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Diseño, modelado, automatización, simulación, optimización - Energía - Medio ambiente | 2017-03-15

Modelo de ventilación ahorra el 41 % de energía en edificios inteligentes

Agencia de Noticias UN | En el caso de estudio simulado para un espacio de tres habitaciones con controladores (dispositivos) comunicados entre sí para generar calefacción, se alcanzó este significativo ahorro de energía.

El modelo para reducir el consumo energético en edificaciones en las que convergen sostenibilidad y tecnología consiste en hacer que las unidades de ventilación trabajen cooperativamente.

El sistema está compuesto por una planta –que son las habitaciones– y tiene sensores de humedad, presión y temperatura; tales mediciones se comunican a un controlador ubicado en cada zona para regular el flujo de aire mediante compuertas.

El caso de estudio en el que se alcanzó el mejor resultado, del 41 % de ahorro energético, se modeló con una temperatura mínima de 0 ºC y máxima de 40 ºC. Asimismo, la apertura de las compuertas de aire de cada zona osciló entre 0 y 0,3 m2.

La reducción de energía se logró después de comparar referentes de temperatura para cada habitación. Por ejemplo, para la zona 1 se hicieron dos cambios: de 22 °C se aumentó a 27 °C, y el día 14 de la simulación se subió a 30 °C. Los mismos referentes se utilizaron para las demás habitaciones, pero en diferentes periodos.

Para Lizeth Lenis Martínez, estudiante de maestría en Ingeniería-Automatización Industrial de la Facultad de Minas de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Medellín, esto tuvo que ver con la variación de temperatura ambiente que inicialmente significó una perturbación en la parte del sistema conocida como “capa de mezcla”, en la que entra aire del interior y exterior del recinto, explica la investigadora.

El resultado fue factible gracias al algoritmo denominado MPC, basado en juegos, que permitió optar por los controladores. Esto se determinó por la aptitud del dispositivo con el que se obtuvieron mejores características en comparación con el centralizado y el descentralizado. El primero se puede usar para varias zonas, mientras el segundo, que plantea que cada uno debe trabajar de manera independiente, mostró el desempeño más bajo.

La ventaja del controlador cooperativo estuvo ligada no solo a la eficiencia en la disminución de energía, sino al precio de la operación del sistema, cuyo costo por hora fue de 909 pesos, mientras que para el controlador centralizado el funcionamiento fue de 1.137 pesos durante el mismo periodo.

La simulación del sistema de ventilación se hizo para 600 horas. La principal característica fue el volumen variable de aire suplido en cada zona, momento en el que entran en funcionamiento las compuertas, lo cual genera una mayor eficiencia energética.

Las partes desempeñan un rol importante en el paso y bloqueo del aire, por lo que un cambio en su posición permearía la modificación de variables como la potencia del ventilador. Según el estudio la más apropiada fue de un flujo de aire máximo de 2 m3 por segundo.

El uso de este sistema es un primer paso en la optimización de recursos energéticos en edificios inteligentes, lo cual puede contribuir a reducir el consumo y la emisión de gases invernadero.


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