Material y métodos

En esta sección explicamos el desarrollo de las aptitudes propuestas con el apoyo de un prototipo.


CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPO I. Acondicionamiento de estructura.

Para la realización de nuestro prototipo, estuvimos varios días pensando sobre cuál era el material idóneo. Al principio, manejábamos distintas propuestas, en la que una de las opciones era utilizar unas tablas de madera que había en nuestro instituto a las que anteriormente no se les había dado ningún uso, y enlucir la cara externa del edificio; pero finalmente nos decidimos a fabricar dos edificios semejantes en cuanto a estructura, sin embargo, uno de ellos no poseía la fachada textil ni el tejado a dos aguas inverso.

Nuestra intención fue exponer ambos edificios al sol, calcular con termómetros la temperatura interior de cada maqueta y de este modo conocer la diferencia de temperatura que nos proporcionaba la fachada textil.

En el siguiente boceto se muestran las medidas que utilizamos.

Como hemos mencionado anteriormente, en la azotea dispondremos de una cubierta vegetal con el objetivo de  aminorar aún más la temperatura del edificio, o de un sistema de recogida de agua (proveniente  de las precipitaciones) para disminuir el consumo de las cisternas; dependiendo del lugar geográfico y de sus condiciones medioambientales.

En la parte frontal del edificio se encuentra la fachada textil enrollable, gracias a dos motores de LEGO, alojados en los laterales de la repisa con un eje a modo de tornillo sinfín. Además, está conectado con el bloque EV3 y a un sensor de luz y de contacto a modo de final de carrera. Este sensor desempeña una función vital en el funcionamiento de las conductas domóticas, ya que hace una lectura del valor de la luz reflejada y es asimilado por el bloque EV3 una vez ya programado.

            

En caso de que se disponga de un sistema de recogida de agua, el prototipo lo hemos acondicionado con un techo a dos aguas inverso, de manera que el agua será recogida mediante una canaleta y conducida hasta un depósito de pluviales mediante manguitos, que por la fuerza de gravedad llenará las cisternas.

Si el depósito está lleno al igual que las cisternas, automáticamente se descarga en el riego de los jardines o parques de la urbanización.

En el vídeo que mostramos a continuación podemos observar una simulación del sistema de recogida de pluviales. 

El depósito que utilizamos en el vídeo no es el definitivo, es un depósito provisional. 

Finalmente decidimos utilizar uno más sofisticado, puesto que su rigidez y calidad era mucho mejor, además tenía unas boquillas para encajar los tubos de plástico que empleamos, uno de ellos conectado a la canaleta que dirige el agua recogida mediante el tejado a dos aguas inverso hacia el depósito, y otro que es la salida del agua del depósito, es decir, distribuye este agua almacenada para poder ser utilizada en diversas acciones nombradas anteriormente.

Depósito definitivo

Hemos empleado conglomerado con un grosor de 18 milímetros para poder atornillarlo y así quede bastante resistente, unas escuadras para que la azotea sea desmontable, unas piezas rectangulares para sujetar la guía de acero inoxidable, fibra textil e hilo de cobre para enrollarlo a la guía , silicona para sellar las juntas, dos motores de LEGO, sensores de contacto y luz, manguitos y algunas bridas.

Entre las herramientas usadas se encuentran destornilladores planos y de estrella, una sierra de calar, una lima, una lija, un punzón y un taladro.

CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPO II. Fachada textil.

En la fachada frontal de nuestro edificio vamos a incluir una fachada textil, pero ¿qué son las fachadas textiles?

Las fachadas textiles constituyen una de las soluciones más eficientes de la arquitectura contemporánea. Consiste en cubrir parcial o completamente las fachadas de los edificios con una lona, normalmente microperforada, dotándolos de una protección solar que hace reducir el consumo eléctrico e incrementando el confort visual. Además, también permite la personalización del inmueble con la incorporación de logotipos o imágenes temáticas.

Las fachadas textiles han generado mucho mercado a nivel mundial debido a su versatilidad y espectaculares diseños, lo que las han convertido en una tendencia en la arquitectura de vanguardia. Estas pueden ser de diferentes tipos en función de nuestras necesidades, son ignífugas y resistentes frente a los rayos ultravioletas. Soportan temperaturas de entre 30 y 70 grados y son 100% reciclables. Su instalación es totalmente flexible y los paneles se cambian fácil y rápidamente.

Vídeo explicativo del prototipo

Las fachadas textiles suelen estar fabricadas por distintos materiales que tienen diferentes características y usos. Algunos de los materiales empleados son polímeros, que son macromoléculas (normalmente orgánicas) formadas por la unión mediante enlaces covalentes (unión de átomos no metálicos) de una o más unidades simples llamadas monómeros.

Los materiales más comunes son los siguientes:

- Membrana textil de fibra acrílica (una fibra sintética elaborada a partir de acrolinitrilo, del cual deriva su nombre genérico).

- Membrana textil de ETFE (un polímero termoplástico con gran resistencia al calor, a la corrosión y a los rayos ultra violeta).

- Membrana textil de tenara (un tipo de hilo de coser).

- Membrana textil de PVC (policloruro de vinilo).

- Membrana textil de fibra de vidrio (un material formado por numerosos filamentos poliméricos basados en dióxido de silicio extremadamente finos).

- Membrana textil de PTFE recubierto de fibra de vidrio (politetrafluoroetileno, un polímero similar al polietileno).

- Membrana de tejido de vidrio recubierta de PVC.

Las características más importantes y destacadas de las fachadas textiles son las siguientes.

Las fachadas textiles son livianas. Su bajo peso propio facilita su montaje. Son translucidas; se permite la visibilidad desde el interior al exterior con un confort visual óptimo. La posibilidad de imprimir las superficies permite utilizarlas como modo gráfico.

Su durabilidad y su no necesidad prácticamente de mantenimiento las hace que sean una inversión muy rentable. Las fachadas textiles ahorran grandes cantidades de energía, debido a que nos ofrecen protección frente a las variaciones de temperatura en todas las épocas del año entre otras más funciones. Esto nos hace ahorrar entre un 30% y un 40% en calefacción y aire acondicionado, lo que conlleva a una menor emisión de gases nocivos y contaminantes a la atmósfera por la quema de combustibles fósiles.

Las fachas textiles tienen una media de transmisión de calor de un 35%. Tienen una absorción solar de un 50% y su reflexión solar está en función de la tonalidad del color empleado. La suma de estos tres factores constituye el 100% de la energía que incide sobre estas fachadas textiles.

Fachada textil

Las guías empleadas para la sustentación de nuestra fachada textil serían unos tubos microperforados con el objetivo de aprovechar al máximo nuestro sistema de recogida de pluviales. Mediante unos conductos el agua del depósito será dirigida hacia estos tubos y pulverizada en la fachada. Esta acción ayudaría al descenso de la temperatura del interior del edificio. 

Como ya sabemos, el agua hierve a 100ºC pero comienza a evaporarse mucho antes, debido al calor desprendido por la fachada del edificio, el agua se evapora absorbiendo ese calor y enfriando la fachada. Esta es la razón por la que de esta manera, la temperatura del interior del edificio se vería mermada.

El agua no será pulverizada constantemente sino que a partir de una temperatura determinada, tendrá lugar esta acción.

Para la automatización del sistema de fachadas textiles decidimos utilizar el programa LEGO Mindstorm EV3 para crear la programación. 
   

A continuación, vamos a mostrar el algoritmo que hemos pensado para posteriormente realizar la programación para automatizar el sistema de subida y bajada de nuestra fachada textil.

La programación que hemos realizado ha sido en falta de sensor de temperatura por tanto hemos pensado en la utilización de un sensor de luz, cuyo funcionamiento es semejante al de temperatura. El sensor que empleamos mide o compara la intensidad de la luz reflejada, en nuestro caso, comparamos la intensidad para elaborar una respuesta y accionar o no los motores. 

Una vez realizado el algoritmo nos pusimos manos a la obra y comenzamos a programar con un gran resultado, que viene reflejado en el vídeo que se muestra al final de este apartado. No obstante la programación finalizada es la siguiente:

Vista general

Enfoque arriba

Enfoque abajo

CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPO III. Sistema de dobles tuberías.

