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7/28/2019 Dossier Geotermia
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GEOTERMIA EN EDIFICACIONES
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GEOTERMIA,LAENERGARENOVABLEDELATIERRA
Elintercambiogeotrmicoeslatecnologadeclimatizacindeedificiosenergticamente mseficienteymenoscontaminante
LaTierraes como un inmenso acumulador solarqueabsorbecercade la mitad de laenergaquellegaasusuperficieprocedentedelSol.Graciasaella,aescasaprofundidad(hastaunos10metros)elsuelopermaneceaunatemperaturarelativamenteconstantealolargodelasestaciones.Aprofundidadessuperioresa10metros,estatemperaturaseveinfluenciadaporelcalorinternode laTierraque,principalmentedebidoaladesintegracindeistoposradiactivospresentesenlacortezaymanto,ygraciasalosmovimientosdiferencialesentrelasdistintascapasqueconstituyenlaTierrayalacristalizacindelncleo,seliberacalorhastalasuperficie.Lasuperficiesemantieneaproximadamentea una temperaturaconstantede15Cdurante todoelaoe incrementndosesta3Ccada100metrosapartirde los20metrosdeprofundidad.LaEnergaGeotrmicaeslaenergaalmacenadaenformadecalorpordebajodelasuperficieslidadelaTierra.Puedeclasificarse,enfuncindelatemperaturadelsubsuelo,engeotermiadealta,mediaybajaentalpa.Cadaunadeellasmsindicadaparauntipodeaprovechamientodistinto(produccindeenergaelctrica,usosdirectoseninvernaderos,piscifactoras..yclimatizacinenedificiosrespectivamente).Sepuedeafirmarqueprcticamentetodoslossuelosdelmundosonsusceptiblesdeaprovechamientogeotrmicoyaque,entodosellossepuedeaprovecharlaenergageotrmicaalmenosdebajaentalpa.LaEnergaGeotrmica esunaenergasegura, limpia, renovable,sostenible, fiable y continua(24horasaldalos365dasdelao),paralaproduccindecaloryfro,ycuyoaprovechamientoconbombadecalorsellevarealizandodesdehacemsde30aos.LaEnergaGeotrmicaayudaacumplirelcompromisoadquiridotraselProtocolodeKyotocontribuyendoareducirlasemisionesdeCO2alaatmsfera;altratarsedeunaEnergaRenovablepuedesustituir,aefectosdelcdigotcnico,lacontribucinsolarmnimaexigidaporlaley,yademsayudaadisminuirladependenciainternacionaldeloscombustiblesfsiles.ElaprovechamientodelaEnergaGeotrmicadebajaentalpaparalaclimatizacinenedificiosserealizamediantebombasdecalorgeotrmicas(BCG).Estosequiposestnformadosporunevaporador,uncompresor,uncondensadoryunavlvuladeexpansinpor losquecirculaunfluidorefrigerante,consiguiendoproducir tantocalor,comofro.Enmodocalor(calefaccinyACS)secaptaelcalordelsubsueloconelfluidorefrigeranteasupasoporelevaporadorysecedealedificiodesdeelcondensador,yalrevsenmodofro(refrigeracin).Estoseconsiguegraciasalareversibilidadde(BCG).
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Fig.1FuncionamientoBCGenmodocalor Fig.2FuncionamientoBCGenmodofroElrendimientodeestosequiposgeotrmicosseconocecomoCOP(CoeficientofPerformance)eindicalaenergatrmicaqueseobtieneporcadaunidaddeenergaelctricaconsumida,yvaraentre4y5(rendimientosdel400%al500%).Adiferenciadeotrossistemasestosrendimientosnoseven influenciadospor las temperaturasexteriores,por loquehacequeseaunsistemamuyeficiente.
.Fig.3 Aprovechamientodelafuentedecalorgeotrmica
en
modo
calor.
Fig.4Aprovechamientodelafuentedecalorgeotrmicaenmodofro.Debidoaestosaltosrendimientos,elgastoenergticoesmuchomenorqueconcualquierotrosistemaconvencionaly tambinelcostedeexplotacin.Enelsiguientegrficopuedeverseelcostedeproducir1kWhconcadaunodelossiguientessistemasconvencionalesfrentealaGeotermia.
