PILOTES TERMOACTIVOS PROCESO CONSTRUCTIVO Y

Transcripción

1 PILOTES TERMOACTIVOS PROCESO CONSTRUCTIVO Y CARACTERIZACIÓN N TÉRMICAT I CONGRESO DE ENERGÍA A GEOTÉRMICA EN LA EDIFICACIÓN N Y LA INDUSTRIA Madrid, de octubre del 2008

2 La CIMENTACIÓN N TERMOACTIVA es una tecnología aplicable a los elementos de las estructuras de hormigón armado de las cimentaciones, PILOTES PANTALLAS y LOSAS,, para la obtención n de energía a para climatización n de edificios a partir del subsuelo. Se basa en el aprovechamiento de la temperatura del terreno para aumentar el rendimiento de las bombas de calor BOMBAS DE CALOR GEOTÉRMICO Éstas funcionan básicamente b en dos condiciones: Modo calefacción. Transfieren calor del subsuelo al edificio. Modo refrigeración. Actúan a la inversa, eliminan el calor que genera el edificio conduciéndolo ndolo al subsuelo.

3 La primera línea l de actuación n desarrollada por ENERGESIS y RODIO, dentro de las instalaciones de ahorro y aprovechamiento energético mediante el uso de la Energía a Geotérmica para edificaciones, asociadas a las cimentaciones, ha sido la de los Pilotes Termoactivos. Dentro de esta línea l se han realizado pruebas con dos tipos de pilote: Pilote Termoactivo hormigonado in situ Pilote Termoactivo prefabricado hincado

4 PILOTE TERMOACTIVO HORMIGONADO IN SITU PROCESO CONSTRUCTIVO CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO Litología: Gravas y arenas con intercalaciones de niveles limo- arcillosos con arenas Nivel freático: - 5,50 m Calidad del agua: Débilmente D agresiva por sulfatos (Q a ) CARACTERÍSTICAS DEL PILOTE Tipo de pilote: Hormigonado in Situ Perforación: Barrena Helicoidal Diámetro perforación: 620 mm Profundidad de perforación: 24 m Armadura: 2 tramos de 12 m, con solape de 1 m Sondas geotérmicas: 2 sondas de 32x2,9 mm Profundidad efectiva de transmisión n del calor: 23 metros Equipo de perforación: CM-70 Bomba de hormigonado: Putzmeister Introducción n de la armadura: Vibrador

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6 PILOTE TERMOACTIVO HORMIGONADO IN SITU CARACTERIZACIÓN N TÉRMICAT TIPO DE ENSAYO: Inyección n térmica t a potencia constante modo refrigeración ENSAYO 1 Flujo de agua inyectado 0,3 m 3 /h Salto térmico t mantenido 3 ºC Potencia inyectada 1.391,63 W Potencia inyectada por metro de pilote 60,50 W/m Tiempo de ensayo 126 horas ENSAYO 2 Flujo de agua inyectado 0,6 m 3 /h Salto térmico t mantenido 3 ºC Potencia inyectada 2.087,45 W Potencia inyectada por metro de pilote 90,75 W/m Tiempo de ensayo 71,20 horas Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 1 Ensayo 2 Potencia inyectada / longitud pilote Evolución n de la temperatura media

7 PILOTE TERMOACTIVO PREFABRICADO HINCADO CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO Litología: Depósitos aluviales finos, limos arenosos, y gruesos, gravas y bolos. Nivel freático: - 5,00 m Calidad del agua: No agresiva CARACTERÍSTICAS DEL PILOTE PROCESO CONSTRUCTIVO Tipo de pilote: Prefabricado de sección n cuadrada Sección: 300 x 300 mm (CK-300 KRONSA) Longitud: 12 m Armadura: 1 tramo de 12 m, con Azuche y Zuncho Fabricación: Factoría a de KRONSA en Algete (Madrid) Sondas geotérmicas por pilote: 1 sonda de 32x2,9 mm Pilotes hincados: 4 ud Pilotes ensayados: 3 pilotes de los 4 hincados del encepado Profundidad efectiva de transmisión n del calor: 3 x 11,5 = 34,5 m Distancia entre centros de pilote: 1 m Equipo de hinca: JUNTTAN PM 25 Martillo: 9 t

