I CONGRESO DE ENERGI CONGRESO DE ENERGÍÍA GEOTA GEOTÉÉRMICA EN LA EDIFICACIRMICA EN LA EDIFICACI ÓÓN Y LA INDUSTRIAN Y LA INDUSTRIA

Madrid, 15 Madrid, 15 -- 16 de octubre del 200816 de octubre del 2008

PILOTES TERMOACTIVOSPILOTES TERMOACTIVOSPROCESO CONSTRUCTIVO Y PROCESO CONSTRUCTIVO Y CARACTERIZACICARACTERIZACI ÓÓN TN TÉÉRMICARMICA

La CIMENTACILa CIMENTACI ÓÓN TERMOACTIVA es una tecnologN TERMOACTIVA es una tecnolog íía a aplicable a los elementos de las estructuras de hor migaplicable a los elementos de las estructuras de hor mig óón n armado de las cimentaciones, armado de las cimentaciones, ““ PILOTESPILOTES”” ““ PANTALLASPANTALLAS ””y y ““ LOSASLOSAS ”” , para la obtenci, para la obtenci óón de energn de energ íía para a para climatizaciclimatizaci óón de edificios a partir del subsuelo. n de edificios a partir del subsuelo.

Se basa en el aprovechamiento de la temperatura del Se basa en el aprovechamiento de la temperatura del terreno para aumentar el rendimiento de las terreno para aumentar el rendimiento de las ““ bombas de bombas de calorcalor ”” BOMBAS DE CALOR GEOTBOMBAS DE CALOR GEOT ÉÉRMICORMICO

ÉÉstas funcionan bstas funcionan b áásicamente en dos condiciones: sicamente en dos condiciones: Modo calefacciModo calefacci óón. Transfieren calor del subsuelo n. Transfieren calor del subsuelo al edificio.al edificio.Modo refrigeraciModo refrigeraci óón. Actn. Act úúan a la inversa, eliminan el an a la inversa, eliminan el calor que genera el edificio conducicalor que genera el edificio conduci ééndolo al ndolo al subsuelo.subsuelo.

La primera lLa primera l íínea de actuacinea de actuaci óón desarrollada por n desarrollada por ENERGESIS y RODIO, dentro de las ENERGESIS y RODIO, dentro de las instalaciones instalaciones de ahorro y aprovechamiento energde ahorro y aprovechamiento energ éético tico mediante el uso de la Energmediante el uso de la Energ íía Geota Geot éérmica para rmica para edificaciones, asociadas a las cimentaciones, edificaciones, asociadas a las cimentaciones, ha ha sido la de los sido la de los ““ Pilotes TermoactivosPilotes Termoactivos ”” . .

Dentro de esta lDentro de esta l íínea se han realizado pruebas nea se han realizado pruebas con dos tipos de pilotecon dos tipos de pilote : :

�������� Pilote Termoactivo hormigonado Pilote Termoactivo hormigonado ““ in situin situ ””

�������� Pilote Termoactivo prefabricado hincadoPilote Termoactivo prefabricado hincado

CARACTERCARACTER ÍÍSTICAS DEL PILOTE STICAS DEL PILOTE Tipo de pilote: Hormigonado Tipo de pilote: Hormigonado ““ in Situin Situ ””PerforaciPerforaci óón: Barrena Helicoidaln: Barrena HelicoidalDiDiáámetro perforacimetro perforaci óón: 620 mmn: 620 mmProfundidad de perforaciProfundidad de perforaci óón: 24 mn: 24 mArmadura: 2 tramos de 12 m, con solape de 1 mArmadura: 2 tramos de 12 m, con solape de 1 mSondas geotSondas geot éérmicas: 2 sondas de 32x2,9 mmrmicas: 2 sondas de 32x2,9 mmProfundidad efectiva de transmisiProfundidad efectiva de transmisi óón del calor: 23 metrosn del calor: 23 metrosEquipo de perforaciEquipo de perforaci óón: CMn: CM --7070Bomba de hormigonado: PutzmeisterBomba de hormigonado: PutzmeisterIntroducciIntroducci óón de la armadura: Vibradorn de la armadura: Vibrador

CARACTERCARACTER ÍÍSTICAS DEL TERRENOSTICAS DEL TERRENOLitologLitolog íía: Gravas y arenas con intercalaciones de niveles limoa: Gravas y arenas con intercalaciones de niveles limo --arcillosos con arenas arcillosos con arenas Nivel freNivel fre áático: tico: -- 5,50 m5,50 mCalidad del agua: DCalidad del agua: D éébilmente agresiva por sulfatos (Qbilmente agresiva por sulfatos (Q aa))

PILOTE TERMOACTIVO HORMIGONADO PILOTE TERMOACTIVO HORMIGONADO ““ IN SITUIN SITU””PROCESO CONSTRUCTIVOPROCESO CONSTRUCTIVO

PILOTE TERMOACTIVO HORMIGONADO PILOTE TERMOACTIVO HORMIGONADO ““ IN SITUIN SITU””CARACTERIZACICARACTERIZACI ÓÓN TN TÉÉRMICARMICA

Potencia inyectada / longitud pilotePotencia inyectada / longitud pilote

ENSAYO 1 ENSAYO 1 Flujo de agua inyectado Flujo de agua inyectado �������� 0,3 m0,3 m33/h/hSalto tSalto t éérmico mantenido rmico mantenido �������� 3 3 ººCCPotencia inyectada Potencia inyectada �������� 1.391,63 W1.391,63 WPotencia inyectada por metro de pilote Potencia inyectada por metro de pilote �������� 60,50 W/m60,50 W/mTiempo de ensayo Tiempo de ensayo �������� 126 horas126 horas

EvoluciEvoluci óón de la temperatura median de la temperatura media

ENSAYO 2 ENSAYO 2 Flujo de agua inyectado Flujo de agua inyectado �������� 0,6 m0,6 m33/h/hSalto tSalto t éérmico mantenido rmico mantenido �������� 3 3 ººCCPotencia inyectada Potencia inyectada �������� 2.087,45 W2.087,45 WPotencia inyectada por metro de pilote Potencia inyectada por metro de pilote �������� 90,75 W/m90,75 W/mTiempo de ensayo Tiempo de ensayo �������� 71,20 horas71,20 horas

TIPO DE ENSAYO: TIPO DE ENSAYO: InyecciInyecci óón tn t éérmica a potencia constante rmica a potencia constante ““ modo refrigeracimodo refrigeraci óónn””

…… Ensayo 1Ensayo 1…… Ensayo 2Ensayo 2

…… Ensayo 1Ensayo 1…… Ensayo 2Ensayo 2

CARACTERCARACTER ÍÍSTICAS DEL PILOTESTICAS DEL PILOTETipo de pilote: Prefabricado de secciTipo de pilote: Prefabricado de secci óón cuadradan cuadradaSecciSecci óón: 300 x 300 mm (CKn: 300 x 300 mm (CK --300 KRONSA)300 KRONSA)Longitud: 12 mLongitud: 12 mArmadura: 1 tramo de 12 m, con Azuche y ZunchoArmadura: 1 tramo de 12 m, con Azuche y ZunchoFabricaciFabricaci óón: Factorn: Factor íía de KRONSA en Algete (Madrid)a de KRONSA en Algete (Madrid)Sondas geotSondas geot éérmicas por pilote: 1 sonda de 32x2,9 mmrmicas por pilote: 1 sonda de 32x2,9 mmPilotes hincados: 4 udPilotes hincados: 4 udPilotes ensayados: 3 pilotes de los 4 hincados del encepadoPilotes ensayados: 3 pilotes de los 4 hincados del encepadoProfundidad efectiva de transmisiProfundidad efectiva de transmisi óón del calor: 3 x 11,5 = 34,5 mn del calor: 3 x 11,5 = 34,5 mDistancia entre centros de pilote: 1 mDistancia entre centros de pilote: 1 mEquipo de hinca: Equipo de hinca: JUNTTAN PM 25JUNTTAN PM 25Martillo: 9 tMartillo: 9 t

