nuevos desarrollos de la geotermia cercana a la superficie con sondas geotermicas verticales

Fundamentos, desarrollos, perspectivas

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n un escenario de costes energticos crecientes y de limitacin de las emisiones

de CO2 en todo el mundo, as como de capacidad de cobertura de la carga base exigida por el consumidor, la utilizacin de la geotermia cercana a la superfi-cie est adquiriendo una gran importancia. En los primeros tiempos de la geotermia cercana a la superficie estaban todava ampliamente difundidos los sistemas de bucle semiabierto basados en acuferos (standing column wells), que aprovechan directamente el calor contenido en los mismos. Sin embargo, este tipo de captacin geotrmi-ca exige seguir siempre un largo proceso de obtencin de permi-sos de aprovechamiento y verti-do de aguas, que se conceden nicamente cuando no se inter-conectan horizontes de acuferos existentes. Adems debe garan-tizarse que durante aos ser posible sin problemas la inyec-cin a presin del agua extrada en el denominado pozo de in-yeccin. Adems, en los siste-mas basados en agua, la poten-cia mxima de extraccin alcan-zable queda limitada por el pun-to de congelacin del agua.

Por los motivos antes sealados, hoy en da se emplean para la captacin de la energa geotr-mica casi exclusivamente circui-tos cerrados (Closed loop insta-llations). Una mezcla glicol-agua asume en los mismos la funcin de fluido caloportador. Hasta entrados los aos 90 se instalaban principalmente son-das doble U a profundidades de hasta 100 m. Dado que en un terreno no alterado el gradiente de temperatura es positivo con respecto a la profundidad, lo cual permite incrementar la potencia de captacin para usos de calefaccin, la tendencia, p.ej. para la rehabilitacin tr-

E Nuevos desarrollos de la geotermia cercana a la su-perficie con sondas geo-trmicas verticales Material para sondas La captacin de la energa geotrmica con sondas y colectores geotrmicos ha experimentado un auge enorme en los ltimos aos. Al comps de este crecimiento se han desarrollado y em-pleado tambin nuevos materiales, que presentan ca-ractersticas notablemente mejoradas y permiten asi-mismo nuevas posibilidades de aplicacin en compara-cin con los materiales convencionales para tubo PE-80/PE-100 empleados antao. Estas mejoras se cen-tran en la utilizacin de polietileno reticulado, en particu-lar de PE-Xa. Las sondas y colectores geotrmicos fa-bricados con este material ofrecen ventajas en cuanto a resistencia a la tensofisuracin, resiliencia y resistencia a las cargas puntuales con respecto al polietileno no reticulado. Aparte de esto, gracias a su resistencia a las temperaturas de hasta 95 C, las sondas geotrmicas de polietileno reticulado permiten la instalacin de acu-muladores de sonda geotrmica y la inyeccin - sin re-paros - al subsuelo del calor sobrante procedente de una instalacin solar.

Fig. 1 Clculo FEM de la distribu-cin de tensiones en un tubo de presin sometido a una presin interna a la que se superpone una carga puntual externa.

Geotermia cercana a la superficie

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mica de edificios viejos, es hacia sondas geotrmicas cada vez ms largas, esto emparejado con una disponibilidad de espa-cio reducida, debido a las cons-trucciones vecinas eventualmen-te existentes. Hoy en da son viables tcnicamente los pozos con profundidades finales de algunos cientos de metros, que sin embargo plantean unas exi-gencias notablemente superiores al material de las sondas que antes.

Tambin estn adquiriendo una gran importancia el refresca-miento geotrmico (free coo-ling), as como la combinacin calefaccin + refrescamiento con geotermia). Los sistemas modernos deben estar prepara-dos tambin para una rpida regeneracin de la fuente de energa subsuelo, p.ej. inyec-tando el un exceso de calor de origen solar. Asimismo debe garantizarse su seguridad opera-tiva durante decenios.

El ingeniero proyectista debe seleccionar la sonda geotrmica profunda ptima y ms rentable para la obra prevista, en funcin del mtodo de sondeo, de la profundidad final, de las condi-ciones del terreno y de la canti-dad de calor a captar. Esta deci-sin sobre el material se ve difi-cultada, porque en el sector no existe un estndar de calidad actualizado y reconocido o una norma de ensayo reconocida para sondas geotrmicas que incorporen caractersticas de proteccin especiales, a lo cual se aaden indicaciones contra-dictorias y en parte confusas en los reglamentos e instrucciones aplicables a los trabajos de ins-talacin de estos tipos especiales de sonda.

