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REVISTA DEL MUNDO DE LA INGENIERÍA Y LA CONSTRUCCIÓN
AÑO 6
NÚMERO 35
OCTUBRE DE 2019
ISSN 2386-639X
9 772386 639006
35
PROYECTO DE PUESTA EN VALOR ARQUITECTÓNICO
BUNKER SAINT NAZAIRE
FRANCIA. 2ª GUERRA MUNDIAL
Biela
2 Nº35. Octubre de 2019
Biela 7.65 está catalogada como publicación seriada en línea ante el registro de la
Biblioteca Nacional de España, con Número de Seriado Standard Internacional
ISSN 2386-639X, constituyendo un órgano de expresión independiente de
cualquier otro ente físico o jurídico, empresa, grupo o asociación.
Fecha de Registro de ISSN: 22 de octubre de 2014
Dirección: L.T. de Garnez
Consejo de Redacción: Carlos Arévalo, Juan José Manso,
Débora Diana Borreguero, Antonio E. González,
Félix Álvaro Pajares
Editado en: Paseo de las Delicias. Madrid.
Imprime: Centro de Impresión DaBe
Biela 7.65 no comparte necesariamente las
opiniones vertidas ni se responsabiliza
de la autoría de los textos o imágenes
incluidos en los artículos firmados
por su Consejo de Redacción.
3Nº35. Octubre de 2019
ANÁLISIS HISTÓRICO “CUEVA DE LOS MURCIÉLAGOS”,
DE ZUHEROS (CÓRDOBA)
Página 4
SISTEMAS DE PROPULSIÓN VÁLIDOS EN UN VIAJE
INTERPLANETARIO TIERRA-MARTE
Página 10
SOLUCIONES A LA POBREZA ENERGÉTICA
A CORTO Y LARGO PLAZO.
ADAPTACIÓN DE LOS HOGARES
Página 16
INSTALACIÓN DE PLACAS SOLARES EN POSICIÓN VERTICAL.
Página 22
PUESTA EN VALOR ARQUITECTÓNICO DE
BUNKER DE SUBMARINOS SAINT NAZAIRE.
FRANCIA. 2ª GUERRA MUNDIAL
Página 27
CONTENIDO
va fue considerada con interés para la investigación
puesto que podía contener restos de nuestros remotos
antepasados, como de hecho así fue demostrado sesen-
ta años después, en segundo lugar, queda patente el
por qué del nombre de la cueva, y es la presencia de
esa gran cantidad de murciélagos que habitaban en ella,
y que hoy han disminuido considerablemente (debido,
sobre todo, a una epidemia de peste que los asoló hace
algunos años). No obstante, todavía se encuentran al-
gunos en las salas más profundas y más apartadas de la
cavidad que, dejándose ver de cuando en cuando, nos
recuerdan que nos adentramos en sus dominios; en
tercer lugar, en lo que se refiere a su descripción, apre-
ciamos que indica que el fin no se conoce, pero que
termina en un arroyo invadeable. Sin duda, esto res-
ponde a las leyendas que circulan en torno a numero-
sas cuevas, considerándose que terminan, invariable-
mente, en arroyos cuyos cauces no se pueden seguir al
estrecharse el paso. No es este el caso de la cueva de
los Murciélagos de Zuheros, que no se formó por la
acción exclusiva del agua, sino a partir de una diaclasa,
es decir una abertura en la roca madre que aprovechó
el agua para ir modelándola.
Setenta años después de que D. Manuel de Góngora
El descubri-
miento de la
cueva no se
puede atribuir
a nadie, puesto
que durante
mucho tiempo
se ha estado
visitando por
parte de pasto-
res, que se re-
fugiaban de las
inclemencias del tiempo, así como también se adentra-
ban en el vestíbulo para la recogida de murcielaguina,
que es considerado como uno de los mejores abonos
naturales.
La primera noticia escrita que tenemos de la cueva data
de 1868 cuando D. Manuel de Góngora y Martínez,
Catedrático de la Universidad de Granada, la cita en su
magnífica obra “Antigüedades Prehistóricas de Anda-
lucía”, indicando que es una cueva interesante y digna
de ser explorada con detenimiento (Molina, 1999). En
la descripción que de ella hacía D. Manuel de Góngora
dejaba patente algunos aspectos: el primero, que la cue-
ANÁLISIS HISTÓRICO “CUEVA DE LOS
MURCIÉLAGOS”, DE ZUHEROS (CÓRDOBA)
CARLOS ARÉVALO CAMACHO. ARQUITECTO TÉCNICO E INGENIERO DE EDIFICACIÓN
Nº 1. Cueva Grande Zuheros (Córdoba).
4 Nº35. Octubre de 2019
Estos restos vegetales del Neolítico sólo se conocían
entonces en Nerja, aunque algo más modernos, y en
Valencia. Quedaba así demostrada la existencia de cul-
tivo en estas tierras desde el quinto milenio a.C. En
1969 se ejecutan los primeros trabajos de su acondicio-
namiento para la apertura al público, sin grandes medi-
das de protección del yacimiento arqueológico.
Como consecuencia de la trasferencia de competencias
a la Consejería de Cultura se inician las primeras labo-
res de protección y tutela de la Cueva de los Murciéla-
gos y en 1988 la Delegación Provincial de Córdoba
solicita del Departamento de Geología del Museo Na-
cional de Ciencias Naturales, CSIC, un informe geoló-
gico y microambiental de la cavidad con la finalidad de
valorar la posibilidad de abrir la Cueva al público. El
citado informe concluye diciendo que la existencia de
dos entradas en la cavidad garantiza un cierto nivel de
ventilación natural que permite prever niveles bajos de
concentración de anhídrido carbónico y es viable la
apertura al público, controlando el número de visitan-
tes y tiempo de permanencia.
En 1990, la Delegación Provincial de la Consejería de
Cultura en Córdoba encarga a B. Gavilán Ceballos los
trabajos de limpieza y excavación de los sectores a los
que afectasen las nuevas obras para abrir la cueva defi-
nitivamente. Estos se realizaron entre 1990 y 1993 su-
poniendo la limpieza general con especial incidencia en
el vestíbulo de la Cueva Grande, el pasillo de comuni-
cación de las dos entradas por el interior, el Corredor
de las Pinturas, la Rampa, y el
publicara su
obra, volve-
mos a tener
noticias escri-
tas sobre la
“Cueva de los
Murciélagos”
de Zuheros,
ahora ya como
y a c i m i e n t o
arqueológico y
como una
cueva de gran belleza, con numerosas formaciones,
lagos de pequeño tamaño, etc.
Descubierta la importancia de sus restos en 1938 se
realiza la primera exploración por oficiales del ejército
y se localiza un vaso de cerámica a la almagra que se
conserva en el Museo Arqueológico y Etnológico de
Córdoba (MAECO), así como restos humanos proce-
dentes de enterramientos. En 1945 A. Carbonell Trillo-
Figueroa publica la existencia de una serie de signos
pintados y durante los años 1962 y 1969, se realizaron
dos campañas de excavación que proporcionaron las
primeras dataciones absolutas para el Neolítico, por
medio de Carbono 14, no sólo de Córdoba sino de
Andalucía Occidental que quedaba situado entre el
4.300 y el 3.900 a.C. En estos mismos trabajos, ade-
más, se localizó un almacenamiento de cereal, trigo y
cebada, mezclado con algunas bellotas, que habían su-
frido un torrefactado que permitió su conservación.
Nº 2 Sala del Órgano.
Nº 3. Esqueleto del Neolítico.
5Nº35. Oc tubre de 2019
cial. La primera fase de esta Prehistoria Reciente-
Neolítico– tiene en esta Cueva uno de los mejores refe-
rentes de esta etapa en toda la zona meridional de la
Península Ibérica. Tras las últimas excavaciones realiza-
das se pudo constatar la existencia de al menos tres
fases de ocupación, que no culturales, entre el VI y el
IV milenios a.C. (dataciones radiocarbónicas), con ga-
nadería y agricultura desarrolladas desde el comienzo
de la ocupación de la cueva. A lo largo de estas ocupa-
ciones, la presencia humana dejó sus huellas a través de
la cultura material, los restos de su alimentación y la
realización de estructuras de acondicionamiento.
La ocupación más antigua o Neolítico A (segunda mi-
tad del VI milenio a.C.) se caracteriza por la abundan-
cia de cerámica decorada, entre la que sobresalen gran-
des contenedores a la almagra con gran variedad de
motivos decorativos. Tanto en esta fase como en la
precedente se documenta una industria lítica microla-
minar con elementos de hoz como útil más característi-
co, una industria ósea constituida principalmente por
punzones sobre metápodo de ovicaprino y una indus-
tria ornamental con variados tipos de colgantes, cuen-
tas de collar y brazaletes de piedra y concha. Las pri-
meras estructuras detectadas hasta el momento en el
sector excavado del Pasillo consisten en tres hogares
en cubeta simple de 35 a 50 cm de diámetro máximo.
Al Neolítico B (mediados del V milenio a.C.) corres-
ponde una cultura material caracterizada por el predo-
minio de la cerámica decorada, encabezada por la alma-
gra con o sin asociaciones decorativas y cada vez de
Desescombro
parcial de la
Cueva Chica.
También se
llevó a cabo la
excavación del
Pasillo o del
paso del Jubi-
lado y se inició
la documenta-
ción de las
manifestacio-
nes artísticas así como la topografía del circuito abierto
al público. Los trabajos desarrollados establecieron una
secuencia cronológica de ocupación que comprende la
época Romana, el Calcolítico y la Edad del Bronce, el
Neolítico –A, B y C– y el Paleolítico Medio.
Las ocupaciones más antiguas documentadas en Cueva
de los Murciélagos pueden fecharse en el Paleolítico
Medio (Pleistoceno Superior), hace 35.000 años, cuan-
do los grupos humanos practicaban una economía de
subsistencia basada en la caza de animales salvajes y en
la recolección de frutos silvestres. Esta primera ocupa-
ción está protagonizada por el hombre de Neandertal
que ocupó esporádica o estacionalmente la Cueva, fre-
cuentando la zona durante un momento frío y seco-
subhúmedo, y allí consumieron especies animales co-
mo la cabra montés, el ciervo y el conejo, que cazaron
en el entorno serrano, tal como se deduce de los restos
faunísticos recuperados. En los niveles, excavados se
recuperaron igualmente grandes
cantidades de restos de talla de sílex
o pedernal. Gracias al lavado y flota-
ción de todo el sedimento de estos
niveles, se recuperaron muestras de
carbón procedentes de los hogares
encendidos en el interior de la Cue-
va, cuyo estudio permitió identificar
el espectro florístico del momento.
A partir del año 9.000 a.C.
(Holoceno) se producen cambios
paulatinos en la socio– economía de
los grupos humanos, centrados fun-
damentalmente en el inicio de la
agricultura y la ganadería, si bien no
se abandona la caza—recolección,
cambio acompañado por un progre-
sivo aumento de la complejidad so- Nº 5 Sala de las Formaciones
6 Nº35. Oc tubre de 2019
Nº 4 Estalagmita (Espárrago)
mejor calidad, seguida por la incisa, muy variada, y fi-
nalmente la impresa y las decoraciones plásticas aplica-
das. En esta fase asistimos a una auténtico fenómeno
de acondicionamiento del espacio que ahora va a ser
destinado a área de almacenamiento anexa a la zona de
habitación, donde se documentaron tres estructuras
negativas excavadas en el subsuelo, interpretadas como
estructuras de almacenamiento indirecto, es decir, reali-
zadas para acoger contenedores cerámicos o de otros
materiales en su interior.
El Neolítico C se presenta peor caracterizado debido a
la escasez y fragmentación del material recuperado, a lo
que se une la presencia de buen número de fragmentos
cerámicos relativamente rodados, por el contrario a lo
que ocurre en los niveles inferiores, lo que hace pensar
que estos niveles se formaron durante un período sedi-
mentario ajeno a la presencia humana más o menos
continuada en el yacimiento. Ergológicamente se carac-
teriza por una buena representación de cerámicas no
decoradas, almagras principalmente y escasas incisas e
impresas. A ello hay que sumar unas atípicas y poco
significativas industrias lítica, ósea y ornamental. Las
estructuras documentadas consisten en cuatro peque-
ñas depresiones en serie, excavadas en plano inclinado,
identificadas como una serie de escalones excavados
sobre el talud. Por lo que respecta a los aspectos eco-
nómicos, la agricultura está bien documentada a través
de cuatro especies de trigo, mientras que la base gana-
dera está compuesta fundamentalmente por ovicapri-
nos, cerdo y bóvidos, junto a otras especies salvajes
cazadas.
En el mundo funerario neolítico está representado
igualmente en la dominada Sala de las Formaciones.
Desde las primeras exploraciones realizadas durante la
Guerra Civil, recogidas por la prensa local del momen-
to, y en las primeras publicaciones científicas de la cavi-
dad, se insiste en la presencia en esta sala de restos
óseos humanos y enterramientos que, lamentablemen-
te, fueron muy afectadas por las obras de acondiciona-
miento a la visita a la cavidad realizadas a inicios de los
años setenta. En la actualidad, la evidencia mejor con-
servada aun-
que mutilada,
la constituye el
enterramiento
concrecionado
en el interior
de un gour,
situado en la
zona más pro-
funda de la
sala.
Se trata de una
inhumación individual de un individuo masculino que
descansa sobre el lado derecho en posición fetal bas-
tante forzada, con los brazos recogidos sobre el pecho,
las rodillas flexionadas a la altura de la transición entre
las vértebras dorsales y lumbares y los talones a la altu-
ra de los coxales. El cráneo, extraído en 1938 se con-
serva en el MAECO. La posición replegada forma par-
te de un ritual funerario en el que parece también ad-
quirir significación la deposición asociada a las aguas,
en el interior de charcos y gours activos.
Al parecer, a orillas del pequeño “lago” que nos ocupa,
fue encontrada una vasija decorada a la almagra. Fue
depositada en el MAECO junto con el cráneo, relacio-
nada con este ambiente funerario, así como otros vasos
de la misma especie cerámica colocados estratégica-
mente en escondrijos naturales de las rocas.
El Arte Rupestre presente es el denominado Arte Es-
quemático: predominio de la pintura sobre el grabado,
en la que se utilizan generalmente las gamas del rojo y
del ocre, siendo en menor número de casos el negro, el
amarillo y el blanco.
Nº 6 Galería
7Nº35. Oc tubre de 2019
El Arte Rupestre presente es el denominado Arte Esquemático: predominio
de la pintura sobre el grabado.
enormes cuernos, en una disposición horizontal, una
detrás de otra, siguiendo la morfología del soporte ro-
coso. Además de estas figuras, se han documentado
pectiniformes, una figura de difícil interpretación con-
sistente en la combinación de una forma elíptica hori-
zontal atravesada por su centro por un trazo vertical, la
representación de un ídolo oculado y trazos sueltos. A
estas figuras hay que unir la presencia de un antropo-
morfo de tipo ancoriforme, un trazo curvado y un zoo-
morfo de complicada identificación por su acusado
esquematismo. Todos estos motivos han sido pintados
en color negro, exceptuando las tres últimas figuras
mencionadas para las que se usó pigmento rojo. La
segunda zona pictórica se halla en la Sala de los Estra-
tos de la Cueva Chica. Son cuatro figuras atravesadas
por una línea perpendicular. Por su temática y estilo
parecen cronológicamente posteriores a los animales.
En otro sector del yacimiento hay una figuración de un
ídolo oculado, también en color negro, formado por
dos verticales divergentes que parten de una corta hori-
zontal, a la mitad de la cual, en perpendicular, sale un
pequeño trazo a cuyos lados están los puntos que re-
presentan los ojos. No son éstas las dos únicas pinturas
del yacimiento, pero sí la publicadas y dadas a conocer
hasta ahora, pues existen más, así como posibles graba-
dos en las paredes rocosas.
Ya en el III y II milenio a.C. encontramos en la Cueva
niveles correspondientes a ocupaciones fechables en
diferentes momentos culturales de la primera parte de
la Edad de los Metales. Los grupos humanos comien-
zan a ser metalúrgicos y a fabricar utensilios y adornos
metálicos de oro, cobre y bronce, momento que se ca-
racteriza por un proceso de intensificación económica
y de creciente jerarquización social. Comprendidos más
concretamente entre el Calcolítico Pleno y la Edad del
Bronce Antiguo/Medio se recuperaron platos de borde
engrosado como elementos más característicos del
inicio de la secuencia, a los que se asocian grandes ho-
jas de sílex y dientes de hoz con pátina de siega, que
van dejando paso a formas con cuello y perfil en “s”,
formas carenadas y grandes recipientes con fondo
plano asociados a una industria lítica similar a la
Las figuras
tienen un
acentuado es-
quematismo,
quedando re-
ducidas a los
trazos más
elementales, lo
que llega a
plantear serios
problemas pa-
ra su interpre-
tación e identifi-
cación. El contenido temático se repite: antropomor-
fos, zoomorfos, pectiniformes, ídolos, barras, puntos,
ángulos simples y en serie, …
También llama la atención su ubicación, siempre en las
paredes de los abrigos, en paredes al aire libre, y en
menor medida, en el interior de cavidades más o me-
nos profundas.
Las pinturas están repartidas en dos zonas bien dife-
renciadas. La primera zona discurre, teniendo como
referencia la entrada de Cueva Grande, a lo largo de
Pasillo y Paso del Jubilado, lugar donde se localizan las
primeras figuras, consistentes principalmente en pun-
tuaciones y trazos de color rojo, otros pequeños y
combinaciones de trazos verticales paralelos con for-
mas ovaladas en color negro. Esta primera zona conti-
núa por el Corredor de las Pinturas, pasillo de más de
17 m de longitud, que presenta a lo largo de su pared
izquierda un amplio conjunto de figuras pintadas repar-
tidas en tres paneles. En este corredor destaca el gran
número de representaciones de cuadrúpedos, que llega
a superar las treinta figuras, identificadas con cabras
hispánicas debido al gran desarrollo de las cornamen-
tas. Representadas en diferentes tamaños, aparecen en
distintas posiciones: verticales, horizontales y oblicuas,
dando algunas la sensación de movimiento. Llama la
atención el denominado “friso de las cabras” que pre-
senta a cuatro caprinos de grandes dimensiones y de
Nº 7 Galería de Pinturas Rupestres
8 Nº35. Oc tubre de 2019
Se ha constatado ocupación romana en la Cueva, con hallazgos como fragmentos de vajilla
cerámica, objetos de adorno personal, étc.
Se analizaron y se describieron el estado en el que se
encuentran los peldaños del recorrido interior de la
cueva actualmente, al igual que los barrotes que com-
ponen las barandillas de seguridad del mismo, conclu-
yendo en la necesidad de intervenciones relativas a ca-
da una de estas patologías.
La solución que se propone en primer lugar en lo refe-
rente al estado en el que se encuentra los peldaños de
las escaleras del recorrido, es el picado de las zonas
más deterioradas, reconstruyendo así las mismas con
hormigón, rematando cada uno de los peldaños con
una solería de piedra rugosa antideslizante con el fin de
evitar que los visitantes sufran caídas y las lesiones de
gravedad, del mismo modo que de la mejora de la acce-
sibilidad a la misma.
En lo que respecta a la oxidación de los barrotes de
acero galvanizado de las barandillas, debido a la hume-
dad existente en el interior de la cueva, se procederá a
la sustitución de los mismos por otros barrotes de las
mismas dimensiones pero con otras características,
como son barrotes de acero inoxidable, garantizando
así su durabilidad y funcionalidad.
Precedente y a un fragmento de pulsera de oro y un
remache correspondiente al enmangue de una pieza de
armamento al final de la serie, cuyos elementos comu-
nes son la presencia de cuencos de tres, dos o un cuar-
to de esfera, junto a la exclusiva presencia de cerámica
a mano en la que se aprecia un marcado predominio de
la No Decorada. Además de estos materiales, cabe des-
tacar la presencia de elementos culturales (ídolos) reali-
zados sobre falanges trabajadas.
Un conjunto de estructuras constituido por un total de
10 improntas de agujeros de poste, quedan englobadas
en este contexto estratigráfico. Estos contextos pare-
cen corresponder a frecuentaciones de la cavidad para
diferentes actividades, entre las que claramente se en-
cuentra en uso funerario de determinados sectores de
la misma, especialmente en lo que se refiere a sus dos
salas de acceso.
También se ha constatado ocupación romana en la
Cueva. Aunque considerada de forma ocasional, los
hallazgos han sido diversos y significativos; numerosos
fragmentos de vajilla cerámica, terra sigillata y común,
de almacenamiento de dolia, lucernas, para la ilumina-
ción, objetos de adorno personal, como alfileres de
hueso, pulseras y anillos de bronce, cuentas de collar
de pasta vítrea y diversas monedas del período bajo
imperial. En su conjunto, todos estos indicios corres-
ponden a una ocupación romana que se iniciaría en el
siglo II y alcanzaría hasta el V d.C. El objeto más nota-
ble de los encontrados es una hebilla de bronce, ador-
nada con dos cabezas de felinos, que probablemente
formaría parte de un cinturón ancho guarnecido con
placas decoradas, por su singularidad perteneciente a
un soldado bárbaro que lo perdió en la cueva; posible-
mente llegó a Zuheros a comienzos del siglo V d.C.,
formando parte de tropas centroeuropeas.
