“Estudio de viabilidad técnica y económica de un sistema de aerotermia para climatización del edificio principal de la FIME - UNPRG 2025”

Abstract

La investigación se desarrolla en la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo, en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, específicamente en el aula de cómputo del edificio principal, donde operan equipos de aire acondicionado antiguos tipo on/off con alto consumo energético y baja eficiencia, alcanzando aproximadamente 43,1 kWh diarios y condiciones de confort térmico inadecuadas. El objetivo general es aprovechar la aerotermia para la climatización del edificio principal de la FIME. El análisis de las condiciones climáticas de Lambayeque y de la demanda térmica del ambiente, caracterizado por temperaturas cercanas a 30 °C, humedad relativa promedio de 60 % y altas cargas internas por ocupación, computadoras e iluminación, permitió estimar una demanda térmica total de 13,48 kW, con predominio de carga latente por ventilación y humedad. En función de ello, se diseñó un sistema de aerotermia tipo bomba de calor aire-aire inverter con capacidad aproximada de 5 TR, configurado de forma modular para asegurar adecuada distribución del aire, control de humedad y eficiencia energética. La comparación con un sistema convencional evidenció una reducción del consumo eléctrico cercana al 22 %, equivalente a 9.5 kWh diarios de ahorro. Asimismo, la evaluación económica y ambiental confirma la viabilidad del sistema, con menores costos operativos y reducción de emisiones indirectas de CO2, contribuyendo a la sostenibilidad energética del edificio.

The research is being conducted at the Pedro Ruiz Gallo National University, in the Faculty of Mechanical and Electrical Engineering, specifically in the computer lab of the main building. This lab currently uses outdated on/off air conditioning units with high energy consumption and low efficiency, reaching approximately 43,1 kWh per day and providing inadequate thermal comfort. The overall objective is to utilize aerothermal energy for climate control in the main FIME building. Analysis of Lambayeque's climatic conditions and the ambient thermal demand, characterized by temperatures near 30 °C, an average relative humidity of 60%, and high internal loads due to occupancy, computers, and lighting, allowed for the estimation of a total thermal demand of 13,48 kW, with a predominance of latent load from ventilation and humidity. Based on this analysis, an air-to-air inverter heat pump system with an approximate capacity of 5 TR was designed and configured in a modular fashion to ensure adequate air distribution, humidity control, and energy efficiency. Comparison with a conventional system showed a reduction in electricity consumption of approximately 22%, equivalent to 9,5 kWh of daily savings. Furthermore, the economic and environmental assessment confirms the system's viability, with lower operating costs and a reduction in indirect CO2 emissions, contributing to the building's energy sustainability.