En lo que sigue responderemos a la pregunta acerca de qu ge-neracin de material para sondas

geotrmicas se puede utilizar ventajosamente para qu pro-yecto de obra a partir de infor-mes sobre experiencias hechas en el laboratorio y en la prctica, facilitndole as al ingeniero proyectista, a la empresa de sondeos y al usuario una gua comprensible para que pueda tomar una decisin acerca de la calidad de tubo a emplear.

Materiales modernos para la realizacin de sondas doble U El constante perfeccionamiento de los materiales poliolefnicos empleados para la fabricacin de las sondas hace posible hoy en da desarrollar sondas geo-trmicas con un rendimiento cada vez mayor y ms seguras.

Las cargas a las que se ve some-tido el sistema de tubos de pre-sin geotrmicos enterrados, tanto durante la colocacin co-mo a lo largo de un periodo de servicio de decenas de aos, vara mucho en funcin del m-todo de colocacin escogido, del subsuelo circundante, del con-tacto con aguas freticas, de la profundidad final elegida, del material de relleno y de los es-tados operativos Calefaccin o Refrescamiento. En cual-quier caso debe quedar garanti-zado un funcionamiento libre de incidencias y seguro de la insta-lacin geotrmica en el trans-curso de toda su vida til eco-nmicamente rentable. En los modernos sistemas de sonda enterrada, a las temperaturas y presiones de servicio habituales, se debera partir del supuesto de un periodo de utilizacin de mn. 50 o, mejor, 100 aos.

Un factor que dificulta la esti-macin de las cargas que actan durante el periodo operativo de decenas de aos sobre el sistema de sonda a colocar es que mu-chos de los factores de influen-

cia arriba sealados sufren una continua variabilidad, tanto temporal como espacial, a lo largo del pozo.

El subsuelo o los terrenos mon-taosos, por ejemplo, raramente presentan una composicin homognea a lo largo de todo el pozo. Prcticamente queda des-cartado un pozo libre de estr-as. Un pozo recto, sin el ms mnimo cambio de direccin, apenas se produce, ni en la teo-ra ni en la prctica. A esto se le une que la operacin de coloca-cin en s de la sonda se realiza a muchos metros de profundi-dad, de forma totalmente oculta al equipo instalador.

Tampoco son apenas estimables para las sondas geotrmicas colocadas de esta forma valores orientativos sobre las cargas puntuales producidas, p.ej. cau-sadas por piedras que sobresalen en el pozo o por un aumento del volumen cuando se congela el mismo, porque no pueden calcu-larse la posicin de la carga puntual ni la correspondiente fuerza normal actuante sobre el tubo.

En consecuencia, el proyectista responsable har bien en no prescribir para ninguna instala-cin geotrmica de alta calidad el sistema ms barato, menos resistente a las cargas puntuales y diseado para temperaturas mximas de slo 40 C y en no confiar en que no se producirn durante los trabajos de instala-

Fig. 2 Dao causado por una carga puntual en una sonda geotrmica de PE100 rota (vista sobre la cara interna del tubo, carga puntual desde el exterior)



cin y el periodo de utilizacin cargas extraordinarias (cargas puntuales, estras, etc.). Antes bien, deber utilizar a priori un sistema de tubo de fcil coloca-cin y seguro, para el que se haya probado en el laboratorio de ensayos y en la prctica su idoneidad para las cargas pun-tuales, las estras y las tempera-turas de hasta 95C, porque con el primer dao que sufriera la sonda geotrmica no slo que-dara fuera de servicio la insta-lacin completa, sino que se ocasionaran tambin elevados costes consecutivos (nuevo po-zo, nuevo proyectado de la son-da), que superaran con creces el sobreprecio de una sonda que presente grandes reservas de seguridad en comparacin con las sondas de PE-100 sencillas.

Finalmente, como materiales obviamente sometidos al control de las autoridades de inspeccin de obras que son, las sondas geotrmicas enterradas deben haber sido homologadas para su utilizacin con el medio opera-tivo y la presin de servicio respectiva por un laboratorio de ensayos acreditado y estar so-metidas a un control de calidad externo continuo.

Clasificacin de las sondas geotrmicas resistentes a las cargas puntuales en instalaciones verticales Los sistemas de tubos de presin de paredes compactas en mate-rial estndar PE 100 segn

EN 12201/EN 1555 y DIN 8074 /DIN 8075 estn acreditados desde hace decenios en usos de abastecimiento con gas y agua, pero debido a la limitada resis-tencia del material de los tubos al crecimiento lento de grieta, para su correcta instalacin re-quieren siempre un lecho de arena que proteja los tubos con-tra las cargas puntuales. Por esta razn, en la actualidad estos sistemas de tubo se emplean ya slo para tcnicas poco exigen-tes, como p.ej. el montaje con-vencional sobre un lecho de arena en zanja abierta y consti-tuyen, por consiguiente, la ga-ma baja de los sistemas de tubos de presin poliolefnicos.

En los primeros tiempos de la geotermia, estos sistemas de tubo se emplearon tambin para la fabricacin de sondas geo-trmicas verticales segn VDI 4640. Sin embargo, pronto se observ que al introducir este tipo de sondas en un pozo, en la prctica se ocasionaban siempre estras y muescas en la sonda. Es precisamente la punta de la sonda, que debido a la presin hidrosttica ejercida por el agua glicolada est sometida a una

presin interior ms fuerte y duradera despus de haber reco-rrido todo el pozo, la que por experiencia est sometida a un mayor esfuerzo.

Adems, despus de colocados, estos sistemas de sonda realiza-dos con materiales de PE-100 sencillos se deben aislar perime-tralmente con un material que los proteja contra las cargas puntuales. Sin embargo, se sabe por experiencia que no es posi-ble fijar concntricamente sobre todo su largo la sonda dentro del pozo, para que el material ais-lante proteja perimetralmente el tubo contra las cargas puntuales causadas por un terreno pedre-goso. En consecuencia, en este tipo de instalaciones hay que contar por principio con la apa-ricin constante de cargas pun-tuales en las inmediaciones de la tubera, que actan durante de-cenios sobre el sistema de tubo.

Clculos FEM conocidos y apa-recidos en numerosas publica-ciones muestran de forma ilus-trativa que un tubo de presin en servicio montado de esta forma soporta la mxima tensin en su cara interior. En consecuencia,

Fig. 3 Sonda doble U resistente a las cargas puntuales en PE-Xa segn DIN 16892/DIN 16893

Fig. 4 Reticulado tridimensional de malla amplia por medio de enlaces covalentes C-C muy intensos en el PE-Xa


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un tubo sometido a una carga de este tipo fallar desde este punto de tensin mxima a consecuen-cia de un crecimiento lento de grieta (slow crack growth, SGC), a menos que no sea pro-tegido con medidas especiales. Los mecanismos de fallo estn suficientemente estudiados y los mtodos de ensayo para la valo-racin de la calidad del tubo cuando se producen cargas pun-tuales estn consolidados (fig. 1).

Las sondas geotrmicas someti-das simultneamente a una car-ga puntual y a una presin inter-na fallan por regla general tras algunos aos de actuacin de la carga puntual, a causa de una fractura frgil sin componentes dctiles reconocibles. Como consecuencia de ello el agua glicolada, que est bajo presin, escapa de la sonda geotrmica. El circuito del agua glicolada queda perturbado y el funcio-namiento de la instalacin geo-trmica completa falla. En caso necesario puede conmutarse, en modo de emergencia, a circuitos de sonda todava operativos, siempre que se hayan previsto los elementos de corte corres-pondientes y que stos sean

accesibles rpidamente, sin ne-cesidad de realizar trabajos de excavacin (fig. 2).

Algo ms segura frente a tales mecanismos de fallo causados por cargas puntuales son las sondas geotrmicas verticales, fabricadas en un PE resistente especficamente al crecimiento lento de grietas (p.ej PE 100-R Resistant to Crack), con base principalmente de copolmero hexeno.

Tambin estos sistemas de tubo han sido regulados por vez pri-mera en la PAS 1075 Tubos de polietileno para tcnicas de ins-talacin alternativas - Dimen-siones, requisitos tcnicos y ensayos, aparecida en junio de 2009, pero siguen cumpliendo adems todos los requisitos bsicos de la DIN 8074/75 y la EN 12201/EN 1555/EN 13244 y la VD4640.

Las sondas geotrmicas de PE 100-RC segn PAS 1075 deben ser sometidas en particu-lar a un control de calidad pe-ridico por parte del propio fabricante y de un laboratorio de ensayos acreditado, que asegure que se alcanzar un periodo de

vida til de mnimo 100 aos incluso al utilizar el sistema de rellenado y la tcnica de monta-je habitual en la obra y a pesar de que estn actuando algunas cargas puntuales sobre la con-duccin.

Sin embargo el aplicador y el proyectista debern proceder con especial prevencin en la medida en que se ofrecen sondas geotrmicas que son publicita-das como resistentes a las car-gas puntuales o que estn fa-bricadas con materiales que llevan designaciones propias del fabricante, tales como PE 100 VRC, PE 100 RC plus, etc., pero carecen de la evidencia documental escrita de calidad segn PAS 1075, emitida por un laboratorio de ensayos acredita-do. Con estas sondas existen siempre dudas acerca de si realmente se ha suministrado el tubo requerido para el caso con-creto de aplicacin, compuesto al 100% de PE 100-RC segn PAS 1075. No existe tampoco una prueba rpida, vlida en todo el sector y accesible al usuario, que le permita valorar de forma cualificada la idonei-dad y calidad de los diferentes materiales que constituyen las capas del tubo.

Los mtodos de ensayo requeri-dos para la evaluacin de las sondas de PE 100-RC durante el

Fig. 6 Sonda PE-Xa con cabezal de sonda optimizado hidrulicamente, carente de toda costura de soldadu-ra.

Fig. 5 Resultados de diferentes materiales de tubo en el ACT


6 bbr - Nmero especial 2010 periodo de utilizacin mnimo,

de 100 aos, y bajo las condi-ciones en la obra ya estn esta-blecidos y acreditados. Han demostrado ser especialmente adecuados en este sentido los mtodos de ensayo FNCT, el ensayo de cargas puntuales y la fatiga trmica. Aparte de esto, cuando se conoce la correlacin ha demostrado ser adecuado acortar los tiempos de ensayo, tanto para el primer ensayo co-mo para el ensayo de control, por medio de mtodos de ensayo acelerados. Adquiere particular importancia en este sentido el accelerated creep test (ACT). La recin publicada PAS 1075 representa, tambin para las sondas geotrmicas verticales de PE 100-RC, un hito en materia de aseguramiento de calidad, que rebasa con mucho el estado de la tcnica para sondas geo-trmicas no reticuladas, fijado hasta la fecha por la VDI 4640.

Como requisito mnimo de cali-dad de la materia prima para estos sistemas de tubo ha proba-do ser adecuado y controlable en la prctica un ACT de > 320h (medido en la granza de cada lote de materia prima). El ensa-yo continuo de aseguramiento de la calidad de los tubos de paredes compactas fabricados con esta materia prima debera tener un ACT de > 160h, medi-do en probetas de tubo, con una frecuencia de ensayo de mn. 1 x ao y grupo de fabricacin.

Los tests estndar para la valo-racin del crecimiento lento de grieta desarrollados hace dece-nios (p.ej. FNCT), con los mo-dernos materiales para tubo PE 100-RC actuales ya no resul-tan apropiados para discernir una seguridad frente a la tenso-fisuracin, porque se alcanzan fcilmente durabilidades de ms de 8.760 horas. Con estos tiem-pos de ensayo tan largos, que no

Fig. 9 Nueva sonda helicoi-dal en PE-Xa (embalada para el transporte y prepara-da para su instalacin)

Fig. 8 Posicin de montaje de las sondas helicoidales en PE-Xa

Fig. 7 Clasificacin de las soluciones de sonda geotrmica ofrecidas en el mercado

Tubo de seguridad premium RAUGEO PE-Xa y RAUGEO

Helix PE-Xa segn DIN 16893

Sondas doble U resistentes a las cargas puntuales, hechas en un 100% de PE-100-RC segn PAS 1075

(incluyen pie de sonda con aseguramiento calidad segn PAS 1075 y reglamento SKZ)