Nº 8 Estado del peldaño actual.
REFERENCIAS Y
BIBLIOGRAFÍA:
- Internet
- www.ayuntamientozuheros.es
9Nº35. Oc tubre de 2019
SISTEMAS DE PROPULSIÓN VÁLIDOS EN UN
VIAJE INTERPLANETARIO TIERRA-MARTE
JUAN JOSE MANSO ESCRIBANO. ING. MECÁNICA+MASTER ING. INDUSTRIAL
Nº de Imagen. Explicación. Si la imagen no es
original nuestra debemos poner:
Ref: el origen, la web, el libro, etc.
contrario, siendo este el funda-
mento de los motores a reacción.
Entre los motores a reacción el
motor cohete es el utilizado para
la propulsión de las naves espa-
ciales, ya que este no necesita de
aire exterior para que se produzca
la combustión, pudiendo funcio-
nar donde no haya atmósfera.
También existe una alternativa a
estos motores como pueden ser
las velas solares.
Por otra parte todos los sistemas
de propulsión modifican la velo-
cidad de la nave, la cual multipli-
cada por su masa proporciona el
momento lineal (p=m·v).
La variación del momento lineal
se denomina impulso. Si sobre la
nave no actúa ninguna fuerza, el
momento lineal del sistema no
puede variar. Para lograr un mis-
mo impulso se puede aplicar una
gran fuerza en un corto período
de tiempo, o una fuerza menor
pero aplicada durante más tiem-
po.
Dicho impulso se obtendrá al
quemarse el propelente ( sustan-
cias que pueden estar en estado
sólido, líquido o híbrido depen-
diendo del sistema de propulsión,
y reaccionan en la cámara de
combustión de un cohete gene-
rando el empuje necesario para
acelerarlo). Se denomina masa
reactiva a las partículas producto
de la reacción, que serán expulsa-
das por la tobera de la nave pro-
porcionando el empuje necesario
para acelerarla. Si el sistema de
propulsión es iónico el impulso
se producirá al expulsar los iones.
La cantidad de impulso que es
posible obtener de una cantidad
dada de masa reactiva es lo que
se denomina impulso específico.
Este parámetro se puede medir
como una velocidad o como un
tiempo dependiendo si el prope-
lente se mide en unidades de ma-
sa o peso. Si la unidad utilizada es
la masa, el impulso específico es
un impulso por unidad de masa,
midiéndose en metros por segun-
do y se denomina a menudo ve-
locidad de escape efectiva. Sin
embargo, si se utiliza el peso del
propulsor, un impulso dividido
por una fuerza resulta ser una
unidad de tiempo, y por lo tanto
los impulsos específicos se miden
en segundos. De esta forma el
impulso específico se define co-
mo el período en segundos du-
rante el cual 1 kg de masa
de propelente producirá
un empuje de 1 kp de fuerza. Es-
tas dos formas de medir el impul-
so específico difieren entre sí por
un factor g, que es la constante
de la aceleración gravitacional en
la superficie de la Tierra. Cuanto
mayor sea el impulso específico
mayor será la eficiencia del cohe-
te y mayor fuerza de empuje pro-
porcionará para un determinado
propelente.
Una misión interplanetaria como
es el viaje a Marte desde la Tierra
tendría una duración aproximada
de 3 años, hasta que los astronau-
tas volvieran a pisar el planeta
terrestre. Por ello, se necesitarán
de combustibles muy eficientes,
de forma que se reduzca el peso
de la nave, implicando una reduc-
ción de gastos. Por lo que para
realizar este viaje, es necesario
algún sistema de propulsión que
imprima a la nave una cierta ace-
leración. Debido al vacío existen-
te en el espacio una vez abando-
nada la órbita baja terrestre
(LEO), la nave cada vez que
quiera adquirir una aceleración
deberá realizar una fuerza de
igual intensidad pero de sentido
contrario a su movimiento, es
decir, “a cada acción siempre se opone
una reacción igual pero de sentido con-
trario”, resultado que se enuncia
como la tercera ley de Newton.
De esta manera, si la nave expul-
sa parte de su masa en una direc-
ción (el combustible o propelen-
te), ella se desplazará en sentido
10 Nº35. Octubre de 2019
Imagen 1. Lanzamiento nave con sistema propulsión
químico. Fuente: NASA
El propelente que alimenta a un
motor a cohete debe tener, ade-
más del combustible, un oxidante
(o comburente), es decir, un
compuesto químico necesario
para hacer quemar el combusti-
ble.
Los cohetes de propulsión quími-
ca, a su vez, pueden ser de tres
tipos: de propelente sólido, líqui-
do o híbrido.
Propelente sólido: el combusti-
ble y el oxidante se mezclan con-
juntamente bajo la forma de un
polvo compacto y solidificado,
llamado grano. Este se acumula
en la cámara de combustión adhi-
riéndose perfectamente a las pa-
redes y dejando un agujero cilín-
drico central llamado perfora-
ción. El grano se enciende me-
diante un impulso eléctrico que-
mándose en la cámara de com-
bustión. Los gases pasan a través
del interior del agujero siendo
expulsados por la tobera para
producir el empuje. La combus-
tión se realiza hasta que se finali-
za el propelente.
Una de las combinaciones más
utilizadas para propulsores sóli-
dos es la mezcla de poliuretano,
un combustible plástico, con per-
clorato de amonio como oxidan-
te.
Propelente líquido: el cohete de
propelente líquido comúnmente
es bipropelente, es decir, el com-
bustible y el oxidante se encuen-
tran en dos depósitos separados.
Los dos líquidos son enviados
por medio de una bomba a la
cámara de combustión donde, al
entrar en contacto, desarrollan el
proceso químico que da lugar a
un potente flujo de partículas
gaseosas. Su combustión puede
ser bloqueada interrumpiendo el
flujo de alimentación del prope-
lente líquido por medio de una
válvula.
Una de las combinaciones más
empleadas es la de hidrógeno
líquido (combustible) con oxí-
geno líquido (oxidante).
También existen cohetes de pro-
pulsión líquida que recurren al
llamado monopropulsor, es decir,
a un único compuesto químico
en estado líquido que se hace
pasar a través de un catalizador,
presente en el interior de la cáma-
ra de combustión, que tiene el
poder de descomponerlo en una
mezcla gaseosa que se quema.
Motores cohete
Los motores cohete como ya se
ha dicho anteriormente son mo-
tores a reacción que generan
el empuje mediante la expulsión
de gases que provienen de la cá-
mara de combustión a alta pre-
sión sin necesidad de que exista
atmósfera en el exterior. Estos
gases son expulsados a través de
la tobera a elevadas velocidades.
Los motores cohete se pueden
clasificar según el mecanismo
empleado para la producción de
las partículas que proporcionan el
empuje, pudiendo ser de: propul-
sión química, propulsión nuclear,
propulsión a iones, propulsión a
plasma.
 Propulsión química
Este tipo de cohetes es el más
usado en navegación espacial. El
proceso químico que lo alimenta
es la combustión de determina-
dos propelentes, que producen
partículas gaseosas a altas tempe-
raturas expulsándolas a elevadas
velocidades responsables del em-
puje.
Imagen 4. Esquema cohete de propelente sólido.
Fuente: SolidRocketMotor
Imagen 3. Esquema cohete propelente líquido. Fuente: NASA
11Nº35. Oc tubre de 2019
Imagen 2. Esquema cohete propelente híbrido. Fuente: SolidRocketMotor
Propelente híbrido: estos cohe-
tes utilizan una combinación de
propelentes líquidos y sólidos,
utilizando un combustible sólido
y un oxidante líquido. Una típica
combinación es el peróxido de
hidrógeno como oxidante líquido
y el poliuretano como combusti-
ble sólido.
 Propulsión nuclear
La propulsión nuclear (NERVA)
es un método de propulsión es-
pacial donde se llevan a cabo
reacciones nucleares para generar
el empuje, no llevándose a cabo
procesos de combustión.
Esta propulsión nuclear se basa
en hacer pasar los propelentes a
través de un radiador de calor,
elevando su temperatura debido
al reactor de fisión nuclear (La
fisión es una reacción nuclear que
ocurre cuando un núcleo pesado
se divide en dos o más núcleos
pequeños. Es un proceso exotér-
mico liberando grandes cantida-
des de energía) en el cual existen
isótopos (por ejemplo de uranio
235). Los propelentes son trans-
formados en gases y expulsados a
través de una tobera, como ocu-
Al propelente elegido se le hace
pasar a través de una rejilla sobre-
calentada, donde inmediatamente
después los iones son acelerados
a altas velocidades por intensos
campos eléctricos, siendo expul-
sados a través de la tobera del
cohete.
 Propulsión a plasma
La propulsión con motores de
plasma combina campos eléctri-
cos y magnéticos de los iones.
Existen dos tipos de propulsión a
base de plasma:
Motor de pulsos de plasma:
utiliza sucesivas explosiones para
producir el movimiento. Peque-
ñas bolitas por ejemplo de deute-
rio de litio son lanzadas a una
cámara de reacción donde se pro-
duce la fusión (La fusión es una
reacción nuclear que ocurre
cuando varios núcleos atómicos
se unen para dar lugar a un nú-
cleo más pesado). El resultado es
un plasma caliente, que se canali-
za a la parte trasera de la nave
para generar el empuje.
Motor de magnetoplasma
(VASIMR): el propelente, ya sea
argón o xenón, es inyectado en
un cilindro hueco revestido con
electroimanes. Al entrar en el
motor, el gas es calentado prime-
ro a un plasma frío (temperatura
cercana a la ambiente), extrayen-
do los electrones de los átomos.
Más tarde este plasma es compri-
mido y de nuevo calentado a ele-
vadas temperaturas expulsándolo
del motor y generando el empuje.
 Velas solares
Las velas solares son un método
de propulsión que no necesita de
propulsor para generar el empuje
necesario para desplazarse.
rría en los motores de propulsión
química.
Los propelentes más utilizados
para producir estas reacciones
son el hidrógeno líquido y el
agua.
Otro modelo de propulsión nu-
clear se basa en la sucesión de
explosiones nucleares como por
ejemplo el proyecto Orion de la
NASA. En él, centenares de
bombas de fisión denominadas
unidades de propulsión se desli-
zarían a través de un agujero en
el extremo de la nave explotando
a una cierta distancia. La energía
producida por la explosión llega-
ría a una placa situada en el extre-
mo de la nave proporcionando el
empuje para su movimiento.
 Propulsión a iones
La propulsión a iones se basa en
la ionización, es decir en cargar
eléctricamente a los átomos una
vez que se les han quitado los
electrones. El propelente utiliza-
do para este tipo de cohetes es
un metal alcalino, por ejemplo
cesio, mercurio, argón o xenón.
Imagen 5. Prototipo de sistema de propulsión nuclear a partir de bombas de fisión. Proyecto Orion de la
NASA. Fuente: NASA
12 Nº35. Oc tubre de 2019
De esta forma se aligera conside-
rablemente el peso de la nave. En
función del tipo de fuente, las
velas solares se clasifican en velas
de fotones o velas de plasma.
Ambos tipos de vela son de gran
envergadura y por lo tanto de
difícil maniobrabilidad debido al
escaso empuje de la presión solar
y el viento solar. Crear velas de
grandes dimensiones permite
obtener el impulso suficiente pa-
ra desplazar la nave.
Velas de fotones o fotónicas:
Estas velas adquieren el impulso
de los fotones de los que se com-
pone la luz solar. Es decir, los
fotones ejercen una presión de-
nominada presión solar sobre la
membrana desplegada por la na-
ve, generando de esta manera el
empuje necesario para desplazar
la nave. La presión interactúa con
las velas de diferentes maneras:
absorción, reflexión o ambas dos.
La suma de la presión de absor-
ción más la presión de reflexión
que dan lugar a la presión solar,
ejercen sobre las velas un suma-
torio de fuerzas y momentos pu-
diendo variar su órbita así como
los movimientos de traslación y
rotación. La presión de absorción
es aquella captada por la nave, la
cual varía inversamente por el
cuadrado de la distancia al Sol.
Mientras que la presión de refle-
xión es aquella que rebota cuan-
do llega a la nave, y al igual que la
de absorción varía inversamente
con el cuadrado de la distancia al
Sol. Las velas solares requieren
de una gran superficie compuesta
km/s debido a que el empuje es
constante. Por lo que un viaje
Tierra – Marte mediante velas
solares tendría una duración de
alrededor de 318 días. La utilidad
de las velas solares será en mayo-
res distancias debido al empuje
constante que ofrecen, aumen-
tando progresivamente la veloci-
dad, y no en un viaje Tierra -
Marte.
Velas de plasma: Estas velas
generan un campo eléctrico o
magnético capaces de interceptar
el viento solar para obtener el
empuje. Este tipo de velas no
posee una tela como las velas de
fotones sino que está formada
por 50-100 cables conductores
largos (≈20 km) y finos. (Im. 6).
Una vez conocidos todos los sis-
temas de propulsión capaces de
realizar un viaje de estas caracte-
rísticas se van a enunciar las dife-
rentes ventajas y desventajas de
cada uno, para finalmente saber
que sistema sería el óptimo. Ade-
más, a partir de la ecuación de
Tsiolkovsky se puede obtener el
ratio de las masas combustible-
nave.
Cohete químico, propelente sóli-
do: este cohete es el más sencillo
de todos y no se debe refrigerar
la cámara de combustión. Por el
contrario, son propelentes más
caros que los líquidos y más difí-
cil de controlarlos. Solo se en-
ciende una vez y tienen escasa
autonomía. Su impulso específico
por una o varias láminas reflec-
tantes muy ligeras cuya longitud
rondará entre los 80 y 160 metros
para poder interceptar un gran
flujo de fotones y generar el im-
pulso.
La masa de la vela por unidad de
área de la nave se conoce como
vela de carga y oscilará alrededor
de 20—30 gramos por metro
cuadrado, pudiendo llegar hasta
los 10.
El material empleado en las velas
suele ser una lámina aluminizada
de 2 micras de grosor llamada
kapton.
Este tipo de vela representada en
la Imagen 8, se conecta a la nave
a través de un mástil, sostenién-
dose a partir de cuatro brazos de
aluminio en sus respectivas dia-
gonales. Además, la vela dispon-
drá de cuerdas para desplegarla y
recogerla. Una nave de estas ca-
racterísticas poseerá una acelera-
ción de 1 mm/s^2 a partir del
momento en el que se despliegan
las velas. La velocidad que en un
año puede alcanzar la nave gra-
cias a esta aceleración será de 30
“Un viaje Tierra-Marte mediante velas solares tendría una duración de 318 días. La utilidad
de las velas solares será en mayores distancias debido al empuje constante que ofrecen. ”
Imagen 6. Vela de plasma
Fuente: Blog Eureka. Juan Marín.
13Nº35. Oc tubre de 2019
y poseen variaciones de presión
en la cámara de combustión.
Su impulso específico oscila entre
los 230-280 segundos; y su ratio
masa combustible-nave determi-
na que el propelente híbrido es
6,17 veces el peso total de la na-
ve.
Cohete nuclear: necesita un único
tanque, y posee una elevada fuer-
za de empuje debido a las altas
velocidades de salida de los gases
de hasta 30 km/s. Su construc-
ción debe ser pesada para prote-
ger a la tripulación de la radiación
creada. Posee limitaciones me-
dioambientales y de temperatura
debido a las reacciones provoca-
das.
Su impulso específico es de 1200
segundos; y su ratio masa com-
bustible-nave determina que el
combustible del cohete nuclear es
0,6099 veces el peso total de la
nave.
Cohete a iones: tienen funciona-
miento durante largos períodos
sin sufrir un desgaste excesivo.
Aunque la cantidad de energía
eléctrica requerida es muy gran-
de, por lo que el peso del equipo
generador de energía se convierte
en un obstáculo importante para
un vehículo eficiente. Además se
acelera lentamente y posee un
bajo rendimiento debido al bajo
peso de las moléculas.
Su impulso específico es de
20.000 segundos; y su ratio masa
combustible-nave determina que
el combustible del cohete a iones
es 0,0290 veces el peso total de la
nave.
Cohete de plasma: posee mejor
relación masa-rendimiento que
los cohetes químicos. No existen
peligros de explosión y son de
propulsión limpia. Aunque al
igual que el cohete a iones la can-
tidad de energía eléctrica requeri-
da es muy grande, por lo que el
peso del equipo generador de
energía se convierte en un obs-
táculo importante para un
vehículo eficiente.
Su impulso específico oscila entre
los 10.000 a 20.000 segundos; y
su ratio masa combustible-nave
determina que el combustible del
cohete de plasma es 0,0290 veces
el peso total de la nave.
Velas solares: el peso de la nave
se reduce drásticamente al supri-
mir el combustible. Proporcionan
un empuje constante si se orien-
tan correctamente las velas res-
pecto del Sol. Por el contrario,
este empuje es escaso pese a ser
constante. Además, necesitan de
un cohete para ponerlas fuera de
órbita terrestre, y son de difícil
maniobrabilidad debido a sus
dimensiones y fragilidad.
Su impulso específico es de 0
segundos ya que no se usa prope-
lente. Por lo tanto no se puede
determinar el ratio de la masa
combustible-nave.
oscila entre los 175-250 segun-
dos; y su ratio masa combustible-
nave determina que el propelente
sólido es 8,83 veces el peso total
de la nave.
Cohete químico, propelente líqui-
do: elimina peso al prescindir de
bombas y turbinas en el sistema
de alimentación aunque al tener
alta presión en el tanque se re-
quiere de estructuras más pesa-
das, compensando el peso por la
eliminación de bombas. En este
tipo de cohetes se manipulan dos
propulsores que se almacenan a
baja temperatura.
Su empuje es el mayor de los
cohetes químicos con un valor de
160-385 segundos. Su ratio masa
combustible-nave determina que
el propelente líquido es 3,41 ve-
ces el peso total de la nave.
Cohete químico, propelente hí-
brido: no se debe refrigerar la
cámara de combustión. Por el
contrario, resultan ser inestables
debido a los combustibles usados
“Una vez la nave se encuentre en una órbita mínima de 890 km, el sistema de propulsión
óptimo es el nuclear.”
Imagen 7. Esquema de cohete de propulsión a
iones.
Fuente: SolidRocketMotor
14 Nº35. Oc tubre de 2019
método de parcheado cónico.
Dicho método se basa en la órbi-
ta de transferencia de Hohmann,
donde la mitad de una órbita
elíptica alrededor del Sol toca
tangencialmente tanto a la órbita
inicial terrestre que se desea
abandonar como a la órbita final
marciana que se quiere alcanzar.
Gracias a este tipo de órbita se
reduce drásticamente el peso del
combustible, ya que se hace uso
de la atracción del Sol para el via-
je. Únicamente el combustible
será usado en el lanzamiento de
la nave y cuando se requiera apli-
car un incremento de velocidad,
momento en el cual se cambia de
una órbita a otra.
Una vez abandonada la Tierra y
la nave se encuentre en una órbi-
ta mínima de 890 km (distancia
de seguridad recomendada por
las agencias espaciales, se podrá
usar ya cualquier otro sistema. El
sistema de propulsión óptimo es
el nuclear, ya que este sistema de
propulsión tiene una elevada
fuerza de empuje debido a las
altas velocidades que alcanzan las
partículas al abandonar la tobera,
por lo que 1 kg de masa
del propelente producirá
un empuje de 1 kp de fuerza du-
rante un período de 1200 segun-
dos, por lo que contribuye tam-
bién a poseer una elevada poten-
cia con poco combustible. De
esta forma la masa total de com-
bustible sería únicamente 0,6099
la masa total de la nave, siendo
muy inferior a los propulsores
químicos, como se ha visto ante-
riormente. Por el contrario este
ratio es superior al de iones y
plasma, siendo el único punto
algo desfavorable frente a estos
sistemas.
Una vez se han analizado todos
los sistemas de propulsión, tanto
las ventajas como las desventajas,
se va a determinar qué sistemas
de propulsión serían los reco-
mendables en el viaje interplane-
tario Tierra-Marte.