CARACTERCARACTER ÍÍSTICAS DEL TERRENOSTICAS DEL TERRENOLitologLitolog íía: Depa: Dep óósitos aluviales finos, limos arenosos, y gruesos, g ravas sitos aluviales finos, limos arenosos, y gruesos, g ravas y bolos.y bolos.Nivel freNivel fre áático: tico: -- 5,00 m5,00 mCalidad del agua: No agresivaCalidad del agua: No agresiva

PILOTE TERMOACTIVO PREFABRICADO HINCADOPILOTE TERMOACTIVO PREFABRICADO HINCADOPROCESO CONSTRUCTIVOPROCESO CONSTRUCTIVO

PILOTE TERMOACTIVO PREFABRICADO HINCADOPILOTE TERMOACTIVO PREFABRICADO HINCADOCARACTERIZACICARACTERIZACI ÓÓN TN TÉÉRMICARMICA

T terrenoT terreno

T ambienteT ambiente

EvoluciEvoluci óón de la temperatura media. Inyeccin de la temperatura media. Inyecci óónn

T ambienteT ambiente

T terrenoT terreno

EvoluciEvoluci óón de la temperatura media. Extraccin de la temperatura media. Extracci óónn

ENSAYO 1.ENSAYO 1.-- INYECCIINYECCIÓÓNNFlujo de agua inyectado Flujo de agua inyectado �������� 0,6 m0,6 m33/h/hSalto tSalto t éérmico mantenido rmico mantenido �������� 3 3 ººCCPotencia inyectada Potencia inyectada �������� 2.087,45 W2.087,45 WPotencia inyectada por metro de pilote Potencia inyectada por metro de pilote �������� 60,49 W/m60,49 W/mTiempo de ensayo Tiempo de ensayo �������� 69,5 horas69,5 horas

ENSAYO 2.ENSAYO 2.-- EXTRACCIEXTRACCIÓÓNNFlujo de agua inyectado Flujo de agua inyectado �������� 0,3 m0,3 m33/h/hSalto tSalto t éérmico mantenido rmico mantenido �������� 3 3 ººCCPotencia inyectada Potencia inyectada �������� 1.045,00 W1.045,00 WPotencia inyectada por metro de pilote Potencia inyectada por metro de pilote �������� 30,28 W/m30,28 W/mTiempo de ensayo Tiempo de ensayo �������� 63,5 horas63,5 horas

TIPO DE ENSAYO: TIPO DE ENSAYO: InyecciInyecci óón / extraccin / extracci óón a potencia constanten a potencia constante

PILOTE TERMOACTIVO HORMIGONADO PILOTE TERMOACTIVO HORMIGONADO ““ IN SITUIN SITU””Para una potencia inyectada de 60 W/m, la pendiente de la curva Para una potencia inyectada de 60 W/m, la pendiente de la curva se va aproximando a una se va aproximando a una horizontal a medida que evoluciona el tiempo, en co nsecuencia elhorizontal a medida que evoluciona el tiempo, en co nsecuencia el pilote es capaz de absorber la pilote es capaz de absorber la potencia de 60 W/m de una manera satisfactoria a lo largo de un potencia de 60 W/m de una manera satisfactoria a lo largo de un pulso sostenido de inyeccipulso sostenido de inyecci óón de n de calor de mcalor de m áás de 4 ds de 4 d íías, obtenias, obteni ééndose unas temperaturas de trabajo en un rango infe rior a 30 ndose unas temperaturas de trabajo en un rango infe rior a 30 ººC, C, muy satisfactorios para el rendimiento de un sistem a basado en bmuy satisfactorios para el rendimiento de un sistem a basado en b ombas de calor. ombas de calor.

Para una potencia inyectada de 90 W/mPara una potencia inyectada de 90 W/m las temperaturas obtenidas muestran una mlas temperaturas obtenidas muestran una m áás rs r áápida pida saturacisaturaci óón tn t éérmica del pilote, por lo que se obtienen unas tempe raturas de trrmica del pilote, por lo que se obtienen unas tempe raturas de tr abajo de bomba de abajo de bomba de calor menos eficientes. calor menos eficientes.

PILOTE TERMOACTIVO PREFABRICADO HINCADOPILOTE TERMOACTIVO PREFABRICADO HINCADOEn la tipologEn la tipolog íía de pilotes prefabricados, como tienen poca profun didad efectiva de pilotes prefabricados, como tienen poca profun didad efectiv a (unos 12 m), el a (unos 12 m), el intercambio de calor se ve condicionado por la evol uciintercambio de calor se ve condicionado por la evol uci óón de la temperatura ambiente.n de la temperatura ambiente.

La selecciLa selecci óón de los ratios de potencia inyectada para cada ens ayo se ha rean de los ratios de potencia inyectada para cada ens ayo se ha rea lizado con los lizado con los siguientes criterios:siguientes criterios:•• 60 W/m en condiciones de temperatura ambiente favor able 60 W/m en condiciones de temperatura ambiente favor able ““ modo refrigeracimodo refrigeraci óónn”” (inyecci(inyecci óón)n)•• 30 W/m en condiciones de temperatura ambiente desfa vorable 30 W/m en condiciones de temperatura ambiente desfa vorable ““ modo calefaccimodo calefacci óónn”” (extracci(extracci óón)n)

En el ensayo de inyecciEn el ensayo de inyecci óón la pendiente de la curva de la temperatura media de entrada y n la pendiente de la curva de la temperatura media de entrada y salida sesalida seva aproximando a una horizontal, estabilizva aproximando a una horizontal, estabiliz áándose, lo que demuestra que el pilote es capaz dendose, lo que demuestra que el pilote es capaz deabsorber los 60 W/m inyectados.absorber los 60 W/m inyectados.

En el ensayo de extracciEn el ensayo de extracci óón tampoco se observa saturacin tampoco se observa saturaci óón tn t éérmica del terreno para una potenciarmica del terreno para una potenciade 30 W/m, aunque la pendiente de la curva tarda mde 30 W/m, aunque la pendiente de la curva tarda m áás tiempo en estabilizarse.s tiempo en estabilizarse.

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

Aunque el Aunque el ajuste de los datos obtenidos en la presente serie de ajuste de los datos obtenidos en la presente serie de ensayos muestra cierta equivalencia en el funcionam iento de los ensayos muestra cierta equivalencia en el funcionam iento de los pilotes y los sondeos usuales en geotermia, serpilotes y los sondeos usuales en geotermia, ser íía necesario a necesario realizar mrealizar m áás pruebas con pilotes similares en terrenos con s pruebas con pilotes similares en terrenos con diferentes caracterdiferentes caracter íísticas tsticas t éérmicas, para poder verificar este punto. rmicas, para poder verificar este punto.

Los valores obtenidos en los ensayos dependen direc tamente Los valores obtenidos en los ensayos dependen direc tamente tanto de la conductividad del terreno, como de la t emperatura notanto de la conductividad del terreno, como de la t emperatura noalterada de alterada de éésteste ..

En un diseEn un dise ñño a escala real de una obra cimentada mediante o a escala real de una obra cimentada mediante tecnologtecnolog íía de PILOTES TERMOACTIVOS, es preciso tener en a de PILOTES TERMOACTIVOS, es preciso tener en cuenta la afectacicuenta la afectaci óón tn t éérmica producida por los pilotes circundantes rmica producida por los pilotes circundantes para evaluar la capacidad de absorcipara evaluar la capacidad de absorci óón tn t éérmica de la estructura a rmica de la estructura a largo plazo.largo plazo.

La incidencia de la instalaciLa incidencia de la instalaci óón de las sondas geotn de las sondas geot éérmicas en larmicas en lacapacidad de un pilote por carga axial no es signif icativa.capacidad de un pilote por carga axial no es signif icativa.

CONSIDERACIONES FINALESCONSIDERACIONES FINALES

I CONGRESO DE ENERGI CONGRESO DE ENERGÍÍA GEOTA GEOTÉÉRMICA EN LA EDIFICACIRMICA EN LA EDIFICACI ÓÓN Y LA INDUSTRIAN Y LA INDUSTRIA

Madrid, 15 Madrid, 15 -- 16 de octubre del 200816 de octubre del 2008

GRACIAS POR SU ATENCIGRACIAS POR SU ATENCI ÓÓNN