Skip navigation
Share via:

Pitch

+ DEPORTE - CO2


Descripción

Resumen

VÍDEO PROYECTO:  https://youtu.be/5fKi0ky7oKA

Se propone instalar una instalación fotovoltaica en la pista de tenis más cercana al campo de fútbol sala, puesto que es la pista de tenis en la que más incide el sol. La superficie a cubrir es de aproximadamente 608 metros cuadrados (38 de largo por 16 de ancho), teniendo en cuenta la pista de tenis y los márgenes, sin embargo, las células fotovoltaicas cubrirían una superficie aproximada de 432 metros cuadrados, pues hay que dejar unos márgenes obligatorios. Para llevar a cabo esta instalación es necesario construir una estructura metálica alrededor de la pista de tenis, la cual pueda soportar el peso de las placas solares, que ronda las 6,2 toneladas. Además, hay que destacar que durante el desarrollo de la obra ninguna instalación deportiva estaría disponible.

A parte del gran ahorro económico que esta instalación implicaría, hay que tener en cuenta la reducción en el consumo del CO2 que, a la vez, supondría. Esto favorecería notoriamente al ambiente, el cual está muy contaminado, teniendo en cuenta donde se encuentra situada la Escuela.

Por último, se quiere aclarar que la instalación que se realizará en una de las pistas será con el objetivo de poder utilizarla en ocasiones en las que las condiciones meteorológicas sean desfavorables. Esta instalación incorporará, además, unos focos de bajo consumo (autoalimentados con parte de la energía obtenida con las placas solares) para alumbrar la pista, puesto que al cubrirla se pierde gran parte de la luz natural necesaria, especialmente en los días nublados en los que la visibilidad es muy reducida, para practicar el deporte.


¿Se trata de una propuesta de proyecto o de práctica?

Se considera una práctica ya que en este caso, aunque se ha contactado con diversas empresas del sector para elaborar un presupuesto aproximado, no se especifica quien las llevaría a cabo.


Problema a resolver u oportunidad a aprovechar

El objetivo principal es encontrar un segundo uso a la instalación fotovoltaica que se pretendería instalar en la Escuela en el contexto de un futuro campus de Carbono Cero de la Universidad Politécnica de Madrid.

Dado esta premisa, la idea siempre se ha desarrollado en torno a cubrir parte de las instalaciones deportivas de la Escuela.

El problema principal que se puede encontrar como usuario de estas instalaciones son la lluvia y la falta de luz en los meses de invierno que hace imposible la realización de actividad física, lo que se solucionaría con la instalación fotovoltaica encima de estas instalaciones.

Estos argumentos se justifican atendiendo a los datos climatológicos registrados en el Observatorio del Parque del Retiro de Madrid en el periodo de 1981 a 2010, situado a 2,5 kilómetros de la ETSII. Aquí encontramos los siguientes datos relevantes. En Madrid en el periodo de clases, de septiembre a mayo, llueve una media de 6 días al mes. Esto qué implica, que, de media, no se pueda utilizar las pistas un día a la semana (se toma como día que llueve aquel en el que precipita un litro por metro cuadrado o más). Además, otro problema es la luz solar, la cual en los meses de invierno se llega a poner antes de las 18:00, concretamente a las 17:48 h en la mayor parte del mes de diciembre, lo cual imposibilita el uso de las pistas en horario que es interesante para el alumnado como sería a partir de las 18:00 h.

La idea consiste en comenzar una serie de reformas en las instalaciones deportivas, concretamente en la pista de tenis más al este (la más cercana a la pista de fútbol) con el objetivo de cubrirla y hacer del tejado un receptor de energía solar. Así, se consigue dar en parte una solución al problema climatológico y de crear un foco de energía renovable, que puede abastecer una parte de la energía utilizada por la Escuela. Además, se instalarían una serie de focos que aportasen la claridad necesaria en los meses invernales completamente alimentados por energía solar y que alumbrarían tanto la pista de fútbol sala como las pistas de tenis y pádel.


