1809 biela 765 n28

Biela 7.65REVISTA DEL MUNDO DE LA INGENIERÍA Y LA CONSTRUCCIÓN
AÑO 5
NÚMERO 28
SEPTIEMBRE DE 2018
ISSN 2386-639X
9 772386 639006
VEHÍCULOS DE COMBATE
SOBRE RUEDAS III :
LA 2ª GUERRA MUNDIAL
28

2 CONTENIDO Nº28. Septiembre de 2018
Página 4
Estructuras de vehículos. Historia y
cnocimientos generales
Página 10
El vidrio electrocrómico
Página 16
Página 22
Historia del modelo atómico
Página 28
Arquitectura educacional. Indagación
tipológica y evolución de la arquitectura
escolar en España
Integración de diferentes energías
renovables en depuradoras de aguas
residuales (III)

Nº28. Septiembre de 2018 3
Página 34
Página 46
Página 52
Página 61
Biela 7.65 constituye un órgano de expresión independiente de cualquier otro ente físico o jurídico, empresa, grupo o asociación.
Dirección: L.T. de Garnez Consejo de Redacción: Jorge Hernández, Jose Carlos Moreno, Elena Gallego Monge, Adrián Martin,
Álvaro Guerrero, Juan Carlos Montes, Juan Loira, Enrique Castro, Hendrix Montero, Ángel Flores, Vicente Díaz, 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 artículos ni imágenes incluidas
firmados por su Consejo de Redacción.
El vehículo de combate sobre
ruedas a lo largo de la Historia III:
La 2ª Guerra Mundial
Auditoría energética.
Definición y metodología
Impresoras 3D. Diseño y
fabricacion al alcance de todos
Sistemas anticontaminación para
motores de combustión interna
Página 40
Hyperloop, el tren del futuro

Esta tercera entrega se centra en los resultados obteni-
dos con los cálculos de dimensionamiento de la instala-
ción híbrida eólica-solar fotovoltaica aislada de la red
eléctrica que abastece la demanda eléctrica de la EDAR
(Estación Depuradora de Aguas Residuales) de estudio,
situada en un municipio de la isla canaria de Lanzarote.
En primer lugar, se procede al cálculo de las condicio-
nes meteorológicas.
A. MEDICIÓN DEL VIENTO
Para obtener las mediciones de la velocidad del viento
con fiabilidad se hizo uso de una herramienta desarro-
llada por el IDAE. Este programa permite obtener los
datos de la velocidad del viento y demás parámetros
relacionados en cualquier zona de España donde se
requiera dicha información.
Asimismo, resulta necesario calcular velocidad del
viento a la altura de estudio, que es la altura del aeroge-
nerador. El aumento o disminución de la velocidad del
viento según la altura depende mayoritariamente de la
rugosidad del terreno donde se asienta el emplazamien-
to. Los terrenos lisos presentan una variación suave y
los de mayor rugosidad una variación fuerte. Por ello,
cuando se desea seleccionar el emplazamiento es mejor
los terrenos lisos y despejados, es decir, sin obstáculos
como árboles, edificios o montañas que puedan origi-
nar efectos desfavorables.
De este modo, la tabla 1 presenta los resultados nece-
sarios para el dimensionamiento eólico:
Los valores necesarios para el cálculo de la instalación
se corresponden a la altura del aerogenerador.
Tal y como puede observarse en la tabla, los valores de
viento correspondiente a los meses de primavera son
los más bajos en comparación a los meses de verano,
otoño e invierno.
B. MEDICIÓN DE LA RADIACIÓN SOLAR
El dimensionamiento del sistema solar fotovoltaico se
lleva a cabo realizando un estudio de la radiación solar
en la región, tal y como se hizo con el recurso eólico
para el dimensionamiento de la instalación eólica.
INTEGRACIÓN DE DIFERENTES ENERGÍAS
RENOVABLES EN ESTACIONES DEPURADORAS
DE AGUAS RESIDUALES(III)
ELENA GALLEGO MONGE . INGENIERO ELECTROMECÁNICO.
4 Nº28. Septiembre de 2018
Tabla 1. Velocidad, c y k (el Atlas eólico proporciona los valores en verde).
Prim Ver Oto Inv
Me-
dia
Velocidad me-
dia en z [m/s]
2,23 10,84 11,79 8,41 8,31
Weibull c en z
[m/s]
9,68 2,73 12,03 7,67 8,02
Weibull k en z 10,48 10,51 3,15 9,44 8,39
Velocidad me-
dia en z aeroge-
nerador [m/s]
1,79 9,64 10,54 7,35 7,27
alfa 0,36 0,19 0,18 0,22 0,22
Weibull c en z
aerogenerador
[m/s]
8,54 2,22 10,77 6,67 7,00
beta 0,20 0,34 0,18 0,23 0,22
Weibull k en z
aerogenerador
9,84 9,87 2,95 8,86 7,88

Para calcular la radiación solar en la zona del emplaza-
miento se emplean las tablas de radiación solar y otros
parámetros proporcionados por el IDAE, de tal forma
que se obtiene la energía en megajulios (MJ) que incide
en un metro cuadrado de la superficie horizontal en un
día medio de cada mes.
La imagen 2 proporciona los datos para cada provincia
española, por lo que se selecciona la información para
Las Palmas, provincia de Lanzarote.
Los meses más desfavorables del año, es decir, los que
reciben una menor radiación solar, son los que propor-
cionan la información necesaria para realizar un correc-
to dimensionamiento de la instalación solar fotovoltai-
ca. Estos dos meses son Enero y Diciembre. Con di-
chos datos se calculará posteriormente la irradiación
solar corregida en función de la inclinación del panel
solar.
En relación a la orientación de los paneles solares, se
selecciona la orientación sur con α= 0º, dado que se
considera que el sistema funciona igual durante todo el
día. Y con respecto al ángulo de inclinación β, hacien-
do uso de los datos de latitud y altitud de Lanzarote, se
obtiene como ángulo de inclinación óptimo 25º.
Asimismo, resulta necesario el factor de corrección k
para superficies inclinadas, corrigiendo así la irradia-
ción solar que se obtiene de IDAE.
La imagen 3 muestra el factor de corrección en el em-
plazamiento de estudio:
De este modo, con los valores de la energía en megaju-
lios que incide sobre un metro cuadrado de superficie
horizontal y el factor de corrección k se obtienen los
valores de irradiación solar corregidos.
Por último, se procede al cálculo de las horas de pico
solar (HSP), que son las horas de irradiación diarias, las
cuales dependen del mes y del lugar de emplazamiento.
El dimensionamiento de la EDAR se realiza para un
uso anual, por lo que la HSP seleccionada es para el
mes más desfavorable, que se corresponde al mes de
diciembre, obteniéndose HSP=3,71 [h].
DIMENSIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN
HÍBRIDA DE RENOVABLES
El dimensionamiento se realiza teniendo en cuenta los
cálculos llevados a cabo anteriormente, como son el
consumo de la EDAR, obtenido a partir del diseño de
ésta (artículo I), así como el estudio de viento y radia-
ción solar durante un año en el emplazamiento donde
se asienta la instalación.
El dimensionamiento, tanto de la instalación eólica
como la instalación solar, se ha realizado en base a las
especificaciones técnicas de los equipos requeridos,
que se encuentran en los catálogos proporcionados por
los fabricantes.
El diseño se ha llevado a cabo seleccionando la opción
más económica entre todas las posibles, cumpliendo
las características necesarias para cada situación.
Para llevar a cabo el dimensionamiento de la instala-
ción híbrida se debe seleccionar la situación más desfa-
vorable del año, dado que en ese mes también debe
funcionar correctamente a pesar de las posibles adver-
sidades meteorológicas. Para ello, se tienen en cuenta
las mediciones de viento, radiación solar y consumo de
la EDAR.
Imagen 1. Atlas de radiación solar de España. Ref: AEMET.
5Nº28. Septiembre de 2018
Imagen 2. Energía en megajulios que incide sobre un metro cuadrado de super-
ficie horizontal en un día medio de cada mes. Irradiación H [MJ/m2]. Ref:
IDAE
Imagen 3. Factor de corrección k para superficies inclinadas. Ref: IDAE

los probando diferentes proporciones, llegando a la
misma conclusión.
De esta forma, el diseño de la instalación híbrida se
realiza para una proporción de 50% energía eólica y
50% energía solar, obteniendo así el resultado más
aceptable de suministro de energía entre las opciones
realizadas.
Asimismo, el coste más óptimo vendrá dado tanto por
dicha proporción como por la elección correcta de los
equipos necesarios.
1) DIMENSIONAMIENTO INSTALACIÓN
EÓLICA
La energía eléctrica generada por la instalación eólica se
obtiene a partir de la velocidad media del viento en un
año y los parámetros de Weibull en el lugar del empla-
zamiento, tal y como se explica anteriormente.
Para seleccionar el aerogenerador adecuado se deben
conocer las especificaciones técnicas, las cuales propor-
ciona el fabricante en el catálogo. Sin embargo, no sólo
es necesario conocer la potencia nominal, que es la que
da el aerogenerador a la velocidad nominal del viento,
sino que se debe conocer también la potencia eléctrica
Se puede observar que el mes más desfavorable se co-
rresponde al mes de Marzo, para el cual el cociente
entre el consumo de la instalación y las mediciones de
eólica-solar es mayor. Asimismo, se produce un consu-
mo superior y una velocidad de viento muy inferior al
resto de meses, así como menor irradiación. Para dicho
mes debe asegurarse el abastecimiento de energía, lo
que conlleva un sobredimensionamiento en los meses
restantes, principalmente, en los meses de verano, tal y
como puede observarse.
De este modo, el diseño de la instalación híbrida se
realizará en base al mes de Marzo, de tal forma que se
asegure la continuidad en el suministro a lo largo de
todo el año.
Asimismo, se debe seleccionar la proporción de ener-
gía eólica y energía solar que dispondrá la instalación
para su funcionamiento. Para ello, se han observado
varios ejemplos de diseños de instalaciones, llegando a
la conclusión que la proporción 50% eólica y 50% so-
lar es la más utilizada en la mayoría de los casos. De
igual modo, se han realizado algunas pruebas de cálcu-
“El diseño de la instalación híbrida debe realizarse en base al mes más desfavorable para
asegurar la continuidad en el suministro eléctrico”
Tabla 2. Tabla comparativa de viento, radiación solar y consumo en la EDAR y
elección del mes más desfavorable.
Invierno Primavera Verano Otoño
In-
vierno
En Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sept Oct Nov Dic
Eólica: V
viento [m/s]
(en z del
aerog)
7,36 7,36 1,79 1,79 1,79 9,64 9,64 9,64 10,54 10,54 10,54 7,36
Solar: Irra-
diación co-
rregida
13,552 16,33 19,224 19,796 20,615 20,925 23,085 22,119 21,78 18,12 15,498 13,375
Consumo
mensual
[kW*h/mes
];
66.578,1 60.135,0 66.578,1 64.430,4 66.578,1 64.430,4 66.578,1 66.578,1 64.430,4 66.578,1 64.430,466.578,1
Cociente: Co-
sumo/(eólica*
solar)
667,67 500,47 1.932,54 1.816,17 1.802,15 319,40 299,16 312,23 280,61 348,53 394,35 676,51

