Implementación de Pilas de Entibación y sus Anclajes para el Aprovechamiento Geotérmico

Abstract

El presente estudio introdujo el concepto de aprovechamiento geotérmico destinado a calefacción, ya existente y es aplicado en varios países del mundo, como Alemania, Suecia Bélgica, Suiza, Arabia Saudita, entre otros, adaptando su aplicación a la posible oferta existente en Chile. La mayoría de estas aplicaciones alrededor del mundo corresponden a aprovechamientos geotérmicos del tipo pozo geotérmico (borehole) o pilas energéticas de fundación (energy piles), sin embargo, la presente investigación demuestra que el concepto de aprovechamiento geotérmico es factible y aplicable en pilas de entibación y sus anclajes mediante una implementación de un circuito de cañerías flexibles de manera solidaria a la armadura.

La investigación se realizó en dos pilas de entibación y sus respectivos anclajes pos tensados inyectados, que forman parte de la etapa de entibación del proyecto Bicentenario Beauchef Poniente. Ésta consistió en un aprovechamiento geotérmico mediante la instalación de un circuito de cañerías flexibles de manera solidaria a la armadura de las pilas y los anclajes. Las pilas de entibación son de aproximadamente 30 metros de longitud y de un diámetro exterior de 100 cm. Existen tres niveles de anclaje, con una longitud libre que varía entre 16 m y 6 m, y una longitud de bulbo que varía entre 5.5 m y 3.7 m, dependiendo de su ubicación en la entibación y del nivel de anclaje en que se encuentren.

En la investigación se desarrollaron específicamente los siguientes tres conceptos:

Metodología Constructiva (MC): Se realizó un estudio sobre las metodologías constructivas involucradas en la implementación de las pilas de entibación y sus anclajes. Finalmente se propone una metodología que logra complementar, de forma eficiente, la construcción original y propia de las pilas de entibación y sus anclajes, con la implementación de éstas.

Balance Térmico (BT): Se verificó que la temperatura del suelo es favorable para la implementación de sistemas geotérmicos. Además se calcularon las propiedades térmicas del suelo, conductividad y resistencia térmica efectiva, mediante un diseño y armado de un equipo para la aplicación de un test de respuesta térmica TRT.

Análisis de costos (AC): Se identificaron los costos asociados a la implementación de las pilas de entibación y los respectivos anclajes, los que fueron comparados con los costos originales de una pila de entibación sin implementar.

Los resultados de la investigación indicaron que la implementación de pilas de entibación y anclajes mediante un sistema geotérmico es factible bajo una metodología propuesta, generando un aumento en los costos de construcción de las pilas de entibación del 17%. Además las condiciones y propiedades del suelo son favorables para la instalación de sistemas geotérmicos, donde se obtuvo una temperatura promedio del suelo a baja profundidad de 15,3ºC, una conductividad térmica efectiva de 2,536 W/mºC, y una resistencia térmica efectiva de 0,293 mºC/W.