Descripción

Primero de todo, se informa acerca de una instalación fotovoltaica “tipo” para realizar los cálculos y presupuesto. La superficie propuesta a cubrir es de 608 metros cuadrados consistente en la pista de tenis situada más al este, de los cuales 433 metros cuadrados estarían cubiertos por placas, debido a los márgenes obligatorios. Se ha escogido, tras comparar distintos precios en la web, la placa solar de marca Panasonic modelo HIT-VBHN325SJ47 (325 vatios de potencia y 276 euros de precio). Estos paneles tienen una dimensión de 1,05 de ancho por 1,59 de largo y, considerando que la pista mide 38 de largo por 16, hemos decidido instalar 336 placas.

Para optimizar el espacio disponible se ideó distribuir las placas de la siguiente manera:
Las placas estarían inclinadas con un ángulo aproximado de 40º considerando que es el óptimo en Madrid, atendiendo a su latitud, para conseguir dicha inclinación será necesario anclar a la estructura auxiliar unas estructuras metálicas, el modelo escogido es el Sistema Bulnes estructuras angulares, cuyo peso por metro cuadrado es de 2.49kg, lo que da un total de 1080kg, para soportar las 336 placas. El eje de apoyo de las placas solares sería el lado más largo, de modo que su ancho efectivos sería de 0,81 metros, ya que su ancho real es de 1,05 metros [Ancho efectivo = ancho real * cos40= 1,05 * 0,77= 0,81 metros]; a lo largo se mantiene la dimensión de 1,59 metros (el ancho de la placa coincide con el largo de la pista y viceversa). Gracias a esta disposición, se puede incluir un mayor número de placas debido a que el eje norte-sur prácticamente coincide (forma un ángulo de 15º) con la orientación del largo de la pista. Volviendo a los cálculos, se puede incluir un total de 336 placas, distribuidas 8 a lo ancho y 42 a lo largo, dando unas dimensiones totales de 42*0,81=34,02 metros de largo por 8*1,59=12,72 metros de ancho que dan una ocupación de la superficie de 433 metros cuadrados y dejando de margen 1,64 metros a lo ancho y 1,99 metros a lo largo por cada lado.

En cuanto a la estructura, estará compuesta por los siguientes elementos:

-  Placas de anclaje
Lo primero será la instalación de unas placas de anclaje, que hagan la función de soporte para las 8 vigas. Para ello se usarán las placas de anclaje de acero S275 en perfil plano, con un espesor de 30mm, y unas dimensiones de 300mm*300mm. Destacar que dichas placas deberán ser colocadas sobre hormigón, por lo que habrá que tener que será necesario levantar las partes del suelo donde se haría la instalación y posteriormente cubrirlo con hormigón poroso del tipo QUICK (el material de la pista de tenis).

-  Vigas

En cuanto a las vigas, serán necesarias 8 para una mejor distribución del peso. Hay múltiples posibilidades para ellas, las cuales han sido reducidas a dos y para su elección sería necesario un estudio más profundo y realista, pues entran en juego múltiples factores difíciles de determinar. Pese a ello los miembros de este grupo, con la recomendación de la empresa Soluciones Estructurales 2012, considera que la mejor opción y una de las más económicas son las IPE 240 de acero laminado S275 JR. Sus dimensiones son las que se muestran en la tabla, donde también aparece el peso por cada metro de altura, de modo que si tenemos en cuenta que las vigas tendrán una altura total de 9,14m el peso por viga será de 280,6 kg. En la tabla de datos también se puede apreciar su densidad y otros datos a partir de los cuales se puede deducir su capacidad de succión, lo cual será muy relevante, ya que, su función será actuar como soporte para la cubierta y las placas. También sería necesario la instalación de platabandas, refuerzos de continuidad, además de correas de chapa conformada en fría de tipo Z, para reforzar la unión entre las vigas y la placa cubierta y el suelo. Por último, la disposición de las vigas sería una en cada esquina y otras 4 en los puntos medios de cada lado, como se ve en la imagen.

