Problema de Ingeniería a resolver

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REFRIGERACIÓN INSPIRADA EN LOS TERMITEROS, BIOMIMESIS Y ARQUITECTURA  Trabajó final de semestre

Joel David Asprilla 1, Juan Pablo Silva 2, Andrés Stevens Castañeda 3, Diego Alejandro Reyes 4, Paola Mendez 5.

1 Grupo 1.Ingeniería Ambiental, Universidad Central.

 2 Grupo1. Ingeniería Mecánica, Universidad Central.

 3 Grupo1. Ingeniería Industrial, Universidad Central.

 4 Grupo1. Ingeniería Sistemas, Universidad Central.

 5Grupo1.Ingeniería Ambiental,Universidad Central.

Fecha entrega de informe: 26 de octubre de 2017

INTRODUCCIÓN

El planeta necesita reducir el alto consumo energético en procesos de calefacción, los cuales indican un importante aumento en el calentamiento global, algunas personas han implementado técnicas con el fin de lograr una reducción de contaminantes y obtener beneficios de la naturaleza.

La refrigeración ecológica está inspirada por los termiteros  donde se busca   una solución a los problemas antes mencionados. La primera estructura se basa en    la refrigeración de los termiteros.  Este modelo de la naturaleza fue obra de Mike Parece un arquitecto zimbabuense en donde plantea  que  sólo un 10% de la energía es empleada por edificios con un tamaño similar al haber copiado las estrategias de diseño empleadas por sistemas naturales.  El diseño del Eastgate Centre que se encuentra en Harare Zimbabue el cual esta ventilado y climatizado por medio naturales ,es así como  La estrategia empleada por las termitas consiste en abrir y cerrar constantemente pequeños orificios, orientar debidamente la construcción y crear una corriente a través de una forma cónica para mantener la temperatura interior constante, la recompensa obtenida por las termitas es la posibilidad de cultivar un hongo que sólo se reproduce con éxito si el interior no cambia de temperatura. (Pearce, 2015).

De esta manera la ventilación del Estegate cuesta una décima parte de la ventilación de un edificio normal ocupada con aire acondicionado  el cual consume un 35% menos  de energía, es así como un edificio como el Estegate  que tenga uso eficiente de la energía resulta lucrativo para el bolsillo ya que durante los primeros cinco años del edificio se ahorraron un $3.5 millones de gastos energéticos gracias a este diseño exclusivo  

A medida que pase el tiempo, las nuevas edificaciones deberán implementar mecanismos que no solo ayuden al medio ambiente, sino que además reduzcan el coste de lo que conlleva equipar estos lugares, es en este punto donde la biomimética dejara de ser un gran invento de la naturaleza y pasara a ser el futuro de la humanidad.

Palabras claves:   Biomimética, temperatura, reducción, gasto energético, global, termorregulación.  

1. Problema de Ingeniería a resolver

El problema encontrado es  consumo de energía en los procesos de calefacción realizados en las cadenas hoteleras  

Teniendo en cuenta el sistema de refrigeración de los termiteros, el cual permite habitar en lugares con altas temperaturas, se decide implementar este método a futuras construcciones hoteleras; con el fin de regular la temperatura sin la necesidad de utilizar mecanismo externo los cuales estén encaminados al uso de la energía eléctrica.

Este proyecto está dirigido a cadenas hoteleras las cuales se encuentran ubicadas en la costa colombiana, básicamente santa marta ya que allí se encuentra a una temperatura promedio entre 29 y 30ºC, esta alta temperatura se debe a su ubicación geográfica, debido a esto es un atractivo turístico el cual es muy concurrido al año trayendo consigo un alto flujo de turismo y un consumo de energía elevado.

Para las construcciones futuras en este lugar se deben realizar estudios previamente establecidos para garantizar la implementación de los termiteros como métodos de calefacción en dichas cadenas hotelera y por medio de ello reducir el consumo de energía a lo más mínimo ^[b]posible, según los estudios realizados  el consumo de enernergia en estos proceso equivale a un 90%  en donde lo ideal sería que al acoplar este método innovador y ecológico  su reducción fuera  de un 30%.

2. Descripción sistema natural

Las termitas, son  reconocidas por su capacidad de regular y controlar las condiciones de sus hogares (termiteros) , ya que sus construcciones están basadas en canales y conductos, que permiten regular las temperaturas presentes en  los termiteros, normalmente las termitas sobreviven a temperaturas de 30 grados celcius  constantes aprox. la formación de este sistema evita grandes niveles de oscilación de temperaturas dentro de estas en lugares que contienen un alto grado de variación en sus temperaturas durante el día y la noche, permitiendo ^[c]que la temperatura se mantenga equilibrada y con los mínimos cambios.

Gracias al efecto Venturi, las cámaras de barro que contienen los termiteros, envían el aire caliente a la parte superior y haciendo un importante intercambio de gases, expulsando dióxido de carbono y permitiendo el ingreso de oxigeno

los termiteros logran alcanzar los 7 metros de altura y una profundidad de 3 metros, logrando una gran resistencia para sus construcciones, la estructura cuenta con varios orificios en su superficie permitiendo el fácil acceso de corrientes de aires naturales que ventilan toda la construcción, dentro de ella ocurren procesos de evaporación permitiendo la refrigeración.

Para la regulación de la temperatura en los termiteros, se construyen galerías en la parte inferior de los nidos, en la parte superior se encuentra una especie de tubo que funciona como chimenea, a medida que el aire circula a través de las galerías de lodo húmedo su temperatura disminuye; este proceso se denomina refrigeración por evaporación: el aire seco pasa sobre el agua y absorbe parte de ella.^[d]

Aprovechando que el aire caliente se eleva, las corrientes de convección lo impulsan desde las galerías inferiores hacia afuera a través de la chimenea. (Marroquin,2012)

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