Escrito por: El Perú cuenta con 38 tipos de climas los cuales determinan la temperatura a lo largo del año. En determinadas zonas la temperatura puede alcanzar valores extremos, afectando directamente las actividades económicas y sociales. Los problemas de salud de índole respiratorio y otras relacionadas se convierten en una condición desfavorable para las poblaciones afectadas.
El terreno natural (o suelo, como se le denomina en la mecánica de suelos) de las zonas donde la temperatura alcanza valores extremos guarda también la solución para mitigar el efecto negativo en la población. El suelo y el aire del medio ambiente presentan temperaturas diferentes. Esta diferencia se hace notoria en las épocas de frio y calor extremo. Es esta diferencia, denominada gradiente térmico, la que haría posible brindar confort térmico a la población dentro de sus hogares y también en centros educativos, de salud e incluso en actividades económicas.
Según Brandl, H. (2006), la energía geotérmica superficial representa un recurso renovable que puede ser utilizado con fines de calefacción en invierno y enfriamiento en verano, esto a partir de un circuito primario, en contacto con el suelo, un circuito secundario instalado dentro del ambiente a temperar y una bomba de calor que se encarga de generar el flujo de un fluido (agua o agua y glicol) a través de los circuitos captando la energía calorífica del suelo y transfiriéndola al ambiente interno de una infraestructura, o viceversa. En la Figura 1 se aprecia un esquema de una casa que cuenta con circuitos dentro de pilotes de energía (energy piles) que están en contacto con el suelo. Estos pilotes de energía cumplen también la función de cimentación de la estructura. Están elaborados con concreto y una armadura de varillas de acero, en su interior un circuito de tuberías de polietileno extruido por donde circula el fluido antes mencionado. Adicionalmente se observan circuitos horizontales en contacto con el suelo o en un muro.
Para realizar la implementación de estas estructuras termo-activas, los circuitos primario y secundario, y la bomba de calor, es importante conocer las propiedades térmicas del suelo, así como la variación de su temperatura anual hasta una profundidad de 20 metros, además de la variación de la temperatura del medio ambiente. Las variables de mayor importancia son las propiedades térmicas del suelo, la cuales son la conductividad térmica, capacidad calorífica específica y difusividad térmica. Esta información es vital pues determina la facilidad con la que el calor se transfiere y la cantidad de calor que puede ser extraído del suelo. Esto último determina la viabilidad técnica y económica de esta tecnología en determinada infraestructura. En el caso del Perú, esta tecnología podría aplicarse en viviendas, postas médicas, colegios, campamentos mineros, hoteles alejados de las ciudades, y otros, todos ellos ubicados en zonas de temperatura extrema. Jocic N. et al (2020) plantearon, en un pequeño pueblo del distrito de Ub en Serbia, un sistema geotermal superficial con colectores horizontales y bombas de calor (heat pumps) distribuidas en diferentes viviendas con la finalidad de utilizar la energía geotérmica superficial para calentar el interior de estas estructuras en época de temperaturas bajas (Figura 2). Esta propuesta podría ser utilizada en los pueblos ubicados en diversas zonas altoandinas del Perú.
A partir de lo anteriormente presentado surge un campo de investigación sin explorar en el Perú. Para comenzar es necesario establecer el potencial térmico de las principales zonas del nuestro territorio desde el punto de vista de la energía geotérmica superficial, con la cual se tendría una opción más de energía renovable, que por su naturaleza no es contaminante y a mediano plazo significaría un ahorro económico en el consumo de energía eléctrica con fines de confort térmico.
En la carrera de Ingeniería Civil de la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas se ha creado una línea de investigación relacionada a establecer mapas de propiedades térmicas de los suelos y potencial térmico con la finalidad que sirva de punto de partida para investigaciones multidisciplinarias de mayor complejidad que puedan concluir en la implementación de sistemas termo-activos en el Perú, abriendo de esta forma un abanico de posibilidades hacia el futuro aprovechando una fuente de energía renovable y utilizándola en favor de la sociedad y la industria.
Bibliografía
Brandl, H. (2006). Energy foundations and other thermo-active ground structures. Géotechnique 56, No. 2, 81–122.
Jocic N. et al (2020). Renewable Energy Sources in a Post-Socialist Transitional Environment: The Influence of Social Geographic Factors on Potential Utilization of Very Shallow Geothermal Energy within Heating Systems in Small Serbian Town of Ub. Appl. Sci. 2020, 10, 2739; doi:10.3390/app10082739
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