Ingeniero Civil Mecánico / La energía geotérmica de muy baja entalpía representa una importante fuente de energía dado que puede ser utilizada en cualquier lugar y cualquier momento, además de su alta confiabilidad. La relativa constancia de la temperatura del suelo a profundidades mayores de 5 [m] hace de este medio una fuente térmica importante y estable. Los sistemas de intercambio térmico agua-tierra se han usado en países con estaciones marcadas para satisfacer requerimientos de climatización. Para obtener/disipar el calor, según la estación, y generar una simulación correcta se deben conocer las propiedades reales del medio, en este caso el suelo, donde estará instalado el intercambiador. Para esto, se recopila información de propiedades físicas de suelo para realizar una simulación lo más realista posible; las condiciones del problema obligan a analizar la tridimensionalidad de éste, siendo un objetivo de la memoria. Se estudia la transferencia de calor a disipar durante la estación de verano y temperatura de salida del fluido de trabajo vía modelación numérica de la temperatura alrededor de arreglos de tubos. Con estos resultados se obtiene información válida para el diseño de estos intercambiadores. Como resultado se obtuvo valores de transferencia de calor y temperatura de salida del fluido circulante, para una, dos, tres, cinco y diez sondas en serie y dos líneas de diez sondas en serie, con perfiles de temperatura a diferentes tiempos de la estación de verano, junto con valores de transferencia de calor promedio para diferentes mallados, largos de sonda y velocidad de entrada del flujo de trabajo para la sonda individual y para la sonda doble con diferentes largos de conexión, con un set de propiedades térmicas de suelo propias del sector de Talagante. Se obtuvo también una expresión simplificada del calor obtenido por un conjunto de líneas de sondas en paralelo dadas las condiciones del sistema (con diez sondas en serie por línea con aproximadamente 330 metros de tubería): Qnlineas = n*Q1linea; n pertenece a los naturales; Q1linea = 2.671,5 [W] Para este caso define la transferencia de calor total promedio de n líneas en paralelo, comparable con la necesidad de algún sector en el que se pueda instalar el equipo.

Geólogo / La ciudad de Talca se encuentra en la Depresión Central de Chile, en los 35°S, aproximadamente, en el flanco oriental de la Cordillera de la Costa. Al igual que otras ciudades ubicadas en longitudes similares, se encuentra altamente contaminada en invierno por material particulado del tipo PM 2.5 y PM 10, lo cual podría verse mitigado en gran medida por el uso de calefactores cero-emisión de alta eficiencia eléctrica, como lo son las bombas de calor geotérmicas. El acuífero bajo la ciudad ofrece un gran potencial para su implementación, ya que se trata, mayoritariamente, de gravas y arenas pertenecientes al abanico aluvial del Río Maule y Río Lircay con una potencia respetable, de hasta 500 metros en algunos sectores. La profundidad del nivel estático fluctúa entre los 1.6 y 47 metros, con espesores saturados entre 15 y 83 metros y un flujo preponderante hacia el W-NW. Un 90% de los derechos de aguas otorgados por la DGA extraen al menos 6 l/s y las transmisividades alcanzan valores de hasta 7300 m2/día. Las temperaturas de las aguas subterráneas, por otra parte, fluctúan entre 15.8 y 19.2 °C, las que permiten estimar un COP entre 6.4 y 7.4 para sistemas verticales abiertos. En el caso de los sistemas verticales cerrados, existen zonas de menor y mayor favorabilidad, obteniéndose valores de sHE entre los 43 y 86 W/m, donde los más altos representan altos flujos subterráneos controlados principalmente por una mayor conductividad hidráulica de los sedimentos y alto gradiente. Por último, en el caso de los sistemas horizontales cerrados, y mediante una estimación de la temperatura del subsuelo a 1.5 metros de profundidad, usando una ecuación armónica simple y una difusividad térmica de 0.04817 m2/día, el valor del COP fluctúa entre 3.5 y 4.7, con un valor promedio anual de 4.1. Un