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DISEÑO DE UN SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN ALIMENTADO POR FUENTES RENOVABLES PARA NAVES INDUSTRIALES

AUTORES:

Valentina Barrios D’Vera

Marianella M. Barrios Muñoz

Yomely J. Cantillo Herrera

1. RESUMEN:

La realización del presente proyecto concierne al diseño de un sistema de climatización alimentado por fuentes renovables para una nave industrial ubicada en Soledad, Atlántico. La nave industrial cuenta con un área de 1676 𝑚 y con base a un estudio de carga térmica del 2 año 2020, a través del método CLTD, se obtiene una carga térmica máxima de 200 TR. Las actividades internas realizadas en la nave en estudio, se relacionan con procesos metalmecánicos, los cuales generan calor y aportan de gran manera a la elevación de las cargas térmicas. Adicionalmente, las condiciones climatológicas en la Costa Caribe relacionados al aumento de temperatura en épocas de sequía, variaciones en la humedad, radiación solar, entre otros; ocasionan la disminución de la productividad y eficacia, no sólo en las maquinarias y herramientas de trabajo, sino también a los trabajadores. El desarrollo de la solución a la problemática presentada plantea propuestas conceptuales sobre la generación de energía eléctrica a partir de un sistema fotovoltaico que alimenta parcialmente el sistema de climatización y a su vez climatiza el espacio de la nave industrial con el menor costo energético. Con base en este enfoque, se desarrolla como solución un sistema de aire acondicionado de compresión mecánica enfriado por aire, alimentado por sistemas fotovoltaicos conectado a la red de distribución eléctrica. La implementación del sistema abastecerá el 43% del consumo eléctrico de la enfriadora de agua. Consecuentemente, se realiza el diseño del sistema de distribución de agua helada, sistema de instrumentación y control, y sistema eléctrico. Se presenta el diseño detallado del soporte de la tubería de agua helada a la salida del equipo chiller, la cual está elevada 1.7 metros del piso. Lo descrito anteriormente, aborda las etapas de diseño ingenieril correspondiente a un estudio previo al estado del arte y de la técnica, diseño de especificaciones, ingeniería conceptual, diseño básico y de detalle.

The realization of this project concerns the design of an air conditioning system powered by renewable sources for an industrial building located in Soledad, Atlántico. The industrial warehouse has an area of 1676 m2 and based on a thermal load study of the year 2020, through the CLTD method, a maximum thermal load of 200 TR is obtained. The internal activities carried out in the building under study are related to metalworking processes, which generate heat and contribute greatly to the elevation of thermal loads. Additionally, the weather conditions on the Caribbean Coast related to the increase in temperature in times of drought, variations in humidity, solar radiation, among others; they cause a decrease in productivity and efficiency, not only in machinery and work tools, but also in workers. The development of the solution to the problem presented raises conceptual proposals on the generation of electrical energy from a photovoltaic system that partially feeds the air conditioning system and in turn air conditioning the space of the industrial building with the lowest energy cost. Based on this approach, an air-cooled mechanical compression air conditioning system, powered by photovoltaic systems connected to the electrical distribution network, is developed as a solution. The implementation of the system will supply 43% of the electricity consumption of the water cooler. Consequently, the design of the chilled water distribution system, instrumentation and control system, and electrical system is carried out. The detailed design of the support of the chilled water pipe at the exit of the chiller equipment is presented, which is elevated 1.7 meters from the floor. The above addresses the stages of engineering design corresponding to a study prior to the state of the art and the technique, specification design, conceptual engineering, basic design and detail.

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Frente a las variaciones climáticas presentes en los últimos años, resulta preciso mantener las condiciones ambientales en espacios donde la temperatura y humedad del aire juega un papel fundamental en la realización de actividades. En zonas costeras ocurren con frecuencia períodos de aumento de temperaturas en la época de sequía y, variaciones en la humedad y velocidad del aire durante todo el año. Es por ello que se requiere el diseño de sistemas de climatización que permita satisfacer las condiciones de confort en las edificaciones, para el desarrollo industrial de algunos productos y/o servicios, y para el almacenamiento de productos. La climatización en naves industriales concierne un conjunto de variables internas y externas tales como la situación climática de la región donde esté ubicada, la radiación solar, la calidad del aire, características físico-arquitectónicas y uso de la zona industrial, entre otras. El Caribe colombiano se caracteriza por ser la región con épocas secas donde se alcanzan temperaturas superiores a los 30°C y cuya ubicación, lo posiciona como la región con mayor incidencia solar. Debido a esto, diversos sectores de la industria requieren la instalación de sistemas de climatización que les permita mantener el espacio de trabajo en las condiciones de temperatura necesarias para que la productividad se vea directamente beneficiada. Los sistemas de climatización ocupan un punto importante en el consumo energético de las empresas. Debido a ello, el uso e implementación de fuentes de energía renovable ha cobrado interés al presentar un elemento esencial de sistemas energéticos sostenibles y eficientes, sin emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) que contribuyen a una solución viable frente al cambio climático. 

3. DIAPOSITIVAS DEL PROYECTO

https://drive.google.com/file/d/1sLOqZy17NwdDRKQG28or8VamEemV6xx_/view?usp=sharing