que proporciona el aerogenerador a otra velocidad dis-
tinta de la nominal. De este modo, es necesario dispo-
ner de la curva de potencia del aerogenerador, que es la
que ofrece información de la potencia para las distintas
velocidades del viento.
El cálculo de la potencia de Betz, la potencia disponi-
ble y la potencia del aerogenerador se realiza haciendo
discretas las velocidades del viento que el catálogo pro-
porciona. Dichas potencias dependen de la velocidad
del viento que incide, el área barrida por el rotor y la
densidad del aire. Y en relación a la distribución de
Weibull, ésta permite describir el perfil de las velocida-
des del viento, necesaria para conocer la curva de po-
tencia del aerogenerador. Su cálculo es necesario para
conocer la potencia que suministrará el aerogenerador.
De este modo, tras realizar los cálculos pertinentes, el
aerogenerador que se ha seleccionado para que cumpla
los requisitos necesarios permite obtener una potencia
media de 81,13 kW y un valor de producción anual de
639,62 MWh, teniendo en cuenta unas pérdidas aproxi-
madas del 10%, que se pueden alcanzar en la produc-
ción de energía del aerogenerador.
El número de aerogeneradores necesarios para conse-
guir satisfacer la demanda energética que debe suplir la
instalación eólica se debe calcular mediante el consumo
de la EDAR que cubre la eólica y la producción anual
del aerogenerador seleccionado, teniendo en cuenta las
pérdidas. De esta forma, el consumo anual que cubre la
eólica será de 391,95 MWh, puesto que la proporción
de energía que debe abastecer la eólica es del 50%, es
decir, la mitad del consumo anual de la EDAR. Por
otro lado, la producción anual del aerogenerador selec-
cionado es de 639,62 MWh. Así, el número total de
aerogeneradores es de 1, siendo por tanto, el aerogene-
rador seleccionado el que se muestra en la Tabla 3:
En relación al regulador de carga, necesario para evitar
sobrecargas que provoquen daños en los equipos de la
instalación, controlando la tensión en las baterías, está
incluido en el aerogenerador seleccionado. Y respecto
a los rectificadores, que se encargan de transformar la
corriente alterna en corriente continua (el aerogenera-
dor produce en corriente alterna y las baterías funcio-
nan en corriente continua, por lo que resulta necesario
que haya un rectificador a la entrada de las baterías),
queda fuera del alcance de estudio, dado que no se dis-
ponen de datos suficientes, tanto técnicos como de
costes, para poder incluirlo en la instalación eólica.
2) DIMENSIONAMIENTO INSTALACIÓN
SOLAR FOTOVOLTAICA
La tensión de funcionamiento de las instalaciones foto-
voltaicas suelen ser tensiones estándar, tales como: 12
V, 24 V, 48 V, 120 V. Dichas tensiones se relacionan
con la potencia total de la depuradora de la siguiente
manera:
- 12 V con potencias inferiores a 1,5 kW.
- 24 o 48 V con potencias que oscilan 1,5 y 5 kW.
- 48 o 120 V con potencias superiores a 5 kW.
La potencia total de los equipos que se han instalado
en la EDAR es 81,54 kW (artículo II) y la proporción
que debe abastecer la instalación solar es del 50% , que
se corresponde a una potencia de 40,77 kW. Por tanto,
se selecciona como tensión de funcionamiento de la
instalación solar 48V, ya que dicho valor de potencia es
superior a 5kW.
El dimensionamiento de la instalación se lleva a cabo
para el mes más desfavorable, que corresponde al mes
de Marzo. De este modo, la energía máxima diaria que
debe satisfacer se calcula considerando el consumo
mensual de Marzo, la proporción solar 50%, el margen
de seguridad del 10% y las posibles pérdidas propias de
la instalación (KT=0,6268), obteniendo así
1.713.249,54 Wh/día, siendo el consumo total máxima
de la EDAR que es satisfecho por la solar de 35.692,70
[A*h/día].
Y respecto al número de módulos fotovoltaicos se cal-
culan mediante el consumo de la instalación, anterior-
mente obtenido, y con las características del módulo
fotovoltaico , obteniendo también el número de módu-
los en serie y paralelo.
De esta manera, entre todas las opciones posibles que
se han realizado en el estudio con sus cálculos corres-
Potencia nominal [kW] 330
Tensión nominal [V] 220
Diámetro rotor [m] 33,40
Altura torre [m] 44
Precio aerogenerador [€] 275.670,00
Número total de aero-
generadores
1
Coste total aerogene-
radores [€]
275.670,00
Tabla 3. Características aerogenerador seleccionado.

ma del regulador. De esta manera, resultan necesarios
223 reguladores de carga, cuyo coste total asciende a
65.116€.
3) DIMENSIONAMIENTO BATERÍAS
Es necesaria la instalación de baterías en el sistema hí-
brido aislado de la red eléctrica para almacenar la ener-
gía que no está siendo utilizada en ese momento.
El tipo de batería que se emplea habitualmente son las
baterías estacionarias, que se caracterizan porque pue-
den permanecer largos períodos de tiempo cargadas.
El dimensionamiento de las baterías necesarias para la
instalación se realiza también para el mes más desfavo-
rable (Marzo). Para ello, se debe llevar a cabo los cálcu-
los persistentes, tales como la máxima energía que sa-
tisface la instalación renovable, incluyendo las pérdidas
totales propias de la instalación (KT=0,6268), las cua-
les fueron calculadas para el dimensionamiento de la
instalación solar fotovoltaica.
Así, teniendo en cuenta las consideraciones anteriores
y los cálculos que se han realizado para diferentes mar-
cas y fabricantes se obtiene un total de 456 baterías,
cuyo coste total asciende a 2.594.640€, que es el precio
más óptimo entre todas las opciones consideradas.
El coste total de las baterías resulta muy elevado, por
lo que se podría considerar instalar un generador dié-
sel, de tal forma que se consiguiera disminuir el núme-
ro de baterías, y por consiguiente el coste total de las
baterías. Sin embargo, un generador diésel emite CO2 a
la atmósfera, y el objetivo del proyecto es alcanzar una
instalación 100% renovable con cero emisiones a la
atmósfera, consiguiendo de este modo disminuir lo
máximo posible el impacto medioambiental. Por este
motivo, se decide no incluir un generador diésel en la
instalación.
4) DIMENSIONAMIENTO INVERSORES
Los inversores se encargan de convertir la corriente
continua en corriente alterna. Para su elección es nece-
sario saber la tensión de corriente continua a la entrada
del inversor, y se seleccionará el inversor que cumpla
pondientes, el módulo fotovoltaico que se selecciona
debe cumplir unas características similares a las mostra-
das en la tabla 4:
Como se puede observar en la tabla anterior, la instala-
ción constará de 2.050 módulos policristalinos, con
1.025 ramas en paralelo y con 2 módulos conectados
en serie en cada rama. La tensión nominal de cada mó-
dulo es de 24V y la potencia nominal 250W. El coste
total de los módulos fotovoltaicos es 481.750 €.
En relación al regulador de carga, se encarga de preser-
var los acumuladores de exceso de carga y descarga. Se
suelen situar en serie con los módulos fotovoltaicos,
por lo que la corriente que circula es proporcionada
por los paneles solares.
De esta manera, realizando los cálculos pertinentes se
obtiene la intensidad del regulador y el número de re-
guladores, considerando un margen de seguridad del
25% para no trabajar en el límite de la corriente máxi-
“Es necesaria la instalación de baterías en el sistema híbrido aislado de la red eléctrica para
almacenar la energía que no está siendo utilizada en el momento ”
Tensión (nominal) modulo;
tensión máxima: Vmod [V]
24
Pnominal/Pmax_salida
[W]=[Wp]
250
Imax_módulo [A] 10,42
Rendimiento del módulo:
ηmod=85%-90%
0,90
Longitud del panel [mm] 1.640
Anchura del panel [mm] 992
Grosor del panel [mm] 40
Precio módulo [€] 235,00
Nmp 1.025
Nms 2
Número total de módulos 2.050
Coste total módulos foto-
voltaicos [€]
481.750,00
Tabla 4. Características módulo fotovoltaico seleccionado.

el siguiente requisito: el valor de la potencia nominal de
salida debe ser inmediatamente superior al consumo de
corriente alterna de la instalación.
De este modo, siendo la potencia total de la instalación
81,54 kW y teniendo en cuenta las pérdidas de rendi-
miento del inversor del 10%, se obtiene una potencia
del inversor de 90,60 kW.
Esta potencia es mayor que 15 kW, por lo que la insta-
lación se alimenta en alterna trifásica (no es posible en
monofásica).
Asimismo, la tensión de entrada al inversor se conside-
ra igual que la tensión de la batería, cuyo valor es 48 V.
De este modo, se necesita un inversor con tensión de
entrada de 48 V y tensión de salida 230 V (trifásico).
Teniendo en cuenta las especificaciones anteriores re-
sulta un total de 28 inversores, cuyo precio total ascien-
de a 33.824€, siendo la opción más óptima entre todas
las posibles elecciones.
 Coste total instalación híbrida
Así, el coste total de la instalación híbrida eólica-solar
fotovoltaica, formado por la instalación eólica, la insta-
lación solar y las baterías e inversores es 3.451.000€.
Dicho coste no incluye mantenimiento de la instala-
ción, ejecución, compra de licencias, etc.
ESTUDIO DE LA VIABILIDAD ECONÓMICA
El uso de un sistema de energías 100% renovables
supone algunos beneficios económicos, tales como el
ahorro de costes de electricidad y los costes relaciona-
dos con las emisiones de CO2 a la atmósfera.
Otros beneficios adicionales, además de los económi-
cos, son la protección del medioambiente, la seguridad
en el suministro de energía eléctrica, dado que se dis-
ponen de baterías de almacenamiento para su utiliza-
ción en las situaciones en que sean necesarias o el me-
nor coste de servicio, puesto que tras la inversión ini-
cial, la factura mensual se verá reducida y únicamente
serán necesarias tareas de mantenimiento de la instala-
ción.
Por tanto, se considera una inversión a largo plazo en
la que se obtienen beneficios en un futuro.
Por este motivo, se lleva a cabo un estudio de rentabili-
dad para conocer si el proyecto es viable. Para dicho
análisis es necesario disponer del presupuesto de la
instalación, teniendo en cuenta sólo los costes de los
equipos. El análisis se realiza para un período de 20
años, que es el tiempo que se suele emplear para deter-
minar la rentabilidad de este tipo de instalaciones.
Para dicho estudio resulta necesario el cálculo del VAN
y el TIR, cuyos valores obtenidos son -210 y –4,4%,
respectivamente. Como es inferior a cero se puede jus-
tificar la no rentabilidad de la instalación, por lo que la
inversión no presenta beneficio económico en un pla-
zo de 20 años.
Para finalizar se debe destacar la necesidad de inver-
sión en programas de I+D+i para conseguir que estas
tecnologías puedan emplearse de una manera más ge-
neralizada. Es decir, la mejora en la eficiencia de los
equipos para las instalaciones de generación de ener-
gías renovables, consiguiendo así que las inversiones en
estas tecnologías presenten una mayor rentabilidad.
REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA:
-VILLARRUBIA LÓPEZ, Miguel. “Ingeniería de la
Energía Eólica. Nuevas energías”. marcombo, 2012.
-PAREJA APARICIO, Miguel. “Energía solar fotovoltaica.
Nuevas energías. Cálculo de una instalación aislada” .
marcombo, 2010.
-Instituto para la diversificación y ahorro de energía
“Una instalación híbrida se considera una inversión a largo plazo en la que se obtienen
beneficios en un futuro”
Imagen 4. Instalación híbrida eólica-solar fotovoltaica. Ref: Diario Renovables.

llamados ‘vidrios inteligentes’, entre los que están el
vidrio fotocrómico, que pierde transparencia al incidir
sobre él luz intensa, el termocrómico, que hace lo pro-
pio con aumentos y disminuciones de temperatura, el
de partículas SPD y el de cristal líquido.
Los usos que se le puede dar a este vidrio son múltiples
usándose desde el campo de la automovilística para
espejos retrovisores hasta la construcción como es
nuestro caso. Así en su aplicación en ventanas tiene la
capacidad de regular la cantidad de luz y calor que llega
al interior. De esta manera se evita poner persianas y se
reduce el gasto energético en aire acondicionado e ilu-
minación. Se ha demostrado que el uso de ventanas
electrocrómicas en edificios comerciales puede reducir
los gastos en energía eléctrica entre un 20 y un 30%.
El vidrio elec-
trocrómico es
un vidrio que
pierde transpa-
rencia cuando
se le aplica una
corriente eléc-
trica. Una lá-
mina de este
vidrio está
c o n s t i t u i d a
por dos capas
de vidrio en
las dos caras
exteriores y, entre ellas, por una serie de capas de mate-
riales transparentes que tienen la cualidad de hacer per-
der la transparencia de una de ellas al teñirse de un co-
lor.
Este fenómeno sucede cuando se le aplica una tensión
eléctrica, y cuando la corriente se invierte el proceso
también lo hace, recuperando así la transparencia. Es
posible ajustar el grado de oscuridad hasta el nivel
deseado.
El vidrio electrocrómico forma parte del grupo de los
EL VIDRIO ELECTROCRÓMICO
ADRIÁN MARTÍN SÁNCHEZ. INGENIERO DE EDIFICACIÓN.
Nº 1 Comparación de vidrios electrocrómicos en el
“modo on” y “modo off”
Ref: www.alibaba.com

