ONE

TWO

Sistema Constructivo Premium y de bajo costo.

Reemplaza a las:

Casas Prefabricadas

Casas Modulares

Principios del sistema

Los muros perimetrales de la vivienda contienen en su interior tubos rellenos con agua distribuida en compartimientos. Durante el día, gracias a la radiación solar, el agua contenida en los muros se calienta. El agua precalentada es recirculada interiormente por muros hacia el techo a través de un tendido interior de tuberías.

En el techo, el tendido de tuberías, que se encuentra inserto en techumbre ( sin afectar los aspectos estéticos de terminación de su vivienda), permite una segunda etapa de calentamiento de la temperatura del agua. Cuando esta alcanza, también producto de la radiación solar, una temperatura de 65º ( o menos para agua caliente de uso domestico),  el agua es recirculada a un estanque contenedor para elevada temperatura. Dentro de este estanque, el agua recircula por un serpentín y, convertida en vapor,desemboca en una especie de eolípila que acciona turbina del sistema (generador de imanes permanentes) que genera electricidad. El agua acumulada de la condensación del proceso es enfriada en un estanque elevado y luego devuelta por gravedad a estanques de acumulación para repetir proceso al día siguiente. Como referencia, con temperaturas de 27º C al sol, un techo puede superar los 65ºC.

El estanque de "Alta Temperatura" del sistema recibe radiación solar desde espejos solares instalados en el perímetro del terreno (en cierro). El agua caliente del estanque es transformada en vapor a temperaturas sobre los 100ºC. El agua de este estanque no se evapora debido a que su proceso de ebullición es dilatado con la adición de retardadores de ebullición. El agua caliente para uso domestico y para calefacción proviene directamente de un "Estanque de Acumulación" de agua caliente que es alimentado por agua calentada por estanque de "Alta temperatura" o eléctricamente.

El sistema de recirculación es un sistema cerrado para evitar pérdidas de agua por evaporación u otro tipo. La potencia eléctrica a producir está en función del conjunto de variables de todo el proceso. Sin perjuicio de lo anterior, variaciones relevantes en la capacidad de generación eléctrica LCSP dependen de la cantidad de espejos solares , radiación global , capacidad estructural y otras variables.  Naturalmente, todos los procesos de calentamiento previos del agua, gracias a la infraestructra de la vivienda, resultan vitales en la eficiencia del proceso.

Los procesos de recirculación interna de agua permiten, complementariamente, darle un segundo uso a aguas que antes la vivienda desechaba. El sistema hidráulico general opera a muy bajas presiones.

Es el conjunto combinado de elementos en interacción lo que vuelve posible que su vivienda sea una fuente de energía limpia con el potencial de alimentar el sistema eléctrico. Naturalmente, la eficiencia alcanzada no puede entenderse en ausencia del sistema constructivo de forma integral y de sus subsistemas complementarios como el de recirculación y aprovechamiento de aguas. Así, cuando llegue el tiempo en que todos los vehículos sean eléctricos ( sólo faltan pocos años), usted podrá cargar su vehículo en su propia casa, con su propia energía y, con esto, no sólo ahorrar mucho, sino que también dejar de una vez por todas de contaminar el planeta. Y el asunto va claramente en la dirección de lo indicado.

Cabe mencionar, porque es relevante hacerlo,  que los espejos solares permiten a su vez  generar, en "forma directa", energía calórica a su vivienda, incluso en condiciones pobres de sol. Esto es particularmente relevante en invierno, porque la generación de energía térmica para calefacción irradiada de forma directa a los ambientes de su casa resulta mucho mas eficiente que la que es producto de la generación eléctrica. De "forma directa" significa, en ausencia del proceso de conversión de vapor a energía eléctrica o de cualquier otro proceso generador de electricidad. El proceso descrito resulta altamente eficiente puesto que la radiación solar se redirige en forma  directa a su casa con eficiencias que superan el 80% ( y eso es muy elevado). Piense usted que la eficiencia de la generación eólica no supera del 50% y que la de los paneles solares difícilmente supera el 40%. Lo indicado sin perjuicio de que la vivienda también incluye sistema de calefacción central complementario.

Para que lo anterior sea posible y eficiente, los espejos solares a su vez disponen de un mecanismo que les permite ajustar de forma permanente su posición hacia el sol. Su mecanismo se alimenta de energía solar. Este tipo de sistemas es conocido como Heliostatos.

Cabe mencionar, que también en beneficio de la eficiencia, el proceso de recirculación de agua en muros  ocurre conforme el sol se desplaza durante el día. De esta forma, la secuencia de estos procesos, según la orientación de los muros, se programa. Los equipos de recirculación de agua del sistema ,  son de muy bajo consumo eléctrico puesto que los flujos son siempre controlados y el sistema está sujeto, como se mencionó, a bajas presiones para recirculación. El aprovechamiento de estos equipos se vuelve útil para los sistemas de riego.

En ausencia del sistema energético Alma, normalmente a una vivienda se le agregan sistemas de riego, sistemas de calefacción, sistemas de enfriamiento, etc. De esta forma, al evaluar la magnitud de las inversiones del sistema energético,debería evaluar, en estricto rigor las inversiones netas que demanda el sistema energético. En otras palabras, el sistema energético es mucho mas que un sistema de generación, de ahorro y eléctrico. Se entremezclan porque no es viable su separación.

Seguimiento de rotación del sol

Parte del sistema de Heliostato

Revestimiento en obra gruesa de tambor reciclado para estanque + imagen de dosificador de presión sistema LGGS. El sistema reconvierte los tambores de resina vacíos para su uso como estanques para diferentes propósitos (LCSP).

Diversas fuentes de energía son posibles tales como fusión nuclear, combustibles fósiles, hidrógeno y otras. Dentro de todas, algunas como  el viento, sol, agua, etc. pueden ser menos contaminantes que otras pero, siempre existen repercusiones ambientales en cualquier proceso de obtención de energía. El asunto es como minimizar las repercusiones al punto en que a- su sustentabilidad pueda volverse permanente, b- los riesgos de los procesos involucrados puedan reducirse para que pierdan su relevancia y c- su acceso sea lo mas global posible.

La sustentabilidad pasa por la capacidad de la fuente energética de convivir con el entorno de forma permanente pero también por su viabilidad económica, lo que no puede ignorarse. En SCCA (sistema constructivo Casacenter Alma), ambos aspectos son fuertemente considerados. La reducción de los riesgos pasa por la seguridad de la fuente de energía y comprender las consecuencias de cualquier falla o imprevisto, que en cualquier instante, puede ocurrir. En este sentido y dado el carácter local del sistema, sus riesgos e impactos son en extremos bajos.  Finalmente, la globalidad pasa por el alcance, dimensionamiento o universalidad que la fuente de energía puede adquirir para que en términos prácticos, pueda llegar a muchos. Vale decir, la capacidad de convertirse en una fuente de relevancia global pero no única, en atención a que cada entorno posee su propia identidad que es preciso comprender y rescatar. Y en este último aspecto, el sistema energético se concibe pensando que todas las personas viven  o trabajan en casas o en departamentos (oficinas)  y, que si estos pueden volverse una fuente de energía. Entonces, en el efecto multiplicador, por esta vía, la globalidad es meramente un asunto de tiempo.

Dicho lo anterior, Casacenter toma en consideración, como criterio prioritario, que los requerimientos energéticos de la población pueden abordardarse de forma eficiente tomando en consideración el lugar donde las personas viven y, en eso, se distancia de la lógica de las grandes fuentes de generación energética. Para esto, asocia sus soluciones energéticas al lugar donde las personas viven y las clasifica en dos grupos. Las personas que viven en casas y las personas que viven en departamentos ( ciudades con alta densidad de habitantes por m2). Las soluciones energéticas que se proponen para casas SCCA son eficientes, seguras, de bajo costo, bajo riesgo y altamente sustentables. Las soluciones para personas que viven en departamentos (ciudades) no se encuentran detalladas en este sitio, sin perjuicio de que estas ya han sido diseñadas. Con lo explicado, se satisfacen los criterios mencionados en párrafos precedentes como requisitos de un sistema energético.

De las diversas fuentes de energía, el sistema Alma absorbe  energía producida por radiación solar  utilizándola para:  a- energía térmica por calentamiento de aire , b- agua caliente y calefacción hidraulica y c- vapor, para convertirlo en electricidad. Esta última forma se enmarca dentro de lo conocido como tecnología CSP que en adelante, para sistema Alma se denomina LCSP ( Local Concentrated Solar Power):, para graficar las diferencias con CSP (Concentrated Solar Power).

