miércoles, 27 de junio de 2012

Envolventes Regladas, paraboloide hiperbólico, hiperboloide de revolución, helicoide

Creada en diciembre de 2008, Actualizada 12 de noviembre de 2014.-
Arq. David Enrique Bono,  ing. civil David Bono

a5673deb@gmail.com       david_e_bono@argentina.com.ar

En el siguiente trabajo de investigación sobre superficies planas y superficies de doble curvatura regladas, desarrollamos una nueva entidad estructural-arquitectónica que denominamos “Envolventes Regladas” como fundamento de: Nuevos Lenguajes Arquitectónicos Regionales Sustentables y de nuevos Modelos de Desarrollo Regional Inclusivos y Sustentables.

Consideramos que la aplicación de esta tipología estructural-arquitectónica constituye una alternativa válida frente al problema de racionalizar y maximizar el aprovechamiento de materiales y métodos constructivos, tanto en la vivienda de interés y promoción social como en grandes edificios, que garanticen el confort óptimo anual priorizando el consumo y la acumulación económica de energías alternativas; así como en el desarrollo de infraestructura estratégica de abastecimiento de estas energías alternativas y de agua para la implementación de Modelos de Desarrollo Regional, Inclusivos y Sustentables.

Dada la extensión del tema presentamos extractos de difusión didácticos de nuestra publicación, con algunos de los fundamentos que consideramos más relevantes:


·Breve introducción a las envolventes regladas


 ·Geometría, Desarrollo de maquetas didácticas


 ·Extractos sobre: Envolventes Regladas Arquitectónicas, Construcción, Cálculo Estructural


 ·Ponencias, Lenguaje Arquitectónico Regional


 ·Desarrollo Regional


·Para implementar estos planes de desarrollo regional, Infraestructura y Equipamiento

         Tanques elevados:
         Jano_animación

         Aerogeneradores de Envolventes Regladas:

         Deshidratadores:
         deshidratador_envolventes_regladas (en desarrollo)

         Transporte fluvial:

 ·Usinas de Envolventes Regladas, diseño y funcionamiento

         Savonius.mov   
         UsinaER_3AF.mov   
         UsinaER_6AF.mov
         UsinaER_12AF.mov

Todos los archivos de difusión son públicos y de libre descarga; alojados en doc.google. Ante problemas de apertura, descarga, actualización o visualización solicitar el archivo a nuestros e-mail y a la brevedad serán enviados al e-mail de origen, (ver también mas abajo: Extractos de difusión comentados e imágenes). 
Para un desarrollo detallado, está la tercera edición revisada y ampliada de nuestro libro:

Envolventes Regladas, en la Arquitectura”
Nuevos lenguajes arquitectónicos regionales sustentables”
ing. civil David Bono, arq. David Enrique Bono, 2010.
ISBN 978-987-05-7977-9

Lejos de agotar el tema, difundimos este material con el fin de fundamentar un debate pendiente hacia el desarrollo crítico en términos sustentables de cada realidad regional.

Por comentarios aclaraciones o consultas, contáctenos en nuestros e-mail:

a5673deb@gmail.com        david_e_bono@argentina.com.ar

Extractos de difusión comentados e imágenes:

·Introducción a las envolventes regladas


https://drive.google.com/file/d/0B52PS2yPkR4OUC1zWUFCVDF4d3c/edit?usp=sharing

Resumen: breve introducción al trabajo de investigación que aquí exponemos, en el cual se desarrolla el cálculo estructural y aplicaciones arquitectónicas de las:

...“superficies regladas planas y de doble curvatura con dos familias de generatrices rectilíneas”...
materializadas como:

...“membranas elásticas” , sólo aptas para trabajar a tracción con materiales de comportamiento elástico conocido ...

o materializadas como:

“cáscaras” , sólo aptas para trabajar a compresión con materiales de
resistencia a la rotura conocida.


Siendo las superficies regladas de doble curvatura: 


el paraboloide hiperbólico, el hiperboloide de revolución de una hoja y el helicoide

Las aplicaciones incluyen cualesquiera de las combinaciones de parcelas de esas superficies, maximizando el aprovechamiento eficiente de un gran número de materiales.

Definimos como “Envolventes Regladas” a las:

...“Superficies regladas con dos familias de generatrices rectas (planas o de doble curvatura) trabajando como membrana elástica, siendo conocido el comportamiento elástico de su material constitutivo; actuando como: diferenciante, configuradora y reguladora
del espacio arquitectónico”...



El desarrollo tipológico de: diseños, prototipos y aplicaciones “configurados” con esta nueva “entidad figurativa” -estructural arquitectónica- abre un amplio campo morfológico hacia nuevos lenguajes arquitectónicos regionales sustentables.

Vivienda Experimental 1985

·Geometría, desarrollo de maquetas:


https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=explorer&chrome=true&srcid=0B52PS2yPkR4OODMxMjY2NTgtNTc3Zi00NmY4LTg0YzQtNjRkOTUwMDlmNGU3&hl=es


https://drive.google.com/file/d/0B52PS2yPkR4OVno1NUUzYWVYb3c/view?usp=sharing

Resumen: esquema didáctico para materializar envolventes regladas en maquetas: virtuales, reales o en prototipos con distintos materiales. El desarrollo de estas maquetas está orientado a facilitar su percepción tridimensional y la relación entre ellas y la geometría. Estas prácticas a distintas escalas promueven la transferencia de conocimientos a métodos y tecnologías constructivas regionales. 

papel, concreto, varillas de madera

·Extractos sobre: Envolventes Regladas Arquitectónicas


http://docs.google.com/gview?
a=v&pid=explorer&chrome=false&api=true&embedded=true&srcid=0B52PS2yPkR4OZjJkODMxMjktNTg1ZC00ZjM4LTgzNDYtYzk5YWNjZjZjMDhk&hl=es


Resumen: en este extracto de carácter general presentamos los fundamentos mas relevantes de las Envolventes Regladas Arquitectónicas.

interior, vivienda experimental 1995

·Extractos sobre: Envolventes Regladas, Construcción


https://docs.google.com/open?id=0B52PS2yPkR4OUXE5SF9jUjdRdWs

Resumen: En este extracto presentamos una acotada descripción fotográfica de prácticas constructivas experimentales con distintos materiales que realizamos entre 1985 y 2006.


estructura metálica, vivienda experimental 1995

·Extractos sobre: Envolventes Regladas, Cálculo estructural


https://drive.google.com/file/d/0B52PS2yPkR4OczUtS3d3Vk5PMTg/edit?usp=sharing


https://drive.google.com/file/d/0B52PS2yPkR4OSGRHZU93dU12SkE/view?usp=sharing

Resumen: Diseño Tipológico y Análisis Estructural. Guía esquemática para el diseño, predimensionado y análisis  estructural de envolventes regladas con software de elementos finitos (FEA). Ejemplos: domo, tanque elevado, cuba.

   

·Ponencias, Nuevos Lenguajes Arquitectónicos Regionales:


https://docs.google.com/open?id=0B52PS2yPkR4ObWx6QWJuSXlQbWc

Resumen: Ponencia de 2011, desarrollo y presentación de esta nueva entidad figurativa: las “envolventes regladas” y su aplicación en la prefiguración y configuración del “espacio arquitectónico” contemporáneo hacia nuevos lenguajes arquitectónicos regionales sustentables; Escenarios Arquitectónicos de Magnitud Comunitaria; Limites de los lenguajes: autoreferenciantes artificiales y foráneos, una alternativa para superarlos.



Ponencia 2011, presentada en el Iº Congreso virtual sobre: “Abordajes del Espacio a través de una mirada multidiciplinar”, Facultad de Artes de la Universidad Nacional de Tucumán del 24 al 28 de octubre de 2011.  www.congresoartes.com.ar


https://drive.google.com/file/d/0B52PS2yPkR4OT2pUelFuc0tXczQ/edit?usp=sharing


Resumen: Ponencia de 2013, desarrollo sobre la “forma” de las envolventes regladas en la relación sujeto-objeto arquitectónico; la representación del sujeto contemporáneo en el espacio arquitectónico; la prefiguración del sujeto del siglo XXI.


Ponencia presentada en el 2º Congreso virtual: “La Forma. Aportes Disciplinares”, Facultad de Artes de la Universidad Nacional de Tucumán del 23 al 27 de septiembre de 2013 www.congresoartes.com.ar

·Desarrollo Regional


https://drive.google.com/file/d/0B52PS2yPkR4OMUdZcjN1NDkwWE0/edit?usp=sharing

Resumen: En Modelos de Desarrollo Regional, la viabilidad de una región socio-ambiental está condicionada por los costos de: extracción, acumulación, transporte y distribución -a distancias razonables- de agua segura, energía eléctrica y producción en general. El relevamiento regional -en el territorio nacional- de: cuencas eólicas, cuencas hídricas, napas freáticas, red vial y distribución de la población, permiten:
...”establecer regiones socio-ambientales aptas para la captación rentable de energía eólica destinada a la generación eléctrica y el bombeo de agua segura para: la población y la producción regional diversificada”...
...”impulsar políticas de estado regionales de: Diversificación Productiva con valor agregado regional y Saneamiento Socio-Ambiental”...