Así un catión metálico normalmente litio, se intercala a
la red de WO3 cuando éste es reducido mediante un
voltaje externo aplicado. Los iones positivos que esta-
ban almacenados en la capa del contraelectrodo, atra-
viesan la capa del conductor iónico hasta llegar al mate-
rial electrocrómico (en este caso el WO3) cuando éste
recibe una corriente eléctrica (recibe electrones proce-
dentes de la capa conductora que está al lado opuesto
del contraelectrodo).
Esta reacción química produce cambios en el espectro
UV-visible del WO3. Una vez que se ha alcanzado el
nivel de coloración deseado, la corriente eléctrica se
puede detener, quedándose el cristal tintado hasta que
se vuelva a aplicar una nueva corriente en sentido in-
verso que haga que los iones positivos vuelvan al con-
traelectrodo y que el material electrocrómico recupere
su transparencia.
Los viológenos son materiales electrocrómicos orgáni-
cos que hacen que la coloración sea más rápida que
con otros materiales electrocrómicos y que el efecto
óptico se amplifique dos o tres veces. La reacción de
este material fue descubierta por Michael
Grätzel y Donald Fitzmaurice a principios de los años
1990. La empresa multinacional TNera ha adquirido
los derechos de explotación de esta sustancia.
El vidrio elec-
t r o cr ó mi c o
está compues-
to por siete
capas de dife-
rentes mate-
riales. Las dos
más exteriores
son de vidrios
o plástico
transparente, y
son las que
dan a la venta-
na las caracte-
rísticas de resistencia y aislamiento térmico y acústico.
Las dos capas siguientes están hechas de un material
conductor transparente y están conectadas a la corrien-
te eléctrica. Entre estas dos últimas capas citadas están
las tres centrales, y en ellas es donde se produce la
reacción química que hace oscurecer a la ventana. Una
de estas tres capas está compuesta por un material elec-
trocrómico como puede ser el trióxido de wolframio
(WO3). Otra capa de las tres centrales es el contraelec-
trodo, que es un material capaz de almacenar iones.
Este contraelectrodo suele ser un polímero conductor
o un óxido metálico, como el óxido de níquel, que es el
más usado. Entre las dos capas anteriores se encuentra
la capa más central de todas, que es un material con-
ductor iónico. Puede ser una disolución electrolítica o
un electrolito sólido.
Nº 2 Aplicación de corriente que hace que los iones
positivos lleguen al material electrocrómico, produ-
ciendo cambios en el espectro visible “modo on”
Ref: Proyecto Fin de Grado, Adrián Martín Sánchez
Nº 3 Aplicación de corriente en sentido inverso que hace que los iones positivos vuelvan al contraelectrodo,
y por tanto el material electrocrómico recupera su transparencia “modo off”.
Ref: Proyecto Fin de Grado, Adrián Martín Sánchez

reduce los efectos solares en el edificio.
Por otra parte el coste aunque es mayor que el de vi-
drios normales se puede equiparar con éstos si tene-
mos en cuenta la reducción de la calefacción y la capa-
cidad de enfriamiento.
Con este sistema existe un control preciso e inmediato
de la cantidad de luz que pasa a través del cristal de
forma sencilla con solamente accionar un interruptor.
No es necesaria la colocación de cortinas convenciona-
les y permanentes o lamas las cuales en la mayoría de
los casos suponen un espacio de acumulación de bacte-
rias, por lo que con este sistema se realiza un uso mas
eficiente del espacio considerado.
Este tipo de instalaciones eléctricas presentan un bajo
consumo, comparándose con el de una bombilla de 60
W.
La reacción
química que se
produce en la
capa electro-
crómica tiene
una duración
directamente
proporcional a
la superficie del
vidrio.
El vidrio elec-
trocrómico no
es reflectante y
tiene una exce-
lente claridad óptica ya que en él no hay manchas, agu-
jeros e irregularidades. Cuando está oscurecido el color
es uniforme y el cambio de transparente a tintado se
produce de manera suave, gradual y coordinada en gru-
pos de ventanas.
La transmisión de luz en un vidrio electrocrómico pue-
de variar del 5% al 80%, dependiendo del estado en
que esté. Las ventanas de este tipo requieren una cone-
xión eléctrica que se traduce en un cableado que comu-
nica las ventanas con una toma de corriente.
El consumo de energía es de 0,1 W/ciclo/m², lo cual
es realmente bajo.
La tensión eléctrica que se usa en este vidrio va de 1 V
a 3 V y solo se usa energía eléctrica para cambiar de
estado (tintado, transparente y fases intermedias) y no
para mantenerlo.
El vidrio puede estar programado para absorber sólo
una parte del espectro de la luz, como los rayos infra-
rrojos. Esto puede contribuir a retrasar la degradación
del mobiliario interior mediante el bloqueo de rayos
ultravioleta del sol.
El precio de las ventanas electrocrómicas puede ser de
dos a tres veces mayor respecto al de las ventanas con-
vencionales, aunque está previsto que esta diferencia
disminuya según mejoren las técnicas de fabricación.
El grosor total de una ventana electrocrómica es de 5.8
mm, de los cuales, 2.1 corresponden a las tres capas
centrales donde se produce la reacción.
El peso total es de 16kg/m² y funciona en el intervalo
de temperaturas que va desde los -25ºC a los 90ºC.
Resumiendo, su ahorro energético para los edificios es
considerable debido a que un vidrio con esta propiedad
Nº 5 Trióxido de Wolframio. Material más usado para el sistema de vidrio
electrocrómicos.
Ref: www.anulab.com.
www.preciseceramic.com
Nº 4 Radiación solar minimizada mediante el
sistema de vidrios electrocrómicos.
Ref: www.onventanas.com

El electrocromismo está avanzando en productos co-
mo displays, retrovisores y techos de coches de lujo.
Pero las “ventanas inteligentes” para edificios no se
han realizado a gran escala. Muchas compañías compi-
ten para encontrar soluciones que permitan realizar la
ventana inteligente, controlable con un interruptor o
un sensor, a un coste razonable. Pero muchos de estos
desarrollos son inaccesibles ya que las compañías bus-
can soluciones exclusivas. También se han propuesto
las ventanas inteligentes auto-alimentadas, compuestas
de una capa EC integrada en una célula solar que pro-
porciona el voltaje que modula el vidrio EC. Se puede
mantener muy finas todas las capas, de modo que sean
transparentes. La transmitancia del dispositivo dismi-
nuye cuando se ilumina y puede aumentar en condicio-
nes de corto-circuito. Por lo tanto, no hay fuente exter-
na de voltaje para colorear o blanquear el dispositivo
fotoelectrocrómico.
Por todo ello aunque las grandes multinacionales no
producen este sistema a gran escala cada vez son más
los usuarios que apuestan por esta solución como me-
dio de ahorro energético a pesar de que el desembolso
inicial es mayor.
Según la Agencia de Protección Medioambiental los
hogares gastan una media del 40% de sus facturas
energéticas en sistemas de aire acondicionado y calefac-
ción. Otro ejemplo es que los edificios destinados a
oficinas consumen un tercio de toda la energía usada
en EE.UU, y un cuarto de esto es debido a la ineficien-
cia de las ventanas convencionales, las cuales no retie-
nen el calor en invierno o evitan el mismo en verano.
Pero con la nueva tecnología de las ventanas inteligen-
tes, esta previsto que esto cambie. Mientras que los
cristales normales solo pueden permitir una constante
cantidad de luz, estos vidrios inteligentes pueden cali-
brarse y atenuar, permitiendo el paso de la cantidad de
luz deseada. De esta forma se estima que con este sis-
tema se puede ahorrar entre 11 y 20 billones de dólares
en costes de calefacción, iluminación y aire acondicina-
do sólo en EE.UU., donde se ha realizado el estudio.
Según la EPA,
solo con el
ahorro de 7
billones de
dólares seria
equiparable a
una reducción
en emisiones
de carbono en
las plantas de
generación de
energía equiva-
lente a la reti-
rada de 336.000 coches de las carreteras, y la energía
ahorrada sería suficiente para iluminar cada hogar de
Nueva York.
Las ventanas inteligentes presentan otros beneficios.
Éstas incrementan el confort, iluminación y vistas y
disminuyen la condensación. Los usuarios pueden con-
trolar su privacidad y ambiente, así como bloquear los
dañinos rayos ultravioleta, las cuales puede deteriorar
alfombras, cuadros, cortinas y demás elementos deco-
rativos.
Se cree que en 2020, los principales líderes del sector se
conviertan en partes activas del clima de los edificios,
la ingeniería, la información y los sistemas estructura-
les. Los científicos que trabajan en el Instituto Fraun-
hofer en Alemania, por su parte, han desarrollado un
sistema híbrido que almacena energía solar que calienta
el aire en los cristales exteriores de las fachadas de los
edificios y lo canaliza a través de los huecos de paredes
y suelos del edificio.
De esta forma la energía almacenada puede alimentar al
sistema de calefacción interior del edificio durante la
noche.
Nº 6 Aplicación de este sistema al sector automo-
vilístico.
Ref: www.abc.es
“con este sistema existe un control preciso e inmediato de la cantidad de luz que pasa a
través del cristal con solamente accionar un interruptor”

atenuar la tela.
Los PDLC funcionan según el principio de la disper-
sión de la luz controlada eléctricamente. Consisten en
gotas de cristal líquido rodeadas por una mezcla de
polímeros intercalada entre dos piezas de vidrio con-
ductor. Cuando no se aplica electricidad, la gotas de
cristal líquido se orientan al azar, creando un estado
opaco. Cuando se aplica electricidad, los cristales líqui-
dos se alinean en paralelo al campo eléctrico y la luz
pasa a través , creando un estado transparente.
La tecnología de cristal líquido no ha sido un éxito co-
mercial. Las ventanas están nebulosas porque se dis-
persan en lugar de absorber la luz, por lo que existe un
factor de niebla incluso cuando el dispositivo está en
estado transparente. Además, aunque los cristales líqui-
do funcionan bien para el control de la privacidad inte-
rior, la tecnología es todo o nada, está activada o desac-
tivada, no se puede utilizar como un dispositivo de
sombreado. También tiende a ser un poco caro para las
aplicaciones más populares, con un costo de entre 7.5
€ y 13.0 € por metro cuadrado.
Por último está la tecnología SPD, en la cual el usuario
puede controlar instantáneamente el paso de la luz a
través de vidrio o plástico, además parece ser una tec-
nología muy prometedora en términos de costo y ren-
dimiento.
SPD, aunque es la más nueva de las tecnologías de
ventanas, es en realidad el resultado de décadas de in-
vestigación que buscan una tecnología de “válvulas de
luz”. El físico Robert Saxe, fundador y director ejecuti-
vo de Research Frontiers, trabajó durante 34 años y
gastó 28 millones de dólares en perfeccionar su tecno-
logía de vidrio de válvula ligera.
Ventanas de casas, edificios de oficinas, tragaluces, etc.,
hechas con esta nueva tecnología ahora puede atenuar-
se o iluminarse con precisión electrónica para adaptar-
se a las necesidades individuales, permitiendo un rango
infinito de ajuste entre completamente oscuro y claro.
En la actuali-
dad existen 3
nuevas tecno-
logías inteli-
gentes en lo
que a oscureci-
miento de cris-
tales se refiere
y que suponen
una mejora e
innovación en
lo que hasta
ahora hemos
visto.
La principales es la tecnología que utiliza vidrios elec-
trocrómicos como hemos visto anteriormente.
Pero también existe dos nuevas tecnologías que cabe
destacar que son la de cristal líquido la SPD
(dispositivo de partículas suspendidas).
Los cristales líquidos dispersados de polímero (PDLC,
por sus siglas en inglés), inventados en la Universidad
Estatal de Kent en 1983, encontraron una aplicación
importante en ventanas intercambiables, es decir, ven-
tanas que cambian de transparentes a opacas con solo
oprimir un interruptor. Usando el mismo voltaje que lo
electrodomésticos estándar, se pueden controlar múlti-
ples ventanas desde un interruptor se pueden conectar
a un temporizador.
Sin embargo, la mayoría de los usos de los PDLC se
limitan a aplicaciones de privacidad, donde los usos
populares se encuentran en las paredes de vidrio para
oficinas, salas de conferencias, vestíbulos y fachadas de
tiendas. El vidrio de privacidad también brinda oportu-
nidades únicas para que los constructores de viviendas
lo utilicen en baños, entradas, habitaciones familiares,
habitaciones y tragaluces.
En el estado opaco, el vidrio difunde la luz solar direc-
ta y elimina el 99 por ciento de los rayos ultravioleta
responsables de la decoloración de las alfombras y cor-
tinas, aunque la luz visible sin filtrar también puede
Nº 7 Esquema de tecnología de oscurecimiento de
vidrios mediante cristal líquido.
“Con las ventanas inteligentes que se avecinan, impulsadas por demandas de eficiencia
energética, el vidrio puede estar a punto de volverse obediente”