El sistema energético demanda o precisa del Sistema Constructivo Casacenter - Alma . El sistema energético utiliza agua contenida en muros, techumbre, etc. en todos sus procesos. Esta es reciclada de forma permanente y controlada electrónicamente para propósitos energéticos sin perjuicio de que el sistema es, a su vez, capaz de reducir el consumo de agua de una vivienda.

El sistema constructivo y los mecanismos de conversión energética podrán perfeccionarse con los años. Lo mas relevante es que el sistema constructivo  marca el inicio de una nueva etapa que dice que es posible obtener fuentes de energía locales, limpias, sustentables y eficientes. Su casa, con el sistema constructivo y energético Alma, es una fuente de energía y descontaminación del planeta. De eso se trata todo.

Componentes del Sistema de energía y observaciones

El sistema energético está conformado por un amplio conjunto de elementos tales como tendido de tuberías en muros, losas, techumbre. Estanques de almacenamiento de agua de diverso tipo, bombas, válvulas, interconectores hidráulicos del sistema, sistemas de seguimiento solar (heliostatos), generador de imanes o turbina(s), dispositivos de programación, termostatos, calentadores, etc. En términos gruesos, diferentes combinaciones de elementos vuelven posible la selección de diferentes fuentes de energía acorde con la situación contextual. Esto hace que se vuelva complejo dimensionar el beneficio de cada componente en ausencia de una mirada energética global.

El sistema posee incidencia e interconexiones sobre los sistemas de calefacción global, eléctrico, de riego, refrigeración, agua caliente, etc. Siempre considera los aspectos climáticos y contextuales de su vivienda e incluso a usted mismo como actor en movimiento. Si no hiciera lo anterior, no podría ser eficiente.

Sistema de ahorro y generación de energía LCSP para sistema constructivo SCCA

Dimensionamiento de Equipos de generación

La cantidad de espejos solares con heliostatos del sistema LCSP se dimensiona para poder alcanzar las potencias comprometidas sobre la base de niveles medios de radiación solar. Estos se definen para temperaturas operacionales de 21ºC en días sin nubosidad.

La potencia del sistema LCSP se encuentra restringida a potencia contratada, la que se limita conforme a las especificaciones técnicas, a la capacidad de los generadores de imanes.

Guía de Cortes térmicos

Muros

Cuando la temperatura del agua alcanza teóricamente 30ºC aprox. se inicia proceso de recirculación de esta hacia techumbre. Este es un proceso que se programa conforme a las proyecciones de tiempo.

Techumbre

Cuando la temperatura del agua está entre  31 y45 ºC, su uso es posible o como fuente de agua caliente para diversos propósitos de la vivienda. Para propósitos de generación eléctrica la temperatura debe ser superior a 45º y no sobrepasar  65ºC. Esta actividad se programa en función  de agua de muros.

Energía Eléctrica ( LCSP)

Cuando la temperatura del agua en techo llega a  +- 65º C, se inicia proceso de generación eléctrica. Variantes de temperatura pueden ser posibles.

Refrigeración ambiental

Cuando el agua  de los muros comienza a calentarse, es recirculada para propósitos energéticos y,  en simultaneo, se produce el enfriamiento de muros con este proceso. Con esto se evita que la casa se vaya calentando, sobre todo en verano, por el exceso de radiación solar.

Estanques del sistema energético

Estanque admisión de agua: contenedor para admisión de agua proveniente de recirculación interna, de tratamiento de agua, de red de agua potable, de pozo u otra fuente. Lo anterior sin perjuicio del suministro directo de agua desde red de agua potable a tendido hidráulico de la vivienda.

Estanque acumulación de agua caliente (LCSP): contenedor para almacenamiento y recirculación de agua caliente proveniente del sistema constructivo. Estanque reforzado con calentador eléctrico para mantención de temperatura para horarios fríos.

Estanque calentamiento de agua (LCPS: contenedor destinado al proceso de conversión de agua caliente a vapor. La temperatura del agua en este estanque se eleva por sobre los 120 grados sin que se produzca evaporación.

Estanque generación eléctrica: contenedor destinado a la conversión de vapor en energía eléctrica. Incluye generador de imanes y moto-reductor.

