Consumo autosuficiente aplicado a la vivienda tradicional mallorquina

Margalida Beltran Borràs

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Trabajo Fin de GradoMargalida Beltran Borràs

Tutor: Iker Alzola MolinaDepartamento Tecnológico

Curso 2020-2021Grado en ArquitecturaEscola Tècnica Superior d’Arquitectura de BarcelonaUniversitat Politècnica de Catalunya

Consumo autosuficiente aplicado a la vivienda tradicional mallorquina

Fig. 01 Paraje de molinos, Muro

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La falta de suministros en la arquitectura rural en Mallorca es un hecho que sigue existien-do, por este motivo es importante llevar a cabo un estudio para mejorar las condiciones de las viviendas aisladas que carecen de conexión de las redes de suministros generales, como electricidad, agua potable o la recogida de aguas residuales.

Para ello es destacable el planteamiento de la autosuficiencia como una utopía rural que podría resolverse a partir del estudio de la arquitectura en dos aspectos importantes: a nivel constructivo y a partir de los suministros. Centrándose en la rehabilitación, el desa-rrollo teórico del sistema autosuficiente de una vivienda puede aplicarse a las viviendas tradicionales en suelo rústico de Mallorca. Por esta razón, es necesario el estudio de la tipología de vivenda escogida y su sistema de climatización.

La motivación principal para llevar a cabo este estudio se debe a la recuperación de las vi-viendas abandonadas que carecen de confort en el centro de la isla, exentas de las ciudades o pueblos. Para esta rehabilitación los objetivos de la investigación son la obtención de un confort mínimo a partir de la autosuficiencia, el acondicionamiento a partir de la construc-ción, la exposición de los sistemas de suministros aplicables a las viviendas aisladas y la demostración de la aplicación del estudio realizado.

Para el desarrollo de la memoria, la metodología del trabajo se basa principalmente en la búsqueda de información a través de libros y páginas web especializadas en el tema, ade-más de visitas a viviendas tradicionales y entrevistas con personas destacables implicadas en algunos de los contenidos del trabajo.

Partiendo de la autosuficiencia, el progreso de la investigación se desenvuelve des del pun-to de vista constructivo y a través de los suministros para conseguir el acondicionamiento del edificio. Una vez entendida la parte teórica que conforma la parte autosuficiente, toma importancia la vivienda tradicional mallorquina como ámbito práctico para llevar a cabo la aplicación de la autosuficiencia total o parcialmente.

Como resultado final, el proyecto práctico expone las conclusiones sobre las probabilida-des que tienen de conseguir la autosuficiencia además de proponer un manual de instruc-ciones a seguir a cabo para conseguir ser autosuficiente.

En definitiva, la necesidad de autosuficiencia actualmente es un problema que puede pro-ponerse como una solución para el futuro, para que la arquitectura sea más amable con el medio ambiente y no sea dependiente de grandes sistemas de contaminación que destru-yen nuestro planeta.

PALABRAS CLAVE: autoconsumo, autosuficiencia, energía renovable, Mallorca, rehabilitación, sostenibilidad.

Resumen

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Prefacio

Motivaciones para realizar el es-tudio

- El aislamiento de las casas rurales mallor-quinas, que requieren un mínimo de sumi-nistros : agua potable, electricidad, alcanta-rillado- Los recursos que se encuentran en la isla, como la energía solar o eólica, para aprove-charlas mejor- El conocimiento de las carencias de los edificios exentos de las ciudades o pueblos para poder resolverlos- La aplicación de placas solares para poder ponerlo en práctica en un futuro- La rehabilitación de los molinos tradicio-nales de Mallorca

Experiencia Universitaria¿Por qué la elección del tema?

En la universidad se tratan los temas elabo-rados de manera teórica en casos ubicados en ciudades, pero no se tiene en cuenta la edificación exenta que no puede conectar-se a los suministros necesarios. Por este motivo el estudio se realiza en Mallorca, ya que la mayoría de edificios aislados de las ciudades o pueblos necesitan un mínimo ni-vel de autosuficiencia.

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Índice

0. Introducción

1. Autosuficiencia 1.1 Introducción 1.2 Contexto histórico: cambio climático 1.3 Contexto geográfico: Mallorca 1.3.1 Tipologías de viviendas aisladas 1.3.1.1 Viviendas temporales 1.3.1.2 Viviendas permanentes 1.3.1.3 Tipologías según las comarcas de la isla 1.3.2 Evolución de la distribución de la vivienda 1.3.2.1 A una agua 1.3.2.2 A dos aguas

2. Acondicionamiento 2.1 Principios básicos 2.2 Arquitectura pasiva 2.3 Construcción 2.3.1 Variables del entorno 2.3.2 Variables de habitabilidad 2.3.3 Variables formales 2.3.4 Variables constructivas 2.4 Climatización de la vivienda mallorquina

3. Suministros 3.1 Electricidad 3.1.1 Consumo de energía eléctrica 3.1.1.1 Electrodomésticos 3.1.1.2 Iluminación 3.1.1.3 Climatización 3.1.1.4 Calentador eléctrico para conseguir ACS 3.1.2 Cuantificación de los recursos energéticos 3.1.3 Energía solar fotovoltaica 3.1.3.1 Introducción 3.1.3.2 Potencial fotovoltaico en Mallorca 3.1.3.3 Componentes del sistema 3.1.4 Energía eólica 3.1.4.1 Introducción 3.1.4.2 Potencial eólico Mallorca 3.1.4.3 Energía minieólica 3.2 Agua 3.2.1 Pozos 3.2.2 Cisterna 3.2.4 Aljibe 3.3 Alcantarillado 3.3.1 Depuradora doméstica 3.4 Residuos

4. Caso de estudio

5. Conclusiones

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Listado de ilustraciones y tablas

Planteamiento del tema

Cuando buscas información sobre la auto-suficiencia de un edificio, automáticamente habla exclusivamente de la energía, pero también debemos tener en cuenta otros te-mas importantes como el agua, los residuos o las aguas residuales. Además de pensar en la autosuficiencia relacionada con las insta-laciones, también se debe tener en cuenta a nivel constructivo, tanto en obra nueva como en rehabilitación.

Objetivos

- Estudiar la arquitectura aislada de Mallor-ca para poder imponerle la autosuficiencia- Exponer las acciones a llevar a cabo en una rehabilitación - Aprender sistemas de generación de ener-gía renovables- Conseguir un modelo autosuficiente- Demostrar la eficiencia del proyecto con un ejemplo práctico

0. Introducción

Metodología

- Búsqueda de información en bibliotecas, internet.- Investigación sobre los casos de estudio en Mallorca: visitas, entrevistas con arqui-tectos, empresas.- Entrevista Aina Serrano, visita a museo de molinos acompañada del ingeniero Pep Pascual, entrevista con Miquel Ramis, mo-linero.

Marco Teórico

Proyecto realizado en la comunidad de las islas Baleares, en concreto en la isla de Ma-llorca, sobre la tipología edificatoria de los sectores: residencial.

Fig. 01 Paraje de molinos, Muro

Fig. 02 Esquema y simbología del estudio

Fig. 03 Interpretación del fenómeno natural del efecto invernadero

Fig. 04 Islas Baleares

Fig. 05 Barraca “d’establidor” de Miquel Ballester redibujada

Fig. 06 Edificación de Levante de Miquel Ballester redibujada

Fig. 07 Comarcas de Mallorca

Fig. 08 Vivienda a una agua de Miquel Ballester redibujada

Fig. 09 “Cases velles Son Lluis”, Porreres de Miquel Ballester redibujada

Fig. 10 Francis D. K. Ching, Ian M. Shapiro. 2015, “Arquitectura ecológica, un manual ilustrado”,

Gustavo Gili (Eds). p.23

Fig. 11 Esquema redibujado de Eshaus Casas Pasivas

Fig. 12 Detalle constructivo reinterpretado de varios detalles del libro “Elementos Básicos de la

Arquitectura Popular de Mallorca” de Eugenio de la Fuente y Pedro Rabassa

Fig. 13 Reinterpretación esquema de Acondicionamientos y Servicios II

Fig. 14 Gráfico de Svea Solar

Fig. 15 Gráfico de Aguilar, A. L. (2012) Iluminación artificial en viviendas

Fig. 16 Esquema diferencia placas solares

Fig. 17 Desconexión de la red con autoabastecimiento a partir de energía solar

Fig. 18 Características de placa solar fotovoltaica

Fig. 19 Plano IDEIB, aptitudes instalación solar

Fig. 20 Esquema componentes sistema solar fotovoltaico

Fig. 21 Aprovechamiento del viento como recurso

Fig. 22 Esquema componentes sistema mixto solar-eólico

Fig. 23 Plano IDEIB, aptitudes instalación eólica

Fig. 24 Gráficos redibujados del departamento de cultura, patrimonio y política lingüística,

Consell de Mallorca

Fig. 25 Gráficos redibujados del departamento de cultura, patrimonio y política lingüística,

Consell de Mallorca

Fig. 26 Dibujo propio esquema funcionamiento de un aerogenerador doméstico

Fig. 27 Esquema componentes sistema eólico

Fig. 28 Plano IDEIB, red hidrográfica de Mallorca

Fig. 29 Sección del terreno con dos tipos de pozo, dibujo propio

Fig. 30 “Sa Cisterna” de Miquel Ballester redibujada

Fig. 31 Diferentes partes de un aljibe de Miquel Ballester redibujadas

Fig. 32 Esquema propio depuradora doméstica, ecodena

Fig. 33 Esquema propio fosa séptica

Fig. 34 Esquema propio sistemas naturales de fitodepuración y evapotransmisión, ecodena

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1. Autosuficiencia

1.1 Introducción

La autosuficiencia aplicada a la arquitectura es una cualidad necesaria actualmente para frenar la explotación de recursos no renovables, además de impulsar la autonomía de las viviendas que carecen de conexión con cualquier tipo de alimentación exterior. Para con-seguir que una vivienda sea autónoma sin alterar las propiedades de la Tierra debe enun-ciarse la autosuficiencia, el abastecimiento de uno mismo, en el caso de una vivienda unifa-miliar, la desvinculación total de los suministros como serían el agua, el gas, la electricidad y el alcantarillado.