 

- Cubierta
La cubierta sería un Panel MP cubierta EURO 3G. Dicho panel está formado por dos chapas de acero exteriores galvanizadas y prelacadas, y un núcleo de espuma de poliisocianurato rígido inyectado entre las dos hojas, en un proceso de fabricación continua. Es importante destacar que las caras exteriores, junto el núcleo aislante, ofrecen un alto aislamiento térmico debido a su disposición, ya que como podemos observar en la imagen, la placa está formada por picos. Estos picos también son denominados apoyos, los cuales sirven además para el aislamiento térmico y para la obtención de una succión de la carga óptima. En este caso teniendo en cuenta el peso de las placas, cada una pesa 18,5 kg (18,5x336 = 6,2 toneladas), más el de la estructura auxiliar (4,3 toneladas) junto al de las estructuras metálicas para sujetar las placas (1 tonelada), se puede concluir que es suficiente con que los apoyos estén distanciados 5,3m a lo ancho, de modo que habrá un total de 4 apoyos que soportarían una presión de 80 kg/m2, que supone un total de 48,6 toneladas. En cuanto a las dimensiones de la cubierta serán las mismas que la de la pista de tenis en lo referido al largo y el ancho, es decir 38m de largo y 16m de ancho, y el espesor será de 51mm (0.5mm cada cara metálica, y 50mm el núcleo), obteniendo así un total de 30.4 metros cúbicos. Sabiendo que este tipo de cubierta tiene una densidad de 40kg/m^3, podemos concluir que el peso total de la placa es de 1240kg. Por último, destacar que los focos de bajo consumo elegidos, Foco Proyector LED Premium 200W Mean Well ELG Regulable, cuyo precio por unidad es de 345,95€, se instalarían en la cara metálica inferior, habrá un total de 6 focos, uno en cada esquina, y los dos restantes en el punto medio de cada largo de dicha cubierta.

- Estructura auxiliar
Hay que recordar que el objetivo es la instalación de placas fotovoltaicas, para lo cual no es suficiente con la cubierta, ya que, es necesario un soporte auxiliar el cual sirva para la succión de dichas placas. La estructura estaría formada por una placa cubierta de acero galvanizado de perfil GP – 30/275, cuyo espesor es de 1mm, 35m de largo y 13.75m de ancho. Teniendo en cuenta estos datos y sabiendo que su densidad es de 8.92 kg/m2, podemos calcular su peso total que es 4292,75kg. Esta estructura también está compuesta por apoyos, los cuales están a una distancia de 275mm, la estructura auxiliar se dispondrá de tal manera que sus apoyos sean perpendiculares a los de la cubierta principal, para conseguir así una mejor distribución del peso. Destacar que sobre esta estructura se anclarían las estructuras metálicas que soportan las placas, para la instalación de estas es necesario el uso de correas metálicas. Estas correas se instalarían entre la cubierta y la estructura auxiliar, justo debajo de los pórticos de las estructuras de los paneles, del modo que aparece en la imagen, gracias a esta distribución de las correas, gran parte del peso se ejercerá sobre ellas, en vez de sobre la estructura auxiliar.

Por otra parte, la potencia generada por la instalación sería de 109 kilovatios (336 placas*325 watios cada placa = 109000 vatios) y la energía producida diariamente, suponiendo un HSP (Horas Solar Pico) de 5 y una eficiencia del 90 por ciento, nos queda que la energía diaria producida por la instalación es: P*HSP*eficiencia=109 kilovatios *5 horas*0,9=500 kilovatios-hora diarios. Aun así, estos varían de invierno a verano ya que las HSP pueden variar de diciembre a julio en unas 7 horas. Por otro lado, el consumo de los focos escogidos es prácticamente despreciable ya que cada uno consume 200 watios, y sólo se usarían durante las horas en las que la luz natural sea insuficiente.

Como se comenta en la introducción, la idea también es aportar luz en condiciones de baja visibilidad al resto de espacios deportivos que existen en la escuela al aire libre. Por tanto, los focos que anteriormente se indica que se situarán en la cubierta, serán los mismo que se instalarán en las 4 pistas restantes, 2 de pádel, una de tenis y una de fútbol sala. Los focos son el modelo Foco Proyector LED Premium 200W Mean Well ELG Regulable con precio 345,95€ y se situarían 4 en cada pista de pádel y 6 tanto en la otra pista de tenis como en la de fútbol sala, haciendo un total de 26 (se incluye también los de la pista cubierta).
Por último, la instalación eléctrica que requieren estas placas solares estaría situada en el espacio existente detrás de estas pistas el cual es suficiente (zona rallada). No se pretende profundizar más en este último apartado en este trabajo.