Estanques compresibles (LGGS): para acumulación de agua sistema LGGS

Estanque(s) (LGGS) almacenamiento de agua de procesos de recirculación.

Muros perimetrales: contenedores de agua que se precalienta hasta 30ºC

Techumbre vivienda: contenedora de agua que se calienta por sobre 30ºC.

Nota: Tambores de resina sobrantes del sistema constructivos son reutilizados y adaptados para su uso como parte del sistema energético.

Ahorro de Energía

El sistema se diseña para generarle relevantes ahorros energéticos por el uso de las siguientes instalaciones y equipamientos

 Sistema de Calefacción de triple fuente energética 

Sistema de Enfriamiento Ambiental de vivienda

Sistema de Agua Caliente

Sistema de Ahorro de consumo de agua residual

Sistema Base de Riego programable

Para una casa de 100 m2  se puede estimar un gasto anual mínimo de $576.000  en energía ($ 48.000 al mes en todos los ítems mencionados ) y un ahorro medio estimado de 75% que podría dejar de realizar (o, si no lo realizaba, pudiera generar un mayor confort en su casa al aumentar consumo, ej. calefacción - sin costo). Llevado el ahorro a kw/h al año promedio, el ahorro mínimo posible sería equivalente, a tarifa de $ 120 kw a

 300 kw/mes - 3.600 kw/año (desde)

El valor de las instalaciones descritas está incluido en la forma dentro del valor de las inversiones del sistema de energía, pero conceptualmente, estos equipos en conjunto cumplen una doble función: Generar energía y ayudar a proveer una mejor calidad para la vida dentro de una vivienda. Con este criterio en mente el costo de estas inversiones, para efectos de su evaluación, se divide  en 50% asociado a generación eléctrica y 50% asociado a instalaciones y equipamiento. Las Inversiones en equipamiento para los fines indicados, normalmente, no son parte del costo de construcción standard sino que, se tipifican como instalaciones.

Estimar un gasto anual en energía de cerca del doble en lo mencionado es bastante común para muchas viviendas de mas de 100 m2. Así,a mayor tamaño de vivienda los ahorros aumentan pero a ritmos decrecientes. Para efectos de evaluación de ahorros se asocia 100 m2 construidos con 2 kw/h

Ya sea que la estimación de gasto le resulte reducida o excesiva, el concepto relevante es que su vivienda tiene una importante capacidad de generarle ahorros energéticos ya que estos se producen aunque la radiación solar no sea muy relevante por razones de eficiencia del sistema. En ahorros, el concepto relevante tras lo expuesto es que puede dejar de usar parafina, gas, electricidad o cualquier otra fuente energética porque el sistema produce energía térmica en una etapa anterior a la generación de energía eléctrica y esta es utilizada de la forma mas eficiente posible sin afectar de forma relevante los procesos de generación de energía eléctrica. La capacidad de ahorro en esta materia es muy alta y excede los consumos de una vivienda por lo que la valoración de su aporte, no obstante que es de alta relevancia se restringe desde el punto de vista de la evaluación a los consumos necesarios.

Calefacción: Ahorros estimados entre el 75 y 100% del consumo anual en kw de su vivienda, según discrecionalidad de uso.

Enfriamiento ambiental: Ahorro estimado del 50% del gasto de energía requerido para refrescar una casa ( aire acondicionado)

Agua Caliente: Ahorros estimados entre el 75% y 100%

Agua fría: Ahorros estimados entre el 25 y 33% del consumo de agua general

2 kw/h = 300 kw/mes -  3.600 kw año

3 kw/h = 400 kw/mes - 4.800 kw año

4 kw/h =  500 kw/mes - 6.000 kw año

5 kw/h =  550 kw/mes - 6.600 kw año

Integración Constructiva - Energética

Las especificaciones y definiciones constructivas del sistema Alma lo justifican como tal, un sistema constructivo. Sin embargo, su verdadera dimensión y alcance se eleva cuando este a su vez, se entiende como un subsistema del sistema energético integral. El sistema energético no puede entenderse en ausencia del sistema constructivo pero, el sistema constructivo si puede hacerlo en ausencia del sistema energético.