“La arquitectura autosuficiente podría definirse como aquella en la que el balance entre demanda de energía y aporte de renovables es igual a cero. El balance neto, o autosufi-ciencia energética de la edificación, se presenta como uno de los retos contemporáneos más urgentes en el sector de la construcción”. 1 Es por eso que debe considerarse la auto-suficiencia desde los dos puntos claves de la arquitectura: la construcción, para evitar una demanda mayor de energía, y los suministros, para así aportar la energía necesaria.

Este estilo de vida no debe entenderse como un paso atrás, es decir, como la vuelta a una supervivencia individual. Se trata de una emergencia ambiental de la cual la arquitectura debe ser partícipe y dirigirse hacia un proceso autosuficiente a partir de energías renova-bles y aprovechando los recursos naturales para evitar la continua explotación de la Tierra. Es necesario que la arquitectura sea más amable con el medio ambiente y ayude a mante-ner con vida lo que nos queda de planeta.

Es necesario apostar por el proyecto autosuficiente aunque actualmente sea más econó-mica la explotación de los combustibles agotables. Se trata de una inversión a largo plazo, porque la implantación de tal autonomía implica un incremento del precio de construcción que va a amortizarse con la falta de facturación de los suministros a los cuales se debe es-tar conectado en caso de no ser autosuficiente.

Aunque en algunas ocasiones se entiende la autosuficiencia de una vivienda como la inde-pendencia energética exclusivamente, porque uno de los motivos por los que se apuesta por este modo de vida es la energía libre para la calefacción, es necesario prestar aten-ción a todas las conexiones imprescindibles de una vivienda, así como el agua u otros. La descentralización del control sobre los suministros es otro de los motivos que favorece la independencia de la vivienda, sobretodo en el caso de las edificaciones exentas de las ciudades que tienen dificultades para estar conectadas a las redes, el objetivo principal de este estudio.

La crisis energética que se asoma, causada por la falta de combustibles, precisa de la apues-ta en la construcción por energías renovables que además de impedir que se agoten éstos, fomenta un ahorro energético necesario para la sociedad del futuro. Para evitar malgastar el capital del cual aún disponemos, la autonomía de la vivienda puede ser parte de la solu-ción. Para ello se aprovecha la energía que incide sobre ésta.

1 Miguel Ángel Díaz Camacho. 2020, “Arquitectura y cambio climático”, Los libros de la catarata (Eds). cap 4,

Arquitectura y lugar

Fig. 02 Esquema y simbología del estudio

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Autosuficiencia

1.2 Contexto histórico: cambio climático

Aunque en este proyecto se opte por la autosuficiencia para la descentralización del con-trol de las redes o suministros por la cantidad de viviendas aisladas que carecen de tales conexiones, también es muy importante desarrollar la idea para promover que la arqui-tectura sea un cambio favorable para el cambio climático. Por este motivo es necesario explicar cómo estamos actualmente y cómo debemos actuar como arquitectos delante de esta crisis medioambiental.

La arquitectura autosuficiente forma parte de la solución a la crisis medioambiental. Al tra-tarse de una arquitectura independiente y que se vale de sí misma, promueve la produc-ción de energía de manera sostenible además de invertir en una construcción ecológica que ayude a ser lo más respetuosa con el medio ambiente.

El sector de la construcción es uno de los principales consumidores de energía y recursos, por este motivo, tal como se explica en el libro Arquitectura y cambio climático de Miguel Ángel Díaz Camacho, la arquitectura debe presentarse como un activo ambiental, es decir, deben aplicarse tecnologías pasivas tanto en obra nueva como en rehabilitación para ra-lentizar el cambio climático.

Actualmente, delante de esta crisis global medioambiental, provocada por un abuso de los recursos que ofrece el medio ambiente, urgen nuevos instrumentos y herramientas que establezcan un punto de inflexión en la relación entre la naturaleza y el ser humano. Para ello debemos aprovechar las nuevas tecnologías y los conocimientos de la experiencia, es decir, sacar partido a los nuevos instrumentos desarrollados para sustituir a los sistemas perjudiciales y aprovechar algunos métodos antiguos para evitar algunos procedimientos nocivos.

De este modo, la arquitectura forma parte de una transformación importante, ya que tiene bastante peso sobre esta crisis producida por la revolución industrial. “La energía necesa-ria para la construcción, el mantenimiento y el uso de los edificios supone el 40% del con-sumo energético en la Unión Europea. Un tercio de las emisiones globales de CO2 equiva-lentes, principal indicador del cambio climático, tiene su causa en la construcción y el uso de los edificios .” 2

Es MurterarSon Reus

Cas Tresorer

Concentración de CO 2

Radiación absorbidaRadiación reflejada

2 Micheel Wassouf. 2014, “De la casa pasiva al estándar passivhaus. La arquitectura pasiva en climas cálidos.”,

Gustavo Gili (Eds). p. 8

Fig. 03 Interpretación del fenómeno natural del efecto invernadero

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Autosuficiencia

1.3 Contexto espacio-temporal: Mallorca

¿Porqué Mallorca?Para el desarrollo de esta investigación, el emplazamiento escogido es Mallorca, la mayor isla de las Baleares situada en el mar Mediterráneo. Esta elección se debe al interés por la necesidad de implantar la autosuficiencia por falta de confort en la zona interior de la isla. Actualmente las islas Baleares sufren una sobreexplotación de sus costas por el turismo, por este motivo es necesario apostar en un futuro por ocupar el interior.

ProblemaEn Mallorca existe un problema, la falta de confort en las viviendas rústicas. La escasez de estudios sobre la arquitectura tradicional mallorquina produce el desconocimiento sobre la construcción3, causando el abandono de éstas, por esta razón es importante investigar sobre la vivienda tradicional de Mallorca.

SoluciónAnte la falta de confort de las viviendas de interior de la isla, se formula solucionar este problema a partir de la autosuficiencia a nivel de suministros, es decir, el tratamiento de las instalaciones de una vivienda construida.

Época de las viviendas tradicionalesPara este estudio, la temporalidad de la edificación en suelo rústico es determinante. La arquitectura rural no experimentaba con las modas de diferentes estilos arquitectónicos, sino que lo hacía según necesidad. Las tipologías mencionadas a continuación pueden abarcar una gran parte histórica que va principalmente desde la época islámica, siglo X al XIII, la época gótica, siglo XIII y la conquista y las ordenaciones de Jaime II, siglo XIV.

Es en la útima época cuando se establece una tipologia de vivienda perdurable y muy pro-pia de la isla. Los edificios de arquitectura sencilla son dificiles de fechar con mucha certe-za, por este motivo en este estudio, se tratan las viviendas típicas de la última época que han evolucionado según necesidades.

Para proceder a proponer soluciones es necesario entender las tipologías de viviendas de Mallorca.

3 Miquel Ballester Julià. 2013, “Habitatges tradicionals“, Edicions Universitat de les Illes Balears. p. 13

Fig. 04 Islas Baleares

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Autosuficiencia1.3.1 Tipologías de viviendas aisladas

1.3.1.1 Viviendas temporalesEn primer lugar es necesario introducir las barracas, un tipo de construcción aislada muy antigua donde se hospedaba la gente que trabajaba en el campo una temporada del año. Actualmente estas edificaciones estan en total desuso ya que son de tamaño muy reducido y no cumpliría ninguna normativa de habitabilidad. Son casetas de planta rectangular con un solo portal, que según su ubicación, distribuía el espacio de dos formas: si el portal se situaba en la fachada alargada, éste creaba dos espacios separados, uno para las personas y el otro para los animales, mientras que si se situaba en la fachada corta, facilitaba la es-tructura de la cubierta, pero el espacio era uno solo, situando a los animales al fondo y la vida cotidiana cerca del portal, teniendo poco resguardo y con los animales pasando dia-riamente. Su construcción suele ser en seco y con materiales completamente autóctonos. Son edificaciones sencillas y austeras.

1.3.1.2 Viviendas permanentesPor otro lado, se encuentran multitudes de fincas rústicas en la isla con viviendas desvin-culadas de lo urbano que disponían de las comodidades necesarias de la Edad Media. En esa época la población estaba muy jerarquizada, lo cual afectó a la construcción rústica de Mallorca.

