Ingeniero Civil Mecánico / La energía geotérmica, ya sea de alta, mediana o baja entalpía, tiene un desarrollo insuficiente en Chile, debido en parte al alto costo de implementación, en conjunto de escasos estudios locales y específicos para el desarrollo de esta. Es por esto que se hace necesario aportar con estudios técnicos y económicos para distintos casos en Chile. El estudio se centra en realizar un análisis técnico-económico para el uso de energía geotérmica de baja entalpía, mediante la utilización de un sistema de climatización residencial evaluando 9 diferentes regiones del país en una vivienda de 77 [m2]. El sistema de climatización se basa en bomba de calor geotérmica (BCG), utilizando intercambiadores de calor geotérmicos (ICG) de tubos enterrados horizontalmente a 1,5 [m] de profundidad en ciclo cerrado y ventiloconvector (fancoil) como sistema de distribución. La metodología que se aborda en este trabajo comprende una primera parte de recolección de antecedentes para la cuantificación de cargas térmicas de la vivienda, para posteriormente dimensionar la bomba de calor geotérmica. Los antecedentes recolectados se integran a un modelo computacional (de MatLab) para la rápida adquisición de resultados por ciudad evaluada, las cuales corresponden a Arica, Calama, Vallenar, Coquimbo, Santiago, Temuco, Valdivia, Coyhaique y Punta Arenas. Con la evaluación técnica definida, se realiza una evaluación económica mediante el costo nivelado de energía (CNdE), para luego desarrollar una comparación entre las distintas ciudades haciendo una valoración de distintas variables como la capacidad térmica de la BCG, la demanda energética de la vivienda, el coeficiente de operatividad (COP), un indicador de transferencia de calor por metro lineal de tubería (que indica la calidad del recurso geotermal de baja entalpía) y el CNdE. El modelo computacional se valida comparando resultados como la carga térmica del hogar, el ciclo termodinámico resultante, el COP y su eficiencia respecto al COP máximo teórico y el indicador de transferencia de calor por metro lineal de tubería, todo respecto a la bibliografía utilizada. La ciudad con menor y mayor potencia térmica de BCG corresponde a Coquimbo y Santiago con 3,11 y 5,31 [kW] respectivamente. Así mismo, la localidad con menor y mayor demanda energética concierne a Coquimbo y Punta Arenas con 7.641 y 19.824 [kWht/año] respectivamente. Por otra parte, la ubicación con mayor y menor COP pertenece a Arica y Coyhaique, con 4,53 y 3,33 (donde el COP mínimo factible para la implementación de BCG es de 2,97). Luego, la zona con mayor índice de transferencia de calor por metro lineal compete a Punta Arenas y Coyhaique con 13,96 [W/m] y Valdivia con el menor índice, de 10,34 [W/m]. Por último, el menor y mayor CNdE corresponde a Punta Arenas y Arica con 54 y 77 [$/kWht] respectivamente. La ciudad recomendada para la implementación de BCG, respecto a la valoración de variables realizada corresponde a Punta Arenas, seguido por Coyhaique y Vallenar.

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

Memoria para optar al título de Arquitecta