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Desarrollo de materiales avanzados guiados por simulaciones numéricas

Escrito por caudal. Publicado en Noticias

Desarrollo de materiales avanzados guiados por simulaciones numéricas para mejorar el rendimiento y la rentabilidad de los intercambiadores de calor de las perforaciones (BHEs).

Lo más destacado
- Un vasto estudio de parámetros para el desarrollo de nuevos materiales geotérmicos.
- El objetivo es obtener las mejores especificaciones para los materiales de tuberías y lechadas.
- Se presentan escenarios representativos de todas las simulaciones realizadas.
- Evaluación de la mejora combinada de la conductividad térmica de los tubos y la lechada.
- La aplicación de los productos mejorados podría producir una reducción de hasta el 22%.

Resumen
Una forma prometedora de mejorar la eficiencia de los intercambiadores de calor de las perforaciones (BHEs) en aplicaciones geotérmicas poco profundas es mejorar las propiedades térmicas de los materiales involucrados en su construcción. Los primeros intentos, como el uso de tubos metálicos en los años 80 o la utilización de mangueras de lámina delgada, no lograron ser adoptados por el mercado por diversas razones (costo, corrosión, fragilidad, etc...). Paralelamente, la optimización del tamaño de los tubos, el uso de tubos en U dobles, la lechada mejorada térmicamente, etc. pudieron llevar la medida de la eficiencia del BHE, la resistencia térmica de la perforación, de 0,20 a 0,15 K/(Wm) hasta 0,08-0,06 K/(Wm) en las mejores soluciones de hoy en día. No se puede esperar una nueva mejora sin el desarrollo de nuevos materiales específicos, que combinen la versatilidad de los plásticos como el PE con una mayor conductividad térmica que se ajuste a las propiedades respectivas de la roca y el suelo. Este objetivo se incluyó en la Agenda Estratégica de Investigación e Innovación de la Plataforma Tecnológica Europea sobre Calefacción y Refrigeración Renovables en 2013.

En el marco de un proyecto apoyado por la UE, se han producido prototípicamente tanto tubos BHE como materiales de lechada en pequeñas cantidades, adecuados para las primeras pruebas en el entorno previsto. En el presente trabajo se explican las vías de investigación previstas y el análisis de sensibilidad resultante para poner de relieve la influencia de algunos de los parámetros más críticos que afectan al rendimiento general de un sistema de PGS. Los resultados han permitido orientar el desarrollo real de nuevos materiales avanzados más eficientes para diferentes escenarios representativos de las distintas regiones europeas. Por último, se discuten los materiales desarrollados y sus propiedades, incluyendo una evaluación comparativa sobre su cumplimiento de las propiedades de los materiales de referencia tal y como se ven actualmente en el mercado BHE.

Más información en sciencedirect.com

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