Para empezar, es esencial conocer las clases que formaban parte de la comunidad que re-sidía en estas viviendas. En la cumbre de la pirámide se sitúa el señor, el dueño de la finca y de las construcciones que se encuentran en ella. Seguido del señor, aparece la figura del amo, el encargado de dirigir la finca, quien tiene bastante poder, ya que el señor no reside nunca en estas fincas, porque son su segunda residencia, por lo tanto el amo está a cargo de todo, estableciendo un papel importante en la construcción de la vivienda. Por último, los trabajadores que se encargaban de la finca también tenían hospedaje en tales construc-ciones, pero no siempre en una edificación de grandes dimensiones, sino que se construían pequeñas residencias cerca del trabajo establecido.

Este escalafón condicionó las tipologías de vivienda en suelo rústico que conocemos hoy en día, dejando un patrimonio de edificaciones exentas de las posesiones que perdieron su función por la falta de trabajo de campo. A día de hoy, estas construcciones forman parte de diferentes solares que se han ido generando como particiones hereditarias, es decir, se dividieron según descendientes. La mayoría de estas edificaciones se rehabilitaron para amparar familias humildes que dedicaron su vida a trabajar el trozo de parcela que facilitó su supervivencia. Pero también se hallan edificaciones en desuso que requieren una reha-bilitación, ya que las restricciones constructivas en suelo rústico son muy estrictas y impi-den la reconstrucción de estas edificaciones en caso de estar muy deterioradas, además de impedir nuevas construcciones según dimensiones de las parcelas.4

Por consiguiente, la preocupación por el porvenir de estos edificios conduce a esta inves-tigación.

4 Ley 6/1997, de 8 de julio, del Suelo Rústico de las Islas Baleares. Capítulo IV, Artículo 25

Fig. 05 Barraca “d’establidor” de Miquel Ballester redibujada

Fig. 06 Edificación de Levante de Miquel Ballester redibujada

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Autosuficiencia

Para la elección de una zona óptima para el desarrollo de esta investigación es necesario entender la construcción de cada parte de la isla, como viene definida en el libro “Habitat-ges tradicionals” de Miquel Ballester.

Empezando por la Sierra de Tramuntana, esta comarca es la que presenta más dificultades a la hora de construir, por esto no se encuentran viviendas aisladas por esta zona.

Siguiendo un orden geográfico, el Raiguer es la comarca que viene después, siendo la mejor zona para construir, por la buena orientación, el clima y la gran cantidad de materiales que presenta el territorio. Es la que presenta condiciones más óptimas para las viviendas.

El Pla de Mallorca se situa en el centro de la isla y como indica su nombre es la zona más llana de la isla, pero la construcción presenta dificultades en esta área porque los asenta-mientos de las viviendas son problemáticos a causa del terreno arcilloso que presenta.

Levante, es la zona cercana a la costa sud este llena de calas que ponían en peligro las vi-viendas aisladas del centro de la comarca, porque tenían fácil acceso desde el mar para ser atacadas y conquistadas. Por este motivo las construcciones de esa zona presentaban mu-chos elementos característicos de defensa y protección, como los barrotes en las ventanas de planta baja.

La comarca Migjorn es la parte sud de la isla, la cual presenta las mismas características que Levante además de contar con buena piedra.

Por último la comarca de Palma se caracteriza por contar con arquitectura barroca y pala-tina desproporcionada de la extensión de la finca, la cual ha quedado integrada en la ciudad actual. Por lo tanto este ámbito queda excluido por falta de viviendas aisladas.

En conclusión, la mejor zona para aplicar la autosuficiencia es la comarca del Raiguer, ya que cuenta con gran parte de las viviendas aisladas que se encuentran en la isla y carece de conexión a las redes generales de agua, electricidad o alcantarillado, causada por la cer-canía a la Sierra de Tramuntana.

Raiguer

Pla de

Mallorca Levante

Migjorn

Palma

Sierra de Tramuntana

1.3.1.3 Tipologías según las comarcas de la isla

Fig. 07 Comarcas de Mallorca

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Autosuficiencia

1.3.2 Evolución de la distribución de la vivienda

Esta variación según estructura es necesaria para definir mejor la tipología de vivienda a la cual se le puede aplicar el estudio, aunque por lo general, las dos tipologías podrían contar con la aplicación de la autosuficiencia.

1.3.2.1 A una agua

Se trata de la tipología más antigua. Este tipo de vivienda se divide en tres partes más o menos simétricas, a causa de la situación del portal, en el centro de la fachada principal.

En un extremo de la vivienda se encuentra la cocina, con una gran chimenea y un techo bajo donde poder dormir, ya que es la zona más caliente de la casa. Al otro extremo, un techo divide el espacio en dos, la parte inferior sirviendo como dormitorio y la parte superior como desván.

Tras descubrir las medianeras, ya que al ser tan antiguas solo contaban con los muros de carga, se separa la cocina y el dormitorio principal del resto de casa. Con la aparición de la planta superior se introduce la escalera, la cual no causa variaciones importantes en la distribución de esta tipología de vivienda.

1.3.2.2 A dos aguas

Esta otra tipología puede contar o no con una arcada central que organice la vivienda. Esta variación puede ser una ampliación de una vivienda a una agua o ser construida de tal ma-nera. Este tipo de vivienda ya cuenta con más espacio y se divide de la misma manera que la anterior pero añadiendo habitaciones a la parte del nuevo faldón, aunque la ordenación puede variar y añadir nuevos espacios como el comedor.

Tras conocer mejor las tipologías de vivienda que se encuentran en Mallorca, es preciso continuar el estudio a través de la construcción, es decir, determinando las características constructivas más favorables que pueden aplicarse a este tipo de viviendas.

Casa

Dormitorio

Cocina

Establo

Habitaciones

Habitación

EntradaCocina

Fig. 08 Vivienda a una agua de Miquel Ballester re-

dibujada

Fig. 09 “Cases velles Son Lluis”

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2. Acondicionamiento

Aunque uno de los motivos por el interés en la rehabilitación de las viviendas rústicas sea la estricta normativa, la cual no permi-te obra nueva si ya se dispone de una cons-trucción existente, es más importante pen-sar en la huella ecológica, porque el derribo o las nuevas construcciones requieren un consumo de energía que se aspira a evitar.

Este trabajo está enfocado en la rehabi-litación a través de las instalaciones para conseguir unas condiciones de confort im-prescindibles a día de hoy. Pero para ello, se requieren unas condiciones constructivas óptimas para llevar a cabo un buen proyec-to de instalaciones autónomas de las redes generales.

2.1 Principios básicos

Para conseguir un modelo independiente de vivienda autónoma a través de los suministros debe considerarse la construcción como parte fundamental. Por tanto se contempla la ar-quitectura ecológica y sostenible, así como la arquitectura pasiva.

Los principios que ayudan a promover una arquitectura sostenible y autosuficiente en la construcción son los siguientes:

Ante todo lo más importante es entender el edificio como una envolvente que tiene la fun-ción de proteger de los agentes externos como el sol, el agua, el viento o incluso seres vi-vos. Esto implica que el edificio debe entenderse como uno solo, analizándose desde fuera a dentro.

Por otro lado, las capas que forman la envolvente deben asegurar una continuidad para el buen acondicionamiento. Sobretodo es destacable la envolvente térmica, cuya continui-dad ha tomado importancia y es trabajada con mayor desempeño, evitando discontinuida-des o puentes térmicos.

Es preciso tener en cuenta el papel que tienen los costes en un proyecto que arriesga por la autosuficiencia. Debe entenderse el coste adicional como una oportunidad, en vez de un obstáculo. Ya que en la construcción convencional no se analizan los costes a lo largo de todo el ciclo de vida, porque si así se hiciera, la vida útil de un edificio autosuficiente sería mucho más económica. Para ello ya se cuentan con modelos de simulación energética, los cuales evalúan las ventajas y inconvenientes de un proyecto para así poder comparar con los costes energéticos futuros. 5

0 10 20 30 40 50 Edad del edificio en años

Co

stes

acu

mu

lad

os

Edificio convencional

Edificio energéticamente

eficiente

Edificio sostenible

5 Francis D. K. Ching, Ian M. Shapiro. 2015, “Arquitectura ecológica, un manual ilustrado”, Gustavo Gili (Eds).

p.24

Fig. 10 Francis D. K. Ching, Ian M. Shapiro. 2015, “Arquitectura ecológica, un manual ilustrado”, Gustavo Gili

(Eds). p.23

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Acondicionamiento

2.2 Arquitectura pasiva

Aunque el objetivo del estudio no comparte la definición principal de la arquitectura pasiva como aquella que puede garantizar el confort climático solo a través del aire de la ventila-ción suministrando la energía para la calefacción y refrigeración, es importante entender todos los beneficios que aporta este tipo de construcción para conseguir que la autosufi-ciencia sea factible.

“Es mucho más fácil ahorrar energía que producirla” 6 , por este motivo se opta por siste-mas de ahorro de energía y una construcción beneficiosa, como el estándar passivhaus. “La arquitectura pasiva, definida como aquella que se adapta a las condiciones climáticas de su entorno.” 7 Con el objetivo de maximizar la eficiencia energética, reducir la huella ecológica del edificio y reducir al máximo el consumo de energía.

Ya que el objetivo es conseguir el confort mínimo en una vivienda, se entiende que el siste-ma passivhaus puede beneficiar al estudio realizado porque sus objetivos son llegar a unas demandas energéticas muy bajas y un confort climático alto, por este motivo se introducen sus principios básicos:

La envolvente debe tratar adecuadamente con un buen aislamiento térmico, acompañada de una buena inercia térmica conseguida por el grosor de la envolvente, además de evitar puentes térmicos, tener una hermeticidad al paso del aire y unas ventanas y puertas de altas prestaciones que favorezcan a ésta. Por último, una buena ventilación que asegure la calidad higiénica de los espacios interiores, la cual puede ser natural, híbrica o controlada de doble flujo con un recuperador de calor.

6 Brenda y Robert Vale. 1977, “La casa autónoma”, Gustavo Gili (Eds). Capítulo ¿En qué consiste una casa autó-

noma?7 Micheel Wassouf. 2014, “De la casa pasiva al estándar passivhaus. La arquitectura pasiva en climas cálidos.”,

Gustavo Gili (Eds). p. 7

Fig. 11 Esquema redibujado de Eshaus Casas Pasivas

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Acondicionamiento

Las variables condicionantes de la construcción son sistemas pasivos que aseguran el bien-estar térmico a partir de elementos constructivos, la actividad o incluso el clima. Por eso son aspectos decisivos para la investigación.

2.3.1 Variables del entorno“La arquitectura pertenece a un lugar” 8

Principalmente la orientación es el parámetro que acredita la correcta posición del edificio, siendo sur para la arquitectura mediterránea. También ejerce gran influencia la topografía, ya que el edificio puede situarse en tres posiciones: enterrado, favorece el aprovechamien-to de la temperatura constante con el terreno además de la reducción de la superficie en contacto con el exterior; apoyado, proporciona continuidad entre interior y exterior con el espacio circundante, además de conseguir espacios de control climático intermedios; elevado, ofrece vistas y una mejora de la captación solar y la brisa. Aparte también debe tenerse en cuenta la compacidad, ya que la superficie en contacto con el exterior puede ser perjudicial para las condiciones climáticas del edificio.

2.3.2 Variables de habitabilidadLos criterios de habitabilidad establecidos son la gestión de la energía, el metabolismo, el clima y la actividad de los habitantes. Por este motivo deben contemplarse las cargas tér-micas, ya que modifican la temperatura del aire interior y además pueden aprovecharse como en el estándar Passivhaus con recuperadores de calor. También es necesario tratar las fuentes de calor naturales como la radiación solar. Además de innovar con la flexibilidad del acondicionamiento térmico en vez de uso, esto significa construir espacios de uso flexi-ble a partir de herramientas de control climático, por ejemplo la vegetación.

2.3.3 Variables formalesSe trata del conjunto de parámetros que determinan la proporción del volúmen además de su permeabilidad, la materialidad y los acabados exteriores. El edificio debe gestionar la radiación solar que incide sobre la envolvente para conseguir un consumo mínimo de energía, el viento, para la ventilación natural y el agua, para evitar infiltraciones que cau-sen patologías. Para ello se beneficia de sistemas como el patio o el umbral, vacíos integra-dos en la arquitectura que favorecen la ventilación natural potenciando las condiciones

del espacio habitable interior. Más aún debe beneficiarse del hueco, parte fundamental en la configuración del proyecto arquitectónico. Las características como la dimensión, la proporción, la protección o la posición deben determinar un adecuado soleamiento y una ventilación natural, a parte de una buena iluminación natural y vistas.

2.3.4 Variables constructivasPara gestionar la energía y los recursos debemos considerar la construcción como un com-ponente esencial, tanto en la nueva construcción como en la rehabilitación.

De entrada un aspecto fundamental a tener en cuenta en la construcción es la materialidad. Desde materiales más tradicionales como la piedra, la madera, el hormigón, la cerámica o el vidrio hasta nuevos productos derivados del desarrollo tecnológico como el vidrio solar, el hormigón biológico o los plásticos sintetizados a partir de compuestos vegetales. Estos materiales presentan características termodinámicas importantes la hora de construir un nuevo edificio o tener en consideración en una rehabilitación, como la capacidad calorífica, la masa térmica, y el coeficiente de conductividad, capacidad de conducción del calor. Así como la resistencia térmica y la transmitancia térmica, velocidad de transferencia de calor a través de la materia, las cuales son definidas por el espesor del material.

Aunque ya se ha formulado la envolvente como parte esencial para conseguir un acon-dicionamiento óptimo, es necesario entenderla como variable constructiva. Ésta limita la demanda de energía de la edificación y proporciona el bienestar térmico y se compone de los muros, suelos y cubiertas que separan el interior del exterior, incluyendo las ventanas. Ésta funciona como piel del edificio por donde se producen los intercambios energéticos entre el interior y el exterior y por ello es necesario que cumpla con la continuidad, es decir, la inexistencia de puentes térmicos, y con la resistencia térmica según el clima.

Por otro lado, la estructura también forma parte de los parámetros constructivos que pue-den favorecer la gestión de energía del edificio, porque en la arquitectura vernácula, de la cual se trata la investigación, los muros de carga tienen una buena inercia térmica.

Por último, los sistemas de ventilación natural forzada tienen la finalidad de permitir la re-novación del aire a partir de la introducción de aire exterior y la extracción de aire interior a partir de huecos, rejillas o conductos que activen el movimiento del aire. La construcción debe procurar el bienestar térmico a través de los elementos que lo conforman.

2.3 Construcción

8 Miguel Ángel Díaz Camacho. 2020, “Arquitectura y cambio climático”, Los libros de la catarata (Eds). cap 4,

Arquitectura y lugar

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Acondicionamiento

2.4 Climatización de la vivienda mallorquina

Las viviendas rústicas tradicionales de Mallorca cuentan con una climatización favorable debido a las principios básicos de la arquitectura. Además, el clima de la isla se caracteriza por ser húmedo, ya que está rodeada de mar y las condiciones climáticas son muy dispares según la estación.

Para conseguir las cualidades de una buena envolvente estanca y un edificio holístico las paredes de carga tienen un grosor considerable, consiguiendo una buena inercia térmica. Las paredes se componen de dos hileras de piedra que tienen una función estructural y es-tan colmatadas de “barro de callo rojo” 9, que actúa como aislante térmico y evita puentes térmicos ya que también se usa para aislar la cubierta. Asimismo, este material, cuando se seca, permite la evaporación de cualquier humedad y impide la entrada de aire. Para el ais-lamiento térmico de los forjados se utiliza paja, así como también la buhardilla actúa como aislamiento térmico creando una cámara de aire.

En esa época ya eran conscientes de la importancia de la orientación, situando la fachada principal, la cual tiene más ventanas, orientada a sur. También se aprovechan de la venti-lación, jugando con la altura de los techos: en la entrada principal el techo es alto para así estimular la circulación de aire y en las habitaciones que necesitan calentarse en invierno los techos son bajos y solo cuentan con pequeñas aberturas para la ventilación. También usan edificaciones auxiliares adheridas a la vivienda para aislar térmicamente del exterior o incluso antiguamente ubicaban el establo en el interior de la vivienda por la aportación de calor durante el invierno.

Estos tipos de vivienda que se encuentran en el campo pueden aprovechar la vegetación de su alrededor para mejorar climáticamente el interior de la vivienda. Por este motivo en Mallorca se encuentran árboles de hoja caduca además de parras y almeces, los cuales dan sombra en verano para refrescar el aire que va a entrar por las ventanas y deja pasar el sol en invierno.

9 ”Fang de call vermell”, material típico de la isla, se consigue de un suelo arcilloso de color rojizo típico del clima mediterráneo.

Fig. 12 Detalle constructivo reinterpretado de varios detalles del libro “Elementos Básicos de la Arquitectura

Popular de Mallorca” de Eugenio de la Fuente y Pedro Rabassa

3332

3. Suministros

El objetivo principal de este trabajo es al-canzar un confort óptimo en las viviendas rústicas desconectadas de los servicios, para ello se precisa la exposición de los su-ministros que abastecen una vivienda y las posibles alternativas que faciliten su auto-suficiencia. Son sistemas activos, dispositi-vos tecnológicos que aportan energía a par-tir de fuentes renovables.

3.1 Electricidad

Los requisitos mínimos para la sostenibilidad que establece la normativa oficial de edifi-cación de cada país se centran en llevar un control del consumo energético: electricidad, calefacción, agua caliente sanitaria y refrigeración. 10 Por este motivo el desarrollo de sis-temas de generación de energía sostenibles es un factor importante a desarrollar.

La electricidad es el suministro de mayor envergadura que requiere una vivienda o un edi-ficio. Este sistema de suministro está formado por un conjunto de elementos que generan, transportan y distribuyen la energía eléctrica. En este caso, este proceso se va a llevar a cabo totalmente en la misma finca rústica.

La electricidad atiende al alumbrado de la vivienda, los electrodomésticos, la calefacción y el calentador de agua. Para saber cómo conseguir la desconexión de la red general, el consumo de energía eléctrica y la energía que pueden producir los sistemas auxiliares son elementos necesarios.

3.1.1 Consumo de energía eléctrica kWh

Para saber el consumo de una vivienda es necesario desglosar los elementos eléctricos que la componen, ya que éstos consumen individualmente una parte de la energía eléctrica que se puede producir con energías renovables. Según los documentos de la asignatura cursada en tercero “Acondicionamiento y servicios II”, en cuanto al consumo eléctrico do-méstico en España, un hogar medio consume unos 4.000kWh al año. Esto suponiendo que en la vivienda el único suministro es de energía eléctrica, como es deseado realizar en este proyecto.