Sondas en U estndar de PE-100 segn EN 12201-2/DIN 8074/8075, para instala-

cin convencional - no resistentes a las cargas puntuales - C

alid

ad

de la

s

on

da

baja hasta 40 C

media resistencia a las cargas puntua-

les limitada y a temp. de mx. 40 C

alta mxima resistencia a las cargas

puntuales, utilizable en todo tipo de terrenos, resiste temperaturas de hasta

95 C


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eran previsibles cuando se des-arroll el mtodo de ensayo, se verifica fundamentalmente la resistencia del material a la fati-ga trmica. Adems se debe asegurar por medio de medidas apropiadas que los reticulantes empleados no se descompon-drn oxidativamente durante este tiempo de ensayo, perdien-do su efectividad. Por esta ra-zn, cuando la correlacin con mtodos acelerados (como p.ej. el ACT) es conocida y est con-firmada, los ensayos de homo-logacin que exigen p.ej. un FNCT de > 8.760h para la valo-racin de la resistencia a la ten-sofisuracin de un material de PE, resultan inapropiados.

Incluso a pesar de haber podido mejorar en las sondas de PE 100-RC la resistencia a las cargas puntuales con respecto a las sondas de PE 100, el PE 100-RC y el PE 100 siguen compartiendo un punto dbil, como es que su resistencia a la temperatura es muy limitada y que las propiedades de los tubos de presin se deterioran rpida-mente ms all de los 40C. Dada esta resistencia a la tempe-ratura limitada a los 40C, la inyeccin con sondas de PE 100-RC o PE 100 del calor sobrante de una instalacin solar a una instalacin geotrmica no es posible sin reparos.

Mientras que el continuo per-feccionamiento de los materiales de polietileno no reticulado de los ltimo decenios, que ha lle-vado desde el PE63, pasando por el PE80, hasta la culmina-cin que representa la actual generacin de material PE 100-RC, la clase reina de las son-das geotrmicas verticales la sigue constituyendo un sistema de sonda de polietileno reticula-do PE-Xa segn DIN 16892/ DIN 16893. Mientras que las

reglas tcnicas reconocidas para el primer ensayo, el ensayo de homologacin y el ensayo de control de calidad para los nue-vos tipos PE 100-RC slo exis-ten desde junio de 2009, con la publicacin de la PAS 1075, las normas de aplicacin especficas para este tipo de productos, DIN 16892 y DIN 16893, exis-ten ya desde hace muchos aos. Adems, actualmente vienen transportando ya desde hace varios decenios con fiabilidad los medios ms importantes, como gas, agua y aguas residua-les por varios millones de km de tubos de presin que a menudo han sido instalados bajo las con-diciones ms difciles y exigen-tes (fig. 3).

Las propiedades ms sobresa-lientes del polietileno reticulado a alta presin ya fueron descritas por su inventor, Engel: la reticu-lacin uniforme de las largas molculas de polietileno me-diante autnticos enlaces cova-lentes carbono-carbono (aprox. entre 1 de cada 200 tomos de carbono!) en el estado fluido del material representan actualmen-te el mecanismo de actuacin reconocido y mejor contra el crecimiento tanto lento como rpido de grieta en el polietile-no. En comparacin con el efec-to de los tipos PE 100 y PE 100-RC bimodales, que se funda-menta nicamente en las mol-culas enlazantes, para romper un enlace covalente carbono-carbono autntico se precisa una energa de activacin varios rdenes de magnitud mayor que para desenredar molculas ni-camente enlazadas. De ah que los sistemas de tubo de alta calidad en material PE-Xa pre-senten la mayor seguridad cono-cida actualmente frente a la iniciacin de fisuras, as como frente al crecimiento tanto lento como rpido de grieta, incluso

bajo temperaturas de servicio elevadas (fig. 4).

Para el proyectista tcnico y el usuario, los criterios de acepta-cin para el uso inequvocos e inconfundibles de sistemas de tubo de alta calidad en PE-Xa bajo las condiciones de instala-cin ms difciles aparecen re-flejados ya desde 2004 en nor-mas de instalacin de referencia para la renovacin sin zanja de canalizaciones de abastecimien-to con gas o agua mediante pipe bursting (fractura de tubera), p.ej. en la GW 323, edicin de junio de 2004:

Requisitos mnimos que debe cumplir el material de la canalizacin Los tubos de PE-Xa no requie-ren una proteccin exterior adi-cional, debido a su alto grado de reticulacin y tenacidad.

