domingo, 16 de junio de 2013

Diseños incoherentes de un sistema económico de alta energía.Incoherent designs of an economic system of high energy.

Diseños incoherentes de un sistema económico de alta energía.
Incoherent designs of an economic system of high energy.

El sistema de alta energía vigente en el mundo ha decidido durante mucho tiempo en función de sus propios intereses, sin mirar si los beneficios del sistema generaban igualdad, o si se producía lo que realmente se necesitaba o se estaba imponiendo necesidades ficticias. Tampoco se fijaba en la incidencia de sus acciones sobre el sistema biológico del planeta. La cantidad de energía aplicada al sistema debe ser atenuada con una reacción equivalente, que el sistema no puede dar. Pero el hombre tampoco la ha pensado. No era necesario.
Hoy vivimos los efectos de esas acciones.


La energía en los elementos diseñados por el sistema.

Uno de los principales problemas es la energía aplicada al sistema , además de la contaminación ambiental y sus efectos sobre flora y fauna.
Analizando los efectos de cada producto podemos dividirlo así:
Automóvil: función: transporte. Necesidad real: relativa. Se reemplaza: con sistema de transporte público de alta eficiencia.
Avión: función: transporte. Necesidad real: relativa. Se reemplaza: por comunicaciones que cumplen las funciones de contacto entre personas. Los viajes se reducen al mínimo.
Maquinarias de alta energía destinadas a infraestructura para los dos anteriores.
Función: obras públicas para el uso del automóvil Obras para aeropuertos. Obras para plantas de fabricación de productos. Necesidad real: relativa. Se reemplaza por: menos maquinaria de menor potencia para uso de necesidad real.

Edificios y diseños arquitectónicos incoherentes
Edificios en altura o sumamente vidriados
Función: vivienda, comercio. Necesidad real: relativa. Se reemplaza por: edificios de baja altura, con menor exposición al ambiente. Los criterios de construcción deben cambiar para tener en cuenta la energía de calefacción y refrigeración como parámetro de diseño.
viviendas o complejos de viviendas.
Las viviendas realizadas con conceptos estéticos sin considerar la energía como parámetro adolecen de igual problema que los edificios. La cantidad de energía perdida en cada vivienda repercute con la cantidad  de viviendas que existe en un país. Los diseños deben cambiar hacia la utilización de materiales aislantes y cálculos de transferencia de energía, que permitan un diseño de mínima energía de calefacción y refrigeración. Eso se logra en mayor grado en viviendas enterradas o semienterradas, donde se hace uso de la inercia térmica de la tierra que las acondiciona a su temperatura constante de aproximadamente 15 º C todo el año. Hay lugares donde no se puede construir en forma subterránea, por lo cual es necesario usar conceptos de "lomas " artificiales que permitan mantener sobre nivel la vivienda pero en contacto con la masa térmica de la tierra. Menciono links donde he tratado el tema.
Las salas reducidas para funciones determinadas también son convenientes en cualquier caso, especialmente para dormir, momento donde la persona permanece quieta por muchas horas. Es la función ideal para acondicionar en un pequeño recinto que haga tratamientos especiales al aire. El beneficio general consiste en la calidad del aire ( renovado automáticamente) , tratamientos adicionales , como puede ser lámpara germicida u otros, ahorro de energía, por lo pequeño del recinto sin pérdidas, estando aislado totalmente. También se puede controlar la humedad del aire con humectadores y extractores de humedad.

Equipos de refrigeración
Los equipos de refrigeración de alimentos en general se han diseñado para ser productos con un concepto de funcionamiento aceptable , con razonables pérdidas. El concepto de poner la energía en el centro del diseño no ha sido prioritario.
Analizando las cargas de una cámara frigorífica, se puede observar que en general , una vez extraído el calor necesario para alcanzar la temperatura deseada de conservación, el producto no constituye una fuente de calor para el sistema ( a menos que sean verduras o frutas en proceso de maduración y a temperaturas sobre 0 grados centígrados).
Entonces en teoría, una vez extraído el calor necesario del producto a enfriar, el sistema debería dejar de funcionar sin gasto de energía ( teóricamente). Porqué esto no ocurre? La razón es que el sistema frigorífico debe enfrentar las cargas térmicas del ambiente externo a la cámara. El ambiente externo a mayor temperatura trata de equilibrar las temperaturas con el ambiente. Ello lo realiza a través de la aislación del sistema, por lo cual , las pérdidas de energía son la principal carga para el sistema frigorífico. El diseño no se centra en ello. La búsqueda de elementos aislantes económicos, implica una reducción notable de la carga debida a pérdidas, pero al sistema de mercado no le interesa. Las razones no son tan claras, pero es posible una relación con los productores de energía , porque dispositivos aislados consumen mucho menos energía. En un sistema concatenado de intereses no sería raro que esa sea la razón.
Iguales consideraciones para los refrigeradores eléctricos de uso domiciliario.