3% 9%

15%

7%

10%

18%

2%

8%2%

2%

4%

1%

1%

18%

10 Micheel Wassouf. 2014, “De la casa pasiva al estándar passivhaus. La arquitectura pasiva en climas cáli-

dos.”, Gustavo Gili (Eds). p. 10

Fig. 13 Reinterpretación esquema de Acondicionamientos y Servicios II

34 35

Suministros

3.1.1.1 Electrodomésticos 63% En primer lugar, el conjunto de electrodomésticos es el mayor consumidor de energía, ya que a diario se van incorporando nuevos elementos electrónicos a nuestra vida cotidiana. Es necesario tener una noción mínima del consumo de estos aparatos para saber la nece-saria producción de energía requerida. Es evidente que gracias a la existencia de una gran variedad de productos de bajo consumo el sistema puede ser más económico. Debe tener-se en cuenta a la hora de escogerlos.

3.1.1.2 Iluminación 18%

Para la iluminación es importante definir si va a tratarse de corriente continua o alterna, ya que, al estar desconectada de la red, podría definirse como continua, porque normalmente la iluminación consta de un circuito de corriente alterna, porque está conectado a la red, pero si se conecta a otra energía renovable, podría conectarse directamente desde la bate-ría y ser continua, pero para ello deben usarse unos balastos especiales.

La iluminación es una parte fundamental de las viviendas, por este motivo se debe escoger un alumbrado adecuado para una vivienda autosuficiente que debe abastecerse solo de energías renovables como la energía solar o la energía eólica. Las lámparas fluorescentes normales o incluso las compactas con balasto electrónico de baja tensión tienen un bueno rendimiento lumínico y un bajo consumo eléctrico para el proyecto así como las lámparas LED.

Con un tiempo de vida entre 50.000h y 100.000h, las lámparas LED presumen de ventajas como su pequeño tamaño, la producción de luz monocromática, el funcionamiento por po-laridad, su funcionamiento en serie o en paralelo, además de otras muchas características de diseño. y otras no menos importantes como las ventajas del medio ambiente: sin mercu-rio y sin irradiaciones de infrarrojos o ultravioletas en la luz visible. 11

Sobretodo las bombillas LED destacan frente a las convencionales por su consumo y dura-ción, ya que el consumo puede reducirse hasta en un 85%, respecto a las halógenas , y un 60%, respecto las compactas de bajo consumo. Por lo tanto es una bueno solución para la iluminación de una vivienda autosuficiente.

3.1.1.3 Climatización 15%

Para la calefacción la energía eléctrica es una de las mejores opciones en zonas no dema-siado frías, como es el caso del mediterráneo. Existen diferentes opciones para conseguir aclimatar la vivienda:

- Radiadores eléctricos: son elementos que promueven el intercambio de calor entre dos medios a partir de unas resistencias que producen calor. Para una vivienda sostenible, la

ELECTRODOMÉSTICOS CONSUMO ANUAL POTENCIA

Nevera 662kWh 0,250 - 0,350 kW

Congelador 563kWh 1,080 - 1,240 kW

Lavadora 255kWh 1,500 - 2,200 kW

Lavavajillas 246kWh 1,500 - 2,200 kW

Secadora 255kWh 1,800 - 2,000 kW

Vitrocerámica 737kWh 0,900 - 2,000 kW

Horno eléctrico 231kWh 1,200 - 2,200 kW

Televisión 263kWh 0,150 - 0,400 kW

Ordenador 172kWh 0,100 - 0,500 kW

Calefacción 5.172kWh 1,000 - 2,500 kW

Aire acondicionado 2.520kWh 0,900 - 2,000 kW

Horas de vida

10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 100.000

LED

Lámparas vapor de Mercurio

Lámparas vapor de Sodio

Lámparas fluorescentes

Lámparas Halógenas

Lámparas incandescentes

11 Ana Lucía Aguilar. 2012, “Iluminación artificial en viviendas” Tesis. Universidad del Azual

Fig. 14 Gráfico de Svea Solar

Fig. 15 Gráfico de Aguilar, A. L. (2012) Iluminación artificial en viviendas

36 37

Suministrosmejor opción es el radiador acumulador de calor, porque su sistema acumula el calor en las horas de producción y lo desprende cuando sea necesario.

- Suelo radiante: se trata de uno de los sistemas más modernos y novedosos que se utiliza bastante en la rehabilitación de vivienda rústica en la isla. Está formado por un circuito de cables en el suelo que permite la instantánea calefacción del espacio sin elementos visibles como los radiadores en la sala.

- Bomba de calor: es el sistema de climatización por excelencia, ya que la combinación de la calefacción con el aire acondicionado es uno de los sistemas eléctricos que consume me-nos energía, aunque tiene el inconveniente de la dispersión del calor.

Para escoger la opción de calefacción más sostenible influyen otros factores y necesida-des, por lo tanto esta recomendación de la empresa Endesa puede servir de ayuda.

3.1.1.4 Calentador eléctrico para conseguir ACS 3%

Para calentar el agua desde la electricidad se puede optar por un calentador eléctrico, un tanque acumulador de agua que la calienta y la mantiene a una temperatura determinada a partir de una resistencia eléctrica. Este sistema puede mejorar su eficiencia energética si se acompaña de un temporizador que impida que el calentador esté manteniendo y ca-lentando agua constantemente, programándolo a las horas más necesarias para el uso del agua.

3.1.2 Cuantificación de los recursos energéticos

Como indican estudios como “Energías renovables y eficiencia energética en las Islas Ba-leares: estrategias y líneas de actuación” 12 es necesario llevar a cabo unas estimaciones sobre los recursos que pueden aprovecharse para generar energía renovable. En el caso de Mallorca, el estudio del asoleamiento de la zona y la dirección y potencia en la que el viento sopla es imprescindible para aplicar estas soluciones.

A partir de estos datos, es posible llevar a cabo el estudio de los diferentes sistemas que pueden producir la electricidad necesaria para el autoabastecimiento.

Hay muchas alternativas dentro de las energías renovables, pero esta investigación se en-focará más en la energía solar fotovoltaica y la energía eólica, porque en el estudio anterior del gobierno de las Islas Baleares sobre las energías renovables y eficiencia energética se explican las condiciones climáticas favorables que tiene la isla, además de afirmar que las mejores energías renovables para ésta son las escogidas.

Radiadores eléctricosRecomendado para pisos pequeños, zonas cálidas, segundas residencias

Suelo radianteRecomendado para casas grandes, zonas muy frías, vivienda habitual

Bomba de calorRecomendado para casas donde circule el aire fácilmente, zonas cálidas

Fácil instalación

No conlleva excesivos

costes

Fácil mantenimiento

Precio de la electricidad variable

El alor no se distribuye de forma ho-

mogénea

Calor uniforme

No se ve

Sirve de aislante por lo

que conlleva ahorro Instalación costosa

Calefacción y aire

acondicionado

Alta eficiencia

Fácil instalación

Ligero ruido del ventilador

Noresultan eficaces si hace mucho frío

12 Jaume Ochogavía Colom. 2015, “Energías renovables y eficiencia energética en las islas Baleares: estrate-

gias y líneas de actuación”, Imprenta Bahía (Eds.)

38 39

Suministros3.1.3 Energía solar fotovoltaica

3.1.3.1 IntroducciónLa energía solar es la energía renovable más estudiada y implantada hasta el momento, ya que el aprovechamiento de la luz y el calor solar puede convertirse en calor o electricidad. Aunque encontramos diferentes tipos de energía solar, como la activa, la pasiva, la híbrida, la termoeléctrica o la eólico solar, las dos más comunes como recurso renovable para la autosuficiencia de una vivienda son la energía solar térmica y la fotovoltaica.

La energía solar térmica se utiliza para producir agua caliente sanitaria y calefacción y ac-tualmente es obligatorio implantarla en proyecto rústico, pero en este caso se puede pres-cindir de ésta, ya que el calentamiento del agua y la climatización se llevan a cabo a partir de sistemas eléctricos.

Por este motivo se escoge la energía solar fotovoltaica, la cual produce electricidad a partir de placas de semiconductores que son alteradas con la radiación solar.

Las ventajas de estas instalaciones son las siguientes:- Simple y fácil de instalar- Modulación del sistema- Larga duración- No requiere mantenimiento- Tiene bastante fiabilidad- No produce contaminación- Tiene un funcionamiento silencioso

Además, es considerado un sistema adecuado para la generación de electricidad en lugares donde no se puede tener acceso a la red eléctrica. Pero para el autoabastecimiento es ne-cesario acumular la electricidad y por eso durante las horas de luz solar es imprescindible la producción de más energía de la que se consume, para así acumularla y poder utilizarla cuando no se genere electricidad.

