Sustentaciones Maquinas termicas 2023-2 (1) (1)-1

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PLAN DE IMPLEMENTACIÓN DE UN DISTRITO TÉRMICO COMO SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN EN EMPRESAS DE LA ZONA CENTRAL DE LA CIUDAD DE MONTERÍA 
FERNANDO MIGUEL SOLAR DORIA
HERNÁN DARIO HERNÁNDEZ ESCUDERO
CAMILO ANDRÉS MEDRANO PATRÓN
Montería, 07/07/2023
Sustentación proyecto de aula, Maquinas Térmicas - Ingeniería Mecánica – MIM 
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Contenido
Introducción
Objetivos
Metodología 
Diseño conceptual
Resultados y discusión
Conclusiones 
Referencias bibliográficas 
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Montería es una de las cinco ciudades elegidas para la implementación de distrito térmico según la segunda fase del proyecto Distritos Térmicos en Colombia, esta selección fue gracias al éxito de los análisis técnicos, económicos y financieros que podrían generar la realización de este proyecto en la zona norte de la ciudad.
Introducción
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Objetivo general
Desarrollar un plan integral para la implementación de un distrito térmico que permita mejorar la eficiencia energética y la sostenibilidad de los sistemas de climatización en empresas ubicadas en la zona central de la ciudad de Montería, a través de la investigación, análisis, diseño y evaluación de soluciones técnicas y económicas adecuadas.
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Objetivos específicos
Estudiar las características climáticas de la zona central de la ciudad de Montería para determinar las necesidades térmicas de las empresas.
Diseñar un plan de implementación para un distrito térmico, que incluya el cálculo de la demanda energética y la selección de los equipos necesarios.
Realizar una evaluación económica del proyecto, analizando los costos de inversión, los beneficios económicos que se obtendrían a largo plazo y la rentabilidad del proyecto.
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 Metodología 
Datos climáticos promedios de la ciudad de Montería.
Figura 1. (Tomado de: Weather Parks, 2023).
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GEOLOCALIZACIÓN
 Metodología 
Distrito térmico
Hotel GHL
Alamedas
Surtigas
Clínica Montería
Éxito norte
Luis amigó
Sagrada familia
Places Mall
Homecenter
Buenavista
Imat
Diac
Figura 2. tomado de: Google Maps, 2023.
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DISEÑO CONCEPTUAL 
 Metodología 
Guía metodológica del diseño de un distrito térmico. Tomado de: (Autores, 2022)
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Diseño del horno ciclónico 
 Metodología 
Con la imagen anterior se explicaría como transformaríamos la cascarilla de arroz en energía por consiguiente dicha energía accionaria nuestro conjunto de Chiller.
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Bosquejo ilustrativo del distrito térmico
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	Tipología	Demanda anual [kWh/m2-año]
	Oficina	339
	Hotel	633
	Comercial	679
	Educación	640
	Salud	650
Análisis de cargas térmicas 
Tabla 1. demanda de enfriamiento de las empresas según su tipología en kWh/m2-año. 
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Análisis de cargas térmicas 
Para el Centro comercial Alamedas:
𝐴𝑇 = 2 ∗ 29.055 𝑚2 = 58110 𝑚2
Para el Hotel GHL:
𝐴𝑇 = 6 ∗ 8.460 𝑚2 = 50760 𝑚2
Para las Oficinas Surtigas:
𝐴𝑇 = 2 ∗ 800 𝑚2 = 1.600 𝑚2
Resultados y discusión 
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Análisis de cargas térmicas 
Resultados y discusión 
Clínica Imat
Cuenta con 10 pisos, por lo que el área total del mismo es:
Y la demanda de enfriamiento por año es:
Clínica Diac
Cuenta con 5 pisos, por lo que el área total del mismo es:
Y la demanda de enfriamiento por año es:
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Análisis de cargas térmicas 
Resultados y discusión 
Clínica Montería
Cuenta con 4 pisos, por lo que el área total del mismo es:
Y la demanda de enfriamiento por año es:
Homecenter Norte
Cuenta con 1 pisos, por lo que el área total del mismo es:
Y la demanda de enfriamiento por año es:
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Análisis de cargas térmicas 
Resultados y discusión 
Almacén Éxito Norte
Cuenta con 2 pisos, por lo que el área total del mismo es:
Y la demanda de enfriamiento por año es:
Colegio Sagrada Familia
Cuenta con 2 pisos, por lo que el área total del mismo es:
Y la demanda de enfriamiento por año es:
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Análisis de cargas térmicas 
Resultados y discusión 
Centro Comercial Buenavista
Cuenta con 3 pisos, por lo que el área total del mismo es:
Y la demanda de enfriamiento por año es:
Universidad Católica Luis amigó
Cuenta con 3 pisos, por lo que el área total del mismo es:
Y la demanda de enfriamiento por año es:
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Análisis de cargas térmicas 
Resultados y discusión 
Centro comercial Places Mall
Cuenta con 3 pisos, por lo que el área total del mismo es:
Así, la demanda de enfriamiento anual es:
Se pasan los kWh/m2-año a TRF.
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SELECCIÓN DE EQUIPOS 
Chillers enfriados por absorción
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Bombas para el sistema de bombeo 
	CABEZAL PERDIDO.	
	Chiller 1, 2, 3, 4.	6,5 [m]
	Chiller 5, 6, 7, 8, 9.	
	Sistema de distribución ida.	55,88 [m]
	Sistema de distribución retorno.	16,76 [m]
	Cabezal requerido por las bombas.	79,14 [m]
SELECCIÓN DE EQUIPOS 
	BOMBA CENTRIFUGA SOBRE BANCADA NORMALIZADA NORMA EN733
SERIE NCB/NCBZ 2900RPM				
	Tipo (CATALOGO SAER)	[kW]	[hp]	Q	H [m]
	NCBZ72P 80-250A	75	100	120	101,8
Se selecciono la bomba del catálogo Gomaig SL
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Torre de enfriamiento
	Torre de enfriamiento serie 1500 marca BAC		
	Carga térmica.	Tasa de Flujo.	Característica.
	92-747 [ton]	Hasta 3150 [USGPM]	Flujo transversal
Ventilador axial
Tiro inducido 
SELECCIÓN DE EQUIPOS 
Escogido del catalogo BAC 
Bombas para torre de enfriamiento 
	Bomba centrifuga sobre bancada normalizada Norma en733 serie ncb/ncbz 2900rpm 				
	Tipo (CATALOGO SAER)	KW	hp	Q	H (m)
	NCBZ74P 150-400A	90	125	375-475	55,6 – 59,7
Cada torre de enfriamiento necesitara una bomba que ayude a suministrar el agua hacia los chillers
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SELECCIÓN DE EQUIPOS 
Fan coils 
	MODELO	02-2T	03-2T	04-2T	06-2T
	Potencia frigorifica [kW]	2,16	3,12	4,55	5,36
	Pérdida de carga [kPa]	3,6	7,9	17,6	6,9
	Caudal de aire max. [m3/h]	495	540	745	875
	Caudal de aire min. [m3/h]	90	140	150	155
LG Electronics, Home appliance & Air solution company, 2021)
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ANÁLISIS ECONÓMICO Y PRESUPUESTAL 
	Costo de equipos materiales en la planta [COP]				
	No	ITEM	CANT	P. unitario [COP]	P. total [COP]
	1	Chiller semi-hermetico YVWA	5	919’916.000	4’599’5880.000
	2	Chiller semi-hermetico YVWA
	4	459’958.000	1’839’832.000
	3	Torre de enfriamiento serie 1500	9	200’937.000	1’808’433.000
	4	Tubería sch. 40	694	125.974	87’425.900
	5	Accesorio de sistema de distribución	60	45.000	2’700.000
Costos de los equipos y materiales a utilizar en el distrito térmico.
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ANÁLISIS ECONÓMICO Y PRESUPUESTAL 
	Costo de equipos materiales en la planta [COP]				
	No	ITEM	CANT	P. unitario [COP]	P. total [COP]
	6	Turbina	1	166’402.000	166’402.000
	7	Horno ciclónico de cascarilla de arroz	1	238’958.000	238’958.000
	8	Bomba centrifuga sobre bancada normalizada norma en733 serie 125 hp	5	91’991.600	459’958.000
	9	Bomba centrifuga sobre bancada normalizada norma en733 serie 100 hp	4	68’993.700	275’974.800
Costos de los equipos y materiales a utilizar en el distrito térmico.
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ANÁLISIS ECONÓMICO Y PRESUPUESTAL 
Costo de operación anual del distrito térmico.
	Costo de operación anual [USD/año]
 				
