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Sistema de aporte t´ermico a bodega mediante bomba de
calor geot´ermica
Alumno: Giovanni Lemes Pacheco
Tutor: Dr. Juan Carlos Santamarta Cerezal
Universidad de La Laguna
13 de junio de 2014
Ingenier´ıa T´ecnica Industrial, especialidad Mec´anica
Universidad de La Laguna
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 1 / 29
´Indice
1 Objetivos y alcance
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 2 / 29
´Indice
1 Objetivos y alcance
2 Energ´ıa geot´ermica
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 2 / 29
´Indice
1 Objetivos y alcance
2 Energ´ıa geot´ermica
3 Unidades de dise˜no
C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega
Selecci´on de la Bomba de Calor Geot´ermica
Dise˜no de los captadores geot´ermicos
Dise˜no de otras instalaciones
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 2 / 29
´Indice
1 Objetivos y alcance
2 Energ´ıa geot´ermica
3 Unidades de dise˜no
C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega
Selecci´on de la Bomba de Calor Geot´ermica
Dise˜no de los captadores geot´ermicos
Dise˜no de otras instalaciones
4 Estudios de viabilidad
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 2 / 29
´Indice
1 Objetivos y alcance
2 Energ´ıa geot´ermica
3 Unidades de dise˜no
C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega
Selecci´on de la Bomba de Calor Geot´ermica
Dise˜no de los captadores geot´ermicos
Dise˜no de otras instalaciones
4 Estudios de viabilidad
5 Conclusiones
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 2 / 29
Objetivos y alcance
Objetivo Principal
Aplicaci´on de un sistema de Bomba de Calor Geot´ermica para la industria.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 3 / 29
Objetivos y alcance
Objetivo Principal
Aplicaci´on de un sistema de Bomba de Calor Geot´ermica para la industria.
Objetivos Secundarios
Selecci´on del sector industrial: Elaboraci´on de vinos.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 3 / 29
Objetivos y alcance
Objetivo Principal
Aplicaci´on de un sistema de Bomba de Calor Geot´ermica para la industria.
Objetivos Secundarios
Selecci´on del sector industrial: Elaboraci´on de vinos.
Gran Tradici´on en Canarias.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 3 / 29
Objetivos y alcance
Objetivo Principal
Aplicaci´on de un sistema de Bomba de Calor Geot´ermica para la industria.
Objetivos Secundarios
Selecci´on del sector industrial: Elaboraci´on de vinos.
Gran Tradici´on en Canarias.
Consumo de fr´ıo y calor considerable.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 3 / 29
Objetivos y alcance
Objetivo Principal
Aplicaci´on de un sistema de Bomba de Calor Geot´ermica para la industria.
Objetivos Secundarios
Selecci´on del sector industrial: Elaboraci´on de vinos.
Gran Tradici´on en Canarias.
Consumo de fr´ıo y calor considerable.
Pico de consumo en meses m´as calurosos.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 3 / 29
Objetivos y alcance
Objetivo Principal
Aplicaci´on de un sistema de Bomba de Calor Geot´ermica para la industria.
Objetivos Secundarios
Selecci´on del sector industrial: Elaboraci´on de vinos.
Gran Tradici´on en Canarias.
Consumo de fr´ıo y calor considerable.
Pico de consumo en meses m´as calurosos.
C´alculo de las necesidades de fr´ıo y calor.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 3 / 29
Objetivos y alcance
Objetivo Principal
Aplicaci´on de un sistema de Bomba de Calor Geot´ermica para la industria.
Objetivos Secundarios
Selecci´on del sector industrial: Elaboraci´on de vinos.
Gran Tradici´on en Canarias.
Consumo de fr´ıo y calor considerable.
Pico de consumo en meses m´as calurosos.
C´alculo de las necesidades de fr´ıo y calor.
Dise˜no de las instalaciones.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 3 / 29
Objetivos y alcance
Objetivo Principal
Aplicaci´on de un sistema de Bomba de Calor Geot´ermica para la industria.
Objetivos Secundarios
Selecci´on del sector industrial: Elaboraci´on de vinos.
Gran Tradici´on en Canarias.
Consumo de fr´ıo y calor considerable.
Pico de consumo en meses m´as calurosos.
C´alculo de las necesidades de fr´ıo y calor.
Dise˜no de las instalaciones.
Estudios de viabilidad.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 3 / 29
Energ´ıa Geot´ermica
Seg´un el tipo de recurso
Yacimientos de alta entalp´ıa.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 4 / 29
Energ´ıa Geot´ermica
Seg´un el tipo de recurso
Yacimientos de alta entalp´ıa.
Temperatura 150o
C a 300o
C.
Zonas volc´anicas, subducci´on de placas.
Aplicaciones: Generaci´on vapor, energ´ıa el´ectrica.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 4 / 29
Energ´ıa Geot´ermica
Seg´un el tipo de recurso
Yacimientos de alta entalp´ıa.
Temperatura 150o
C a 300o
C.
Zonas volc´anicas, subducci´on de placas.
Aplicaciones: Generaci´on vapor, energ´ıa el´ectrica.
Yacimientos de baja entalp´ıa.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 4 / 29
Energ´ıa Geot´ermica
Seg´un el tipo de recurso
Yacimientos de alta entalp´ıa.
Temperatura 150o
C a 300o
C.
Zonas volc´anicas, subducci´on de placas.
Aplicaciones: Generaci´on vapor, energ´ıa el´ectrica.
Yacimientos de baja entalp´ıa.
Temperatura 50o
C a 90o
C.
Cuencas sedimentarias.
Aplicaciones: Ba˜nos termales, calefacci´on.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 4 / 29
Energ´ıa Geot´ermica
Seg´un el tipo de recurso
Yacimientos de alta entalp´ıa.
Temperatura 150o
C a 300o
C.
Zonas volc´anicas, subducci´on de placas.
Aplicaciones: Generaci´on vapor, energ´ıa el´ectrica.
Yacimientos de baja entalp´ıa.
Temperatura 50o
C a 90o
C.
Cuencas sedimentarias.
Aplicaciones: Ba˜nos termales, calefacci´on.
Yacimientos de muy baja entalp´ıa.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 4 / 29
Energ´ıa Geot´ermica
Seg´un el tipo de recurso
Yacimientos de alta entalp´ıa.
Temperatura 150o
C a 300o
C.
Zonas volc´anicas, subducci´on de placas.
Aplicaciones: Generaci´on vapor, energ´ıa el´ectrica.
Yacimientos de baja entalp´ıa.
Temperatura 50o
C a 90o
C.
Cuencas sedimentarias.
Aplicaciones: Ba˜nos termales, calefacci´on.
Yacimientos de muy baja entalp´ıa.
Temperatura ambiental.
Localizado en toda la corteza a menor profundidad.
Aplicaciones: Bomba de calor geot´ermica.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 4 / 29
Energ´ıa geot´ermica
Bomba de calor
Figura: Bomba de calor en modo calentamiento
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 5 / 29
Energ´ıa geot´ermica
Ventajas de la bomba de calor geot´ermica
Ventajas:
No hay instalaci´on exterior.
Impacto visual.
Espacio.
Durabilidad, corrosi´on, ...
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 6 / 29
Energ´ıa geot´ermica
Ventajas de la bomba de calor geot´ermica
Ventajas:
No hay instalaci´on exterior.
Impacto visual.
Espacio.
Durabilidad, corrosi´on, ...
Temperatura del suelo constante.
Figura: Temperatura del sueloGiovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 6 / 29
C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega
Demandas de refrigeraci´on
Aspectos a tener en cuenta:
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 7 / 29
C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega
Demandas de refrigeraci´on
Aspectos a tener en cuenta:
El calendario de vendimia y entrada de uva.
Proporci´on del mosto que se fermenta a temperatura controlada.
La climatolog´ıa media durante el per´ıodo de vendimia.
Condiciones m´as adecuadas de fermentaci´on.
Cin´etica de fermentaci´on.
Tama˜no de los dep´ositos de fermentaci´on y nivel de llenado.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 7 / 29
C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega
Demandas de refrigeraci´on
Sistema complejo:
Elaboraci´on de vinos de calidad - Proceso no est´andar.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 8 / 29
C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega
Demandas de refrigeraci´on
Sistema complejo:
Elaboraci´on de vinos de calidad - Proceso no est´andar.
Dimensionamiento a consumo pico y a consumo acumulado.
Sumidero de calor est´atico - Efecto de acumulaci´on.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 8 / 29
C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega
Demandas de refrigeraci´on
Sistema complejo:
Elaboraci´on de vinos de calidad - Proceso no est´andar.
Dimensionamiento a consumo pico y a consumo acumulado.
Sumidero de calor est´atico - Efecto de acumulaci´on.
Producci´on variable en el tiempo.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 8 / 29
C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega
Demandas de refrigeraci´on
Soluci´on propuesta:
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 9 / 29
C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega
Demandas de refrigeraci´on
Soluci´on propuesta:
Simulaci´on con sistema de 10 funciones de matlab.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 9 / 29
C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega
Demandas de refrigeraci´on
Soluci´on propuesta:
Simulaci´on con sistema de 10 funciones de matlab.
Operaciones que demandan refrigeraci´on:
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 9 / 29
C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega
Demandas de refrigeraci´on
Soluci´on propuesta:
Simulaci´on con sistema de 10 funciones de matlab.
Operaciones que demandan refrigeraci´on:
Desfangado.
Fermentaci´on.
Modelo matem´atico emp´ırico publicado por A. L´opez y P. Secanell.
P´erdidas en las l´ıneas de distribuci´on.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 9 / 29
C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega
Demandas de refrigeraci´on
Soluci´on propuesta:
Simulaci´on con sistema de 10 funciones de matlab.
Operaciones que demandan refrigeraci´on:
Desfangado.
Fermentaci´on.
Modelo matem´atico emp´ırico publicado por A. L´opez y P. Secanell.
P´erdidas en las l´ıneas de distribuci´on.
32 par´ametros de entrada (log´ıstica, propiedades del mosto,
condiciones ambientales, cubas, l´ıneas de distribuci´on, ...).
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 9 / 29
C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega
Demandas de refrigeraci´on
Soluci´on propuesta:
Simulaci´on con sistema de 10 funciones de matlab.
Operaciones que demandan refrigeraci´on:
Desfangado.
Fermentaci´on.
Modelo matem´atico emp´ırico publicado por A. L´opez y P. Secanell.
P´erdidas en las l´ıneas de distribuci´on.
32 par´ametros de entrada (log´ıstica, propiedades del mosto,
condiciones ambientales, cubas, l´ıneas de distribuci´on, ...).
Potencia diaria necesaria en cada d´ıa de la vendimia.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 9 / 29
C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega
Demandas de refrigeraci´on
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 10 / 29
C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega
Demandas de calentamiento
Operaciones que demandan calentamiento:
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 11 / 29
C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega
Demandas de calentamiento
Operaciones que demandan calentamiento:
Desinfecci´on l´ınea de embotellado.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 11 / 29
C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega
Demandas de calentamiento
Operaciones que demandan calentamiento:
Desinfecci´on l´ınea de embotellado.
Limpieza de dep´ositos.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 11 / 29
C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega
Demandas de calentamiento
Operaciones que demandan calentamiento:
Desinfecci´on l´ınea de embotellado.
Limpieza de dep´ositos.
Agua Caliente Sanitaria.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 11 / 29
Selecci´on de la Bomba de Calor Geot´ermica
Consumos t´ermicos de la bodega
Mes Refrigeraci´on (kW) Calentamiento (kW)
Enero 2.6 2.2
Febrero 2.6 2.2
Marzo 2.6 2.2
Abril 2.6 2.2
Mayo 2.6 2.2
Junio 2.6 2.2
Julio 2.6 2.2
Agosto 26.2 2.2
Septiembre 2.6 2.2
Octubre 2.6 2.2
Noviembre 2.6 2.2
Diciembre 2.6 2.2
Cuadro: Consumos t´ermicos en la bodega a lo largo del a˜no
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 12 / 29
Selecci´on de la Bomba de Calor Geot´ermica
Consumos t´ermicos de la bodega
Consumo de fr´ıo > Consumo de calor.
Dimensionamiento en funci´on de las necesidades de refrigeraci´on:
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 13 / 29
Selecci´on de la Bomba de Calor Geot´ermica
Consumos t´ermicos de la bodega
Consumo de fr´ıo > Consumo de calor.
Dimensionamiento en funci´on de las necesidades de refrigeraci´on:
Potencia media diaria el d´ıa m´as desfavorable del a˜no = 26.2 kW
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 13 / 29
Selecci´on de la Bomba de Calor Geot´ermica
Consumos t´ermicos de la bodega
Consumo de fr´ıo > Consumo de calor.
Dimensionamiento en funci´on de las necesidades de refrigeraci´on:
Potencia media diaria el d´ıa m´as desfavorable del a˜no = 26.2 kW
Se considera en funcionamiento el 75 % del tiempo:
Potencia de dise˜no =
26,2
0,75
= 34,9(kW)
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 13 / 29
Selecci´on de la Bomba de Calor Geot´ermica
Consumos t´ermicos de la bodega
Consumo de fr´ıo > Consumo de calor.
Dimensionamiento en funci´on de las necesidades de refrigeraci´on:
Potencia media diaria el d´ıa m´as desfavorable del a˜no = 26.2 kW
Se considera en funcionamiento el 75 % del tiempo:
Potencia de dise˜no =
26,2
0,75
= 34,9(kW)
Tecnolog´ıa de aprovechamiento
de calor de escape.
BCG producci´on calor > fr´ıo.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 13 / 29
Selecci´on de la Bomba de Calor Geot´ermica
Datos t´ecnicos
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 14 / 29
Dise˜no de los captadores geot´ermicos
Captadores geot´ermicos
Colectores horizontales
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 15 / 29
Dise˜no de los captadores geot´ermicos
Captadores geot´ermicos
Pilotes geot´ermicos
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 16 / 29
Dise˜no de los captadores geot´ermicos
Captadores geot´ermicos
Colectores verticales
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 17 / 29
Dise˜no de los captadores geot´ermicos
M´etodo de c´alculo
M´etodo ASHRAE
L =
qhRb + qyR10y + qmR1m + qhR6h
Tm − (Tg − Tp)
L: Longitud total de la perforaci´on.
Tm: Temperatura media del fluido.
Tg: Temperatura del suelo imperturbado.
Tp: Penalizaci´on de la temperatura (influencia entre perforaciones).
qy, qm, qh: Carga anual, mensual y diaria.
R10y, R1m, R6h: Resistencias t´ermicas efectivas del suelo.