En nuestro modelo de hogar hemos decidido instalar una red de tuberías auxiliar a una general (que lleva el agua a las alcantarillas). La función de esta red auxiliar se basa en el ahorro y eficiencia del agua en las viviendas por el hecho que, como hemos mencionado en la introducción, hay agua que utilizamos con algunos fines de los que esta agua no sale sucia y si reutilizable pero que, por desgracia, no hay más remedio que dejarla ir por el desagüe. No es práctico dejar un bol lleno de agua para utilizarla más tarde.

El sistema que presentamos es muy sencillo. Su control es mediante una válvula manual de una entrada y doble salida sin retroceso, es decir, una vez pulsada esperará a ser accionada de nuevo para volver a su posición inicial. Con esta válvula se controla la red de tuberías en la que en la posición 1 el agua irá al alcantarillado y en la posición 2 será conducida a un depósito.

Fuente: https://2.bp.blogspot.com

La salida 1 es utilizada para aguas residuales, mientras que la 2 para agua limpia o apta para regar plantas.

El depósito alberga agua para recargar la cisternas del hogar y la cubierta vegetal explicada posteriormente. En caso de que se exceda el agua del depósito, este tiene una fuga de emergencia, que desembocaría en el jardín del edificio.

CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPO IV. Cubierta vegetal.

En la azotea de nuestro edifico incorporamos una cubierta vegetal. Una cubierta vegetal es la cobertura de plantas cultivadas que crecen sobre una superficie. Esta cubierta vegetal tiene muchas ventajas y sobre todo beneficios para la salud y la del medio ambiente.

Por cada metro cuadrado de cubierta vegetal, generamos el oxígeno requerido en un solo año y se atrapa una cantidad de 130 gramos de polvo por año. Con esto ayudamos al medio ambiente y a la reducción de la contaminación de las ciudades.

Una cubierta de unos 60 metros cuadrados filtra unas 40 toneladas de gases nocivos al año, además de atrapar y procesar 15 kilogramos de metales pesados.

También actúa como aislante acústico, se puede llegar a reducir el ruido hasta unos 40 decibelios.

Además de tener beneficios para la salud tiene unos beneficios energéticos y arquitectónicos, puesto que puede reducir hasta cinco grados la temperatura interior de un edifico, así como mantenerla en invierno.

Las cubiertas vegetales nos permiten la reutilización del agua, debido a que aprovechan el agua de la lluvia, utilizando el sistema de dobles tuberías que incorporamos en el edificio.

   
Este sistema aporta un repelente biológico que impide la proliferación de insectos y bacterias.

Con respecto a la arquitectura, las cubiertas vegetales aumentan la durabilidad de la membrana impermeabilizante del edificio. Las cubiertas vegetales tienen un promedio de vida de unos 25 años, lo que recibe los costes por reparaciones y mantenimiento de techumbres en un 40%.

http://www.agrohuerto.com

CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPO V. Puerta estanca.

El portal de nuestro edificio contará con una solución innovadora frente a las inundaciones. Esta solución es la puerta estanca que hemos construido y que recibe el nombre de N.E.W (No Entry Water), un nombre original. Se trata de un soporte que se añade a la puerta ya existente de cualquier casa o edificio, que incorpora una cámara de aire y que se vuelve estanco al llenarlo de aire.

Para ver las posibilidades de nuestra idea hicimos una maqueta de una puerta con el soporte N.E.W. Esta puerta esta formada por los siguientes componentes:

Nuestra puerta funciona de la siguiente forma. Con la puerta cerrada de casa, a través de la válvula llenamos la cámara de aire. Esta ejerce presión sobre el marco de la puerta, volviéndose estanco. Podemos liberar la N.E.W. de la puerta soltando los volantes que la anclan. Así, el soporte quedaría encajado en el marco y podríamos salir o entrar de casa en caso necesario.

Lo innovador que tiene nuestra puerta es que, a diferencia de otras soluciones frente a este problema, el soporte estanco está adosado a la propia puerta, con lo que se gana tiempo para su uso evitando así el perjuicio económico.

La construcción de la puerta la hicimos en el taller de nuestro instituto y ha sido realizada en madera debido a su facilidad para trabajarla.