Efecto de diferentes configuraciones de ventilación natural y materiales de cubierta sobre el confort térmico de trabajadores de una instalación para la producción de panela

Giovanni Andres Cortes Tovar; Robinson Osorio Hernández; Lina Marcela Guerra García

doi:10.3989/ic.6951

Autores/as

Giovanni Andres Cortes Tovar Universidad Nacional de Colombia https://orcid.org/0000-0001-7141-8218
Robinson Osorio Hernández Universidad Nacional de Colombia https://orcid.org/0000-0002-8698-7234
Lina Marcela Guerra García Universidad Nacional de Colombia https://orcid.org/0000-0001-9115-9057

DOI:

https://doi.org/10.3989/ic.6951

Palabras clave:

simulación computacional, estrés térmico, índice WBGT, producción de panela, radiación térmica

Resumen

Este estudio tuvo como objetivo analizar el efecto de tratamientos con diferentes configuraciones de ventilación natural, combinadas con tres tipos de materiales de cubierta, sobre las condiciones de confort térmico del trabajador dentro de una instalación para la producción de panela, utilizando modelamiento en Dinámica de Fluidos Computacional. Se encontró un efecto significativo de las aberturas perimetrales y el efecto chimenea generado por la ventana cenital, el cual mostró un papel decisivo en la transferencia de vapor y de calor al exterior. Adicionalmente, se comparó el Índice de Temperatura Efectiva para cada tratamiento, para determinar las condiciones de confort térmico para los trabajadores en cada configuración de ventilación natural. Se evidenció que el mejor ambiente para el confort térmico del trabajador es el tratamiento con las paredes perimetrales abiertas y la ventana cenital abierta, sin presentar diferencia estadística significativa el material de la cubierta.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Citas

García, J. M., Narváez, P. C., Heredia, F. J., Orjuela, Á., y Osorio, C. (2017). Physicochemical and sensory (aroma and colour) characterisation of a non-centrifugal cane sugar (“panela”) beverage. Food Chemistry, 228, 7-13,

Gutiérrez-Mosquera, L. F., Arias-Giraldo, S., y Ceballos-Peñaloza, A. M. (2018). Energy and Productivity Yield Assessment of a Traditional Furnace for Noncentrifugal Brown Sugar (Panela) Production. International Journal of Chemical Engineering, 2018(1), 6841975,

Volverás-Mambuscay, B., González-Chavarro, C. F., Huertas, B., Kopp-Sanabria, E., y Ramírez-Durán, J. (2020). Effect of the organic and mineral fertilizer on the performance of sugarcane yield in Nariño, Colombia. Agronomy Mesoamerican, 31(3), 547-565,

Alarcón, A. L., Palacios, L. M., Osorio, C., et al. (2021). Chemical characteristics and colorimetric properties of non-centrifugal cane sugar (“panela”) obtained via different processing technologies. Food Chemistry, 340, 128183,

Gutiérrez-Mosquera, L. F., Arias-Giraldo, S., y Ceballos-Peñaloza, A. M. (2018). Actualidad del sistema productivo tradicional de panela en Colombia: análisis de mejoras y alternativas tecnológicas. Ingeniería Y Competitividad, 20(1), 107,

Ministerio de la Protección Social de Colombia. (2006). Resolución Numero 779 de 2006, del 17 de Marzo. Por la cual se establece el reglamento técnico sobre los requisitos sanitarios que se deben cumplir en la producción y comercialización de la Panela para consumo humano y se dictan otras disposiciones. Diario Oficial de la Republica de Colombia N° 46.223 del 17 de marzo de 2006; 2006, https://www.minsalud.gov.co/sites/rid/Lists/BibliotecaDigital/RIDE/DE/DIJ/Resolucion-779-de-2006.pdf

Minagricultura - Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural. (2006). El sector panelero colombiano, https://repository.agrosavia.co/handle/20.500.12324/18667

Rodríguez, G. A., Polo, S., Ángel, M., y Buitrago, A. (2019). La agroindustria panelera impulsando el desarrollo rural en colombia, un diagnóstico de la cadena productiva. Roffaprint Editores S.A.S; 2019, https://fedepanela.org.co/gremio/conoce-el-sistema-de-informacion-panelero-sipa/

Sistema de Información Panelero (SIPA). (2020). Cifras del sector panelero. Published 2020, https://fedepanela.org.co/gremio/gestion-del-conocimiento/sistema-de-informacion-panelera-sipa/

García, H. R., Albarracín, L. C., Toscano LaTorre, A., Santana, N., y Insuasty, O. (2007). Guía tecnológica para el manejo integral del sistema productivo de la caña panelera (pp. 56-58). Bogotá: Produmedios.

