CG: nf
CA: Tecnología energética; Fuentes de energía renovables – Geotermia.
CT: Para el diseño de una sonda geotérmica, se requiere el conocimiento previo de la conductividad térmica del terreno, la humedad natural del suelo la presencia o no de aguas subterráneas y el tipo de prestaciones de la instalación prevista. Además, resulta clave la potencia de extracción de calor por metro lineal de sonda. En los casos en que se precisan potencias mayores a las habituales –entre 20 y 70 W/m–, pueden emplearse campos de sondas geotérmicas, en número de 4 a 50, con profundidades que oscilan entre 50 y 200 metros, dependiendo de la potencia requerida y de las condiciones geológicas locales. Los colectores de las sondas pueden disponerse junto a las edificaciones o debajo de ellas, o bien, las tuberías pueden conectarse en zanjas en el terreno. Los campos de sondas geotérmicas pueden constituir una base adecuada para los sistemas de almacenamiento subterráneo de energía térmica, que se tratarán más adelante.
F: http://www.energiasrenovables.ciemat.es/adjuntos_documentos/IDAEgeotermia[2011].pdf (consulta: 3.06.2014)
DEF: Dispositivo formado por tubos verticales, que pueden ser dos (U-Simple) o cuatro (U-Doble), introducidos en el interior del sondeo por los que circula el fluido caloportador.
F: http://oa.upm.es/31032/1/PFC_Pablo_Andres_Valle.pdf (consulta: 7.10.2014); LBR.
N: 1. Además de los tubos verticales, hay otros componentes accesorios en las sondas: un lastre colgado del pie de sonda cuya función es facilitar la entrada de los tubos en el sondeo, una pieza en forma de Y que se sitúa en la cabeza de la sonda para juntar las dos entradas o las dos salidas en el caso de tubo en U-Doble y la tapa de la sonda.
Exceptuando el lastre, el resto de los componentes están fabricados generalmente con polietileno, que es uno de los termoplásticos más comunes y baratos. Existen dos tipos de polietileno: de baja densidad (PE) y de alta densidad (PEAD o PEHD). El polietileno (PE) y polibutileno (PB) son los materiales más comunes en los intercambiadores de calor enterrados. Ambos son flexibles, a la vez que resistentes, y pueden unirse mediante fusión por calor para formar empalmes más fuertes que el tubo mismo.
Los diámetros están normalizados a 16, 25, 32 y 40 mm, siendo los más comunes los diámetros de 40 mm para sondas U-Simple y los de 32 mm para sondas U-Doble.
2. Un parámetro clave para el dimensionamiento de una sonda geotérmica es la potencia de extracción de calor por metro lineal de sonda y varía, generalmente, entre 20 y 70 W/m. En el caso de requerir mayores potencias, puede recurrirse al empleo de campos de sondas geotérmicas (de 4 a 50) dispuestas lo más cerca posible de las edificaciones o incluso debajo de ellas, con profundidades de 50 a 300 m; dependiendo de la potencia requerida y de las
condiciones geológicas locales. En el caso de instalaciones para potencias inferiores a 30 kW, no se requieren estudios previos extensos, ya que suelen dimensionarse para terrenos estándar, a partir de valores tabulados proporcionados por los fabricantes de equipos, o a partir de guías técnicas y normas
publicadas por asociaciones de ingenieros y arquitectos en países donde estos sistemas geotérmicos están muy implantados (por ejemplo Alemania, Austria, Francia, Suecia y Suiza). Para poder dimensionar una sonda geotérmica es necesario conocer previamente:
• Conductividad térmica del terreno. La potencia de extracción es proporcional a la conductividad térmica.
• Humedad natural del suelo. Mejora la conductividad térmica y garantiza un buen contacto entre sonda y suelo.
• Presencia o ausencia de aguas subterráneas. Cuando una sonda geotérmica penetra en una capa freática (primera capa con agua subterránea que se encuentra en el subsuelo), o en un acuífero somero, en los que el agua presente una velocidad de flujo superior a varios centímetros por día, la cantidad de calor útil aumenta sensiblemente.
• Tipo de prestaciones de la instalación. Puede determinarse a partir de las temperaturas del exterior y del interior del edificio, horas de funcionamiento, modalidad (calefacción-refrigeración- ACS), meses de funcionamiento, etc.
En suelos y rocas secos, y en los materiales de revestimiento del sondeo que aloja el material de relleno y los tubos de la sonda geotérmica, la propagación del calor se realiza por conducción. Las propiedades físicas más importantes de suelos, rocas y materiales de la sonda son la conductividad térmica y la capacidad térmica volumétrica.
En el seno del líquido que circula por el interior de la sonda, el calor se propaga por convección natural y por convección forzada. Si la sonda atraviesa un medio poroso saturado de agua, existirá también propagación de calor por convección natural y forzada. Para la transferencia de calor por convección, la permeabilidad del terreno también es un parámetro importante.
F: 1. http://oa.upm.es/31032/1/PFC_Pablo_Andres_Valle.pdf (consulta: 7.10.2014). 2. IDAE – http://www.idae.es/uploads/documentos/documentos_Calor_y_Frio_Renovables_Geotermia_30012012_global_196afed7.pdf (consulta: 7.10.2014); http://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/guia-de-la-energia-geotermica.pdf (consulta: 7.10.2014); LBR.
SIN:
F:
RC: energía geotérmica, geotermia.
IL: Detalles de la sonda geotérmica.
F: http://www.terraterm.es/pics/05_Servicios/gross/Servicios_02_g.gif (consulta: 7.10.2014)
