procesos térmicos fotovoltaicos. Los procesos térmicos se utilizan para calentar un gas o un líquido que se almacena y después se distribuye. En los procesos fotovoltaicos, la energía solar se convierte en energía eléctrica sin ningún dispositivo mecánico de por

medio los colectores solares pueden ser de dos tipos: los de placa plana y los de concentración.

Fotovoltaica es la conversión directa de luz en electricidad a nivel atómico. Algunos materiales presentan una propiedad conocida como efecto fotoeléctrico que hace que absorban fotones de luz y emitan electrones. Cuando estos electrones libres son capturados, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad.

El primero en notar el efecto fotoeléctrico fué el físico francés Edmundo Bequerel, en 1839. Él encontró que ciertos materiales producían pequeñas cantidades de corriente eléctrica cuando eran expuestos a la luz. En 1905, Albert Einstein describió la naturaleza de la luz y el efecto fotoeléctrico, en el cual está basada la tecnología fotovoltaica. Por este trabajo, se le otorgó más tarde el premio Nobel de física. El primer módulo fotovoltaico fue construido en los Laboratorios Bell en 1954. Fue descrito como una batería solar y era más que nada una curiosidad, ya que resultaba demasiado costoso como para justificar su utilización a gran escala. En la década de los 60's, la industria espacial comenzó por primera vez a hacer uso de esta tecnología para proveer la energía eléctrica a bordo de las naves espaciales. A través de los programas espaciales, la tecnología avanzó, alcanzó un alto grado de confiabilidad y se redujo su costo. Durante la crisis de energía en la década de los 70's, la tecnología fotovoltaica empezó a ganar reconocimiento como una fuente de energía para aplicaciones no relacionadas con el espacio.

El diagrama ilustra la operación de una celda fotovoltáica, llamada también celda solar. Las celdas solares están hechas de la misma clase de materiales semiconductores, tales como el silicio, que se usan en la industria microelectrónica. Para las celdas solares, una delgada rejilla semiconductora es especialmente tratada para formar un campo eléctrico, positivo en un lado y negativo en el otro. Cuando la energía luminosa llega hasta la celda solar, los electrones son golpeados y sacados de los átomos del material semiconductor. Si ponemos conductores eléctricos tanto del lado positivo como del negativo de la rejilla, formando un circuito eléctrico, los electrones pueden ser capturados en forma de una corriente eléctrica -- es decir, en electricidad. La electricidad puede entonces ser usada para suministrar

potencia a una carga, por ejemplo para encender una luz o energizar una herramienta.

Un arreglo de varias celdas solares conectadas eléctricamente unas con otras y montadas en una estructura de apoyo o un marco, se llama módulo fotovoltaico. Los módulos están diseñados para proveer un cierto nivel de voltaje, como por ejemplo el de un sistema común de 12 voltios. La corriente producida depende directamente de cuánta luz llega hasta el módulo.

Varios módulos pueden ser conectados unos con otros para formar un arreglo. En general, cúanto más grande es el área de un módulo o arreglo, más electricidad será producida. Los módulos y arreglos fotovoltaicos producen corriente directa (CC). Estos arreglos pueden ser conectados tanto en serie como en paralelo para producir cualquier cantidad de voltaje o corriente que se requiera.

Hoy en día, los dispositivos fotovoltaicos (FV) más comunes usan una sola juntura o interfase para crear un campo eléctrico dentro de un semiconductor, como por ejemplo una celda FV. En una celda FV de una sola juntura, solamente aquellos fotones cuya energía sea igual o mayor a la del espacio interbanda del material de la celda, pueden liberar un electrón para ser usado en un circuito eléctrico. En otras palabras, la reacción fotovoltaica de las celdas de una sola juntura está limitada a la porción del espectro solar cuya energía esté por encima del espacio interbanda del material absorbente, y por tanto aquellos fotones con energías más bajas no son utilizados.