Shi, X., Zhu, N., y Zheng, G. (2013). The combined effect of temperature, relative humidity and work intensity on human strain in hot and humid environments. Building and Environment, 69, 72-80,

Dewi Larasati, Zr., Sahid Mochtar. (2013). Application of Bioclimatic Parameter as Sustainability Approach on Multi-story Building Design in Tropical Area. Procedia Environmental Sciences, 17, 822-830,

Puertolas, R. F., Losada Gonzalez, J. C., Castro, S. S., Benito, P. A., y Arrebola, C. V. (2020). A bioclimatic building in Madrid: Analysis of the thermal response and long-term comfort indices review. Developments in the Built Environment, 3, 100015,

Pajek, L., y Košir, M. (2018). Implications of present and upcoming changes in bioclimatic potential for energy performance of residential buildings. Building and Environment, 127, 157-172,

Daemei, A. B., Eghbali, S. R., y Khotbehsara, E. M. (2019). Bioclimatic design strategies: A guideline to enhance human thermal comfort in Cfa climate zones. Journal of Building Engineering, 25, 100758,

Mastouri, H., Bahi, H., Radoine, H., y Benhamou, B. (2020). Improving energy efficiency in buildings: Review and compiling. Materials Today: Proceedings, 27(4), 2999-3003,

Chang, S., Castro-Lacouture, D., y Yamagata, Y. (2020). Decision support for retrofitting building envelopes using multi-objective optimization under uncertainties. Journal of Building Engineering, 32, 101413,

Al-Yasiri, Q., y Szabó, M. (2021). Incorporation of phase change materials into building envelope for thermal comfort and energy saving: A comprehensive analysis. Journal of Building Engineering, 36, 102122,

Cheng, Q., Li, H., Rong, L., Feng, X., Zhang, G., y Li, B. (2018). Using CFD to assess the influence of ceiling deflector design on airflow distribution in hen house with tunnel ventilation. Computers and Electronics in Agriculture, 151, 165-174,

Zhang, H., Yang, D., Tam, V. W. Y., et al. (2021). A critical review of combined natural ventilation techniques in sustainable buildings. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 141, 110795,

Li, W., y Chen, Q. (2021). Design-based natural ventilation cooling potential evaluation for buildings in China. Journal of Building Engineering, 41, 102345,

Kumar, R., Farhan, H. A., Nayak, S., Paswan, y M., Achintya (2021). Building design on wind driven natural ventilation with different simulation air model. Materials Today: Proceedings, 46(15), 6770-6774,

Sakiyama, N. R. M., Carlo, J. C., Frick, J., y Garrecht, H. (2020). Perspectives of naturally ventilated buildings: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 130, 109933,

Morishita, C., y Schmid, A. L. (2007). Ventilação Natural Por Efeito Chaminé Em Sobrados : Um Estudo Do Uso Desta Técnica Pelos Arquitetos Do Paraná. IX Encontro Nacional a V Latino Americano de Confort no Ambiente Construido ENTAC, Ouro Preto, Minas Gerais.

Teixeira, L., Talaia, M., y Meles, B. (2018). Assessment of thermal comfort in a Portuguese metalworking industry. Occupational Ergonomics, 13(S1), 59-70,

Vellei, M., Herrera, M., Fosas, D., y Natarajan, S. (2017). The influence of relative humidity on adaptive thermal comfort. Building and Environment, 124, 171-185,

Jing, S., Li, B., Tan, M., y Liu, H. (2013). Impact of relative humidity on thermal comfort in a warm environment. Indoor and Built Environment, 22(4), 598-607,

Kaynakli, O., Mutlu, M., Atmaca, I., y Kilic, M. (2014). Investigation of Humidity Effects on the Thermal Comfort and Heat Balance of the Body. In: Dincer I, Midilli A, Kucuk H, eds. Progress in Exergy, Energy, and the Environment. Springer International Publishing; 2014, 421-434,

Nugrahanti, F. I., Koerniawan, M. D., Kawakami, R., Hasebe, H., y Budiarto, R. (2019). Influence of Humidity on Thermal Comfort for Worker Productivity in Hot-Humid Climate. Proceedings - 2019 3rd International Conference on Smart Grid and Smart Cities, ICSGSC 2019, Published online 2019, 127-133,

Annila, P. J., Hellemaa, M., Pakkala, T. A., Lahdensivu, J., Suonketo, J., y Pentti, M. (2017). Extent of moisture and mould damage in structures of public buildings. Case Studies in Construction Materials, 6: 103-108,

Cengel, Y. A. (2007). Heat Transfer: A Practical Approach. 3rd ed. McGraw-Hill; 2007.

