SISTEMA DE VENTILACIÓN BIOCLIMÀTICA PARA LA REGIÓN CARIBE VBRC

VENTILACION BIOCLIMATICA PARA LA REGION CARIBE (VBRC)

Antonio Augusto Ovalle CotesCentro Nacional Colombo Alemán, SENA, aovallec@sena.edu.co Jose Antonio Torres CarvajalCentro Nacional Colombo Alemán, SENA, jatorresc@sena.edu.co Jhon Eduard Montenegro FresnedaProfesional SENNOVA, SENA – Centro Nacional Colombo Alemán, eduardmontenegrof@gmail.com

RESUMEN

El presente trabajo pretende explorar las posibilidades de mejorar el clima en recintos cerrados de la región caribe, ubicada en la zona tropical del planeta, caracterizada por altas temperaturas y humedad relativa; se aprovechará la energía solar, la energía eólica, el efecto de invernadero y el efecto de chimenea para reducir la temperatura, la humedad y generar un proceso de respiración forzada (inspiración de aire seco y espiración de gases saturados); con estos resultados buscamos generar normas locales de ventilación e influir en el diseño de futuras construcciones en la región caribe.

INTRODUCCIÓN

Debido a la posición geodésica de la ciudad de Barranquilla, los rayos del sol inciden con un ángulo de 10°; lo que provoca un calentamiento y una sensación térmica promedio de 6°C por encima de la temperatura real; mediante los datos obtenidos de la tabla psicométrica.A medida que aumenta el calor, aumenta la concentración de vapor de agua por M3 de aire seco, esa combinación tiene como resultado una menor productividad en la Mano de obra (operativa y administrativa), un deterioro de herramientas, maquinaria y equipos, una mayor proliferación de plagas y enfermedades, y detrimento de la materia prima en bodegas industriales.

¿Cómo mejorar los ambientes productivos en la región caribe?

Disminuyendo la humedad (uno de los componentes de la sensación térmica) inicialmente entre un 10% y un 20%, nos permite generar ambientes más confortables, mejorando la productividad de la mano de obra en general, se podría observar una reducción en la proliferación de plagas y enfermedades; se puede evidenciar además una mejora en el tiempo de vida útil de las herramientas, máquinas y equipos, y en general en la materia prima empleada en los procesos industriales.

ESTADO DEL ARTE

En Colombia, se han venido presentando eventos tecnológicos en arquitectura bioclimática, como lo fue el “Decatlón Solar”, realizado a finales del año 2015, por la Universidad del Valle, en el que participaron 16 equipos, conformados por alumnos, docentes y directivos de diferentes universidades de Europa y del continente Americano, con el fin de promover propuestas de lo que podría ser la casa del futuro: Auto sostenible, amigable con el ambiente, de impacto social.

ESTADO DEL ARTE

Actualmente una de las tecnologías de ventilación a nivel domiciliaria se basa en el uso de ventiladores, para generar brisas artificiales y microclimas de unos 50 vatios de potencia instalada; operando 12 horas diarias estos consumen aproximadamente 18 Kw.h/mes de energía por unidad.A nivel industrial se emplean diferentes tecnologías; a baja escala se colocan extractores eólicos tipo cebolla, que no consumen energía eléctrica, pero extraen fundamentalmente gases tóxicos con una potencia instalada de 20 vatios y una energía de 3,2 Kw.h/mes

MARCO TEÓRICOLa carta psicométrica nos dice que según una entalpía constante; (que es la función de estado de la termodinámica donde la variación permite expresar la cantidad de calor puesto en juego durante una transformación isobárica), podemos esperar un cambio de la concentración de la humedad variando la temperatura; de tal manera que para 1 M3 de aire seco y en estado de humedad específica, a 30°C, es capaz de contener unos 26,5 gramos de agua en forma de vapor; mientras que a 80°C, es capaz de contener unos 269,45 gramos de vapor de agua; o sea más de 10 veces superior con solo aumentar la temperatura 2,66 veces.

MARCO TEÓRICOTABLA PSICOMÉTRICA

METODOLOGÍA

LocalizaciónSegún reporte del CIOH (Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas) (2007), Barranquilla está localizada sobre la orilla occidental del río Magdalena, a 15 km de su desembocadura en el mar Caribe, se encuentra a una latitud 10º 59' 16" al norte de la línea ecuatorial y una longitud de 74º 47' 20" al occidente de Greenwich, y tiene una altitud media de 50 msnm.