Rb: Resistencia t´ermica efectiva de la perforaci´on.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 18 / 29
Dise˜no de los captadores geot´ermicos
Datos para el c´alculo
Qinyectado = Qrefrigeraci´on + Wrefrigeraci´on
COPrefrigeraci´on =
Qrefrigeraci´on
Wrefrigeraci´on
= 5,2
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 19 / 29
Dise˜no de los captadores geot´ermicos
Datos para el c´alculo
Mes Refrigeraci´on Calor a inyectar Calor a inyectar
(kJ) (kJ) (kWh)
Enero 6,74 106 8,04 106 2233
Febrero 6,74 106 8,04 106 2233
Marzo 6,74 106 8,04 106 2233
Abril 6,74 106 8,04 106 2233
Mayo 6,74 106 8,04 106 2233
Junio 6,74 106 8,04 106 2233
Julio 6,74 106 8,04 106 2233
Agosto 4,32 107 5,15 107 14305
Septiembre 6,74 106 8,04 106 2233
Octubre 6,74 106 8,04 106 2233
Noviembre 6,74 106 8,04 106 2233
Diciembre 6,74 106 8,04 106 2233
Cuadro: Energ´ıa frigor´ıfica demandada por la instalaci´on a lo largo del a˜no
Carga de refrigeraci´on (kW) Carga a inyectar (kW)
26.2 31.2
Cuadro: Potencia instant´anea de la instalaci´on
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 20 / 29
Dise˜no de los captadores geot´ermicos
Caracter´ısticas del terreno
Suelo bastante heterog´eneo.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 21 / 29
Dise˜no de los captadores geot´ermicos
Caracter´ısticas del terreno
Suelo bastante heterog´eneo.
Herramienta GRAFCAN:
Coladas antiguas m´as piroclastos.
No se han obtenido datos bibliogr´aficos, as´ı que se asimila a arena:
Conductividad t´ermica 2,0 W
m*K
Capacidad t´ermica volum´etrica 2,0 MJ
m3∗K
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 21 / 29
Dise˜no de los captadores geot´ermicos
Resultados
12 sondeos de 109 metros de profundidad.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 22 / 29
Dise˜no de otras instalaciones
Otras instalaciones:
Instalaci´on el´ectrica
Sistema hidra´ulico
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 23 / 29
Estudio de viabilidad
Ahorro energ´etico y econ´omico
Sistema convencional Bomba calor geot´ermica
Consumo refrigeraci´on 16310 kWh 7767 kWh
Consumo calentamiento 9356 kWh 0
Total 25666 kWh 7767 kWh
Cuadro: Energ´ıa el´ectrica consumida anualmente por las instalaciones
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 24 / 29
Estudio de viabilidad
Ahorro energ´etico y econ´omico
Sistema convencional Bomba calor geot´ermica
Consumo refrigeraci´on 16310 kWh 7767 kWh
Consumo calentamiento 9356 kWh 0
Total 25666 kWh 7767 kWh
Cuadro: Energ´ıa el´ectrica consumida anualmente por las instalaciones
Ahorro energ´etico =
25666 − 7767
25666
=
17899
25666
= 69,7 %
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 24 / 29
Estudio de viabilidad
Ahorro energ´etico y econ´omico
Sistema convencional Bomba calor geot´ermica
Consumo refrigeraci´on 16310 kWh 7767 kWh
Consumo calentamiento 9356 kWh 0
Total 25666 kWh 7767 kWh
Cuadro: Energ´ıa el´ectrica consumida anualmente por las instalaciones
Ahorro energ´etico =
25666 − 7767
25666
=
17899
25666
= 69,7 %
Ahorro econ´omico = 17899 x 0,184855 e
kWh = 3308,90 e
a˜no
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 24 / 29
Estudio de viabilidad
C´alculo VAN 1
Inversi´on 148525.89 e
Tasa de descuento 6 %
Aumento ahorro energ´etico 7 % anual
Cuadro: Datos econ´omicos VAN
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 25 / 29
Estudio de viabilidad
C´alculo VAN 2
Inversi´on 74262.94 e
Tasa de descuento 6 %
Aumento ahorro energ´etico 7 % anual
Cuadro: Datos econ´omicos VAN
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 26 / 29
Estudio de viabilidad medioambiental
Toneladas de CO2 que se dejan de emitir:
tCO2 = DA x *FE = 17,899(MWh) x 0,811( tCO2
MWh) = 14.51(toneladas CO2
a˜no )
*Factor emisi´on electricidad convencional Canarias 2013
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 27 / 29
Estudio de viabilidad medioambiental
Toneladas de CO2 que se dejan de emitir:
tCO2 = DA x *FE = 17,899(MWh) x 0,811( tCO2
MWh) = 14.51(toneladas CO2
a˜no )
*Factor emisi´on electricidad convencional Canarias 2013
Ahorro emisiones = 14,51(tCO2) x **5,68( e
tCO2
) = 82,45( e
a˜no )
**Precio medio del mercado marzo 2014
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 27 / 29
Conclusiones
Sistema novedoso que tiene oportunidades de ser aplicado.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 28 / 29
Conclusiones
Sistema novedoso que tiene oportunidades de ser aplicado.
Sistema viable y amortizable.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 28 / 29
Conclusiones
Sistema novedoso que tiene oportunidades de ser aplicado.
Sistema viable y amortizable.
Puede ser aplicable en otros sectores industriales.
Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 28 / 29
Muchas gracias por su atenci´on.