análisis de sensibilidad arroja una variación máxima de 7.7% con respecto a la profundidad. Usando demandas variables en base a una zonificación hecha con información disponible de demandas térmicas, se concluye que un nivel estático profundo propicia el uso de sistemas verticales cerrados y/o horizontales cerrados, sin embargo, con demandas por sobre los 3 kW, es preferible en casi cualquier caso el uso de un sistema vertical abierto, dado lo somero del acuífero en la ciudad y los parámetros hidráulicos que este presenta. En la zona poniente del Río Claro, y dado que el espesor sedimentario disminuye por la Cordillera de la Costa, se recomienda instalar sistemas horizontales cerrados. / Este trabajo ha sido financiado por el Centro de Excelencia en Geotermia de Los Andes, CEGA

Memoria para optar al título de Geólogo / Osorno se ubica en la Región de Los Lagos, entre los 40°21 S y 40°46´S. Actualmente, es una de las ciudades chilenas con mayor índice de contaminación atmosférica de material particulado (MP2,5 y MP10) y otros agentes, como consecuencia del abuso de leña en el sector residencial. Se proponen sistemas de bombas de calor geotermales acopladas a intercambiadores de calor como alternativa para satisfacer la demanda térmica, reduciendo la emisión de contaminantes atmosféricos. Se estudian los parámetros hidrogeológicos y termales de aguas subterráneas y del suelo para determinar el potencial de extracción de calor que poseen. Se recopila información de expedientes de pozos profundos publicados por la Dirección General de Aguas y se reconocen potenciales acuíferos para la extracción de calor. La unidad principal presenta niveles estáticos entre 5,5 [m] y 44,6 [m] de profundidad y una dirección del flujo de agua hacia el oeste y el norte. Además, posee valores de transmisividad en el rango de 10 a 105 [m2/d], alojándose en los sedimentos más gruesos de una compleja configuración estratigráfica que presenta unidades con características de acuitardo o acuicludo. En general, la temperatura del acuífero oscila entre los 13,3 y 14 [°C]. La demanda térmica se ha definido mediante una correlación entre tipologías de viviendas definidas para estándares chilenos y tipologías de viviendas de Osorno. Tomando el Plan Regulador Comunal, se establecen 6 zonas de interés relacionadas a las tipologías de viviendas que más se aproximan al uso residencial de suelo permitido. A partir de la temperatura ambiental, se estima la temperatura anual del suelo a 1,5 [m] de profundidad, obteniendo un COP cercano a 3,8 y se calcula la superficie necesaria para satisfacer la demanda térmica en cada zona de interés mediante colectores horizontales cerrados (GCHP horizontal). Por otra parte, el 90% de la población posee un caudal de al menos 2 [L/s], generando un COP de 5,9 y una energía de 30,1 [kW], lo que satisface al menos 4 veces la demanda en sistemas verticales abiertos (GWHP). Finalmente, a partir de la estratigrafía de pozos, se obtiene el sHE promedio que permite estimar la profundidad de perforación necesaria, para extraer la energía que sustente la demanda térmica por medio de sistemas verticales cerrados (GCHP vertical). Estos tres sistemas presentan ciertos alcances. En primer lugar, se opta por el sistema más económico (GCHP horizontal), pero su aplicación sólo es factible en la zona de interés E. Luego, si se dispone del recurso hídrico y, además, la profundidad de perforación de pozos en sistemas GWHP es menor que la profundidad de perforación en sistemas GCHP verticales, entonces se opta por sistemas GWHP. El alcance legal se limita a la petición de derechos no consuntivos de aguas. Según los resultados obtenidos, la solución más eficiente es generar agrupaciones distritales de viviendas para sistemas GWHP, ya que tienen la capacidad de generar la suficiente energía para satisfacer la demanda térmica de un agrupamiento, reduciendo los costos de perforación. Entonces, los GWHP pueden satisfacer la totalidad de la demanda térmica de Osorno. / Centro de Excelencia en Geotermia de Los Andes, CEGA. Proyecto FONDAP 15090013