película, los SPD se alinean y se vuelven perpendicula-
res y la ventana permite más luz y mayor visibilidad
hasta que la ventana está completamente limpia. A me-
dida que disminuye la cantidad de voltaje, la ventana se
vuelve más oscura hasta que alcanza un color negro
azulado que no permite que la luz pase a través de ella.
En otras palabras, en el estado “apagado”, cuando no
se aplica voltaje, las partículas se dispersan al azar y,
por lo tanto, absorben la luz, creando una apariencia
opaca. Por el contrario, cuando está en estado
“encendido”, las partículas se orientan o alinean, cam-
biando el carácter del vdrio de opaco a claro. Al ajustar
la tensión en cualquier lugar entre “apagado” y
“encendido”, el grado de luz se puede controlar con
precisión.
Por lo tanto, el usuario tiene control completo sobre la
cantidad de luz transmitida desde las paredes de vidrio
o plástico.
En definitiva en los últimos 50 años, el vidrio de la
ventana ha pasado de funcional a ornamentado. Ahora,
con las ventanas “inteligentes” que se avecinan, impul-
sadas por demandas de eficiencia energética, el vidrio
puede estar a punto de volverse obediente.
El SPD, que produce poca o ninguna turbidez en el
estado transparente, puede controlarse automáticamen-
te por medio de una fotocélula u otro dispositivo de
detección o control, o puede ajustarse manualmente
con un reóstato o control remoto por parte del usua-
rio.
Cuando se usa junto con el vidrio de baja emisividad,
SPD también se puede usar para bloquear la luz ultra-
violeta.
Los recubrimientos de baja emisividad, a veces deno-
minados calor-inteligentes, son capas de óxidos metáli-
co microscópicamente delgadas y prácticamente invisi-
bles depositadas en una ventana o superficie de acrista-
lamiento del tragaluz principalmente para reducir el
factor U al suprimir el flujo de calor radiativo. Los re-
cubrimientos de baja emisividad son transparentes a la
luz visible. Se han diseñado diferentes tipos de recubri-
mientos de baja emisividad que son transparentes a la
luz visible. Se han diseñado diferentes tipos de recubri-
mientos de baja emisión para permitir una alta ganancia
solar, una ganancia solar moderada o una ganancia so-
lar baja.
Sin embargo, las unidades de vidrio con aislamiento
transparente dominan la tecnología de acristalamiento
comercial y residencial, aunque las ventanas de baja
emisividad lentamente han ganado terreno, habiendo
aumentado aproximadamente un 1% anual reciente-
mente a más del 30 % de cuota de mercado residencial
y 20% comercial, según cifras de la Asociación Ameri-
cana de Fabricantes de Arquitectura y la Asociación
Nacional de Puertas y Ventanas de Madera.
El funcionamiento de la tecnología SPD es bastante
simple, hay millones de dispositivos de partículas sus-
pendidas negras que absorben la luz dentro de una pe-
lícula colocada entre las capas de vidrio. Cuando el
usuario aplica un voltaje moderado de electricidad a la
Nº 8 Tecnología SPD aplicada en un edificio de oficinas
Ref: www.pixelwindow.com
REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA:
- home.earthlink.net
- www.elp.uji.es
- www.freepatentsonline.com

mucho del antiguo modelo ecle-
sial, principalmente en cuanto a
su aspecto exterior y la distribu-
ción de espacios. Estos centros,
distaban mucho de lo que hoy en
día podemos definir como un
espacio apropiado para la ense-
ñanza. En su inicio, las escuelas
únicamente contaban con un
gran espacio donde los alumnos
se ubicaban sin distinción de se-
xo o edad, y absolutamente todos
recibían la misma educación, la
llamada school room inglesa. Fue
un poco más tarde cuando se
ideó el concepto de aula, debido
a que el número de alumnos se
tornó incontrolable para mante-
ner la disciplina. Los nuevos es-
pacios se colocaban alrededor de
un núcleo central del cual se se-
paraban mediante cortinas o
puertas correderas. Esbozándose
aquí lo que luego sería la típica
construcción escolar.
De la mano del famoso “Form
Follows Function” de Louis Su-
llivan vendría un cambio de acti-
tud en la segunda parte del siglo
XIX, que, junto a una planifica-
ción por grados de las escuelas y
una buena disposición adminis-
trativa, dan como resultado la
construcción de centros exentos
de reminiscencias y semejanzas
con la arquitectura del pasado.
Sin embargo, en Europa debe-
mos esperar hasta 1925 para co-
menzar a vislumbrar el primer
edificio escuela como tal.
No obstante, el crecimiento de-
senfrenado al que estaban some-
tidas las ciudades norteamerica-
nas le condujo al fracaso absolu-
to, ya que el ordenamiento urba-
nístico no iba de la mano con la
disposición del centro escolar.
Las calles y edificios ahogaban y
limitaban el espacio docente, lle-
gándolo a asfixiar, no permitien-
do la colocación de áreas de re-
Debemos retrasarnos hasta el
siglo XIX para poder vislumbrar
la concepción de la escuela como
edificio en sí mismo. Un espacio
creado específicamente con fin
educativo. Es entonces cuando
los gobiernos europeos empiezan
a incrementar las propuestas dis-
ciplinares como consecuencia de
la toma de consciencia sobre su
deber en cuanto a la protección
popular. Esta evolución se da
principalmente en los núcleos pre
-industriales, donde se concentra
en mayor grado la inmigración
rural, es donde se intuyen crecer
las preocupaciones de índole so-
cial, característica principal de
este siglo.
Poco después, el ímpetu de algu-
nos reformadores sociales fructi-
feró en forma de nuevos mode-
los educativos. Aunque en un
principio los edificios, sobre todo
en grandes ciudades, no distaba
ARQUITECTURA EDUCACIONAL. INDAGACIÓN
TIPOLÓGICA Y EVOLUCIÓN DE LA
ARQUITECTURA ESCOLAR EN ESPAÑA
ENRIQUE JOSÉ CASTRO TRIGUERO. ARQUITECTO
“Every building is like a person. Single and unrepeatable.” Louis Sullivan.

cios casa vez más compactos y
monumentales.
Como contrapunto, en otros paí-
ses europeos de pensamiento
católico, tales como, España,
Francia o Italia, no fueron capa-
ces de hacer efectivos dichos
avances, puesto que aún seguían
apegados a los modelos religio-
sos. Esta situación se torna depri-
mente, ya que las escuelas siguen
con una ubicación inadecuada,
como cobertizos, sacristías, gran-
jas o a lo más, pequeñas cons-
trucciones de planta baja con te-
cho de teja y cocina.
En resumen, podríamos definir el
siglo XIX, como un periodo de
transición, de luces y sombras,
donde la revolución social nos
deja adivinar, aproximadamente,
lo que sería de sí el futuro del
modelo educativo. Las cuestiones
de higiene marcaron un antes y
un después en el diseño de los
espacios: aparecen escuelas con
aulas a un solo lado de un pasillo
largo a modo corredor, posibili-
tando la mejor elección con res-
pecto a la orientación. Esto con-
lleva mejores condiciones de ilu-
minación y soleamiento, pero
mayores costos de obra.
Sin embargo, si realmente quere-
mos entender la progresión de la
arquitectura educativa en el mun-
do occidental debemos esperar a
adentrarnos en el siglo XX para
descubrir los auténticos avances
en materia educativa y de diseño.
creo y deporte alrededor del edi-
ficio. Situación similar fue la que
se vivió en Inglaterra, donde se
adolecía por las preocupaciones
higiénicas, en particular de la luz
solar.
Es en Alemania donde aparece-
rán los primeros espacios conce-
bidos desde la racionalización y la
ordenación extrema del alumna-
do. La escuela centroeuropea se
dispone en un bloque longitudi-
nal de varias plantas, con un pasi-
llo amplio central y aulas a ambos
lados. En Prusia se ideó un mo-
delo de enseñanza por niveles y
se introdujeron aspectos higiéni-
cos. Este modelo alemán se tomó
como canon en media Europa, es
así como se construyeron edifi-
“Así veo yo mi arquitectura escolar, propongo un marco arquitectónico dentro del cuál los
alumnos pueden desarrollarse libremente.” H.Herzberger.
Fig. 1. Imagen exterior aérea de la Escuela Montessori de Delft, Holanda. Proyectada por el Arquitecto Herman Hertzberger
Ref: Google Images

lugar a la revisión de la escuela
como edificio a partir de concep-
tos tales como la transparencia
visual y la naturaleza.
Es Ernst May junto a Martin El-
saesser, quienes proyectan en
1927 la primera escuela de pabe-
llones, buscando alcanzar un mo-
El movimiento moderno traería
consigo reformas en distintos
países y Alemania redactaría su
nueva reforma educativa, dando
Fig. 2. Conceptos proyectuales asociados a edificios de carácter educacional.
Ref: Elaboración propia

la enseñanza, por lo que esta
apertura fomentaba la conviven-
cia social.
El ejemplo más llamativo de esta
filosofía, es la escuela de María
Montessori en Delft, concebida
como un lugar donde todos los
espacios son de aprendizaje. La
influencia máxima de ésta fue
Rousseau. Como padre de la pe-
dagogía moderna definió el am-
biente ideal de un niño como su
aislamiento completo del am-
biente social que lo rodea. Situan-
do las nuevas escuelas en plena
naturaleza.
Evolución de la arquitectura
escolar en España
El aspecto formal de este tipo de
arquitectura en nuestro país se
puede considerar, de manera muy
resumida, en dos grandes perio-
dos: desde la ley Moyano (1857)
hasta el inicio de la Guerra Civil
(1936) y desde la Guerra Civil
hasta nuestros días.
La etapa que envuelve toda la
segunda mitad del siglo XIX
constituye el primer periodo. Los
gobiernos de la Restauración no
avanzarían mucho en la realiza-
ción de escuelas y es en el co-
mienzo de siglo cuando el recién
estrenado Ministerio de Instruc-
ción Pública emprende la cons-
trucción de las primeras escuelas
graduadas. Se puede decir que el
estilo es regionalista y ecléctico.
Se intenta regenerar el espíritu de
españolidad con una arquitectura
inspirada en modelos del Siglo de
Oro español (plateresco-
renacentista), pero teniendo en
cuenta los principios higienistas
en cuanto a volúmenes, superfi-
cies, aireación y luminosidad, con
influencias de las escuelas corre-
dor alemanas, con tendencias a
una distribución típicamente pan-
óptica de control. Una evidencia
más de ese interés efectivo, es la
institucionalización de concursos
públicos de proyectos para escue-
las graduadas, aunque en ellos
siempre estaba presente el fantas-
ma de la penuria económica.
Es el Gobierno de Primo de Ri-
vera el que impulsa la construc-
ción escolar. Ésta, tuvo su punto
culminante durante la II Repúbli-
ca, por supuesto con otro talante
intelectual al régimen anterior y
con unas ideas más avanzadas y
transgresoras en cuanto al senti-
do global de la educación popu-
lar.
Sin embargo, la Guerra Civil y la
Postguerra acaban con todo
desaire de educación pública en
España. La época franquista im-
plantará la nueva escuela nacional
por antonomasia: “católica, hu-
mana, patriótica y religiosa”. Es
de nuevo la Iglesia la que toma el
protagonismo y responsabilidad
de la educación en nuestro país.
delo innovador que descomponía
el edificio original en un cuerpo
para el gimnasio, la sala de actos
y usos comunes que estaban vin-
culados con el barrio. Y, por otro
lado, las clases en forma de peine
que se extendían formando pe-
queños pabellones en una planta,
de ahí el nombre por el cual se le
conoce a este modelo proyectual.
A la par, Bruno Taut presentó las
escuelas Mamut en Berlín, se tra-
taba de aunar todas las escuelas
en una edificación con grandes
ventajas económicas. Sin embar-
go, los mayores hallazgos tipoló-
gicos aparecieron de manos de
Newmann, Forrestier y Beugnet
con su proyecto de escuela al aire
libre en Boulogne Sur Seine, rea-
lizada en 1929, cuyas edificacio-
nes se planteaban como islas en
un jardín.
Por otro lado, en este mismo si-
glo, nos encontraríamos con los
dictámenes de Herzberger. Según
los cuales, la escuela debería ser
como una especie de ciudad. Por
lo tanto, consideraba tan impor-
tante el espacio que se encuentra
fuera como dentro de las aulas.
Abre los pasillos para que no
sean simplemente espacios de
circulación, sino que se realicen
en ellos tantas actividades como
en las aulas. En ese pasillo abier-
to los alumnos pueden reunirse,
encontrarse, solucionar conflic-
tos, incluso se puede dar parte de
Nº de Imagen. Explicación. Si la imagen no es
nuestra debemos poner:
Ref: el origen, la web, el libro, etc.
“No se trata solamente de aulas y pasillos, no se trata tan solo de aprender matemáticas e
idiomas. En una sociedad multiculturales más importante que los niños aprendan a convivir
entre ellos en vez de atacarse.” H.Herzberger.