Una manera de sortear esta limitación es usando dos (o más) celdas diferentes, con más de un espacio de banda y más de una juntura, para generar un voltaje. Este tipo de celdas son conocidas como celdas "multijuntura" (también llamadas celdas "de cascada" o "tandem"). Los

dispositivos multijuntura pueden lograr una mayor eficiencia de conversión total porque pueden convertir una fracción más grande del espectro luminoso en electricidad.

Ventajas:Son dispositivos que absorben la energía del sol, y la conviertan directamente en energía.Rendimiento:

a) No requieren de combustibleb) No contaminac) Son silenciosasd) Tiene poco pesoe) Requieren de poco mantenimiento

Desventajas:

a) Muy alto costo inicialb) Para almacenar energía que hay que cambiar cada determinado

tiempo.

Duración:        Teniendo en cuenta que el panel carece de partes móviles y que las células y los contactos van encapsulados en una robusta resina sintética, se consigue una muy buena fiabilidad junto con una larga vida útil, del orden de 30 años o más. Además si una de las células falla, esto no afecta al funcionamiento de las demás, y la intensidad y voltaje producidos pueden ser fácilmente ajustados añadiendo o suprimiendo células.

¿Que impacto ambiental tiene la energía solar fotovoltaica?

        La energía solar fotovoltaica, al igual que otras energías renovables, constituye, frente a los combustibles fósiles, una fuente inagotable, contribuye al autoabastecimiento energético nacional y es menos perjudicial para el medio ambiente, evitando los efectos de su uso directo (contaminación atmosférica, residuos, etc) y los derivados de su generación (excavaciones, minas, canteras,etc).

        Los efectos de la energía solar fotovoltaica sobre los principales factores ambientales son los siguientes:

  Clima: la generación de energía eléctrica directamente a partir de la luz solar no requiere ningún tipo de combustión, por lo que no se produce polución térmica ni emisiones de CO2 que favorezcan el efecto invernadero.

  Geología: Las células fotovoltaicas se fabrican con silicio, elemento obtenido de la arena, muy abundante en la Naturaleza y del que no se requieren cantidades significativas. Por lo tanto, en la fabricación de los paneles fotovoltaicos no se producen alteraciones en las características litológicas, topográficas o estructurales del terreno.

  Suelo: al no producirse ni contaminantes, ni vertidos, ni movimientos de tierra, la incidencia sobre las características fisico-químicas del suelo o su erosionabilidad es nula.

  Aguas superficiales y subterráneas: No se produce alteración de los acuíferos o de las aguas superficiales ni por consumo, ni por contaminación por residuos o vertidos.

  Flora y fauna: la repercusión sobre la vegetación es nula, y, al eliminarse los tendidos eléctricos, se evitan los posibles efectos perjudiciales para las aves.

  Paisaje: los paneles solares tienen distintas posibilidades de integración, lo que hace que sean un elemento fácil de integrar y armonizar en diferentes tipos de estructuras, minimizando su impacto visual. Además, al tratarse de sistemas autónomos, no se altera el paisaje con postes y líneas eléctricas.

  Ruidos: el sistema fotovoltaico es absolutamente silencioso, lo que representa una clara ventaja frente a los generadores de motor en viviendas aisladas.

  Medio social: El suelo necesario para instalar un sistema fotovoltaico de dimensión media, no representa una cantidad significativa como para producir un grave impacto. Además, en gran parte de los casos, se pueden integrar en los tejados de las viviendas.

        Por otra parte, la energía solar fotovoltaica representa la mejor solución para aquellos lugares a los que se quiere dotar de energía eléctrica preservando las condiciones del entorno; como es el caso por ejemplo de los Espacios Naturales Protegidos.

6.4 Aerogeneradores

Descripción:Son mecanismos con hélices que al ser movidos por el viento producen energía, ya sea mecánica o eléctrica.El agrogenerador colibrí, produce 6kw con una velocidad de 9 m/seg, y tiene una vida útil de 10 años.

