pozo canadiense.doc

7/29/2019 pozo canadiense.doc

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Pozo Canadiense o Provenzal

Fuente: www.ekopedia.org

La climatizacin geotrmica es un sistema de calefaccin o refrigeracin que se

basa en la alta estabilidad trmica del suelo una vez que hemos profundizado

algunos metros. Por lo tanto, es diferente de lo que se denomina energa

geotrmica, en la que se utilizan las altas temperaturas que alcanza el subsuelo a

grandes profundidades o en zonas con actividad magmtica. El mtodo ms

utilizado para aprovechar la climatizacin geotrmica es el pozo canadiense.

El pozo canadiense, tambin llamado pozo provenzal es un sistema geotrmicode superficie.

Este sistema sirve sobre todo como una climatizacin natural. Se basa en la

simple constatacin de que la temperatura del suelo a 1,60m de profundidad es

ms elevada que la temperatura ambiente en invierno y ms baja en verano.

Principio

Utilizar la inercia trmica del suelo para pre-tratar el aire que ventila el edificio. El

aire as obtenido es "mejor", ms caliente en invierno y ms fro en verano. Latemperatura del suelo a 2m de profundidad ronda los 15 en verano y los 5 en

invierno (esto puede variar sensiblemente en funcin del clima).

Puesta en marcha

Se hace circular el aire por un tubo enterrado a unos dos metros de profundidad,

pues a mayor profundidad nos acercamos ms a una temperatura constante de

10C (Ver la grfica).
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El flujo se mantiene fcilmente gracias a un ventilador. Los tubos no deben ser de

gran dimetro para que se facilite el intercambio trmico (ms o menos quince

centmetros de dimetro).

Desgraciadamente, este sistema todava es infrautilizado, a pesar de que su coste

de instalacin sera marginal si fuese previsto durante la construccin de la casa.

Tcnica de fabricacin

El dimensionado de la climatizacin geotrmica no se puede hacer sin una

aproximacin global a la ventilacin de la casa.

Esquema del principio de un pozo canadiense combinado con una ventilacin

mecnica controlada con recuperacin de calor por flujo contracorriente.
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Precaucin

La parte activa de las tuberas no se colocar bajo la casa ni a lo largo de los

cimientos, so pena de sufrir un "bombeo" del calor de la casa...y un efecto

totalmente contraproducente e inverso a lo esperado (sera la casa la que

calentara -o refrescara- el pozo!).

Calidad del aire

El objetivo es evitar poluciones que podran resultar del sistema (olores, humedad,

bacterias...)

Aqu van algunas recomendaciones:

En las regiones granticas, se le debe dar una atencin particular a la

problemtica del Radn. Utilizar para la entrada del pozo canadiense un material con bajas

emisiones (de vapor, olor,...) como por ejemplo el aluminio, tle...

Proteged al menos la entrada mediante red fina, para evitar que entren

animales (roedores, mosquitos...)

Si se optara por un filtro (2-5mm), habr que ocuparse de su mantenimiento

regular al menos cada 4 meses. Lo prctico es que la filtracin vaya de

menos a ms fino desde el exterior hacia el interior.

Colocar la entrada a una altura suficiente (1,20m) para evitar que se aspire

polvo, y lejos de fuentes de polucin (calles, compost, etc.)

La entrada debe ser accesible para su limpieza, y no debe ser puesta entre

plantas verdes.

Antes de la primera puesta en funcionamiento, se debe limpiar el tubo y

controlar as el flujo y cualquier exceso de agua.

Eleccin de las tuberas

Tipos de tuberas:

Policloruro de vinilo (PVC): el ms barato, aunque no demasiadoecolgico. Puede "finalmente" liberar vapores nocivos debidos al modo de

fabricacin. No se conocen estudios a da de hoy sobre este tema en

referencia a los pozos canadienses. Baja conductividad trmica (a 23) C;

0,12-0,25 ( W m-1 K-1 )

Polietileno (PE): el ms ecolgico de precio equivalente al del PVC;

Conductividad Trmica (a 23 C) 0,33 ( W m-1 K-1 )
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Polipropileno (PP): ligeramente peor conductor trmico pero mucho ms

rgido que el PE, el escaso espesor del tubo de PP permite un buen

intercambio trmico al tiempo que da una rigidez longitudinal elevada. Esto

evita la creacin de puntos bajos en los conductos, evitando el

estancamiento de agua condensada. Baja conductividad trmica (a 23 C)

0,22 ( W m-1 K-1 )

Tubo estriado de proteccin de cables elctricos (TPC) : muy econmico

en pequeos dimetros. Estriado exteriormente pero liso internamente. Se

pueden disponer en paralelo. De todos modos precaucin: este tipo de tubo

no ha sido diseado originalmente para ser enterrado a gran profundidad

por lo que puede daarse al cabo del tiempo. Si es muy rugoso, al formar

una capa de aire entre las dos paredes, es ms bien un aislante que un

conductor.

Tubo de cemento o terracota: Utilizado para dimetros superiores a los

30cm. Las conexiones son difciles de sellar. La capacidad de intercambiotrmico es ms importante (la conductividad del cemento es ms elevada

que la de los tubos de plstico, relativamente aislantes). El principal

problema de este tipo de tubo (aparte de la construccin compleja), es que

no garantiza una verdadera estanqueidad a no ser que se haya hecho con

particular cuidado. El Radn del suelo puede por lo tanto infiltrarse en el

tubo e ir a contaminar despus la casa. Conductividad trmica (a 23 C)

1,047 ( W m-1 K-1 )

Tubo de hierro: Su rigidez, su resistencia mecnica y su conductividad

trmica elevada hacen de este material una solucin muy compatible con el

pozo canadiense. Hay que cuidar que el revestimiento exterior del tuboresista a la corrosin (tipo zingage anti-corrosin), y la utilizacin de juntas

de elastmeros que aseguren una estanqueidad excelente de las uniones.

Es un material duradero. Conductividad trmica (a 23 C) 72

Consejos

El tubo debe tener una estabilidad suficiente como para resistir el

enterramiento. Por ejemplo, escoger uno clase CR8 para el PVC. El PVC es una opcin a descartar por la simple razn de que la craie

contenida en el PVC impide el intercambio trmico. Las instalaciones con

revestimiento de TPC son igualmente desaconsejables, porque el

revestimiento no es perfectamente liso y constituye un nido para las

bacterias (olores y posibilidad de enfermedades respiratorias). Con un bajo

espesor (para el buen intercambio trmico), solo existe un tubo diseado
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especficamente para el pozo canadiense, el tubo de Polipro azul, con una

capa interior bactericida (a base de sulfato de plata) patentada por la

sociedad REHAU (premio a la innovacin 2007 del Saln de las Energas

de Lyon). La susodicha patente impone pagar el precio de la investigacin

para obtener un verdadero resultado. Pero a 2m de profundidad, la

garanta de un sistema profesional que no transforma la casa en un

hervidero de bacterias al cabo de varios meses hace que valga la pena

pagar diez veces el precio de una instalacin chapucera!

Sin embargo, atencin a estos aditivos, que son sospechosos de

favorecer la resistencia bacteriana!!! Todo lo contrario de lo que hace falta

en un sistema de climatizacin geotrmica, que debe estar destinado a

durar!!!(Directiva BPD Biocidal Product Directive).

La estanqueidad tambin es importante para evitar la infiltracin de aguas

subterrneas y la propagacin de bacterias. Vigilar en particular los

empalmes entre los distintos tubos y dar prioridad a las juntas mediante

labios, tipo de saneamiento. No peguen las juntas para evitar el riesgo de

ruptura dentro del remblai y sobre todo el riesgo de liberacin de vapores

nocivos debidos a los pegamentos.

Los materiales utilizados no deben liberar vapores nocivos como por

ejemplo podra ser el caso del PVC, en el caso de que se encuentre a

temperaturas elevadas (>30C).

El tubo ser preferentemente liso en el interior para disminuir las prdidas

de flujo y mantenerse en rgimen laminar. Por el lado exterior, sonpreferibles los tubos estriados por aumentar el intercambio trmico entre el

suelo y el tubo.

Nota correctiva: a menos que tengamos pequeos dimetros y velocidades,

el rgimen de flujo dentro de un tubo no ser laminar. En el caso de un

pozo canadiense no es esto lo que deseamos. El flujo no debe ser por lo

tanto laminar. Un buen modo de hacerse una idea es calcular el nmero de

Reynolds (nmero que permite caracterizar el rgimen de flujo). Es

importante saber que las transferencias trmicas son ms elevadas con un

flujo turbulento que con uno laminar. Por otra parte, las prdidas de cargaen rgimen laminar son mayores que en rgimen turbulento para un caudal

dado.

