Optimización del diseño de un fotobiorreactor para la captura de CO₂ mediante microalgas en unidades residenciales para la ciudad de Bucaramanga.

Plata Quecho, Carlos Mario

Optimización del diseño de un fotobiorreactor para la captura de CO₂ mediante microalgas en unidades residenciales para la ciudad de Bucaramanga.

dc.contributor.advisor	Pinto Hernández, William
dc.contributor.author	Plata Quecho, Carlos Mario
dc.contributor.evaluator	Silva Ortiz, Pablo Andrés
dc.contributor.evaluator	Quiroga Méndez, Jabid Eduardo
dc.date.accessioned	2025-09-01T14:30:37Z
dc.date.available	2025-09-01T14:30:37Z
dc.date.created	2025-08-31
dc.date.issued	2025-08-31
dc.description.abstract	Este proyecto se enfoca en el diseño, optimización y viabilidad de un fotobiorreactor tubular con el objetivo de disminuir la carga térmica en viviendas de 75 m^2 de la ciudad de Bucaramanga, mientras se fomenta la captura de dióxido de carbono (CO2) y la generación de biomasa de microalgas basándose en criterios de eficiencia energética, sostenibilidad y uso de la radiación solar, se creó un sistema fundamentado en la microalga Chlorella Vulgaris, reconocida por su elevado ritmo de crecimiento y habilidad para acumular CO2. Se desarrolló un modelo matemático en MATLAB mediante un algoritmo genético, el cual optimizó variables de diseño. Así mismo, buscando que la mejor solución ofrezca también el mínimo consumo energético, mayor producción de biomasa, mayor captura de CO2. Adicionalmente, se consideraron restricciones técnicas y comerciales para asegurar la viabilidad del diseño. Se realizó un análisis térmico para estimar la reducción de carga térmica pasiva en fachadas mediante sombreado y absorción energética por parte del fotobiorreactor. Los resultados muestran un ahorro energético potencial al reducir el uso de sistemas de climatización, así como una producción eficiente de biomasa y una significativa captura de CO₂. Además, se realizó un análisis económico que muestra un ahorro anual significativo en consumo energético de climatización y un retorno de inversión favorable a través del cálculo de la TIR. El fotobiorreactor demuestra ser una solución eficiente, replicable y ambientalmente viable para la mitigación del cambio climático en entornos urbanos
dc.description.abstractenglish	This project focuses on the design, optimization, and feasibility of a tubular photobioreactor with the aim of reducing the thermal load in 75 m² homes in the city of Bucaramanga, while promoting the capture of carbon dioxide (CO2) and the generation of microalgae biomass. Based on criteria of energy efficiency, sustainability, and the use of solar radiation, a system was created based on the microalga Chlorella Vulgaris, recognized for its high growth rate and ability to accumulate CO2. A mathematical model was developed in MATLAB using a genetic algorithm, which optimized design variables. Likewise, seeking that the best solution also offers minimal energy consumption, greater biomass production, and higher CO2 capture. Additionally, technical and commercial constraints were considered to ensure the viability of the design. A thermal analysis was conducted to estimate the reduction of passive thermal load on facades through shading and energy absorption by the photobioreactor. The results show potential energy savings by reducing the use of air conditioning systems, as well as efficient biomass production and significant CO₂ capture. Additionally, an economic analysis was conducted, showing a significant annual savings in air conditioning energy consumption and a favorable return on investment through the calculation of the IRR. The photobioreactor proves to be an efficient, replicable, and environmentally viable solution for mitigating climate change in urban environments.
dc.description.degreelevel	Pregrado
dc.description.degreename	Ingeniero Mecánico
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/46098
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.program	Ingeniería Mecánica
dc.publisher.school	Escuela de Ingeniería Mecánica
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Diseño
dc.subject	microalgas
dc.subject	fotobiorreactor tubular
dc.subject	algoritmo genético
dc.subject	carga térmica
dc.subject	optimización
dc.subject	captura de CO2.
dc.subject.keyword	Design
dc.subject.keyword	microalgae
dc.subject.keyword	tubular photobioreactor
dc.subject.keyword	genetic algorithm
dc.subject.keyword	thermal load
dc.subject.keyword	optimization
dc.subject.keyword	CO2 capture.
dc.title	Optimización del diseño de un fotobiorreactor para la captura de CO₂ mediante microalgas en unidades residenciales para la ciudad de Bucaramanga.
dc.title.english	Optimization of the design of a photobioreactor for CO₂ capture using microalgae in residential units for the city of Bucaramanga.
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado