TECNOLÓGICO SUPERIOR DE JALISCO MARIO MOLINA CAMPUS EL GRULLO ARQUITECTURA “LA ENERGÍA, TIPOS, PRODUCCIÓN, SUMINISTRO Y APLICACIÓN.” PRESENTA JORGE ALEXIS GÓMEZ CISNEROS DOCENTE ARQ. JOSE DOLOREZ VAZQUEZ EL GRULLO, JALISCO; 07 DE FEBRERO DEL 2018 ÍNDICE INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 3 LA ENERGÍA, TIPOS, PRODUCCIÓN, SUMINISTRO Y APLICACIÓN ................. 4 1.1 TIPOS DE ENERGÍA......................................................................................... 4 1.2 FUENTES DE ENERGÍA................................................................................... 9 1.3 GENERACIÓN DE ENERGÍA ......................................................................... 11 1.3.1 CENTRALES DE GENERACIÓN ................................................................. 11 1.4 FUNCIONAMIENTO DE LAS CENTRALES ELECTRICAS ............................ 14 CENTRALES ELÉCTRICAS CONVENCIONALES: .............................................. 14 CENTRALES TÉRMICAS DE CICLO COMBINADO ............................................ 15 CENTRALES NUCLEARES .................................................................................. 17 CENTRALES HIDROELÉCTRICAS ...................................................................... 18 1.5 ENERGÍAS ALTERNATIVAS .......................................................................... 20 1.5.1. PARQUES EÓLICOS .................................................................................. 20 1.5.2 CENTRALES SOLARES FOTOVOLTAICAS ............................................... 22 1.5.3 ENERGÍA DE LA BIOMASA ......................................................................... 23 1.6 SUMINISTRO DE ENERGÍA ........................................................................... 24 2. ENERGÍA Y MEDIO AMBIENTE ....................................................................... 27 2.1 AGOTAMIENTO DE LAS ENERGÍAS NO RENOVABLES ............................. 27 2.2 IMPACTO AMBIENTAL ................................................................................... 28 2.3 CONSUMO EXCESIVO DE ENERGÍA ........................................................... 29 2.4 DESARROLLO SOSTENIBLE ........................................................................ 30 3.1 ENERGÍA Y VIVIENDA ................................................................................... 31 CONCLUSIÓN ...................................................................................................... 34 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 35 ANEXOS ............................................................................................................... 36 A. POBLACIÓN MUNDIAL .................................................................................... 36 INTRODUCCIÓN Actualmente, el acelerado crecimiento de la población mundial ha generado incrementos en las necesidades de vivienda de los pobladores, lo anterior se ve reflejado al analizar las estadísticas brindadas por las Naciones Unidas en 2015 (Ver anexo 1). No obstante, esta necesidad no solo afecta al territorio urbano, sino que se traduce a su vez en una mayor demanda de energía y agua. La arquitectura ha sido ligada al consumo energético por diversas circunstancias; entre ellas el hecho de utilizar maquinaria y herramientas relacionadas con el consumo de este recurso, sin embargo, este no es el principal enfoque cuando se habla del consumo energético en relación con la arquitectura. Por su parte Aguirre (2014), menciona que el principal enfoque que ha llamado la atención de profesionales en el área es el consumo energético que genera un edificio durante su funcionamiento, en el cual durante su utilidad es considerado uno de los mayores consumidores de energía. Por otra parte, la destrucción y explotación de los recursos naturales se ha visto expuesta a una notable y alarmante escases de estos, lo cual ha llamado la atención de gobiernos nacionales e internacionales y los vio obligados a hacer algo al respecto. Por ende, en 1982 se establece por primera vez el término “desarrollo sustentable” creado por las Naciones Unidas con fin de fomentar el desarrollo sostenible o sustentable en las grandes ciudades. Anteriormente, los edificios no seguían ningún principio de sustentabilidad, lo cual los hacia responsables de significativos efectos nocivos sobre el medio ambiente, según Aguirre (2014) los edificios consumen alrededor del 40% de la energía, y contribuyen en forma significativa en el uso y descarga de agua, así como en la generación de residuos de todo tipo. LA ENERGÍA, TIPOS, PRODUCCIÓN, SUMINISTRO Y APLICACIÓN Entre las causas que caracterizan los problemas ambientales que hoy se viven, forzosamente se llega a la conclusión que muchos de ellos se derivan de los patrones actuales de consumo de los recursos y de la gran cantidad de residuos generados, en gran parte en la vivienda y en los desarrollos habitacionales. Cada día se construyen más edificaciones, tan sólo en materia habitacional se tiene proyectado el financiamiento para casi un millón de viviendas cada año durante los próximos años, las cuales contribuirán de manera significativa al uso de de recursos esenciales como el agua y la energía y al uso ineficiente del suelo, con sus respectivos impactos. Las edificaciones pueden ayudar a minimizar los problemas ambientales durante el ciclo de vida de las construcciones alcanzando un desarrollo sustentable, utilizando prácticas y materiales respetuosos del medio ambiente: desde la selección del sitio y ubicación del desarrollo habitacional, el diseño, construcción y operación, hasta su demolición. 1.1 TIPOS DE ENERGÍA La energía se puede entender como la capacidad que tiene un cuerpo o un sistema para realizar un trabajo o producir algún cambio o transformación. Tales cambios pueden ser movimiento, calentamiento o alteraciones en dicho cuerpo. La energía que posee un cuerpo es única; sin embargo, esta puede manifestarse en la naturaleza de distintas formas capaces, a su vez, de transformarse en otro tipo de energía. La energía es la capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo, por ejemplo; cuando corremos empleamos nuestra energía para realizar un trabajo, lo mismo sucede con la energía, y las formas mas comunes son las siguientes: Energía Mecánica: es la que posee los cuerpos debidos a su movimiento (un motor, por ejemplo). Existen dos tipos de energía mecánica: la potencial y la cinética. La energía potencial es la que tienen los cuerpos debido a su posición, y la energía cinética la que tienen debido a su velocidad. Es la formada por la suma de la energía cinética, asociada al movimiento, y la potencial, asociada a la fuerza de gravedad. El mas claro ejemplo de la generación de esta energía es la proporcionada por los aerogeneradores, los cuales a base del movimiento generado por sus palas generan la potencia para generar energía. Figura No. 1 Aerogeneradores, ejemplo de productores de energía eléctrica Fuente: Renovables Verdes, 2017. Energía Térmica: es la energía que posee un cuerpo en virtud de la cantidad de calor que puede absorber o ceder. Así cuando calentamos agua, la estamos transfiriendo energía térmica. Es la energía que pasa de un cuerpo a otro cuando están a distinta temperatura. Aunque se relaciona con la temperatura no es lo mismo que ésta. Se debe al movimiento de las moléculas de los cuerpos. Cuanto más rápidamente se muevan sus moléculas, mayor energía calorífica tendrá el cuerpo y mayor será su temperatura. La figura numero 2 muestra gráficamente como es que funciona la energía térmica y la transmisión de energía entre un objeto y otro, ya sea por convección, conducción o radiación, cabe mencionar que este tipo de energía funciona de igual forma en edificios por medio de sus materiales. Figura No. 2 Ejemplos de energía térmica Fuente: Area ciencias, 2014. Energía Química: es la energía que posee un cuerpo debido a su estructura interna (molecular, atómica o nuclear). Por ejemplo, cuando quemamos carbón extraemos la energía que enlaza unos átomos con otros. La energía química es el tipo de energía que acumulan las pilas. Es la energía asociada a las reacciones químicas. Estas reacciones, como la combustión de gas, son exotérmicas y liberan calor. Es la energía que tiene un cuerpo debida a los átomos y moléculas que lo constituyen. Se libera cuando se produce una reacción química. Aunque todos los cuerpos tienen energía química no en todos es aprovechable, los combustibles, como la gasolina, el gasoil o el carbón son sustancias que almacenan gran cantidad de energía química que puede ser liberada. En la siguiente figura se muestra el más claro ejemplo de energía química, las baterías, las cuales pueden guardar energía y después ser utilizada para el funcionamiento de diversos elementos. Figura No. 3 Baterías con energía química Fuente: Lesdefinitions, 2015. Energía Eléctrica: es la que poseen las cargas eléctricas en movimiento. Debido a su capacidad para transformarse en otras formas de energía, es la adecuada en muchas máquinas. Es la energía que tiene un cuerpo cuando se somete a la acción de cargas eléctricas. Es la más fácil de transportar, por lo que la mayor parte del consumo de energía en los hogares se hace a través de energía eléctrica y la mayoría de las centrales que producen energía producen energía eléctrica. Está relacionada con el movimiento de las cargas eléctricas a través de los materiales conductores como se muestra en la siguiente figura. Figura No. 4 Transporte de energía eléctrica Fuente: Lifeder, 2010. Existen diversas formas de energía, sin embargo, las anteriores son las más comunes y más utilizadas. Todas estas formas de energía se pueden clasificar en dos tipos: • • Energía primaria. Es la energía disponible en la naturaleza sin necesidad de ser transformada (gas, carbón, etc). Energía secundaria. Es la energía resultado de la transformación de las energías primarias (energía eléctrica). Todas las formas de energía se encuentran en un constante proceso de transformación. La energía eléctrica se transforma en energía radiante a través de una bombilla; la energía cinética del viento se convierte en energía eléctrica gracias a un aerogenerador por mencionar algunos ejemplos. 1.2 FUENTES DE ENERGÍA Las fuentes de energía son los recursos existentes en la naturaleza de los cuales podemos obtener energía utilizable en alguna de las formas definidas anteriormente. Podemos clasificarlas, atendiendo su origen, en: • • No renovables. Se encuentran en cantidades limitadas y en ellas la velocidad de regeneración es inferior a la de consumo. Renovables. Son inagotables, ya que se regeneran a un ritmo superior al que se consumen. Para reforzar lo anterior, la siguiente tabla numero 1 indica las clasificaciones de energía en diferentes formas dependiendo del criterio que se adopte. Figura No. 5 Clasificación de fuentes de energía CRITERIO CLASIFICACIÓN DECRIPCIÓN Renovables Fuentes de energía abundantes en la naturaleza e inagotables Atendiendo a su disponibilidad en la No renovables Pueden ser abundantes o no en la naturaleza, pero naturaleza y su se agotan al utilizarlas y no se renuevan a corto capacidad plazo, dado que necesitan millones de años para de regeneración volver a formarse. Son las más que se usan en la actualidad. Convencionales Son las más usadas en los países industrializados, como la energía procedente de las combustibles Atendiendo a su fósiles; son importantes en la economía de estos uso en cada país países No convencionales Son fuentes alternativas de energía que está o alternativas empezando su desarrollo tecnológico Limpias o no Son fuentes cuya obtención produce un impacto contaminantes ambiental mínimo; además, no generan subproductos tóxicos a contaminantes Atendiendo a su impacto ambiental Contaminantes Se trata de fuentes que producen efectos negativos en el medio ambiente, algunas por su forma de obtención (minas, construcciones, talas); otras en el momento de su uso (combustible en general); y algunas producen subproductos contaminantes (residuos nucleares). Fuente: Elaboración propia con base en González, 2014. altamente 1.3 GENERACIÓN DE ENERGÍA Para producir energía eléctrica necesitamos un dispositivo que cree y mantenga una diferencia de potencial (diferencia de carga) entre dos puntos para que se pueda producir un flujo de electrones, es decir, una corriente eléctrica. La energía eléctrica se genera de 3 formas diferentes: Mediante transformaciones químicas: Por ejemplo, como ocurre en las pilas o baterías. Las pilas y baterías transforman la energía química que contienen en energía eléctrica. En el interior de pilas y baterías existen soluciones con determinados componentes químicos, que al reaccionar entre sí producen una corriente eléctrica. Mediante la luz solar: Como ocurre en las células solares o fotovoltaicas. Existen ciertos materiales que presentan la propiedad de emitir electrones cuando la luz solar incide sobre ellos (efecto fotoeléctrico). Las células fotovoltaicas son dispositivos construidos con materiales fotoeléctricos que realizan una conversión de energía solar luminosa en energía eléctrica. Las células solares se emplean en la generación de electricidad en centrales solares fotovoltaicas. Mediante generadores eléctricos: La inducción electromagnética es la base del funcionamiento de los generadores eléctricos más utilizados. Son generadores que transforman energía mecánica de rotación en energía eléctrica y se utilizan, por ejemplo, en las centrales eléctricas. 1.3.1 CENTRALES DE GENERACIÓN Las centrales de generación son instalaciones capaces de obtener energía final, la electricidad, a partir de diferentes tipos de fuentes de energía primaria. Tradicionalmente, este tipo de centrales generan la electricidad a partir de energías no renovables, como el carbón, el gasóleo o el gas natural. Con el avance de las tecnologías y la aparición de una mayor preocupación por el desarrollo sostenible, surgieron otro tipo de centrales de generación basadas en energías renovables. Los tipos de centrales están directamente relacionados con la energía primaria que utilizan para generar la electricidad. Así, podemos distinguir entre centrales de ciclo combinado, que emplean gas natural o los parques eólicos, que aprovechan el viento para generar electricidad. Estos son sólo dos ejemplos, pero los tipos son tan abundantes como tipos de energía primaria existen: carbón, gas natural, gasóleo, radiación solar, viento, mareas, biomasa. La manera más habitual de producir electricidad se basa en transformar la energía contenida en la energía primaria en energía mecánica a través de diferentes procesos para poder, con ayuda de un generador, convertir esta energía en electricidad. Cada central de generación tiene sus propias características para obtener la electricidad, lo que dificulta explicar de forma resumida su origen. Por ese motivo, a continuación, se muestra de forma general las principales características de los diferentes tipos: Central de carbón, gasóleo y gas natural: este tipo de centrales obtienen la electricidad mediante la combustión de combustibles fósiles. El calor generado calienta agua a alta presión que mueve una turbina que está conectada a un generador eléctrico donde se obtiene la electricidad. Central de ciclo combinado de gas natural: es una instalación similar a la anterior, pero de mayor eficiencia ya que posee dos circuitos conectados a un generador. Uno de ellos, sigue el mismo funcionamiento explicado en el punto anterior, y el otro se trata de un ciclo agua-vapor que emplea el calor remanente de los gases de la combustión. Central nuclear: es un tipo de central en la que el agua se calienta a alta presión mediante el calor liberado en la fisión nuclear. Ese vapor a presión, al igual que los casos anteriores, moverá una turbina conectada a un generador eléctrico. Central de biomasa: estas instalaciones tienen el mismo funcionamiento que las centrales de combustibles fósiles. La diferencia fundamental esta en el tipo de combustible empleado. Estas centrales usan biomasa, un combustible de origen renovable. Central hidráulica: este tipo de instalaciones suele estar situada en embalses donde se acumula el agua. La electricidad se obtiene mediante el giro de las turbinas, conectadas a un generador, que se mueven mediante el agua almacenada que cae desde gran altura. Parque eólico: estas centrales están formadas por aerogeneradores. Estos molinos eólicos poseen unas aspas, que sería equivalente a las turbinas de las otras centrales, y un generador. La electricidad se genera orientando las palas al viento para que éste las mueva. Huerto solar: es el nombre que recibe las centrales que generan la electricidad a partir de la radiación solar. Este caso es el único que no emplea la energía mecánica, sino que genera la electricidad a través de una serie de reacciones químicas que se producen en los paneles solares. Podemos concluir que la generación de la electricidad es un proceso muy variado dependiendo de la energía primaria utilizada y que aunque las centrales de carbón, gasóleo, gas natural, nucleares e hidráulicas son las más extendidas en todo el planeta, actualmente, se está potenciando especialmente el uso de energía primaria renovable para disminuir la contribución de la generación de electricidad al cambio climático. 1.4 FUNCIONAMIENTO DE LAS CENTRALES ELECTRICAS CENTRALES ELÉCTRICAS CONVENCIONALES: 1. En la caldera se realiza la combustión de la fuente energética correspondiente (carbón, petróleo y gas). La 2. energía térmica generada calienta un circuito de agua y la transforma en vapor de agua a alta presión y temperatura. 3. El vapor se lleva hasta una turbina de vapor, donde la mueve y genera un movimiento rotacional del eje. 4. El eje, unido al alternador, hace que éste genere energía eléctrica, la cual se transforma y se vierte a la red. 5. Una vez que el vapor de agua mueve el conjunto turbina-alternador, se convierte en agua en el condensador 6. y a continuación se enfría en la torre de condensación con el objetivo de reiniciar el ciclo. Figura No. 6 Ciclo de producción de centrales convencionales Fuente: González, 2014. CENTRALES TÉRMICAS DE CICLO COMBINADO Son centrales que utilizan como combustible el gas natural y son más eficientes que las convencionales porque reutilizan la energía remanente de los gases de combustión. La energía térmica del combustible se transforma en electricidad mediante dos ciclos: el correspondiente a una turbina de gas y el convencional de agua/turbina de vapor: • En una turbina de gas se produce la combustión de gas. Los gases de combustión que se producen se conducen hasta una turbina de gas donde la energía se transforma en energía mecánica de rotación que se transmite al alternador acoplado, donde se produce la energía eléctrica. • A la salida de la turbina de gas, estos gases de combustión que aún están a una temperatura elevada se usan para generar vapor de agua, que será llevada a una turbina de vapor que acoplada a otro alternador producirá energía eléctrica. • Conviene señalar que el desarrollo actual de esta tecnología tiende a acoplar las turbinas de gas y de vapor al mismo eje, accionando así conjuntamente el mismo alternado. La figura numero 7 muestra el proceso de producción de las centrales de ciclo combinado en seis etapas de generación. Figura No. 7 Ciclo de producción de centrales combinadas Fuente: González, 2014. CENTRALES NUCLEARES Las centrales nucleares son un tipo de central térmica que se diferencia de las anteriores en que la energía calorífica que mueve la turbina no procede de la combustión del carbón, el gas o el petróleo sino de la fisión de átomos radiactivos. Se caracterizan por su gran potencia. Los núcleos de algunos átomos, como el uranio, son inestables. Esto significa que, de forma natural en un período de tempo más o menos largo, acaban rompiéndose para formar otros átomos diferentes que tienen núcleos más pequeños. Este fenómeno, la rotura del núcleo de los átomos para formar átomos más pequeños, se denomina fisión nuclear. Cuando se produce la fisión de un núcleo atómico se desprende una gran cantidad de energía que antes era utilizada por el núcleo para mantenerse unido. El funcionamiento de una central nuclear es similar al de una central térmica, pero en lugar de generarse el calor en una caldera por combustión de carbón, el calor se genera en un reactor nuclear. En el reactor se producen reacciones de fisión (ruptura) de los núcleos atómicos del combustible nuclear (generalmente uranio enriquecido). Estas reacciones liberan una gran cantidad de energía en forma de calor, para calentar el agua y transformarla en el vapor a presión que moverá las turbinas de un generador. Estas centrales son muy eficientes: proporcionan mucha energía con poco combustible. Además, no emiten gases contaminantes a la atmósfera, tal sólo vapor de agua desde la torre de refrigeración. Sin embargo, la energía nuclear tiene un grave inconveniente: genera residuos radiactivos que son difíciles de almacenar de forma segura y, además, existen riesgos de graves accidentes, como el ocurrido en Chernobyl (Ucrania), en el año 1986, cuando se incendió un reactor y escaparon sustancias radiactivas tóxicas que se extendieron por casi toda Europa. Figura No. 8 Ciclo de producción de centrales nucleares Fuente: González, 2014. CENTRALES HIDROELÉCTRICAS Las centrales hidroeléctricas se basan en el aprovechamiento de la energía potencial y/o cinética del agua de los ríos. El agua se lleva a una turbina, donde mueve los álabes y genera un movimiento de rotación de su eje; dicho eje está unido al alternador, el cual general la energía eléctrica. La potencia eléctrica de una central hidroeléctrica depende tanto del caudal turbinado como de la