Propuesta de instalación geotérmica somera a partir de bombas de calor para la climatización de espacios en la Universidad EIA.

Abstract

RESUMEN: La energía geotérmica corresponde al calor generado por núcleo terrestre, el cual puede utilizarse de distintas formas según el grado de entalpía en el que se encuentre. Esta se denomina somera o superficial cuando se encuentra entre los primeros 400 metros de profundidad en la corteza terrestre con temperaturas de hasta 30 °C, las cuales pueden ser utilizadas en procesos domésticos, agrícolas e industriales. Uno de los principales usos que se le da a esta energía corresponde a la implementación de sistemas de climatización de espacios a partir de suelos y acuíferos que permitan aportar y/o dispersar calor, siendo este utilizado a través de una bomba de calor que genera calefacción o refrigeración de un espacio específico. Existen tres tipos de instalaciones geotérmicas, principalmente, que se clasifican según el medio que utilizan para aportar el calor: acopladas al suelo, con agua subterránea o con agua superficial. Para la instalación de este tipo de sistemas deben tenerse en cuenta factores de normatividad vigentes según las prácticas como el uso de agua subterránea o las perforaciones, por lo que se listaron algunas recomendaciones y análisis del estado legal de la geotermia somera en Colombia. A partir de una recopilación bibliográfica se documentaron diversos conceptos y metodologías útiles para el desarrollo de las etapas preliminares de planeación y diseño de un sistema con Bomba de Calor Geotérmica (BCG). Se propuso un prototipo de sistema de refrigeración para un salón de computadores de la Universidad EIA, con una carga térmica calculada a través de hojas de cálculo de Excel dando un resultado aproximado de 9,65 kW. La bomba de calor seleccionada para suplir la demanda pertenece a la empresa Ecoforest, con una potencia de 1-9kW. El sistema intercambiador de calor propuesto corresponde a un sistema cerrado horizontal acoplado al subsuelo tipo slinky para el que se calculó una longitud aproximada de tuberías de 1.301 m, configurado en tres o seis trincheras con un área total requerida para la instalación de 911 y 952 m2 respectivamente. Estos resultados permitieron observar las condiciones iniciales para la continuación de un proyecto de climatización en la Universidad EIA que utilice la geotermia somera, y se presentaron otras alternativas para los sistemas intercambiadores y consideraciones para proyectos futuros.

ABSTRACT: Geothermal energy corresponds to the heat generated by the Earth's core, which can be used in different ways depending on its the degree of enthalpy. It is called shallow or superficial resource when it's found between the first 400 meters deep in the Earth's crust with temperatures up to 30 °C, and is normally used in domestic, agricultural, and industrial processes. One of the main uses that is given to this energy corresponds to the implementation of Heating, Ventilation and Air Conditioning (HVAC) systems, using the ground or groundwater as a sink or source of heat. There are mainly three types of geothermal systems, which are classified according to the medium used to exchange the heat: ground, groundwater or surface water. For the installation of this type of systems, current regulatory factors must be considered according to practices such as the direct use of groundwater or drilling; therefore some recommendations and analysis of the legal status of shallow geothermal energy in Colombia were listed. From a bibliographic compilation, various concepts and useful methodologies were documented for the development of the preliminary stages of planning and designing a system with geothermal heat pump. A prototype of a cooling system for a computer room in the EIA University was proposed, with a thermal load calculated through Excel spreadsheets giving an approximate result of 9.65 kW. The heat pump selected to meet the demand belongs to "Ecoforest", with a power of 1-9kW. The proposed heat exchanger system corresponds to a ground-coupled horizontal closed-loop slinky-type system, with an approximate calculated length of pipes of 1,301 m, installed in a configuration of three or six trenches with a total area required of 911 or 952 m2 , respectively. These results provide the initial conditions for the continuation of a HVAC project at the EIA University using shallow geothermal energy, introducing other possibilities for different heat exchangers as suggestions and considerations for similar future projects.