En primer lugar, se desecharían
todos aquellos sistemas de pro-
pulsión no químicos para lanza-
mientos desde la Tierra. Esto se
debe al peligro existente por con-
taminación radiactiva. Por ello la
nave podría basarse en dos siste-
mas de propulsión, ya que usar
un único sistema de propulsión
químico hace que el viaje se alar-
gue considerablemente ya que
estos sistemas tienen escasa auto-
nomía, debiendo realizar el viaje
con los motores apagados, mo-
viéndose con la inercia a partir de
las órbitas implicadas en las
transferencia de Hohmann, solo
encendiéndose en los cambios de
órbitas. Es decir el viaje espacial
que seguirá la nave desde la Tie-
rra hasta Marte se basará en el
Imagen 9. Esquema de cohete de propulsión a
plasma.
Fuente: SolidRocketMotor
REFERENCIAS Y
BIBLIOGRAFÍA:
- ESA. Solar sailing-Mission
Opportunities and Innovative
Technology 2001
- Blog Eureka. Daniel Marín
- Blog La Ciencia de la Mula
Francis. Francisco R. Villatoro
Imagen 8. Vela solar de fotones.
Fuente: Blog Eureka. Juan Marín
15Nº35. Oc tubre de 2019
SOLUCIONES A LA POBREZA ENERGÉTICA A
CORTO Y LARGO PLAZO.
ADAPTACIÓN DE LOS HOGARES
Débora Diana Borrego Gálvez. Ingeniería Química Industrial.
Nº de Imagen. Explicación. Si la imagen no es
original nuestra debemos poner:
Ref: el origen, la web, el libro, etc.
realmente permiten o contribu-
yen a solucionar el problema de
raíz, de forma permanente, elimi-
nando la necesidad de aplicar
medidas paliativas que únicamen-
te posponen la resolución del
problema.
 Medidas a corto plazo:
-Impedir corte de suministro en
la estación fría. Las consecuen-
cias de habitar en una vivienda a
una temperatura inadecuada en la
estación fría están ampliamente
contrastadas. Agravan enferme-
dades cardiovasculares y respira-
torias, afectan a la salud de niños
y adolescentes, influye en la dieta
de los miembros del hogar, agra-
va enfermedades crónicas e inclu-
so provoca la muerte prematura
de miles de personas. Por ello,
establecer una tregua invernal
para impedir el corte de suminis-
tro energético en los hogares más
vulnerables es una medida que, si
bien no soluciona el problema ni
resuelve el impago de las factu-
ras, si que evita las graves conse-
cuencias derivadas de habitar en
una vivienda sin los suministros
de energía oportunos.
- Ayudas asistenciales: Medidas
como la provisión de mantas o
de comida precocinada, la utiliza-
ción de instalaciones para usos
como la recarga eléctrica de cier-
tos dispositivos o el pago de fac-
turas atrasadas son medidas palia-
tivas que minimizan las conse-
cuencias que padecen en esta si-
tuación los miembros del hogar.
Este tipo de ayudas las prestan
ONGs asistenciales y los servi-
cios sociales de algunos munici-
pios. No obstante, el problema
no se soluciona de raíz y los pro-
gramas de ayudas no dan abasto
para atender todas las peticiones
de ayuda que realizan los hogares
- Redefinición de bono social: La
única medida, y la de más largo
recorrido, que minimiza establece
una tarifa social para el suminis-
tro eléctrico es el denominado
bono social. Además de que úni-
camente aplica a la factura eléctri-
ca, determinados supuestos que
dan derecho al mismo no impli-
can que se trate de hogares vul-
nerables, por lo que se están des-
tinando parte del fondo econó-
mico que cubre el bono social a
hogares que no necesariamente lo
necesitan.
- Definición de consumidor vul-
nerable: En la línea de lo especifi-
cado respecto al bono social, es
necesario que se establezca una
definición adecuada de qué se
entiende por consumidor vulne-
rable. La ley del Sector Eléctrico
así lo especificaba y todavía no se
ha aprobado el Reglamento que
lo especifique. Esto permitirá
establecer prioridades y redefinir
aspectos como el bono social
Existen medidas o soluciones
que permiten paliar o minimizar
esta situación o atajar el proble-
ma inmediato, a corto plazo. Este
tipo de medidas consiguen que el
ciudadano minimice las graves
consecuencias que tiene para su
calidad de vida y su salud encon-
trarse en una situación de pobre-
za energética, aunque, por otro
lado, no solucionan el problema a
largo plazo.
En el otro extremo se encuentran
aquellas medidas cuyo horizonte
temporal de aplicación es el me-
dio-largo plazo. La desventaja de
este tipo de medidas reside en
que, aunque en el caso de algunas
de ellas (como la rehabilitación
energética) su efecto es inmediato
una vez llevadas a cabo, la inver-
sión necesaria para implementar-
las es mucho mayor y, por tanto,
exige de una estrategia ordenada
que contemple muchas variables,
entre ellas la obtención de finan-
ciación o la toma en considera-
ción de prioridades sociales. Sin
embargo, se trata de medidas que
16 Nº35. Oc tubre de 2019
corten el suministro a aquellos
hogares que tienen facturas impa-
gadas pero a los que los servicios
sociales tienen concedidas ayudas
para el pago de dichas facturas.
Una cuestión de coordinación
entre dos agentes, ayuntamientos
y compañías, impide que se inte-
rrumpa el suministro de muchos
hogares.
- Mejoras en la coordinación y
gestión de agentes implicados:
Por ejemplo, la coordinación en-
tre los servicios sociales de los
ayuntamientos y las compañías
energéticas está evitando que es-
tás últimas corten el suministro a
aquellos hogares que tienen fac-
turas impagadas pero a los que
los servicios sociales tienen con-
cedidas ayudas para el pago de
dichas facturas. Una cuestión de
coordinación entre dos agentes,
ayuntamientos y compañías, im-
pide que se interrumpa el sumi-
nistro de muchos hogares.
- Establecimiento de facilidades
de pago por las comercializado-
ras: Aunque las compañías co-
mercializadoras contemplan faci-
lidades de pago y planes específi-
cos para clientes con dificultades
para hacer frente al pago de las
facturas, no publicitan ni ofrecen
este tipo de servicios. Una oferta
real por parte de las comercializa-
doras de este tipo de “facilidades
de pago” podría evitar impagos y
cortes de suministro en cierto
porcentaje de población afectada.
 Medidas a largo plazo:
-Plan de rehabilitación que con-
temple mecanismos de financia-
ción de las actuaciones: Sin duda
la rehabilitación profunda de los
edificios donde habitamos es la
única solución a largo plazo para
prevenir y evitar la pobreza ener-
gética. La climatización del hogar
supone alrededor del 50% del
gasto en energía doméstica de un
hogar por lo que reducir la de-
manda energética del edificio me-
diante la mejora de la envolvente
térmica, mejorar la eficiencia
energética de las instalaciones,
incorporar fuentes de energía
renovables, incorporar nuevas
tecnologías y mejorar la gestión
de la energía son las medidas que
realmente harán que el hogar sal-
ga de la situación de vulnerabili-
dad energética en la que puede
encontrarse en periodos de crisis
u otras medidas que se puedan
poner en marcha.
- Microrreformas de bajo coste:
Una medida que puede minimi-
zar el gasto energético del hogar
y que puede llevarse a cabo con
un coste muy bajo es la realiza-
ción de microrreformas en la vi-
vienda. Un ejemplo de las mis-
mas sería la instalación de burle-
tes en puertas y ventanas, corti-
nas en las ventanas, elementos
reflexivos tras los radiadores para
evitar las pérdidas por la fachada,
etc. Se trata de medidas con un
coste muy bajo o casi nulo que
podrían suponer pequeños aho-
rros en las facturas de energía
doméstica de muchos hogares
con una inversión moderada.
Además, la limitada inversión
necesaria haría posible alcanzar
con dichas medidas a un gran
número de hogares.- mejoras en
la coordinación y gestión de
agentes implicados: Por ejemplo,
la coordinación entre los servi-
cios sociales de los ayuntamien-
tos y las compañías energéticas
está evitando que estás últimas
3. Modernización de la economía, papel de la
Unión de la Energía y la Acción por el Clima.
Ref: eur-lex.europa.eu
2. Soluciones ‘low cost’ para reducir la factura energética. Ref: www.okdiario.com
17Nº35. Octubre de 2019
o ante posibles incrementos de
los precios de la energía. La difi-
cultad de todo este conjunto de
medidas estriba en poder hacerlas
posible dada la elevada inversión
que requieren.
-Creación de estadísticas específi-
cas para observar la evolución de
la pobreza energética: Un fenó-
meno como la pobreza energética
requiere de análisis específicos y
periódicos de su evolución e inci-
dencia en la sociedad. Se antoja
muy complicado establecer medi-
das y priorizar las mismas si no es
posible analizar y cuantificar ade-
cuadamente el problema y su in-
cidencia. Por tanto, es necesario
reclamar el establecimiento de
estadísticas e indicadores estatales
que permitan observar el fenó-
meno.
-Establecimiento de una base de
datos o control actualizado de los
hogares vulnerables: Junto al es-
tablecimiento de estadísticas es-
pecíficas que permitan analizar la
incidencia de la pobreza energéti-
ca, tener un control actualizado
de los hogares vulnerables permi-
tiría comprobar la eficacia de la
estrategia y de las medidas pues-
tas en marcha y poder priorizar
las ayudas y estrategias.
-Educación y generación de una
nueva cultura energética: En la
sociedad actual existe una escasa
cultura de la eficiencia energética,
palpable porque el único argu-
económica de los usuarios fina-
les, un estudio se han realizado
(Walker et al., 2014) para propo-
ner una distribución de usuarios
en función de sus ingresos, y si
esas personas serán sacados de su
situación de pobreza de combus-
tible después de una modifica-
ción de sus edificios. Las medidas
de reacondicionamiento evalua-
dos para los dos perfiles de usua-
rio son a menudo los mismos, sin
embargo, los resultados óptimos
de rentabilidad no siempre son
aplicables. Se necesita un nuevo
enfoque para aquellas situaciones
en las que las familias se encuen-
tran en situación de pobreza
energética. Por lo tanto, se pro-
pone una metodología de abajo
con un enfoque especial en el
presupuesto real de las facturas
de energía y la forma de ampliar
el rango de confort térmico para
las personas. En segundo lugar,
cuando sea posible, también se
buscan ahorro en el consumo
energético y económico. La me-
todología propuesta en el estudio
se denomina “Pobreza Energéti-
ca de reequipamiento (FPR)”.
El método FPR se basa en los
tres factores expuestos en la Fi-
gura 4. Éstos son:
1. Propuesta regional para la
pobreza energética.
2. Recursos de energía dispo-
nibles y tecnologías
3. Calidad de vida.
El objetivo principal es identifi-
car la medida de adaptación para
un edificio que produce más alto
confort térmico, teniendo en
cuenta los recursos económicos
de los hogares en situación de
pobreza energética.
Un indicador fue creado para
mento para llevar a cabo medidas
de mejora de la eficiencia energé-
tica pasa por convencer al ciuda-
dano de un retorno de la inver-
sión de escasos años, obviando la
mejora de la calidad de vida y las
ventajas para la salud que puede
proporcionar la adopción de es-
tas medidas. De igual modo, la
cultura del ahorro energético sólo
se genera en los periodos de cri-
sis, cuando debería ser una praxis
permanente de los consumidores
y ciudadanos. La generación de
una cultura energética que se va-
ya generando desde la base, en la
educación escolar, hará posible
que en el futuro se tengan en
cuenta estos aspectos y que los
ciudadanos reclamen el manteni-
miento y la mejora de la eficien-
cia energética de sus edificios e
incorporen hábitos de ahorro
energético en su vida diaria.
- Mejora de la información al
consumidor: Es necesario traba-
jar por una mayor información al
consumidor en todo lo que con-
cierne a los suministros energéti-
cos, tipos de contratos, derechos
frente a las compañías energéti-
cas. Un consumidor bien infor-
mado será capaza de tomar deci-
siones más adecuadas de gasto,
gestionar mejor su energía y to-
mar medidas que le beneficien.
 Medidas de adaptación de
los hogares
Moore (2012) mostró que los
pequeños cambios con respecto a
la definición de la pobreza de
combustible conducen a variacio-
nes significativas en que recibirá
la asignación entre los usuarios
finales. Para tener en cuenta la
importancia de la situación socio-
4. Factores de la pobreza energética. Ref: Vilchesa A., Barrios Padura A. y Molina Huelva M., (2017). Retrofitting of
homes for people in fuel poverty: Approach based on household thermal comfort. Scopus.
18 Nº35. Oc tubre de 2019
la efectividad de reacondiciona-
miento energético en el contexto
de la escasez de combustible:
Porcentaje Confort Térmico
(TCP). Este es un indicador rela-
tivo que considera la capacidad
para alcanzar las condiciones de
confort térmico dentro de un
edificio en relación con su situa-
ción inicial y a través de una me-
dida de adaptación específica.
- Porcentaje Confort Térmico,
TCP
El objetivo de este indicador a
medida es considerar el confort
térmico de los ocupantes de la
hora de calcular los beneficios de
adaptación de un edificio, y no
únicamente prestaciones econó-
micas, ya que a menudo no exis-
ten tales ahorros económicos en
situaciones de pobreza de com-
bustible.
El porcentaje de confort térmico
(%) se calculará mediante la ex-
presión (1),
Donde,
Eb(Demanda de energía equili-
brada) [kWh]: es la cantidad de
energía demandada que se com-
pensa y se suministra a través de
una o más medidas o acciones de
reconversión.
En(Demanda de energía necesa-
del cálculo y representa la canti-
dad de energía requerida para
mantener el edificio dentro de un
intervalo de temperatura específi-
co.
1. Demanda de energía equilibra-
da (Eb). La construcción de la
demanda de energía se puede
reducir o suministrar a través de
las tres acciones siguientes: la
compra de la energía, el logro de
una mayor eficiencia del sistema
de HVAC (Heating, ventilation
and air conditioning), o, lo que
reduce la energía demandada por
medidas de reacondicionamiento
pasivos. Cualquier acción para
mejorar las condiciones térmicas
interiores ha sido incluida en (2),
a través de diferentes factores.
Un resultado positivo de (2) sig-
nifica una mejora de las condicio-
nes de confort térmico en el inte-
rior del edificio.
La demanda de energía suminis-
trada se calculará mediante la ex-
presión (2),
Donde,
Ep= La energía adquirida para
HVAC (kWh).
µi= Eficiencia HVAC del sistema
de acuerdo a cada medida de
adaptación.
Er= Reducción de la demanda de
energía de acuerdo a cada medida
de adaptación (kWh).
ria) [kWh]: es la cantidad de ener-
gía demandada que es necesaria
para el mantenimiento del edifi-
cio existente dentro del rango de
confort térmico.
Confort Térmico porcentaje es
un indicador a medida que se ha
creado y se relaciona con algunos
de los parámetros de confort tér-
mico. El confort térmico es una
variable de auto-reporte y depen-
de de diferentes factores, tales
como el aislamiento de ropa, la
tasa metabólica, la temperatura
del aire, velocidad del aire, la hu-
medad relativa y la temperatura
radiante media. El confort térmi-
co en los edificios se basa en en-
cuestas estadísticas y metodolo-
gías que representan la mayoría
de la población, tales como la
predicción media de voto y el
porcentaje de insatisfechos. A
partir de los resultados de estas
metodologías, los reglamentos de
construcción establecen los pará-
metros para llevar a cabo el mo-
delado de energía del edificio,
tales como rango de temperatura
del aire, las cargas internas y re-
quisitos de ventilación. La de-
manda de energía es el resultado
“El comprado de energía para la climatización, Ep (kWh) se calculará mediante la
expresión: Ep=Gasto de energía para HVAC/Precio de la energía”
5. Resultados por análisis de zonas. Ref: Vilchesa A.,
Barrios Padura A. y Molina Huelva M., (2017).
Retrofitting of homes for people in fuel poverty
19Nº35. Oc tubre de 2019
través de diferentes curvas que
reflejan la capacidad económica
de la familia de la construcción y
el TCP que se esperaba. Para ob-
tener diferentes curvas, diferentes
valores para los gastos de climati-
zación se introducen en la ecua-
ción de Ep. Un ejemplo de los
resultados obtenidos se muestra
en la Figura 6.
Esta metodología permite la me-
jor medida de adaptación para ser
elegido de acuerdo con el confort
térmico, los costos de medición y
el presupuesto para HVAC. Los
criterios de evaluación reacondi-
cionamiento energético son:
1. Para introducir el máximo pre-
supuesto mensual de los hogares
de los servicios energéticos en el
modelo.
2. Para establecer el coste máxi-
mo de adaptación asequible.
3. Para seleccionar la medida que
proporciona el mayor porcentaje
de Confort Térmico (TCP).
4. Resultados: la aplicación de la
escasez de combustible en cuatro
edificios en Andalucía
Para validar la metodología pro-
puesta, esta adaptación se aplicó
a cuatro edificios existentes en
Andalucía, España. Son edificios
de varias viviendas construidas
entre 1940 y 1960. Las diferentes
medidas de reacondicionamiento
se analizaron, incluyendo medi-
das activas y pasivas.
Confort Térmico Porcentaje
(TCP) se calculó para ocho medi-
das de reacondicionamiento en
cada edificio residencial de cinco:
individual y tres medidas combi-
nadas. Los muros exteriores son
siempre hechos de ladrillos (24
cm de espesor) sin aislamiento y
calefacción y sistema de refrigera-
ción consta de una bomba de
calor de fuente de aire de baja
eficiencia. La electricidad es la
única fuente de energía para los
servicios del edificio. Fotografías
de los edificios se muestran en la
Figura 7 y los detalles de cons-
trucción típicos en la Figura 8.
Las medidas individuales de re-
conversión que se incluyen son:
sellado de ventanas (S1), persia-
nas solares (S2), la bomba de ca-
lor eficiente - COP 4,64 y 4,2
EER - (S3), aislamiento de la pa-
red externa -5 cm - (S4) y el cam-
bio de ventanas -1,9 W / m 2 k -
(S5). Las combinaciones de medi-
das son: solar ciego y cambio de
ventanas (C1), aislamiento de la
pared externa y cambio de venta-
nas (C2), y aislamiento de la pa-
red externa, bomba de calor efi-
ciente y cambio de ventanas (C5).
Para aplicar la metodología de
combustible pobreza de reequi-
pamiento, una situación donde se
estableció el presupuesto anual
para los servicios de energía es
insuficiente para mantener nive-
les satisfactorios de confort tér-
mico. El ingreso anual por hogar
se toma del Instituto Nacional de
Estadísticas (INE, 2016).
Una vez obtenidos los resultados
de porcentaje Confort Térmico
(TCP), ordenados en función de
sus costes de inversión; se pro-
porciona una visión de qué medi-
da es menos costosa para niveles
de confort térmico similares. Las
medidas de reacondicionamiento
se muestran en un gráfico donde
TCP se representa a lo largo del
eje Y y la medida de adaptación
se representa a lo largo del eje X
(Figura 5) .
Dentro de la Figura 5, cuatro zo-
nas pueden ser analizadas respec-
to a la idoneidad de la medida:
•Zona 1: Reacción exagerada que
excede el alcance de confort tér-
mico.
•Zona 2: Los bajos costes y alto
confort térmico, una zona rara.
•Zona 3: Relación lógica entre la
comodidad y la inversión. Zona
buscada a menudo.
•Zona 4: Los altos costes y baja
TCP. Las medidas con poca efec-
tividad.
Por último, el presupuesto men-
sual para HVAC se muestra a
“El análisis es muy relevante para la creación de derechos de emisión para la adaptación de
edificios públicos”
6. Ejemplo de resultados para diferentes curvas
del presupuesto mensual. Ref: Vilchesa A.,
Barrios Padura A. y Molina Huelva M., (2017).
Retrofitting of homes for people in fuel poverty:
20 Nº35. Oc tubre de 2019
casos en que el presupuesto de
energía es cercano a 0, no coinci-
den con las recomendaciones
extraídas de la metodología ópti-
ma de rentabilidad. Las medidas
pasivas son los más eficaces
cuando el presupuesto de energía
es bajo. Por otra parte, la meto-
dología permite de cálculo del
umbral para el presupuesto men-
sual, por encima del cual se pro-
ducirán ahorros económicos y
energéticos.
Además, los escenarios futuros,
tales como el aumento del precio
de la energía o el cambio climáti-
co, se pueden estudiar a través de
la metodología propuesta. Estos
escenarios podrían apoyar el uso
de medidas pasivas para lograr
mejores niveles de confort térmi-
co en los casos en que los ingre-
sos son bajos, y el presupuesto se
reduce. Sin embargo, se necesita
más investigación. Esto permitirá
a la vulnerabilidad y la resiliencia
de las familias de bajos ingresos
con respecto a los escenarios fu-
turos y nuevas políticas públicas
que deben evaluarse .
Los escenarios futuros, tales co-
mo el aumento del precio de la
energía o el cambio climático, se
pueden estudiar a través de la
metodología propuesta. Estos
escenarios podrían apoyar el uso
de medidas pasivas para lograr
mejores niveles de confort térmi-
co en los casos en que los ingre-
sos son bajos, y el presupuesto se
reduce. Sin embargo, se necesita
más investigación. Esto permitirá
a la vulnerabilidad y la resiliencia
de las familias de bajos ingresos
con respecto a los escenarios fu-
turos y nuevas políticas públicas
que deben evaluarse.