Los aerogeneradores y el medio ambiente: paisaje Consejos sobre arquitectura paisajística y aerogeneradores

Los aerogeneradores son siempre elementos altamente visibles en el paisaje. De lo contrario, no están situados adecuadamente desde un punto de vista meteorológico (ver la página sobre emplazamiento de aerogeneradores ).

La fotografía de la izquierda muestra el parque eólico de Kappel (Dinamarca). Probablemente sea la distribución más agradable desde el punto de vista estético conocida por este autor. La forma del dique a lo largo de la costa se repite en la línea de las turbinas. Sólo hay un elemento que molesta en la imagen de arriba: La única turbina de al lado de la granja, que interrumpe la que de otra manera sería una disposición uniforme de las turbinas (esa turbina ya estaba ahí antes de que se construyera el parque eólico).

Disposiciones geométricas simples En áreas llanas suele ser una buena idea situar las turbinas en una distribución geométrica simple, fácilmente perceptible por el espectador. Las turbinas situadas equidistantemente a lo largo de una línea recta es una buena solución, aunque el ejemplo de la fotografía de arriba puede ser incluso más elegante, donde los contornos del paisaje invitan a una solución así.

Sin embargo, existen límites a la utilidad de ser dogmáticos sobre la utilización de patrones simples:

En paisajes con fuertes pendientes, rara vez es viable la utilización de un patrón simple, y suele ser mejor hacer que las turbinas sigan los contornos de altitud del paisaje, o los cercados u otras características del paisaje. Cuando las turbinas están situadas en varias filas, rara vez es posible percibir la distribución cuando se mira el parque desde una altura de los ojos normal. Sólo si nos situamos al final de una fila, aparece realmente como una distribución ordenada. En la siguiente fotografía panorámica, probablemente sólo sea capaz de discernir tres filas de turbinas, mientras que el resto parece que está disperso por todo el paisaje

Tamaño de los aerogeneradores Los grandes aerogeneradores permiten una producción igual de energía con un menor número de aerogeneradores. Esto puede suponer ciertas ventajas económicas, como menores costes de mantenimiento.

Desde un punto de vista estético, los grandes aerogeneradores también suponen una ventaja, porque generalmente tienen una velocidad de rotación menor que las turbinas más pequeñas. Así pues, en general las grandes turbinas no llaman la atención de la misma forma que lo hacen los objetos que se mueven rápidamente.

Percepción de la gente de los aeorgeneradores en el paisaje Cómo perciba la gente que los aerogeneradores encajan en el paisaje es en gran medida una cuestión de gusto.

Numerosos estudios en Dinamarca, Reino Unido, Alemania y los Países Bajos han revelado que la gente que vive cerca de aerogeneradores están generalmente más a favor de ellos que los habitantes de las ciudades. Un bonito libro de fotografía con ejemplos de aerogeneradores en el paisaje puede ser adquirido en Birk Nielsens Tegnestue, Aarhus (Dinamarca). Su precio aproximado es de 150 coronas danesas, gastos de envío no incluidos.

Ventajas:

a) No requiere de combustibleb) Es silencioc) No contamina

Desventajas:

a) Muy alto costo inicialb) Para cambiar energía hay que cambiar cada determinado tiempo.

6.5 Captación, ahorro y almacenamiento de agua

La gestión ambiental implica acciones encaminadas ha hacer el medio ambiente laboral más sano y seguro, para los trabajadores, y tienen por objeto reducir el consumo de energía y de materias primas haciendo óptimo en relación con la producción. Así el ahorro de energía se puede obtener por el empleo de máquinas y el ahorro de agua se conseguiría por el reciclado de la misma. En muchas empresas se está instaurando

sistemas de gestión ambiental destinados al ahorro de recursos habituales como el papel o la electricidad, consiguiendo efectos positivos tanto económico como ambiental.

