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9COLABORACIONES TÉCNICAS

La cimentación termoactiva es una

tecnología aplicable a los elementos

de las estructuras de hormigón

armado de las cimentaciones (pilotes,

pantallas y losas) para la obtención de

energía para climatización de edificios

a partir del subsuelo.

Este tipo de cimentación se basa en el

aprovechamiento de la temperatura

del terreno para aumentar el rendi-

miento de las bombas de calor geotér-

micas (BCG). Las BCG funcionan bási-

camente en dos condiciones:

- Modo calefacción. Transfieren calor

del subsuelo al edificio.

- Modo refrigeración. Actúan a la in-

versa, eliminan el calor que genera el

edificio conduciéndolo al subsuelo.

En las estructuras de hormigón

armado de cimentaciones especiales

“pilotes”, “pantallas” y “losas”, el inter-

cambio geotérmico se puede realizar

por medio de un circuito cerrado ins-

talado en las armaduras de la cimen-

tación. Este circuito cerrado está for-

mado por tubos de PEAD “sondas geo-

térmicas” a través de los cuales circula

agua o agua con anticongelante, pro-

duciéndose un intercambio de calor

entre este fluido y el terreno.

El fluido es conducido a una bomba de

calor geotérmica generando la energía

suficiente para la completa climatiza-

ción de un edificio.

En esta línea se están desarrollando en

España interesantes actuaciones de

I+D+i para proyectar y ejecutar insta-

laciones de ahorro y aprovechamiento

energético mediante el uso de la ener-

gía geotérmica para edificaciones aso-

ciadas a las cimentaciones.

Una de estas líneas de investigación ha

sido la de los “Pilotes Termoactivos”.

Dentro de esta acción cabe destacar

dos tipos de pilote y dos pruebas:

- Pilote termoactivo hormigonado

“in situ”.

Se han llevado a cabo ensayos con este

tipo de pilote en el Edificio Departa-

mental de las Facultades de Psicología

y Ciencias Sociales en el Campus de

Tarongers de la Universidad de Valen-

cia.

- Pilote termoactivo prefabricado

hincado.

La prueba con el pilote termoactivo

prefabricado hincado se ha desarro-

llado en dos fases. Durante la primera

fase, se llevó a cabo la fabricación de 8

pilotes de sección cuadrada. Durante

la segunda parte del ensayo, se realizó

la hinca de cuatro de estos pilotes en

una parcela de AMR Refractarios Her-

nani S.A., en el Polígono Industrial

Ibaiondo, en Hernani.

Los resultados obtenidos en ambos

ensayos han sido muy positivos y han

sido presentados en la primera edición

del Congreso de Energía Geotérmica

en la Edificación y la Industria cele-

brado en Madrid.

Teresa Magraner, directora de

Energesis Ingeniería

Alberto Mazariegos, director de

Medio Ambiente de Rodio

Pilotes termoactivos:proceso construtivo ycaracterización térmicaEn este artículo, TeresaMagraner, directora de EnergesisIngeniería, y Alberto Mazariegos,director de Medio Ambiente deRodio, desarrollan elfuncionamiento de los pilotestermoactivos. Exponen dosejemplos prácticos de lacimentación termoactiva, unatecnología aplicable a loselementos de las estructuras dehormigón armado de lascimentaciones.

Ensayo en la Universidad de Valencia de pilote

termoactivo hormigonado “in situ”

Ensayo en Hernani de pilote termoactivo

prefabricado hincado

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COLABORACIONES TÉCNICAS

PILOTE TERMOACTIVO HORMIGONADO “IN SITU”

1.- PROCESO CONSTRUCTIVO

2.- CARACTERIZACIÓN TÉRMICA

PILOTE TERMOACTIVO PREFABRICADO HINCADO

Litología: Gravas y arenas con intercalaciones de niveles

limo-arcillosos con arenas

Nivel freático: -5,50 m

Calidad del agua: Débilmente agresiva por sulfatos (Qa)

Flujo de agua inyectado: 0,3 m3/h

Salto térmico mantenido: 3 ºC

Potencia inyectada: 1.391,63 W

Potencia inyectada por metro de pilote: 60,50 W/m

Tiempo de ensayo: 126 horas

3.- CONCLUSIONES DEL ENSAYO

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 de calor de más de 4 días, obteniéndose unas

temperaturas de trabajo en un rango inferior a 30 ºC, muy

satisfactorios para el rendimiento de un sistema basado en

bombas de calor.

Para una potencia inyectada de 90 W/m las temperaturas

obtenidas muestran una más rápida saturación térmica del

pilote, por lo que se obtienen unas temperaturas de trabajo

de bomba de calor menos eficientes.

Litología: Depósitos aluviales finos, limos arenosos, y grue-

sos, gravas y bolos.

Nivel freático: -5,00 m

Calidad del agua: No agresiva

Flujo de agua inyectado: 0,6 m3/h

Salto térmico 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

En la tipología de pilotes prefabricados, como tienen poca

profundidad efectiva (unos 12 m.), el intercambio de calor se

ve condicionado por la evolución de la temperatura ambiente.

La selección de los ratios de potencia inyectada para cada

ensayo se ha realizado con los siguientes criterios:

- 60 W/m en condiciones de temperatura ambiente favora-

ble “modo refrigeración” (inyección). El ensayo ha demos-

trado que el pilote es capaz de absorber los 60 W/m inyec-

tados.

- 30 W/m en condiciones de temperatura ambiente desfa-

vorable “modo calefacción” (extracción). En el ensayo de

extracción tampoco se ha observado saturación térmica del

terreno para una potencia de 30 W/m.

CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO

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 del calor: 23 metros

Equipo de perforación: CM-70

Bomba de hormigonado: Putzmeister

Introducción de la armadura: Vibrador

Tipo de pilote: Prefabricado de sección cuadrada

Sección: 300 x 300 mm (CK-300 KRONSA)

Longitud: 12 m

Armadura: 1 tramo de 12 m, con Azuche y Zuncho

Fabricación: Factoría 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 del calor: 3 x 11,5 = 34,5

m

Distancia entre centros de pilote: 1 m

Equipo de hinca: JUNTTAN PM 25

Martillo: 9 Tn

ENSAYO 1: INYECCIÓN ENSAYO 1: INYECCIÓN

ENSAYO 2: INYECCIÓN ENSAYO 2: EXTRACCIÓN

Flujo de agua inyectado: 0,6 m3/h

Salto térmico 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

Flujo de agua inyectado: 0,3 m3/h

Salto térmico 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