El modelado de edificios a través de la metodología BIM (Building Information Modeling) se ha convertido en el proceso virtual más innovador para diseñar, construir y operar de manera digital.
Si nos fijamos bien en la parte alta de los edificios, notaremos que cada vez hay más que hacen uso de paneles solares para obtener energía solar fotovoltaica.
Para instalar y hacer uso de este beneficio energético y nutrir todo un edificio, se necesita un diseño virtual a través de BIM.
En este artículo de BIM en México conoceremos cómo funciona la energía y los módulos fotovoltáicos; asimismo, cómo la metodología BIM permite construir edificios con instalaciones de energía fotovoltaica.
Tabla de Contenidos
Energía fotovoltaica
Una de las principales fuentes de energía renovable es la energía del sol. Gracias a este tipo de energía se genera electricidad mediante células fotovoltaicas.
Las células fotovoltaicas son dispositivos electrónicos que transforman la radiación solar en energía eléctrica, así se produce energía solar fotovoltaica.
Con este tipo de energía, se puede prescindir de energías que dañan al medio ambiente, lo cual repercute en la sociedad. Además, la energía solar con el pasar de los años se ha vuelto más accesible.
La energía solar fotovoltaica permite generar una corriente eléctrica de manera continua que se mide en vatios o kilovatios. Esta energía llega a los semiconductores y éstos se iluminan por un haz de fotones.
Cuando la luz toca una célula solar se generará potencia eléctrica, pero si la luz deja de tener contacto, la electricidad se extinguirá.
Instalaciones fotovoltaicas
Una instalación fotovoltaica es todo un sistema de células que acumulan energía solar, lo cual permite la conversión directa de radiación solar en energía eléctrica.
Sus partes más fundamentales consisten en un generador fotovoltáico o módulo o panel, una estructura de soporte, el cableado de conductores eléctricos, un inversor y un contador de energía con protecciones de interconexión.
Elementos de un panel solar fotovoltaico
Un panel solar se conforma por un marco de aluminio, cristal, encapsulado, celdas solares, cubierta posterior, caja de conexiones y celdas solares conectadas en serie.
Sin embargo, las partes más fundamentales son:
- Conectores: unen los cables de la instalación a los paneles.
- Inversor: transforma la energía de corriente continua en corriente alterna.
- Soportes: mantiene en su lugar cada módulo fotovoltáico.
- Contador: medidor de energía autoproducida.
Tipos de instalaciones fotovoltaicas
1.- Aislada
Este sistema genera corriente eléctrica sin tener una conexión a la red eléctrica que ofrece el sol. Para almacenar la energía fotovoltaica, se necesitan baterías.
El sistema se construye con un módulo solar, regulador de carga, batería, inversor y soportes.
2.- Conectada a la Red
A diferencia del sistema anterior, éste sí está conectado a la red eléctrica, ya que toma en cuenta la tensión con que se distribuye la electricidad, así como la energía reactiva a suministrar o consumir para obtener un equilibrio en toda la red eléctrica.
BIM y la energía solar fotovoltaica
Como sabemos, la metodología BIM permite crear distintos escenarios virtuales para diseñar el modelado de edificios. De esta forma, se reducen tiempos, costos y conflictos, además, se aumenta la calidad, eficiencia y valor para desarrollar un proyecto.
Una característica vital de BIM es que puede analizar los datos climatológicos y comprender las horas y fuerza del sol. Así, se ajustan las necesidades energéticas y ambientales de su contexto.
Al tomar en cuenta el contexto de la ubicación territorial, el BIM puede tomar decisiones sobre la orientación de un edificio,ventilación, iluminación natural y ubicación de los módulos solares. De esta forma, se puede crear un mejor rendimiento de la energía solar.
Tres son las variables principales para aproximarse a la realidad del modelado de edificios mediante la energía fotovoltaica:
- La ubicación del edificio a analizar: mediante coordenadas de latitud y longitud se reconoce la incidencia del sol en un territorio.
- Incidencia de sombras por el entorno: se analizan los elementos del entorno inmediato que puedan generar sombras.
- Ángulo de inclinación modular: dependiendo de la demanda energética del edificio, se hará la inclinación modular para cubrir el consumo.
Mediante estas variables, los softwares crearán proyecciones del consumo de Kwh al año, según las estaciones como invierno y verano.
Softwares de análisis energético
Otra ventaja de BIM, es que permite integrar otros softwares para el análisis energético de un edificio, para posteriormente diseñar el edificio y crear un ecosistema.
1.- Sketch Up design
Este software permite representar un diseño y modelado de la arquitectura en 2D y 3D, respectivamente. Su principal función es simular variables como el efecto de la gravedad, incidencia del sol y geolocalización. Así, se logran medir distancias y áreas.
Con estas funciones, se puede dimensionar una instalación fotovoltaica en un edificio, pues permite simular el relieve de la topografía en la superficie determinada para los paneles solares.
2.- Rhinoceros
Con este software se puede diseñar de manera vectorial gracias a su plano cartesiano. Al tener la ubicación y realidad topográfica con Sketch Up, se puede analizar la incidencia del sol.
Entonces, para continuar dimensionando la instalación fotovoltaica, se toman las variables de la incidencia del sol sobre el territorio. De esta forma se puede hacer un estudio de las sombras, pues se toman datos de edificios próximos, elementos como árboles o postes, entre otros.
3.- LadyBug
Esta aplicación permite hacer análisis que especifican datos climáticos, creando diseños ambientales con la información obtenida. Sus simulaciones en el modelado de edificios permiten extraer datos del consumo energético de la calefacción, refrigeración, ventilación natural, iluminación, entre otros elementos.
Con estas variables, se calcula la demanda y el consumo de energía para obtener resultados cuantitativos y cualitativos sobre el diseño de instalaciones fotovoltaicas.
De esta manera, se puede mejorar el rendimiento del suministro de energía fotovoltaica en forma de energía eléctrica para todo el consumo que el edificio requiera.
La ventaja de LadyBug es que logra indicar la incidencia del sol mediante la irradiación directa o difusa medida en kwh/m2 sobre una superficie determinada.
Aplicación con BIM
La metodología BIM es una herramienta que facilita el modelado de edificios en puntos tan críticos como el consumo de energía que requiere un edificio.
Al buscar nuevas fuentes de energías renovables para abastecer la demanda energética, las instalaciones solares fotovoltaicas se vuelven una opción viable y asequible.
BIM ofrece la oportunidad de diseñar y calcular virtualmente los costes de consumo eléctrico que un edificio necesita y cómo éstos pueden ser saciados por la energía solar.
Distintos son los softwares con los que BIM méxico trabaja para poder hacer análisis climatológicos, territoriales, topográficos y ambientales. Con ellos, se pueden tomar las mejores decisiones para diseñar y construir edificios que sean sostenibles con energía solar.
Si necesitas gestionar un proyecto con un equipo interdisciplinario en la construcción, con nuestros servicios de BIM en México podrás diseñar y conocer cada componentes necesarios en una edificación antes de que ésta comience a desarrollarse gracias al modelado 3D.
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