punto de vista arquitectónico no
alcanzamos un desarrollo nota-
ble. Lo único destacable viene de
la mano del Ministerio de Educa-
ción de un “Concurso público de
soluciones arquitectónicas de
centros docentes”, cuya resolu-
ción nos aporta once trabajos,
que posteriormente servirán de
base para la proyección de futu-
ros trabajos con la misma temáti-
ca. Analizando dichos trabajos
podemos concluir lo siguiente:
“Un planteamiento de la idea
modular para una posible cons-
trucción industrializada y futuras
adaptaciones a cambios pedagó-
gicos. La comunicación interior
entre aulas. Y la interrelación en-
tre espacios docentes y conviven-
ciales.”
Se logra descentralizar la cons-
trucción escolar, hasta ahora mo-
nopolizada por la Junta de Cons-
trucciones Escolares, y conseguir
de esta forma una diversidad de
opciones arquitectónicas.
La implantación en todo el terri-
torio nacional de la LOGSE, en
el período que se inicia en 1990,
entra dentro de la recta final de la
evolución histórica. Se plantea la
educación desde un punto de
vista absolutamente democrático
y real de la situación española,
que carece de disposiciones ar-
quitectónicas renovadoras. No
significa que no existan disposi-
ciones de orden constructivo,
La arquitectura en este campo
sufre un parón importante debi-
do a la crisis económica. Debe-
mos esperar hasta 1953 para la
Ley de Construcciones Escolares
del dictador. Gracias al creci-
miento económico que se produ-
jo entre 1956 y 1970, el período
de escolarización se expande has-
ta los catorce años, llegando a ser
una importante base para las pos-
teriores reformas en la enseñan-
za.
Desde 1975 hasta 1990 se cons-
truyen gran número de escuelas,
y se puede afirmar que se llega a
la escolarización total de la pobla-
ción española. Aun así, desde el
Fig. 3. Escuela Montessori Waalsdorp Proyectada por De Zwarte
Ref: Scagliola Brakkee. Plataforma Arquitectura.

tos marcos físicos deben encon-
trar en el espacio y las dotacio-
nes, unas circunstancias óptimas
para el desarrollo personal, propi-
ciando unas condiciones notables
con respecto a los recursos dis-
ponibles.
que las que hay, pero no aportan
nada nuevo; parece darse a en-
tender que es suficiente la aplica-
ción de la normativa recogida en
la Norma Básica de la Edifica-
ción en sus distintos apartados.
Conclusiones
Los centros docentes son espa-
cios culturales compartidos. La
zona de recreo, espacio de juego,
relación y aprendizaje no debe
definirse como algo exclusivo.
Espacios que en épocas del año
lectivas queden abandonados y
olvidados. Para que ello no suce-
da deben entenderse como espa-
cios compartidos que puedan
usarse, aunque el centro no se
encuentre funcionando.
Las calidades de los espacios de-
finirán las cualidades más impor-
tantes de los edificios. Así como
las relaciones que se produzcan
entre ellos. Las distintas activida-
des que se realicen dentro de es-
- Erat, Bruno. Manual Passive solar
energy in Bhutan. Bhutan. 1985. *
Unesco. School furniture handbook,
Vol 2: Practical examples and
illustrations. París. 1979.
- Almonacid Canseco R. La
construcción de un funcionalismo sos-
tenible: El proyecto y la obra del
edificio C.T.T.A. Vol 72.
Valladolid: Universidad de
Valladolid. 2012.
- Casado Martínez R. La sombra:
Forma del espacio arquitectónico. Vol
23. Sevilla: Universidad de
Sevilla : Consejería de Obras
Públicas y Vivienda. 2011.
- Gresleri G, Gresleri G. Le
corbusier: Il programma liturgico.
Bolo- nia: Editrice Compositori;
2001:239.
- Ledermann A, Trachsel A.
Parques infantiles y centros recreativos.
2a rev y aum ed. Barcelona etc.:
Blume. 1968.
- Ciari, B. Construir con y para los
niños. Revista educativa Altablero
(41) pp. rincipal. Bogotá,
Colombia.
Fig. 4. Escuela Skovbakke. Arquitecto: CEBRA.
Ref: Adam Mork. Plataforma Arquitectura.
REFERENCIAS Y
BIBLIOGRAFÍA:
- Alario López R, López de la
Cruz, Juan José, Martínez García-
Posada A, Sierra Saucedo J,
Suárez Caparrós J. Cuaderno rojo:
Apuntes de arquitectura, proyectos
arquitectónicos: Proyectos 1 : 2005-
2009. 333 p : il ; 24 cm ed.
Universidad de Sevilla,
Departamento de Proyectos
Arquitectónicos, Unidad
Docente A. Sevilla. 2010.

Demócrito sabía que si divides una piedra por la mitad
tendrás dos mitades con esencialmente las mismas pro-
piedades, pero si sigues cortando la piedra en partes
más pequeñas eventualmente tendrás una porción tan
pequeña que sería indivisible, a la que llamó átomo.
Es decir, Demócrito fue el primero en acuñar la pala-
bra átomo, en su lengua, el griego, ἄτομον («átomon»),
unión de dos vocablos: α (a), que significa "sin", y
τομον (tomon), que significa "división" ("indivisible",
algo que no se puede dividir).
Según Demócrito, por naturaleza, estos átomos son
indivisibles, indestructibles, eternos e invisibles. Al ser
la forma de materia más pequeña no pueden dividirse
físicamente, sin embargo, pueden distinguirse unos de
otros por formas, tamaños y posición.
Además de los átomos que forman la materia, Demó-
crito también habla sobre el espacio vacío el cual pasa a
ser todo aquello que no es átomo y este espacio permi-
te la pluralidad de partículas en el universo y la unión
de los distintos átomos para formar los distintos ele-
mentos de la existencia.
En física clásica se
llama materia a todo
aquello que tiene ma-
sa y ocupa un lugar en
el espacio. Etimológi-
camente proviene del
latín materia “sustancia
de la que están hechas
las cosas”, relacionada
con el término māter
“origen, fuente, ma-
dre”.
Desde el principio de los tiempos el ser humano ha
tratado de averiguar de qué está hecha la materia, el
primer hombre, del que se tiene constancia, que for-
muló una teoría al respecto fue Demócrito, un filósofo
de la antigua Grecia nacido en Abdera en el año 460
a.C.
Modelo atómico de Demócrito (460 a.C.)
El modelo atómico de Demócrito es una teoría que
busca explicar la estructura de la materia y su compor-
tamiento a partir de razonamientos lógicos y principios
filosóficos.
HISTORIA DEL MODELO ATÓMICO
JOSE CARLOS MORENO IÑESTA. INGENIERO TÉCNICO INDUSTRIAL, ESPECIALIDAD MECÁNICA
Imagen nº1. Representación actual del áto-
mo.
Ref: https://historia-biografia.com/

Dalton postuló su teoría formulando una serie de
enunciados simples:
1. La materia está formada por partículas muy pe-
queñas llamadas átomos, que son indivisibles y no
se pueden destruir.
2. Los átomos de un mismo elemento son idénticos
entre sí, es decir, tienen la misma masa y propieda-
des. Los átomos de elementos diferentes tienen
diferente masa. Comparando la masa de los dife-
rentes elementos con la del hidrógeno, propuso el
concepto de peso atómico relativo.
3. Los átomos permanecen sin división, aun cuando
se combinen en reacciones químicas.
4. Los átomos, al combinarse para formar compues-
tos guardan relaciones simples de números ente-
ros.
5. Los átomos de elementos diferentes se pueden
combinar entre sí en proprotciones diferentes para
formar más de un compuesto.
6. Todos los compuestos químicos se forman al
unirse átomos de dos o más elementos.
Limitaciones del modelo atómico de Dalton
En 1870 Dimitri Mendeléyev presenta una tabla perió-
dica de doble entrada, donde ordenó todos los elemen-
tos conocidos según los siguientes criterios:
 Masa atómica creciente: Los elementos se ordenan
de izquierda a derecha según este criterio.
 Semejanza de propiedades: Los elementos que
presentan propiedades semejantes se sitúan en
columnas verticales.
El planteamiento de Mendeléyev fue que las propieda-
des de los elementos debían responder a una ley periódi-
ca que todavía se desconocía. Aspecto que tampoco
podía explicar el modelo de Dalton.
Sin embargo, hasta 1897 no aparecieron evidencias de
que los átomos fueran divisibles o estuvieran a su vez
constituidos por partes más elementales. Por esa razón
el modelo de Dalton no fue cuestionado durante déca-
das, ya que explicaba adecuadamente los hechos cono-
cidos.
La idea del vacío da lugar a la hipótesis sobre el movi-
miento perpetuo de los átomos. Demócrito desarrolló
el movimiento de los átomos como un sistema mecáni-
co en el que no había precisamente un objetivo o di-
rección pero el movimiento de los átomos era constan-
te, siempre estuvo y siempre estará.
Él explicaba que el movimiento original de los átomos
era en todas direcciones como una especie de vibra-
ción. Sin embargo, los átomos por su naturaleza nece-
sitan unirse a otros similares, y por esto se produjo la
colisión entre los primeros átomos y posteriormente la
unión de aquellos que eran similares, lo que dio lugar al
surgimiento de los grandes cuerpos como los planetas.
Modelo atómico de Dalton (1803)
Aunque el autor lo denominó más propiamente como
“teoría atómica” o “ postulados atómicos”, fue el primer mo-
delo con bases científicas. Propuesto entre 1803 y 1807
por John Dalton, el modelo propone que la materia
está compuesta por una unidad mínima de forma esfé-
rica llamada átomo, la cual no podía ser destruida ni
dividida de ninguna manera. Esta es la misma idea que
propusieron Demócrito y su mentor Leucipo muchos
siglos atrás, y que fue la base de las investigaciones de
Dalton.
El modelo permitió aclarar por primera vez porque las
sustancias químicas reaccionan en proporciones este-
quiométricas fijas.
En esencia el modelo explicaba la mayor parte de la
química de finales del siglo XVIII y principios del siglo
XIX, reduciendo una serie de hechos complejos a una
teoría combinatoria realmente simple.
Imagen nº2. Modelo atómico de Dalton.
Ref: https://significados.online/