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  • 1. Sistema de aporte t´ermico a bodega mediante bomba de calor geot´ermica Alumno: Giovanni Lemes Pacheco Tutor: Dr. Juan Carlos Santamarta Cerezal Universidad de La Laguna 13 de junio de 2014 Ingenier´ıa T´ecnica Industrial, especialidad Mec´anica Universidad de La Laguna Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 1 / 29
  • 2. ´Indice 1 Objetivos y alcance Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 2 / 29
  • 3. ´Indice 1 Objetivos y alcance 2 Energ´ıa geot´ermica Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 2 / 29
  • 4. ´Indice 1 Objetivos y alcance 2 Energ´ıa geot´ermica 3 Unidades de dise˜no C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega Selecci´on de la Bomba de Calor Geot´ermica Dise˜no de los captadores geot´ermicos Dise˜no de otras instalaciones Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 2 / 29
  • 5. ´Indice 1 Objetivos y alcance 2 Energ´ıa geot´ermica 3 Unidades de dise˜no C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega Selecci´on de la Bomba de Calor Geot´ermica Dise˜no de los captadores geot´ermicos Dise˜no de otras instalaciones 4 Estudios de viabilidad Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 2 / 29
  • 6. ´Indice 1 Objetivos y alcance 2 Energ´ıa geot´ermica 3 Unidades de dise˜no C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega Selecci´on de la Bomba de Calor Geot´ermica Dise˜no de los captadores geot´ermicos Dise˜no de otras instalaciones 4 Estudios de viabilidad 5 Conclusiones Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 2 / 29
  • 7. Objetivos y alcance Objetivo Principal Aplicaci´on de un sistema de Bomba de Calor Geot´ermica para la industria. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 3 / 29
  • 8. Objetivos y alcance Objetivo Principal Aplicaci´on de un sistema de Bomba de Calor Geot´ermica para la industria. Objetivos Secundarios Selecci´on del sector industrial: Elaboraci´on de vinos. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 3 / 29
  • 9. Objetivos y alcance Objetivo Principal Aplicaci´on de un sistema de Bomba de Calor Geot´ermica para la industria. Objetivos Secundarios Selecci´on del sector industrial: Elaboraci´on de vinos. Gran Tradici´on en Canarias. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 3 / 29
  • 10. Objetivos y alcance Objetivo Principal Aplicaci´on de un sistema de Bomba de Calor Geot´ermica para la industria. Objetivos Secundarios Selecci´on del sector industrial: Elaboraci´on de vinos. Gran Tradici´on en Canarias. Consumo de fr´ıo y calor considerable. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 3 / 29
  • 11. Objetivos y alcance Objetivo Principal Aplicaci´on de un sistema de Bomba de Calor Geot´ermica para la industria. Objetivos Secundarios Selecci´on del sector industrial: Elaboraci´on de vinos. Gran Tradici´on en Canarias. Consumo de fr´ıo y calor considerable. Pico de consumo en meses m´as calurosos. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 3 / 29
  • 12. Objetivos y alcance Objetivo Principal Aplicaci´on de un sistema de Bomba de Calor Geot´ermica para la industria. Objetivos Secundarios Selecci´on del sector industrial: Elaboraci´on de vinos. Gran Tradici´on en Canarias. Consumo de fr´ıo y calor considerable. Pico de consumo en meses m´as calurosos. C´alculo de las necesidades de fr´ıo y calor. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 3 / 29
  • 13. Objetivos y alcance Objetivo Principal Aplicaci´on de un sistema de Bomba de Calor Geot´ermica para la industria. Objetivos Secundarios Selecci´on del sector industrial: Elaboraci´on de vinos. Gran Tradici´on en Canarias. Consumo de fr´ıo y calor considerable. Pico de consumo en meses m´as calurosos. C´alculo de las necesidades de fr´ıo y calor. Dise˜no de las instalaciones. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 3 / 29
  • 14. Objetivos y alcance Objetivo Principal Aplicaci´on de un sistema de Bomba de Calor Geot´ermica para la industria. Objetivos Secundarios Selecci´on del sector industrial: Elaboraci´on de vinos. Gran Tradici´on en Canarias. Consumo de fr´ıo y calor considerable. Pico de consumo en meses m´as calurosos. C´alculo de las necesidades de fr´ıo y calor. Dise˜no de las instalaciones. Estudios de viabilidad. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 3 / 29
  • 15. Energ´ıa Geot´ermica Seg´un el tipo de recurso Yacimientos de alta entalp´ıa. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 4 / 29
  • 16. Energ´ıa Geot´ermica Seg´un el tipo de recurso Yacimientos de alta entalp´ıa. Temperatura 150o C a 300o C. Zonas volc´anicas, subducci´on de placas. Aplicaciones: Generaci´on vapor, energ´ıa el´ectrica. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 4 / 29
  • 17. Energ´ıa Geot´ermica Seg´un el tipo de recurso Yacimientos de alta entalp´ıa. Temperatura 150o C a 300o C. Zonas volc´anicas, subducci´on de placas. Aplicaciones: Generaci´on vapor, energ´ıa el´ectrica. Yacimientos de baja entalp´ıa. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 4 / 29
  • 18. Energ´ıa Geot´ermica Seg´un el tipo de recurso Yacimientos de alta entalp´ıa. Temperatura 150o C a 300o C. Zonas volc´anicas, subducci´on de placas. Aplicaciones: Generaci´on vapor, energ´ıa el´ectrica. Yacimientos de baja entalp´ıa. Temperatura 50o C a 90o C. Cuencas sedimentarias. Aplicaciones: Ba˜nos termales, calefacci´on. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 4 / 29
  • 19. Energ´ıa Geot´ermica Seg´un el tipo de recurso Yacimientos de alta entalp´ıa. Temperatura 150o C a 300o C. Zonas volc´anicas, subducci´on de placas. Aplicaciones: Generaci´on vapor, energ´ıa el´ectrica. Yacimientos de baja entalp´ıa. Temperatura 50o C a 90o C. Cuencas sedimentarias. Aplicaciones: Ba˜nos termales, calefacci´on. Yacimientos de muy baja entalp´ıa. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 4 / 29
  • 20. Energ´ıa Geot´ermica Seg´un el tipo de recurso Yacimientos de alta entalp´ıa. Temperatura 150o C a 300o C. Zonas volc´anicas, subducci´on de placas. Aplicaciones: Generaci´on vapor, energ´ıa el´ectrica. Yacimientos de baja entalp´ıa. Temperatura 50o C a 90o C. Cuencas sedimentarias. Aplicaciones: Ba˜nos termales, calefacci´on. Yacimientos de muy baja entalp´ıa. Temperatura ambiental. Localizado en toda la corteza a menor profundidad. Aplicaciones: Bomba de calor geot´ermica. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 4 / 29
  • 21. Energ´ıa geot´ermica Bomba de calor Figura: Bomba de calor en modo calentamiento Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 5 / 29
  • 22. Energ´ıa geot´ermica Ventajas de la bomba de calor geot´ermica Ventajas: No hay instalaci´on exterior. Impacto visual. Espacio. Durabilidad, corrosi´on, ... Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 6 / 29
  • 23. Energ´ıa geot´ermica Ventajas de la bomba de calor geot´ermica Ventajas: No hay instalaci´on exterior. Impacto visual. Espacio. Durabilidad, corrosi´on, ... Temperatura del suelo constante. Figura: Temperatura del sueloGiovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 6 / 29
  • 24. C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega Demandas de refrigeraci´on Aspectos a tener en cuenta: Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 7 / 29
  • 25. C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega Demandas de refrigeraci´on Aspectos a tener en cuenta: El calendario de vendimia y entrada de uva. Proporci´on del mosto que se fermenta a temperatura controlada. La climatolog´ıa media durante el per´ıodo de vendimia. Condiciones m´as adecuadas de fermentaci´on. Cin´etica de fermentaci´on. Tama˜no de los dep´ositos de fermentaci´on y nivel de llenado. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 7 / 29
  • 26. C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega Demandas de refrigeraci´on Sistema complejo: Elaboraci´on de vinos de calidad - Proceso no est´andar. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 8 / 29
  • 27. C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega Demandas de refrigeraci´on Sistema complejo: Elaboraci´on de vinos de calidad - Proceso no est´andar. Dimensionamiento a consumo pico y a consumo acumulado. Sumidero de calor est´atico - Efecto de acumulaci´on. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 8 / 29
  • 28. C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega Demandas de refrigeraci´on Sistema complejo: Elaboraci´on de vinos de calidad - Proceso no est´andar. Dimensionamiento a consumo pico y a consumo acumulado. Sumidero de calor est´atico - Efecto de acumulaci´on. Producci´on variable en el tiempo. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 8 / 29
  • 29. C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega Demandas de refrigeraci´on Soluci´on propuesta: Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 9 / 29
  • 30. C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega Demandas de refrigeraci´on Soluci´on propuesta: Simulaci´on con sistema de 10 funciones de matlab. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 9 / 29
  • 31. C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega Demandas de refrigeraci´on Soluci´on propuesta: Simulaci´on con sistema de 10 funciones de matlab. Operaciones que demandan refrigeraci´on: Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 9 / 29
  • 32. C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega Demandas de refrigeraci´on Soluci´on propuesta: Simulaci´on con sistema de 10 funciones de matlab. Operaciones que demandan refrigeraci´on: Desfangado. Fermentaci´on. Modelo matem´atico emp´ırico publicado por A. L´opez y P. Secanell. P´erdidas en las l´ıneas de distribuci´on. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 9 / 29
