1 INFORME TÉCNICO FINAL TÍTULO DEL PROYECTO Procesamiento de imágenes utilizando el software DigiFlow en la implementación del schlieren sintético para el estudio de la ventilación natural en edificaciones. Presenta: Montserrat Alejandra Cantoral Mendoza Director del proyecto: Dr. Ramón Tovar Olvera Temixco, Morelos; 25 de febrero de 2017. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CHIAPAS
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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CHIAPASgee.ier.unam.mx/wp-content/uploads/2017/04/2017_L_macm.pdf · arquitectura, ya sea para captarlo, para evitarlo, o controlarlo. El viento es un
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INFORME TÉCNICO FINAL
TÍTULO DEL PROYECTO
Procesamiento de imágenes utilizando el software DigiFlow en la
implementación del schlieren sintético para el estudio de la ventilación
natural en edificaciones.
Presenta:
Montserrat Alejandra Cantoral Mendoza
Director del proyecto: Dr. Ramón Tovar Olvera
Temixco, Morelos; 25 de febrero de 2017.
UNIVERSIDAD
POLITÉCNICA DE CHIAPAS
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ÍNDICE
IDENTIFICACIÓN DEL PROYECTO ...........................................................................................3
TÍTULO DEL PROYECTO: Procesamiento de imágenes utilizando el software
DigiFlow en la implementación del schlieren sintético para el estudio de la
ventilación natural en edificaciones.
CARRERA: Licenciatura en ingeniería en energía.
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN INNOVACIÓN O DESARROLLO TECNOLÓGICO:
Energía en edificaciones.
FECHA DE INICIO: 05 de septiembre del 2016.
FECHA DE TERMINACIÓN: 09 de diciembre del 20116.
UNIDAD EJECUTORA: Maestría en ingeniería en energía con especialidad en
arquitectura bioclimática/laboratorio de termociencias.
INSTITUCIÓN DE CONVENIO: Instituto de Energías Renovables de la UNAM.
DIRECTOR DEL PROYECTO: Dr. Ramón Tovar Olvera.
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PRESENTACIÓN
Debido a la colaboración que tiene la Universidad Politécnica de Chiapas con el
Instituto de Energías Renovables de la UNAM se logran llevar a cabo proyectos de
investigación en el área de energía en edificaciones en los cuales miembros de
ambas instituciones trabajan en conjunto cumpliendo los objetivos.
Dichas instituciones tienen personal capacitado en áreas de estudio a fines al igual
que cuentan con un equipamiento óptimo de talleres y laboratorios lo que
promueve un trabajo en equipo eficiente y con ello el cumplimiento de metas. Por
lo tanto el ser parte del desarrollo de un proyecto de investigación es gratificante
debido a que estas en constante retroalimentación aportando y adquiriendo
conocimiento.
El proyecto llevado a cabo en el reporte técnico presente, se enfoca en el estudio
de la transferencia de energía en edificaciones, utilizando la técnica del schlieren
sintético, el cual es un tema sumamente interesante e importante ya que se
analiza el comportamiento del flujo de fluidos que presentan un gradiente de
temperatura y con ello se identifica el tipo de ventilación adecuada en una
edificación.
El desarrollo del proyecto se realizó en las instalaciones del Instituto de Energías
Renovables de la UNAM, en el laboratorio de transferencia de energía y masa, el
cual contaba con el schlieren sintético así como el hardware y software necesario
para el estudio.
AGRADECIMIENTO
Al Instituto de Energías Renovables de la Universidad Nacional Autónoma
de México, por recibirme como institución y facilitarme los medios necesarios para
realizar este trabajo.
A mi asesor laboral el Dr. Ramón Tovar, por el apoyo y confianza brindada
durante todo el trabajo realizado.
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CONTENIDO
RESUMEN
Se llevó a cabo el procesamiento de fotografías generadas en el trabajo
experimental de la Implementación del schlieren sintético para el estudio de la
ventilación natural en edificaciones [7]. Mediante el software DigiFlow para realizar
el análisis del flujo de fluido en una habitación a escala con diferentes
configuraciones de ventanillas para estudiar el comportamiento de las plumas
térmicas generadas y así llegar a una conclusión científica fundamentada en el
área de ventilación natural en edificaciones.
ABSTRACT
We carried out the processing of photographs generated in the experimental work
of the Implementation of synthetic schlieren for the study of natural ventilation in
buildings [7]. Using DigiFlow software to perform fluid flow analysis in a scale room
with different configurations of windows to study the behavior of the generated
thermal plumes and so arrive at a scientific conclusion based on the area of natural
ventilation in buildings.
INTRODUCCIÓN
El viento es uno de los parámetros más importantes a considerar de la
arquitectura, ya sea para captarlo, para evitarlo, o controlarlo. El viento es un
elemento de climatización pasiva que ha sido utilizado de manera muy importante
en la arquitectura de todos los tiempos y de todo lugar [4].
La ventilación es el proceso de hacer llegar aire nuevo a un espacio específico, es
decir, hacer circular el aire del interior y/o intercambiarlo por aire fresco del exterior
ya sea de manera forzada o natural [1]. La ventilación natural es aquella que
aprovecha los fenómenos naturales que producen el movimiento del aire para
generar la circulación y renovación de mismo aire en el interior de un espacio sin
consumir energía eléctrica [2].
Consideramos la ventilación como el proceso de proporcionar aire fresco a los
ocupantes del edificio, con el fin de mantener una buena calidad del aire estándar
con un costo mínimo de capital y del impacto ambiental [3]. Por ello, para realizar
el diseño de las edificaciones se requiere considerar la ventilación, ya que es
sumamente importante debido a que con ella logramos la renovación del aire, el
control del calor, entre otras, proporcionando condiciones de confort en la
edificación.
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El estudio de la ventilación natural se hace para resolver el problema de
insatisfacción generada en los habitantes de los edificios debido a las condiciones
climáticas interiores. Con el análisis del flujo de calor en un prototipo a escala,
expuesto a diversos casos de estudio se identifica cuál es el más eficiente en
cuanto a la recirculación del aire.
MATERIALES Y MÉTODOS
El laboratorio de Transferencia de Energía y Masa cuenta con el equipamiento para llevar a cabo la técnica del schlieren sintético. El equipamiento consiste en un tanque de acrílico, lámpara de LED, cámara fotográfica, computadora, tarjeta de adquisición.
Anteriormente con dicha técnica “se realizó la metodología de modelado de
pequeña escala para representar a nivel de laboratorio la ventilación natural en
una habitación, el modelo cuenta con diversas aberturas que pueden actuar de
manera individual o combinada para producir distintas configuraciones de
ventilación. Además, se instaló y se ocupó la técnica de schlieren sintético como
herramienta de visualización de fluidos en movimiento, se emplearon termopares
como método para la medición de temperaturas, tal y como se ha descrito
previamente (Edgar Peralta, 2015)” [7].
En dicho trabajo experimental fueron captadas una serie de fotografías de los
distintos casos de estudio para el análisis del flujo de fluidos las cuales sirvieron
para realizar el procesamiento de imágenes y así analizar su comportamiento.
El procesamiento de fotografías obtenidas en los experimentos realizados con
anterioridad, se llevaron a cabo utilizando el software especializado DigiFlow
versión 3.6.0 de Dalziel Research Partners, el cual ofrece diversas funciones para
el análisis del flujo de fluidos [5]. Dicho software se encontraba instalado en una
computadora de escritorio, la cual contaba con una tarjeta madre Gigabyte