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA

Luz Calor

30º

Rendimiento 13,5%

Eficiencia 75%

Fig. 16 Esquema diferencia placas solares

Fig. 17 Desconexión de la red con autoabastecimiento a partir de energía solar

Fig. 18 Características de placa solar fotovoltaica

40 41

Suministros3.1.3.2 Potencial fotovoltaico en MallorcaPara demostrar la efectividad de la generación de energía renovable a partir de la solar fotovoltaica es necesario demostrar el potencial que tiene en la isla. Para evaluar este po-tencial se cuantifica el recurso disponible a partir de los siguientes pasos:

En primer lugar se debe evaluar el recurso natural y para ello el valor de referencia de ra-diación escogido es de 1.569 kWh/m2. 13 Este valor es necesario para calcular el potencial energético fotovoltaico del sistema para estar instalado sobre el tejado.Una vez calculado el potencial, se deben tener el cuenta las restricciones que puedan limi-tar el potencial del sistema como que la inclinación de las placas respecto a la horizontal debe ser de 30º, el rendimiento de los paneles es del 13,5% y la eficiencia de las instalacio-nes del 75%. 14

nes son relevantes en tal función, desde 0,5 a 2m2. Por este motivo se instalan en conjunto, ya que cuanta más superficie, más captación solar. Si las viviendas estan bien orientadas, la instalación de los paneles dirigidos a sur en cubierta son una implantación autosuficiente. Un aspecto muy importante es evitar la proyección de sombras, los paneles deben colocar-se de tal manera que se eviten los elementos de cubierta o la vegetación de alrededor. En rústico solo se opta a su colocación en cubierta, porque la normativa no permite su colo-cación en el suelo, ya que consta como superficie construida y en las rehabilitaciones no se puede construir más.

- Regulador/optimizador: su función es controlar la carga de la batería para evitar sobre-cargas que puedan disminuir la vida útil de las baterías. Este sistema se coloca entre los paneles y las baterías, para así impedir que la batería siga recibiendo energía del sistema captador si ya ha alcanzado su carga máxima. Así como indica su nombre, pueden desco-nectar o interrumpir el servicio cuando sea necesario, por eso debe ser accesible.

- Inversor: se encarga de convertir la corriente continua en aterna, ya que la recibida de las placas solares es continua y los electrodomésticos funcionan con corriente alterna. Es imprescindible cuando se usan baterías en el sistema, es el caso. Este elemento simula la instalación de una vivienda convencional conectada a la red eléctrica, es decir, sustituye la conexión a la red general, por el hecho de que la corriente de la red general es alterna y tiene una tensión nominal baja de 230 Voltios.

- Baterías: sistema acumulador de energía proveniente de los paneles para conseguir ser autosuficiente. Es el elemento más importante para conseguir la desconexión total de la red. Se usan un conjunto de baterías para así almacenar parte de la energía eléctrica que se genera durante las horas de radiación y así poder utilizar en los momentos de baja ra-diación. La energía se almacena en continua. Las condiciones climáticas y el consumo de electricidad indica la cantidad de energía que es necesaria acumular. Para que sea eficien-te la carga, debe tenerse en cuenta la relación entre la energía empleada para la carga de la batería y la almacenada, si la eficiencia es baja deben aumentarse el número de paneles. Su ubicación en la vivienda debe ser en un sitio ventilado y elevado del nivel del suelo, por lo tanto puede resultar un problema no tener una sala de instalaciones en estas viviendas rústicas.

CC

CC

CC

CA

3.1.3.3 Componentes del sistema

Este esquema de las diferentes partes que conforman un sistema de generación de electri-cidad a partir de la energía solar fotovoltaica, excepto los paneles, es común también al de la energía eólica que se presenta más adelante.

- Paneles: sistema captador que se compone de generadores fotovoltaicos que transfor-man la energía solar en eléctrica. Es la parte encargada de captar energía y sus dimensio-

Paneles

Regulador Inversor

Baterías13 Valor resultante del análisis de las fuentes: Dirección General de Energía: atlas de radiación solar, Instituto

de la Energía de la Comisión Europea, Agencia Estatal de Meteorología, 201514 Jaume Ochogavía Colom. 2015, “Energías renovables y eficiencia energética en las islas Baleares: estrate-

gias y líneas de actuación”, Imprenta Bahía (Eds.)

Fig. 19 Plano IDEIB, aptitudes instalación solar

Fig. 20 Esquema componentes sistema solar fotovoltaico

42 43

Suministros

3.1.4 Energía eólica

3.1.4.1 Introducción

La energía eólica es la energía mecánica producida por el movimiento del viento, causado por la diferencia de temperatura dada por el desigual calentamiento de las diferentes zo-nas de la Tierra y la atmósfera, es la corriente de aire de desplazamiento horizontal. Este desplazamiento puede proporcionar energía mecánica directa, como lo usaban en las épo-cas anteriores para bombear, moler o actualmente para mover un generador para así ob-tener electricidad.

Brenda y Robert Vale, en el libro “La casa autónoma” desconfían de este sistema para ge-nerar electricidad, sobretodo para el uso autosuficiente de una vivienda, consideran que la calefacción y el calentamiento de agua deberán hacerse de otra manera, pero hoy en día la evolución de estos dispositivos pueden llegar a ser autosuficientes si se combinan con otros, así como también podría vincularse con la energía solar fotovoltaica y conseguir un sistema mixto. El motivo de la duda es el porcentaje de energía que puede aprovecharse del viento, ya que el máximo teórico es de un 35%. Esto implica que más de la mitad de energía se pierde. Esto viene dado por el área de barrido, ya que el aprovechamiento de-pende de la superficie que presenta un molino.

Es en América, cuando Martin Jopp demuestra la posibilidad de tener una vivienda autó-noma utilizando exclusivamente esta energía. 15 Para ello necesita tres molinos colocados a 21m de altura y con unas aspas de 4,3 metros de diámetro, conectados a un generador que carga unas baterías, por lo tanto es fundamental almacenar la electricidad para una eficiente autonomía.

Un punto favorable para esta producción de energía es la disponibilidad del viento durante el invierno, el cual es un 30% mayor que en verano, esto implica que puede producir un potencial mayor en invierno, que es la época que necesita más esta energía. Periódicamen-te la energía producida por el viento alcanza su máximo después del mediodía y llega al mínimo a medianoche, suceso conveniente porque la demanda de una vivienda sigue una trayectoria similar.

CC

CC

CC

CA

CC

CC

15 Brenda y Robert Vale. 1977, “La casa autónoma”, Gustavo Gili (Eds). Capítulo Cómo aprovechar el viento

Fig. 21 Aprovechamiento del viento como recurso

Fig. 22 Esquema componentes sistema mixto solar-eólico

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Suministros

3.1.4.2 Potencial eólico en Mallorca

La gran cantidad de molinos que se encuentran en la isla nos demuestran la eficiencia de un recurso olvidado actualmente. En Mallorca no se aprovecha la energía eólica para producir electricidad, pero uno de los motivos principales de este estudio era promover esta ener-gía renovable a partir de los molinos típicos de la isla.

Este elemento tan representativo de la isla, considerado patrimonio cultural e industrial, es el motivo que impulsó a la investigación de la autosuficiencia y la posible rehabilitación de estos para producir electricidad. La imagen de un paraje de campos acompañados de molinos abandonados fue una motivación para devolverles una utilidad a estos elementos y así evitar su pérdida.

Tipos de molinos de Mallorca

En Mallorca se distinguen cuatro tipos de molinos, entre ellos los molinos de “sang”16 o los molinos de agua, que son arrastrados por corrientes de agua, pero de los que se puede conocer más información son los molinos harineros de viento y los molinos de extracción de aguas del subsuelo.

Molinos harineros de vientoSe trata de un tipo de molino que aprovecha la fuerza del viento para moler principalmente grano y convertirlo en harina. Este tipo de molino presume de un importante papel en la historia ya que se pueden encontrar testimonios de su existencia en documentos del siglo XV.

Sus características arquitectónicas más destacables son la forma redonda de la planta de la torre, construida con piedra y mortero, acompañada de una escalera de caracol que co-necta las diferentes plantas. También es significativo el conjunto de antenas que forman el molino, que puede ser de parrillas de madera, la más común en Mallorca, que son seis prolongaciones atravesadas por unas barras llamadas “velerons” sobre el cual se colocaba una vela latina o triangular, con seis o ocho palos.

Aunque este tipo de molino no es apto para rehabilitarse y producir electricidad, es inte-resante conocer sus aspectos más distintivos, para llevar a cabo otro tipo de recuperación, por ejemplo para uso de vivienda.

16 Molino que funcionaba con la fuerza ejercida por un animal

Fig. 23 Plano IDEIB, aptitudes instalación eólica

Fig. 24 Gráficos redibujados del departamento de cultura, patrimonio y política lingüística, Consell de Mallorca

46 47

Suministros

Molinos de viento de extracción de aguaSon los molinos encargados de extraer el agua del subsuelo a partir de la fuerza del viento. Así como los molinos harineros se pueden encontrar en toda la isla, este tipo de molinos solo se encontraban en las zonas donde se encontrara el recurso del agua, es decir el nivel freático fuera alto además de contar con el embate del verano. En Mallorca se agrupan en tres grandes zonas: Palma, Campos y Sa Pobla/Muro. Estos son más modernos que los anteriores y se encuentran desde el siglo XIX.

Su evolución pasa por la misma estructura que los harineros, substituyendo las molas por un eficaz aparato de extracción. Pero los primeros molinos diseñados con el fin de extraer agua se denominan molinos de ramo, los cuales sustituían las velas por unos listones de madera que se abrían y cerraban como un abanico. La experiencia llegó a perfeccionar es-tos molinos añadiendo una cola que permitía la orientación del molino automáticamente, el cual debía ser cerrado si la velocidad del viento era muy elevada para así evitar daños en el sistema. Es en el siglo XX cuando aparecen los molinos de hierro o de palas, que tienen casi todos los elementos metálicos exceptuando la cola y otros que siguen siendo de ma-dera.

