Fruto de las investigaciones de la Tesis Doctoral Contribuciones desde la Arquitectura y la Ingeniería a los edificios de energía mínima, realizada por Sergio Gómez Melgar y dirigida por los doctores Miguel Ángel Martínez y José Manuel Andújar, se ha desarrollado en la UHU una metodología y un sistema hardware/software que la implementa, para medir de forma sencilla y barata la cantidad de energía térmica que puede extraerse del subsuelo.
En el subsuelo próximo a la superficie terrestre se almacena una gran cantidad de energía térmica debida a la radiación solar y la lluvia. De hecho, es conocido que en los sótanos de las casas hace menos frío en invierno y menos calor en verano, lo cual significa que con la profundidad se atempera el ambiente. Esto es lógicamente cierto en profundidades próximas a la superficie terrestre, ya que como también se sabe, para profundidades grandes la temperatura aumenta, debido a la energía térmica del interior de la Tierra, aproximadamente 3 ºC cada 100 m de profundidad.
El objeto de la investigación llevada a cabo en esta Tesis ha sido mejorar el diseño de sistemas geotérmicos de muy baja entalpía, esto es, sistemas para extraer energía renovable del subsuelo (energía geotérmica) a muy poca profundidad y baja temperatura. Así, fruto de las investigaciones llevadas a cabo por el Grupo de Control y Robótica (TEP 192) dirigido por el Profesor Andújar, Catedrático de la UHU, para la Tesis citada, se ha podido medir que en el subsuelo de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería, concretamente a 5 m de profundidad, la temperatura permanece durante todo el año entre 18 y 22 ºC, y a 10 m permanece constante durante todo el año a 20 ºC, que es además la temperatura media anual de este sitio.
La aplicación de la investigación es clara; si somos capaces de utilizar la energía térmica del suelo a baja profundidad (5-10 m) en una vivienda, podemos hacer que ésta adquiera un grado de confort muy elevado para sus habitantes, manteniendo su temperatura prácticamente constante durante todo el año sin gasto alguno de energía eléctrica o de otro tipo. El proceso consiste en un intercambio de calor entre el ambiente de la vivienda y el suelo, suministrando éste calor a la vivienda en invierno y absorbiendo el de la vivienda en verano.
El diseño de una instalación en el subsuelo que permita el aprovechamiento de esta energía requiere del conocimiento de un parámetro denominado difusividad térmica del terreno, el cual varía en general dependiendo del tipo de terreno y la profundidad. Su medida es muy compleja y cara, ya que hay que llevarla a cabo en laboratorio, utilizando probetas extraídas del suelo donde se va a construir la vivienda. Esto hace que en la práctica las instalaciones se diseñen mediante aproximaciones por tablas, que en muchos casos dan lugar a infraestructuras sobre o subdimensionadas. Lo primero implica una mayor inversión que es innecesaria, y lo segundo que la instalación no cumple con los requisitos de confort térmico proyectados. Además, si tenemos en cuenta que usualmente la infraestructura geotérmica va debajo de la cimentación de la vivienda, los errores son irreparables a posteriori por su coste.
El sistema desarrollado por los investigadores de la UHU permite aprovechar los ensayos geotécnicos obligatorios para cualquier construcción, para dar una medida fidedigna de la difusividad térmica del terreno donde se va a construir la casa, lo cual permite realizar a muy bajo coste, el diseño correcto de una instalación de geotermia de baja entalpía para aprovechar la energía térmica del suelo en el acondicionamiento térmico de la vivienda.
Los resultados de esta investigación han sido publicados en la prestigiosa revista Sensors, referencia mundial en la ciencia y tecnología de sensores y biosensores.