El concepto de gestión ambiental, se ha efectuado a todo tipo de actividad humana. Tanto en la agricultura, la caza y la pesca se han visto favorecidas por la mejora de la conservación de especies. La labor de los gestores ambientales es el cuidado y la preservación de los espacios naturales y sus recursos biológicos.

Descripción: El agua de lluvia es recogida del techo de vivienda y después de filtrarse, es almacenada para su uso durante todo el año.Rendimiento:Se necesita una cisterna con capacidad de 80 mil litros, para satisfacer las necesidades de clase media.

Ventajas:

a) No hay que depender de la red públicab) No se desperdicia el agua de la lluviac) Se puede aprovechar almacenada

Desventajas:

a) El costo inicial es bastante altob) El agua se almacena en la parte más alta de la casa y es necesario

bombearla.

6.6 Digestores

La digestión es un proceso microbiológico, que convierte el lodo orgánico en metano, las reacciones se producen en un tanque cerrado, y son anaeróbicas, se produce en ausencia del oxígeno. La conversión se produce mediante una serie de reacciones la materia sólida se hace soluble por la acción de enzimas, la sustancia resultante de bacterias productoras de ácidos, que la reducen ácidos orgánicos como el ácido acético. Entonces los ácidos son convertidos en metano y dióxido de carbono por bacterias. Se añade lodo y calentando el digestor permanece entre 10 y 30 días hasta que se descompone. La digestión reduce el contenido en materia orgánica entre un 45 y un 60%.

6.7 Sistemas complementarios

Energía solar

La energía solar no es la única tecnología energética, sino un termino que abarca energías renovables. Su característica común es que es inagotable. La energía solar puede dividirse en tres grupos:

- Aplicaciones para calefacción y refrigeración- Generación de electricidad - Producción de combustibles a partir de biomasa.

Como energía renovable tenemos la energía solar derivado del astro rey que regula nuestra vida. El sol es una estrella enana de aproximadamente 1.392.000 Kilómetros de diámetro, que se formo a partir de una nube de gas compuesta principalmente de hidrogeno. Su centro es extremadamente caliente, con temperaturas suficientemente elevadas para permitir la fusión del hidrogeno en helio. Esta fusión que se produce en el centro solar emite energía en forma de una radiación electromagnética de alta frecuencia que se transmite lentamente a la superficie mediante una sucesión de procesos radiactivos. La radiación que finalmente llega a la tierra proviene de una estrecha región de la superficie solar bastante opaca a la luz visible, llamada fotosfera. La producción de energía del sol requiere la combustión o conversión de masa en energía al ritmo de 4.2x10(6) toneladas por segundo. Considerando que la masa total del sol es de 22x10(26) toneladas, se puede calcular fácilmente que el astro continuara irradiando energía durante... ! dos billones de años mas!. La radiación electromagnética emitida por la fotosfera atraviesa el espacio a la velocidad de la luz (300.000 Km./Seg.) en forma de rayos divergentes. La tierra, que se encuentra a 150.000 millones de Km. de distancia del sol intercepta aproximadamente solo la 2.200.000.000 parte de su radiación. La cantidad de energía que llega a la superficie de la tierra en un año es hasta de 50 veces mayor que las estimaciones actuales de toda la energía disponible (proveniente) de las reservas conocidas de combustibles fósiles y 35.000 veces mayor que el consumo mundial de energía por año.

En general se admite que una porción de esta energía interceptada por la tierra es devuelta inmediatamente al espacio exterior. El resto es absorbido por el hemisferio iluminado y luego de un proceso complejo de transformaciones emitido en su mayor parte al espacio exterior, bajo una forma degradada de energía, la radiación infrarroja, emitida por toda la superficie terrestre. Este mecanismo de entrada y salida de importantes cantidades de energía establecen el equilibrio térmico global del planeta y que se ve alterado por los cambios producidos en la altura de nuestra atmósfera.