Generación de  Energía Eléctrica

Para consumo propio o exportación

Consumo propio

La capacidad de generación de energía del sistema LCSP esta restringida por el tipo de turbina que se incorpore en vivienda. A mayor potencia de turbina, mayor capacidad de generación. La eficiencia  depende en su efectividad de la radiación solar .

La potencia del sistema debe establecerse tomando en consideración los requerimientos energéticos de la vivienda.

Sistema LCSP - Potencia

Según hrs promedio de uso dadas por radiación solar en localidad.

Estimación horas de uso  diario promedio generando electricidad

Total horas con radiación solar en verano: +- 13 hrs

Max. : 7.5 hrs

Medio : 6.25 hrs.

Bajo : 4.0 hrs

Potencia sistema LCSP  : Según potencia deseada:

Desde 2 hasta 5 Kw/h ( o mas)

Para cálculo de potencia mensual o anual en kw multiplique por días del mes o o del año según las horas promedio anual de uso estimado.

La generación eléctrica no es excluyente de los ahorros energéticos del SCCA. Es decir, puede sumarlas.

Sistema puede mantener generación continua de electricidad, si es necesario, pero se recomienda restringir, por razones pragmáticas el uso total del sistema a un máximo entre 10 y 12 horas diarias. Por eso se evalúa un uso promedio de 8.25 hrs. 

De las 24 horas de un día de una persona, durante +- 8 horas duerme y la vivienda demanda muy poca energía, De las horas restantes, entre el 50% y 75% del tiempo, la vivienda genera energía de forma casi espontanea. El límite se establece en cerca del 75% del tiempo (12 hrs). Y en ese tiempo, mas del 95% del requerimiento total de energía de una vivienda es suministrado potencialmente por la vivienda (estimación).  El sistema se diseña para, de preferencia, integrarse a una red eléctrica o agregar capacidad de almacenamiento de energía.

Los excesos en la capacidad de generación de energía eléctrica pueden destinarse a abastecer sistema integrado de electricidad.

Consumo Exportable o

Energía para vehículo Eléctrico

Si el consumo promedio nacional de energía de una vivienda en kwh/año equivale a 8.083 kw ( fuente - https:// viviendas.minergia.cl ), el sistema establece un mínimo de generación de 7.200 kw/año. Cabe mencionar que a nivel nacional el uso de energía para calefacción y agua caliente normalmente no es eléctrico, si así fuera, el gasto en kw/h año sería mucho mas elevado. Así, los 7.200 kw/año de generación potencial  por vivienda debieran, a nivel nacional promedio,  ser suficientes para satisfacer los requerimientos energéticos, sobre todo si se suman los ahorros energéticos posibles del sistema.

De lo anterior, mas allá de la capacidad del sistema de exportar energía eléctrica, el dimensionamiento del sistema energético para una vivienda, por sobre el consumo propio en kw, es altamente relevante al  entender que este (el sobredimensionamiento) cobra sentido como fuente de energía para su automóvil, el que por normativa, en unos pocos años mas deberá ser eléctrico.

En la actualidad el consumo en kw/h de un auto eléctrico es equivalente a entre 5 y 8 kw/h (Fuente: https://www.biobiochile.cl/noticias/economia/mercado-automotriz/2022/07/28/pasar-del-litro-al-kw-bmw-explica-cuanto-gasta-un-auto-electrico-en-medio-del-alza-de-bencinas.shtml ), entonces, para un auto que recorre anualmente cerca de 23.500 km, con un consumo medio de 6.5 kw/h, su consumo eléctrico será de 10 kw/hora al día y 3666 kw/h al año. Esto valorizado a $ 120 (costo actual medio del kw/h domiciliario) equivale a $ 439.872 de ahorro. Si se valoriza a tarifa de $ 216 kw/h en estación de servicio ( no a $ 240), el ahorro es $ 791.769. Si se valoriza a $ 0, entendiendo que esta energía puede ser suministrada por sistema, entonces la pregunta es cual es la inversión marginal para lograr lo descrito.

Cada kw/h de aumento de potencia en sistema sobre base inicial de 3 kw/h  tiene un valor 24 UF ( a $ 35,000 aprox la UF equivale a $ 840.000.

1 kw/h de aumento de potencia equivale en términos anuales a cerca de 3600 kw/año, lo que es casi perfectamente equivalente a los 3666 kwh/año que demanda en promedio un vehículo. Es decir, la inversión que se realiza en aumento de potencia eléctrica se paga en 2 años, con lo mismo que gastaría en energía en 2 años para su vehículo si lo alimentara en su casa, porque si lo hace en una estación de suministro, la inversión la pagaría en mucho menos tiempo.

De lo anterior debe concluir que el sistema constructivo no sólo es una solución constructiva de alto impacto en la calidad de vida de las personas sino que se trata, en definitiva, de un sistema diseñado también, de forma simultanea,  para modificar la matriz energética del sistema en forma gradual.

Inversiones del Sistema   

Las inversiones consideran equipamiento que una vivienda demandaría de cualquier forma, independiente de su mérito energético. De esta forma, al evaluar la Inversión neta ( estimada en aprox 50%), el sistema LCSP demanda inversiones que puede recuperar en muy pocos años si utiliza eficientemente los equipos.

Por sobre los 3Kw/h de potencia, cada kw/h de almacenamiento o generación posee un valor de 24 UF, lo que puede ser en extremo reducido.

Inicio de proceso de generación eléctrica

En ausencia de conectividad a red eléctrica, el proceso de generación eléctrica parte temprano en la mañana, con el inicio de la actividad en la vivienda y radiación solar. El sistema LCSP demanda energía inicial para activar el sistema de heliostatos y los mecanismos de recirculación de agua. En primeras horas la demanda energética de heliostatos es muy reducida debido a que, por defecto, en el término de cada ciclo diario de generación eléctrica, los espejos del sistema de heliostatos adquieren la posición inicial que demanda la mañana. La bomba hidráulica del sistema de recirculación es de muy bajo consumo eléctrico debido a las bajas presiones de agua requeridas en este proceso. El consumo energético de esta bomba, según los pisos de la vivienda, se estima entre 200 y 300 watts/h como máximo.

El dimensionamiento (potencia)  del sistema depende de varios factores.

Mantención de los Sistemas Energéticos

Se estima un gasto anual en mantención de equipos y accesorios de sistema  de energía  entre 3 y 5% de las inversiones del sistema.

Inversión en Instalaciones y equipos para Vivienda

Las Inversiones asociadas al sistema energético deben considerarse como inversiones en equipamiento e instalaciones de la vivienda destinadas a mejorar la calidad de vida de las personas. Aunque estas inversiones pudieran categorizarse como inversiones constructivas, se entenderán como energéticas ( los límites son difusos)

Lo explicado se vuelve relevante para poder evaluar  el costo de los equipos e instalaciones. De esta forma, la inversión en el conjunto de equipos puede compararse con otros equipos. Así, las preguntas serían las siguientes:

1- ¿Cuanto costaría en el mercado un equipo instalado de recirculación de agua para recuperar cerca de 1/3 del agua de la vivienda.

2- Cuanto costaría un sistema instalado de enfriamiento de la vivienda

3- Cuanto costaría un sistema de calefacción instalado para toda la vivienda?

4- Cuanto costaría un sistema de riego programable para el jardín sin los aspersores y tubos en el jardín.

5- Cuanto costaría un sistema de termotanques o calefones para proveer de agua caliente a la casa.

El conjunto de esas inversiones es el que, con los criterios aplicados, es el posible evaluar y comparar con el mercado pero, independiente ahora, de sus méritos energéticos propiamente tales.

Principios resumidos del Sistema

El agua al interior de muros con tuberías interiores (Sistema constructivo Casacenter Alma)  y techumbre  es precalentada por radiación solar. El calentamiento de esta es reforzado por espejos solares en el perímetro de la vivienda. Finalmente, el agua hirviendo de los procesos descritos es utilizada para generar vapor y, con este, se mueven pequeñas turbinas generadoras de electricidad. Todo lo anterior con inversiones complementarias bastante inferiores a las que demandan los sistemas de generación eléctrica con paneles solares.

Estado de Avance

Sistema de energía eléctrica : no testeado aún operacionalmente

Sistema de refrigeración de vivienda por recirculación de agua de muros.

Sistema de calefacción de vivienda : por energía eléctrica y térmica.

Sistema Macro de reutilización agua. : WC & Riego  incluidos en sistema energético.

Socio Inversionista interesado en participar de etapas finales de Desarrollo es Bienvenido