 Conclusión
En un contexto donde los hoga-
res tienen bajos ingresos, la me-
todología rentable podría no ser
apropiada. Por lo tanto, la mo-
dernización de edificios públicos
o políticas que se basan en esta
metodología son ineficaces y
pueden ocurrir sin ahorro energé-
tico y económico. Sin embargo,
la modernización de edificios
todavía tiene un enorme impacto
en la calidad de vida de las perso-
nas. Una alternativa rentable a la
metodología ha sido desarrollada
para evaluar la mejora esperada
de comodidad térmica a través de
la modernización de edificios en
situaciones en las que el presu-
puesto para HVAC es bajo. Ade-
más, y siempre que sea posible,
también son buscados ahorro
energético y económico.
Los resultados muestran que la
modernización de edificios de
energía, en un contexto de esca-
sez de combustible, no siempre
reduce el consumo de energía,
pero sí mejora el confort térmico.
Los resultados obtenidos para los
8. Ejemplos de detalles constructivos en los
casos de estudio.
REFERENCIAS Y
BIBLIOGRAFÍA:
Vilchesa A., Barrios Padura A. y
Molina Huelva M., (2017).
Retrofitting of homes for people
in fuel poverty: Approach based
on household thermal comfort.
Scopus. Babelova J., y Caganova
D., (2014). Socio-
7. Casos de estudio
21Nº35. Oc tubre de 2019
las instalaciones estáticas. Sin
embargo, una de sus principales
limitaciones es la colocación de
los generadores. La falta de espa-
cio disponible en la mayoría de
las construcciones provoca que
estas tecnologías queden des-
aprovechadas en su mayoría, li-
mitándose a cubrir una ínfima
parte de la demanda, energía que
tiene que ser obtenida de la red, y
generada por medios menos sos-
tenibles.
Este problema de espacio podría
ser resuelto de una forma relati-
vamente sencilla, mediante la ins-
talación de energía solar fotovol-
taica en posición vertical, sobre
las fachadas de los edificios a
abastecer. Si tenemos en cuenta
sólo la superficie orientada al sur
(en el hemisferio norte), la pro-
porción de área de instalación
disponible sobre el propio edifi-
cio aumentaría aproximadamente
un 100% en viviendas unifamilia-
res en relación a la superficie ho-
rizontal, y hasta un 500%, o in-
cluso más, dependiendo de facto-
res geométricos, en edificios al-
tos, reduciendo la necesidad de
destinar terrenos exteriores espe-
cíficamente a esta tarea.
Durante los últimos años, es cada
vez más común que la obra nue-
va recurra a la instalación de
energías renovables, tanto de ma-
nera aislada como mediante coge-
neración, para satisfacer, de una
manera menos dañina para el
medio ambiente, las necesidades
energéticas de sus habitantes.
Energía geotérmica, microgenera-
ción eólica, o energía solar, térmi-
ca o fotovoltaica, son las princi-
pales elecciones a la hora de ins-
talar en viviendas propias, princi-
palmente por sus cada vez mas
reducidos costos, precio por
kWh generado y, en general, bajo
mantenimiento, especialmente en
22 Nº35. Oc tubre de 2019
INSTALACIÓN DE PLACAS SOLARES EN
POSICIÓN VERTICAL.
ANTONIO ENRIQUE GONZÁLEZ REINA. INGENIERO TÉCNICO INDUSTRIAL, ESP. ELECTRICIDAD
ble, a dos aguas (ku aprox. 0.5),
con orientación perfecta al sur de
una de sus caídas, y un ángulo de
6 grados de inclinación:
Para poder comprobar el aumen-
to de la superficie, usaremos la
siguiente fórmula:
Siendo:
- Svd: Superficie vertical.
- Ssi: Superf. orientada al sur
- Ks: Coeficiente de sombreo,
entre 0 (Sombra total) y 1 (Sin
sombras).
- Kh: Coeficiente de hueco. Entre
1 (pared completamente disponi-
ble) y 0 (sin espacio para la insta-
lación).
Para el cálculo de la superficie
vertical disponible, supongamos
que la vivienda consta de una
base cuadrada de 9 x 10 m, 2 pi-
sos de altura (6m), y está lo sufi-
cientemente aislada para reducir
el tiempo de sombreo al mínimo
(Ks = 0,9), y una superficie útil
del 80% (Kh = 0,8).
Como vemos, la relación es de:
Un 85,9% más de superficie dis-
ponible para la instalación..
Aumento de la superficie.
Para el cálculo del incremento de
superficie disponible, es necesa-
rio realizar unos cálculos básicos.
La superficie horizontal en la vi-
vienda a tener en cuenta será el
resultado, de forma genérica de la
siguiente operación:
Siendo:
- Shd: Superficie horizontal.
- Si: Superf. hábil para la instala-
ción
- α: Ángulo de inclinación . La
inclinación ideal varía dependien-
do de la latitud.
- Ku: Coeficiente de utilización,
en base a la orientación al sur y
las características estructurales
(peso soportado, canalizaciones,
componentes auxiliares, etc.).
Comprendido normalmente entre
0,2 y 1.
Para una edificación tipo vivien-
da unifamiliar, con una superficie
de unos 90 m2 de tejado disponi-
Imagen 2. Matriz solar sobre el tejado de una vivienda unifamiliar.
Ref: Pixabay.com.
23Nº35. Oc tubre de 2019
Imagen 1. Fotovoltaica vertical con seguimiento
solar.
Ref: Pixabay.com.
ciones entre las que elegir, limi-
tando la posibilidad de conseguir
mejoras económicas en el proce-
so.
- Dificultad de instalación: Si
bien es relativamente sencillo
trabajar sobre superficies hori-
zontales, aun en altura, realizar
instalaciones en fachada requiere
de personal y material apto tanto
para este tipo de trabajo como
técnicamente para la realización
de las conexiones y la configura-
ción.
Si añadimos que en muchos ca-
sos se realizaría sobre fachadas
de edificios altos, el coste econó-
mico y el tiempo de instalación se
multiplican.
- Adecuación a la climatolo-
gía: Aunque para los generadores
fotovoltaicos no exista una dife-
rencia significativa con respecto
al ángulo de la instalación, el res-
to de elementos, como cables,
estructuras, regulador e inversor,
si que son sensibles a estos facto-
res, requiriendo una adaptación
para su colocación.
- Costes de mantenimiento: Si
bien la instalación es el punto
más llamativo, el mantenimiento
también debe ser tenido en cuen-
ta a la hora de estimar los costes.
Las placas requieren de una lim-
pieza periódica para mantener su
capacidad de producción, mien-
tras que otros elementos, como
las baterías, requieren de ciertas
revisiones.
Una solución eficaz para estos
últimos problemas sería destinar
un espacio interior para acoger
estos elementos, a costa de per-
der espacio dentro del edificio,
pero reduciendo los posteriores
costes de mantenimiento, clima-
tológicos y de instalación, en cier-
ta medida.
También se deben prever posi-
bles ampliaciones del sistema,
por lo que sería interesante desti-
nar parte de la planificación y de
la instalación a este trabajo, redu-
ciendo costes y tiempos posterio-
res.
Retos técnicos.
La adaptación de la tecnología
solar a tipologías poco comunes
trae consigo una serie de retos
técnicos, que dificultan su im-
plantación. Los más importantes
serían:
- Falta de canales de suminis-
tro: Dado que el mayor aprove-
chamiento de la instalación se
produce cuando las placas se co-
locan con una inclinación deter-
minada por la situación geográfi-
ca del entorno (cercano a los
30º), la mayoría de estructuras y
sistemas disponibles para su ad-
quisición en el mercado están
diseñados para estructuras con
estas características.
Encontrar un suministrador re-
quiere de tiempo y esfuerzo, ade-
más de tener presente que ten-
dremos menor variedad de op-
24 Nº35. Oc tubre de 2019
Imagen 3. Mantenimiento de una instalación fotovoltaica.
Ref: Pixabay.com
“Los ausencia de opciones de suministro, la mayor dificultad en la instalación y los costes
de mantenimiento son los principales retos de estos sistemas.”
Si tenemos en cuenta que se pue-
de suponer una generación pico
de unos 180-200W/m2, se ob-
tendrían unos 32-36kW pico de
generación.
Es especialmente notable que, si
se instalaran las placas durante la
construcción del propio edificio,
se podrían reducir significativa-
mente los costes iniciales, además
de que suelen contar con salas
destinadas a las instalaciones del
edificio por defecto, donde se
podrían incorporar los elementos
más sensibles.
- Casas unifamiliares adosa-
das: Al contrario que los grandes
edificios, en los que la fachada es
significativamente mayor que la
superficie vertical, en este tipo de
viviendas, con poco terreno exte-
rior disponible, el aumento de
superficie destinada a generación
podría suponer una mejora im-
portante de la capacidad.
- Naves industriales: Al igual
que los grandes edificios residen-
ciales, las naves industriales son
firmes candidatas para las instala-
ciones verticales. Si tenemos en
cuenta que los picos de produc-
ción se producen, además, signi-
ficativamente dentro de los tiem-
pos de generación, se podría re-
ducir la inversión en almacena-
miento energético, reduciendo en
gran medida el coste de adquisi-
ción y de mantenimiento.
- Terrenos pequeños destina-
dos a producción solar: Si bien
no es la opción más idónea de las
mencionadas, si contamos con
terrenos rectangulares con una
alta diferencia entre anchura y
longitud, podemos aprovechar el
lado más largo (si está orientado
al sur, construyendo una instala-
ción vertical que amplíe mucho la
superficie de generación, dejando
espacio disponible para la crea-
ción de una caseta para los ele-
mentos electrónicos y las bate-
rías.
Estos son solo algunos ejemplos
de posibles circunstancias en las
que optar por sistemas verticales
podría ser interesante.
Ejemplos de situaciones idó-
neas para instalaciones verti-
cales.
Si bien este tipo de sistemas no
es de los más desarrollados en el
mundo, si que existen situaciones
en las que su uso podría ser muy
adecuado a las circunstancias.
- Edificios altos aislados: Este
quizá sea el ejemplo más sencillo
de imaginar. Si tenemos en cuen-
ta que los rascacielos y torres de
pisos más altos suelen elevarse
decenas o incluso cientos de me-
tros sobre el resto de elementos
cercanos, vemos como la superfi-
cie disponible y no sombreada,
excluyendo huecos y elementos
arquitectónicos, hace muy intere-
sante su uso.
Poniendo como ejemplo un edifi-
cio de 10 pisos (alrededor de
30m), y con un coeficiente de uso
relativamente pequeño, en torno
al 0.5, con una anchura de pared
de 15 m (solo cara al sur), ten-
dríamos una superficie de instala-
ción de:
Imagen 4. Rascacielos. Este tipo de edificios son
idóneos para la instalación de placas verticales.
Ref: Pixabay.com
25Nº35. Oc tubre de 2019
Imagen 5. Instalación de placas sobre el terreno.
Ref: Pixabay.com
“La fotovoltaica vertical se adapta especialmente bien a edificios aislados y con buena
relación entre fachada y superficie, como rascacielos y naves industriales”
radiación solar basándome en el
método de “Simulación de com-
portamiento de la radiación solar
con matrices de Markov”.
En primer lugar, generamos los
datos para un periodo de 3 años
para la ciudad de Zaragoza. Se
puede ver un ejemplo de la salida,
para los meses de junio, en la
imagen superior (Imagen 6).
El rendimiento económico se
calculará aplicando los datos de
radiación solar a la instalación
que se define a continuación:
- 8 placas de 280W, 12V(2,24kW
pico, 2 paralelos de 4 placas,
48V). 1260€
- Inversor de 3kW, 24V. 1000€.
- Regulador de 48V, 60A. 180€
- Baterías, 300Ah, 48V. 2600€
(10 años de vida útil aprox.)
- Cables y otros: 1000€
- Instalación:
 Vertical : 2500€.
 Horizontal y 30º: 1000€.
En base a estos datos de entrada,
los retornos son, para un precio
estimado de kWh de 0,16€/kWh
y sin contar mantenimiento:
Instalación horizontal:
- Coste total: 7040€.
- Energía: 121533640 Kilojulios,
33759 kWh.
- Rendimiento: 5401 € / 3 años.
Instalación a 30º:
- Coste total: 7040 €.
- Energía: 127380673 Kilojulios,
35384 kWh.
- Rendimiento: 5661 €/ 3 años.
Instalación vertical:
- Coste total: 8540 €.
- Energía: 81110882 Kilojulios,
22531 kWh.
- Rendimiento: 3605 € / 3 años.
Como se puede ver, en el periodo
de estudio, de 3 años, las instala-
ciones horizontales son más ren-
tables, tanto en precio de instala-
ción como en rendimiento. Sin
embargo, el retorno de la instala-
ción vertical no es desdeñable,
estando el periodo de amortiza-
ción de la inversión en unos 7
años (algo más si contamos el
mantenimiento).
Estas instalaciones podrían resul-
tar rentables con una buena pla-
nificación, aun más contando con
la eventual subida de precio de la
energía eléctrica.
La rentabilidad económica de
la instalación vertical.
Si bien se han visto posibles si-
tuaciones donde se pueden apli-
car estas instalaciones, se hace
necesario dar unas guías sobre el
rendimiento económico, princi-
pal motivo de decisión sobre su
uso.
Para ello, partiremos de una casa
unifamiliar con unos 20 m2 de
superficie disponible para la ins-
talación, y estudiaremos el rendi-
miento económico para esta su-
perficie en caso de una coloca-
ción vertical, horizontal y en án-
gulo de 30º, para la ciudad de
Zaragoza. Para ello, nos basare-
mos en un lugar completamente
aislado (sin sombras), de cara a
no distorsionar los datos puros,
que podrían una vez obtenidos
aplicarse a situaciones reales, cal-
culando los kWh generados por
las 3 iteraciones.
Si bien podríamos emplear los
datos de radiación solar de años
posteriores, para el estudio nos
basaremos en la generación de
Imagen 6. Radiación generada mediante cadenas
de Markov para la ciudad de Zaragoza en el mes
de Junio, durante 3 años.
Ref: Elaboración propia
Imagen 7. Tabla de coste y rendimiento según
ángulo de instalación para la misma radiación
solar.
Ref: Elaboración propia.
26 Nº35. Oc tubre de 2019
Conclusiones.
Como se ha demostrado durante
el artículo, las instalaciones de
energía fotovoltaica en posición
vertical son una opción viable,
desde el punto de vista técnico y
económico, aunque para su utili-
zación es necesario cumplir una
serie de características, como son
los requisitos de espacio, un buen
estudio de los datos climáticos de
la zona, y que el tipo de estructu-
ra sobre la que instalarla sea ade-
cuada a los requerimientos de
estas.
No es menos importante tener en
cuenta la normativa local, que
puede ser contraria a este tipo de
construcciones. Por lo tanto, se
hace imprescindible contar con
asesoría legal antes de iniciar la
instalación de estos sistemas.
Si se cumplen estas característi-
cas, y para zonas con una buena
relación de días despejados y ra-
diación solar, se pueden conse-
guir unos rendimientos que su-
pondrían un tiempo de retorno
de la inversión de unos 6-8 años,
quedando el resto de vida útil
como beneficio, y quedando por
comprobar los costes de mante-
nimiento, que varían enorme-
mente entre sistemas.
Sistemas híbridos.
Si bien en este artículo se han
tratado las instalaciones como
aisladas e independientes de otras
formas de generación, es fácil ver
que se beneficiarían, en gran me-
dida, de su adaptación con otras
formas de generación, tales como
la eólica de pequeña escala o la
termosolar ACS.
Con estos sistemas híbridos, en
los que parte de la instalación se
podría diseñar para su uso mixto,
como por ejemplo las baterías, el
coste por kWh pico se reduciría
en gran medida, mientras que las
etapas de cese de producción
serían menos pronunciadas, ha-
ciendo que el retorno de inver-
sión fuera mucho más rápido, así
como disminuyendo la necesidad
de contar con acceso a la red
convencional de energía.
27Nº35. Oc tubre de 2019
REFERENCIAS Y
BIBLIOGRAFÍA:
- Ecoinventos.com. Generación
solar en fachada. https://
ecoinventos.com/soluciones-
solares-que-se-integran-en-las-
fachadas/
- im2solar.com. Mantenimiento
FV. http://www.im2solar.
com/07/2017/mantenimiento -
instalaciones-fotovoltaicas/
Imagen 8. Relación entre coste de la instalación y rendimiento económico a los 3 años:
Ref: Elaboración propia.
28 Nº35. Octubre de 2019
RESEÑA HISTÓRICA
La zona fue tomada por el Ejérci-
to Nazi en verano de 1940, un
año más tarde comenzó a con-
truirse el bunker de Saint Nazaire
que serviría de refugio para sub-
marinos. Siendo conocedores de
que supondría un objetivo pri-
mordial para los bombarderos
aliados, se centró el mayor es-
fuerzo defensivo en el techo dise-
ñando para el mismo un sistema
de doble cámara
Imagen 3. Zonas de ocupación alemana en 1942.
Imagen 4.– Visita del General Rommel a la Base en 1944
Imagen 1. Inicios de la construcción del Bunker en 1940.
Imagen 2. Plano de situación del Búnker.
INGENIEROS Y MILITARES:
PUESTA EN VALOR ARQUITECTÓNICO
BUNKER DE SUBMARINOS S. NAZAIRE.
FRANCIA. 2ª GUERRA MUNDIAL
FÉLIX ALVARO PAJARES RUIZ.
Ingeniero de Armamento y Construcción. Esp. Construcción y Electricidad
Arquitecto Técnico.
Titulado en Fortificación y Poliorcética.
COSNSTRUCCIÓN Y
FUNCIONAMIENTO EN
IMÁGENES
29Nº35. Octubre de 2019
Imágenes 5 a 9. Diversas instantáneas de la época en la que
se registran varias fases de construcción de la Base, así
como el día a día de la misma.
30 Nº35. Octubre de 2019
El sistema Fangrost se asentaba sobre una cubierta inicial
tipo sándwich compuesto por una primera capa de 3,5
metros de espesor de hormigón armado, una capa inter-
media de 0,35 metros de hormigón y granito y por último
1,7 metros de hormigón armado de nuevo. A continua-
ción se disponía un zuncho perimetral que enlazaba las
cabezas de los muros de sustentación (3), y una serie de
elementos longitudinales de hormigón de grandes dimen-
siones que denominamos en la imagen superior soportes,
de sección recta cuadrada y en torno a metro y medio de
lado. La última capa esta constituida por elementos trans-
versales de hormigón de sección recta igualmente termi-
nado en forma troncopiramidal, formando junto con la
penúltima capa una cámara de explosión que protegía a la
cubierta y por ende al bunker en caso de impacto de ex-
plosivo.
LA FORTIFICACIÓN DE LA
BASE. SISTEMA FANGROST
Imágenes 10 a 16. Detalles del sistema Fangrost.
31Nº35. Octubre de 2019
El sistema Fangrost protegía a la
instalación en caso de ataque aé-
reo, pero igual de importante o
incluso más eran los ataques ma-
rítimos o de otros submarinos
que intentaran torpedear la insta-
lación, para evitar este tipo de
ataques la ubicación del bunker
era idónea ya que no se encon-
traba en primera línea de mar y
además la salida a mar abierto se
encontraba protegida por los dos
rompeolas del puerto
LA POLIORCÉTICA DEL
BUNKER
La instalación contaba con una
serie de sistemas de armas, espe-
cialmente antiaéreos dispuestos
en la cubierta, principalmente tres
cañones de 20 mm ubicados en
los puntos E, A1 y A2, un morte-
ro M19 en B, una ametralladora
ligera MG en la posición C apo-
yado todo el conjunto por una
cúpula ametralladora en D
Imágenes 17. Bocana del puerto que protegía del impacto de torpedos.
Imágenes 18 a 20. Posición de las defensas en cubierta
32 Nº35. Octubre de 2019
los recorridos en que necesita-
mos luz, fijándose una luminosi-
dad mínima El programa modeli-
za la situación obteniendo una
serie de líneas de nivel, en fun-
ción de la luminosidad requerida
y nos indica los puntos más favo-
rables para abrir huecos.
PROCESO PROYECTUAL
Se toma un elemento geo-
métrico, en este caso dos hexágo-
nos regulares concéntricos y gira-
dos 30º uno respecto del otro. A
partir de esta figura se genera una
primera malla de seis elementos,
que servirá como base para los
módulos de vida, para continuar
generando una malla que cubra
toda la superficie del bunker de la
cual se recortará una silueta para
la zona de formación y otra para
la de trabajo de un modo arbitra-
rio, gestionando a base de huecos
y vacíos la aparición de espacios
de todos los tamaños posibles.