	N°	ITEM	Tarifa mensual
[COP/kWh/mes]	Consumo eléctrico
[kWh]	Costo de operación
COP/mes
	1	Distrito térmico según criterios del proyecto	899,29	6’010.844	5.405’491.900
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Se diseño un distrito térmico basado en los lineamientos de la norma ASHRAE, con el fin de distribuir agua fría generada en el distrito mediante tuberías a las empresas, Surtigas, Centro comercial alamedas, Hotel GHL, éxito norte, clínica Montería, universidad católica Luis amigó, sagrada familia, Homecenter, places mall, Buenavista, Imat y Diac para proporcionar la climatización y confort de acuerdo con sus necesidades.
El análisis de la red de tuberías se realizó considerando que cada empresa tiene internamente una red distribución. Además, se consideró que la mejor alternativa para el diseño del distrito térmico era usar chillers de compresión enfriados por agua, teniendo en cuenta que estaciudad cuenta con un río, el cual se encuentra a una distancia cercana a la planta central.
Este distrito térmico nos ofrece una forma alterna de generar energía gracias la uso de biomasa, en este caso la cascarilla de arroz el cual abunda mucho en la región cordobesa y es de fácil acceso.
En la implementación del distrito térmico dentro la zona donde se encuentran las empresas involucradas, el retorno de inversión se vera reflejado en la disminución de los servicios de consumo de energía dentro de un intervalo de 10 años y en el que habría que realizar estudios para evaluar los sistemas de retorno de inversión mas específicos.
Conclusiones 
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Referencias bibliográficas
Abrar Inayat, Mohsin Raza, (2019). District cooling system via renewable energy sources: a review, renewable and sustainable energy reviews, volume 107, pp. 360-373
Barrera Navarro, D. D. J., Borrero Marriaga, J. E., & Arcos González, I. D. (2020). Diseño de un distrito térmico para uso mixto en ciudades del Caribe Colombiano
Caballero, D. (2021, 23 noviembre). Montería integra la red de ciudades del proyecto distritos térmicos. Asocapitales. https://www.asocapitales.co/nueva/2021/11/13/monteria-integra-la-red-de-ciudades-del-proyecto-distritos-termicos/ 
  
Chegwin, R. et al (2021). Dimensionamiento, viabilidad y optimización energética de los distritos térmicos de enfriamiento a partir del comportamiento de la demanda e implementación del tanque de almacenamiento de energía térmica. En tercer congreso internacional de distritos térmicos. Pág. 73. 
Distritos térmicos Colombia. (2022) Pasos para poner en marcha un distrito térmico, Obtenido de: https://www.distritoenergetico.com/pasos-para-poner-en-marcha-un-distrito-termico/
 
J.P. Ríos-Ocampo, Y. Olaya, A. Osorio, D. Henao, R. Smith, S. Arango-Aramburo, (2022). Thermal districts in Colombia: developing a methodology to estimate the cooling potential demand, renewable and sustainable energy reviews, volume 165.
José Daniel Ballén Briceño & Adriana López Vargas, (2021). Propuesta de un distrito térmico como centro para el desarrollo sostenible del norte de Buga. Pág. 84.
Mariaca Orozco, (2019). Distritos térmicos: Guía metodológica / Unidad Técnica de Ozono (Bogotá, D.C.). Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible.
 
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