densidad uniforme, de manera que el conjunto era neu-
tro y estable.
Limitaciones del modelo atómico de Thomson.
El modelo atómico de Thomson modificaba al modelo
de Dalton en cuando a la divisibilidad del átomo, pero
seguía sin explicar la regularidad de la tabla periódica
de Mendeleiev.
Además el modelo de Thomson era incompatible con
los resultados obtenidos en el experimento de Ruther-
ford, realizado pocos años después.
Modelo atómico de Rutherford (1911).
El físico británico E. Rutherford intuyó que las partícu-
las α (partículas con dos cargas positivas y 4 unidades
de masa) podían constituir, por su naturaleza, útiles
adecuados en el estudio de la estructura interna de la
materia.
Con este propósito, en 1911, bombardeó con partícu-
las α una finísima lámina de oro y analizó sus conse-
cuencias:
 La mayoría de las partículas α atravesó la lámina
sin desviarse apenas.
 Algunas partículas α atravesaron la lámina des-
viándose considerablemente de su trayectoria.
 Unas pocas partículas rebotaron contra la lámina
sin conseguir atravesarla.
Esto difería del resultado esperado por Rutherford. El
modelo de Thomson consideraba que la carga y la ma-
sa estaban uniformemente repartidas por todo el áto-
mo. Por lo que Rutherford esperaba que la totalidad de
las partículas α atravesasen la lámina de oro sin sufrir
grandes desviaciones o que no la atravesase ninguna.
Esto obligó a Rutherford a pensar en una estructura
diferente. Así en el interior del átomo debía existir una
gran fuerza eléctrica ejercida por una masa considera-
ble para desviar las partículas α. Y como sólo unas po-
cas partículas α se habían desviado, esta fuerza eléctrica
debía estar confinada en regiones muy pequeñas del
espacio.
De aquí dedujo que los electrones ocupaban el volu-
men total del átomo y que la electricidad positiva
estaba concentrada en un núcleo muy pequeño y muy
pesado (más del 99% de la masa del átomo), alrededor
Modelo atómico de Thomson (1904).
Los gases son aislantes eléctricos casi perfectos. Sin
embargo, cuando científicos en la segunda mitad del
siglo XIX los sometieron a una diferencia de potencial
elevada y una presión suficientemente baja, se produjo
el paso de corriente.
El dispositivo en el que se llevó a cabo la experiencia
se denomina tubo de descarga. Éste consistía en un tubo
hermético donde se encerraba el gas a muy baja pre-
sión y una diferencia de potencial de varios miles de
voltios mediante una placa que actuaba de cátodo y
otra de ánodo. El paso de corriente iba acompañado de
una luminiscencia en el extremo opuesto al cátodo,
desconocida en ese momento.
Diferentes estudios permitieron conocer la naturaleza
de este fenómeno:
 Eran partículas o radiaciones que se alejaban del
cátodo en línea recta, ya que en el fondo del tubo
se observaba la sombra del ánodo. Por ello reci-
bieron el nombre de rayos catódicos.
 Estaban provistos de gran energía cinética, ya que
hacían girar una pequeña rueda de paletas inter-
puesta en su camino. Lo que indica que se trata de
partículas materiales y no de radiaciones.
 Se comportaban como una corriente eléctrica ne-
gativa, pues se desviaban hacia una placa positiva
al aplicar un campo magnético externo.
 Los resultados obtenidos eran iguales, indepen-
dientemente del gas encerrado.
Todo lo anterior llevo al físico inglés J. J. Thomson a
constatar en 1897 que los rayos
catódicos estaban constituidos por
partículas negativas cuya naturaleza
era independiente del gas que se
encerrara en el tubo. Lo que le lle-
vó a pensar que las partículas en
cuestión debían de ser partículas
constituyentes fundamentales de
toda la materia: los electrones.
El descubrimiento del electrón condujo a J. J.
Thomson a establecer un modelo del átomo. Propuso
que el átomo estaba formado por un conjunto de elec-
trones suspendidos en una nube de carga positiva y
Imagen nº 3. Modelo
atómico de Thomson.
Ref:
www.fullquimica.com

del cual los electrones describen órbitas circulares.
Más adelante, en 1920, Rutherford observó que la su-
ma de las masas de los electrones y protones que for-
man un átomo era muy inferior a la masa total del áto-
mo. Concretamente, la mayoría de los átomos exhibía,
aproximadamente, una masa doble a la esperada. Por lo
que Rutherford postuló la existencia de otra partícula
subatómica, el neutrón, que carecía de carga eléctrica,
poseía una masa aproximadamente igual a la del protón
y estaba situada en el núcleo.
La existencia del neutrón fue confirmada por el físico
inglés J. Chadwick en 1932.
Limitaciones del modelo atómico de Rutherford
Aunque el modelo de Rutherford explicaba con éxito
las evidencias experimentales observadas hasta el mo-
mento, era en sí mismo inconsistente.
Ya era conocido en aquella época que, según la mecá-
nica clásica, cuando una carga eléctrica se mueve con
movimiento acelerado pierde energía en forma de ra-
diación electromagnética. Por lo tanto, como el elec-
trón en movimiento circular alrededor del núcleo está
sometido a una aceleración centrípeta, debe perder
energía en forma de radiación electromagnética. Esta
pérdida de energía conduciría a que la trayectoria del
electrón fuera cada vez más cercana al núcleo hasta que
el electrón terminara precipitándose sobre él y aniqui-
lándose.
Sin embargo, sabemos que el átomo es un sistema de
partículas estable. Por lo que, se hace necesario estable-
cer otro modelo atómico que, además de ofrecer expli-
cación a los fenómenos observados, no vulnere las le-
yes de la física.
Modelo atómico de Bohr (1913).
En 1913 Niel Bohr estableció un nuevo modelo atómi-
co basado en novísimas y revolucionarias teorías: la
teoría cuántica de Planck y la teoría corpuscular de la luz de
Einstein.
Tomando como punto de partida el modelo de Ruther-
ford, Niels Bohr trató de incorporar en él la teoría de
“cuantos de energía” desarrollada por Max Planck y el
efecto fotoeléctrico observado por Albert Einstein.
Los principios en que Bohr basa su modelo atómico
son:
 El electrón se mueve alrededor el núcleo descri-
biendo órbitas circulares. El espacio que rodea al
núcleo está cuantizado, es decir, hay zonas permitidas,
llamadas niveles, y otras que no lo son. Mientras
un electrón no cambie de órbita, no se modifica
su energía.
 Las órbitas permitidas son aquellas en las que el
momento angular del electrón es un múltiplo en-
tero de h/(2π), donde h es la constante de Planck.
 Siempre que un átomo
absorbe o emite energía, lo
hace mediante cuantos
completos de valor h·v, y
es como consecuencia de
que el electrón experimen-
ta un tránsito entre niveles.
Bohr introduce el primer nú-
mero cuántico o número
cuántico principal, n, que
define los niveles alrededor del
núcleo en los que puede orbitar
un electrón. Estos niveles están numerados a partir del
núcleo por números enteros, n = 1, 2, 3…
La característica esencial del modelo de Bohr es que,
según él, los electrones se ubican alrededor del nú-
cleo únicamente a ciertas distancias bien determina-
das. El por qué de esta disposición se estableció más
tarde, cuando el desarrollo de la mecánica cuántica
alcanzó su plena madurez.
Imagen nº4. Modelo atómico de Bohr
Ref: https://www.quimicas.net/
“Bohr introduce el primer número cuántico o número cuántico principal, n, que define los
niveles alrededor del núcleo en los que puede orbitar un electrón”

tó el desdoblamiento espectral considerando que un
electrón girando alrededor de un núcleo es equivalente
a una corriente eléctrica, y como tal produce un campo
magnético perpendicular al plano en el que se mueve el
electrón (es decir, es un pequeño imán). Al aplicar un
campo magnético externo al átomo,
ese imán electrónico se orienta.
Entonces, el hecho de que al aplicar
el campo magnético al átomo la línea
espectral se divida en un número
determinado de ellas, indica que esa
orientación de la corriente electróni-
ca afectada por el campo magnético
también está cuantizada, o, dicho de
otro modo, indica que la corriente
electrónica sólo puede tener determi-
nadas orientaciones. Estas orienta-
ciones permitidas dependen de la
dirección en la que se aplica el cam-
po magnético externo y de la co-
rriente electrónica que lo sufre, la
cual a su vez depende del momento
angular del electrón y se caracteriza
por el número cuántico azimutal, l.
Usando estos razonamientos se introdujo un tercer
número cuántico, el número cuántico magnético,
m, cuyos valores posibles dependen de l.
El número magnético m puede tener todos los valo-
res enteros entre -l y +l, incluyendo el cero.
El espín del electrón
En 1920, los químicos llegaron a la conclusión de que
con los números cuánticos conocidos (masa, carga
eléctrica) no se conseguía describir completamente a
los electrones en el átomo.
Alrededor del año 1925, tres investigadores: Ralph
Kronig, Goudsmit y Uhlenbeck, partieron de la idea de
que el electrón que orbita alrededor del núcleo atómico
es similar a la Tierra en su movimiento orbital alrede-
dor del Sol.
Y que, así como la Tierra tiene un movimiento de rota-
ción alrededor de su eje, también el electrón ligado a
un átomo, gira sobre sí mismo.
El electrón es poseedor de una carga eléctrica negativa;
y, al girar el electrón sobre su propio eje genera un
campo magnético que denominamos espín.
Modelo atómico de Sommerfeld (1916).
El modelo atómico de Bohr funcionaba muy bien para
el átomo de hidrógeno, sin embargo, en los espectros
realizados para átomos de otros elementos se observa-
ba que electrones de un mismo nivel energético tenían
distinta energía, mostrando que existía un error en el
modelo.
El físico alemán Arnold Som-
merfeld concluyó que la dife-
rencia de energía entre los
electrones —a pesar de que
estos estuviesen en un mismo
nivel energético— se debía a
la existencia de subniveles
energéticos dentro de cada
nivel.
Sommerfeld se basó en la Ley
de Coulomb para enunciar
que si un electrón es sometido
a una fuerza inversamente
proporcional al cuadrado de la
distancia, la trayectoria descri-
ta debería ser elíptica y no estrictamente circular.
Por tanto Sommerfeld propuso que la energía del elec-
trón depende de dos números cuánticos:
 El introducido por Niels
Bohr, que indica la órbita en la que se encuentra el
electrón.
 El que vendrá
deﬁnido por la excentricidad de la órbita del electrón.
del nivel que ocupe el electrón, de manera que puede
tomar todos los valores enteros comprendidos entre 0
y n-1.
Efecto Zeeman
En 1896, al estudiar la acción de campos magnéticos
sobre los espectros de algunos gases, Zeeman, había
descubierto el efecto que lleva su nombre: Las líneas
espectrales de una fuente luminosa sometidas a un
campo magnético intenso se dividen en varios compo-
nentes, cada uno de ellos polarizado. Este descubri-
miento se enmarcaba en una investigación dirigida por
su maestro, Lorentz , con el propósito de suministrar
pruebas a favor de la teoría electromagnética de la luz.
Además de contribuir a este objetivo, el efecto descu-
bierto enseñó otra complejidad en la estructura del áto-
mo. Para dar cuenta de dicha complejidad, se interpre-
Imagen nº5. Posibles órbitas del
electrón según Sommerfeld.
Ref: http://
intercentres.edu.gva.es/
iesleonardodavinci/Fisica/
fisica.htm
Imagen nº6. Disposición
del electrón según m.
Ref: http://
intercentres.edu.gva.es/
iesleonardodavinci/
Fisica/fisica.htm

La ecuación de onda incorpo-
ra las condiciones que debe
cumplir cada electrón para
que el átomo sea un siste-
ma estable. En ella inter-
vienen la energía, la masa y
la función de onda del
electrón.
Cada solución de la ecua-
ción de onda informa del
estado energético del elec-
trón y de la función de on-
da asociada a ese estado
energético.
El modelo mecánico cuántico del átomo es, en la ac-
tualidad, la mejor forma de concebir el átomo. Pode-
mos resumirlo en los siguientes puntos:
 los electrones son ondas de materia que se dis-
tribuyen en el espacio según la función de on-
das (Ψ):
(δ2Ψ/δx2) + (δ2Ψ/δy2) + (δ2Ψ/δz2) + (8π2m/h2)(E-V)
Ψ = 0
 los electrones se distribuyen en orbitales que son
regiones del espacio con una alta probabilidad
de encontrar un electrón.
 Se tienen en cuenta los siguientes cuatro núme-
ros cuánticos conocidos.
 En un átomo no puede haber electrones con los
cuatro números cuánticos iguales.
Añadiendo el espín como un cuarto número cuánti-
co, ms, se logró dar una explicación más completa de
las características de los espectros de átomos que po-
seen un solo electrón. Actualmente, la existencia del
espín del electrón está confirmada por muchos resulta-
dos experimentales.
El número cuántico de espín solo puede tomar dos
valores +1/2 y -1/2.
Con el empleo de los cuatro números cuánticos se da
respuesta a la periodicidad observada en las propieda-
des de los elementos en la tabla periódica.
Modelo atómico mecánico cuántico (Broglie, Hei-
senberg y Schrödinger) (1924).
A partir de la hipótesis que, en 1905, propuso A. Eins-
tein acerca de que la luz, además de comportamiento ondu-
latorio, también presenta comportamiento corpuscular, el
físico francés Louis de Broglie propuso en 1924 que,
de igual modo que la luz, los electrones podrían presentar
propiedades ondulatorias, además del comportamien-
to corpuscular reconocido anteriormente.
Esta nueva concepción del electrón, como partícula y
onda, suscitó la polémica acerca de lo que siempre ha-
bía sido indiscutible: la posición del electrón.
En efecto, de la misma manera que carece de sentido
hablar de posición de una onda, por tratarse de una per-
turbación que es extiende en el espacio, es igualmente
incorrecto referirse a la posición del electrón ya que
está asociado a una onda. Consecuentemente, el físico
alemán W. Heisenberg formuló en 1927 su célebre prin-
cipio de incertidumbre.
El electrón en el átomo ya no puede definirse como
una partícula que describe una trayectoria precisa alre-
dedor del núcleo, sino que debemos admitir una inexac-
titud inherente en la determinación de su posición y, por lo
tanto, incorporar el concepto de orbital en sustitución
de órbita.
Se define el orbital atómico como la región del espa-
cio alrededor del núcleo en la que existe gran probabili-
dad de encontrar un electrón con una energía determi-
nada.
El carácter ondulatorio del electrón en el átomo queda
definido por la llamada función de onda, representada
por ᴪ. Ésta se obtiene, con grandes dificultades de
cálculo, como solución de la ecuación de onda pro-
puesta en 1927 por el físico austríaco E. Schrödinger.
REFERENCIAS Y
BIBLIOGRAFÍA:
- VV.AA. Química. Barcelona:
Editorial edebé, 2003.
- https://www.lifeder.com/
- https://www.quimicas.net
- https://www.astrojem.com/
- http://intercentres.edu.gva.es/
ie sleonardodavinc i/Fisica/
fisica.htm
Imagen nº7. Ejemplo de orbitales según el
modelo atómico mecánico cuántico.
Ref: https://www.quimicas.net/

