Modulación del tunnel liner para el diseño del sistema geotérmico de baja entalpía
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Fecha
2018
Autores
Profesor/a Guía
Facultad/escuela
Idioma
es
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Editor
Universidad Andrés Bello
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Licencia CC
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Resumen
La energía geotérmica de baja entalpía se encuentra almacenada en el interior de la superficie de la tierra en forma de calor siendo una fuente de energía inagotable, la cual puede mantener una temperatura típicamente constante entre 10 y 20 [m] de profundidad, dado la zona neutra que se produce en ese intervalo. Esta energía térmica puede ser extraída por medio de sistemas geotérmicos, elevar su temperatura y distribuirla.
La presente investigación consiste en el diseño de un sistema geotérmico de baja entalpía implementado en el método Tunnel Liner, este método es realizado en profundidades de 10 [m] aproximadamente, con estructuras construidas para otros fines como redes de alcantarillado, cruces viales, redes de servicio público, etc. las cuales se pueden utilizar para que cumplan su objetivo, y a la vez, aprovechar el calor generado en el interior de la tierra.
Un sistema geotérmico de baja entalpía se subdivide en tres sistemas: sistema de captación de calor, bomba de calor y sistema de distribución de calor, donde el sistema de captación de calor o intercambiador de calor es el encargado de absorber el calor de la tierra y transportarlo a la bomba de calor. A su vez, la bomba de calor es fundamental en este sistema, ya que es la encargada de elevar la temperatura obtenida del suelo y llevarla al sistema de distribución, con el fin de entregarla a los hogares a través de un sistema de calefacción como losa radiante, como es el caso de esta investigación. Se abordará en esta investigación dos casos de estudio, un caso teórico y un caso real, ambos situados en la zona de Santiago y con 1100 [m] aproximados de longitud de tuberías intercambiadoras de calor. La diferencia entre ambos casos es que el caso teórico es un túnel de acero de 1200 [mm] de diámetro, con 160,4 [m] de longitud y genera una potencia calórica de 13,4 [kW], mientras que el caso real es un túnel de acero de 5000 [mm] de diámetro, el cual consiste en un pre diseño que une los dos edificios de la Clínica Santa María a través de un túnel de 70 [m] de longitud, y genera una potencia calórica de 22,48 [kW]. Se comparó entre ambos casos de estudio la potencia calórica generada del suelo y se obtiene que, a un mayor diámetro, la superficie de contacto que genera calor es mayor, para una longitud de túnel menor.
Para el sistema de distribución de calor, se escogen dos tipologías de departamentos de distinto tamaño a analizar, suponiendo que no se encuentran en el último piso, y que poseen una alta eficiencia energética, logrando evaluar la carga de diseño necesaria para calefaccionar cada tipología, obteniendo así una carga de diseño de calefacción de 2,83 [kW] para la de menor tamaño y 4,23 [kW] para la de mayor tamaño.
Finalmente, se logró comparar ambos casos de estudio a través de un análisis económico de forma amplia, obteniendo que el caso real es más costoso por 41,53 UF, debido que posee dos bombas de calor por generar mayor potencia calórica del suelo, pero aun así se convierte en una buena opción, dado que genera cerca del doble de potencia calórica con respecto al caso teórico. En general, se concluye que se logró diseñar un sistema geotérmico de baja entalpía para el método constructivo de Tunnel Liner, el que a su vez es modular y replicable.
Notas
Tesis (Ingeniero Civil)
Palabras clave
Revestimiento de Túneles, Entalpía, Energía Geotérmica