Motor Stirling y energía solar.
Un concepto apto para lograr una vivienda integrada con el ambiente es el del motor Stirling.
Este motor requiere una fuente de calor , para obtener energía mecánica en el eje. Su rendimiento es óptimo, aproximándose al ciclo ideal de Carnot.
El conjunto recibe por un lado, energía térmica, por otro, en su salida, obtiene energía mecánica que  puede acoplarse a un generador eléctrico. En definitiva es el dispositivo que con menos complejidad permite transformar calor en electricidad.
No es extraño entonces que se haya ideado acumuladores de calor solar apuntando directamente a  motores Stirling.
Al no producirse ningún tipo de combustión, no se generan contaminantes atmosféricos en el punto de utilización, ni se producen efectos como la lluvia ácida, efecto invernadero por CO2, etc.
La aplicación directa hace que un concentrador esté enfocado en el punto de recepción de calor de un motor Stirling. De esta manera se evitan intermediarios, constituyendo un sistema efectivo de conversión de energía térmica  a mecánica.
El rendimiento de un motor Stirling es aproximadamente 30 %.  O sea que si se aplica una fuente de calor de 5 kW-Hora diarios, se obtiene 1,5 kW-Hora diario, por metro cuadrado de
captación solar.  Con un concentrador de 6 m2 se obtiene entonces 9kW-Hora diario.
Con optimización del consumo , se satisface las necesidades diarias de una vivienda.


The energy in the elements designed by the system.

One of the main problems is the applied energy to the system, besides the environmental contamination and their goods have more than enough vegetation and animals.
Analyzing the goods of each product can divide this way it:
Automobile:  function:  transport. Real necessity:  relative. It is replaced:  with system of public transportation of high efficiency.
Airplane:  function:  transport. Real necessity:  relative. It is replaced:  for communications that complete the contact functions among people. The trips decrease to the minimum.
Machineries of high energy dedicated to infrastructure for both previous.
Function:  Public constructions for the use of the automobile Constructions for airports. Works for manufacturing plants of products. Real necessity:  relative. It is replaced for:  less machinery of smaller power for use of real necessity.
Buildings and incoherent architectural designs
Buildings in height or extremely glazing
Function:  housing, trade. Real necessity:  relative. It is replaced for:  buildings of low height, with smaller exhibition to the atmosphere. The construction approaches should change to keep in mind the heating energy and refrigeration like design parameter.
housings or complex of housings.
The realized housings with aesthetic concepts without considering the energy like parameter suffer of same problem that the buildings. The quantity of lost energy in each housing rebounds with the quantity of housings that exists in a country. The designs should change toward the use of insulating materials and calculations of energy transfer that allow a design of minimum heating energy and refrigeration. That is achieved in more grade in buried housings or semiburied, where use of the thermal inertia of the earth is made that conditions them to its constant temperature of approximately 15 º C the whole year. There are places where you cannot build in underground form, reason why it is necessary to use concepts of artificial "hills that allow to maintain on level the housing but in contact with the thermal mass of the earth. I mention links where I have treated the topic.
The reduced rooms for certain functions are also convenient anyway, especially to sleep, moment where the person remains still for many hours. It is the ideal function to condition in a small enclosure that makes special treatments to the air. The general benefit consists on the quality of the air (renovated automatically), additional treatments, like it can be germicidal or other lamp, energy saving, for the small of the enclosure without losses, being isolated totally. You can also control the air humidity with injectors of humidity and extractors of humidity.

Refrigeration teams
The teams of refrigeration of allowances in general have been designed to be products with a concept of acceptable operation, with reasonable losses. The concept of putting the energy in the center of the design has not been high-priority.
Analyzing the loads of a refrigerating camera, one can observe that in general, once extracted the necessary heat to reach the wanted temperature of conservation, the product doesn't constitute a source of heat for the system (unless they are vegetables or fruits in maturation process and to temperatures on 0 centigrade grades).
Then in theory, once extracted the necessary heat of the product to cool, the system should stop to work without energy expense (theoretically). Reason this doesn't happen? The reason is that the refrigerating system should face the thermal loads from the external atmosphere to the camera. The external atmosphere to more temperature tries to balance the temperatures with the atmosphere. It is carried out it through the insulation of the system, reason why, the energy losses are the main load for the refrigerating system. The design is not centered in it. The search of economic insulating elements, implies a remarkable reduction from the due load to losses, but to the market system it doesn't interest him. The reasons are not so clear, but it is possible a relationship with those producing of energy, because isolated devices consume much less energy. In a linked system of interests it would not be strange that that it is the reason.
Same considerations for the electric refrigerators of domiciliary use.

Motor Stirling and solar energy.
A capable concept to achieve an integrated housing with the atmosphere is that of the motor Stirling.
This motor requires a source of heat, to obtain mechanical energy in the axis. Their yield is good, approaching to the ideal cycle of Carnot.
The group receives on one hand, thermal energy, for other, in its exit, obtains mechanical energy that can be coupled to an electric generator. In definitive it is the device that allows to transform heat in electricity with less complexity.
It is not strange then that it has been devised accumulators of solar heat aiming to motors directly Stirling.
When not taking place any combustion type, atmospheric pollutants are not generated in the use point, neither goods like the sour rain take place, effect hothouse for CO2, etc.
The direct application makes that a concentrator is focused in the point of reception of heat of a motor Stirling. This way middlemen are avoided, constituting an effective system of thermal energy conversion to mechanics.
The yield of a motor Stirling is approximately 30%.  That is to say that if a source of heat of 5 kW-hour is applied / day, it is obtained 1,5 kW-Hora/día, for square meter of
solar reception.  With a concentrador of 6 m2 it is obtained 9kW-Hora/día then.
With optimization of the consumption, it is satisfied the daily necessities of a housing.






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