Por otro lado, a igual cantidad de flujo, para aumentar la superficie de

intercambio trmico, es preferible emplear varios tubos de pequeo
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dimetro que un solo tubo de gran dimetro. Los tubos debern estar lo

ms separados posibles entre s en la zanja. Ejemplo:

Un tubo de 20cm de dimetro tiene una seccin de 0,031 m2 y una

superficie de intercambio trmico de 0,63 m2 por metro lineal. Para el mismo

flujo y con la misma velocidad de flujo, harn falta 5 tubos de 9cm dedimetro. Estos 5 tubos presentarn una superficie de intercambio trmico

de 1,41 m2 por metro lineal. O sea, ms del doble que el tubo de 20cm de

dimetro.

Observaciones complementarias

En las regiones sinradn, con periodos de heladas poco intensos, como en

el caso de la Provenza, los tubos pueden ser de terracota, como en el

pasado. Entonces se produce un intercambio entre el tubo y el aire

circulante que reequilibra la higrometra del aire. Muy seco durante los

periodos de gran fro, o de calor intenso, hmedo en otoo cuando el suelo

todava no est cargado de agua. Solo queda encontrar un proveedorde

estos tubos a la antigua.

Naturaleza del suelo: La experiencia ha mostrado que los suelos rocosos

tienen una eficacia trmica mayor, lo que compensa la dificultad de la

construccin, y que por lo tanto no nos deben hacer renunciar. Hay que

saber tambin que el suelo por encima de los pozos se mantiene fro

durante ms tiempo durante la primavera, y que la zona no se debe utilizarcomo jardn de primeurs.

Evacuacin del agua condensada

Sobre todo en verano, segn se enfra el aire, el agua puede condensarse.

Conviene evacuar esas condensaciones. No obstante se observa raramente, ya

que el aire se carga rpidamente de humedad.

Finalmente, el pozo canadiense es un amortiguador de temperatura y humedad.
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Algunas opciones:

1. Este sistema permite una estanqueidad perfecta desde la entrada del aire

hasta el sistema de ventilacin. Esta solucin debe ser la prioritaria en las

regiones con fuerte concentracin de gas radn en el suelo (vase el

captulo Radn) o si vuestro suelo es muy hmedo (fuentes, aguas

subterrneas,...).
http://es.ekopedia.org/Archivo:Puits-canadien-siphon.png


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2. En el caso de una casa sin stano, los condensados pueden recogerse en

un sumidero colocado al nivel del punto ms bajo. Este sumidero permitir

igualmente la inspeccin visual del tubo y detectar eventuales problemas.

3. Otra solucin para una casa sin stano es colocar un tubo ms profundo

sobre un lecho de guijarros para permitir la infiltracin de los condensados

en el suelo.

Detalle del sifn: El paso del aire tender a secar el sifn. Un sistema simple

consiste en colocar un tubo en un recipiente lleno de agua. Una capacidad

suficiente en funcin del flujo necesario evitar que el sifn se seque. El excedente

puede evacuarse hacia las aguas residuales. En ese caso se debe colocar un

segundo sifn para evitar que se aspiren malos olores.

Sobre el Radn

El radn es un gas radioactivo de origen natural. Proviene de la desintegracin del

uranio y el radio presentes en la corteza terrestre. Se presenta a lo largo y ancho

de toda la superficie del planeta y proviene sobre todo de los subsuelos granticos

y volcnicos as como de ciertos materiales de construccin. El radn puede

acumularse en los espacios cerrados, incluyendo las casas. Los medios para

disminuir las concentraciones de radn en las casas son simples:

airear y ventilar las casas, los subsuelos y las canalizaciones sanitarias;

mejorar la estanqueidad de los muros y de los pisos.

El radn puede ser insuflado dentro de la casa debido al pozo canadiense si

el tubo, tomando el aire desde el exterior, no es estanco.

Recomendaciones: Utilicen varias longitudes de vaina de proteccin para cables

elctricos (lisos por el interior) de dimetro 160 mm o 110 mm en longitudes de

25m para evitar las juntas. Se debe prestar especial atencin al enterramiento del

tubo por la tierra para evitar que se creen cavidades donde el radn puede

acumularse.
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Como medida de precaucin, efectuar mediciones de radn a lo largo de varias

semanas en la casa con la ayuda de un dosmetro que ser analizado por un

laboratorio (20-40) Vase ms abajo.

Diferentes posibilidades de colocacin de las tuberas

Todas las configuraciones son posibles, pero hay que tener en cuenta que cuantos

menos codos haya, menos prdidas de carga tendremos, y de ese modo la

potencia del ventilador tambin ser reducida. La colocacin de los tubos se har

en funcin del terreno.