ello; llegó una época de revolu-
ción en el mundo del automóvil
de la mano de Karl Friedrich
Benz y el equipo formado por los
ingenieros y empresarios Wilhelm
Maybach y Gottlieb Wilhelm
Daimler. Estos; de forma inde-
pendiente entre sí, construyeron
los primeros automóviles con
motor de gasolina; procedentes
del carruaje de tiro, la bicicleta y
el motor estacionario. Maybach y
Daimler querían construir un
motor que fuera útil para uso
universal y no solamente destina-
do a la propulsión de vehículos;
por lo que acoplaron su motor a
un coche de caballos ligeramente
modificado.
En cambio, Benz propuso un
modelo de transporte completa-
mente nuevo, diseñando un
vehículo de tres ruedas, de cons-
trucción ‘’ligera’’, fabricado en
acero.
La historia del automóvil ha ex-
perimentado una gran evolución
desde la aparición de estos pri-
meros vehículos hasta hoy en día.
Dicha evolución se ha puesto de
manifiesto claramente en el desa-
rrollo de las mecánicas y, en con-
secuencia, de las prestaciones
obtenidas. Ahora bien, no me-
nos importante ha sido la trans-
formación que han sufrido las
carrocerías, acorde a las necesida-
des del momento. Al principio;
las carrocerías se fabricaban me-
diante métodos tradicionales cu-
yos orígenes databan de la época
de los coches de tiro. El negocio
de las carrocerías se debía a la
mano de obra cualificada; que
habían aprendido su arte en la
época de los carruajes de caba-
llos.
Se puede considerar que el pri-
mer automóvil (1770) surgió de
la mano del francés Nicholas
Cugnot, el cual adaptó un motor
de vapor y dos cilindros en posi-
ción vertical a un carruaje que
poseía. No obstante, Cugnot no
pudo avanzar mucho en sus tra-
bajos porque el gobierno de
Francia por aquel entonces no
veía ninguna utilidad militar a
dicho descubrimiento.
La época del vapor llego a su fin
gracias a la invención del motor
de combustión interna de cuatro
tiempos por parte del alemán
Nikolas August Otto (1876). Tras
ESTRUCTURAS DE VEHÍCULOS. HISTORIA Y
CONOCIMIENTOS GENERALES
JORGE HERNÁNDEZ DÍAZ. INGENIERO TÉCNICO MECÁNICO
MARTA ROMAY ROMERO. INGENIERA TÉCNICA OBRAS PÚBLICAS
Imagen 1. Vehículo de vapor de Cugnot

pio, los paneles sencillos de una
sola curvatura para automóviles
más económicos seguían fabri-
cándose en madera, que era de
más barata que el aluminio y no
presentaba el problema de la
unión entre metal y madera. Allá
por el año 1912 los paneles de
madera habían sido totalmente
abandonados y sustituidos por
chapa de acero en los vehículos
menos costosos. Muchas de las
carrocerías ‘’totalmente de acero’’
de los años veinte seguían incor-
porando algo de madera, funda-
mentalmente para enmarcar el
techo y fijar la tapicería. En un
principio todas las carrocerías
eran de tipo abiertas; dado que
los motores tenían poca potencia
y no se les podía sobrecargar con
el peso adicional de una carroce-
ría cerrada. Las primeras carroce-
rías cerradas aparecieron en Fran-
cia a finales del siglo XIX. En
1900 Louis Renault comercializó
una carrocería cerrada, más alta
que larga, sobre un pequeño cha-
sis monocilíndrico, fabricada para
él por la conocida firma parisina
Labourdette. Fue el primer
vehículo en el que tanto conduc-
tor como copiloto estaban total-
mente protegidos de los agentes
atmosféricos.
Dado a su peso y estética, la for-
ma cerrada tardó tiempo en ex-
tenderse. Una proporción sor-
prendentemente elevada de su
peso correspondía a las lunas,
especialmente la del parabrisas,
que era extremadamente grande;
debido a los capós tan bajos y a
los techos tan altos que estaban
de moda. Por ello; los primeros
automóviles con esta forma no
llevaban parabrisas en la zona del
conductor, pero eran completa-
mente cerrados en la parte trase-
ra. Al aumentar la velocidad de
los automóviles más rápidamente
de lo que crecían las carreteras;
surgió un problema con respecto
al chasis; y es que este se arquea-
ba, produciendo graves tensiones
en la carrocería. Los refuerzos del
chasis no eran una solución, pues
estos aumentaban el peso del
chasis en conjunto. En el salón
de París de 1921 apareció un
nuevo tipo de carrocería cerrada,
patentada por Charles T. Wey-
mann. Consistía en un recubri-
miento de lona sobre un bastidor
articulado de madera. En el basti-
dor ninguna de las piezas de ma-
dera se tocaba entre sí, sino que
estaban unidas mediante placas
delgadas de metal o tensores de
cable.
Hasta el año 1895, cuando los
fabricantes comenzaron a ofrecer
toda una gama de carrocerías; no
empezarían a transferirse las ca-
racterísticas de los vehículos de
tiro a los automóviles. Así pues;
los carroceros debían dominar
una serie de facetas, como el di-
seño y la creación de patrones,
obtención de paneles de metal,
trabajo del bronce, lijado y puli-
do, barnizado, etc… El material
tradicional para la construcción
de carrocería era la madera; para
un bastidor de fresno recubierto
de paneles de caoba. La construc-
ción tradicional con madera fue
yendo en decadencia dado los
problemas laborales que iban
surgiendo; así pues, esto derivó a
que los fabricantes se pasaran a la
construcción con acero. Entre
1900 y 1914, la estructura de las
carrocerías varió considerable-
mente, debido a que las volup-
tuosas curvas que dictaban el es-
tilo eran muy difíciles de repro-
ducir en madera. Así se introdujo
el aluminio, de la mano del carro-
cero francés Rotschild. Al princi-
Imagen 2. Primer automóvil diseñado por Karl Benz

muchas ocasiones la adquisición
de uno u otro modelo. Este he-
cho motivo a Henry Ford a que
no se planteara subir los precios
para aumentar la demanda en
lugar de elevarlos para cubrir los
gastos, comenzando así la fabri-
cación del automóvil en cadena.
Ford perfeccionó el sistema de
estampación de piezas de la ca-
rrocería; lo que unido a la rápida
cadena de montaje de que dispo-
ne, le permitió abaratar notable-
mente los precios de sus automó-
viles y consiguió que el denomi-
nado el modelo ‘’T’’ fuera el co-
che más popular de su época, con
15,5 millones de vehículos vendi-
dos. Esta iniciativa fue persegui-
da por otros fabricantes estadou-
nidenses.
La industria europea, por su par-
te, sufrió de forma directa las
consecuencias de la guerra (1914-
1918), reorientando su produc-
ción hacia el armamento. A prin-
cipios de los años veinte ningún
fabricante europeo producía sufi-
ciente número de automóviles
para justificar la adquisición de
las prensas y la tecnología necesa-
rias. El primero en decidirse fue
el francés André Citroën que,
gracias a la técnica de embuti-
ción profunda de las chapas y a la
soldadura por puntos de resisten-
cia, hizo las primeras carrocerías
totalmente metálicas en 1924.
Este mismo fabricante, en 1934,
creó la carrocería autoportante,
en la que se suprimía el chasis
independiente que se empleaba
hasta aquel entonces. No obstan-
te; es cierto que antes que André
Citroën lo intentó Lancia; con el
lanzamiento del Lambda en 1922;
sin embargo, este tenía varios
defectos con respecto a la integri-
dad de los ocupantes.
Actualmente, la fabricación de
carrocerías sigue en continua
evolución, adaptando nuevos
diseños, materiales y técnicas de
fabricación.
Una vez explicada su evolución,
es de suma importancia comentar
los diferentes tipos de carrocerías
y chasis que se han usado o exis-
ten actualmente en la industria.
De este modo, el bastidor podía
ceder un poco, sin las vibraciones
ni ruidos que acompañaban a las
carrocerías de acero tradicionales.
Aunque no era una carrocería tan
barata como las de chapa de ace-
ro producidas en grandes canti-
dades; la Weymann era más eco-
nómica que los paneles tradicio-
nales de acero o de aluminio so-
bre bastidor de madera, ahorrán-
dose también operaciones de pin-
tura, puesto que la lona salía teñi-
da de fábrica. Este tipo de carro-
cerías se hizo muy famoso hasta
el año 1931; en el que se dejó
fabricar.
Por entonces; la demanda auto-
movilística era cada vez mayor y
sus fabricantes cada día más nu-
merosos. En Estados Unidos la
competencia era abrumadora, y el
precio del automóvil decidía en
Imagen 3. Ford Modelo T
“En 1934, André Citröen creo la carrocería autoportante, suprimiendo la práctica del chasis
independiente, hecho que revolucionó la industria significativamente”-

pues; el chasis cercha no es más
que una estructura articulada apli-
cada al automóvil; subdivida en
varios subchasis dado que es im-
posible realizar una cercha al
completo. Por consiguiente; se
puede decir que este tipo de cha-
sis es mucho más eficiente que
los anteriores; tiene una mayor
rigidez a torsión y a flexión y ade-
más bajo peso. Posee una alta
durabilidad gracias al hecho de
ser un chasis compartimental;
pues todas las cargas son axiales y
la deformación es muy progresi-
va. No obstante, el costo de fa-
bricación es mucho mayor y para
que tenga grandes prestaciones
estructurales, hay que sacrificar
accesibilidad a los componentes y
además, se deben sellar bien los
tubos para evitar fallas por corro-
sión.
Chasis monocasco: Este tipo de
chasis es el más usado en la épo-
ca actual para la fabricación de
automóviles. Su principio de fun-
cionamiento se basa en el reparto
de cargas a lo largo de su con-
torno. Los espesores de lámina
en el diseño de un monocasco
son excepcionalmente bajos (0,6
-0,8 mm); tiene una estructura
mucho más eficiente que la cer-
cha y da la posibilidad de poderse
fabricar mediante el uso de com-
posites. Sin embargo; es el más
caro de desarrollar; pero com-
pensa dado todas las prestaciones
que aporta.
Así pues, cabe destacar que el
término monocasco se usa para
definir un estilo autoportante
donde los elementos desmonta-
bles se han reducido al mínimo;
generalmente a puertas y capós.
Así pues, todos estos elementos
están íntimamente unidos entre
sí; dando lugar a una estructura
muy rígida. Sin embargo; su uso
ha quedado relegado a vehículos
deportivos o de competición so-
bretodo.
No obstante, no se puede hablar
de una estructura de un vehículo
sin nombrar a la carrocería, ele-
mento que se integra junto al
chasis y que juntos conforman el
armazón final que se ve cuando
adquirimos el vehículo.
Así pues, la carrocería se puede
definir como el armazón, metáli-
co o no, del vehículo; constitu-
yendo de esa forma un apoyo
para el resto de los elementos
mecánicos que forman parte del
automóvil y cuyo interior se des-
tina al habitáculo, bien para pasa-
jeros o mercancías.
Se describen a continuación los
principales tipos de chasis y sus
características:
Chasis en escalera o bitubo: Este
chasis consiste en dos vigas de
sección tubular laterales; unidas
por refuerzos transversales, dia-
gonales o los dos. Este tipo de
chasis posee una alta durabilidad;
fácil acceso a los componentes
mecánicos y la capacidad de no
sufrir daños graves en accidentes
y bastante sencillo de diseñar y
realizar. No obstante, es pesado y
posee una rigidez torsional baja;
además de la necesidad de tener
los soportes de la suspensión de-
lantera muy rígidos.
Chasis multitubular: Por su nom-
bre se podría decir que se refiere
a cualquier tipo de chasis; pero
en el caso que nos ocupa nos
referimos a un bastidor con cua-
tro elementos laterales y sin nin-
gún arriostramiento entre sí. Este
tipo de chasis es más económico
que el anterior; sin embargo, tie-
ne la necesidad de poner diago-
nales para arriostrar; complican-
do mucho as la accesibilidad a los
demás componentes; además, los
diámetros de estos tubos deben
ser importantes y hay que tener
especial cuidado con la soldadu-
ra.
Chasis cercha: Una cerchas en
ingeniería no es más que una es-
tructura formada por elementos
rectos unidos entre sí mediante
conexiones llamadas nudos, los
cuales se colocan siempre con el
objetivo de obtener una estructu-
ra rígida y no traslacional. Por lo
que; dichos elementos deben ser
delgados y soportar poca carga
lateral; dado que el objetivo de la
cercha es llevar las cargas a los
nudos y no a los elementos. Así
Imagen 4. Chasis Cercha
Imagen 5. Monocasco