 

 

 


Impacto

Los componentes de este grupo creen que tendría un impacto relativamente grande en la escuela debido, principalmente al cambio estético de parte del recinto y al tiempo en el cual estarían inutilizadas las zonas donde se desarrolla nuestra idea.

Primero de todo, se encuentra un beneficio claro como es la reducción considerable del consumo eléctrico de la Escuela. Sin duda conlleva una bajada en la huella de carbono que tendría la Escuela. El ahorro que produciría, tomando como referencia el precio por kilovatio hora del segundo semestre de 2019 para uso industrial en España, el cual es 0,0889 € por kilovatio-hora, y haciendo cálculos para el ahorro diario y mensual: 500 kwh*0,889=44,45 euros diarios de ahorro; 44,45*30=1333,50 euros mensuales de ahorro. Por otra parte, habría una concienciación más alta en la escuela al encontrar un ejemplo de energía renovable que además aporta a la comunidad estudiantil de forma activa. Por último, el objetivo principal de esta idea se basaba en poder usar las pistas el mayor tiempo posible, con la implantación de esta idea se podría practicar deporte a cualquier hora del día sin importar si fuese de noche o no y se aprovecharía una pista de tenis los días de lluvia.

En contra, también encontramos varios inconvenientes en nuestra idea. Está claro el impacto económico negativo a corto plazo debido al gran desembolso de dinero que supone nuestra idea, superando, a falta de un estudio de costes más a fondo, los 187944,99 euros. También destacar que la necesidad de un cuidado y mantenimiento continuo puede ser un inconveniente, pues al tratarse de una instalación de tamaño considerable, y debido a su situación respecto a la escuela, la limpieza y reparación de las placas podría suponer la inhabilitación temporal de una de las entradas de la escuela y de las instalaciones deportivas. Por último, otro inconveniente importante sería la imposibilidad de usar estas pistas deportivas durante la instalación que calculamos que puede ser en torno a 6 meses y que, para minimizar este daño, se podría realizar en los meses estivales (a partir de junio, por ejemplo).

En definitiva, se trata de un proyecto que, además de ofrecer unos servicios de gran utilidad a los estudiantes de la ETSII, como es el uso de parte de las instalaciones deportivas en situaciones meteorológicas desfavorables, puede servir como ejemplo de concienciación tanto a los estudiantes de la escuela, como al resto de grandes instituciones privadas y públicas, consiguiendo así una sociedad más sostenible basada en el uso de energías renovables.


Institución responsable

La Escuela como órgano de dirección sería la institución responsable de ejecutar y dirigir el proyecto. Por su parte la UPM podría aportar fondos para llevar a cabo la idea o incluso intentar encontrar algún tipo de financiación privada.


Coste estimado

Se calcula un presupuesto máximo de 187944,99€, de los cuales 101376€ estarían dedicados a la compra e instalación de los paneles. También 26 focos, que supondrían un gasto total de 8994,70€ (unidad 345,95€). Estructura, a la cual se dedicarían 67347,29€. En cuanto a la estructura auxiliar el precio es de 10227€. En todo esto se ha tenido en cuenta la mano de obra, transporte e instalación. En menos de 12 años financiado: 1333,50€ por mes* 12 meses por año* 11 años y 9 meses = 188023,50€.


Sobre el autor

Se trata de un grupo de tres estudiantes de primero del Grado en Ingeniería de Organización que les apasiona el deporte. Sin lugar a dudas consideran que su Escuela posee unas grandes instalaciones siendo conscientes de su ubicación y suelen hacer uso de ellas semanalmente. Además, están concienciados con el cuidado del medio ambiente y creen en el proyecto de Carbono cero impulsado por su Universidad, proponen esta idea como granito de arena para conseguirlo.

------------------------------------------------------------------------------------------------

Pablo Jiménez Ruesga

Alejandro Pintos Canario

Carlos Martínez Coronilla