Las partes de este tipo de molino son la torre, el pozo, la alberca y otras construcciones. Es-tas construcciones podían ser casetas de pequeñas dimensiones que pueden rehabilitarse y aprovechar su uso para vivienda. Es por este motivo que estos molinos pueden restaurar-se para generar electricidad.

Prototipo molino de producción de energía eléctricaLa idea de producir electricidad a partir de este elemento patrimonial es una reto que se ha llevado a cabo en la isla gracias al interés del doctor ingeniero Pep Pascual, quién estudió como aprovechar su estructura y darle una nueva vida para así no perderlos de nuestro paisaje. En el año 2000, realizó un proyecto de rehabilitación de 50 molinos de extrac-ción de agua para producir electricidad en Campos, pero éste dejó de funcionar por falta de mantenimiento por parte del gobierno de las Islas Baleares, quien no invirtió en esta energía renovable. Actualmente la patente de su trabajo es propiedad de la empresa de electricidad Endesa. 17

17 Jesús Ávila Granados. 2003, “La energía del viento. Proyecto de recuperación de los molinos tradicionales de

Campos en Mallorca”, Artículo en Ambienta.

Fig. 25 Gráficos redibujados del departamento de cultura, patrimonio y política lingüística, Consell de Mallorca

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Suministros

3.1.4.3 Energía minieólica

Aunque pueda ser interesante la restauración de los molinos de extracción de agua, tam-bién debe tenerse en cuenta que no todos cuentan con construcciones cerca de éstos y la mayoría están aislados. Igualmente existe la posibilidad de aprovechar la energía del vien-to en edificaciones existentes que no cuenten con ningún molino cerca, como ya se puede ver en alguna finca de la isla. Esto puede llevarse a cabo gracias a la energía minieólica.

Esta energía se caracteriza por el uso de minigeneradores de potencia inferior a 100kW y el área de barrido no puede superar los 200 m2. Las ventajas de este sistema permiten la combinación con la fotovoltaica, se adapta a los recursos renovables del lugar, genera energía de manera distribuida, esto impide las pérdidas de transporte y distribución y lo más importante, permite el suministro de electricidad en viviendas aisladas de la red eléc-trica.

Un factor importante es la selección de su ubicación. Para ello el emplazamiento influye en la decisión, porque la velocidad del viento influyen en la potencia que puede producir el ae-rogenerador. El lugar más óptimo es donde el viento sople con mayor velocidad, constancia y libre de obstáculos. Su colocación en altura es imprescindible.

En las fincas rústicas hay espacio suficiente para encontrar el lugar adecuado para su ins-talación, que está formada por el aerogenerador que debe estar a una altura determinada el cual se conecta al regulador, que pasa la energía a las baterías o al inversor. Por lo tanto se trata del mismo esquema de funcionamiento explicado en la energía solar fotovoltaica.

CC

CC

CC

CA

Fig. 26 Dibujo propio esquema funcionamiento de un aerogenerador doméstico

Fig. 27 Esquema componentes sistema eólico

50 51

Suministros

3.2 Agua

Otro de los suministros más imprescindibles a día de hoy es el agua. Es de primera nece-sidad contar con este recurso en una vivienda. Por esta razón, estudiar cómo conseguir independizarse de esta provisión puede ser interesante. “En el tema del agua o la energía resulta de vital importancia tener en cuenta los usos previstos del edificio” 18 para definir los estándares a aplicar.

En la isla de Mallorca existe la obligatoriedad de esta independencia a falta de recursos de distribución de este abastecimiento. Por eso es muy importante las diferentes maneras de proveer este recurso a la vivienda.

En el libro “Habitatges tradicionals” de Miquel Ballester, se explican las maneras que se usaban y se siguen usando para conseguir agua en las viviendas rústicas de la isla.

3.2.1 Pozos

3.2.1.1 Pozos de aguas perdidas

Este tipo de pozo era de los más típicos hasta el siglo pasado ya que el sistema de extrac-ción es muy rudimentario, porque aunque el caudal de las aguas perdidas era suficiente o superior a la que permitía la extracción, este pozo se podía secar. Pero se optaba por este pozo porque el agua era de mayor calidad, provenía de las filtraciones de la lluvia por tie-rra que se acababan acumulando en estratos rocosos no muy profundos. Pero no duraba mucho la sequía del pozo, porque las paredes sudaban agua y se volvía a llenar, además se buscaban minas para captar más agua.

La maquinaria para extraer el agua de estos pozos solían ser las norias, los molinos expli-cados para la rehabilitación y producción de energía eléctrica, el cigüeñal, los carretes y los cubos con poleas. Por lo tanto a día de hoy, conseguir agua para el uso cotidiano de una vivienda unifamiliar precisa de un sistema motorizado que permita la extracción de agua de manera más fluida como, es el caso de los pozos de agua en vena.

3.2.1.2 Pozos de agua en vena

Estos pozos son más profundos porque atraviesan los anteriores y conectan con una vena de agua, por lo tanto no se suela acabar nunca el agua. Se tratan de lagunas subterráneas o corrientes de agua que provienen de las filtraciones de la lluvia.

Gracias a la motorización de la extracción del agua este es uno de los mejores sistemas autosuficientes para el abastecimiento total de agua, aunque la finca deba contar con una vena.

18 Francis D. K. Ching, Ian M. Shapiro. 2015, “Arquitectura ecológica, un manual ilustrado”, Gustavo Gili (Eds).

p.15

Fig. 28 Plano IDEIB, red hidrográfica de Mallorca

Fig. 29 Sección del terreno con dos tipos de pozo, dibujo propio

52 53

Suministros

Fig. 30 “Sa Cisterna” de Miquel Ballester redibujada

Fig. 31 Diferentes partes de un aljibe de Miquel Ballester redibujadas

3.2.2 Cisterna

En este caso, este sistema de conservación de agua está más enfocada al consumo de agua potable de una vivienda, aunque también puede utilizarse para otros usos. Es el sistema más utilizado para almacenar el agua de la lluvia directamente. Su característica principal es la forma de pera que tiene la infraestructura, impermeabilizada con un mortero imper-meable casero formado por cal y polvo de maceta.

El agua almacenada es recogida por las cubiertas durante los meses de invierno y prima-vera, la potabilidad de esta agua depende de la correcta preservación. Para ello se encuen-tran en el libro de “Habitatges tradicionals” de Miquel Ballester un conjunto de consejos para conseguir una buena conservación del agua.

3.2.3 Aljibe El aljibe tradicional de Mallorca es muy semejante a la cisterna, pero sin agua potable, sino agua almacenada para otro consumo. Los antiguos aljibes eran grandes recipientes ente-rrados con forma rectangular y con un extremo inclinado opuesto al cuello por donde se sacaba el agua, impermeabilizado como la cisterna y con un sistema de picas que formaba parte del proceso de filtración de ésta.

Actualmente en proyecto rústico es obligatorio instalar un aljibe, con la función de almace-nar agua, puede ser prefabricado y instalado en obra, suele estar enterrado y encontrarse cerca de la casa para así evitar grandes instalaciones de transporte de esta agua. Si no se dispone de ningún sistema de obtención de agua y tampoco existe la posibilidad de conec-tarse a la red, esta es la solución más usada, el mayor inconveniente es el hecho de tener que rellenarlo cada cierto tiempo, con la posibilidad de que se agote el recurso.

54 55

Suministros

Fig. 32 Esquema propio depuradora doméstica, ecodena

Fig. 33 Esquema propio fosa séptica

Fig. 34 Esquema propio sistemas naturales de fitodepuración y evapotransmisión, ecodena

3.3 Alcantarillado

La otra conexión de la cual es interesante estar desconectados es de la parte de sanea-miento, ya que existe la posibilidad que no sea posible conectarse, sobretodo en la isla. Por lo tanto una solución novedosa y de obligatoria implantación en suelo rústico es el uso de una depuradora doméstica.

3.3.1 Depuradora doméstica

Es un sistema de depuración de las aguas residuales diseñado para tratar las aguas de vi-viendas aisladas que no puedan conectarse a la red de saneamiento.

Se trata de una depuradora de oxidación total que a partir del aporte de oxígeno, se degra-da y transforma la materia orgánica de las aguas residuales para después poder separar y decantar los fangos que se producen y eliminarse. Estas aguas resultantes pueden verter-se en el suelo, en aguas superficiales o incluso ser utilizada para riego. Una gran ventaja es la falta de mantenimiento por cualquier empresa ya que gracias a su tamaño, es posible realizarlo uno mismo.

Esta depuradora necesita de corriente eléctrica, pero su consumo de 50 V permite su co-nexión a cualquiera de los sistemas estudiados anteriormente. Por lo tanto es importante tenerla presente.

3.3.2 Fosas sépticas con filtro biológico

Este sistema ha sido substituido por la depuradora doméstica ya que el bajo rendimiento y los malos olores son un inconveniente. Se trata de un sistema natural que no consta de ningún elemento mecánico ni eléctrico, que descomponen la materia orgánica a través de bacterias. No es aconsejable, aunque en las fincas es posible situarlo lejos de la vivienda, el problema es cuando se encuentra cerca, porque puede provocar malestar.

3.3.3 Sistemas naturales de fitodepuración y evapotransmisión

Estos sistemas tratan las aguas naturales a partir de plantas acuáticas para realizar la de-puración del agua o la evaporación. Sus ventajas son la ausencia de malos olores o un con-sumo bajo de electricidad. Aunque en Mallorca no es costumbre este sistema, puede ser una buena solución a nivel estético, por su integración al entorno natural.