altura del salto. En función del caudal y la altura, el agua dispone de más energía potencial o más energía cinética, y ello permite distinguir dos tipos de centrales hidráulicas: • Centrales hidroeléctricas de agua fluyente. No cuentan con reserva de agua y, por lo tanto, turbinan el agua de la que disponen en cada momento. Son centrales con gran caudal, pero poco salto. La construcción se realiza sobre el propio cauce del río. • Centrales hidroeléctricas de reserva. Necesitan de la construcción de un embalse, donde se almacena energía potencial y, por lo tanto, permiten gestionar la producción. En este caso, el salto es mayor, mientras que el caudal es más pequeño. Figura No. 9 Ciclo de producción de centrales hidroeléctricas Fuente: González, 2014. Ventajas: es una fuente de energía limpia, sin residuos y fácil de transportar. Además, el agua embalsada permite regular el caudal del río. Inconvenientes: La construcción de centrales hidroeléctricas es costosa y se necesitan grandes tendidos eléctricos. Además, los embalses producen pérdidas de suelo productivo y fauna terrestre debido a la inundación del terreno. 1.5 ENERGÍAS ALTERNATIVAS Además de las centrales convencionales estudiadas, existen otras instalaciones cuyo objetivo también es obtener energía eléctrica. Son las fuentes de energía alternativas, con menos repercusiones negativas para el medio ambiente. 1.5.1. PARQUES EÓLICOS Un parque eólico es una instalación en la que se aprovecha la energía cinética del viento para generar energía eléctrica. Está constituido por un conjunto de aerogeneradores en los que el movimiento de las aspas se aprovecha para obtener energía eléctrica. La potencia de un aerogenerador depende fundamentalmente de la velocidad del viento, del área que abarcan las aspas y de un coeficiente propio de cada aerogenerador. Existen diversos modelos de aerogeneradores, pero los que se utilizan para producción de energía eléctrica son de eje horizontal y disponen de tres palas, debido a que son los que más rendimiento proporcionan. Las principales partes de un aerogenerador son: • El rotor, que está formado por varias palas unidas en un buje, de modo que, cuando el viento incide sobre las palas, el conjunto gira. • La góndola, en la que se encuentra el multiplicador que tiene la función de acondicionar la velocidad de giro del rotor a la velocidad que interesa en el • alternador, que transforma la energía mecánica en energía eléctrica. La torre, que soporta la góndola y cuya función es mantener el rotor elevado para aprovechar mejor el viento. Figura No. 10 Partes de un aerogenerador Fuente: González, 2014. Ventajas: es una fuente de energía inagotable y, una vez hecha la instalación, gratuita; y además no contamina. Al no existir combustión, no produce lluvia ácida, no contribuye al aumento del efecto invernadero, no destruye la capa de ozono y no genera residuos. Inconvenientes: es una fuente de energía intermitente, ya que depende de la regularidad de los vientos. Además, los aerogeneradores son grandes y caros. 1.5.2 CENTRALES SOLARES FOTOVOLTAICAS Algunos materiales emiten electrones cuando incide luz sobre ellos. La circulación de estas cargas eléctricas crea una corriente eléctrica. A este fenómeno se le llama efecto fotoeléctrico. Estos materiales forman las células solares o fotovoltaicas. Un panel solar está formado por varias células solares. Los paneles fotovoltaicos generan corriente continua pero la electricidad que se consume en nuestras casas es de corriente alterna. Para transformar la corriente continua en corriente alterna se utiliza un elemento que se llama convertidor. La corriente eléctrica generada por los paneles fotovoltaicos puede consumirse en el momento o acumularse en un sistema de baterías. Así se podrá disponer de la energía eléctrica fuera de las horas de sol. Para mejorar el rendimiento de los paneles fotovoltaicos suelen colocarse sobre un elemento que se orienta con el Sol siguiendo su trayectoria, desde el amanecer hasta el anochecer, con el fin de que los rayos siempre incidan perpendicularmente al panel. Figura No. 11 Células fotovoltaicas Fuente: González, 2014. Ventajas: es una energía no contaminante y proporciona energía barata en países no industrializados. Inconvenientes: es una fuente energética intermitente, ya que depende del clima y del número de horas de Sol al año. 1.5.3 ENERGÍA DE LA BIOMASA La biomasa energética es toda materia orgánica, originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía. Podemos utilizar la biomasa de las siguientes formas: • Residuos forestales o agrícolas. Mediante su combustión en una caldera doméstica o industrial se obtiene energía calorífica utilizable como calefacción o para mover una turbina de vapor y generar energía eléctrica en • un alternador. Residuos agrícolas o animales. Mediante un proceso de fermentación podemos obtener gas metano o alcoholes utilizables como biocombustible. Por ejemplo, el 23% de los vehículos ligeros en Brasil está preparados para funcionar con etanol. Brasil lleva más de 30 años desarrollando la industria del etanol como combustible a partir de la producción y el refinado de la caña • de azúcar. Residuos sólidos urbanos (RSU). Las basuras que generamos pueden usarse para, mediante procesos bioquímicos, podemos obtener biogás, y a partir de él, energía. Ventajas: es una fuente de energía limpia y con pocos residuos que, además, son biodegradables. Se producen de forma continua como consecuencia de la actividad humana. Inconvenientes: se necesitan grandes cantidades de plantas y por tanto de terreno cultivable. Se intenta "fabricar" el vegetal adecuado mediante ingeniería genética. Su rendimiento es menor que el de los combustibles fósiles y produce gases, como el dióxido de carbono, que aumentan el efecto invernadero. 