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9 PILOTE TERMOACTIVO PREFABRICADO HINCADO CARACTERIZACIÓN N TÉRMICAT TIPO DE ENSAYO: Inyección n / extracción n a potencia constante ENSAYO 1.- INYECCIÓN Flujo de agua inyectado 0,6 m 3 /h Salto térmico t mantenido 3 ºC Potencia inyectada 2.087,45 W Potencia inyectada por metro de pilote 60,49 W/m Tiempo de ensayo 69,5 horas ENSAYO 2.- EXTRACCIÓN Flujo de agua inyectado 0,3 m 3 /h Salto térmico t mantenido 3 ºC Potencia inyectada 1.045,00 W Potencia inyectada por metro de pilote 30,28 W/m Tiempo de ensayo 63,5 horas T terreno T ambiente T ambiente T terreno Evolución n de la temperatura media. Inyección Evolución n de la temperatura media. Extracción

10 CONCLUSIONES PILOTE TERMOACTIVO HORMIGONADO IN SITU Para una potencia inyectada de 60 W/m, la pendiente de la curva se va aproximando a una horizontal a medida que evoluciona el tiempo, en consecuencia el pilote es capaz de absorber la potencia de 60 W/m de una manera satisfactoria a lo largo de un pulso sostenido de inyección n de calor de más m s de 4 días, d obteniéndose ndose unas temperaturas de trabajo en un rango inferior a 30 ºC, muy satisfactorios para el rendimiento de un sistema basado en bombas b de calor. Para una potencia inyectada de 90 W/m las temperaturas obtenidas muestran una más m s rápida r saturación n térmica t del pilote, por lo que se obtienen unas temperaturas de trabajo de bomba de calor menos eficientes. PILOTE TERMOACTIVO PREFABRICADO HINCADO En la tipología a de pilotes prefabricados, como tienen poca profundidad efectiva a (unos 12 m), el intercambio de calor se ve condicionado por la evolución n de la temperatura ambiente. La selección n de los ratios de potencia inyectada para cada ensayo se ha realizado con los siguientes criterios: 60 W/m en condiciones de temperatura ambiente favorable modo refrigeración (inyección) n) 30 W/m en condiciones de temperatura ambiente desfavorable modo calefacción (extracción) En el ensayo de inyección n la pendiente de la curva de la temperatura media de entrada y salida se va aproximando a una horizontal, estabilizándose, lo que demuestra que el pilote es capaz de absorber los 60 W/m inyectados. En el ensayo de extracción n tampoco se observa saturación n térmica t del terreno para una potencia de 30 W/m, aunque la pendiente de la curva tarda más m s tiempo en estabilizarse.

11 CONSIDERACIONES FINALES Aunque el ajuste de los datos obtenidos en la presente serie de ensayos muestra cierta equivalencia en el funcionamiento de los pilotes y los sondeos usuales en geotermia, sería a necesario realizar más m s pruebas con pilotes similares en terrenos con diferentes características térmicas, t para poder verificar este punto. Los valores obtenidos en los ensayos dependen directamente tanto de la conductividad del terreno, como de la temperatura no alterada de éste. En un diseño o a escala real de una obra cimentada mediante tecnología a de PILOTES TERMOACTIVOS, es preciso tener en cuenta la afectación n térmica t producida por los pilotes circundantes para evaluar la capacidad de absorción n térmica t de la estructura a largo plazo. La incidencia de la instalación n de las sondas geotérmicas en la capacidad de un pilote por carga axial no es significativa.

12 GRACIAS POR SU ATENCIÓN I CONGRESO DE ENERGÍA A GEOTÉRMICA EN LA EDIFICACIÓN N Y LA INDUSTRIA Madrid, de octubre del 2008