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Optimización del diseño de un pozo canadiense a través de ambiente MATLAB para la ciudad de Bucaramanga

Resumen

Un pozo canadiense es un sistema intercambiador de calor tierra-aire el cual se propone como una alternativa a los sistemas de aire acondicionado convencional ya que aprovecha la estabilidad térmica de la tierra para reducir la temperatura del aire suministro hacia un recinto. El objetivo es diseñar las dimensiones del pozo canadiense de tal manera que alcance una temperatura mínima posible y que a su vez no se sobredimensione parámetros tales como diámetro de tubería, profundidad a la que se pone la tubería, longitud de tubería y número de tuberías en paralelo. Esto con el de establecer un sistema funcional y no se aumenten los costos de implementación con sobredimensionamiento innecesario, y que a su vez el aire entregado cumpla un confort térmico establecido según la norma ASHRAE 55. Se recolecta datos climáticos y terrenales de la ciudad de Bucaramanga entre un periodo de un año entre el 01/09/2023 hasta el 31/08/2024 que alimentan el cálculo del flujo térmico y se busca la solución óptima mediante la implementación de algoritmos genéticos. Dicho código de optimización tiene 2 funciones objetivo (temperatura del aire a la salida del pozo canadiense y costo de implementación) y 4 variables de decisión (diámetro de tubería, longitud de tubería, número de tuberías en paralelo y profundidad de excavación). Las dimensiones óptimas encontradas fueron tubería con diámetro de 2 pulgadas, profundidad=2,5 metros, longitud=11.8 metros, 1 tubería con velocidad del aire de 3.86 m/s obteniendo 22,33 °C de temperatura del aire a la salida y el costo total es de $6’629.840.