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(aire/agua)
CalderadeGasNaural
Geoermia
Biomasa
COMPARATIVA
Fig.5Grficocomparativodelcostedelaenergaentrelosdiferentessistemas.Dentrodeuna instalacingeotrmica,hemosdediferenciarentreel lado interioraledificio (encontactoconelcondensadoreninviernoyconelevaporadorenverano)yelgeotrmicooexterior(alrevs).SeobtienenmayoresrendimientosenlaBCGsiladistribucinserealizamedianteemisoresdebajatemperatura(sueloradianteoradiante/refrescante),unsistemamuchomseficientedebidoalasbajastemperaturasquenecesita.
Elintercambiogeotrmicooexteriorsepuederealizardevariasformasatendiendoalasmltiplesposibilidadesdeconfiguracinde la instalacinquedependendelespaciodisponible,delascaractersticasdelterrenoydelaexistenciaycaractersticasdelacapafretica(calidad,caudal,).Encircuitoabiertosonnecesariasdosperforaciones;porunadeellasseextraeaguaquesehacecircularporelevaporadordelaBCGpararealizarelintercambiotrmicoyluegosedevuelvepor laotra.Estaconfiguracinapesardeserelaguasubterrneala fuente idealdecalor, yaquesemantiene a la misma temperaturadurante todoel ao, tieneel inconvenientede que, han depedirse lospermisos oportunos enlaconfederacin hidrogrficacorrespondiente.
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[*]Dependedelascaracter sticaspropiasdelterreno.
Encircuitocerradosehacecircularunfluidocaloportador(aguapuraaguaglicolada)porunatuberaenterradaque intercambiacalorconel terreno.Si laconfiguracinesverticalserealizaunnmerodeperforacionesconunaprofundidaddeterminadaenfuncindelasnecesidadesdepotencia,tipodeinstalacin,horasdefuncionamientoanual,modalidaddedemanda(calefaccin,ACS,refrigeracin).DentrodecadaperforacinseintroduceunasondageotrmicadepolietilenoenformadeUhastaunaprofundidaddeentre60y200metros.Enhorizontalseentierranaunaprofundidaddeentre1y1,5metroscircuitosdetubosdelmismomaterialformandobuclesporlosquecirculaelfluidocaloportador.Otro tipodeconfiguracines laquepermiteactivaralgunosde loselementosestructuralesdeledificioencontactoconelterreno,comoporejemplopilotes,murospantallaosoleras.Enestecasoelintercambiotrmicoserealizacreandounareddeintercambiadoresdepolietilenosujetaalasarmadurasporsuparteinterioryquedandoembebidaenlafundacin,obienformandouncampodesondasenlascualescadapiloteactacomounadelascitadassondas.Conestetipodeaprovechamientointegramoselproyectodeclimatizacineneldeconstruccinconsiguiendoasunconsiderableahorrodetrabajotiempoyespacio.
Seacualseasuconfiguracin,elimpactovisualesnuloyaqueensutotalidadelcircuitodeintercambioconelsueloestenterrado,yademsenestetipodeinstalacionesnosonnecesariosdepsitosdecombustible,unidadesexteriores,chimeneasotorresderefrigeracin.Evitandoasuvezcualquiertipodeolores,humosycontaminacinporlegionelosis.Otragranventajadeestas instalacionesgeotrmicases laposibilidaddeproducirfropasivo.Enveranopodemosutilizarlatemperaturadelsubsuelopararefrescarelinteriordelavivienda,simplementeutilizando labombadecirculacinysinnecesidaddeponeren funcionamiento laBCGconelconsiguienteahorro(rendimientosmuchsimosmayores).Ademspodemosrealizarelcalentamiento refrescamientodeunazonadeledificiodeformagratuitacuando laBCGestenfriandocalentandootrazona.Enestecaso laBCGtrabajara
CIRCUITOCERRADOCIRCUITOABIERTOINSTALACIN
HORIZONTAL INSTALACINVERTICAL1a1,5m 60a200m [*] PROFUNDIDAD Dependedelaprofundidaddelnivel
fretico60cmentrebucles 10mentre
perforaciones SEPARACIN 15menladireccindelflujodeaguafreticaS NO INFLUENCIADOporlaTEMPERATURA
AMBIENTE NOGrande Nula SUPERFICIE
OCUPADA NulaSencilla Difcil(requiere
especializacin) INSTALACIN Difcil(requiereespecializacin)Menor Mayor COSTE Mayor
PermisodeObras(Ayuntamiento)
DireccinGeneralde
EnergayMinas PERMISOSConfederacin
Hidrogrfica230m2a350m2[* perforacinde130m [*] REQUERIMIENTOSpara10Kw caudalaprox.1500l/ha1800l/h
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bombeandoelcalordesdelazonaenquesenecesitafrohastalaquesenecesitacalor(yviceversa)almacenandolaenergaendepsitosdeinerciaparaluegodistribuirladesdeellos.Lainversininicialdeestetipodeinstalacionesesgrandedebidoalsobrecostequesuponeenestesistemalasperforacionesomovimientosdetierrasylosintercambiadoresenterrados.Peseaesto,losperiodosdeamortizacinsevenreducidosgraciasalosgrandesahorrosderivados
de
los
altos
rendimientos
asociados
a
esta
tecnologa.