·Para implementar estos planes de desarrollo regional, Infraestructura y Equipamiento


         Tanques elevados:


http://www.youtube.com/watch?v=Wlfq1voxleY

Resumen: Jano -aprovechamiento eólico polifuncional- es una plataforma estructural tipo “cáscara” de ferrocemento, desarrollada según la superficie de un hiperboloide de revolución.
La cara superior soporta rotores eólicos de eje vertical (Savonius, Usinas de Envolventes Regladas); en el volumen superior aloja un tanque de gran capacidad para fluidos y en el volumen inferior una sala de maquinas. La energía mecánica capturada es destinada al bombeo mecánico de fluidos y la generación eléctrica (simultanea o alternada), prevee el acoplamiento de un motor convencional para cubrir períodos sin captación eólica,  acumulación de reserva en baterías de litio, tratamiento del fluido.

Permite estrategias asociadas de: acumulación, potabilización y distribución por gravedad de agua en un área próxima (servicio domiciliario, riego por goteo) y consumo eléctrico (domiciliario, de producción y en acopio de productos perecederos).


Ver:  www.innovar.gob.ar 
Catálogo 2010, Concurso Nacional Innovar 2010 Ministro de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva; categoría Concepto Innovador: Página 210: Jano - Aprovechamiento eólico

         Aerogeneradores de Envolventes Regladas:


http://youtu.be/NenL_R06q-w


https://www.youtube.com/watch?v=7_CtMyTgcDo

Resumen:Usina eólica seudo-helicoidal, es un aerogenerador de eje vertical económico para regiones con vientos regulares de mediana y alta velocidad. La gran cantidad de movimiento que puede capturar permite simultáneamente bombear fluidos y generar electricidad con altas revoluciones. Esta “simultaneidad” permite distribuir la energía mecánica capturada, en función de ambas “demandas de consumo” en tiempo real, regulando el caudal de bombeo permitido.
Funcionalmente, con las proporciones del gráfico, la corona inferior de unos 15 m de diámetro combinada con una segunda polea permitiría obtener 1500 revoluciones por vuelta de rotor, recomendables para la generación de electricidad económica. Sobre esa corona inferior se acoplan los generadores eléctricos a nivel de suelo y en el eje del rotor se acopla una bomba (de tornillo o de pistón).




Maqueta: El rotor de la maqueta se mueve bajo la corriente de aire de un ventilador comercial grande. Las distintas velocidades del ventilador permiten observar cualitativamente como varía el movimiento del rotor, la dirección aproximada del flujo de aire sobre los alabes, etc. Ante distintas direcciones de viento, se verifica que el rotor gira siempre con el mismo sentido.
Ver:  www.innovar.gob.ar
Catálogo 2010, Concurso Nacional Innovar 2010 Ministro de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva; categoría Concepto Innovador: Página 213: Usina eólica seudo-helicoidal
Exposición: Setiembre 2012, Exposición Predio de Tecnópolis, Pabellón del Concurso Innovar 8º Edición




http://youtu.be/GEJPZ5f-vQ8


https://www.youtube.com/watch?v=QwnQbjXsEm4


Resumen: Es un aerogenerador de eje vertical para la producción de electricidad con altas revoluciones, en regiones con vientos regulares de baja velocidad. Lo definimos como aerogenerador de “vórtice” porque sus alabes fijos perimetrales desvían la acción del viento externo en una trayectoria tangencial-ascendente, incrementando la velocidad angular del vórtice interno que moviliza el rotor eólico instalado en la parte superior. Sólo es necesario un rotor-generador económico de “alabes planos” con ángulo de incidencia regulable para administrar la cantidad de movimiento del aire a capturar.




