Potencial Geotermico de Cataluña

7/25/2019 Potencial Geotermico de Catalua

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Master en Ingeniera de Minas.Memoria de Prcticas Curriculares.

ndice.

1. Introduccin.2. Geotermia y Yacimientos Geotrmicos.

I. Geotermia de Muy Baja Temperatura GMBT!.II. "pro#ec$amiento de la %nerga Geotrmica de

Muy Baja Temperatura.3."tlas Geotrmico de Muy Baja Temperatura de

Catalu&a.I. Creacin de una 'ase de datos termomtricos.

II. Tratamiento de los datos.III. (epuracin y representacin de la in)ormacin.IV. *esultados.

4. Bi'liogra)a.

5."ne+os.

1


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1. Introduccin.

El inters por la Energa Geotrmica en Espaa empez en los aos 80, a

raz de la crisis del petrleo, generando un gran inters por parte de las

empresas pblicas en esta fuente de energa dando lugar a in!ersiones

importantes, destinadas a su maor conocimiento apro!ec"amiento.

# partir de esto, se reconoci a $atalua como una zona de alto potencial

geotrmico, inici%ndose estudios e&"austi!os en la zona del 'all(s, donde la

presencia de surgencias termales con temperaturas entre )0* +-a

Garriga/ 0*$ +$aldes de ontbui/, las cuales representaban una clara

manifestacin de este tipo de energa en la super2cie, lleg%ndose a declarar

la comarca del 'all(s 3ccidental como 4eser!a Geotrmica perfor%ndose

en 1581 el primer sondeo de prospeccin geotrmica.

-as depresiones del 3lot la 6el!a, tambin fueron consideradas zonas de

inters 7unto con el Empord se uni2caron en la 4eser!a Geotrmica del

3lot.

9na dcada despus, en los aos 50, el mercado del petrleo !ol!i a

e&perimentar una recuperacin, dando lugar a una ba7ada de los precios

pro!ocando :ue los estudios centrados en sta energa se abandonaran,

!ol!iendo a depender de los combustibles fsiles.

En la actualidad, la energa geotrmica sigue siendo una energa mu

desconocida e ignorada, aun:ue debido al auge de las energas reno!ables

"a !uelto a ser ob7eto de estudio, centr%ndose su aplicacin en la

climatizacin de edi2cios !i!iendas en lo :ue a $atalua se re2ere.

;


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2. Geotermia y Yacimientos Geotrmicos.

m/

mediante perforacin de pozos petrolferos.

$on la tecnologa actual e&istente para la e&plotacin de energa

geotrmica, se pueden alcanzar posteriormente, captar recursos

geotrmicos "asta una profundidad de ?000 metros sin superar los @00*$

de temperatura.

Aor lo :ue respecta a los tipos de recursos geotrmicos, se adopta laclasi2cacin basada en el ni!el de temperatura, clasi2c%ndose de la

siguiente forma=

Recursos de muy baja temperatura: Temperaturas menores a

30. 4ecursos de ba7a temperatura= Bemperaturas entre C0 50*$.

4ecursos de media temperatura= Bemperaturas comprendidas entre

50 1?0*$.

4ecursos de alta temperatura= Bemperaturas maores a 1?0*$.

Bal como se puede apreciar en la!i".1, podemos obser!ar :ue Espaa se

encuentra dentro de las zonas de zcalo cristalino reser!adas a energa

geotrmica de mu ba7a temperatura, sin tener en cuenta las anomalas

puntuales :ue puedan e&istir, :ue m%s adelante estudiaremos.

C


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Fig.1, *ecursosgeotrmicosmundiales.

-uente,Geot$ermiePerspecti#es del/"(%M% et duB*GM!.

Geotermia de muy baja temperatura #G$%T&.


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asta una profundidad de 10 metros se

pueden percibir las !ariaciones estacionales. #

partir de esta profundidad con la presencia

de la circulacin de agua subterr%nea, el

subsuelo es capaz de almacenar el calor :ue

recibe e incluso mantenerlo estacionalmente,

de forma :ue se consigue una temperatura

pr%cticamente constante a lo largo de todo el

ao.

# una profundidad de 1? metros se considera

:ue el terreno se encuentra a una temperatura

constante con un !alor ligeramente superior al

de la temperatura media anual de la

super2cie.


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incorporamos una bomba de calor al sistema +con un pe:ueo consumo

elctrico/ podremos obtener temperaturas en el circuito entre C0 @?*$

para calefactar entre 1;*$ para refrigerar en funcin de la poca del

ao :ue nos encontremos. #!i".3&

Fig.3:-uncionamiento de un sistema geotrmicos de muy 'aja temperatura.

Fuente, 2ornada so're e+ploraci i apro3taments d/energia geotrmica de MoltBai+aTempratura

-a !ariacin de temperatura :ue se obtiene entre los pozos geotrmicos o

captadores geotrmicos la necesaria para la climatizacin, es mu ba7a, lo

cual permite grandes rendimientos a la instalacin.

-os sistemas de captacin utilizados para el apro!ec"amiento de sta

energa son di!ersos, agrup%ndose de la siguiente manera=

$olectores "orizontales enterrados.

6ondas geotrmicas. 6ondeos de captacin de aguas someras.

$imientos geotrmicos.

9na !ez captado el salto de temperatura, acta la bomba de calor cuo

funcionamiento consiste en utilizar un Fuido con ba7o punto de ebullicin

:ue pase por los captadores apro!ec"e el salto trmico :ue al

comprimirse ele!ar% su temperatura.

)


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El Fuido caliente pasa por un intercambiador, cediendo calor al enfriarse

empieza a precipitar parcialmente, pasando de estado gaseoso a estado

l:uido.

# continuacin, se "ace pasar este Fuido :ue an est% a alta presin poruna !%l!ula de e&pansin, "aciendo :ue se e&panda caiga la presin a

consecuencia, se enfre r%pidamente.

inalmente pasa por otro intercambiador situado en la fuente fra

+e!aporador/ :ue absorbe calor de nue!o se !uel!e a iniciar el ciclo.

-a implementacin de estos sistemas tiene un coste de in!ersin inicial m%s

alta :ue los sistemas con!encionales de climatizacin, aun:ue su coste de

uso es "asta ? !eces menor :ue el de los sistemas :ue utilizan combustibles

como el gasoil o el aire acondicionado, generando un r%pido periodo de

amortizacin gran un a"orro econmico para el usuario 2nal.

3tros de los grandes bene2cios de ste tipo de energas, es la no emisin de

$3; debido a :ue no e&iste la combustin durante del proceso de

combustibles fsiles, audando al medio ambiente a combatir contra el

cambio clim%tico.


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3. 't*as Geotrmico de $uy %aja Temperatura de

ata*u-a.

9na !ez e&plicadas las nociones b%sicas sobre la Geotermia los

acimientos geotrmicos de mu ba7a temperatura, paso a tratar la

tem%tica sobre el traba7o realizado durante las pr%cticas en el Hnstituto

$artogr%2co Geolgico de $atalua el proecto #tlas Geotrmico de

u Da7a Bemperatura de $atalua.

$omo a sabemos, los recursos geotrmicos de mu ba7a temperatura

7uegan un papel mu relati!o en el amplio campo de la geotermia.

-os moti!os :ue "an pro!ocado el impulso de ste proecto se encuentra

ligado a=

E&istencias de polticas europeas :ue fomentan estimulan el uso de

energas reno!able, especialmente el marco normati!o de la


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reacin de *a base de datos de termometr,as.

-a informacin :ue se "a utilizado para la creacin de sta base de datos,

pro!iene de tres fuentes distintas=

1. