Cómo Construir un Pozo Canadiense: Un Sistema de Climatización que Utiliza la Energía del Subsuelo

 13 DE MARZO DE 2020 , Buenos Aires

¿Te gustaría tener un sistema de climatización que en invierno ingrese aire calentito a tu casa y en verano aire fresco? Imagina un sistema que use energía natural y renovable y cuyos costos de implementación y mantenimiento sean muy bajos.

Pues bien, déjame contarte que este tipo de sistemas existen y que hay mucha información y experiencia acumulada tanto en investigaciones como en la implementación de los sistemas.

Hoy te quiero invitar a hablar de los Pozos Canadienses, también conocidos como Pozos Provenzales (por su implementación en la región Francesa de Provenza).

En Canadá se implementaron para su uso en invierno y en Provenza para el Verano.

Aunque más interesante que esto es el hecho de que el mismo sistema funcionan tanto para invierno como para el verano.

Los principios del sistemas de los Pozos Canadienses son muy simples:

1. Se aprovecha el calor que acumulado en el subsuelo, bajo tierra. Sabido es que a 2m de profundidad la temperatura oscila entre entre 18º C- 24º C.

2. Lo que se busca es aprovechar esta temperatura acumulada en el subsuelo y hacerla ingresar al interior de la casa.

3. Para esto se construyen un «intercambiador de calor», que no es más que una sistema de tubos enterrados que conducen el aire del exterior al interior de nuestra casa.

4. La idea es hacer que el aire exterior (ya sea mayor o menor que la del subsuelo) ingrese al sistema de tubos enterrados y «adquiera» la temperatura del subsuelo y luego hacerlo ingresar a la vivienda.

Fuente del esquema: Ángel Sánchez Inocencio desde su blog Ingenio y Técnica >>>

Increíble esta tecnología, ¿no te parece?

Una tecnología que usa una fuente natural de energía, de bajo costo de implementación y mantenimiento, pero por sobre todo me gusta que usan un recuso valioso y muchas veces olvidado: EL SENTIDO COMUN.

Pero antes de entrar de lleno a conocer los elemento que componen el sistema de un pozo canadiense, hay que empezar por lo primero.

O mas bien empezar desde abajo: Parar construir un pozo canadiense hay que empezar por el subsuelo.

Vamos abajo entonces!

El comportamiento térmico del subsuelo

El subsuelo tiene una capacidad calorífica alta. Esto quiere decir que  EL SUELO ES UN BUEN ACUMULADOR DE CALOR.

El subsuelo, a su vez, tiene una baja conductividad térmica, lo que hace que la penetración del calor o su enfriamiento sea lento.

Por eso (y entre paréntesis) construir casas de tierra es eficiente desde el punto de vista térmico.

Pero volvamos al subsuelo…

Debido a su gran masa, lo suelos tienen una «estabilidad térmica» a lo largo del año, lo que evita los picos de frío y de calor.

Es decir, que cuando en el ambiente exterior hace calor el subsuelo se mantiene con temperaturas frescas y cuando en el exterior las temperaturas son bajas el subsuelo se mantiene más templado que el exterior.

Pero dicha estabilidad no es siempre la misma. De hecho la temperatura del subsuelo va en aumento en relación a su profundidad.

Se estima que en torno a los 10 o 15 metros de profundidad la temperatura es prácticamente constante a lo largo del año.

En una profundidad del orden de los 2 metros, es posible tener temperaturas adecuadas consideradas confortables para una casa. Temperaturas que oscilan entre los 18º y 24º C.

Esta característica, la de «almacenamiento térmico» del subsuelo, es la  que aprovechan los pozos canadienses.

Aprovechar la energía contenida en el subsuelo es echarle mano a una fuente de energía natural , renovable y que esta aún muy poco aprovechada.

Esta fuente de energía se conoce como ENERGÍA GEOTÉRMICA. Que es, finalmente, la energía de la Tierra.

Antes de seguir me gustaría compartir contigo este video que explica, de manera muy simple, que es la energía geotérmica y nos da una idea del gran potencial que tiene.

Distintos tipos de suelo y su conductividad térmica

Cada tipo de suelo tendrá un comportamiento térmico diferente dependiendo de sus caracteristicas.

Pero ademas de su comportamiento térmico, los diferentes tipos de suelos harán más o menos factible la construcción de un pozo canadiense para tu casa.

Un suelo rocoso hará mas trabajoso y costoso la implementación de estos sistemas.  El nivel freático de los suelos (presencia de agua) también condicionara la viabilidad e implantación de estos sistemas.

Pero lo mas critico será el tipo de material geológico que tenga el suelo ya que esto condiciona la conductividad térmica de dicho suelo.

Y como lo hemos dicho, necesitamos suelos de baja conductividad térmica, con el fin de que la penetración del calor o su enfriamiento sea lento.

La conductividad térmica de los suelos depende de su porosidad y grado de saturación.

Por ejemplo, los suelos granulares que contienen arcilla o limos presentan un grado mayor de conductividad térmica que suelos arenosos.

Por otro lado los suelos arenosos limpios tienen  una baja conductividad termina cuando están secos, pero alta cuando están saturados.

La presencia del agua tiene una fuerte influencia en las propiedades térmicas del suelo, incluyendo la conductividad térmica y capacidad de calor del suelo.

Es importante (antes de plantearte la idea de construir un pozo canadiense), encargar un estudio de suelo que nos permita hacer una «clasificación del suelo según su conductividad térmica».

Si quieres saber mas acerca de lo que implica hacer un estudio de suelo te invito a leer el post ¿Qué es, cómo se hace y para qué sirve un estudio de suelo?

Pues bien, hecha esta introducción, creo que estamos en condiciones de entrar a conocer cuales son las partes que componen el sistema de pozo canadienses.

Vamos a ver cada una de ellas y para que sirven.

¿Como Construir un Pozo Canadiense?

Fuente del esquema: Ángel Sánchez Inocencio desde su blog Ingenio y Técnica >>>

#1. El punto captación de aire y los filtros

Como el esquema lo muestra, es el punto donde se capta el aire para que ingrese al sistema.

Hay 2 consideraciones importantes a la hora de diseñar y construir el punto de captación de aire.

• Evitar el ingreso de gas radón al sistema.

El gas radón se genera de forma natural en la corteza terrestre y con mayor intensidad en zonas volcánicas. En altas dosis, el gas radón puede ser nocivo para la salud.

Como es más pesado que el aire, el el gas radón tiende a acumularse en zonas bajas y donde no hay circulacion de aire.

Es por esta razón que el punto de captación se eleva del suelo y se privilegia su ubicación en zonas donde haya una buena circulacion del aire.

Para evitarlo se sugiere que el punto de captación de aire se ubique por lo menos entre 1 y 1,5 m sobre el nivel del suelo.

• Evitar el ingreso de insectos o animales al sistema

Es importante proteger el punto de captación de aire del ingreso de insectos, roedores o cualquier animal que pueda hacer un nido o depositar sus excrementos y así contaminar el sistema.

Para evitar esto, la inclusión de una rejilla o el uso de filtros especiales para tales fines evitara el ingreso de cualquier insecto o animal no deseado al sistema.

Los filtros son los  encargados de purificar el aire que entra al sistema, evitando la entrada de polvo y suciedad al interior de los conductos.

#2. El intercambiador de calor: Los tubos enterrados

Los tubos que irán enterrados en el suelo son los encargados de transferir el calor del subsuelo al aire que circulara en los tubos.

Algunas de las caracteristicas que deben presentar estos tubos son:

• Deben de ser impermeables.
• Resistentes a la presión y deformación del terreno.
• Deben ser anticorrosivos.
• Deben tener una buena conductividad térmica es decir que permitan dejar pasar el calor de la tierra al aire que está circulando en los tubos. 