1.6 SUMINISTRO DE ENERGÍA El sistema de suministro eléctrico comprende el conjunto de medios y elementos útiles para la generación, el transporte y la distribución de la energía eléctrica. Este conjunto está dotado de mecanismos de control, seguridad y protección. Constituye un sistema integrado que además de disponer de sistemas de control distribuido, está regulado por un sistema de control centralizado que garantiza una explotación racional de los recursos de generación y una calidad de servicio acorde con la demanda de los usuarios, compensando las posibles incidencias y fallas producidas. Con este objetivo, tanto la red de transporte como las subestaciones asociadas a ella pueden ser propiedad, en todo o en parte y, en todo caso, estar operadas y gestionadas por un ente independiente de las compañías propietarias de las centrales y de las distribuidoras o comercializadoras de electricidad. Asimismo, el sistema precisa de una organización económica centralizada para planificar la producción y la remuneración a los distintos agentes del mercado si, como ocurre actualmente en muchos casos, existen múltiples empresas participando en las actividades de generación, distribución y comercialización. En la figura siguiente, se pueden observar en un diagrama esquematizado las distintas partes componentes del sistema de suministro eléctrico: Figura No. 12 Diagrama esquematizado del Sistema de suministro eléctrico. Fuente: S/A, 2014. Su distribución está constituida por redes eléctricas en diferentes niveles de tensión, entre ellas: A. La red troncal se integra por líneas de transmisión y subestaciones de potencia a muy alta tensión (400 kV y 230 kV), que transportan grandes cantidades de energía entre regiones. Es alimentada por las centrales generadoras y abastece al sistema de subtransmisión, así como a las instalaciones en 400 kV y 230 kV de algunos usuarios industriales. Actualmente CFE cuenta con 47,010 km de estas líneas. B. Las redes de subtransmisión en alta tensión (entre 161 kV y 69 kV) tienen una cobertura regional. Suministran energía a las de distribución en media tensión y a cargas conectadas en esos voltajes. En la actualidad en CFE existen 47,348 km de estas Líneas. Las redes de distribución en media tensión (entre 60 kV y 2.4 kV) distribuyen la energía dentro de zonas geográficas relativamente pequeñas y la entregan a aquellas en baja tensión y a instalaciones conectadas en este rango de voltaje, cuya longitud total en CFE es de 369,683 km, los cuales incluyen 16,626 km de líneas subterráneas. C. Las redes de distribución en baja tensión (240 V ó 220 V) alimentan las cargas de los usuarios de bajo consumo. CFE cuenta con 236,635 km de líneas en estos voltajes. D. La red de LyFC suma un total de 72,383 km, de los cuales 39,225 km transmiten en tensiones de 400 kV a 6.6 kV. En este total se incluyen las líneas subterráneas. 2. ENERGÍA Y MEDIO AMBIENTE Si bien todos coincidimos en que consumir energía es necesario para nuestro desarrollo económico y social, también tenemos la sensación de que el ritmo actual pone en peligro nuestro estilo de vida. Nuestra conciencia ecológica, más o menos desarrollada, nos alerta de que algunos de los problemas que nos afectan o acechan se agravarán en los próximos años. Sabemos que gracias a la energía es posible tener un estilo de vida que sería imposible disfrutar si no dispusiésemos de ella: entonces, si la energía es un recurso valioso, ¿no deberíamos usarlo bien? ¿deberíamos esforzarnos en ahorrar energía? ¿es necesario cambiar nuestro modelo energético actual? ¿es necesario aumentar la eficiencia energética? 2.1 AGOTAMIENTO DE LAS ENERGÍAS NO RENOVABLES Poniendo el ejemplo de España como país con una gran dependencia energética del exterior, la contribución de la energía nuclear y las denominadas energías fósiles (gas natural, petróleo y carbón) al conjunto de la producción energética es de un 91%. Estas energías tienen un ciclo de formación de millones de años, por lo que, al ritmo de consumo actual, terminarán agotándose o dejarán de ser, a medio plazo, económicamente rentables. De la transformación, transporte y uso final de la energía se derivan importantes impactos medioambientales, tanto de carácter local como global: • En la explotación de los yacimientos se producen residuos, emisiones atmosféricas y contaminación de aguas y suelos. • El proceso de transporte y distribución de la energía para su consumo también afecta al medio ambiente: impactos de las líneas eléctricas, impactos de oleoductos y gasoductos, o hasta las llamadas mareas negras, con dramáticas consecuencias para los ecosistemas y economías de las zonas afectadas. • La generación de la electricidad con plantas nucleares no produce CO2, pero sí residuos radiactivos de difícil y costoso tratamiento. • Por otro lado, el abastecimiento energético, a partir de las energías fósiles, necesita siempre un proceso de combustión que se produce bien en las centrales térmicas, para producir electricidad; o localmente, en calderas y • motores de vehículos. Esta combustión da lugar a la formación de CO2, principal gas de efecto invernadero, y a la emisión de otros gases y partículas contaminantes que dañan la salud. Hay que tener en cuenta que la producción de energía y su uso, tanto en la industria como en los hogares y medios de transporte, es responsable de la mayoría de las emisiones antropogénicas (causadas por el hombre) de CO2. 