La evolución de carácter progre-
sivo que ha sufrido la carrocería
en estas últimas décadas ha dado
lugar a diseños con mayor rigidez
y de menor peso; con incorpora-
ciones de nuevos sistemas de
unión y sistemas anticorrosión,
demostrando la adaptación de los
nuevos diseños a las tecnologías
emergentes.
Existen varios tipos de carroce-
rías, resaltando tres en particular:
la carrocería chasis-plataforma, la
carrocería autoportante y la ca-
rrocería con chasis independien-
te.
Comencemos con la carrocería
con chasis independiente. Este
tipo es el sistema más antiguo de
los empleados en el mundo del
automóvil y el más sencillo desde
el punto de vista conceptual y es
además la técnica más usada has-
ta la aparición de la carrocería
autoportante. Esto se debía a que
las tecnologías de fabricación por
embutición no estaban tan desa-
rrolladas como en la actualidad,
no pudiéndose conseguir elemen-
tos con mucha nervadura ni for-
mas complicadas.
En la actualidad esta técnica se
emplea en el vehículo todo-
terreno e industrial, así como en
aquellos donde la carrocería es de
material polimérico reforzado
con fibras.
Los armazones o bastidores están
constituidos en líneas generales
por dos vigas longitudinales o
largueros de longitud variable,
unidos entre sí por travesaños
dispuestos transversalmente o en
diagonal. Por lo que; su estructu-
ra, geometría y características
están condicionadas por el tipo
de vehículos a los que vayan des-
tinados, diferenciándose bien los
dos tipos mencionados anterior-
mente.
En referencia a las características
principales cabe destacar las si-
guientes: el bastidor es el elemen-
to mecánico capaz de soportar
los esfuerzos estáticos y dinámi-
cos que sufre el vehículo, además
de constituir el soporte de todos
los órganos mecánicos. A este
conjunto es al que muchos auto-
res denominan chasis, el chasis
puede rodar sin carrocería, la ca-
rrocería tiene su propio piso, la
carrocería se constituye como un
elemento independiente; y tiene
sus propios accesorios e instala-
ción eléctrica, tiene una adaptabi-
lidad de un mismo tipo de chasis
a distintas carrocerías y un au-
mento del peso de la estructura
en líneas generales, y por último,
presenta una gran dificultad para
obtener sistemas con centros de
gravedad bajos que mejoran la
estabilidad del vehículo.
“El bastidor es el elemento mecánico que soporta los esfuerzos que sufre el vehículo, a este
conjunto es al que muchos denominan chasis”
Imagen 6. Primer automóvil con carrocería
monocasco
Imagen 7. Carrocería con chasis independiente

ducción de peso, flexibilidad y
coste. Normalmente suele estar
formada por un gran número de
piezas de chapa, unidas entre sí
mediante puntos de soldadura
por resistencia eléctrica y solda-
dura de arco; no obstante, hoy en
día existen varias formas de fabri-
cación de este tipo de estructuras,
como las estructuras modulares,
que hacen que disminuyan costes
de operación y que hacen que lo
que antes era una complejidad se
convierta en un ‘’juego de niños’’.
guientes: soporta todos los órga-
nos y se autosoporta, son por lo
general estructuras con una rigi-
dez elevada y poco peso, a la vez
que estables y flexibles, resultan
ser más económicas y precisas,
debido al alto grado de automati-
zación existente en su fabrica-
ción, y por último los elementos
atornillados participan en menor
medida en la distribución de es-
fuerzos.
Por otro lado, la carrocería con
chasis plataforma es muy pareci-
do al anterior tipo, pues la plata-
forma es un chasis aligerado que
lleva el piso unido por soldadura.
Este tipo de estructura se usaba
para furgonetas o vehículos turis-
mo destinados a transitar por
malos caminos.
guientes: la construcción de la
plataforma se basa en piezas del-
gadas de chapa con un espesor
superior al resto, la plataforma es
la encargada de soportar los órga-
nos mecánicos y el piso. Al igual
que el chasis independiente; pue-
de circular sin carrocería, y por
último, la unión carrocería-chasis
se realiza por medio de uniones
atornilladas o soldadura.
Es de suma importancia comen-
tar que es un tipo de fabricación
prácticamente en desuso.
Este tipo de carrocería es el más
utilizado en los vehículos turis-
mos actuales por motivos de re-
Imagen 9. Carrocería chasis-plataforma
REFERENCIAS Y
BIBLIOGRAFÍA:
-Francisco Aparicio. Teoría de
los vehículos automóviles.
Universidad Politécnica de
Madrid, 2001.
- Michael Costin and David
Philipps. Racing and Sports Car
Chassis Design. B.T. Batsford
LTD London, 1961 .
- Pablo Luque. Ingeniería del
automóvil: sistemas y
comportamiento dinámico.
Thomson, 2004.
Imagen 8. Carrocería autoportante

escape.
Vamos a conocer las medidas
que se están tomando para redu-
cir las emisiones. Identificaremos
cada una de las medidas asignán-
dole al tipo de motor que van
asociadas normalmente, la G para
motores de gasolina y las D pera
motores tipo diésel.
Comenzaremos por las solucio-
nes activas:
Recirculación de vapores (G),
la misión de este sistema es la de
recoger los vapores de gasolina
que provienen del tanque. Cuan-
do se apaga el motor, los vapores
de combustible escapan del de-
pósito pasando al cánister
(depósito de carbón activo). Sin
embargo, cuando el motor se
activa, la electroválvula permite
introducir los gases acumulados
en el cánister al conducto de ad-
misión y así quemarlos en la
combustión. La gestión de la vál-
vula es por la ECU (unidad de
control electrónico), hay que es-
perar a que la temperatura del
motor sea superior a 60° para
que se proceda a la apertura de la
electroválvula para evitar de la
mezcla se enriquezca. Imagen 1.
Recirculación de gases de es-
cape (D y G), EGR (Exhaust
Gas Recirculation). Este siste-
ma se basa en la apertura o cierre
de la válvula ERG, dicha válvula
permite hacer recircular los gases
Un fabricante de vehículos cuan-
do se propone homologar un
motor para su venta esta obliga-
do a cumplir las normativas anti-
contaminación impuestas por la
Unión Europea. Es por este mo-
tivo, que actualmente la anticon-
taminación es uno de los factores
imprescindibles en su diseño.
Podemos diferenciar las solucio-
nes a la contaminación en dos
grupos:
Soluciones activas, abordan el
problema en la fuente. Funda-
mentalmente buscan optimizar y
adaptar el proceso de combus-
tión dentro del motor, con la in-
tención de controlar las emisio-
nes de la combustión. Son actua-
ciones sobre el propio motor.
Soluciones pasivas, sistemas de
post-tratamiento. Tienen como
objetivo reducir los contaminan-
tes una vez que se han generado
y se encuentran en la línea de
SISTEMAS ANTICONTAMINACIÓN PARA
MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA
ÁNGEL FLORES CÓRDOBA. GRADUADO EN INGENIERÍA MECÁNICA.
Imagen 1. Esquema del sistema de recirculación
de vapores. Ref: http://cursosonline.mte-
thomson.com.br/wp-content/
uploads/2014/12/1E.jpg

de las ventajas que tiene cada uno
de los procesos de combustión
(por explosión o por compre-
sión) y asi evitar los inconvenien-
tes de cada uno. La idea es con-
trolar el encendido, gestionar aún
más la formación de la mezcla
aire y combustible, consiguiendo
funcionar en las condiciones
donde la temperatura, presión y
dosado se alejan de la creación de
partículas y NOX. Encontramos:
 Compresión variable (G), una
articulación en el cigüeñal nos
proporciona una modificación
del punto muerto superior nos
genera una variación del volu-
men de la cámara de combus-
tión. También vigilamos la au-
toignición sin perder calor, ade-
más del control de la tempera-
tura de los gases de escape.
 Ciclo Miller o Atkinson (G),
para motores turboalimentado
o atmosféricos respectivamente.
El uso de la distribucion varia-
ble permite el avance o retroce-
so de la apertura de las válvulas.
si permitimos el retraso del cie-
rre, parte del aire regresa al co-
lector de admisión. Hay una
reducción del calentamiento del
aire y la reducción del autoen-
cendido. Conseguimos una re-
ducción de los NOX y las partí-
culas.
Si algunas de estos proyectos lle-
gan a ser soluciones aceptables,
es posible que sea necesario el
empleo de combustibles con dis-
tinta composición a la actual. El
uso de gas natural comprimido
(G), se mezcla perfectamente con
el aire de admisión y evita la apa-
rición de partículas, la generación
de NOX y CO2 es menor por su
buena combustión y es muy re-
sistente a la autoignición. El po-
der calorífico es menor que el de
la gasolina siendo este uno de los
de escape del colector de escape
al colector de admisión (máximo
el 15%). El sistema solamente
está activado a un carga parcial y
temperatura normal del motor,
por lo tanto, se debe tener en
cuenta: el régimen motor, el cau-
dal de combustible inyectado, el
caudal de aire aspirado o la tem-
peratura del motor. La introduc-
ción de los gases de escape pro-
duce el descenso de contenido de
oxígeno en el aire de admisión y
provocando una merma en la
temperatura y presión de com-
bustión, por lo tanto, aminoran-
do principalmente los NOX. La
ECU es la encargada de gestionar
la válvula, su accionamiento pue-
de ser eléctrico o neumatico. El
sistema puede estar instalado en
el circuito de baja presión o en de
alta presión, según donde este
situado el baipás, después del
turbo o antes de este. El nuevo
CLS presenta por Mercedes-Benz
lleva instalado la válvula EGR en
ambos circuitos.
Inyección de aire secundario
(G), este sistema consiste en la
inyección de aire detrás de las
válvulas de escape. Es aire inyec-
tado produce la oxidación del
CO y de los HC. La ECU es la
encarda de gestionar la bomba de
inyección de aire, aproximada-
mente pasado 2.5 minutos del
arranque del motor y si la tempe-
ratura es inferior a 30° C, este
sistema queda neutralizado.
Nuevos conceptos de combus-
tión: buscan el aprovechamiento
Imagen 2. Tipos de sistemas de recirculación de gases de escape (EGR). Ref: Informe Asepa, El automó-
vil en la movilidad sostenible, capítulo 6, Asepa, 2018.
“El cumplimento de las normativas anticontaminación es uno de los factores que
condicionan al diseño de un motor”

1809 biela 765 n28

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Similar a 1809 biela 765 n28

Similar a 1809 biela 765 n28 (20)

Último

Último (20)

1809 biela 765 n28