  • 33. C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega Demandas de refrigeraci´on Soluci´on propuesta: Simulaci´on con sistema de 10 funciones de matlab. Operaciones que demandan refrigeraci´on: Desfangado. Fermentaci´on. Modelo matem´atico emp´ırico publicado por A. L´opez y P. Secanell. P´erdidas en las l´ıneas de distribuci´on. 32 par´ametros de entrada (log´ıstica, propiedades del mosto, condiciones ambientales, cubas, l´ıneas de distribuci´on, ...). Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 9 / 29
  • 34. C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega Demandas de refrigeraci´on Soluci´on propuesta: Simulaci´on con sistema de 10 funciones de matlab. Operaciones que demandan refrigeraci´on: Desfangado. Fermentaci´on. Modelo matem´atico emp´ırico publicado por A. L´opez y P. Secanell. P´erdidas en las l´ıneas de distribuci´on. 32 par´ametros de entrada (log´ıstica, propiedades del mosto, condiciones ambientales, cubas, l´ıneas de distribuci´on, ...). Potencia diaria necesaria en cada d´ıa de la vendimia. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 9 / 29
  • 35. C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega Demandas de refrigeraci´on Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 10 / 29
  • 36. C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega Demandas de calentamiento Operaciones que demandan calentamiento: Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 11 / 29
  • 37. C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega Demandas de calentamiento Operaciones que demandan calentamiento: Desinfecci´on l´ınea de embotellado. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 11 / 29
  • 38. C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega Demandas de calentamiento Operaciones que demandan calentamiento: Desinfecci´on l´ınea de embotellado. Limpieza de dep´ositos. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 11 / 29
  • 39. C´alculo de necesidades de fr´ıo y calor en una bodega Demandas de calentamiento Operaciones que demandan calentamiento: Desinfecci´on l´ınea de embotellado. Limpieza de dep´ositos. Agua Caliente Sanitaria. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 11 / 29
  • 40. Selecci´on de la Bomba de Calor Geot´ermica Consumos t´ermicos de la bodega Mes Refrigeraci´on (kW) Calentamiento (kW) Enero 2.6 2.2 Febrero 2.6 2.2 Marzo 2.6 2.2 Abril 2.6 2.2 Mayo 2.6 2.2 Junio 2.6 2.2 Julio 2.6 2.2 Agosto 26.2 2.2 Septiembre 2.6 2.2 Octubre 2.6 2.2 Noviembre 2.6 2.2 Diciembre 2.6 2.2 Cuadro: Consumos t´ermicos en la bodega a lo largo del a˜no Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 12 / 29
  • 41. Selecci´on de la Bomba de Calor Geot´ermica Consumos t´ermicos de la bodega Consumo de fr´ıo > Consumo de calor. Dimensionamiento en funci´on de las necesidades de refrigeraci´on: Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 13 / 29
  • 42. Selecci´on de la Bomba de Calor Geot´ermica Consumos t´ermicos de la bodega Consumo de fr´ıo > Consumo de calor. Dimensionamiento en funci´on de las necesidades de refrigeraci´on: Potencia media diaria el d´ıa m´as desfavorable del a˜no = 26.2 kW Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 13 / 29
  • 43. Selecci´on de la Bomba de Calor Geot´ermica Consumos t´ermicos de la bodega Consumo de fr´ıo > Consumo de calor. Dimensionamiento en funci´on de las necesidades de refrigeraci´on: Potencia media diaria el d´ıa m´as desfavorable del a˜no = 26.2 kW Se considera en funcionamiento el 75 % del tiempo: Potencia de dise˜no = 26,2 0,75 = 34,9(kW) Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 13 / 29
  • 44. Selecci´on de la Bomba de Calor Geot´ermica Consumos t´ermicos de la bodega Consumo de fr´ıo > Consumo de calor. Dimensionamiento en funci´on de las necesidades de refrigeraci´on: Potencia media diaria el d´ıa m´as desfavorable del a˜no = 26.2 kW Se considera en funcionamiento el 75 % del tiempo: Potencia de dise˜no = 26,2 0,75 = 34,9(kW) Tecnolog´ıa de aprovechamiento de calor de escape. BCG producci´on calor > fr´ıo. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 13 / 29
  • 45. Selecci´on de la Bomba de Calor Geot´ermica Datos t´ecnicos Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 14 / 29
  • 46. Dise˜no de los captadores geot´ermicos Captadores geot´ermicos Colectores horizontales Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 15 / 29
  • 47. Dise˜no de los captadores geot´ermicos Captadores geot´ermicos Pilotes geot´ermicos Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 16 / 29
  • 48. Dise˜no de los captadores geot´ermicos Captadores geot´ermicos Colectores verticales Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 17 / 29
  • 49. Dise˜no de los captadores geot´ermicos M´etodo de c´alculo M´etodo ASHRAE L = qhRb + qyR10y + qmR1m + qhR6h Tm − (Tg − Tp) L: Longitud total de la perforaci´on. Tm: Temperatura media del fluido. Tg: Temperatura del suelo imperturbado. Tp: Penalizaci´on de la temperatura (influencia entre perforaciones). qy, qm, qh: Carga anual, mensual y diaria. R10y, R1m, R6h: Resistencias t´ermicas efectivas del suelo. Rb: Resistencia t´ermica efectiva de la perforaci´on. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 18 / 29
