Pilotes de energía
Enviado por jnarrieta • 20 de Junio de 2022 • Práctica o problema • 4.928 Palabras (20 Páginas) • 110 Visitas
Los pilotes de energía presentan una doble función como elementos portantes que soportan las cargas transferidas por las construcciones y
elementos intercambiadores de calor que entregan la energía para calentar y enfriar. En comparación con las pilas convencionales,
están sometidos tanto a cargas térmicas como mecánicas, que afectan su comportamiento. El diseño de pilas de energía también
requiere enfoques eficientes e inequívocos para proporcionar las verificaciones más adecuadas. A pesar de su
aumentando la implementación en toda Europa, todavía existen algunas lagunas con respecto a su diseño mecánico; especialmente en lo que respecta a los efectos de la solicitación térmica cíclica impuesta en el pilote debido a los períodos sucesivos de
calefacción y refrigeración. Se pueden encontrar muy pocos detalles sobre la elección de la solicitud térmica que el diseñador
debe tener en cuenta para el diseño de una pila de energía: número de ciclos, amplitud térmica cíclica, influencia de la
orden de carga térmica, etc. En este objetivo, este trabajo incluye el estudio de un solo pilote de energía instalado en
suelo arenoso saturado afectado por diferentes combinaciones de cargas térmicas. Basado en el análisis del pilote
desplazamientos y la distribución de las fuerzas axiales, se dan algunas recomendaciones para apreciar mejor la
impactos de la elección de la solicitación térmica impuesta en el pilote.
1. Introducción
Las pilas de energía instaladas como elementos de cimentación para edificios pueden
transferir calor entre el suelo circundante y el soporte
edificio por medio de los tubos del intercambiador de calor que se conectan a la
refuerzos de acero. Se han utilizado desde la década de 1980 [1], y su
La instalación sigue aumentando junto a otros tipos de geoestructuras termoactivas como muros de diafragma y revestimientos de túneles. A pesar de que la implementación de pilas de energía está ganando más aceptación, todavía hay
algunos cuestionamientos sobre su comportamiento termomecánico,
que restringe el desarrollo de un diseño eficiente y sin ambigüedades
procedimientos. Además, la falta de procedimientos de diseño precisos parece
un obstáculo contra la expansión de las geoestructuras termoactivas ya que esta
aumenta el costo y la duración de los proyectos.
La robustez, la facilidad de servicio y la durabilidad de las pilas de energía.
son las cuestiones fundamentales que deben afrontar los procedimientos de diseño
con. Se deben considerar muchas situaciones complejas debido a la interacción entre la pila de energía, la bomba de calor y el edificio. Entre estos
último, un tema importante está relacionado con el cambio de temperatura en
pilas de energía que ya están sometidas a cargas mecánicas del
edificio. De hecho, están sujetos a muchos sucesivos calentamientos y
fases de enfriamiento con periodos variables en función de las necesidades energéticas
y condiciones climáticas. En la práctica, en los proyectos diarios, los ingenieros de
Los encargados del diseño mecánico de las pilas de energía tienen que lidiar con un problema importante frecuente que es la elección de las solicitaciones térmicas. Varias preguntas pueden estar relacionadas con este tema: ¿cuál es el
número de cargas térmicas cíclicas en términos de calefacción y refrigeración a ser
¿considerado? ¿Cuáles son la amplitud y la media de estas cargas?
¿Cuál es la forma de la carga térmica: solicitudes de almena, sinusoidal
solicitaciones? ¿Es realmente necesario realizar un análisis transitorio? etc.
La solicitación térmica es de hecho un tema complejo que involucra al
intercambios térmicos con el suelo, incluida la conducción y la advección, y la interacción entre la pila de energía, la fuente del suelo
bomba de calor, y el edificio. La mayoría de los estudios consideran solo permanente
situaciones o la mayor diferencia de temperatura para diseñar energía
pilas [2]. Un enfoque termomecánico transitorio acoplado permite
tener en cuenta los posibles efectos de los cambios en la pila y en el suelo
en términos de temperaturas, deformaciones y tensiones a lo largo de la térmica
ciclos ([3,4]), pero la elección de solicitudes térmicas no se aborda claramente. La evolución espacial y temporal de la temperatura
en el suelo son difíciles de considerar, pero el diseño de energía
pilas requiere una visión clara de su influencia. Por ejemplo, Laloui et al. [5] muestran que la carga térmica aplicada conduce a aumentar dos veces
la carga axial total en el pilote. Gashti y col. [6] encuentra mayores tensiones en el
punta de pilote resultante de las variaciones de temperatura más altas causadas por el
fluctuación térmica alrededor de los tubos en U, y Rotta Loria et al. [7]
presente respuesta no lineal de la cimentación debido al aumento térmico
cargas. Bourne-Webb y col. [8] asegurado a través de datos numéricos conducidos.
simulaciones de que la contribución del suelo circundante afectado debe
no ser ignorado en el diseño de pilas de energía especialmente en el caso de
arcillas moderadamente a muy sobreconsolidadas. Este trabajo confirma la
importancia de considerar y analizar la distribución temporal y espacial de la temperatura para el diseño de pilas de energía con el fin de proponer una
forma adecuada de diseñar pilas de energía.
Este artículo tiene como objetivo centrarse en la influencia de las solicitaciones térmicas
sobre el diseño de pilas de energía mediante el análisis de su comportamiento termomecánico. Para este objetivo, el estudio de un solo pilote energético instalado en suelo arenoso saturado afectado por termomecánica acoplada
Se propone cargas. Análisis tridimensional de elementos finitos de la energía.
Las pilas se realizan utilizando el software de diferencias finitas FLAC3D. La
Los datos provienen de los resultados de las pruebas experimentales realizadas en el
Norte de Francia [9]. Se examinan varias formas de solicitaciones térmicas
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