FACULTAD_DE_ECOLOGIA_Y_RECURSOS_NATURALE

Vista previa del material en texto

Energías renovables no convencionales 
FACULTAD DE ECOLOGIA Y RECURSOS NATURALES 
ESCUELA DE INGENIERIA AMBIENTAL
	
PROYECTO POZOS CANADIENSES
Informe de ERNC 
Integrantes:
Bárbara Berrios Rojas
Fernanda Campos Guerrero
Caroline Rojas 
Matías Torrejón
María Fernanda Urrutia
Profesor:
Carla Douglas
Santiago, 2018
 
ÍNDICE
1.	INTRODUCCIÓN	2
2.	OBJETIVOS	3
3.	DESARROLLO	4
4.	METODOLOGIAS	5
5.	DISCUSIÓN	6
6.	CONCLUSIONES	7
7.	BIBLIOGRAFÍA	8
1. INTRODUCCIÓN
.
2. OBJETIVOS
2.1 Objetivos Generales: 
· Identificar y analizar una tecnología sobre energías renovables no convencionales como solución para las problemáticas encontradas en la zona de Temuco y Padre las casas.
2.2 Objetivos Específicos: 
· Definir tecnología a utilizar. 
· 
3. DESARROLLO 
3.1 Zona escogida y justificación: Temuco, comuna Padre las casas, Región de la Araucanía 
La localidad de Temuco cuenta con 310.020 habitantes provenientes de Temuco y 100.500 de la comuna de Padre Las Casas, presenta un clima que constituye una zona de transición entre los climas de tipo mediterráneo con degradación húmeda y los climas templados-lluviosos con influencia oceánica según el INE (Instituto Nacional de Estadisticas , 2015).
Debido a las características mencionadas anteriormente sobre el clima de la ciudad de Temuco, cabe destacar las temperaturas que gobiernan esta zona del país en época de otoño-invierno, estas son bastantes duras, ya que presenta temperaturas que oscilan desde los bajo 0°C hasta los 12ºC - 14°C promedio. Por esta razón climatológica, las condiciones de vida de la gran cantidad de habitantes que residen en esta zona deben ser óptimas, con una calefacción adecuada en sus viviendas, que les permita estar libre de riesgos para su salud e integridad física.
Temuco desde los últimos 20 años aproximadamente ha presentado niveles de contaminación ambiental por material particulado que son alarmantes según ha indicado el Centro Nacional del Medio Ambiente que describió estos episodios en el año 2000, hoy en la actualidad estos episodios han sido descritos por el Ministerio del medio ambiente. 
La principal fuente emisora que alimenta esta contaminación ambiental es y ha sido el uso de calefacción domestica a base de leña, la que comprenden la mayor parte del problema de emisiones de PM2.5 (Ministerio del Medio Ambiente, 2010). El uso indiscriminado de esta fuente y mal mantenimiento de los equipos que se alimentan de este combustible, ha llevado a niveles de contaminación donde se considerada riesgoso para la salud de las personas y un daño para el medio ambiente, de echo solo este mes de julio del presente año (2018) ya se han decretado seis episodios de emergencia ambiental, tres de preemergencia y cuatro de alerta, dictaminadas por el ministerio del medio ambiente (Ministerio del Medio Ambiente, 2018). 
3.2 Problemáticas abordada: Problemática ambiental, económica y salud de las personas.
La situación actual del país en cuanto a calefacción de hogares es solo a base de energías convencionales, las energías renovables no convencionales son poco comunes, han tenido un crecimiento lento en el país y existe desinformación sobre sus usos y beneficios por parte de la población, esto nos da como resultado niveles altos de contaminación en el medio ambiente, además que esta contaminación se deba a una cadena de problemáticas
En este informe se describirán tres problemáticas que se consideraron como las principales causas para llevar a la comuna de Temuco en el estado que se encuentra actualmente, las problemáticas abordadas, son: la económica, la ambiental y la social.
· Problemática Económica: El bajo costo de la leña y la gran abundancia de la materia prima en la zona, convierte a este elemento en el principal combustible para la calefacción de las viviendas en la zona sur del país, el gobierno en la actualidad tiene conocimiento con respecto a este tema y su uso, teniendo en sus programas sociales consideración con medidas complementarias para el beneficio social económico de las personas para, que puedan tener un apoyo económico para calefaccionar sus casas, como por ejemplo la entrega de subsidios, existe el subsidio de aislación térmica, recambio de calefactores y la entrega de información para la compra de leña seca, si bien estas medidas ayudan y apoyan la economía de las personas, estas no fomenta el uso de alguna alternativa limpia que pueda mejorar la situación de contaminación.
· Problemática Ambiental: La problemática ambiental en este informe la denominaremos con la contaminación atmosférica que existe en Temuco, donde su principal causa es el uso de la leña como combustible para la calefacción domiciliaria, las bajas temperaturas y el valor que tiene esta, pareciera que es la única solución para calefacción. La quema de leña y el mal mantenimiento de los equipos para la quema equivale alrededor del 45% de las emisiones del PM2.5 en la atmosfera, también se considera el PM10 donde el 97% de las emisiones de este es proveniente de la leña en Temuco y Padre las casas (Ministerio del Medio Ambiente, 2010).
El gobierno ha tomado medidas cuando la ciudad se encuentra en niveles de contaminación extremadamente altos, como el plan de descontaminación atmosférico de Temuco y padre las casas el cual se contempla con las autoridades correspondientes, y las acciones pertinentes cuando se registre preemergencia y emergencia ambiental, estas últimas son bastantes estrictas donde se prohíbe el uso de estufas y el uso de la leña, por último el periodo que la ciudad se recupere de estos altos niveles de contaminación son muy complejos, lo q hace que el recambio tecnológico se haga más difícil.
· Problemática Social: Las duras temperaturas que enfrentan los habitantes de la zona, los han llevado a usar de forma constante una calefacción que sea apta para el común desarrollo de las personas, sin embargo por parte de un tema económico como se ha mencionado en las problemáticas anteriores, la leña ha sido el combustible perfecto para combatir estas temperaturas. De igual forma existe un mal mantenimiento y un mal uso del combustible por parte del usuario, lo que nos entrega como consecuencia los altos niveles de contaminación por parte de las emisiones de material particulado debido a su combustión. Por estas razones las enfermedades o patologías asociadas a la alta contaminación que afecten a la salud han ido en un aumento de forma exponencialmente, las patologías asociadas a estas emisiones son variadas y de graves consecuencias, donde también se aprecia que no se cumple lo que indica la ley 19.300 en el artículo 19: “Nº 8.- El derecho a vivir en un medio ambiente libre de contaminación. Es deber del Estado velar para que este derecho no sea afectado y tutelar la preservación de la naturaleza” (Ministerio Secretaria General de la Presidencia, 1994)
Por estos motivos es necesario buscar una solución a estas tres problemáticas de forma urgente, en este informe se buscara la solución a través del uso de energías renovables no convencionales la cual se describirá en los siguientes capítulos.
3.3 Análisis de alternativas de tecnologías para ERNC.
Como ya se había mencionado las problemáticas abordar en la localización de Temuco  y que son resultantes principalmente por la calefacción a leña, para buscar una nueva tecnología adecuada para resolver este problema, analizaremos opciones, una de ellas serian calefaccionar la vivienda con kerosene o parafina, gas natural, pellet, o aire acondicionado, sin embargo algunos de estos ejemplos como el kerosene o parafina y pellet seguirían contaminando lo mismo que la calefacción a leña, no resolverían el problema. Una calefacción que ocupa electricidad que sería el caso de el aire acondicionado no es una alternativa económica, ya que, consume 2,63 Kw/h y esta electricidad puede venir de centrales hidráulicas con potencia instalada mayor a 20 kilowatts o de centrales termoeléctricas, luego tenemos calefacción a gas natural que en si emiteuna baja cantidad de emisiones contaminantes, al igual que el aire acondicionado no sería muy económico. Estas alternativas menos el pellet, todas tienen en común que provienen de energías convencionales tienen un origen del petróleo, gas, carbón, combustible fósiles,  estos recursos de donde  provienen  son limitados, ya que en sus procesos de transformación y aprovechamiento en energía útil se consume y se agotan a una escala de tiempo humana y son altamente contaminantes, En Chile la mayor parte de la electricidad generada proviene de estas energías convencionales, es por esto que se debe producir un cambio en las tecnologías futuras y por esta razón la opción de utilizar energías convencionales queda descartada.
Otra opción son las energías renovables “que se caracterizan porque en sus procesos de transformación y aprovechamiento en energía útil no se consume ni se agotan en una escala humana” (Ministerio de Energia). En Chile existe una ley N° 20.257 que establece que las energías renovables no convencionales aquellas cuyas fuentes de energía primaria: sean la energía hidráulica y cuya potencia máxima sea inferior a 20.000 kilowatts, energía geotermia la cual se obtiene del calor natural del interior de la tierra, energía solar obtenida de la radiación solar, energía eólica correspondiente a la energía cinética del viento, energía de los mares, correspondiente a toda forma de energía mecánica producida por el movimiento de las mareas, de las olas y de las corrientes, así como la obtenida del gradiente térmico de los mares, energía de la biomasa, correspondiente a la obtenida de materia orgánica y biodegradable, la que puede ser usada directamente como combustible o convertida en otros biocombustibles líquidos, sólidos o gaseosos. “Chile ha confirmado su liderazgo en materia de energías renovables. Tenemos la radiación solar más alta del mundo, fuertes vientos de norte a sur para desarrollar energía eólica, un tremendo potencial de energía marina en nuestras costas, gran capacidad para desarrollar biogás y un recurso geotérmico a lo largo de nuestra cordillera”. (Ministerio de Energia)
Para la locación elegida, Padre las casas que se encuentra en Temuco región de la Araucanía el clima de esta zona es favorecida por los viento que recorren con una velocidad aproximadamente de 6 Km/h, y para generar un parque eólico se debe contar con vientos mínimos de 3-4 m/s, por lo tanto se puede optar por la energía eólica, también hay una radiación solar anual media alta de unos 4,30 (Km/m2/día). La opción de la energía del mar es una idea innovadora ya que en chile no hay de esta tecnología, pero la distancia que hay entre Temuco y la costa es de 100 Km, que es una distancia considerablemente significativa si lo que queremos es calefaccionar viviendas, el viaje que tendría que hacer esta electricidad obtenida por la energía del mar se podrían generarse perdidas, no sería una buena opción. En Temuco existe una alta porción de territorio ocupada por las zonas forestales que estas producen demasiado residuos forestales, sin embargo ya existe un proyecto donde se quiere calefaccionar las viviendas con energía de biomasa por parte de “Aguas Araucanias”. También existe el rio Cautín donde se puede aprovechar la energía cinética con una central de pasada, y por último la energía geotermia de uso directo, la cual utilizando el calor de la tierra se podría calefaccionar el interior de una vivienda, esta una excelente opción puesto que se cumpliría con el objetivo y no se tendría que transportar la energía por materiales, ya que, se extraería de las profundidades de las mismas viviendas, también en esta región no se ha utilizado esta tecnología, se estaría avanzando en el desarrollo de la energía geotermia si se optar por esta opción, la energía eólica, hidráulica de pasada y solar también son una adecuada opción pero ya existen proyectos con estas tecnologías, es por eso que no se hace interesante elegir una de estas opciones.
3.4 Energía geotérmica de baja entalpia como solución.
Entre las fuentes renovables, además de las de origen hidráulico, solar y eólica, la geotermia es la que con mayor grado de seguridad, ha demostrado su factibilidad técnica y económica. La geotermia que es entonces el estudio de los fenómenos térmicos que ocurren al interior de la tierra, se presenta como una herramienta eficaz para la obtención de energía eléctrica de manera casi ilimitada pues en ella no es necesario el combustible fósil. (Aguirre D'Costa)
Este informe abordara como solución para las problemáticas mencionadas en la sección 3.2 la energía geotérmica de baja entalpia, la que abarca temperaturas de los 150ºC a 30ºC y de 30ºC a 0ºC. Esta se obtendrá con un intercambiador de calor, la que como producto generara la calefacción necesaria para las viviendas de la zona y estas a su vez dejaran el consumo excesivo de leña.
 Características de la energía geotérmica de baja entalpia:
· Utiliza una temperatura menor a los 30ºC, el suelo posee una temperatura constate de 12 a 14ºC aproximadamente
· Utiliza irradiación y calor del suelo, chile es uno de los países con mayor irradiación del mundo.
· Se utiliza con el fin de climatización (calefacción y refrigeración)
· Es segura
· Bajo mantenimiento, sus costos de mantención son bastante bajos, ya que su mantenimiento se realiza muy pocas veces.
· No produce humos, se menciona algunas veces la existencia del gas Radón que se origina de forma natural en subsuelo, esto se puede mantener de forma segura con estudios previos y con una buena ventilación (se hará hincapié en el funcionamiento de la tecnología a implementar).
· No produce contaminación.
· Temperatura terreno constante. 