Shooshtarian, S., Lam, C. K. C., y Kenawy, I. (2020). Outdoor thermal comfort assessment: A review on thermal comfort research in Australia. Building and Environment, 177, 106917,

MinTrabajo - Ministerio de Trabajo y Seguridad Social de Colombia (1979). Resolución 2400 de 1979. Por el cual se establecen disposiciones sobre vivienda, higiene y seguridad industrial en los establecimientos de trabajo. https://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=53565

MINMinas-Ministerio de Minas y Energía de Colombia (2015). Decreto 1886 de 2015, de 21 de septiembre. Por el cual se establece el Reglamento de Seguridad en las Labores Mineras Subterráneas. Diario oficial No. 49642 del 21 de septiembre de 2015. https://www.anm.gov.co/?q=content/decreto-1886-de-2015minminas

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers (2017). ASHRAE Handbook Fundamentals 2017. Atlanta: ASHRAE Inc.

Cortés-tovar, G. A., Osorio-hernández, R., y Osorio-saráz, J. A. (2024). Adaptative comfort modeling for a typical non-centrifugal cane sugar processing facility. DYNA (Colombia), 91(232), 16-22,

Kumar, P., y Sharma, A. (2021). Assessing the monthly heat stress risk to society using thermal comfort indices in the hot semi-arid climate of India. Materials Today: Proceedings, 61(2), 132-137,

Nadarajan, M., y Kirubakaran, V. (2017). Simulation studies on small rural residential houses using sustainable building materials for thermal comfort–case comparison. Advances in Building Energy Research, 11(2), 193-207,

Tong, X., Hong, S. W., y Zhao, L. (2019). CFD modelling of airflow pattern and thermal environment in a commercial manure-belt layer house with tunnel ventilation. Biosystems Engineering, 178, 275-293, https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2018.08.008

Espitia, J., Velásquez, F., López, R., Escobar, S., y Rodríguez, J. (2020). An engineering approach to design a non-centrifugal cane sugar production module: A heat transfer study to improve the energy use. Journal of Food Engineering, 274, 109843,

La Madrid, R., Orbegoso, E. M., Saavedra, R., y Marcelo, D. (2017). Improving the thermal efficiency of a jaggery production module using a fire-tube heat exchanger. Journal of Environmental Management, 204(1), 622-636,

Kulkarni, S. N., y Ronge, B. P. (2018). CFD simulation and field data assessment of open pan jaggery making furnace. International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development, 8(3), 647-652, https://www.researchgate.net/profile/Sunildatta-Kulkarni/publication/325736191_CFD_Simulation_and_Field_Data_Assessment_of_Open_Pan_Jaggery_Making_Furnace/links/5b7f99334585151fd12e7989/CFD-Simulation-and-Field-Data-Assessment-of-Open-Pan-Jaggery-Making-Furnace.pdf

IDEAM - Instituto de Hidrología Meteorología y Estudios Ambientales. (2021). Atlas Climatológico de Colombia. https://www.ideam.gov.co/AtlasWeb/index.html

Osorio, R. H., Osorio, J. A., Oliveira, K. S., Aristizaba, I. D., y Arango, J. C. (2020). Computational fluid dynamics assessment of effect of different openings configurations on the thermal environment of a facility for coffee wet processing. Journal of Agricultural Engineering, 51(1), 21-26,

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas (2022). NBR ISO 10456: Materiais e produtos de construção - Propriedades higrotérmicas - Valores e procedimentos de projeto tabulados para determinar valores térmicos declarados e de projeto. https://www.normas.com.br

Viggiano, M., Geraldi, E., Cimini, D., et al. (2021). The role of temporal resolution of meteorological inputs from reanalysis data in estimating air humidity for modelling applications. Agricultural and Forest Meteorology, 311, 108672,

Xu, J., Wei, Q., Peng, S., y Yu, Y. (2012). Error of saturation vapor pressure calculated by different formulas and its effect on calculation of reference evapotranspiration in high latitude cold region. Procedia Engineering, 28, 43-48,

Betancourt, R. (1991). Fenómenos de Transporte: Un Curso Introductorio. 1st ed. Manizales: Centro de publicaciones Universidad Nacional de Colombia.

Bustamante, E., García-Diego, F. J., Calvet, S., et al. (2013). Exploring ventilation efficiency in poultry buildings: The validation of computational fluid dynamics (CFD) in a cross-mechanically ventilated broiler farm. Energies, 6(5), 2605-2623,

Maher, D., Hana, A., y Sammouda, H. (2020). Numerical approximation of air flow, temperature distribution and thermal comfort in buildings. Scientific African, 8, e00353,

ASTM - American Society for Testing Materials. (2002). Guide For Statistical Evaluation Of Indoor Air Quality Models (D5157). https://global.ihs.com/doc_detail.cfm?document_name=ASTM%20D5157&item_s_key=00137897

Aflaki, A., Mahyuddin, N., Al-Cheikh Mahmoud, Z., y Baharum, M. R. (2015). A review on natural ventilation applications through building façade components and ventilation openings in tropical climates. Energy and Buildings, 101, 153-162,

Guzmán-Hernández, I., Franco, F., y Roset, J. (2019). Problematic of the passive cooling systems in hot-humid tropical zones. Aula Revista de Humanidades y Ciencias Sociales, 64(4), 73-86