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ENERGIA GEOTERMICA EN LA VIVIENDA

ENERGIA GEOTERMICA EN LA VIVIENDA por Oscar Araos

La energía geotérmica es la energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. Para un nivel de profundidad determinado, y sin importar la época del año, la corteza terrestre siempre se mantiene a una temperatura constante, por lo que la geotermia utiliza esta energía para alimentar instalaciones de calefacción, refrigeración y agua caliente en viviendas y usos industriales.

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Aplicación de la Geotermia en el Hogar


Objetivo De La Tecnología Geotérmica y su Eficiencia



La energía geotérmica de baja temperatura es una fuente renovable, limpia y disponible en casi cualquier lugar, basada en intercambiar el calor almacenado en el subsuelo por la radiación solar.

Los rayos del sol calientan la corteza terrestre, especialmente en verano. Como la tierra tiene una gran inercia térmica, es capaz de almacenar este calor, y mantenerlo incluso estacionalmente. En el subsuelo, a partir de unos 5 metros de profundidad, los materiales geológicos permanecen a una temperatura prácticamente constante durante todo el año. A una profundidad superior a los 5 metros, la temperatura del suelo, independientemente de la estación del año o las condiciones meteorológicas, es de alrededor de 15 grados. Entre los 15 y 20 metros de profundidad, la estabilidad térmica es de unos 17ºC todo el año, siempre dependiendo de la situación geográfica en cada caso.

Sistemas Geotérmicos


Un sistema geotérmico solar se sirve de una bomba de calor y un sistema de perforaciones en el suelo para aprovechar esta temperatura templada. La clave de la eficiencia de estas bombas de calor está en la diferencia entre la temperatura que se quiere conseguir y la temperatura a la que se encuentra el elemento a calentar. Con una bomba de calor convencional aire-aire, en verano pretendemos mantener una temperatura confortable de 25 º cuando el aire exterior se encuentra a 30 - 35 ºC. En invierno, se desea mantener la vivienda a 21 ºC, cuando el ambiente externo se halla por debajo de los 10 ºC. Pasar el aire de una a otra temperatura sólo se consigue a costa de un gasto de energía considerable.

En el caso de las bombas de calor geotérmicas (GHP en sus siglas en inglés), el gradiente de temperatura que se debe superar es mucho menor. En invierno, disponer de un material a 15 - 17 grados se puede considerar una fuente de calor. A su vez, esta estabilidad térmica supone que en verano el subsuelo esté considerablemente más fresco que el ambiente exterior.

El intercambio de calor con el subsuelo, pues, permite proporcionar el mismo confort pero con unas necesidades de energía eléctrica mucho menores que el de una bomba de calor convencional.

Si el sistema de distribución es mediante agua, el calor del subsuelo se traspasa a un caudal de agua. Habitualmente se alimenta un sistema de radiadores de baja temperatura o suelo radiante, que se puede complementar con un dispositivo de refrigeración por aire. En el modo de refrigeración, es interesante el efecto llamado de free-cooling, que permitiría, dependiendo de la climatología del lugar, o al principio de la estación calurosa, refrescar hasta un nivel de confort elevado sin que la bomba funcionara, tan sólo aprovechando de manera pasiva el frescor que subiría. Cuando la demanda fuera mayor, la bomba se pondría en funcionamiento.

También se puede realizar la refrigeración mediante suelo o paredes frías, si se combina con una deshumectación del aire para evitar condensaciones sobre estas superficies más frías.

Así, vemos que las posibilidades son variadas, aunque hay que destacar que la opción más eficiente es la distribución del calor mediante suelo o paredes radiantes. En estos sistemas es suficiente que la temperatura de salida de la bomba de calor esté en torno a los 30 grados, mientras que en un sistema de aire caliente o radiadores de alta temperatura es necesario alcanzar temperaturas de unos 50 grados.

Finalmente, el sistema de geotermia solar a menudo ya incorpora un acumulador para el agua caliente, dentro del mismo armazón de la bomba de calor.

En resumen, la geotermia solar permite climatizar y obtener agua caliente sanitaria en viviendas y otros edificios, pero con un rendimiento no superado por ningún otro sistema. Todo ello gracias también a la parte del sistema que no se ve, la que está bajo el suelo.

Para poder aprovechar la temperatura estable a la que se halla el subsuelo es necesario realizar una serie de perforaciones en el terreno. Las dimensiones de estos pequeños pozos de 10 a 15 centímetros de diámetro dependen de las dimensiones del lugar a climatizar, la disponibilidad de terreno o las condiciones geológicas.

En el interior de cada perforación se sitúan unas canalizaciones en las que se da el intercambio de calor, consistentes en un tubo, generalmente de polietileno, lleno de líquido. Generalmente este fluido circulante es agua o bien una solución salina con una sustancia anticongelante, para impedir que el fluido solidifique si se dan bajas temperaturas en la superficie del suelo. Esta fórmula es inocua para el medio, pese a que de todas formas el fluido en ningún momento entra en contacto con el suelo ya que el tubo está perfectamente sellado.

Circuito cerrado y mecánica del agua


El líquido circula continuamente por el circuito cerrado: desciende, se calienta (o enfría, si es verano) y sube de nuevo, accionado por una pequeña bomba. En este punto, el medio circulante cede su calor (o frío) al refrigerante (evaporación) y a continuación este al medio empleado para la calefacción (compresión y condensación) sea aire o agua. Seguidamente, el fluido vuelve a descender por el circuito situado en las perforaciones del terreno para obtener más calor, o cederlo si en verano, y así de continuamente. Este sistema de perforaciones tienen un rendimiento elevado puesto que el intercambio se realiza a una profundidad de entre 50 y 100 m. Una parte importante del coste económico viene determinado por las perforaciones y estas pueden no ser viables en algunos terrenos.

Se sabe que el funcionamiento del intercambio de calor es aún mejor si la capa de suelo en la que se encuentra la perforación tiene un contenido elevado de agua, es decir, si se encuentra en una capa freática. Por supuesto, no se afecta de ningún modo el nivel freático, ya que no se utiliza el agua del mismo, sino tan sólo el calor o frescor que contiene.

Por otro lado, también existen circuitos horizontales, en los que las tuberías de captación se entierran horizontalmente a una profundidad aproximada de 1,5 metros. En este caso, es necesario disponer de una parcela o superficie de terreno considerable, que no estuviera asfaltada ni pavimentada, sino en la que hubiera una cubierta vegetal baja o arena, ya que a tan poca profundidad se depende del aporte de radiación solar sobre el suelo. Habitualmente pueden ser necesarios entre 140 y 200 m2 de terreno libre de sombras por 100 m2 de vivienda. La instalación es más sencilla y de menor coste económico, pero hace falta disponer de una superficie de suelo considerable.

hogar y geotermia
GEOTERMIA DEL HOGAR

El circuito enterrado en el suelo se escoge en función del lugar donde se halla el edificio y el espacio de que se dispone. En lo que respecta a las características de la bomba de calor geotérmica, existen diferentes modelos para adecuarse a cada caso - casas unifamiliares aisladas o adosadas, viviendas plurifamiliares de diferentes tamaños, locales industriales o comerciales - y a las dimensiones de la casa o local.

ENERGIA GEOTERMICA EN LA VIVIENDA por Oscar Araos

1 comentario:

  1. Pronto pienso subir vídeos que grafiquen el mecanismo antes descrito, saludos.

    Oscar Araos

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