Se estudian los alveolos 3
y 4, fijando los huecos y macizos,
y se indica al sistema informático Imagen 22. Simulación informática para estudiar la
iluminación en los alveolos.
Imagen 21. Imágenes generadoras del
proceso proyectual.
33Nº35. Octubre de 2019
ESTUDIO DE LA LUZ
EN EL PROYECTO
Se estudia la luz en
el proyecto ya que debido a
la ubicación del mismo en
Francia y a su orientación
norte sur, con las aperturas
de los alveolos hacia el este
principalmente, solamente
entrará luz natural en las
primeras horas del día co-
mo se va en los gráficos.
Imagen 23 a 28: Recorrido del sol y la sombra
correspondiente tanto en el exterior del conjun-
to como en la entrada a los alveolos
Imagen 29. Estudio de luz y sombras en la
ubicación de los macizos a implementar.
34 Nº35. Octubre de 2019
LA UBICACIÓN DE HUECOS
EN LA CUBIERTA
El estudio nos permite, a
partir de la primera forma elegida
casi arbitrariamente llegar a unas
necesidades en cubierta que refle-
jen claramente lo que se desarro-
lla en el interior.
35Nº35. Octubre de 2019
El patio central permite la entra-
da de luz y ventilación a cada uno
de los módulos de viviendas,
igualmente alrededor suyo se
practican una serie de huecos en
la cubierta para permitir la ilumi-
nación por el exterior de las vi-
viendas
EL MÓDULO DE
VIVIENDA
Se proponen viviendas de dos
habitaciones que cubren las nece-
sidades, tanto de los estudiantes
que podrán compartir gastos,
como de familias de trabajadores.
Las viviendas se ubican en tres
módulos situados en diferentes
zonas del bunker, de modo que
en función del lugar de trabajo o
estudio el usuario podrá elegir la
zona más conveniente. El acceso
a la vivienda se efectuará a través
de unos distribuidores hexagona-
les para cada cinco viviendas.
36 Nº35. Octubre de 2019
VIVIENDA UNIFAMILIAR “PASSIVHAUS”
CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS PARA
LLEVAR A CABO LA ESTANCIA EN MARTE
SUPERVISIÓN DE LA POBREZA ENERGÉTICA.
PERSPECTIVA NACIONAL Y REGIONAL.
DISEÑO PRELIMINAR AERODINÁMICO DE MISILES.
FORTIFICACIÓN Y POLIORCÉTICA:
DEFENSA DEMADRID EN LA GUERRA
CIVIL ESPAÑOLA
PRÓXIMO
37Nº35. Octubre de 2019
ISSN 2386-639X
9 772386 639006
35

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Biela 765 Numero 35 Octubre de 2019

  • 1. REVISTA DEL MUNDO DE LA INGENIERÍA Y LA CONSTRUCCIÓN AÑO 6 NÚMERO 35 OCTUBRE DE 2019 ISSN 2386-639X 9 772386 639006 35 PROYECTO DE PUESTA EN VALOR ARQUITECTÓNICO BUNKER SAINT NAZAIRE FRANCIA. 2ª GUERRA MUNDIAL Biela
  • 2. 2 Nº35. Octubre de 2019 Biela 7.65 está catalogada como publicación seriada en línea ante el registro de la Biblioteca Nacional de España, con Número de Seriado Standard Internacional ISSN 2386-639X, constituyendo un órgano de expresión independiente de cualquier otro ente físico o jurídico, empresa, grupo o asociación. Fecha de Registro de ISSN: 22 de octubre de 2014 Dirección: L.T. de Garnez Consejo de Redacción: Carlos Arévalo, Juan José Manso, Débora Diana Borreguero, Antonio E. González, Félix Álvaro Pajares Editado en: Paseo de las Delicias. Madrid. Imprime: Centro de Impresión DaBe Biela 7.65 no comparte necesariamente las opiniones vertidas ni se responsabiliza de la autoría de los textos o imágenes incluidos en los artículos firmados por su Consejo de Redacción.
  • 3. 3Nº35. Octubre de 2019 ANÁLISIS HISTÓRICO “CUEVA DE LOS MURCIÉLAGOS”, DE ZUHEROS (CÓRDOBA) Página 4 SISTEMAS DE PROPULSIÓN VÁLIDOS EN UN VIAJE INTERPLANETARIO TIERRA-MARTE Página 10 SOLUCIONES A LA POBREZA ENERGÉTICA A CORTO Y LARGO PLAZO. ADAPTACIÓN DE LOS HOGARES Página 16 INSTALACIÓN DE PLACAS SOLARES EN POSICIÓN VERTICAL. Página 22 PUESTA EN VALOR ARQUITECTÓNICO DE BUNKER DE SUBMARINOS SAINT NAZAIRE. FRANCIA. 2ª GUERRA MUNDIAL Página 27 CONTENIDO
  • 4. va fue considerada con interés para la investigación puesto que podía contener restos de nuestros remotos antepasados, como de hecho así fue demostrado sesen- ta años después, en segundo lugar, queda patente el por qué del nombre de la cueva, y es la presencia de esa gran cantidad de murciélagos que habitaban en ella, y que hoy han disminuido considerablemente (debido, sobre todo, a una epidemia de peste que los asoló hace algunos años). No obstante, todavía se encuentran al- gunos en las salas más profundas y más apartadas de la cavidad que, dejándose ver de cuando en cuando, nos recuerdan que nos adentramos en sus dominios; en tercer lugar, en lo que se refiere a su descripción, apre- ciamos que indica que el fin no se conoce, pero que termina en un arroyo invadeable. Sin duda, esto res- ponde a las leyendas que circulan en torno a numero- sas cuevas, considerándose que terminan, invariable- mente, en arroyos cuyos cauces no se pueden seguir al estrecharse el paso. No es este el caso de la cueva de los Murciélagos de Zuheros, que no se formó por la acción exclusiva del agua, sino a partir de una diaclasa, es decir una abertura en la roca madre que aprovechó el agua para ir modelándola. Setenta años después de que D. Manuel de Góngora El descubri- miento de la cueva no se puede atribuir a nadie, puesto que durante mucho tiempo se ha estado visitando por parte de pasto- res, que se re- fugiaban de las inclemencias del tiempo, así como también se adentra- ban en el vestíbulo para la recogida de murcielaguina, que es considerado como uno de los mejores abonos naturales. La primera noticia escrita que tenemos de la cueva data de 1868 cuando D. Manuel de Góngora y Martínez, Catedrático de la Universidad de Granada, la cita en su magnífica obra “Antigüedades Prehistóricas de Anda- lucía”, indicando que es una cueva interesante y digna de ser explorada con detenimiento (Molina, 1999). En la descripción que de ella hacía D. Manuel de Góngora dejaba patente algunos aspectos: el primero, que la cue- ANÁLISIS HISTÓRICO “CUEVA DE LOS MURCIÉLAGOS”, DE ZUHEROS (CÓRDOBA) CARLOS ARÉVALO CAMACHO. ARQUITECTO TÉCNICO E INGENIERO DE EDIFICACIÓN Nº 1. Cueva Grande Zuheros (Córdoba). 4 Nº35. Octubre de 2019
  • 5. Estos restos vegetales del Neolítico sólo se conocían entonces en Nerja, aunque algo más modernos, y en Valencia. Quedaba así demostrada la existencia de cul- tivo en estas tierras desde el quinto milenio a.C. En 1969 se ejecutan los primeros trabajos de su acondicio- namiento para la apertura al público, sin grandes medi- das de protección del yacimiento arqueológico. Como consecuencia de la trasferencia de competencias a la Consejería de Cultura se inician las primeras labo- res de protección y tutela de la Cueva de los Murciéla- gos y en 1988 la Delegación Provincial de Córdoba solicita del Departamento de Geología del Museo Na- cional de Ciencias Naturales, CSIC, un informe geoló- gico y microambiental de la cavidad con la finalidad de valorar la posibilidad de abrir la Cueva al público. El citado informe concluye diciendo que la existencia de dos entradas en la cavidad garantiza un cierto nivel de ventilación natural que permite prever niveles bajos de concentración de anhídrido carbónico y es viable la apertura al público, controlando el número de visitan- tes y tiempo de permanencia. En 1990, la Delegación Provincial de la Consejería de Cultura en Córdoba encarga a B. Gavilán Ceballos los trabajos de limpieza y excavación de los sectores a los que afectasen las nuevas obras para abrir la cueva defi- nitivamente. Estos se realizaron entre 1990 y 1993 su- poniendo la limpieza general con especial incidencia en el vestíbulo de la Cueva Grande, el pasillo de comuni- cación de las dos entradas por el interior, el Corredor de las Pinturas, la Rampa, y el publicara su obra, volve- mos a tener noticias escri- tas sobre la “Cueva de los Murciélagos” de Zuheros, ahora ya como y a c i m i e n t o arqueológico y como una cueva de gran belleza, con numerosas formaciones, lagos de pequeño tamaño, etc. Descubierta la importancia de sus restos en 1938 se realiza la primera exploración por oficiales del ejército y se localiza un vaso de cerámica a la almagra que se conserva en el Museo Arqueológico y Etnológico de Córdoba (MAECO), así como restos humanos proce- dentes de enterramientos. En 1945 A. Carbonell Trillo- Figueroa publica la existencia de una serie de signos pintados y durante los años 1962 y 1969, se realizaron dos campañas de excavación que proporcionaron las primeras dataciones absolutas para el Neolítico, por medio de Carbono 14, no sólo de Córdoba sino de Andalucía Occidental que quedaba situado entre el 4.300 y el 3.900 a.C. En estos mismos trabajos, ade- más, se localizó un almacenamiento de cereal, trigo y cebada, mezclado con algunas bellotas, que habían su- frido un torrefactado que permitió su conservación. Nº 2 Sala del Órgano. Nº 3. Esqueleto del Neolítico. 5Nº35. Oc tubre de 2019
  • 6. cial. La primera fase de esta Prehistoria Reciente- Neolítico– tiene en esta Cueva uno de los mejores refe- rentes de esta etapa en toda la zona meridional de la Península Ibérica. Tras las últimas excavaciones realiza- das se pudo constatar la existencia de al menos tres fases de ocupación, que no culturales, entre el VI y el IV milenios a.C. (dataciones radiocarbónicas), con ga- nadería y agricultura desarrolladas desde el comienzo de la ocupación de la cueva. A lo largo de estas ocupa- ciones, la presencia humana dejó sus huellas a través de la cultura material, los restos de su alimentación y la realización de estructuras de acondicionamiento. La ocupación más antigua o Neolítico A (segunda mi- tad del VI milenio a.C.) se caracteriza por la abundan- cia de cerámica decorada, entre la que sobresalen gran- des contenedores a la almagra con gran variedad de motivos decorativos. Tanto en esta fase como en la precedente se documenta una industria lítica microla- minar con elementos de hoz como útil más característi- co, una industria ósea constituida principalmente por punzones sobre metápodo de ovicaprino y una indus- tria ornamental con variados tipos de colgantes, cuen- tas de collar y brazaletes de piedra y concha. Las pri- meras estructuras detectadas hasta el momento en el sector excavado del Pasillo consisten en tres hogares en cubeta simple de 35 a 50 cm de diámetro máximo. Al Neolítico B (mediados del V milenio a.C.) corres- ponde una cultura material caracterizada por el predo- minio de la cerámica decorada, encabezada por la alma- gra con o sin asociaciones decorativas y cada vez de Desescombro parcial de la Cueva Chica. También se llevó a cabo la excavación del Pasillo o del paso del Jubi- lado y se inició la documenta- ción de las manifestacio- nes artísticas así como la topografía del circuito abierto al público. Los trabajos desarrollados establecieron una secuencia cronológica de ocupación que comprende la época Romana, el Calcolítico y la Edad del Bronce, el Neolítico –A, B y C– y el Paleolítico Medio. Las ocupaciones más antiguas documentadas en Cueva de los Murciélagos pueden fecharse en el Paleolítico Medio (Pleistoceno Superior), hace 35.000 años, cuan- do los grupos humanos practicaban una economía de subsistencia basada en la caza de animales salvajes y en la recolección de frutos silvestres. Esta primera ocupa- ción está protagonizada por el hombre de Neandertal que ocupó esporádica o estacionalmente la Cueva, fre- cuentando la zona durante un momento frío y seco- subhúmedo, y allí consumieron especies animales co- mo la cabra montés, el ciervo y el conejo, que cazaron en el entorno serrano, tal como se deduce de los restos faunísticos recuperados. En los niveles, excavados se recuperaron igualmente grandes cantidades de restos de talla de sílex o pedernal. Gracias al lavado y flota- ción de todo el sedimento de estos niveles, se recuperaron muestras de carbón procedentes de los hogares encendidos en el interior de la Cue- va, cuyo estudio permitió identificar el espectro florístico del momento. A partir del año 9.000 a.C. (Holoceno) se producen cambios paulatinos en la socio– economía de los grupos humanos, centrados fun- damentalmente en el inicio de la agricultura y la ganadería, si bien no se abandona la caza—recolección, cambio acompañado por un progre- sivo aumento de la complejidad so- Nº 5 Sala de las Formaciones 6 Nº35. Oc tubre de 2019 Nº 4 Estalagmita (Espárrago)
  • 7. mejor calidad, seguida por la incisa, muy variada, y fi- nalmente la impresa y las decoraciones plásticas aplica- das. En esta fase asistimos a una auténtico fenómeno de acondicionamiento del espacio que ahora va a ser destinado a área de almacenamiento anexa a la zona de habitación, donde se documentaron tres estructuras negativas excavadas en el subsuelo, interpretadas como estructuras de almacenamiento indirecto, es decir, reali- zadas para acoger contenedores cerámicos o de otros materiales en su interior. El Neolítico C se presenta peor caracterizado debido a la escasez y fragmentación del material recuperado, a lo que se une la presencia de buen número de fragmentos cerámicos relativamente rodados, por el contrario a lo que ocurre en los niveles inferiores, lo que hace pensar que estos niveles se formaron durante un período sedi- mentario ajeno a la presencia humana más o menos continuada en el yacimiento. Ergológicamente se carac- teriza por una buena representación de cerámicas no decoradas, almagras principalmente y escasas incisas e impresas. A ello hay que sumar unas atípicas y poco significativas industrias lítica, ósea y ornamental. Las estructuras documentadas consisten en cuatro peque- ñas depresiones en serie, excavadas en plano inclinado, identificadas como una serie de escalones excavados sobre el talud. Por lo que respecta a los aspectos eco- nómicos, la agricultura está bien documentada a través de cuatro especies de trigo, mientras que la base gana- dera está compuesta fundamentalmente por ovicapri- nos, cerdo y bóvidos, junto a otras especies salvajes cazadas. En el mundo funerario neolítico está representado igualmente en la dominada Sala de las Formaciones. Desde las primeras exploraciones realizadas durante la Guerra Civil, recogidas por la prensa local del momen- to, y en las primeras publicaciones científicas de la cavi- dad, se insiste en la presencia en esta sala de restos óseos humanos y enterramientos que, lamentablemen- te, fueron muy afectadas por las obras de acondiciona- miento a la visita a la cavidad realizadas a inicios de los años setenta. En la actualidad, la evidencia mejor con- servada aun- que mutilada, la constituye el enterramiento concrecionado en el interior de un gour, situado en la zona más pro- funda de la sala. Se trata de una inhumación individual de un individuo masculino que descansa sobre el lado derecho en posición fetal bas- tante forzada, con los brazos recogidos sobre el pecho, las rodillas flexionadas a la altura de la transición entre las vértebras dorsales y lumbares y los talones a la altu- ra de los coxales. El cráneo, extraído en 1938 se con- serva en el MAECO. La posición replegada forma par- te de un ritual funerario en el que parece también ad- quirir significación la deposición asociada a las aguas, en el interior de charcos y gours activos. Al parecer, a orillas del pequeño “lago” que nos ocupa, fue encontrada una vasija decorada a la almagra. Fue depositada en el MAECO junto con el cráneo, relacio- nada con este ambiente funerario, así como otros vasos de la misma especie cerámica colocados estratégica- mente en escondrijos naturales de las rocas. El Arte Rupestre presente es el denominado Arte Es- quemático: predominio de la pintura sobre el grabado, en la que se utilizan generalmente las gamas del rojo y del ocre, siendo en menor número de casos el negro, el amarillo y el blanco. Nº 6 Galería 7Nº35. Oc tubre de 2019 El Arte Rupestre presente es el denominado Arte Esquemático: predominio de la pintura sobre el grabado.
  • 8. enormes cuernos, en una disposición horizontal, una detrás de otra, siguiendo la morfología del soporte ro- coso. Además de estas figuras, se han documentado pectiniformes, una figura de difícil interpretación con- sistente en la combinación de una forma elíptica hori- zontal atravesada por su centro por un trazo vertical, la representación de un ídolo oculado y trazos sueltos. A estas figuras hay que unir la presencia de un antropo- morfo de tipo ancoriforme, un trazo curvado y un zoo- morfo de complicada identificación por su acusado esquematismo. Todos estos motivos han sido pintados en color negro, exceptuando las tres últimas figuras mencionadas para las que se usó pigmento rojo. La segunda zona pictórica se halla en la Sala de los Estra- tos de la Cueva Chica. Son cuatro figuras atravesadas por una línea perpendicular. Por su temática y estilo parecen cronológicamente posteriores a los animales. En otro sector del yacimiento hay una figuración de un ídolo oculado, también en color negro, formado por dos verticales divergentes que parten de una corta hori- zontal, a la mitad de la cual, en perpendicular, sale un pequeño trazo a cuyos lados están los puntos que re- presentan los ojos. No son éstas las dos únicas pinturas del yacimiento, pero sí la publicadas y dadas a conocer hasta ahora, pues existen más, así como posibles graba- dos en las paredes rocosas. Ya en el III y II milenio a.C. encontramos en la Cueva niveles correspondientes a ocupaciones fechables en diferentes momentos culturales de la primera parte de la Edad de los Metales. Los grupos humanos comien- zan a ser metalúrgicos y a fabricar utensilios y adornos metálicos de oro, cobre y bronce, momento que se ca- racteriza por un proceso de intensificación económica y de creciente jerarquización social. Comprendidos más concretamente entre el Calcolítico Pleno y la Edad del Bronce Antiguo/Medio se recuperaron platos de borde engrosado como elementos más característicos del inicio de la secuencia, a los que se asocian grandes ho- jas de sílex y dientes de hoz con pátina de siega, que van dejando paso a formas con cuello y perfil en “s”, formas carenadas y grandes recipientes con fondo plano asociados a una industria lítica similar a la Las figuras tienen un acentuado es- quematismo, quedando re- ducidas a los trazos más elementales, lo que llega a plantear serios problemas pa- ra su interpre- tación e identifi- cación. El contenido temático se repite: antropomor- fos, zoomorfos, pectiniformes, ídolos, barras, puntos, ángulos simples y en serie, … También llama la atención su ubicación, siempre en las paredes de los abrigos, en paredes al aire libre, y en menor medida, en el interior de cavidades más o me- nos profundas. Las pinturas están repartidas en dos zonas bien dife- renciadas. La primera zona discurre, teniendo como referencia la entrada de Cueva Grande, a lo largo de Pasillo y Paso del Jubilado, lugar donde se localizan las primeras figuras, consistentes principalmente en pun- tuaciones y trazos de color rojo, otros pequeños y combinaciones de trazos verticales paralelos con for- mas ovaladas en color negro. Esta primera zona conti- núa por el Corredor de las Pinturas, pasillo de más de 17 m de longitud, que presenta a lo largo de su pared izquierda un amplio conjunto de figuras pintadas repar- tidas en tres paneles. En este corredor destaca el gran número de representaciones de cuadrúpedos, que llega a superar las treinta figuras, identificadas con cabras hispánicas debido al gran desarrollo de las cornamen- tas. Representadas en diferentes tamaños, aparecen en distintas posiciones: verticales, horizontales y oblicuas, dando algunas la sensación de movimiento. Llama la atención el denominado “friso de las cabras” que pre- senta a cuatro caprinos de grandes dimensiones y de Nº 7 Galería de Pinturas Rupestres 8 Nº35. Oc tubre de 2019 Se ha constatado ocupación romana en la Cueva, con hallazgos como fragmentos de vajilla cerámica, objetos de adorno personal, étc.
  • 9. Se analizaron y se describieron el estado en el que se encuentran los peldaños del recorrido interior de la cueva actualmente, al igual que los barrotes que com- ponen las barandillas de seguridad del mismo, conclu- yendo en la necesidad de intervenciones relativas a ca- da una de estas patologías. La solución que se propone en primer lugar en lo refe- rente al estado en el que se encuentra los peldaños de las escaleras del recorrido, es el picado de las zonas más deterioradas, reconstruyendo así las mismas con hormigón, rematando cada uno de los peldaños con una solería de piedra rugosa antideslizante con el fin de evitar que los visitantes sufran caídas y las lesiones de gravedad, del mismo modo que de la mejora de la acce- sibilidad a la misma. En lo que respecta a la oxidación de los barrotes de acero galvanizado de las barandillas, debido a la hume- dad existente en el interior de la cueva, se procederá a la sustitución de los mismos por otros barrotes de las mismas dimensiones pero con otras características, como son barrotes de acero inoxidable, garantizando así su durabilidad y funcionalidad. Precedente y a un fragmento de pulsera de oro y un remache correspondiente al enmangue de una pieza de armamento al final de la serie, cuyos elementos comu- nes son la presencia de cuencos de tres, dos o un cuar- to de esfera, junto a la exclusiva presencia de cerámica a mano en la que se aprecia un marcado predominio de la No Decorada. Además de estos materiales, cabe des- tacar la presencia de elementos culturales (ídolos) reali- zados sobre falanges trabajadas. Un conjunto de estructuras constituido por un total de 10 improntas de agujeros de poste, quedan englobadas en este contexto estratigráfico. Estos contextos pare- cen corresponder a frecuentaciones de la cavidad para diferentes actividades, entre las que claramente se en- cuentra en uso funerario de determinados sectores de la misma, especialmente en lo que se refiere a sus dos salas de acceso. También se ha constatado ocupación romana en la Cueva. Aunque considerada de forma ocasional, los hallazgos han sido diversos y significativos; numerosos fragmentos de vajilla cerámica, terra sigillata y común, de almacenamiento de dolia, lucernas, para la ilumina- ción, objetos de adorno personal, como alfileres de hueso, pulseras y anillos de bronce, cuentas de collar de pasta vítrea y diversas monedas del período bajo imperial. En su conjunto, todos estos indicios corres- ponden a una ocupación romana que se iniciaría en el siglo II y alcanzaría hasta el V d.C. El objeto más nota- ble de los encontrados es una hebilla de bronce, ador- nada con dos cabezas de felinos, que probablemente formaría parte de un cinturón ancho guarnecido con placas decoradas, por su singularidad perteneciente a un soldado bárbaro que lo perdió en la cueva; posible- mente llegó a Zuheros a comienzos del siglo V d.C., formando parte de tropas centroeuropeas. Nº 8 Estado del peldaño actual. REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA: - Internet - www.ayuntamientozuheros.es 9Nº35. Oc tubre de 2019
  • 10. SISTEMAS DE PROPULSIÓN VÁLIDOS EN UN VIAJE INTERPLANETARIO TIERRA-MARTE JUAN JOSE MANSO ESCRIBANO. ING. MECÁNICA+MASTER ING. INDUSTRIAL Nº de Imagen. Explicación. Si la imagen no es original nuestra debemos poner: Ref: el origen, la web, el libro, etc. contrario, siendo este el funda- mento de los motores a reacción. Entre los motores a reacción el motor cohete es el utilizado para la propulsión de las naves espa- ciales, ya que este no necesita de aire exterior para que se produzca la combustión, pudiendo funcio- nar donde no haya atmósfera. También existe una alternativa a estos motores como pueden ser las velas solares. Por otra parte todos los sistemas de propulsión modifican la velo- cidad de la nave, la cual multipli- cada por su masa proporciona el momento lineal (p=m·v). La variación del momento lineal se denomina impulso. Si sobre la nave no actúa ninguna fuerza, el momento lineal del sistema no puede variar. Para lograr un mis- mo impulso se puede aplicar una gran fuerza en un corto período de tiempo, o una fuerza menor pero aplicada durante más tiem- po. Dicho impulso se obtendrá al quemarse el propelente ( sustan- cias que pueden estar en estado sólido, líquido o híbrido depen- diendo del sistema de propulsión, y reaccionan en la cámara de combustión de un cohete gene- rando el empuje necesario para acelerarlo). Se denomina masa reactiva a las partículas producto de la reacción, que serán expulsa- das por la tobera de la nave pro- porcionando el empuje necesario para acelerarla. Si el sistema de propulsión es iónico el impulso se producirá al expulsar los iones. La cantidad de impulso que es posible obtener de una cantidad dada de masa reactiva es lo que se denomina impulso específico. Este parámetro se puede medir como una velocidad o como un tiempo dependiendo si el prope- lente se mide en unidades de ma- sa o peso. Si la unidad utilizada es la masa, el impulso específico es un impulso por unidad de masa, midiéndose en metros por segun- do y se denomina a menudo ve- locidad de escape efectiva. Sin embargo, si se utiliza el peso del propulsor, un impulso dividido por una fuerza resulta ser una unidad de tiempo, y por lo tanto los impulsos específicos se miden en segundos. De esta forma el impulso específico se define co- mo el período en segundos du- rante el cual 1 kg de masa de propelente producirá un empuje de 1 kp de fuerza. Es- tas dos formas de medir el impul- so específico difieren entre sí por un factor g, que es la constante de la aceleración gravitacional en la superficie de la Tierra. Cuanto mayor sea el impulso específico mayor será la eficiencia del cohe- te y mayor fuerza de empuje pro- porcionará para un determinado propelente. Una misión interplanetaria como es el viaje a Marte desde la Tierra tendría una duración aproximada de 3 años, hasta que los astronau- tas volvieran a pisar el planeta terrestre. Por ello, se necesitarán de combustibles muy eficientes, de forma que se reduzca el peso de la nave, implicando una reduc- ción de gastos. Por lo que para realizar este viaje, es necesario algún sistema de propulsión que imprima a la nave una cierta ace- leración. Debido al vacío existen- te en el espacio una vez abando- nada la órbita baja terrestre (LEO), la nave cada vez que quiera adquirir una aceleración deberá realizar una fuerza de igual intensidad pero de sentido contrario a su movimiento, es decir, “a cada acción siempre se opone una reacción igual pero de sentido con- trario”, resultado que se enuncia como la tercera ley de Newton. De esta manera, si la nave expul- sa parte de su masa en una direc- ción (el combustible o propelen- te), ella se desplazará en sentido 10 Nº35. Octubre de 2019 Imagen 1. Lanzamiento nave con sistema propulsión químico. Fuente: NASA
  • 11. El propelente que alimenta a un motor a cohete debe tener, ade- más del combustible, un oxidante (o comburente), es decir, un compuesto químico necesario para hacer quemar el combusti- ble. Los cohetes de propulsión quími- ca, a su vez, pueden ser de tres tipos: de propelente sólido, líqui- do o híbrido. Propelente sólido: el combusti- ble y el oxidante se mezclan con- juntamente bajo la forma de un polvo compacto y solidificado, llamado grano. Este se acumula en la cámara de combustión adhi- riéndose perfectamente a las pa- redes y dejando un agujero cilín- drico central llamado perfora- ción. El grano se enciende me- diante un impulso eléctrico que- mándose en la cámara de com- bustión. Los gases pasan a través del interior del agujero siendo expulsados por la tobera para producir el empuje. La combus- tión se realiza hasta que se finali- za el propelente. Una de las combinaciones más utilizadas para propulsores sóli- dos es la mezcla de poliuretano, un combustible plástico, con per- clorato de amonio como oxidan- te. Propelente líquido: el cohete de propelente líquido comúnmente es bipropelente, es decir, el com- bustible y el oxidante se encuen- tran en dos depósitos separados. Los dos líquidos son enviados por medio de una bomba a la cámara de combustión donde, al entrar en contacto, desarrollan el proceso químico que da lugar a un potente flujo de partículas gaseosas. Su combustión puede ser bloqueada interrumpiendo el flujo de alimentación del prope- lente líquido por medio de una válvula. Una de las combinaciones más empleadas es la de hidrógeno líquido (combustible) con oxí- geno líquido (oxidante). También existen cohetes de pro- pulsión líquida que recurren al llamado monopropulsor, es decir, a un único compuesto químico en estado líquido que se hace pasar a través de un catalizador, presente en el interior de la cáma- ra de combustión, que tiene el poder de descomponerlo en una mezcla gaseosa que se quema. Motores cohete Los motores cohete como ya se ha dicho anteriormente son mo- tores a reacción que generan el empuje mediante la expulsión de gases que provienen de la cá- mara de combustión a alta pre- sión sin necesidad de que exista atmósfera en el exterior. Estos gases son expulsados a través de la tobera a elevadas velocidades. Los motores cohete se pueden clasificar según el mecanismo empleado para la producción de las partículas que proporcionan el empuje, pudiendo ser de: propul- sión química, propulsión nuclear, propulsión a iones, propulsión a plasma.  Propulsión química Este tipo de cohetes es el más usado en navegación espacial. El proceso químico que lo alimenta es la combustión de determina- dos propelentes, que producen partículas gaseosas a altas tempe- raturas expulsándolas a elevadas velocidades responsables del em- puje. Imagen 4. Esquema cohete de propelente sólido. Fuente: SolidRocketMotor Imagen 3. Esquema cohete propelente líquido. Fuente: NASA 11Nº35. Oc tubre de 2019 Imagen 2. Esquema cohete propelente híbrido. Fuente: SolidRocketMotor
  • 12. Propelente híbrido: estos cohe- tes utilizan una combinación de propelentes líquidos y sólidos, utilizando un combustible sólido y un oxidante líquido. Una típica combinación es el peróxido de hidrógeno como oxidante líquido y el poliuretano como combusti- ble sólido.  Propulsión nuclear La propulsión nuclear (NERVA) es un método de propulsión es- pacial donde se llevan a cabo reacciones nucleares para generar el empuje, no llevándose a cabo procesos de combustión. Esta propulsión nuclear se basa en hacer pasar los propelentes a través de un radiador de calor, elevando su temperatura debido al reactor de fisión nuclear (La fisión es una reacción nuclear que ocurre cuando un núcleo pesado se divide en dos o más núcleos pequeños. Es un proceso exotér- mico liberando grandes cantida- des de energía) en el cual existen isótopos (por ejemplo de uranio 235). Los propelentes son trans- formados en gases y expulsados a través de una tobera, como ocu- Al propelente elegido se le hace pasar a través de una rejilla sobre- calentada, donde inmediatamente después los iones son acelerados a altas velocidades por intensos campos eléctricos, siendo expul- sados a través de la tobera del cohete.  Propulsión a plasma La propulsión con motores de plasma combina campos eléctri- cos y magnéticos de los iones. Existen dos tipos de propulsión a base de plasma: Motor de pulsos de plasma: utiliza sucesivas explosiones para producir el movimiento. Peque- ñas bolitas por ejemplo de deute- rio de litio son lanzadas a una cámara de reacción donde se pro- duce la fusión (La fusión es una reacción nuclear que ocurre cuando varios núcleos atómicos se unen para dar lugar a un nú- cleo más pesado). El resultado es un plasma caliente, que se canali- za a la parte trasera de la nave para generar el empuje. Motor de magnetoplasma (VASIMR): el propelente, ya sea argón o xenón, es inyectado en un cilindro hueco revestido con electroimanes. Al entrar en el motor, el gas es calentado prime- ro a un plasma frío (temperatura cercana a la ambiente), extrayen- do los electrones de los átomos. Más tarde este plasma es compri- mido y de nuevo calentado a ele- vadas temperaturas expulsándolo del motor y generando el empuje.  Velas solares Las velas solares son un método de propulsión que no necesita de propulsor para generar el empuje necesario para desplazarse. rría en los motores de propulsión química. Los propelentes más utilizados para producir estas reacciones son el hidrógeno líquido y el agua. Otro modelo de propulsión nu- clear se basa en la sucesión de explosiones nucleares como por ejemplo el proyecto Orion de la NASA. En él, centenares de bombas de fisión denominadas unidades de propulsión se desli- zarían a través de un agujero en el extremo de la nave explotando a una cierta distancia. La energía producida por la explosión llega- ría a una placa situada en el extre- mo de la nave proporcionando el empuje para su movimiento.  Propulsión a iones La propulsión a iones se basa en la ionización, es decir en cargar eléctricamente a los átomos una vez que se les han quitado los electrones. El propelente utiliza- do para este tipo de cohetes es un metal alcalino, por ejemplo cesio, mercurio, argón o xenón. Imagen 5. Prototipo de sistema de propulsión nuclear a partir de bombas de fisión. Proyecto Orion de la NASA. Fuente: NASA 12 Nº35. Oc tubre de 2019
  • 13. De esta forma se aligera conside- rablemente el peso de la nave. En función del tipo de fuente, las velas solares se clasifican en velas de fotones o velas de plasma. Ambos tipos de vela son de gran envergadura y por lo tanto de difícil maniobrabilidad debido al escaso empuje de la presión solar y el viento solar. Crear velas de grandes dimensiones permite obtener el impulso suficiente pa- ra desplazar la nave. Velas de fotones o fotónicas: Estas velas adquieren el impulso de los fotones de los que se com- pone la luz solar. Es decir, los fotones ejercen una presión de- nominada presión solar sobre la membrana desplegada por la na- ve, generando de esta manera el empuje necesario para desplazar la nave. La presión interactúa con las velas de diferentes maneras: absorción, reflexión o ambas dos. La suma de la presión de absor- ción más la presión de reflexión que dan lugar a la presión solar, ejercen sobre las velas un suma- torio de fuerzas y momentos pu- diendo variar su órbita así como los movimientos de traslación y rotación. La presión de absorción es aquella captada por la nave, la cual varía inversamente por el cuadrado de la distancia al Sol. Mientras que la presión de refle- xión es aquella que rebota cuan- do llega a la nave, y al igual que la de absorción varía inversamente con el cuadrado de la distancia al Sol. Las velas solares requieren de una gran superficie compuesta km/s debido a que el empuje es constante. Por lo que un viaje Tierra – Marte mediante velas solares tendría una duración de alrededor de 318 días. La utilidad de las velas solares será en mayo- res distancias debido al empuje constante que ofrecen, aumen- tando progresivamente la veloci- dad, y no en un viaje Tierra - Marte. Velas de plasma: Estas velas generan un campo eléctrico o magnético capaces de interceptar el viento solar para obtener el empuje. Este tipo de velas no posee una tela como las velas de fotones sino que está formada por 50-100 cables conductores largos (≈20 km) y finos. (Im. 6). Una vez conocidos todos los sis- temas de propulsión capaces de realizar un viaje de estas caracte- rísticas se van a enunciar las dife- rentes ventajas y desventajas de cada uno, para finalmente saber que sistema sería el óptimo. Ade- más, a partir de la ecuación de Tsiolkovsky se puede obtener el ratio de las masas combustible- nave. Cohete químico, propelente sóli- do: este cohete es el más sencillo de todos y no se debe refrigerar la cámara de combustión. Por el contrario, son propelentes más caros que los líquidos y más difí- cil de controlarlos. Solo se en- ciende una vez y tienen escasa autonomía. Su impulso específico por una o varias láminas reflec- tantes muy ligeras cuya longitud rondará entre los 80 y 160 metros para poder interceptar un gran flujo de fotones y generar el im- pulso. La masa de la vela por unidad de área de la nave se conoce como vela de carga y oscilará alrededor de 20—30 gramos por metro cuadrado, pudiendo llegar hasta los 10. El material empleado en las velas suele ser una lámina aluminizada de 2 micras de grosor llamada kapton. Este tipo de vela representada en la Imagen 8, se conecta a la nave a través de un mástil, sostenién- dose a partir de cuatro brazos de aluminio en sus respectivas dia- gonales. Además, la vela dispon- drá de cuerdas para desplegarla y recogerla. Una nave de estas ca- racterísticas poseerá una acelera- ción de 1 mm/s^2 a partir del momento en el que se despliegan las velas. La velocidad que en un año puede alcanzar la nave gra- cias a esta aceleración será de 30 “Un viaje Tierra-Marte mediante velas solares tendría una duración de 318 días. La utilidad de las velas solares será en mayores distancias debido al empuje constante que ofrecen. ” Imagen 6. Vela de plasma Fuente: Blog Eureka. Juan Marín. 13Nº35. Oc tubre de 2019
  • 14. y poseen variaciones de presión en la cámara de combustión. Su impulso específico oscila entre los 230-280 segundos; y su ratio masa combustible-nave determi- na que el propelente híbrido es 6,17 veces el peso total de la na- ve. Cohete nuclear: necesita un único tanque, y posee una elevada fuer- za de empuje debido a las altas velocidades de salida de los gases de hasta 30 km/s. Su construc- ción debe ser pesada para prote- ger a la tripulación de la radiación creada. Posee limitaciones me- dioambientales y de temperatura debido a las reacciones provoca- das. Su impulso específico es de 1200 segundos; y su ratio masa com- bustible-nave determina que el combustible del cohete nuclear es 0,6099 veces el peso total de la nave. Cohete a iones: tienen funciona- miento durante largos períodos sin sufrir un desgaste excesivo. Aunque la cantidad de energía eléctrica requerida es muy gran- de, por lo que el peso del equipo generador de energía se convierte en un obstáculo importante para un vehículo eficiente. Además se acelera lentamente y posee un bajo rendimiento debido al bajo peso de las moléculas. Su impulso específico es de 20.000 segundos; y su ratio masa combustible-nave determina que el combustible del cohete a iones es 0,0290 veces el peso total de la nave. Cohete de plasma: posee mejor relación masa-rendimiento que los cohetes químicos. No existen peligros de explosión y son de propulsión limpia. Aunque al igual que el cohete a iones la can- tidad de energía eléctrica requeri- da es muy grande, por lo que el peso del equipo generador de energía se convierte en un obs- táculo importante para un vehículo eficiente. Su impulso específico oscila entre los 10.000 a 20.000 segundos; y su ratio masa combustible-nave determina que el combustible del cohete de plasma es 0,0290 veces el peso total de la nave. Velas solares: el peso de la nave se reduce drásticamente al supri- mir el combustible. Proporcionan un empuje constante si se orien- tan correctamente las velas res- pecto del Sol. Por el contrario, este empuje es escaso pese a ser constante. Además, necesitan de un cohete para ponerlas fuera de órbita terrestre, y son de difícil maniobrabilidad debido a sus dimensiones y fragilidad. Su impulso específico es de 0 segundos ya que no se usa prope- lente. Por lo tanto no se puede determinar el ratio de la masa combustible-nave. oscila entre los 175-250 segun- dos; y su ratio masa combustible- nave determina que el propelente sólido es 8,83 veces el peso total de la nave. Cohete químico, propelente líqui- do: elimina peso al prescindir de bombas y turbinas en el sistema de alimentación aunque al tener alta presión en el tanque se re- quiere de estructuras más pesa- das, compensando el peso por la eliminación de bombas. En este tipo de cohetes se manipulan dos propulsores que se almacenan a baja temperatura. Su empuje es el mayor de los cohetes químicos con un valor de 160-385 segundos. Su ratio masa combustible-nave determina que el propelente líquido es 3,41 ve- ces el peso total de la nave. Cohete químico, propelente hí- brido: no se debe refrigerar la cámara de combustión. Por el contrario, resultan ser inestables debido a los combustibles usados “Una vez la nave se encuentre en una órbita mínima de 890 km, el sistema de propulsión óptimo es el nuclear.” Imagen 7. Esquema de cohete de propulsión a iones. Fuente: SolidRocketMotor 14 Nº35. Oc tubre de 2019
  • 15. método de parcheado cónico. Dicho método se basa en la órbi- ta de transferencia de Hohmann, donde la mitad de una órbita elíptica alrededor del Sol toca tangencialmente tanto a la órbita inicial terrestre que se desea abandonar como a la órbita final marciana que se quiere alcanzar. Gracias a este tipo de órbita se reduce drásticamente el peso del combustible, ya que se hace uso de la atracción del Sol para el via- je. Únicamente el combustible será usado en el lanzamiento de la nave y cuando se requiera apli- car un incremento de velocidad, momento en el cual se cambia de una órbita a otra. Una vez abandonada la Tierra y la nave se encuentre en una órbi- ta mínima de 890 km (distancia de seguridad recomendada por las agencias espaciales, se podrá usar ya cualquier otro sistema. El sistema de propulsión óptimo es el nuclear, ya que este sistema de propulsión tiene una elevada fuerza de empuje debido a las altas velocidades que alcanzan las partículas al abandonar la tobera, por lo que 1 kg de masa del propelente producirá un empuje de 1 kp de fuerza du- rante un período de 1200 segun- dos, por lo que contribuye tam- bién a poseer una elevada poten- cia con poco combustible. De esta forma la masa total de com- bustible sería únicamente 0,6099 la masa total de la nave, siendo muy inferior a los propulsores químicos, como se ha visto ante- riormente. Por el contrario este ratio es superior al de iones y plasma, siendo el único punto algo desfavorable frente a estos sistemas. Una vez se han analizado todos los sistemas de propulsión, tanto las ventajas como las desventajas, se va a determinar qué sistemas de propulsión serían los reco- mendables en el viaje interplane- tario Tierra-Marte. En primer lugar, se desecharían todos aquellos sistemas de pro- pulsión no químicos para lanza- mientos desde la Tierra. Esto se debe al peligro existente por con- taminación radiactiva. Por ello la nave podría basarse en dos siste- mas de propulsión, ya que usar un único sistema de propulsión químico hace que el viaje se alar- gue considerablemente ya que estos sistemas tienen escasa auto- nomía, debiendo realizar el viaje con los motores apagados, mo- viéndose con la inercia a partir de las órbitas implicadas en las transferencia de Hohmann, solo encendiéndose en los cambios de órbitas. Es decir el viaje espacial que seguirá la nave desde la Tie- rra hasta Marte se basará en el Imagen 9. Esquema de cohete de propulsión a plasma. Fuente: SolidRocketMotor REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA: - ESA. Solar sailing-Mission Opportunities and Innovative Technology 2001 - Blog Eureka. Daniel Marín - Blog La Ciencia de la Mula Francis. Francisco R. Villatoro Imagen 8. Vela solar de fotones. Fuente: Blog Eureka. Juan Marín 15Nº35. Oc tubre de 2019
