“Diseño de un sistema de climatización por suelo radiante para mejorar el confort térmico en las aulas de cuna del centro educativo inicial “Santa Rafaela María” en Chota – Cajamarca”

Abstract

Las bajas temperaturas ambientales y de las superficies en las aulas de cuna del centro educativo inicial “Santa Rafaela María”, ubicado en la ciudad de Chota - Cajamarca, afectan significativamente el bienestar térmico de los niños, generando un ambiente con condiciones poco confortables durante el horario de aprendizaje. Ante esta situación, se propone el diseño de un sistema de climatización por suelo radiante como una alternativa eficiente y sostenible frente a los sistemas convencionales, con el propósito de optimizar las condiciones térmicas del ambiente interior. El estudio comprende los siguientes objetivos específicos: calcular las cargas térmicas en las aulas de cuna con el fin de determinar las características y especificaciones técnicas del sistema de climatización; realizar un análisis CFD (Dinámica de Fluidos Computacional) para evaluar el comportamiento térmico del ambiente en relación con el funcionamiento del sistema; seleccionar y dimensionar los componentes necesarios para el diseño del sistema de climatización por suelo radiante; y efectuar una evaluación técnica y económica para analizar la viabilidad de su implementación en las aulas de cuna. Los cálculos y el funcionamiento fueron validados mediante una simulación CFD desarrollada en el software SolidWorks, dentro del módulo Flow Simulation. Los resultados obtenidos evidencian que el sistema de climatización por suelo radiante, diseñado bajo los lineamientos de las normas UNE-EN 1264 y EM 110, logra mejorar el confort térmico de manera óptima, manteniendo una temperatura ambiente dentro del rango de confort establecido por la normativa correspondiente.

The low ambient and surface temperatures in the nursery classrooms of the “Santa Rafaela María” kinder ́s, located in Chota - Cajamarca, significantly affect the thermal comfort and well-being of the children, creating indoor conditions that are not thermally comfortable during learning hours. In response to this issue, the present research proposes the design of a radiant floor heating system as an efficient and sustainable alternative to conventional systems, aiming to optimize the indoor thermal conditions. The study includes the following specific objectives: to calculate the thermal loads in the nursery classrooms in order to determine the technical characteristics and specifications of the heating system; to carry out a Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis to evaluate the thermal behavior of the environment in relation to system performance; to select and size the necessary components for the radiant floor heating design; and to perform a technical and economic evaluation to assess the feasibility of its implementation. The calculations and system performance were validated through a CFD simulation developed using SolidWorks Flow Simulation. The results show that the radiant floor heating system, designed according to the UNE-EN 1264 and EM 110 standards, effectively improves thermal comfort, maintaining the indoor temperature within the comfort range established by the corresponding standards.