miércoles, 9 de septiembre de 2015

TECNOLOGIAS FRENTE A HELADAS O FRIAJES EN PUNO

LECTURAS INTERESANTES Nº 670
LIMA PERU           11 SETIEMBRE 2015
HELADA EN EL PAÍS DEL SOL
Modesto Montoya. Presidente de la Academia Nuclear del Perú
Ideele Revista Nº 253
El Sol es una fuente prácticamente inagotable de energía que irradia la Tierra, favoreciendo las zonas cercanas a la línea ecuatorial. No por nada el Perú es conocido como el país del Sol y los incas lo llamaron el padre Sol. ¿Por qué, entonces, hoy en día hay gente que muere de frío, por la helada (mal llamada friaje), la que ocurre cuando la temperatura llega a menos de 0 C? Para comprender y contribuir con la solución del problema, veamos algo sobre la física de la interacción de la radiación solar y la atmósfera.
La atmósfera absorbe la radiación solar elevando su temperatura. Mientras mayor sea la densidad del aire, mayor será la energía absorbida, y mayor será la temperatura que alcance. Por otro lado, a mayor altitud, menor densidad del aire. La radiación solar ingresa muy intensa a la atmósfera, pero como hay poco aire, no se calienta mucho, y además el calor se disipa rápidamente dirección al espacio.
En la región alto-andina (entre 3000 y 4000 m.s.n.m), debido a la baja densidad del aire, en pleno día soleado, la radiación “quema” la piel expuesta a la radiación solar (lo que aumenta la probabilidad de cáncer) pero hace frío en las habitaciones cerradas. Y en la noche llega la helada. Las regiones del Perú en las que la gente tiene más frío dentro de las habitaciones son las mismas que tienen la más intensa radiación solar en el exterior.
Para sobrevivir a la helada, la gente duerme bajo 7 frazadas de lana, lo que le permite disminuir la pérdida de calor liberado por el cuerpo mismo. Muchos duermen en el suelo sobre pellejos de oveja. Pero todo tiene un límite. Si las temperaturas bajan demasiado en la madrugada con las frazadas no es suficiente.
El conocimiento científico y tecnológico puede permitir que se use la energía que entrega el Sol para vivir a temperaturas agradables en todos los ambientes. La física tiene los elementos básicos para diseñar las llamadas casas térmicas. Simplificando la descripción del proceso, se trata de contar con un ambiente que durante el día absorba la energía para elevar la temperatura del aire e impedir pérdida de calor en la noche. Se aplica el llamado fenómeno invernadero, responsable del cambio climático.
Una habitación ya construida puede mejorar su temperatura nocturna haciéndole ventanas en los techos con material transparente, de modo a que caliente el aire en el día. Debe tener ventanas de aislante térmico para cerrarlas en las noches y evitar la pérdida de calor.
También se puede construir habitaciones invernadero colindante a la vivienda. Se practica orificios en la parte superior e inferior de la pared separadora. Como el aire caliente sube, éste pasará por la parte superior a la vivienda y regresará por la parte inferior. En la noche se cierra los orificios y la habitación tendrá mayor temperatura que antes de construir este sistema.
Es también necesario que el dormitorio sea construido con material aislante térmico. Las características socioeconómicas de las poblaciones alto-andinas obligan a pensar en materiales buenos y baratos.El adobe, las tejas y la paja son aislantes térmicos aceptables que cumplen con esas características.
Una casa de adobe, techo de paja y su invernadero sería la ideal. El extremo opuesto serían casas con techo de calamina, las que desafortunadamente existen aún en algunas zonas del Perú. Hasta hace algún tiempo veíamos escuelas con techos de calamina, las que además se hacían inadecuados en tiempos de lluvia. El ruido generado no permitía el dictado de clases.
Los pisos tienen que ser de material aislante térmico, como la madera. Esta madera debe estar colocada sobre piedras para evitar que se moje con la humedad del suelo. En lugar de piedra puede ser cualquier otro material que impida el paso de la humedad a la madera.
Las ventanas deben ser de material aislante térmico y encajar bien de modo que no se pierda calor. No debe haber orificios en las ventanas. Techos de material aislante. En suma, una habitación sellada.
Por otro lado, el problema no solo es el frío, también lo es la vestimenta de material sintético que ha invadido la zona alto-andina. En los años 60 todos tenían ropa de lana de oveja o de alpaca. Hoy tienen ropa cara y que no abriga.
Se agrega a eso la comida chatarra que reemplaza a los productos naturales que ayudaban a sobrevivir a las inclemencias del clima.
Pero la radiación solar también sirve para calentar agua en termas solares, compuestas de tubos de plástico negro colocados en serpentín, agua que va a subir naturalmente hacia un tanque colocado más alto, tal como ocurre con las termas eléctricas. Así se contará con agua caliente para el baño saludable. El diseño dependerá del tamaño de la casa. Incluso en ciudades costeras las termas solares en el mediano plazo resultan más rentables que las termas eléctricas. En Puno se tiene un sistema de termas solares que diariamente calientan 10 000 litros de agua. En Arequipa hay un sistema de 18 000 litros.
También se construye sistemas de secado de frutos con radiación solar. Estos sistemas ahorran espacio, en la medida que son verticales y permiten el calentamiento de aire que circula entre los frutos. También hay sistemas con forma del clásico invernadero, ambientes que dejan pasar la luz para calentar el aire interior donde se almacenan los frutos.
La Universidad Nacional de Ingeniería empezó a preocuparse de este tema desde los años 70, formando un equipo liderado por el físico Manfred Horn y el ingeniero Rafael Espinoza. Se formó el Centro de Energías Renovables (CER). El CER ha diseñado casas con un costo de entre 10 000 y 15 000 soles. El CER ha hecho prototipos que los han puesto a disposición del gobierno regional de Huancavelica y del Ministerio de Vivienda. La incapacidad de gestión del Gobierno no permite que esta tecnología apropiada se difunda en el Perú y no se vuelva a escuchar de muertes por helada.
El CER sigue investigando mejores usos de la energía solar, tanto para casas térmicas y termas solares, como para sistemas fotovoltaicos para proveer de energía eléctrica a esas comunidades aisladas de la red eléctrica nacional. El CER constituye entonces la entidad que nos acerca cada vez del padre Sol.
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¿CÓMO SE APROVECHA EL CALOR DEL SOL?
La tecnología de la pared caliente con el techo falso, las puertas y ventanas selladas, está pensada específicamente para las viviendas rurales altoandinas que están expuestas a muy bajas temperaturas, sobre todo durante el invierno y en los episodios que los medios llaman “friajes” o “heladas”.
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Mediante la pared caliente o muro trombe, que es una estructura tipo de invernadero –semejante a las usadas para el cultivo de hortalizas– que se coloca al exterior de la vivienda, adosada a las paredes de las casas para transferir calor al interior, mediante la circulación del aire calentado por el sol a través de tubos de material plástico insertados en las partes inferior y superior de la pared. El sistema cuenta con una pared pintada de negro dentro de la estructura exterior, y el piso con piedras de canto rodado también pintadas de negro, para que absorban el calor del sol y calienten el aire. De esta manera, se logra que cuando la familia se retira a descansar la temperatura dentro de la casa sea hasta 10° C más alta que la del ambiente externo; hemos llegado hasta 26°C.
El Grupo de Apoyo al Sector Rural (Grupo PUCP) es una unidad operativa del Departamento de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP). Miguel Hadzich, Profesor Principal del Departamento de Ingeniería  es el coordinador del GRUPO PUCP, que desarrolló el proyecto  K’oñichuyahuasi

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