La energía solar media llega a la atmósfera con una energía de 1.394 Kw./m(2), luego la energía que llega a la superficie de nuestro planeta es bastante menor, y oscila en 1Kw. Por m(2). Aunque la energía solar esta muy repartida es posible utilizarla en una forma muy económica para múltiples aplicaciones. Por ejemplo Energía Solar para:

Calentamiento de agua

Efecto Térmico.

Calefacción de espacios.Destilación de aguaClimatización de piscinas.Secado de granos , frutas, etc.Generación de altas temperaturas

Electricidad en baja tensión y/o220 volt.

Efecto Fotovoltaico.Bombeo de agua.Señalización marítima, vial, etc. Telecomunicaciones.Electrificación de alambrados

CARACTERISTICAS CLIMATOLOGICAS QUE PERMITEN

EL APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA SOLAR

 Los años de desarrollo de construcción sobre la base de hormigón y acero nos llevaron a un sistema que por primera vez en la historia de la arquitectura, estaba orientada sin relación con la naturaleza. Para la arquitectura general de los últimos tiempos, las condiciones climáticas del lugar no proporcionaban ningún papel. Los edificios de hormigón y vidrio eran tan apropiados para los climas tropicales, como para los climas fríos. Las condiciones de habitabilidad se lograban con instalaciones de calefacción y de climatización sobredimensionadas ya que no interesaba el consumo energético de dichos sistemas. Después de la crisis del petróleo se comenzó a observar que era necesario el replanteamiento del problema y tomar en cuenta los recursos climatológicos del lugar para el diseño de los edificios, en especial aprovechar la energía proveniente del sol.

EL SOL: SUS CARACTERISTICAS

La utilización del sol como recurso de energía es posible si volvemos a tener en cuenta las leyes de la naturaleza. La energía de sus radiaciones son las únicas que hacen posible la vida sobre el planeta. Son ellas las que determinan todos los procesos naturales imprescindibles para nuestra vida, como:

- la lluvia

- el viento

- la fotosíntesis

- las corrientes marinas, etc.

Estas radiaciones son fundamentales también para el funcionamiento de las instalaciones solares.

ESTRUCTURA ESQUEMATICA DEL SOL

LA RADIACIÓN

La portadora de la energía solar, es la radiación; que está formada por rayos luminosos visibles y por rayos luminosos invisibles, ultravioleta e infrarrojos.

El 9% de los rayos se encuentra en el intervalo del calor. La intensidad de la radiación en la superficie del sol, a 6.000 grados Centígrados, está comprendida entre 70.000 y 80.000 Kw/m2. De esta gran cantidad de energía, nuestra TIERRA solo recibe una fracción pequeña, pero apreciable; unos 180 billones de KW; Muchísimos millares de veces más que la cantidad de energía que necesitamos para nuestra civilización.

Calefacción y refrigeración

En la actualidad los sistemas para aprovechar el sol, se denominan sistemas pasivos de calefacción solar. Desde la década de los setentas los arquitectos se han ido familiarizando y en el futuro cada vez se diseñarán más edificios de forma que aprovechen el sol invernal y queden protegidos del sol de verano.

Una unidad típica de calefacción solar está formada por tubos instalados en paneles montados en el techo. El sol calienta el agua y es distribuida por tubos en todo el edificio. La refrigeración solar requiere de una instalación más compleja, en la que se enfría un fluido calentándolo primero de una temperatura mayor para impulsar un ciclo de refrigeración.

Generación de electricidad

¿Cómo se produce energía eléctrica a partir del Sol?