El alto grado de satisfaccin y las reservas de seguridad que comporta un sistema de tubos de PE-Xa enterrados en el empleo prctico son indudables, pero hasta ahora se careca de un mtodo de ensayo, que permitie-ra ilustrar la calidad superior del material PE-Xa frente a las po-liolefinas no reticuladas, como el PE 100-RC.

Gracias al ACT se ha consegui-do comparar probetas de PE-Xa (obtenidas a partir de tubos) con probetas de PE 100 y PE 100-RC, sin alcanzar el mbito de la fatiga trmica a causa de los tiempos de ensayo extremada-mente largos, superiores a las 8.760 h. Los resultados en el laboratorio de ensayos confir-man la alta calidad de los tubos de PE-Xa reticulado de gran pureza (fig. 5).

Los resultados de este estudio ACT comparativo sealan que, adems de la conocida clase



PE 100, que en el ensayo alcan-za nicamente durabilidades situadas en el intervalo de 20 hasta aprox. 100h, el material para tubos PE 100-RC alcanza durabilidades de aprox. 300 hasta casi 1.900h cuando se ensayan probetas fabricadas a partir de granza. Cuando las probetas se obtienen a partir de tubos extrusionados, la tenden-cia de los resultados es mayor-mente hacia valores ms bajos. En funcin de la calidad de fa-bricacin se alcanzan valores ACT de >165h, hasta aprox. 700h. En un ensayo ACT de probetas de PE-Xa, que debido al complejo proceso de fabrica-cin del PE-Xa, nicamente pudieron ser obtenidas a partir de tubos extrusionados, se pro-dujeron fracturas despus de 11.771h y 12.124h. Es decir, que el PE-Xa presenta una dura-bilidad 17 veces superior en el ACT que las muestras de tubo de PE100-RC y, con ello, una calidad a largo plazo mejorada. Esta durabilidad superior reco-nocida del PE-Xa en el ACT ilustra de forma fehaciente su destacada seguridad frente al crecimiento tanto lento como rpido de grieta en comparacin incluso con los mejores materia-les PE 100-RC conocidos. Al mismo tiempo, estos valores de medicin confirman nuevamen-te la alta calidad de los sistemas de tubo de PE-Xa de gran pure-za en cuanto a resistencia a las cargas puntuales y a la fatiga trmica.

Aparte de estos resultados con-vincentes, obtenidos en los en-sayos del material, muchos usuarios aprecian la gran flexi-bilidad de las sondas geotrmi-cas PE-Xa, resultado de la redu-cida cristalinidad de la clase PE-Xa. Mientras que los tubos de PE 100-RC superan mayormen-te en rigidez a los sistemas de

tubo de PE-100, y, por ello, requieren grandes fuerzas para el desbobinado del tubo en bo-bina, su introduccin en el pozo o la realizacin de empalmes soldados, especialmente cuando se opera a bajas temperaturas ambiente, los sistemas de tubo PE-Xa satisfacen a los usuarios por su fcil y flexible manipula-do en la obra y por los radios menores de curvatura que alcan-zan.

Slo esta elevada flexibilidad del material PE-Xa permite curvar a partir del mismo sin solucin de continuidad la pun-ta, que es la zona ms expuesta a nivel de esfuerzos de una son-da geotrmica vertical, y con-feccionar all, en el punto de mayor presin hidrosttica, una sonda continua, hidrulicamente ptima, sin ningn tipo de cos-tura de soldadura (fig. 6).

Debido a la reticulacin de las cadenas de molculas, las bue-nas propiedades de resistencia a la presin de los sistemas de tubos PE-Xa se mantienen in-cluso a elevadas temperaturas. Esto permite inyectar el calor sobrante obtenido en verano con una instalacin solar trmica directamente en la sonda de profundidad, con una temperatu-ra en la impulsin de hasta 95C, para la regeneracin del subsuelo. Las sondas de PE-Xa son aptas asimismo para usos como acumulador geotrmico estacional de sonda, unas apli-caciones prometedoras, caracte-rizadas por su eficiencia energ-tica.

Es por esta razn que las sondas de profundidad en PE-Xa reticu-lado, de funcionamiento acredi-tado desde hace aos, seguirn consolidando su firme posicin en el segmento de gama alta de este tipo de sondas geotrmicas, a pesar del perfeccionamiento

de las calidades de tubo de PE 100-RC.