  • 16. SOLUCIONES A LA POBREZA ENERGÉTICA A CORTO Y LARGO PLAZO. ADAPTACIÓN DE LOS HOGARES Débora Diana Borrego Gálvez. Ingeniería Química Industrial. Nº de Imagen. Explicación. Si la imagen no es original nuestra debemos poner: Ref: el origen, la web, el libro, etc. realmente permiten o contribu- yen a solucionar el problema de raíz, de forma permanente, elimi- nando la necesidad de aplicar medidas paliativas que únicamen- te posponen la resolución del problema.  Medidas a corto plazo: -Impedir corte de suministro en la estación fría. Las consecuen- cias de habitar en una vivienda a una temperatura inadecuada en la estación fría están ampliamente contrastadas. Agravan enferme- dades cardiovasculares y respira- torias, afectan a la salud de niños y adolescentes, influye en la dieta de los miembros del hogar, agra- va enfermedades crónicas e inclu- so provoca la muerte prematura de miles de personas. Por ello, establecer una tregua invernal para impedir el corte de suminis- tro energético en los hogares más vulnerables es una medida que, si bien no soluciona el problema ni resuelve el impago de las factu- ras, si que evita las graves conse- cuencias derivadas de habitar en una vivienda sin los suministros de energía oportunos. - Ayudas asistenciales: Medidas como la provisión de mantas o de comida precocinada, la utiliza- ción de instalaciones para usos como la recarga eléctrica de cier- tos dispositivos o el pago de fac- turas atrasadas son medidas palia- tivas que minimizan las conse- cuencias que padecen en esta si- tuación los miembros del hogar. Este tipo de ayudas las prestan ONGs asistenciales y los servi- cios sociales de algunos munici- pios. No obstante, el problema no se soluciona de raíz y los pro- gramas de ayudas no dan abasto para atender todas las peticiones de ayuda que realizan los hogares - Redefinición de bono social: La única medida, y la de más largo recorrido, que minimiza establece una tarifa social para el suminis- tro eléctrico es el denominado bono social. Además de que úni- camente aplica a la factura eléctri- ca, determinados supuestos que dan derecho al mismo no impli- can que se trate de hogares vul- nerables, por lo que se están des- tinando parte del fondo econó- mico que cubre el bono social a hogares que no necesariamente lo necesitan. - Definición de consumidor vul- nerable: En la línea de lo especifi- cado respecto al bono social, es necesario que se establezca una definición adecuada de qué se entiende por consumidor vulne- rable. La ley del Sector Eléctrico así lo especificaba y todavía no se ha aprobado el Reglamento que lo especifique. Esto permitirá establecer prioridades y redefinir aspectos como el bono social Existen medidas o soluciones que permiten paliar o minimizar esta situación o atajar el proble- ma inmediato, a corto plazo. Este tipo de medidas consiguen que el ciudadano minimice las graves consecuencias que tiene para su calidad de vida y su salud encon- trarse en una situación de pobre- za energética, aunque, por otro lado, no solucionan el problema a largo plazo. En el otro extremo se encuentran aquellas medidas cuyo horizonte temporal de aplicación es el me- dio-largo plazo. La desventaja de este tipo de medidas reside en que, aunque en el caso de algunas de ellas (como la rehabilitación energética) su efecto es inmediato una vez llevadas a cabo, la inver- sión necesaria para implementar- las es mucho mayor y, por tanto, exige de una estrategia ordenada que contemple muchas variables, entre ellas la obtención de finan- ciación o la toma en considera- ción de prioridades sociales. Sin embargo, se trata de medidas que 16 Nº35. Oc tubre de 2019
  • 17. corten el suministro a aquellos hogares que tienen facturas impa- gadas pero a los que los servicios sociales tienen concedidas ayudas para el pago de dichas facturas. Una cuestión de coordinación entre dos agentes, ayuntamientos y compañías, impide que se inte- rrumpa el suministro de muchos hogares. - Mejoras en la coordinación y gestión de agentes implicados: Por ejemplo, la coordinación en- tre los servicios sociales de los ayuntamientos y las compañías energéticas está evitando que es- tás últimas corten el suministro a aquellos hogares que tienen fac- turas impagadas pero a los que los servicios sociales tienen con- cedidas ayudas para el pago de dichas facturas. Una cuestión de coordinación entre dos agentes, ayuntamientos y compañías, im- pide que se interrumpa el sumi- nistro de muchos hogares. - Establecimiento de facilidades de pago por las comercializado- ras: Aunque las compañías co- mercializadoras contemplan faci- lidades de pago y planes específi- cos para clientes con dificultades para hacer frente al pago de las facturas, no publicitan ni ofrecen este tipo de servicios. Una oferta real por parte de las comercializa- doras de este tipo de “facilidades de pago” podría evitar impagos y cortes de suministro en cierto porcentaje de población afectada.  Medidas a largo plazo: -Plan de rehabilitación que con- temple mecanismos de financia- ción de las actuaciones: Sin duda la rehabilitación profunda de los edificios donde habitamos es la única solución a largo plazo para prevenir y evitar la pobreza ener- gética. La climatización del hogar supone alrededor del 50% del gasto en energía doméstica de un hogar por lo que reducir la de- manda energética del edificio me- diante la mejora de la envolvente térmica, mejorar la eficiencia energética de las instalaciones, incorporar fuentes de energía renovables, incorporar nuevas tecnologías y mejorar la gestión de la energía son las medidas que realmente harán que el hogar sal- ga de la situación de vulnerabili- dad energética en la que puede encontrarse en periodos de crisis u otras medidas que se puedan poner en marcha. - Microrreformas de bajo coste: Una medida que puede minimi- zar el gasto energético del hogar y que puede llevarse a cabo con un coste muy bajo es la realiza- ción de microrreformas en la vi- vienda. Un ejemplo de las mis- mas sería la instalación de burle- tes en puertas y ventanas, corti- nas en las ventanas, elementos reflexivos tras los radiadores para evitar las pérdidas por la fachada, etc. Se trata de medidas con un coste muy bajo o casi nulo que podrían suponer pequeños aho- rros en las facturas de energía doméstica de muchos hogares con una inversión moderada. Además, la limitada inversión necesaria haría posible alcanzar con dichas medidas a un gran número de hogares.- mejoras en la coordinación y gestión de agentes implicados: Por ejemplo, la coordinación entre los servi- cios sociales de los ayuntamien- tos y las compañías energéticas está evitando que estás últimas 3. Modernización de la economía, papel de la Unión de la Energía y la Acción por el Clima. Ref: eur-lex.europa.eu 2. Soluciones ‘low cost’ para reducir la factura energética. Ref: www.okdiario.com 17Nº35. Octubre de 2019
  • 18. o ante posibles incrementos de los precios de la energía. La difi- cultad de todo este conjunto de medidas estriba en poder hacerlas posible dada la elevada inversión que requieren. -Creación de estadísticas específi- cas para observar la evolución de la pobreza energética: Un fenó- meno como la pobreza energética requiere de análisis específicos y periódicos de su evolución e inci- dencia en la sociedad. Se antoja muy complicado establecer medi- das y priorizar las mismas si no es posible analizar y cuantificar ade- cuadamente el problema y su in- cidencia. Por tanto, es necesario reclamar el establecimiento de estadísticas e indicadores estatales que permitan observar el fenó- meno. -Establecimiento de una base de datos o control actualizado de los hogares vulnerables: Junto al es- tablecimiento de estadísticas es- pecíficas que permitan analizar la incidencia de la pobreza energéti- ca, tener un control actualizado de los hogares vulnerables permi- tiría comprobar la eficacia de la estrategia y de las medidas pues- tas en marcha y poder priorizar las ayudas y estrategias. -Educación y generación de una nueva cultura energética: En la sociedad actual existe una escasa cultura de la eficiencia energética, palpable porque el único argu- económica de los usuarios fina- les, un estudio se han realizado (Walker et al., 2014) para propo- ner una distribución de usuarios en función de sus ingresos, y si esas personas serán sacados de su situación de pobreza de combus- tible después de una modifica- ción de sus edificios. Las medidas de reacondicionamiento evalua- dos para los dos perfiles de usua- rio son a menudo los mismos, sin embargo, los resultados óptimos de rentabilidad no siempre son aplicables. Se necesita un nuevo enfoque para aquellas situaciones en las que las familias se encuen- tran en situación de pobreza energética. Por lo tanto, se pro- pone una metodología de abajo con un enfoque especial en el presupuesto real de las facturas de energía y la forma de ampliar el rango de confort térmico para las personas. En segundo lugar, cuando sea posible, también se buscan ahorro en el consumo energético y económico. La me- todología propuesta en el estudio se denomina “Pobreza Energéti- ca de reequipamiento (FPR)”. El método FPR se basa en los tres factores expuestos en la Fi- gura 4. Éstos son: 1. Propuesta regional para la pobreza energética. 2. Recursos de energía dispo- nibles y tecnologías 3. Calidad de vida. El objetivo principal es identifi- car la medida de adaptación para un edificio que produce más alto confort térmico, teniendo en cuenta los recursos económicos de los hogares en situación de pobreza energética. Un indicador fue creado para mento para llevar a cabo medidas de mejora de la eficiencia energé- tica pasa por convencer al ciuda- dano de un retorno de la inver- sión de escasos años, obviando la mejora de la calidad de vida y las ventajas para la salud que puede proporcionar la adopción de es- tas medidas. De igual modo, la cultura del ahorro energético sólo se genera en los periodos de cri- sis, cuando debería ser una praxis permanente de los consumidores y ciudadanos. La generación de una cultura energética que se va- ya generando desde la base, en la educación escolar, hará posible que en el futuro se tengan en cuenta estos aspectos y que los ciudadanos reclamen el manteni- miento y la mejora de la eficien- cia energética de sus edificios e incorporen hábitos de ahorro energético en su vida diaria. - Mejora de la información al consumidor: Es necesario traba- jar por una mayor información al consumidor en todo lo que con- cierne a los suministros energéti- cos, tipos de contratos, derechos frente a las compañías energéti- cas. Un consumidor bien infor- mado será capaza de tomar deci- siones más adecuadas de gasto, gestionar mejor su energía y to- mar medidas que le beneficien.  Medidas de adaptación de los hogares Moore (2012) mostró que los pequeños cambios con respecto a la definición de la pobreza de combustible conducen a variacio- nes significativas en que recibirá la asignación entre los usuarios finales. Para tener en cuenta la importancia de la situación socio- 4. Factores de la pobreza energética. Ref: Vilchesa A., Barrios Padura A. y Molina Huelva M., (2017). Retrofitting of homes for people in fuel poverty: Approach based on household thermal comfort. Scopus. 18 Nº35. Oc tubre de 2019
  • 19. la efectividad de reacondiciona- miento energético en el contexto de la escasez de combustible: Porcentaje Confort Térmico (TCP). Este es un indicador rela- tivo que considera la capacidad para alcanzar las condiciones de confort térmico dentro de un edificio en relación con su situa- ción inicial y a través de una me- dida de adaptación específica. - Porcentaje Confort Térmico, TCP El objetivo de este indicador a medida es considerar el confort térmico de los ocupantes de la hora de calcular los beneficios de adaptación de un edificio, y no únicamente prestaciones econó- micas, ya que a menudo no exis- ten tales ahorros económicos en situaciones de pobreza de com- bustible. El porcentaje de confort térmico (%) se calculará mediante la ex- presión (1), Donde, Eb(Demanda de energía equili- brada) [kWh]: es la cantidad de energía demandada que se com- pensa y se suministra a través de una o más medidas o acciones de reconversión. En(Demanda de energía necesa- del cálculo y representa la canti- dad de energía requerida para mantener el edificio dentro de un intervalo de temperatura específi- co. 1. Demanda de energía equilibra- da (Eb). La construcción de la demanda de energía se puede reducir o suministrar a través de las tres acciones siguientes: la compra de la energía, el logro de una mayor eficiencia del sistema de HVAC (Heating, ventilation and air conditioning), o, lo que reduce la energía demandada por medidas de reacondicionamiento pasivos. Cualquier acción para mejorar las condiciones térmicas interiores ha sido incluida en (2), a través de diferentes factores. Un resultado positivo de (2) sig- nifica una mejora de las condicio- nes de confort térmico en el inte- rior del edificio. La demanda de energía suminis- trada se calculará mediante la ex- presión (2), Donde, Ep= La energía adquirida para HVAC (kWh). µi= Eficiencia HVAC del sistema de acuerdo a cada medida de adaptación. Er= Reducción de la demanda de energía de acuerdo a cada medida de adaptación (kWh). ria) [kWh]: es la cantidad de ener- gía demandada que es necesaria para el mantenimiento del edifi- cio existente dentro del rango de confort térmico. Confort Térmico porcentaje es un indicador a medida que se ha creado y se relaciona con algunos de los parámetros de confort tér- mico. El confort térmico es una variable de auto-reporte y depen- de de diferentes factores, tales como el aislamiento de ropa, la tasa metabólica, la temperatura del aire, velocidad del aire, la hu- medad relativa y la temperatura radiante media. El confort térmi- co en los edificios se basa en en- cuestas estadísticas y metodolo- gías que representan la mayoría de la población, tales como la predicción media de voto y el porcentaje de insatisfechos. A partir de los resultados de estas metodologías, los reglamentos de construcción establecen los pará- metros para llevar a cabo el mo- delado de energía del edificio, tales como rango de temperatura del aire, las cargas internas y re- quisitos de ventilación. La de- manda de energía es el resultado “El comprado de energía para la climatización, Ep (kWh) se calculará mediante la expresión: Ep=Gasto de energía para HVAC/Precio de la energía” 5. Resultados por análisis de zonas. Ref: Vilchesa A., Barrios Padura A. y Molina Huelva M., (2017). Retrofitting of homes for people in fuel poverty 19Nº35. Oc tubre de 2019
  • 20. través de diferentes curvas que reflejan la capacidad económica de la familia de la construcción y el TCP que se esperaba. Para ob- tener diferentes curvas, diferentes valores para los gastos de climati- zación se introducen en la ecua- ción de Ep. Un ejemplo de los resultados obtenidos se muestra en la Figura 6. Esta metodología permite la me- jor medida de adaptación para ser elegido de acuerdo con el confort térmico, los costos de medición y el presupuesto para HVAC. Los criterios de evaluación reacondi- cionamiento energético son: 1. Para introducir el máximo pre- supuesto mensual de los hogares de los servicios energéticos en el modelo. 2. Para establecer el coste máxi- mo de adaptación asequible. 3. Para seleccionar la medida que proporciona el mayor porcentaje de Confort Térmico (TCP). 4. Resultados: la aplicación de la escasez de combustible en cuatro edificios en Andalucía Para validar la metodología pro- puesta, esta adaptación se aplicó a cuatro edificios existentes en Andalucía, España. Son edificios de varias viviendas construidas entre 1940 y 1960. Las diferentes medidas de reacondicionamiento se analizaron, incluyendo medi- das activas y pasivas. Confort Térmico Porcentaje (TCP) se calculó para ocho medi- das de reacondicionamiento en cada edificio residencial de cinco: individual y tres medidas combi- nadas. Los muros exteriores son siempre hechos de ladrillos (24 cm de espesor) sin aislamiento y calefacción y sistema de refrigera- ción consta de una bomba de calor de fuente de aire de baja eficiencia. La electricidad es la única fuente de energía para los servicios del edificio. Fotografías de los edificios se muestran en la Figura 7 y los detalles de cons- trucción típicos en la Figura 8. Las medidas individuales de re- conversión que se incluyen son: sellado de ventanas (S1), persia- nas solares (S2), la bomba de ca- lor eficiente - COP 4,64 y 4,2 EER - (S3), aislamiento de la pa- red externa -5 cm - (S4) y el cam- bio de ventanas -1,9 W / m 2 k - (S5). Las combinaciones de medi- das son: solar ciego y cambio de ventanas (C1), aislamiento de la pared externa y cambio de venta- nas (C2), y aislamiento de la pa- red externa, bomba de calor efi- ciente y cambio de ventanas (C5). Para aplicar la metodología de combustible pobreza de reequi- pamiento, una situación donde se estableció el presupuesto anual para los servicios de energía es insuficiente para mantener nive- les satisfactorios de confort tér- mico. El ingreso anual por hogar se toma del Instituto Nacional de Estadísticas (INE, 2016). Una vez obtenidos los resultados de porcentaje Confort Térmico (TCP), ordenados en función de sus costes de inversión; se pro- porciona una visión de qué medi- da es menos costosa para niveles de confort térmico similares. Las medidas de reacondicionamiento se muestran en un gráfico donde TCP se representa a lo largo del eje Y y la medida de adaptación se representa a lo largo del eje X (Figura 5) . Dentro de la Figura 5, cuatro zo- nas pueden ser analizadas respec- to a la idoneidad de la medida: •Zona 1: Reacción exagerada que excede el alcance de confort tér- mico. •Zona 2: Los bajos costes y alto confort térmico, una zona rara. •Zona 3: Relación lógica entre la comodidad y la inversión. Zona buscada a menudo. •Zona 4: Los altos costes y baja TCP. Las medidas con poca efec- tividad. Por último, el presupuesto men- sual para HVAC se muestra a “El análisis es muy relevante para la creación de derechos de emisión para la adaptación de edificios públicos” 6. Ejemplo de resultados para diferentes curvas del presupuesto mensual. Ref: Vilchesa A., Barrios Padura A. y Molina Huelva M., (2017). Retrofitting of homes for people in fuel poverty: 20 Nº35. Oc tubre de 2019
  • 21. casos en que el presupuesto de energía es cercano a 0, no coinci- den con las recomendaciones extraídas de la metodología ópti- ma de rentabilidad. Las medidas pasivas son los más eficaces cuando el presupuesto de energía es bajo. Por otra parte, la meto- dología permite de cálculo del umbral para el presupuesto men- sual, por encima del cual se pro- ducirán ahorros económicos y energéticos. Además, los escenarios futuros, tales como el aumento del precio de la energía o el cambio climáti- co, se pueden estudiar a través de la metodología propuesta. Estos escenarios podrían apoyar el uso de medidas pasivas para lograr mejores niveles de confort térmi- co en los casos en que los ingre- sos son bajos, y el presupuesto se reduce. Sin embargo, se necesita más investigación. Esto permitirá a la vulnerabilidad y la resiliencia de las familias de bajos ingresos con respecto a los escenarios fu- turos y nuevas políticas públicas que deben evaluarse . Los escenarios futuros, tales co- mo el aumento del precio de la energía o el cambio climático, se pueden estudiar a través de la metodología propuesta. Estos escenarios podrían apoyar el uso de medidas pasivas para lograr mejores niveles de confort térmi- co en los casos en que los ingre- sos son bajos, y el presupuesto se reduce. Sin embargo, se necesita más investigación. Esto permitirá a la vulnerabilidad y la resiliencia de las familias de bajos ingresos con respecto a los escenarios fu- turos y nuevas políticas públicas que deben evaluarse.  Conclusión En un contexto donde los hoga- res tienen bajos ingresos, la me- todología rentable podría no ser apropiada. Por lo tanto, la mo- dernización de edificios públicos o políticas que se basan en esta metodología son ineficaces y pueden ocurrir sin ahorro energé- tico y económico. Sin embargo, la modernización de edificios todavía tiene un enorme impacto en la calidad de vida de las perso- nas. Una alternativa rentable a la metodología ha sido desarrollada para evaluar la mejora esperada de comodidad térmica a través de la modernización de edificios en situaciones en las que el presu- puesto para HVAC es bajo. Ade- más, y siempre que sea posible, también son buscados ahorro energético y económico. Los resultados muestran que la modernización de edificios de energía, en un contexto de esca- sez de combustible, no siempre reduce el consumo de energía, pero sí mejora el confort térmico. Los resultados obtenidos para los 8. Ejemplos de detalles constructivos en los casos de estudio. REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA: Vilchesa A., Barrios Padura A. y Molina Huelva M., (2017). Retrofitting of homes for people in fuel poverty: Approach based on household thermal comfort. Scopus. Babelova J., y Caganova D., (2014). Socio- 7. Casos de estudio 21Nº35. Oc tubre de 2019
  • 22. las instalaciones estáticas. Sin embargo, una de sus principales limitaciones es la colocación de los generadores. La falta de espa- cio disponible en la mayoría de las construcciones provoca que estas tecnologías queden des- aprovechadas en su mayoría, li- mitándose a cubrir una ínfima parte de la demanda, energía que tiene que ser obtenida de la red, y generada por medios menos sos- tenibles. Este problema de espacio podría ser resuelto de una forma relati- vamente sencilla, mediante la ins- talación de energía solar fotovol- taica en posición vertical, sobre las fachadas de los edificios a abastecer. Si tenemos en cuenta sólo la superficie orientada al sur (en el hemisferio norte), la pro- porción de área de instalación disponible sobre el propio edifi- cio aumentaría aproximadamente un 100% en viviendas unifamilia- res en relación a la superficie ho- rizontal, y hasta un 500%, o in- cluso más, dependiendo de facto- res geométricos, en edificios al- tos, reduciendo la necesidad de destinar terrenos exteriores espe- cíficamente a esta tarea. Durante los últimos años, es cada vez más común que la obra nue- va recurra a la instalación de energías renovables, tanto de ma- nera aislada como mediante coge- neración, para satisfacer, de una manera menos dañina para el medio ambiente, las necesidades energéticas de sus habitantes. Energía geotérmica, microgenera- ción eólica, o energía solar, térmi- ca o fotovoltaica, son las princi- pales elecciones a la hora de ins- talar en viviendas propias, princi- palmente por sus cada vez mas reducidos costos, precio por kWh generado y, en general, bajo mantenimiento, especialmente en 22 Nº35. Oc tubre de 2019 INSTALACIÓN DE PLACAS SOLARES EN POSICIÓN VERTICAL. ANTONIO ENRIQUE GONZÁLEZ REINA. INGENIERO TÉCNICO INDUSTRIAL, ESP. ELECTRICIDAD
  • 23. ble, a dos aguas (ku aprox. 0.5), con orientación perfecta al sur de una de sus caídas, y un ángulo de 6 grados de inclinación: Para poder comprobar el aumen- to de la superficie, usaremos la siguiente fórmula: Siendo: - Svd: Superficie vertical. - Ssi: Superf. orientada al sur - Ks: Coeficiente de sombreo, entre 0 (Sombra total) y 1 (Sin sombras). - Kh: Coeficiente de hueco. Entre 1 (pared completamente disponi- ble) y 0 (sin espacio para la insta- lación). Para el cálculo de la superficie vertical disponible, supongamos que la vivienda consta de una base cuadrada de 9 x 10 m, 2 pi- sos de altura (6m), y está lo sufi- cientemente aislada para reducir el tiempo de sombreo al mínimo (Ks = 0,9), y una superficie útil del 80% (Kh = 0,8). Como vemos, la relación es de: Un 85,9% más de superficie dis- ponible para la instalación.. Aumento de la superficie. Para el cálculo del incremento de superficie disponible, es necesa- rio realizar unos cálculos básicos. La superficie horizontal en la vi- vienda a tener en cuenta será el resultado, de forma genérica de la siguiente operación: Siendo: - Shd: Superficie horizontal. - Si: Superf. hábil para la instala- ción - α: Ángulo de inclinación . La inclinación ideal varía dependien- do de la latitud. - Ku: Coeficiente de utilización, en base a la orientación al sur y las características estructurales (peso soportado, canalizaciones, componentes auxiliares, etc.). Comprendido normalmente entre 0,2 y 1. Para una edificación tipo vivien- da unifamiliar, con una superficie de unos 90 m2 de tejado disponi- Imagen 2. Matriz solar sobre el tejado de una vivienda unifamiliar. Ref: Pixabay.com. 23Nº35. Oc tubre de 2019 Imagen 1. Fotovoltaica vertical con seguimiento solar. Ref: Pixabay.com.
  • 24. ciones entre las que elegir, limi- tando la posibilidad de conseguir mejoras económicas en el proce- so. - Dificultad de instalación: Si bien es relativamente sencillo trabajar sobre superficies hori- zontales, aun en altura, realizar instalaciones en fachada requiere de personal y material apto tanto para este tipo de trabajo como técnicamente para la realización de las conexiones y la configura- ción. Si añadimos que en muchos ca- sos se realizaría sobre fachadas de edificios altos, el coste econó- mico y el tiempo de instalación se multiplican. - Adecuación a la climatolo- gía: Aunque para los generadores fotovoltaicos no exista una dife- rencia significativa con respecto al ángulo de la instalación, el res- to de elementos, como cables, estructuras, regulador e inversor, si que son sensibles a estos facto- res, requiriendo una adaptación para su colocación. - Costes de mantenimiento: Si bien la instalación es el punto más llamativo, el mantenimiento también debe ser tenido en cuen- ta a la hora de estimar los costes. Las placas requieren de una lim- pieza periódica para mantener su capacidad de producción, mien- tras que otros elementos, como las baterías, requieren de ciertas revisiones. Una solución eficaz para estos últimos problemas sería destinar un espacio interior para acoger estos elementos, a costa de per- der espacio dentro del edificio, pero reduciendo los posteriores costes de mantenimiento, clima- tológicos y de instalación, en cier- ta medida. También se deben prever posi- bles ampliaciones del sistema, por lo que sería interesante desti- nar parte de la planificación y de la instalación a este trabajo, redu- ciendo costes y tiempos posterio- res. Retos técnicos. La adaptación de la tecnología solar a tipologías poco comunes trae consigo una serie de retos técnicos, que dificultan su im- plantación. Los más importantes serían: - Falta de canales de suminis- tro: Dado que el mayor aprove- chamiento de la instalación se produce cuando las placas se co- locan con una inclinación deter- minada por la situación geográfi- ca del entorno (cercano a los 30º), la mayoría de estructuras y sistemas disponibles para su ad- quisición en el mercado están diseñados para estructuras con estas características. Encontrar un suministrador re- quiere de tiempo y esfuerzo, ade- más de tener presente que ten- dremos menor variedad de op- 24 Nº35. Oc tubre de 2019 Imagen 3. Mantenimiento de una instalación fotovoltaica. Ref: Pixabay.com “Los ausencia de opciones de suministro, la mayor dificultad en la instalación y los costes de mantenimiento son los principales retos de estos sistemas.”
  • 25. Si tenemos en cuenta que se pue- de suponer una generación pico de unos 180-200W/m2, se ob- tendrían unos 32-36kW pico de generación. Es especialmente notable que, si se instalaran las placas durante la construcción del propio edificio, se podrían reducir significativa- mente los costes iniciales, además de que suelen contar con salas destinadas a las instalaciones del edificio por defecto, donde se podrían incorporar los elementos más sensibles. - Casas unifamiliares adosa- das: Al contrario que los grandes edificios, en los que la fachada es significativamente mayor que la superficie vertical, en este tipo de viviendas, con poco terreno exte- rior disponible, el aumento de superficie destinada a generación podría suponer una mejora im- portante de la capacidad. - Naves industriales: Al igual que los grandes edificios residen- ciales, las naves industriales son firmes candidatas para las instala- ciones verticales. Si tenemos en cuenta que los picos de produc- ción se producen, además, signi- ficativamente dentro de los tiem- pos de generación, se podría re- ducir la inversión en almacena- miento energético, reduciendo en gran medida el coste de adquisi- ción y de mantenimiento. - Terrenos pequeños destina- dos a producción solar: Si bien no es la opción más idónea de las mencionadas, si contamos con terrenos rectangulares con una alta diferencia entre anchura y longitud, podemos aprovechar el lado más largo (si está orientado al sur, construyendo una instala- ción vertical que amplíe mucho la superficie de generación, dejando espacio disponible para la crea- ción de una caseta para los ele- mentos electrónicos y las bate- rías. Estos son solo algunos ejemplos de posibles circunstancias en las que optar por sistemas verticales podría ser interesante. Ejemplos de situaciones idó- neas para instalaciones verti- cales. Si bien este tipo de sistemas no es de los más desarrollados en el mundo, si que existen situaciones en las que su uso podría ser muy adecuado a las circunstancias. - Edificios altos aislados: Este quizá sea el ejemplo más sencillo de imaginar. Si tenemos en cuen- ta que los rascacielos y torres de pisos más altos suelen elevarse decenas o incluso cientos de me- tros sobre el resto de elementos cercanos, vemos como la superfi- cie disponible y no sombreada, excluyendo huecos y elementos arquitectónicos, hace muy intere- sante su uso. Poniendo como ejemplo un edifi- cio de 10 pisos (alrededor de 30m), y con un coeficiente de uso relativamente pequeño, en torno al 0.5, con una anchura de pared de 15 m (solo cara al sur), ten- dríamos una superficie de instala- ción de: Imagen 4. Rascacielos. Este tipo de edificios son idóneos para la instalación de placas verticales. Ref: Pixabay.com 25Nº35. Oc tubre de 2019 Imagen 5. Instalación de placas sobre el terreno. Ref: Pixabay.com “La fotovoltaica vertical se adapta especialmente bien a edificios aislados y con buena relación entre fachada y superficie, como rascacielos y naves industriales”
  • 26. radiación solar basándome en el método de “Simulación de com- portamiento de la radiación solar con matrices de Markov”. En primer lugar, generamos los datos para un periodo de 3 años para la ciudad de Zaragoza. Se puede ver un ejemplo de la salida, para los meses de junio, en la imagen superior (Imagen 6). El rendimiento económico se calculará aplicando los datos de radiación solar a la instalación que se define a continuación: - 8 placas de 280W, 12V(2,24kW pico, 2 paralelos de 4 placas, 48V). 1260€ - Inversor de 3kW, 24V. 1000€. - Regulador de 48V, 60A. 180€ - Baterías, 300Ah, 48V. 2600€ (10 años de vida útil aprox.) - Cables y otros: 1000€ - Instalación:  Vertical : 2500€.  Horizontal y 30º: 1000€. En base a estos datos de entrada, los retornos son, para un precio estimado de kWh de 0,16€/kWh y sin contar mantenimiento: Instalación horizontal: - Coste total: 7040€. - Energía: 121533640 Kilojulios, 33759 kWh. - Rendimiento: 5401 € / 3 años. Instalación a 30º: - Coste total: 7040 €. - Energía: 127380673 Kilojulios, 35384 kWh. - Rendimiento: 5661 €/ 3 años. Instalación vertical: - Coste total: 8540 €. - Energía: 81110882 Kilojulios, 22531 kWh. - Rendimiento: 3605 € / 3 años. Como se puede ver, en el periodo de estudio, de 3 años, las instala- ciones horizontales son más ren- tables, tanto en precio de instala- ción como en rendimiento. Sin embargo, el retorno de la instala- ción vertical no es desdeñable, estando el periodo de amortiza- ción de la inversión en unos 7 años (algo más si contamos el mantenimiento). Estas instalaciones podrían resul- tar rentables con una buena pla- nificación, aun más contando con la eventual subida de precio de la energía eléctrica. La rentabilidad económica de la instalación vertical. Si bien se han visto posibles si- tuaciones donde se pueden apli- car estas instalaciones, se hace necesario dar unas guías sobre el rendimiento económico, princi- pal motivo de decisión sobre su uso. Para ello, partiremos de una casa unifamiliar con unos 20 m2 de superficie disponible para la ins- talación, y estudiaremos el rendi- miento económico para esta su- perficie en caso de una coloca- ción vertical, horizontal y en án- gulo de 30º, para la ciudad de Zaragoza. Para ello, nos basare- mos en un lugar completamente aislado (sin sombras), de cara a no distorsionar los datos puros, que podrían una vez obtenidos aplicarse a situaciones reales, cal- culando los kWh generados por las 3 iteraciones. Si bien podríamos emplear los datos de radiación solar de años posteriores, para el estudio nos basaremos en la generación de Imagen 6. Radiación generada mediante cadenas de Markov para la ciudad de Zaragoza en el mes de Junio, durante 3 años. Ref: Elaboración propia Imagen 7. Tabla de coste y rendimiento según ángulo de instalación para la misma radiación solar. Ref: Elaboración propia. 26 Nº35. Oc tubre de 2019
  • 27. Conclusiones. Como se ha demostrado durante el artículo, las instalaciones de energía fotovoltaica en posición vertical son una opción viable, desde el punto de vista técnico y económico, aunque para su utili- zación es necesario cumplir una serie de características, como son los requisitos de espacio, un buen estudio de los datos climáticos de la zona, y que el tipo de estructu- ra sobre la que instalarla sea ade- cuada a los requerimientos de estas. No es menos importante tener en cuenta la normativa local, que puede ser contraria a este tipo de construcciones. Por lo tanto, se hace imprescindible contar con asesoría legal antes de iniciar la instalación de estos sistemas. Si se cumplen estas característi- cas, y para zonas con una buena relación de días despejados y ra- diación solar, se pueden conse- guir unos rendimientos que su- pondrían un tiempo de retorno de la inversión de unos 6-8 años, quedando el resto de vida útil como beneficio, y quedando por comprobar los costes de mante- nimiento, que varían enorme- mente entre sistemas. Sistemas híbridos. Si bien en este artículo se han tratado las instalaciones como aisladas e independientes de otras formas de generación, es fácil ver que se beneficiarían, en gran me- dida, de su adaptación con otras formas de generación, tales como la eólica de pequeña escala o la termosolar ACS. Con estos sistemas híbridos, en los que parte de la instalación se podría diseñar para su uso mixto, como por ejemplo las baterías, el coste por kWh pico se reduciría en gran medida, mientras que las etapas de cese de producción serían menos pronunciadas, ha- ciendo que el retorno de inver- sión fuera mucho más rápido, así como disminuyendo la necesidad de contar con acceso a la red convencional de energía. 27Nº35. Oc tubre de 2019 REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA: - Ecoinventos.com. Generación solar en fachada. https:// ecoinventos.com/soluciones- solares-que-se-integran-en-las- fachadas/ - im2solar.com. Mantenimiento FV. http://www.im2solar. com/07/2017/mantenimiento - instalaciones-fotovoltaicas/ Imagen 8. Relación entre coste de la instalación y rendimiento económico a los 3 años: Ref: Elaboración propia.
  • 28. 28 Nº35. Octubre de 2019 RESEÑA HISTÓRICA La zona fue tomada por el Ejérci- to Nazi en verano de 1940, un año más tarde comenzó a con- truirse el bunker de Saint Nazaire que serviría de refugio para sub- marinos. Siendo conocedores de que supondría un objetivo pri- mordial para los bombarderos aliados, se centró el mayor es- fuerzo defensivo en el techo dise- ñando para el mismo un sistema de doble cámara Imagen 3. Zonas de ocupación alemana en 1942. Imagen 4.– Visita del General Rommel a la Base en 1944 Imagen 1. Inicios de la construcción del Bunker en 1940. Imagen 2. Plano de situación del Búnker. INGENIEROS Y MILITARES: PUESTA EN VALOR ARQUITECTÓNICO BUNKER DE SUBMARINOS S. NAZAIRE. FRANCIA. 2ª GUERRA MUNDIAL FÉLIX ALVARO PAJARES RUIZ. Ingeniero de Armamento y Construcción. Esp. Construcción y Electricidad Arquitecto Técnico. Titulado en Fortificación y Poliorcética.
  • 29. COSNSTRUCCIÓN Y FUNCIONAMIENTO EN IMÁGENES 29Nº35. Octubre de 2019 Imágenes 5 a 9. Diversas instantáneas de la época en la que se registran varias fases de construcción de la Base, así como el día a día de la misma.
  • 30. 30 Nº35. Octubre de 2019 El sistema Fangrost se asentaba sobre una cubierta inicial tipo sándwich compuesto por una primera capa de 3,5 metros de espesor de hormigón armado, una capa inter- media de 0,35 metros de hormigón y granito y por último 1,7 metros de hormigón armado de nuevo. A continua- ción se disponía un zuncho perimetral que enlazaba las cabezas de los muros de sustentación (3), y una serie de elementos longitudinales de hormigón de grandes dimen- siones que denominamos en la imagen superior soportes, de sección recta cuadrada y en torno a metro y medio de lado. La última capa esta constituida por elementos trans- versales de hormigón de sección recta igualmente termi- nado en forma troncopiramidal, formando junto con la penúltima capa una cámara de explosión que protegía a la cubierta y por ende al bunker en caso de impacto de ex- plosivo. LA FORTIFICACIÓN DE LA BASE. SISTEMA FANGROST Imágenes 10 a 16. Detalles del sistema Fangrost.
  • 31. 31Nº35. Octubre de 2019 El sistema Fangrost protegía a la instalación en caso de ataque aé- reo, pero igual de importante o incluso más eran los ataques ma- rítimos o de otros submarinos que intentaran torpedear la insta- lación, para evitar este tipo de ataques la ubicación del bunker era idónea ya que no se encon- traba en primera línea de mar y además la salida a mar abierto se encontraba protegida por los dos rompeolas del puerto LA POLIORCÉTICA DEL BUNKER La instalación contaba con una serie de sistemas de armas, espe- cialmente antiaéreos dispuestos en la cubierta, principalmente tres cañones de 20 mm ubicados en los puntos E, A1 y A2, un morte- ro M19 en B, una ametralladora ligera MG en la posición C apo- yado todo el conjunto por una cúpula ametralladora en D Imágenes 17. Bocana del puerto que protegía del impacto de torpedos. Imágenes 18 a 20. Posición de las defensas en cubierta
  • 32. 32 Nº35. Octubre de 2019 los recorridos en que necesita- mos luz, fijándose una luminosi- dad mínima El programa modeli- za la situación obteniendo una serie de líneas de nivel, en fun- ción de la luminosidad requerida y nos indica los puntos más favo- rables para abrir huecos. PROCESO PROYECTUAL Se toma un elemento geo- métrico, en este caso dos hexágo- nos regulares concéntricos y gira- dos 30º uno respecto del otro. A partir de esta figura se genera una primera malla de seis elementos, que servirá como base para los módulos de vida, para continuar generando una malla que cubra toda la superficie del bunker de la cual se recortará una silueta para la zona de formación y otra para la de trabajo de un modo arbitra- rio, gestionando a base de huecos y vacíos la aparición de espacios de todos los tamaños posibles. Se estudian los alveolos 3 y 4, fijando los huecos y macizos, y se indica al sistema informático Imagen 22. Simulación informática para estudiar la iluminación en los alveolos. Imagen 21. Imágenes generadoras del proceso proyectual.
  • 33. 33Nº35. Octubre de 2019 ESTUDIO DE LA LUZ EN EL PROYECTO Se estudia la luz en el proyecto ya que debido a la ubicación del mismo en Francia y a su orientación norte sur, con las aperturas de los alveolos hacia el este principalmente, solamente entrará luz natural en las primeras horas del día co- mo se va en los gráficos. Imagen 23 a 28: Recorrido del sol y la sombra correspondiente tanto en el exterior del conjun- to como en la entrada a los alveolos Imagen 29. Estudio de luz y sombras en la ubicación de los macizos a implementar.
  • 34. 34 Nº35. Octubre de 2019 LA UBICACIÓN DE HUECOS EN LA CUBIERTA El estudio nos permite, a partir de la primera forma elegida casi arbitrariamente llegar a unas necesidades en cubierta que refle- jen claramente lo que se desarro- lla en el interior.
  • 35. 35Nº35. Octubre de 2019 El patio central permite la entra- da de luz y ventilación a cada uno de los módulos de viviendas, igualmente alrededor suyo se practican una serie de huecos en la cubierta para permitir la ilumi- nación por el exterior de las vi- viendas EL MÓDULO DE VIVIENDA Se proponen viviendas de dos habitaciones que cubren las nece- sidades, tanto de los estudiantes que podrán compartir gastos, como de familias de trabajadores. Las viviendas se ubican en tres módulos situados en diferentes zonas del bunker, de modo que en función del lugar de trabajo o estudio el usuario podrá elegir la zona más conveniente. El acceso a la vivienda se efectuará a través de unos distribuidores hexagona- les para cada cinco viviendas.
  • 36. 36 Nº35. Octubre de 2019 VIVIENDA UNIFAMILIAR “PASSIVHAUS” CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS PARA LLEVAR A CABO LA ESTANCIA EN MARTE SUPERVISIÓN DE LA POBREZA ENERGÉTICA. PERSPECTIVA NACIONAL Y REGIONAL. DISEÑO PRELIMINAR AERODINÁMICO DE MISILES. FORTIFICACIÓN Y POLIORCÉTICA: DEFENSA DEMADRID EN LA GUERRA CIVIL ESPAÑOLA PRÓXIMO