Estudio térmico (teórico-experimental) en una habitación a escala con una chimenea solar como alternativa de ventilación

Abstract

El objetivo general de este trabajo fue “Realizar un estudio térmico (numérico y experimental) en una habitación a escala con una chimenea solar como alternativa de ventilación”, por lo tanto, los artículos publicados están concordancia con este objetivo. En la primera etapa de la tesis, se trabajó en la parte experimental, la cual consistió en fabricar e instrumentar una cavidad a manera de habitación de 1x1x1 m, con paredes internas de aluminio pulido de baja emisividad (0.03) y una chimenea solar de doble canal. Primero se realizó un estudio térmico en la habitación con la chimenea colocada al centro y entrada de aire por una de las paredes laterales. Se variaron las potencias tanto en el receptor como en la pared con calefactor, y se obtuvieron datos experimentales como perfiles de temperatura, coeficientes de transferencia de calor y cambios de aire por hora. Posteriormente se realizaron corridas numéricas y se validaron los datos obtenidos con los experimentales. Los resultados de esta etapa se publicaron en el artículo “Computational Fluid Dynamics and Experimental Analysis of the Heat Transfer in a Room With a Roof Solar Chimney” en la revista Journal of Thermal Science and Engineering Applications (indizada en el JCR), en el cual aparezco como autor principal. Como segunda etapa, se realizó la variación de configuraciones experimentales, tanto como la posición de la chimenea en el techo, como la posición de entrada de aire. Con los resultados experimentales obtenido se procedió al estudio teórico, donde lo primordial consistió en obtener una metodología numérica que fuese capaz de reproducir el fenómeno en configuraciones distintas a las estudiadas experimentalmente para validar la predicción del modelo numérico. Se realizó una exhaustiva y especializada revisión bibliográfica, de la cual se concluyó que el estudio de este tipo de chimeneas se estudia principalmente a manera de prototipos basándose en sus dimensiones y como estas afectan al flujo de aire en la chimenea, mas no como afecta el uso de estos dispositivos en la habitación a la que se encuentran acoplados. Además, la mayoría de dichos estudios se simulan en 2D, mientras que este estudio se llevó a cabo en 3D. Con ayuda de los resultados experimentales previamente obtenidos se pudo comprobar la reproducibilidad de las simulaciones numéricas aun con los cambios de configuración y de condiciones de frontera. Los resultados de este trabajo se publicaron en la revista International Journal of Mechanical Sciences bajo el título “Effect of the solar roof chimney position on heat transfer in a room” en el cual aparezco como primer autor.