3.4 Residuos

En Mallorca actualmente los residuos de vivienda rústica deben transportarse hasta los puntos verdes definidos para cada zona según al pueblo que se pertenezca. Para ello se define en el proyecto la colocación de los cubos correspondientes al reciclaje.

4. Casos de estudio

Para concluir este trabajo teórico, es opor-tuno introducir un caso práctico donde se puedan apreciar las carencias y necesida-des de una vivienda tradicional rehabilitada en suelo rústico.

Se trata de un caso real el cual ya presen-ta algunos suministros de autoconsumo, como puede ser el agua o el sistema de tra-tamiento de las aguas residuales, pero res-pecto a la autosuficiencia energética, sigue conectado a la red general.

Por este motivo, se plantea la incorporación de un sistema mixto de generación de ener-gía eléctrica a partir de un conjunto de pla-cas solares fotovoltaicas y un aerogenera-dor, como proyecto conceptual que podría implantarse si se deseara.

Son Font Vell, Selva

Son Font Vell es una vivienda unifamiliar rehabilitada que se encuentra en el municipio de Selva, un pueblo de casi 4.000 habitantes que cuenta con muchas casas rurales que care-cen de las necesidades mínimas para vivir.

Este ejemplo permite reconocer una de las zonas de Mallorca que requiere ser autosufi-ciente y que además cuenta con los recursos necesarios para llevarlo a cabo.

La vivienda cuenta con una parcela de 14.000 m2 con abundante vegetación y la ubicación más favorecedora, en la parte más elevada de la finca.

Plantas anteriores a la rehabilitación E 1/300

Edificación partida para uso de dos núcleos familiares, solo contaban con un espacio

recibidor, una cocina y una escalera que daba a la zona de descanso. Las edificacio-

nes adheridas aguardaban otros usos como el lavabo o el lavadero.

La cubierta inclinada a una agua demuestra la antigüedad y sencillez de esta vivien-

da de unos pocos 100m2 en total. Dos porches ubicados al sur protegen la fachada

principal.

La rehabilitación completa del edificio permite contar con el confort mínimo que debe tener una vivienda. Las

dimensiones reducidas del espacio determinan decisiones importantes de proyecto, como la instalación de dos

escaleras para acceder a la primera planta. La posibilidad de invertir el espacio en lavabos en vez de un corre-

dor permite acomodar tres habitaciones, junto a tres baños.

Las reducidas dimensiones de la vivienda implican la construcción de una nueva edificación adyacente que es

habilitada para las instalaciones, además de rehabilitar la existente como lavadero.

Plantas rehabilitadas E 1/150 Acondicionamiento

Alzado noroesteAlzado sudoeste Alzado sudeste

Alzado noroeste

Alzado noroesteAlzado sudoeste Alzado sudeste

Alzado noroeste

Como vivienda tradicional mallorquina, la fachada principal a sur era la que contaba con más aberturas, las cuales han sido ampliadas y protegidas del sol con persianas típicas de la isla. Por otra

parte, las otras fachadas contaban con pequeños huecos que permitían la ventilación de la vivienda. Actualmente, gracias a las grandes prestaciones que presentan las ventanas y puertas es posible

abrir más huecos en todas las fachadas, siempre protegiéndose de las pérdidas de calor o ganancias en verano.

Alzados E 1/300

Acondicionamiento

A

CB

A

B

A

CB

A

Secciones anteriores a la rehabilitación E 1/150 Secciones rehabilitadas E 1/150

La envolvente compuesta por materiales tradicionales ,como piedra y fango, permitían una continuidad térmi-

ca eficiente, pero que actualmente, gracias a los avances tecnológicos, es mejorable. El edificio se componía de

una estructura de muros de carga construidos a partir de piedras sujetas con fango, una cubierta tradicional de

tejas y bigas de madera y un forjado de bigas de madera con un revestimiento de madera.

La rehabilitación ha contado con un cambio de cubierta que ha permitido evitar puentes térmicos importantes,

aunque para las fachadas no se ha propuesto incorporar aislamiento térmico, porque se ha dado preferencia a

la conservación estética de la imagen de una vivienda tradicional con los interiores y exteriores de piedra. No

obstante, la incercia térmica que presentan los muros junto a los nuevos cerramientos estancos pueden evitar

la pérdida de calor.

Acondicionamiento

Ø40

PVC Ø110

Ø40 Ø40

Ø110

Ø110

Ø110

Ø110Ø110

PVC Ø110

PVC Ø125

CONEXIÓ A FOSSA SÈPTICA

rentadora

rentavaixelles

aigues pluvials

PVC Ø125

PVC Ø110

Ø110

Ø40

PVC Ø110PVC Ø110Ø110Ø110Ø110Ø40

Ø40 Ø40 Ø40

Ø110

PVC Ø110

extractor cuinaextractor lavabo

ventilació primaria banys

Ø110Ø110

Ø110

TØ40

PVC Ø110

Ø40 Ø40

Ø40

PVC Ø110

Ø40 Ø40

Ø110

Ø110

Ø110

Ø110Ø110

PVC Ø110

PVC Ø125

CONEXIÓ A FOSSA SÈPTICA

rentadora

rentavaixelles

aigues pluvials

PVC Ø125

PVC Ø110

Ø110

Ø40

PVC Ø110PVC Ø110Ø110Ø110Ø110Ø40

Ø40 Ø40 Ø40

Ø110

PVC Ø110

extractor cuinaextractor lavabo

ventilació primaria banys

Ø110Ø110

Ø110

TØ40

PVC Ø110

Ø40 Ø40

Plantas rehabilitadas con instalaciones E 1/150

El conjunto de instalaciones que se han incorporado en el proyecto de rehabilitación permiten el confort ne-

cesario para habitar la vivienda. Es por eso que es pertinente exponer los sistemas que la conforman: agua,

electricidad y saneamiento. En consecuencia, esta red de instalaciones requiere de un suministro, en este caso

hipotético, autosuficiente en todos los aspectos.

Suministros

Placas solares fotovoltaicas

Como uno de los sistemas en auge actualmente, las

placas solares fotovoltaicas son imprescindibles en

una construcción como esta. Otra vivienda de obra

nueva vecina cuenta con un proyecto de 20 placas

solares que producen un total de 3,5kWh/día. En

este caso, al tratarse de una vivienda de pequeñas

dimensiones, 100 m2, la producción de electricidad

podría ser autosuficiente junto al sistema eólico,

considerando que el consumo diario pueden ser en-

tre 3,5 y 6 kwh/día.

Agua: pozo de aguas perdidas y aljibe

En esta vivienda ya se contaba con un pozo de aguas

perdidas que se compartía con los solares de alrede-

dor, incluso esta misma vivienda estaba dividida en

dos y compartían el agua. El problema es que este

pozo se seca, sobretodo en verano y es necesaria la

conexión al suministro de agua potable. Pero al no

poder conectarse, por su ubicación, fue imprescindi-

ble la colocación de un aljibe de 40 m3, que equivale

a 40.000 litros de agua disponibles. Es importante

contar con un sistema de aviso que indique la esca-

sez de agua con antelación para controlar el suminis-

tro a partir de camiones.

Minieólica

Para conseguir un sistema de generación de energía eficiente es aconseja-

ble complementar la energía solar con la eólica. El emplazamiento permite

la instalación de un aerogenerador que podría cubrir unos 2’5kWh/día. Su

ubicación debe ser en una zona despejada y en la parte más alta de la finca,

que suele ser donde se encuentra la casa, pero debe situarse lo suficiente-

mente lejos para evitar sonidos molestos.

Alcantarillado: fosa séptica

Al contar con casi dos corteradas de terreno, 14.000m2, la opción más

conveniente en la fase de rehabilitación fue optar por una fosa séptica que

arrojara el agua depurada al mismo terreno, no sin antes ser tratada por el

sistema de depuración que contiene la misma fosa séptica. Este sistema no

opta por ningún mecanismo energético, por este motivo precisa manteni-

miento dos veces al año.

Suministros

La documentación gráfica de este proyecto pertenece al despacho de arquitectura Estudi Pons, en concreto los planos de rehabilitación, aunque estos han sido redibujados para este trabajo. Se han incorporado nuevos documentos gráficos como esta axonometría o todos los planos de la edificación existente antes de la rehabilitación.

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5. Conclusiones

El propósito de este trabajo es poner fin al abandono total o parcial de las edificacio-nes exentas de las ciudades mediante la autosuficiencia, aprovechando los recursos que presenta la isla, el cual concluye con el estudio de la arquitectura tradicional de Mallorca para entender los criterios que debe cumplir un edificio para ser conforta-ble y las diferentes maneras de proporcio-narle los suministros necesarios.

Las viviendas tradicionales de Mallorca tienen un gran potencial para desarrollar proyectos de autosuficiencia. Acondicio-nar la vivienda para conseguir un mínimo confort para vivir es posible a base de una construcción eficiente que fomente el con-sumo mínimo y un autoabastecimiento de suministros. Es fundamental atender todas las partes de la arquitectura, porque traba-jan en conjunto, tanto la construcción como las instalaciones son imprescindibles para proyectar un buen edificio.

En definitiva, es esencial apostar por la au-tosuficiencia en la arquitectura, porque ya no se considera un tema a tratar en el futu-ro, sino una solución que debe imponerse en el presente.

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