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UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR

FACULTAD MULTIDISCIPLINARIA ORIENTAL

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

ESTUDIO DE ADAPTACION DE LAS BOMBAS DE CALOR

GEOTERMICAS DE BAJA ENTALPIA, A LAS CONDICIONES

DE MEDIO AMBIENTE DE LA ZONA ORIENTAL DE EL

SALVADOR

PRESENTA:

CARLOS MANUEL ROMERO ARGUETA

PARA OPTAR AL TITULO DE:

INGENIERO MECNICO

FEBRERO DE 2014

SAN MIGUEL, EL SALVADOR, CENTROAMRICA.

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR

AUTORIDADES

ING. MARIO ROBERTO NIETO LOVO

RECTOR

MSc. ANA MARIA GLOWER DE ALVARADO

VICE-RECTORA ACADEMICA

DRA. ANA LETICIA ZAVALETA DE AMAYA

SECRETARIA GENERAL

LIC. FRANCISCO CRUZ LETONA

FISCAL GENERAL

FACULTAD MULTIDISCIPLINARIA ORIENTAL

AUTORIDADES

LIC. CRISTOBAL HERNAN RIOS BENITEZ

DECANO

LIC. CARLOS ALEXANDER DIAZ

VICE-DECANO

LIC. JORGE ALBERTO ORTEZ HERNANDEZ

SECRETARIO

ING. LUIS CLAYTON MARTINEZ RIVERA

JEFE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

ING. MILAGRO DE MARIA ROMERO DE GARCIA

COORDINADORA DE PROYECTOS DE GRADUACIN

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

TRABAJO DE GRADUACION APROBADO POR:

Docente Asesor de Trabajo de Graduacin:

______________________________________________

ING. FRANCISCO ALFREDO DE LEN TORRES.

Tribunal Calificador:

_____________________________________________

ING. RIGOBERTO VELASQUEZ PAZ

_______________________________________________

ING. JUAN ANTONIO FLORES DIAZ

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR

FACULTAD MULTIDISCIPLINARIA ORIENTAL

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

Trabajo de Graduacin previo a la opcin al Grado de:

INGENIERO MECNICO

Ttulo:

ESTUDIO DE ADAPTACION DE LAS BOMBAS DE CALOR

GEOTERMICAS DE BAJA ENTALPIA, A LAS CONDICIONES DE

MEDIO AMBIENTE DE LA ZONA ORIENTAL DE EL

SALVADOR.

Presentado por:

CARLOS MANUEL ROMERO ARGUETA

Trabajo de Graduacin Aprobado por:

Docente Asesor de Trabajo de Graduacin:

ING. FRANCISCO ALFREDO DE LEN TORRES

SAN MIGUEL, FEBRERO DE 2014.

AGRADECIMIENTOS

A Dios Todopoderoso, Cristo Negro de Esquipulas y la Virgen Mara, por haber

depositado en m habilidades y destrezas que han sido de gran utilidad en mi vida para el

cumplimiento de mis metas, al mismo tiempo de poner en mi camino las oportunidades

y condiciones favorables para el logro de las mismas.

Especialmente a mis padres Jos Manuel y Janett Esmeralda; ya que sin el apoyo que

ellos me brindan estoy seguro que todo fuera diferente. A mis hermanos Jos Javier y

Brenda Cristina porque son parte importantsima en mi vida, esperando que ellos sigan

cumpliendo sus metas propuestas.

Al resto de mi querida y apreciada familia, por permitirme compartir con ellos mis

penas y alegras y darme palabras de aliento cuando fueron necesarias.

Y a todas aquellas personas que de una u otra manera han aportado y han hecho posible

el desarrollo y culminacin de este trabajo de graduacin.

CARLOS MANUEL ROMERO.

