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Generación de energía eléctrica a partir de la ventilación natural por efecto térmico en edificios industriales

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dc.contributor.author Chargoy Rodríguez, Miguel Ángel
dc.date.accessioned 2022-01-22T00:11:00Z
dc.date.available 2022-01-22T00:11:00Z
dc.date.created 2018-05-02
dc.date.issued 2022-01-17
dc.identifier.citation Chargoy Rodríguez, Miguel Ángel. (2018). Generación de energía eléctrica a partir de la ventilación natural por efecto térmico en edificios industriales. (Doctorado en Ciencias en Arquitectura y Urbanismo). Instituto Politécnico Nacional, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura, Unidad Tecamachalco, México. es
dc.identifier.uri http://tesis.ipn.mx/handle/123456789/30013
dc.description Tesis (Doctorado en Ciencias en Arquitectura y Urbanismo), Instituto Politécnico Nacional, SEPI, ESIA, Unidad Tecamachalco, 2018, 1 archivo PDF, (148 páginas). tesis.ipn.mx es
dc.description.abstract RESUMEN: Actualmente, la energía eléctrica se concibe como una necesidad y por tanto su demanda va en aumento, por este motivo es necesario conseguir generarla de una forma sostenible y respetuosa con el medio ambiente. A partir de la Revolución Industrial y a la fecha, su producción proviene en un porcentaje mayor, de fuentes primarias no renovables, lo que implica una generación de emisiones de gases de efecto invernadero, que son los responsables del cambio climático. Considerando que el consumo de energía en las edificaciones representa la mitad del consumo mundial y que hay un déficit en la producción, los intentos para que las edificaciones tiendan a ser autosuficientes en la producción de energía y que utilicen fuentes renovables de generación, están completamente justificados. Generar energía eléctrica a partir de la ventilación natural por efecto térmico en los edificios, se torna como una posible contribución de la arquitectura a la problemática de producción de energía. El aire caliente residual que se genera en el interior de un edificio como una nave industrial por el proceso de producción, por las condiciones climáticas, por las actividades de las personas, por los sistemas de iluminación artificial, por el uso de aparatos electrónicos y por la transferencia de calor a través de la envolvente, experimenta una turbulencia debido al movimiento caótico entre sus moléculas y átomos, originando un flujo de flotación ascendente llamado efecto convectivo o térmico. Este fenómeno físico, que además puede generar energía eléctrica debido a la fuerza que presenta el fluido en su movimiento ascendente, es una estrategia pasiva de ventilación natural. El presente documento describe el estudio experimental realizado en el laboratorio de Termociencias del Instituto de Energías Renovables de la UNAM, campus Temixco, Morelos, con un modelo a escala 1:60 de una nave industrial, que cumple con los requisitos de similitud geométrica, térmica y dinámica, a partir del cual, en función del tipo de las aberturas de ventilación que presenta, se establecieron seis casos de estudio C02, C04, C06, C07, C09 y C10, en donde se midió la temperatura al interior en 14 puntos distribuidos a diferentes alturas y en 2 puntos al exterior de ellos, así como el campo de vector de velocidad medido en el plano central, que proporcionó los parámetros requeridos. El sistema de medición utilizado fue el SPIV (Stereo Particle Image Velocimetry), el control y el recabado de datos se realizó usando el programa de cómputo La Visión Davis 7.2., y por último para el procesamiento de los datos y la obtención del valor de los parámetros de evaluación se utilizó un programa en lenguaje C desarrollado por el Dr. José Antonio Castillo Torres. Para evaluar la ventilación natural se tomaron como parámetros la velocidad promedio en el plano central, la energía turbulenta cinética, el índice de homogeneidad, el porcentaje de área y el flujo volumétrico, con respecto al confort higrotérmico fue evaluado por medio del parámetro de la temperatura neutra y finalmente para la generación de energía eléctrica el parámetro utilizado fue la velocidad de salida superior. Al analizar los resultados de las pruebas experimentales de los seis casos de estudio, se determinó que el caso que presenta las mejores condiciones con las que se puede lograr la ventilación natural, el confort higrotérmico y la generación de energía eléctrica, es el C10 que corresponde al que tiene ventanas superiores izquierda y derecha con aberturas de ventilación tipo celosía y ventanas inferiores izquierda y derecha con aberturas de ventilación abiertas completamente, por lo que se recomienda que en las naves industriales se diseñe con este tipo de ventanas. Finalmente se establece que la velocidad en la salida del flujo de aire caliente en la apertura superior depende directamente de la diferencia entre las temperaturas del piso y del medio ambiente, y de la altura en el interior, por lo que "a mayor diferencia de temperatura y a mayor altura del espacio arquitectónico de la nave industrial para el efecto de flotación del aire caliente, mayor será la velocidad para la generación de energía eléctrica". ABSTRACT: Actually, Electrical energy has been understood as a necessity and it is raising a lot, so it have to be produced as a friendly form or sustainable with the environment. Since Industrial Revolution, the energy has been produced with nonrenewable resources, so it originates greenhouses gases and the climate change. All the buildings consume almost the half of the all energy produced in our country, so that is why they have to be self sufficient and it must use renewable resources. The electrical energy can be generated by building's natural ventilation with thermal effect, this is the contribution from the architecture to the problem about the energy. Residual heat is produced by interior space of a buildings and industrial building is one of them, they do not use the heat, it just dissipate out. Air heat describes a turbulent effect by their kinetic energy and it generates air flotation, that is a physical phenomenon called thermic or convective effect, which it can generate electric power for the force of the fluid's ascending movement and this is too, a passive strategy of natural ventilation. This investigation was realized at laboratory sciences-thermal from Instituto de Energías Renovables in UNAM, campus Temixco, Morelos with a scale model in proporcition 1:60 as a industrial building with geometrical, thermic and dynamic similarity. There were six studies cases chosen C02, C04, C06, C07, C09 y C10 and they were experimented into a water channel with measuring system of stereo particle image velocimetry and Vision Daves 7.2 as computer programme. Natural Ventilation's parameters were average velocity inside, kinetic energy turbulent, área percent, homogeneity index and volumetric flow. The evaluation parameter to generate electrical energy was the average velocity at the top outlet of the scale model and comfort higrotermic's parameter was neutral temperature. These kind of values were obtained with every study case and the best case was C10, that it have two lower windows open completely and two upper Windows with lattice. As a input from this investigation to the architecture, that it is possible to say "a greater temperature difference, between inside and out, and a greater the vertical height, also the generation of electrical energy will be greater too". es
dc.description.sponsorship Instituto de Energías Renovables - UNAM es
dc.language.iso es es
dc.subject Energía eléctrica es
dc.subject Recurso renovable es
dc.subject Ventilación natural es
dc.title Generación de energía eléctrica a partir de la ventilación natural por efecto térmico en edificios industriales es
dc.contributor.advisor Mayorga Cervantes, Juan Raymundo
dc.contributor.advisor Castillo Torres, José Antonio
dc.programa.academico Doctorado en Ciencias en Arquitectura y Urbanismo es


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