Recomendaciones:

1. Durante el diseo, evitar los codos y ngulos.

2. Una pendiente de al menos el 2% en el sentido de la aspiracin para la

evacuacin de los condensados.3. En caso de presencia de una fuerte concentracin de radn en el suelo,

solo ser posible una solucin estanca.

4. Guardad una distancia suficiente entre los distintos tubos (mnimo 80cm)

Nota sobre las prdidas de carga:

Como se ha indicado arriba, los flujos turbulentos generan unos intercambios

trmicos mejores en los tubos.

Esta prdida puede compensarse gracias a los vientos. Basta que la boca deaspiracin se monte sobre un sistema rotatorio (como una veleta) que dirija la

entrada del aire de cara a los vientos. Esto se hace con la ayuda de una aleta con

forma de un ">" donde la abertura se encuentra hacia la punta. Utilizando el mismo

sistema pero con la salida de espaldas al viento se obtiene una ayuda para la

salida del aire viciado.

Ambos pueden acumularse en el mismo sistema rotatorio:

>>>>>> sentido del viento >>>>>>

Entrada de aire fresco < Salida de aire viciado

>>>>>> sentido del viento >>>>>>

Dimensionado del pozo canadiense


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Clculos

El clculo de un pozo canadiense se hace en funcin de mltiples parmetros. Los

principales son:

1. El volumen de la casa;2. el flujo necesario en invierno y verano;

3. la eleccin del sistema de ventilacin de la casa (VMC, aireacin natural...);

4. la arquitectura (bioclimtica,materiales, aislamiento, invernaderos...);

5. la naturaleza del suelo (arenoso, arcilloso, cercana del nivel fretico...);

6. el lugar disponible para el enterramiento de los tubos;

7. la localizacin geogrfica;

8. presupuesto.

Hiptesis

La idea de este artculo es darles las claves para que puedan deducir la solucin

ideal para vuestra configuracin a partir del ejemplo aqu descrito.

Se trata de un edificio: marco en madera bioclimtica con materiales saludables.

El aislamiento es de 18cm en granulado de corcho para los muros y de 24cm de

lana de lino para el desvn. La casa ha sido diseada para aprovechar al mximo

los aportes pasivos del sol. Un colector solar de 20 m2 acoplado a una cisterna de

2000l para la hidro acumulacin se hace cargo de la calefaccin de la casa as

como del agua caliente sanitaria. Esto se refuerza mediante una caldera de

plaquetas. La "respiracin" de los muros est garantizada por la eleccin de

materiales transpirables como el Fermacell, pare-vapeur, corcho, OSB y

revestimiento de alerce. Se ha prestado una atencin particular a la estanqueidad

del conjunto para evitar las prdidas de energa. De este modo la eleccin ha

recado sobre la ventilacin a doble flujo para asegurar un intercambio de aire y de

humedad regulares y permanentes del conjunto de la casa y recuperar la energa

expulsada por la ventilacin. El volumen de la casa es de alrededor de 800 m 3 y el

aire se renueva cada 3 4 horas, siendo la necesidad de aporte de aire exteriorde 240m3.

Tres modos de funcionamiento

1. En invierno: El objetivo es caldear el aire antes de que entre en la casa.

Para obtener el mximo intercambio trmico el aire deber circular a una

velocidad aproximada de 1 m/s.
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2. En verano: El objetivo es refrescar al mximo la casa en los momentos de

ms calor. La casa bioclimtica ha sido concebida para aprovechar al

mximo el aporte pasivo del sol a travs de las ventanas y crear por lo

tanto zonas sombreadas que eviten un aporte calorfico importante durante

el da (toldos, plantacin al sur...). Los pozos canadienses acompaan a

todas esas medidas. Para obtener el mximo de eficacia, el caudal de aire

deber ser ms importante para renovar el conjunto de la casa cada 2

horas.

3. Entretiempo: La temperatura de confort est comprendida entre los 18 y

los 22C y el sistema se desconectar en caso necesario mediante una

derivacin para no refrescar la casa cuando la temperatura exterior sea

prxima a la temperatura de confort.