2.2 IMPACTO AMBIENTAL Se entiende por impacto ambiental al conjunto de posibles efectos negativos sobre el medio ambiente como consecuencia de obras u otras actividades. Todas las fuentes de energía producen algún grado de impacto ambiental: • • La energía eólica produce impacto visual en el paisaje, ruido de baja frecuencia y puede ser una trampa para aves. Las grandes presas provocan pérdidas de biodiversidad, generan metano por la materia vegetal no retirada, provocan pandemias en climas templados y cálidos, inundan zonas con patrimonio cultural o paisajístico, generan el movimiento de poblaciones completas y aumentan la salinidad de los cauces fluviales. La construcción de diques y presas para aprovechar las mareas se ha ralentizado por los altísimos costos iniciales y el impacto ambiental que • • suponen. La energía solar es quizás la menos agresiva con el medio ambiente pero los costes energéticos para producir los paneles solares son tan altos, que se necesita mucho tiempo en amortizar la inversión. La energía de la biomasa es contaminante ya que produce gases que favorecen el efecto invernadero. Estos gases, con posterioridad, son reabsorbidos por las plantas disminuyendo así el impacto ambiental. Además, necesita de tierras cultivables para su desarrollo, disminuyendo así la cantidad de tierras destinadas a la agricultura y la ganadería. 2.3 CONSUMO EXCESIVO DE ENERGÍA El consumo de energía por parte del ser humano plantea los siguientes problemas: • Las fuentes de energías no renovables se agotan a medida que se consumen, por lo que hay que ahorrarlas para aminorar las consecuencias mientras no sean sustituidas por otras nuevas. • La combustión de los combustibles origina gases y hollín que ensucian el aire que respiramos. • Las centrales nucleares no contaminan el aire, pero en cambio, sus residuos son altamente peligrosos y pueden contaminar gravemente el medio ambiente en caso de accidente. El consumo de energía afecta de muchas maneras al medio ambiente, desde la emisión de compuestos tóxicos a la atmósfera al ruido que generan las palas de los aerogeneradores. Los principales efectos de la energía sobre el medio ambiente son: • • Humos y partículas en suspensión • de carbono. • Contaminación de las aguas • Residuos mineros Emisión de gases tóxicos, óxidos de nitrógeno, dióxidos de azufre y dióxido • Ruido • Residuos radiactivos Impacto sobre el paisaje Es un hecho que el clima global está siendo alterado como resultado del aumento de concentraciones de gases que favorecen el efecto invernadero tales como el dióxido de carbono, metano, óxidos nitrosos y clorofluorocarbonos. Estos gases cada vez retienen más la radiación infrarroja terrestre y se espera que hagan aumentar la temperatura planetaria entre 1,5 y 4,5 °C. Este aumento globa l de la temperatura afecta al régimen global de lluvias y a las corrientes marinas. Estos potenciales cambios harán grandes alteraciones en los ecosistemas terrestres. 2.4 DESARROLLO SOSTENIBLE Un desarrollo es sostenible cuando es capaz de satisfacer las necesidades actuales sin comprometer los recursos de las futuras generaciones. Talar árboles asegurando la repoblación es una actividad sostenible. Por contra, consumir petróleo no es sostenible ya que hoy en día no se conoce ningún sistema para crear petróleo. Hoy en día muchas de las actividades humanas no son sostenibles a medio y largo plazo tal y como hoy están planteadas. Para conseguir un desarrollo sostenible: • Trataremos de usar la energía de una manera más eficiente e ir empleando • cada vez más las energías renovables. • ahorra en Es preferible consumir energías de fuentes cercanas que lejanas, así se • los transportes que consumen energía. • eólica. Es preferible consumir energías renovables como la procedente del Sol o la Estas energías son inagotables mientras el Sol siga brillando. Son energías limpias y se puede usar en muchos casos en pequeñas instalaciones • reduciendo los costos de transporte. • ambiental. Son preferibles las fuentes de energía que causen el menor impacto No se debe olvidar el uso de la energía procedente de la biomasa ya que es un gran paso hacia la eliminación de residuos orgánicos. 3.1 ENERGÍA Y VIVIENDA La vivienda y su entorno urbano son elementos básicos que sustentan la vida diaria en México y cada día se comprueba cómo un diseño adecuado, una ubicación apropiada, una correcta planeación urbana y regional, el diseño arquitectónico, un proceso de edificación y una operación de la vivienda efectivos, van a tener repercusión no solo en la productividad económica, sino también en la salud de sus habitantes y en el medio ambiente natural. Se considera que los Desarrollos Habitacionales Sustentables son aquellos que respetan el clima, el lugar, la región y la cultura, incluyendo una vivienda efectiva, eficiente y construida con sistemas constructivos y tecnologías óptimas para que sus habitantes puedan enfrentar las condiciones climáticas extremas que prevalecen en algunas zonas del país; y, que facilitan el acceso de la población a la infraestructura, el equipamiento, los servicios básicos y los espacios públicos