Energía geotermica.

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Descripción del proceso

Si se pudiese llevar una mínima fracción del calor de la Tierra a los puntos de demanda de energía mundial, la suministración de ésta ya no sería un problema. Sin embargo, el acceso a este almacenamiento de energía renovable no es tarea fácil.

Para el uso de este recurso, se deben considerar una serie de factores que influyen a la hora de sacar provecho del mismo. Los recursos volcánicos se utilizan principalmente para la generación de energía eléctrica, mientras que otros de temperaturas más bajas se utilizan para la calefacción de espacios y otros usos directos. Estos últimos serán de nuestro interés para el presente informe.

Una de las tecnologías más importantes para sacar provecho de la energía geotérmica son las bombas de calor. Estas extraen calor del subsuelo a una temperatura medianamente baja, logrando incrementarla para luego utilizarla en métodos de calefacción. Por otra parte, estas bombas son capaces de refrigerar y generar agua caliente de igual manera.

Etapas en el desarrollo geotérmico

- Dimensionamiento de una instalación geotérmica

- En primer lugar, se debe analizar el inmueble a climatizar. Para esta primera etapa, se estudian las pérdidas en cuanto a los materiales constructivos y el uso de cada vivienda. De este modo, obtendríamos la carga y demanda térmica del edificio.

- El segundo paso, es elegir una estructura adecuada a la demanda para instalar la bomba. Se pueden tener en cuenta diversos criterios; sin embargo, los más usuales se emplean según:

- El tipo de instalación

- La trayectoria del fluido (serie o paralelo)

En general, podemos distinguir dos tipos de instalaciones según la disposición de las sondas: por captación horizontal o por captación vertical. La primera se realiza en superficie y demanda mucho más espacio. No obstante, existe un tipo de tubería horizontal denominada “Slinky” la cual se dispone formando espiras, abarcando la misma longitud de instalación en menor terreno, cuyo fin en comparación, reduce importantemente una excavación a realizar. Finalmente, la captación vertical por perforaciones se trabaja únicamente bajo tierra. En cualquiera de los casos, la instalación dependerá (entre otros) de las superficies disponibles.

Por otro lado, existen dos formas de extraer calor del subsuelo y climatizar una vivienda: extraer calor de la propia tierra o bien hacerlo de las corrientes de aguas subterráneas. Las bombas de calor Agua-Agua circulan el agua por los tubos de calor, aprovechando toda la energía contenida posible, con el mismo nivel de eficiencia que se obtendría al extraer la energía directamente de la tierra.

- Diseño

- Elección de una bomba de calor: La bomba de calor determina el calor intercambiado con el suelo y el caudal circulante por el intercambiador de calor.

- Elección del fluido circulante: Existen distintos tipos que dependerán de factores como la conductividad térmica, punto de congelación, corrosividad, y por sobre todo, el costo del fluido. Sin embargo, por lo general, se emplea agua con anticongelante para prevenir riesgos de congelación por las temperaturas muy radicales.

- Elección de los tubos: Los materiales más comunes son el polietileno y el polibutileno por sus calidades flexibles y resistentes.

- Cálculos: Finalmente se evalúan las dimensiones de temperatura, resistencia y calor según la tierra, el circuito y la bomba a nivel matemático. De esta manera se procede a reconocer si el proyecto lleva buen curso o no.

- Ejecución de la instalación: tuberías horizontales

- Lo primero a ejecutar son las zanjas que contendrán las tuberías enterradas, las cuales dependerán de sus formas seleccionadas, y éstas, a su vez, dependerán de la demanda energética a disipar y el espacio disponible.

- El siguiente paso es rellenar el contorno de las tuberías, ya instaladas, con arena fina para facilitar la conducción de calor. El resto se rellenará con el mismo material de extracción pero con unas determinadas características (sin elementos punzantes, diámetros inferiores a 5cm, etc.).

- Luego se realizan pruebas de presión en las tuberías: estanqueidad y resistencia. También se definen los caudales a inyectar.

- Funcionamiento del sistema geotérmico

Antes de poner en funcionamiento los equipos, es necesario seguir ciertos procesos para asegurar su buen uso, tales como:

- Limpieza de las tuberías: Antes de realizar la prueba de estanquidad y de efectuar el llenado definitivo, las redes de tuberías de agua deben ser limpiadas en su interior para eliminar cualquier tipo de residuo que se haya podido introducir durante el montaje. De esta manera, se introduce agua en el sistema de tuberías a una velocidad de 0.6 m/s, eliminando por completo cualquier burbuja de aire atrapada.

- Eliminar el aire de la instalación.

- Puesta en marcha de la bomba y comprobación de parámetros: La instalación ha de ser probada en todos sus modos de funcionamiento durante el tiempo suficiente, comprobando temperaturas de ida y retorno del intercambiador enterrado, presiones, caudal en el circuito y potencia eléctrica absorbida.

- Mantenimiento

El paso final es la mantención del sistema. Las instalaciones de bomba de calor geotérmica Agua-Agua precisan de un mantenimiento menor a las convencionales Tierra-Agua, ya que la parte enterrada no necesita ningún tipo de mantenimiento.

Estimación de costos de inversión:

A continuación se muestra una comparación del sistema de calderas a gas frente al sistema geotérmico donde se expone la ventaja económica del último para viviendas de distintos metrajes.

[pic 5]

En la tabla se expresa un ahorro del 40% a favor del sistema geotérmico frente al sistema de calderas a gas.

En esta comparación se usan las siguientes variables:

•Se tomó en cuenta la calefacción por 200 días a 10 horas diarias

•Se