  • 50. Dise˜no de los captadores geot´ermicos Datos para el c´alculo Qinyectado = Qrefrigeraci´on + Wrefrigeraci´on COPrefrigeraci´on = Qrefrigeraci´on Wrefrigeraci´on = 5,2 Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 19 / 29
  • 51. Dise˜no de los captadores geot´ermicos Datos para el c´alculo Mes Refrigeraci´on Calor a inyectar Calor a inyectar (kJ) (kJ) (kWh) Enero 6,74 106 8,04 106 2233 Febrero 6,74 106 8,04 106 2233 Marzo 6,74 106 8,04 106 2233 Abril 6,74 106 8,04 106 2233 Mayo 6,74 106 8,04 106 2233 Junio 6,74 106 8,04 106 2233 Julio 6,74 106 8,04 106 2233 Agosto 4,32 107 5,15 107 14305 Septiembre 6,74 106 8,04 106 2233 Octubre 6,74 106 8,04 106 2233 Noviembre 6,74 106 8,04 106 2233 Diciembre 6,74 106 8,04 106 2233 Cuadro: Energ´ıa frigor´ıfica demandada por la instalaci´on a lo largo del a˜no Carga de refrigeraci´on (kW) Carga a inyectar (kW) 26.2 31.2 Cuadro: Potencia instant´anea de la instalaci´on Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 20 / 29
  • 52. Dise˜no de los captadores geot´ermicos Caracter´ısticas del terreno Suelo bastante heterog´eneo. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 21 / 29
  • 53. Dise˜no de los captadores geot´ermicos Caracter´ısticas del terreno Suelo bastante heterog´eneo. Herramienta GRAFCAN: Coladas antiguas m´as piroclastos. No se han obtenido datos bibliogr´aficos, as´ı que se asimila a arena: Conductividad t´ermica 2,0 W m*K Capacidad t´ermica volum´etrica 2,0 MJ m3∗K Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 21 / 29
  • 54. Dise˜no de los captadores geot´ermicos Resultados 12 sondeos de 109 metros de profundidad. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 22 / 29
  • 55. Dise˜no de otras instalaciones Otras instalaciones: Instalaci´on el´ectrica Sistema hidra´ulico Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 23 / 29
  • 56. Estudio de viabilidad Ahorro energ´etico y econ´omico Sistema convencional Bomba calor geot´ermica Consumo refrigeraci´on 16310 kWh 7767 kWh Consumo calentamiento 9356 kWh 0 Total 25666 kWh 7767 kWh Cuadro: Energ´ıa el´ectrica consumida anualmente por las instalaciones Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 24 / 29
  • 57. Estudio de viabilidad Ahorro energ´etico y econ´omico Sistema convencional Bomba calor geot´ermica Consumo refrigeraci´on 16310 kWh 7767 kWh Consumo calentamiento 9356 kWh 0 Total 25666 kWh 7767 kWh Cuadro: Energ´ıa el´ectrica consumida anualmente por las instalaciones Ahorro energ´etico = 25666 − 7767 25666 = 17899 25666 = 69,7 % Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 24 / 29
  • 58. Estudio de viabilidad Ahorro energ´etico y econ´omico Sistema convencional Bomba calor geot´ermica Consumo refrigeraci´on 16310 kWh 7767 kWh Consumo calentamiento 9356 kWh 0 Total 25666 kWh 7767 kWh Cuadro: Energ´ıa el´ectrica consumida anualmente por las instalaciones Ahorro energ´etico = 25666 − 7767 25666 = 17899 25666 = 69,7 % Ahorro econ´omico = 17899 x 0,184855 e kWh = 3308,90 e a˜no Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 24 / 29
  • 59. Estudio de viabilidad C´alculo VAN 1 Inversi´on 148525.89 e Tasa de descuento 6 % Aumento ahorro energ´etico 7 % anual Cuadro: Datos econ´omicos VAN Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 25 / 29
  • 60. Estudio de viabilidad C´alculo VAN 2 Inversi´on 74262.94 e Tasa de descuento 6 % Aumento ahorro energ´etico 7 % anual Cuadro: Datos econ´omicos VAN Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 26 / 29
  • 61. Estudio de viabilidad medioambiental Toneladas de CO2 que se dejan de emitir: tCO2 = DA x *FE = 17,899(MWh) x 0,811( tCO2 MWh) = 14.51(toneladas CO2 a˜no ) *Factor emisi´on electricidad convencional Canarias 2013 Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 27 / 29
  • 62. Estudio de viabilidad medioambiental Toneladas de CO2 que se dejan de emitir: tCO2 = DA x *FE = 17,899(MWh) x 0,811( tCO2 MWh) = 14.51(toneladas CO2 a˜no ) *Factor emisi´on electricidad convencional Canarias 2013 Ahorro emisiones = 14,51(tCO2) x **5,68( e tCO2 ) = 82,45( e a˜no ) **Precio medio del mercado marzo 2014 Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 27 / 29
  • 63. Conclusiones Sistema novedoso que tiene oportunidades de ser aplicado. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 28 / 29
  • 64. Conclusiones Sistema novedoso que tiene oportunidades de ser aplicado. Sistema viable y amortizable. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 28 / 29
  • 65. Conclusiones Sistema novedoso que tiene oportunidades de ser aplicado. Sistema viable y amortizable. Puede ser aplicable en otros sectores industriales. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 28 / 29
  • 66. Muchas gracias por su atenci´on. Giovanni Lemes Pacheco (ULL) Bomba de Calor Geot´ermica para bodega 13-06-2014 29 / 29