Es importante que la tubería tenga una leve inclinación. Esto en el caso de que se produzcan condensaciones y acumulación de agua al interior de los tubos.

La inclinación evita que estas aguas se acumulen y las lleva a un punto donde puedan ser drenadas a terrenos natural

No considerar la inclinación en las tuberías ni tampoco filtros puede hacer funcionar de manera deficiente el sistema. La acumulación de polvo con materia orgánica y humedad daría lugar a la proliferación de hongos y bacterias.

El diseño del intercambiador puede ser de diversas maneras, adaptándose al terreno disponible, los requerimientos térmicos, el tipo de suelo, la potencia del elemento que succiones el aire, etc.

#3. El pozo de drenaje

El agua que se ha condensado al interior de las tuberías, debe ser llevado a un pozo de drenaje donde, finalmente, es eliminada del sistema.

Es clave contar con este pozo para evacuar las eventuales aguas en las tuberías, además de facilitar el monitoreo y limpieza de las tuberías.

#4. El impulsor de aire

El aire que este en las tuberías va a necesitar de un elemento que lo impulse y lo haga circular e ingresar a la casa.

Para ello se podrá optar por elementos activos (mecánicos) como un ventilador o extractor de potencia adecuada que succione el aire de las tuberías y lo haga circular.

El aire atemperado de la tubería, se puede conectar al sistema de ventilación de la vivienda. En este caso la salida del pozo se conecta a la toma de aire del mismo.

También es compatible su uso de otros sistemas de climatización.

¿Cuán eficientes son los pozos canadienses?

Evaluar si vale la pena construir un pozo canadiense va a depender de varios factores, como el clima local, el tipo de suelo, las necesidades que se quieren cubrir, etc.

Es importante saber que los pozos canadienses son mas eficientes para la refrigeración en verano que para calefaccionar tu casa en invierno.

Como sistemas de refrigeración pueden llegar, perfectamente a sustituir a los convencionales sistemas de aire acondicionado.

En invierno, los pozos canadienses pueden resultar insuficientes como única fuente de calefacción de una vivienda por lo que eventualmente se debería de contar con una fuente adicional.

No obstante el sistema ofrece un considerable pre-calentamiento del aire, lo que supone un ahorro de energía y dinero ya que el salto térmico que tendrá que cubrir el sistema de climatización artificial será menor que si no estuviera el pozo canadiense.

Conclusiones

• ¿Que es un pozo canadiense? Es un sistema que aprovecha la temperatura del subsuelo generando un «intercambiador de calor» (sistema de tubos enterrados) que reduce la temperatura del aire exterior en verano y la aumenta durante el invierno, para luego hacerla ingresar a nuestra casa.

•  Algunas de sus ventajas son:
  • Se requiere de una inversión mucho menor que un sistema de climatización convencional. Ademas si la instalación se hace al momento de la construcción, los costos se reducen mucho mas.
  • Su funcionamiento requiere de muy poco gasto energético
  • El mantenimiento del sistema es simple y reducido.
  • Es un sistema de climatización natural y ecológico.
  • Es sistema muy que contribuye a la salud de las personas ya que mantiene un nivel muy bueno de renovación de aire y un grado de humedad saludable al interior de la casa.

• La conductividad térmica del suelo es el factor limitante clave a tener en cuenta en el diseño de un pozo canadiense. Para esto se debe de clasificar el suelo según su conductividad térmica.

• A pesar de la simpleza de los principio de un pozo canadiense, se debe de contar con el apoyo de profesionales especializados para el diseno, cálculo y construcción de un pozo canadiense y así garantizar el correcto funcionamiento del sistema.

Y para terminar, y pensando en aquellos que les gustaría profundizar mucho más en el tema y sobre todo aprender a calcular un pozo canadiense, me gustaría compartir una tesina muy completa sobre los pozos canadienses.

Fuente: AboutHaus