Principios Básicos de Geotermia

El sistema geotérmico utiliza energía solar almacenada en la corteza terrestre. La energía se transfiere de y hacia la superficie de la tierra por la radiación solar, el viento y la lluvia. Como consecuencia de esta energía solar, la temperatura de la tierra a profundidades mayores de 10 metros permanece constante, y es comparable a la temperatura promedio anual del aire. Entre la superficie y una profundidad de 2.5 metros (que es la máxima para un geo cambiador horizontal) la temperatura del suelo oscilará sobre y debajo de la temperatura promedio anual del aire, dependiendo de la ubicación geográfica, el tipo de suelo y los niveles de humedad.

A causa de su propio aislamiento, la fluctuación de la temperatura del suelo terrestre es más moderada que la del aire a lo largo del año.

Los sistemas geotérmicos simplemente mueven energía de un lugar a otro. Este proceso se explica en la imagen inferior:

1. Un evaporador (intercambiador de calor en el circuito subterráneo) transfiere el calor del suelo hacia el fluido que circula en el circuito.
2. En este punto la energía en el circuito subterráneo se transfiere a través del evaporador que forma parte de la bomba de calor y hacia un refrigerante libre de clorofluorocarbono (CFC).
3. Un compresor incrementa la presión del fluido de trabajo, lo que hace que su temperatura aumente.
4. Esta energía se transfiere en el condensador y pasa a los circuitos de distribución, en los que se hace circular agua caliente en tuberías colocadas bajo el piso que calientan el espacio interior del edificio.
5. El refrigerante ahora pasa a través de una válvula de expansión, y el proceso se reinicia.

Los sistemas geotérmicos pueden ser de circuito abierto o cerrado, y el geo cambiador o circuito subterráneo se puede instalar de tres maneras: horizontal, vertical o en un estanque o lago. El tipo a escoger dependerá del terreno disponible y de los tipos de suelo y roca en el sitio de la instalación. Estos factores determinarán la elección más económica para la instalación del geo cambiador.



Para sistemas de circuito cerrado, agua o una solución anticongelante se hace circular a través de tubos de plástico enterrados bajo la superficie de la tierra. Durante el invierno, el fluido recoge calor de la tierra y lo transporta a través del sistema y hacia el interior de las construcciones. Durante el verano, el sistema se opera en reversa, extrayendo calor del edificio, con lo que éste se enfría, y transportando el calor a través del sistema para liberarlo en el suelo. Este proceso produce agua caliente gratuita durante el verano y permite un ahorro considerable cuando se requiere producirla durante el invierno.

Geo cambiador horizontal

Geo cambiador vertical

Geo cambiador de fuga

Los sistemas de circuito abierto operan sobre el mismo principio que los de circuito cerrado y se pueden instalar en donde esté disponible una fuente de agua apropiada y sea factible la descarga al exterior. Los beneficios que se obtienen son semejantes a los de los sistemas de circuito cerrado.

Geo cambiador de circuito abierto

El geo cambiador de circuito cerrado de un sistema geotérmico consiste en un tramo de tubo de plástico enterrado bajo la superficie de la tierra. Este tubo de plástico está enterrado en el suelo, o suelo acoplado, para permitir la transferencia de calor entre el fluido que circula dentro del tubo y la tierra. La bomba de calor transfiere energía térmica de y hacia el circuito cerrado formado por el tubo y la carga térmica representada por el edificio. El sistema consiste en el circuito cerrado formado por el tubo enterrado, una bomba de calor basada en agua y un sistema de distribución de energía. En algunos casos la bomba de calor puede proveer agua caliente para uso doméstico (o DHW, siglas en inglés para Domestic Hot Water).