Simulación de la calidad del aire interior en edificios de vivienda en Lima mediante modelos a escala reducida

Abstract

En la presente tesis, se propone una metodología que permita simular la calidad del aire interior (IAQ) en edificios de la ciudad de Lima (Perú), empleando modelos a escala reducida. Las variables que serán simuladas serán la temperatura y humedad relativa dentro de los ambientes, debido a su gran repercusión en la salud y bienestar de los ocupantes. Para construir los modelos a escala, primero se identificaron las variables físicas relacionadas al IAQ, para luego aplicar el Teorema PI de Buckingham y obtener los factores de escala. Después, se seleccionó la muestra de estudio y, utilizando sus propiedades térmicas, se pudo definir y construir los modelos a escala reducida. Luego, para validar la simulación del IAQ en los modelos a escala, se realizaron mediciones de la temperatura y humedad de forma simultánea, tanto en los edificios reales y en sus respectivos modelos a escala reducida. Para cada variable, se calculó la diferencia estadística entre ambos grupos de datos (edificio real y modelo a escala), la cual al ser menor que el valor de precisión del equipo de medición empleado para la toma de datos (0.5 °C para la temperatura y 3% para la humedad relativa), permitió considerar válida la simulación del IAQ. Finalmente, después de validar el método de simulación, se explica cómo utilizarlo para analizar el IAQ y compararlo con las regiones de confort en la ciudad de Lima, encontrando así las posibles falencias de la vivienda. Como estudio preliminar, se analiza la mejora que genera el empleo de coberturas vegetales en el techo de un edificio.

In this thesis, a methodology is proposed to simulate the indoor air quality (IAQ) in buildings in the city of Lima (Peru), using reduced scale models. The simulated variables will be the temperature and relative humidity inside the rooms, due to their high impact on the health and well-being of the occupants. To build the reduced scale models, first the physical variables related to IAQ were identified, and then Buckingham's PI Theorem was applied to obtain the scaling factors. Then, the study sample was selected and, using its thermal properties, the reduced scale models could be defined and built. After that, to validate the IAQ simulation on the reduced scale models, temperature and humidity measurements were obtained simultaneously, both in the real buildings and in their respective reduced scale models. For each variable, the statistical difference between both groups of data (real building and scale model) was calculated, which being less than the precision value of the measuring equipment used for data collection (0.5 °C for temperature and 3% for relative humidity), the IAQ simulation was considered validated. Finally, after validating the simulation method, it is explained how to use it to analyze the IAQ and compare it with the comfort regions in the city of Lima, finding the possible failures of the building. As a preliminary study, it is analyzed the improvement generated by the use of vegetation coverings on the roof of a building.