Diseño de un sistema de ventilación por impulso para mejorar el funcionamiento en los modos normal y emergencia en el estacionamiento subterráneo de tres niveles de un edificio multifamiliar mediante simulación CFD

Abstract

La presente tesis abarca el diseño y simulación del sistema de ventilación mecánica por impulso de los estacionamientos subterráneos de un edificio multifamiliar; esto como propuesta de mejora ante el sistema de ventilación mecánica tradicional ya existente en la edificación de estudio. El diseño de esta tesis involucra, por una parte, el empleo de las normas nacionales e internacionales vigentes tales como las EM.030 [1], UNE 23585 [2] y la BS 7346-7 [3] y el empleo de las recomendaciones de las asociaciones tales como la ASHRAE ([4] y [5]), y la NFPA [6]; y, por otra parte, la realización de los cálculos respectivos para obtener los caudales y las pérdidas de presión con el objeto de seleccionar los equipos y accesorios. Posterior al diseño propuesto, se optimiza el diseño de este sistema de ventilación a través de las simulaciones CFD con SimScale, cuyas configuraciones requieren cálculos basados en las exigencias normativas y recomendaciones de las asociaciones ya mencionadas. Finalmente, a través de los resultados de las simulaciones CFD se evidencia el funcionamiento de los dos sistemas de ventilación mecánicos tanto cuando operan en modo normal como cuando operan en modo emergencia.

El Capítulo I, que corresponde a la introducción, presenta la edificación de estudio, detalla los objetivos del presente trabajo y sus alcances. En el Capítulo II se abarcan los fundamentos teóricos y las normas técnicas que dan soporte a los cálculos de diseño y la selección de equipos. El Capítulo III muestra los cálculos de ingeniería y el uso del ASHRAE Duct Fitting Database para diseñar el sistema de ventilación por impulso, el cual está formado por dos redes de inyección y una red de extracción. En el Capítulo IV se detalla la selección de los equipos y los accesorios en base a la normativa vigente y a sus características técnicas calculadas en el capítulo anterior. El Capítulo V se enfoca en explicar los conceptos, las configuraciones y cálculos requeridos para ejecutar las simulaciones CFD; de tal forma que este capítulo actúa como tutorial para las simulaciones de los tipos y modos de ventilación mecánica de aparcamientos subterráneos. En el Capítulo VI se muestran los resultados de las simulaciones CFD del sistema tradicional existente y del sistema por impulso propuesto optimizado, ambos cuando operan en modo normal y en modo emergencia, para luego analizar sus resultados. El Capítulo VII presenta la estructura de costos del diseño propuesto, dado que es requisito para la aprobación de su instalación en la edificación descrita. Por último, se presentan las respectivas Conclusiones, Recomendaciones y la Referencia Bibliográfica que respaldan la presente tesis.

This thesis covers the design and simulation of the impulse mechanical ventilation system of the underground parking lots of a multi-family building; this as a proposal for improvement over the existing traditional mechanical ventilation system in the study building. The design of this thesis involves, on the one hand, the use of current national and international standards such as EM.030 [1], UNE 23585 [2] and BS 7346- 7 [3] and the use of the recommendations from associations such as ASHRAE ([4] and [5]), and NFPA [6]; and, on the other hand, the realization of the separate bones to obtain the flow rates and pressure losses in order to select the equipment and accessories. After the proposed design, the design of this ventilation system is optimized through CFD simulations with SimScale, whose configurations require calculations based on the regulatory requirements and recommendations of the aforementioned associations. Finally, through the results of the CFD simulations, the operation of the two mechanical ventilation systems is evidenced both when they operate in normal mode and when they operate in emergency mode. Chapter I, which corresponds to the introduction, presents the study building, details the objectives of this work and its scope. Chapter II contains the theoretical foundations and technical standards that support comprehensive design calculations and equipment selection. Chapter III shows the engineering calculations and the use of the ASHRAE Duct Fitting Database to design the impulse ventilation system, which is made up of two injection networks and one extraction network. Chapter IV details the selection of equipment and accessories based on current regulations and their technical characteristics calculated in the previous chapter. Chapter V focuses on explaining the concepts, setups, and calculations required to run CFD simulations; in such a way that this chapter acts as a tutorial for the simulations of the types and modes of mechanical ventilation of underground car parks. Chapter VI shows the results of the CFD simulations of the existing traditional system and the optimized proposed impulse system, both when they operate in normal mode and in emergency mode, and then analyze their results. Chapter VII presents the cost structure of the proposed design, since it is a requirement for the approval of its installation in the described building. Finally, the respective Conclusions, Recommendations and the Bibliographic Reference that support this thesis are presented.