Clculos: El software GAEA (vase abajo) ha sido utilizado para optimizar la

instalacin, aqu van algunos resultados:

Constantes:

1. Volumen de la casa: 800m3

2. temperatura asignada

3. temperatura de la derivacin entre 18 y 25C

4. 1 tubo de 50m en PE (polietileno) con un dimetro de 184mm (interno) a

1,9m de profundidad

5. para obtener la suma de las prdidas de carga, hay que sumar las prdidas

de carga para cada elemento del circuito (vanse los grficos del proveedoren funcin del caudal)

Caudal

(m3/h)

Renovacin del

aire (?/h)

Perdidas de carga en

Pa(Solamente para pozos

canadienses)

Potencia del

ventilador (Watt)

240 0,3 75,80 8,42

320 0,4 93,13 13,80

400 0,5 114,27 21,16

560 0,7 167,38 43,40800 1 272,50 100,93

Esta tabla permite verificar que para un tubo de 50m de longitud con un dimetro

de 184mm, con un caudal de 240 m3/h la prdida de carga es de solo 785,80 Pa.

La potencia del ventilador es superior incluso cuando el caudal es importante.
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Como podrn constatar, pasamos de 8,42 Watts a 100 Watts, con un caudal solo

tres veces superior.

Caudal

(m3/h)

Caldeamiento

del aire(Kwh/a)

Refrigeracin

del aire(Kwh/a)

Horas de

funcionamiento(hs/ao)

T de salida

min (invierno)

por T de

entrada (-12,7)

T de salida

mx. (verano)

por T de

entrada (31,7)

240 1830 258 4607 1,7 17,9

320 2226 340,9 4648 0,3 19,2

400 2560 401,8 4683 -0,9 20,3

560 3119 484,1 4754 -2,6 22

800 3848 548,3 4930 -4,4 24

En funcin del caudal, el caldeamiento o la refrigeracin del aire, permitir

conseguir un ahorro energtico mayor o menor. Pero este aporte energtico se

har en detrimento de la potencia del ventilador, como subraya la tabla

precedente. Se hace necesario encontrar el punto medio entre una inversin ms

importante y un aporte energtico algo menor. Dando por hecho que el ventilador

dispone de dos velocidades, por mi parte, elegira un flujo de 240 m 3/h para el

invierno y otro de 400 m3/h para el verano.

El software permite igualmente simular otras soluciones diferentes para escoger

entre los intercambiadores as como simular los aspectos econmicos de vuestrainstalacin. Una vez ms la naturaleza nos muestra que todos los elementos de

los que tenemos necesidad para nuestro bienestar estn al alcance de la mano.

Alternativas

Existen otros sistemas muy similares al del pozo canadiense:

El tnel de guijarros

El principio consiste en insuflar aire caliente en un tnel de guijarros enterradoprofundamente para obtener un desfase de 3 a 4 meses, ya que la onda de calor

se desplaza lentamente en el suelo, alrededor de unos 0,8m por mes.

Este procedimiento es muy econmico, y fcil de realizar. No obstante hay que

tener la precaucin de verificar que la realizacin de la zanja no pone en peligro la
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estructura ni los cimientos. Una realizacin es fcilmente posible poniendo el tnel

bajo el patio.

1. Funcionamiento en primavera y verano: Almacenaje y climatizacin.

a) Almacenaje: los das (incluso los nublados) tienen una alta insolacin, loque permite empujar el aire caliente en la parte alta de una veranda, e

insuflarlo almacenndolo a profundidad bajo el patio o la casa.

b) climatizacin: en verano, cuando hace demasiado calor, la ventilacin de

flujo simple se utiliza directamente para climatizar la casa con el aire

nocturno, ms fresco.

1. Funcionamiento en otoo e invierno: liberacin y calentamiento directo.

a) Calentamiento directo: la veranda permite calentar la casa en los das

soleados o ligeramente nublados por insuflacin directa

b) liberacin del calor almacenado: se utiliza en los das fros y nublados, se

insufla el aire de la veranda en los guijarros para refrescarlos.

La utilizacin de guijarros 40/80 permite aumentar considerablemente la superficie

de intercambio comparada con la de un pozo canadiense que no es ms que un

tubo liso.

Pozo canadiense con intercambiador agua-aire

Tubos rellenos de un lquido con anticongelante adoptan la temperatura del suelo,

y calientan o enfran el aire entrante. Atencin, esto no es una bomba de calor, no

hay un ciclo de compresin/descompresin! El mayor inconveniente de este

sistema es el bajo rendimiento COP


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De hecho, ms que hacer pasar el aire por el suelo para templarlo (calentarlo en

invierno, refrescarlo en verano), templamos el agua, la cual a su vez templa el aire

bombeado al exterior.

Obtenido de http://es.ekopedia.org/Climatizaci%C3%B3n_geot%C3%A9rmica
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