de tal manera que sus ocupantes sean enriquecidos por el entorno. El total del consumo de energía en el sector doméstico asciende a 42 millones de toneladas equivalentes de petróleo (tep). La unidad tep es la que se utiliza corrientemente para medir el consumo de energía final. Expresado en términos de consumo medio por hogar y año, tenemos aproximadamente tres toneladas equivalentes de petróleo para un domicilio medio ocupado por tres personas, es decir, el equivalente a más de 2,5 litros de petróleo por persona al día. Figura No. 13 Distribución de consumo energético de una vivienda. Fuente: S/A, 2014. Aunque el consumo de energía se mide en tep, en realidad el sector doméstico utiliza muchos tipos de combustibles diferentes, algunos procedentes del petróleo, pero otros no. La electricidad supone la tercera parte del consumo de energía en los hogares. Y la electricidad, a su vez, se produce en centrales térmicas (que queman carbón, petróleo o gas), nucleares y renovables (principalmente hidráulicas y eólicas). Un minúsculo porcentaje procede de paneles fotovoltaicos. Es el uso más versátil de todos, empleado para todo tipo de aplicaciones. Butano y propano (gases licuados del petróleo) suponen una quinta parte. Se emplean en calefacción, producción de agua caliente y cocinas. Los combustibles sólidos incluyen carbones y leñas. Se utilizan casi exclusivamente para calefacción, y suponen una quinta parte del consumo total. El gas natural es el tipo de energía doméstica de más rápido crecimiento. Se usa para las mismas aplicaciones que los gases licuados del petróleo, y supone una sexta parte del consumo. El gasóleo C supone algo más del 10% del consumo. Se usa exclusivamente para calefacción y agua caliente. La energía solar térmica (paneles solares para producir agua caliente) supone un porcentaje muy pequeño del consumo total. No obstante, parece estar en crecimiento, y desde luego es un tipo de energía ideal para ciertas aplicaciones en el sector doméstico. Como se deduce de esta lista, los hogares se abastecen en un 80/90% de energía fósil (carbones, derivados del petróleo y gas natural). La energía renovable procede de la electricidad generada en centrales hidráulicas, de la leña y de los paneles solares, tanto térmicos como fotovoltaicos, así como de las centrales eólicas. CONCLUSIÓN El excesivo consumo energético que generamos actualmente los seres humanos se ha convertido en un serio problema para las generaciones futuras y para el desarrollo del medio ambiente en general. Si bien, la energía eléctrica es un elemento circunstancial para la ejecución de muchas de las actividades que desarrollamos todos los días, es posible reducir nuestro consumo a lo largo del día. Ahora bien, ¿por qué se relaciona directamente con la arquitectura a este problema? Anteriormente analizamos el impacto de las edificaciones sobre el consumo energético, el cual significa un alto índice en el gasto de este, por lo tanto, existe una gran preocupación por dotar a estos espacios con estrategias y sistemas que permitan la disminución de este consumo. En definitiva, el tomar medidas de prevención en el cuidado del medio ambiente en relación con las edificaciones donde habitamos, es sin duda alguna una estrategia la cual debe ser contemplada al iniciar cualquier proyecto, a fin de obtener beneficios propios y a la vez no comprometer a las generaciones futuras, brindando un entorno adecuado y sobre todo habitable. La mentalidad de las generaciones actuales se ha empapado de información sobre una idea que han vendido los últimos años el “desarrollo sustentable” pero, pocos conocen el verdadero significado, por ello, es importante conocer desde las bases de la generación de la energía y la forma en que se produce para comprender concretamente como reducir el consumo de una edificación. Para concluir, con certeza lo analizado hasta aquí poco incidirá en la sociedad directamente, desde otro punto de vista, es primordial el medio académico o profesional de licenciaturas como Arquitectura para fomentar o hacer conciencia en los estudiantes sobre los efectos que contrae una edificación en el medio ambiente, creando así profesionales capaces de identificar estrategias bioclimáticas y de sustentabilidad, aplicándolas consecuentemente en la vida profesional. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Aguirre, V., (2014). LAS DIVERSAS CERTIFICACIONES APLICABLES A LOS EDIFICIOS SUSTENTABLES EN MÉXICO. México: Diseño y Edificación. Comisión para la cooperación ambiental. (2008). Edificación Sustentable en América del Norte. Informe del Secretariado al Consejo conforme al artículo 13 del Acuerdo de Cooperación Ambiental de América del Norte. Montreal: Comisión para la Cooperación Ambiental. p.4, 22, 124-125. CONAVI. (2008). Criterios e indicadores para los desarrollos habitacionales sustentables en México. México, D.F., México: Comisión Nacional de Vivienda. González. (2014). La energía. S/L: DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA ENERGÍA 3º ESO. CIDEAD. (2010). La energía y el medio ambiente. S/L: Ciencias de la Naturaleza. ANEXOS A. POBLACIÓN MUNDIAL Figura No. 14 Estadísticas sobre la población mundial en los últimos quince años. 7.6 7.4 MILLONES 7.2 7 6.8 6.6 6.4 6.2 6 2000 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2015 AÑO POBLACIÓN Fuente: United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division. World Population Prospects: The 2015 Revision.