Maqueta: El rotor de la maqueta se mueve bajo la corriente de aire de un ventilador comercial grande. Las distintas velocidades del ventilador permiten observar cualitativamente como varía el movimiento del rotor, la dirección aproximada del flujo de aire sobre los alabes fijos, etc. Ante distintas direcciones de viento se verifica que el rotor gira siempre con el mismo sentido.
Ver:  www.innovar.gob.ar
Catálogo 2010, Concurso Nacional Innovar 2010 Ministro de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva; categoría Concepto Innovador: Página 216: Generador eólico de vórtice

         Deshidratadores:

Deshidratador de Envolventes Regladas (en desarrollo)

http://


Resumen: “Secadero de cereales y legumbres”. Deshidratador eléctrico de granos continuo con circulación forzada de aire caliente y abastecimiento energético eólico. El aire natural es insuflado por ventiladores al interior del deshidratador donde una trama de paneles con calefactores lo calientan hasta alcanzar cierta temperatura en función del tipo de grano y la humedad que contiene. Luego, el aire caliente pasa a través de los granos alojados entre los dos cilindros internos de chapa perforada, absorbiendo su humedad, siendo expulsado al exterior con el extractor de aire superior. La carga y descarga de granos se realiza con un elevador de cangilones y una cinta transportadora. Toda la energía eléctrica necesaria para alimentar calefactores y motores -de ventiladores, cinta transportadora, rodillos de descarga, elevador de cangilones, extractor, etc- es producida por los generadores eléctricos ubicados en la parte superior, movilizados por el rotor de una usina de envolventes regladas. El juego de poleas adoptado entrega 1500 revoluciones en los generadores por cada vuelta de rotor.



Carga y descarga de granos alternada, Corte esquemático del deshidratador

         Transporte fluvial:


http://www.youtube.com/watch?v=aKskaummC-g&feature=share&list=ULaKskaummC-g


http://youtu.be/LMSIVSm7usQ

Resumen: Barcaza económica tipo catamarán propulsada con un motor eólico. Desarrollada para: pesca comercial, transporte fluvial de cargas generales y servicios itinerantes (pasajeros, hospital móvil, compraventa de provisiones, etc). Navega con una tripulación mínima, siguiendo cualquier rumbo -independientemente de la dirección del viento- por cuencas fluviales de poca profundidad, localizadas en regiones eólicas aptas. Reduce costos y tiempos de amortización, disminuye la contaminación ambiental. Representa una oportunidad para promover la inclusión social, la diversificación productiva regional y el tráfico entre las comunidades ribereñas isleñas y rurales de la región Noreste de la Argentina (pescadores, horticultores, engorde del ganado, etc.) Promueve en general el transporte fluvial de cargas.




Ver: www.innovar.gob.ar
Catálogo 2012, Concurso Nacional Innovar 2012  Ministro de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva; categoría Concepto Innovador: Página: 252 Barcaza con Motor Eólico

Exposición:Setiembre 2012, Exposición Predio de Tecnópolis, Pabellón del Concurso Innovar 8º Edición


 ·Usinas de Envolventes Regladas, diseño y funcionamiento


https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=explorer&chrome=true&srcid=0B52PS2yPkR4OY2I2NjgzYTYtMTJkZS00YjIyLWI4N2EtMzk2M2MyMjJhZmU3&hl=es

Resumen: En una primera aproximación al tema, con la finalidad de explicar el diseño y el funcionamiento de las usinas, interpretamos la acción del viento sobre los alabes de la usina como una carga estática, es decir una “fuerza” actuando sobre cierta área.


https://drive.google.com/file/d/0B52PS2yPkR4ONGJOT0MzeWlMaWs/edit?usp=sharing

Resumen: En esta segunda aproximación, reunimos algunos estudios preliminares para interpretar la acción del viento sobre los alabes de la usina, al ser generada por el “flujo de un fluido”.

En un período completo, la generatriz horizontal del rotor va ocupando distintas posiciones modificando el flujo del fluido y los resultados (FEA). Hemos desarrollado series cada 10º de resultados de un período completo de cada rotor disponibles en formato de video.

Rotor Savonius:


https://www.youtube.com/watch?v=fj0Tz8bx2xk&feature=youtu.be

Usina de Envolventes Regladas con 3 alabes fijos perimetrales:


https://www.youtube.com/watch?v=antN3wm2jM0&feature=youtu.be

Usina de Envolventes Regladas con 6 alabes fijos perimetrales:


https://www.youtube.com/watch?v=BvoLwuW6m44&feature=youtu.be

Usina de Envolventes Regladas con 12 alabes fijos perimetrales:


https://www.youtube.com/watch?v=MoAQLfc8hLc&feature=youtu.be

….......................................................................

Por comentarios aclaraciones o consultas, contáctenos en nuestros e-mail.

Arqto. David Enrique Bono, 12 de abril de 2014.-

Contacto:  a5673deb@gmail.com  david_e_bono@argentina.com.ar

http://envolventes-regladas.blogspot.com


villa Carlos Paz, Córdoba, Argentina, Sudamérica.-