INDICE GENERAL

INTRODUCCION .......................................................................................................................... I

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................................... III

OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................... IV

OBJETIVOS ESPECIFICOS ....................................................................................................... IV

ALCANCES .................................................................................................................................. V

LIMITANTES ............................................................................................................................... V

JUSTIFICACION ........................................................................................................................ VI

CAPTULO 1.0: GENERALIDADES DE LAS BOMBAS DE CALOR GEOTRMICAS

GSHP. ............................................................................................................................................ 1

1.1 Generalidades ........................................................................................................................... 1

1.2 Principio de funcionamiento de las bombas de calor geotrmicas (GSHP) de baja entalpia. . 2

1.3 Ciclos de funcionamiento de las bombas de calor ................................................................... 6

1.4 Tipos de bombas de calor......................................................................................................... 8

1.4.1 Segn tipo de proceso ................................................................................................... 8

1.4.2 Segn origen y medio de energa .................................................................................. 9

1.4.3 Segn su Funcionamiento ........................................................................................... 12

1.4.4 Segn su Construccin ................................................................................................ 12

1.5 Rendimiento de las Bombas de Calor Geotrmicas de Baja Entalpia.................................... 13

1.5.1 Eficiencia de las Bombas de Calor.............................................................................. 13

1.5.2 Eficiencia de las Bombas de Calor en Modo de Enfriamiento. ................................. 14

1.5.3 Eficiencia de las Bombas de Calor en Modo de Calefaccin ..................................... 15

1.6 Anlisis de las Bombas de Calor Geotrmicas tipo Tierra/Aire. .......................................... 16

1.6.1 Ventajas de la Bombas de Calor Geotrmicas ............................................................ 16

1.6.2 Principio de Funcionamiento ...................................................................................... 17

1.6.3 Arreglo Externo de las Tuberas. ................................................................................ 18

1.7 Consideraciones Tcnicas de Instalacin para ambos tipos de Arreglos Vertical y Horizontal

del Intercambiador de Calor enterrado en el Suelo. ..................................................................... 26

1.7.1 Material de las Tuberas del Sistema .......................................................................... 28

1.7.2 Cantidad y Profundidad de las Perforaciones ............................................................. 29

1.7.3 Fluido de Trabajo ........................................................................................................ 32

1.7.4 Determinacin de las Temperaturas Mximas y Mnimas de Entrada del Fluido a la

Bomba de Calor Geotrmica. ............................................................................................... 33

1.7.5 Flujo de Trabajo ......................................................................................................... 35

1.7.6 Profundidad para el Arreglo del Tipo Horizontal ....................................................... 35

1.7.7 rea de Terreno .......................................................................................................... 36

1.7.8 Tipos de Arreglos Verticales ....................................................................................... 37

1.7.9 Acabados de las Perforaciones Verticales ................................................................... 39

1.8 Anlisis de la Eficiencia Energtica de los Sistemas de Bomba de Calor Geotrmicos. ....... 40

1.9 Anlisis de las Bombas de Calor Geotrmicas en Climas Tropicales.................................... 42

1.10 Instalaciones a Nivel Mundial con Sistemas Geotrmicos. ................................................ 43

1.11 Impacto Medio Ambiental y Social de los Sistemas Geotrmicos GSHP. .......................... 44

CAPTULO 2.0 CONDICIONES AMBIENTALES Y GEOLOGICAS DE LA ZONA

ORIENTAL DE EL SALVADOR............................................................................................... 46

2.1 Condiciones Climticas y Ubicacin del Estudio. ................................................................. 46

2.1.1 Zonas Trmicas. .......................................................................................................... 48

2.2 Condiciones Geolgicas del Estudio ...................................................................................... 48

2.2.1 Definicin ................................................................................................................... 48

2.2.2 Generalidades .............................................................................................................. 49

2.2.3 Elementos Geolgicos de la Zona de Estudio. ............................................................ 50

2.3 Tipos de Suelos Ciudad de San Miguel ................................................................................ 51

2.3.1 Latosol Arcillo Rojizo, (llamado Alfisoles y Molisoles) ............................................ 52

2.3.2 Andisoles (llamados Andepts) .................................................................................... 52

2.3.3 Suelos esquelticos o Litosoles .................