· 40 – 70 % de ahorro de energía
· Temperatura hogar 24 horas al día 365 días 
· Más eficiencia mejor calificación energética con solo una instalación 
3.5 Funcionamiento pozos canadienses
3.5.1 TIPO DE SUELO ADECUADO PARA LA INSTALACIÓN DE UN POZO CANADIENSE:
El factor más importante que se debe considerar es la conductividad térmica del suelo para determinar el dimensionado. Por lo tanto, es trascendental clasificar el terreno según su conductividad térmica, por lo que es indispensable realizar un informe geológico para la instalación de un pozo canadiense. Se deben identificar los tipos de suelo y rocas presentes en la zona, así como las variaciones de las propiedades físicas relevantes desde un punto de vista térmico, como la humedad. Los suelos húmedos son preferibles a los suelos secos debido a su mejor conductividad térmica, aunque un excesivo grado de humedad no es conveniente, evitando los terrenos turbosos y los suelos arenosos secos por su baja conductividad térmica. Algunos expertos recomiendan rodear los conductos con arcilla compactada para asegurar un correcto contacto térmico entre los tubos y el terreno. Las rocas tienen conductividades térmicas medias entre 2 y 4 W m-1 K-1, pero con valores extremos que pueden bajar hasta 0,5 W m-1 K-1 en arcillas con elevada porosidad (ocupada por agua) o subir hasta 7,4 W m-1 K-1 en cuarzoarenitas (areniscas formadas exclusivamente por cuarzo) y rocas evaporíticas (básicamente halita y yeso), y los valores más bajos corresponden siempre a rocas con elevada porosidad, por lo que estos no son recomendados (Escuer, L. Brunat y J., 2010).
3.5.2 ANTECEDENTES GEOLÓGICOS DE LA COMUNA PADRE DE LAS CASAS
Se ha determinado la geología de la comuna de Padre las Casas considerando como referencia la carta geológica comunal del Servicio Nacional de Geología y Minería. La formación Cholchol del Mioceno se constituye de areniscas (Como indica su nombre, están constituidas por arena cuarzosa de ángulo vivos, unidas por cementos naturales muy diversos. O bien por arena silícea unida por elementos calizos o arcillosos.), limolitas (La limolita es una de las variedades de rocas sedimentarias existentes que en su interior acumulan una importante cantidad de humedad), lutitas (Las características distintivas de las lutitas sonsu contenido arcilloso, baja permeabilidad (independientemente de su porosidad) debido a la baja conectividad a través de los espacios porosos), y arcillolitas (agrietada y oxidada, de humedad media y consistencia firme) con fósiles marinos y localmente con intercalaciones de carbón. Esta formación ocupa la mayor extensión comunal. El material cuaternario corresponde a los depósitos fluviales asociados a la red hídrica (ríos Cautín y Toltén) que atraviesan rocas del terciario o basamento esquistoso paleozoico. En términos generales el relleno de la depresión central consiste en formaciones cuaternarias aluviales con aportes de material de origen volcánico (Municipalidad de Padre de Las Casas, 2012)
En síntesis, el suelo ubicado en la comuna de Padre de las Casas, es apto para la instalación de nuestro proyecto, debido a que posee las características óptimas para un pozo canadiense, este es de consistencia húmeda media y arcilloso, los cuales son fundamentales para la buena conductividad térmica del suelo.
3.5.3 OTROS FACTORES 
Dado que el objetivo de un intercambiador térmico tierra aire es el intercambio de temperatura entre estos elementos, el conocimiento de las propiedades térmicas de los mismos es necesario para su correcto diseño e implementación. Asimismo, también serán importantes las propiedades térmicas de los materiales utilizados en el sistema. Entre los parámetros de diseño que deben ser controlados deben considerarse: el tipo de material de los conductos (material debe ser suficientemente resistente al aplastamiento cuando el tubo es enterrado), dimensionado del sistema (influencia de las dimensiones del conducto, temperatura y velocidad de entrada del aire sobre la temperatura de salida del aire), profundidad (a mayores profundidades mayor rendimiento, profundidad mín. recomendada 3 m), controles (el sistema debe ser capaz de resistir a la corrosión, a la rotura, a la inundación y facilitar la evacuación de condensados).
IMPACTOS GENERADOS
Presentan una evaluación sintetizada de los posibles impactos ambientales y sociales a producirse por la instalación de la planta (como serán mitigados, compensados o reparados) 
4 METODOLOGIAS
5 DISCUSIÓN
· 
6 CONCLUSIONES
7 BIBLIOGRAFÍA
 (
 
) (
8
)