CLIMATOLOGÍA DE BARRANQUILLA

CLIMATOLOGÍA DE BARRANQUILLA

Haciendo un análisis con base en la matriz DOFA encontramos:Debilidades Altas temperaturas y baja precipitación.OportunidadesCambio de matriz energética mundial en favor de las Energías Alternativas.FortalezasEstablemente alta radiación solar y evaporación.Excelente viento promedio de 4 m/s para activar procesos de ventilación.AmenazasMigración de empresas a otras regiones de mejor clima.

DISEÑO EXPERIMENTAL

Estado actual de los sistemas de ventilación en la Región, Recintos cerrados que recirculan indefinidamente, un aire cada vez más saturado de: Humedad, carga viral, calor y Co2.

Antecedente de las comunidades nativas de la región; Recinto abierto con una cubierta vegetal que amortigua la radiación solar y permite la circulación de los gases saturados; Mientras que los muros permiten la circulación de la brisa.

Efectos de Chimenea e Invernadero; Con la actual arquitectura, podemos utilizar nuestra radiación solar, para calentar una cubierta hasta llevarla a unos 80°C (invernadero); luego ese aire caliente, dirigirlo a un ducto vertical (Chimenea) para expulsarlo lo más alto posible, con lo que se genera una succión de aire fresco por el otro lado que funciona como buitrón.

DISEÑO EXPERIMENTALPropuesta operativa; el aire entra en el recinto por la chimenea de doble tiro, (a unos 30°C y con 26,5 gramos de vapor de agua); a medida que circula se va calentando en el cielo raso y solicitando cada vez más humedad, (a 80°C requiere 269,45 gramos de vapor de agua); según ecuación de la tabla psicométrica, como no hay otra fuente de humedad absorbe y deseca, el espacio habitable debajo del cielo raso, y a su vez succiona más aire del exterior a través del buitrón

CLIMATOLOGÍA DE BARRANQUILLA

Esta turbina tipo Savonius, está confinada dentro de unos deflectores (Chimenea Dinámica) que orientan el flujo del viento hacia la sección cóncava del perfil y anulan el caudal del sector convexo; o sea que toda la energía del viento disponible en el área de intersección de la chimenea se concentra solo en la mitad del área de la turbina dejando como resultando una alta eficiencia, la turbina está conectada (directamente por un eje o indirectamente por energía eléctrica) a la turbina de entrada de aire externo y al extractor.

NIVEL CIENTÍFICOCon un análisis exhaustivo de la información recolectada, podemos generar conocimiento especializado para la región Caribe. Disminuyendo así la migración de las empresas a otras partes del país obligados por las condiciones climáticas y altos costos operativos.En los hospitales se podrían minimizar los decesos de pacientes por el desarrollo de virus fuera de control médico debido a la baja circulación del aire, Las empresas que trabajan con vapor en sus procesos productivos (Lácteos, Plásticos, Vidrios, etc.) tienen áreas de trabajo con muy altas temperaturas.Cuando se presentan fallas en el suministro eléctrico los habitantes de los barrios pueden contar en sus viviendas con una temperatura agradable, que les permita continuar con el desarrollo de sus actividades cotidianas.

NIVEL TECNOLÓGICO

A este nivel se trabaja en el diseño de un software, con base en las normas actuales de ventilación que involucren las condiciones mínimas para nuestra región, que nos permita dimensionar los principales componentes de nuestro diseño (la chimenea, buitrón, ventilador y extractor) según las dimensiones del recinto.

CONCLUSIONES

Los sistemas de Ventilación Bioclimática pueden ser la respuesta al calentamiento  que se vienen presentando a nivel global y en un futuro contemplar la posibilidad de hacer diseños para la construcción de viviendas en toda la franja tropical y subtropical del planeta permitiendo una mejor calidad de vida en estas zonas. Con este proyecto se pretende ayudar a conservar el planeta, disminuyendo la huella de carbono que causamos con el consumo de energía eléctrica, para climatizar y paliar el calor, además lograr impactos positivos en los aspectos sociales, económicos, ambientales y tecnológicos.

GRACIAS