        La producción está basada en el fenómeno físico denominado "efecto fotovoltaico", que básicamente consiste en convertir la luz solar en energía eléctrica por medio de unos dispositivos semiconductores denominados células fotovoltaicas. Estas células están elaboradas a base de silicio puro (uno de los elementos más abundantes, componente principal de la arena) con adición de impurezas de ciertos elementos químicos (boro y fósforo), y son capaces de generar cada una corriente de 2 a 4 Amperios, a un voltaje de 0,46 a 0,48 Voltios, utilizando como fuente la radiación luminosa. Las células se montan en serie sobre paneles o módulos solares para conseguir un voltaje adecuado. Parte de la radiación incidente se pierde por reflexión (rebota) y otra parte por transmisión (atraviesa la célula). El resto es capaz de hacer saltar electrones de una capa a la otra creando una corriente proporcional a la radiación incidente. La capa antirreflejo aumenta la eficacia de la célula

¿Cual es el consumo mundial de energía? ¿Que cantidad de energía solar incide sobre la tierra?

El Sol produce una enorme cantidad de energía: aproximadamente 1,1 x 1020 KiloWatios hora cada segundo (1 KiloWatio hora es la energía necesaria para iluminar una bombilla de 100 Watios durante 10 horas). La atmósfera exterior intercepta aproximadamente la mitad de una billonésima parte de la energía generada por el sol, o aproximadamente 1.5 trillones (1.500.000.000.000.000.000) de KiloWatios hora al año. Sin embargo, debido a la reflexión, dispersión y absorción producida por los gases de la atmósfera, sólo un 47% de esta energía, o aproximadamente 0.7 trillones (700.000.000.000.000.000) de KiloWatios hora alcanzan la superficie de la tierra.

        Esta energía es la que pone en marcha la "maquinaria" de la Tierra. Calienta la atmósfera, los océanos y los continentes, genera los vientos, mueve el ciclo del agua, hace crecer las plantas, proporciona alimento a los animales, e incluso (en un largo período de tiempo) produce los combustibles fósiles. Nosotros dependemos de la energía de las plantas, el agua, el viento y los combustibles fósiles para hacer funcionar nuestras industrias, calentar y refrigerar nuestras viviendas y para mover nuestros sistemas de transporte.

        La cantidad de energía que se consume en el mundo anualmente es aproximadamente 85 billones (85.000.000.000.000) de KiloWatios hora. Esto es lo que se puede medir, es decir la energía que se compra, vende o comercializa. No hay forma de saber exactamente qué cantidad de energía no comercial consume cada persona (por ejemplo cuanta madera se quema, o que cantidad de agua se utiliza en pequeños saltos de agua para producir energía eléctrica). Según algunos expertos esta energía no comercial puede constituir como mucho una quinta parte del total de energía consumida. Aunque fuera este el caso, la energía total consumida por el mundo

significaría sólo 1/7.000 de la energía solar que incide sobre la superficie de la tierra cada año.

Es posible generar electricidad con una serie de tecnologías que, dependen de los efectos de la radiación solar. La mayoría de las instalaciones de generadores eólicos son relativamente pequeñas, con 10 o más molinos que aprovechan la dirección del aire. En cambio la mayor parte de electricidad parte de centrales hidroeléctricas que procede de presas gigantes.

La forma más sencilla de generación eléctrica solar es el empleo de conjunto de colectores que calientan agua para producir vapor que a su vez hace girar una turbina. Otras fuentes de electricidad solar, incluyen las celdas fotovoltaicas, que convierten energía solar directa en electricidad, se emplean hoy en satélites artificiales. la conversión técnica oceánica genera electricidad en plataformas situadas en el mar. Otra idea de carácter especulativo es la de emplear satélites artificiales para enviar electricidad a la tierra en forma de microondas.

MEJORAS EN LA EFICIENCIA ENERGETICA

Pueden describirse tres tipos de medidas de conservación de energía. El primer tipo es el recorte, es decir prescindir del uso de energía. El segundo tipo es la reforma, que consiste en cambiar los hábitos de vida y la reforma de producción de bienes y servicios. El tercer tipo de medidas implica un uso más eficiente de la energía para adaptarse a su mayor coste. Esta última alternativa es más fácil de aceptar para los gobiernos y la sociedad en general.