A mododeejemplo,paracubrir toda lademandadecalefaccin, refrigeracin y aguacalientesanitariaenunedificioquenecesitaunainstalacinde10kWconunaBCGconCOP=5, elconsumoenergtico(elctrico)conGeotermiasevereducidoal20%respectoalasnecesidadestotalesobtenindoseel80%restantedelterrenodeformagratuita.Mientrasqueparacubrirlademandaenergticaanualenesteedificioconunsistemaconvencionaldecalderadegasleoyunaenfriadoraelconsumoenergticoserade24.120kWhconuncosteanualde2.122,conGeotermiaelconsumoseraslode4.824kWhcuyocosteenelectricidadserade520.
Fig.6 AmortizacindelaGeotermiafrentealossistemasconvencionales. Fig.7Costeanualdelaenergaconcadasistema.
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PRINCIPIOS BSICOS DE LA GEOTERMIA
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VENTAJAS DEL SISTEMA
ELECCIN DEL SISTEMA CORRECTO
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SISTEMAS DE TUBERAS
Eleccin de tubera para sondas, colectores o pilotajes.
INTERCAMBIADOR TIERRA AIRE ANTIMICROBIANOPARA REDUCIR LA DEMANDA DE ENERGA
QUE ES LA VENTILACION CONTROLADA?
Para conseguir edificios de bajo consumo es muy importante una ventilacin controlada. Es necesaria
cuando no hay suficiente intercambio entre el aire interior y el aire exterior. El sistema de ventilacin
controlada puede ser combinado con un intercambiador externo, que ayuda a disminuir o aumentar la
temperatura de entrada al edificio. Esto supone una demanda de energa menor para el edificio. Con
un intercambiador tierra-aire, se aprovecha la energa producida por la tierra y se provee una
ventilacin controlada y efectiva.
El aire fresco es precalentado en invierno y prerefrescado en verano. Los costos de energa son
reducidos, especialmente, cuando lo combinamos con un recuperador de calor.
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FUNCIONAMIENTO INVERNAL
FUNCIONAMIENTO ESTIVAL
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CONCLUSIONES
PROYECTO CUARTEL DE SAN MARTN
Vista la informacin que tenemos del proyecto - Cuartel de San Martin - a desarrollar por su
compaa, la opcin de cubrir el 100% de la demanda trmica con una instalacin de geotermia con
aprovechamiento de bomba de calor es perfectamente factible siempre y cuando se disponga de la
superficie libre necesaria para realizar el intercambiador geotrmico y la conductividad del terreno sea
adecuada. Esta opcin es vlida para todo el desarrollo en conjunto o aplicada a cada edificio,
individualmente, a construir.
Nuestra empresa, Mundoecco junto con Cenit Solar (Espaa), como ingenieras con experiencia en
eficiencia energtica y energas renovables, estamos en la disposicin de realizar los estudios y
proyectos de geotermia de su desarrollo, persiguiendo el mximo rendimiento y eficiencia de las
futuras instalaciones.
Pablo J. Santa Cruz Roldn
Gerente de Proyectos
Diseador Especialista en Certificacin Passivhaus
(Plataforma Espaola de Passivhaus PEP)
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IMGENES DE PORTADA:
Edificio Transocenica. Vitacura, Santiago Chile. Certificado LEED Gold.
Edificio Reus 112, Reus, Barcelona Espaa.