En el esquema de la figura 7 se ofrece la clasificacin de una seleccin de sondas geotrmicas actualmente ofrecidas en el mercado.

Nuevas aplicaciones geo-trmicas Gracias a su efecto de memoria, el material reticulado de altas prestaciones PE-Xa hace posi-bles tambin nuevas formas constructivas de las sondas geo-trmicas verticales. Si se coloca el tubo extrusionado de material reticulado dentro de una espiral helicoidal durante el enfriamien-to, el tubo conserva esta forma incluso despus del mismo.

Esto permite realizar una sonda geotrmica vertical de perfil helicoidal, que encaja dentro de los pozos realizados con la ma-quinaria de perforacin habitual, de aprox. 3-5 m de profundidad y aprox. 400 mm de dimetro. Este tipo de sondas geotrmicas, que mayormente no requieren permisos, alcanzan potencias de captacin de aprox. 300-800 W/unidad, en funcin del subsuelo y de las aguas freti-cas.

Una vez colocada la sonda heli-coidal se rellena el pozo con arena de cuarzo y agua o con un material aislante fluyente y au-tocompactante y se interconec-tan hidrulicamente en grupos el nmero de sondas helicoidales requeridas. Las conocidas venta-jas del material PE-Xa se con-servan intactas, es decir, que tambin las sondas helicoidales fabricadas a partir del material PE-Xa son resistentes a largo plazo a las cargas puntuales y pueden exponerse a temperatu-ras de hasta 95C, para la rege-neracin solar del subsuelo (fig. 8-11).


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Conclusiones Para las aplicaciones geotrmi-cas ms sencillas (slo calefac-cin, sin regeneracin solar del subsuelo durante el verano) se pueden seguir empleando son-das geotrmicas de PE 100 para profundidades de sondeo redu-cidas, siempre que se garantice un rellenado correcto, aunque su resistencia a largo plazo no pue-de asegurarse, debido a las car-

gas puntuales que posiblemente podrn actuarn durante el ser-vicio y a los daos ocasionados previamente, durante la fase de colocacin, en forma de estras y muescas.

Las sondas geotrmicas fabrica-das con un 100% de PE 100-RC, de propiedades confirmadas mediante PAS 1075, representan una ligera mejora con respecto a las sondas convencionales de PE 100, debido a su resistencia a las cargas puntuales algo su-perior. Los estudios de labora-torio muestran que nicamente las sondas geotrmicas de PE-Xa permiten obtener una solu-cin duradera frente al proble-ma de las cargas puntuales, sobradamente conocido en el sector.

La limitacin de las temperatu-ras en la impulsin a mx. 40C, asimismo relevante tanto en la prctica como para las aplicaciones futuras, se mantie-ne invariable con el PE 100-RC. En consecuencia, la rege-neracin solar del subsuelo, de importancia creciente para al-canzar una eficiencia energtica

ptima de la instalacin en su conjunto, no es posible con las sondas de PE 100-RC, lo cual menoscaba mucho su viabilidad y significancia futura en el mer-cado.

La clase premium de entre todas las aplicaciones polimricas para sonda geotrmica conoci-das la siguen constituyendo los sistemas de sonda geotrmica sin costuras de soldadura en PE-Xa segn DIN 16892/DIN 16893, acreditados desde hace decenios. Su alta calidad no slo viene avalada por aos de apli-cacin prctica, sino tambin por los ms modernos mtodos de anlisis en el laboratorio de ensayos. Gracias a esto, las son-das geotrmicas verticales cer-canas a la superficie en PE-Xa de alta calidad se emplean tam-bin cada vez ms en nuevas formas constructivas, p.ej. como sondas helicoidales enterradas.

Figuras:

Autores: Dipl.-Ing. Guido Kania Dipl.-Ing. (FH) Daniel Gottschalk REHAU AG+Co Ytterbium 4 91058 Erlangen (Alemania) Internet: www.rehau.com

Fig. 10 Equipo de sondeo para la instalacin de sondas geotrmicas verti-cales helicoidales

Fig. 11 Instalacin rpida y sencilla de una helicoidal de PE-Xa

nuevos desarrollos de la geotermia cercana a la superficie con sondas geotermicas verticales

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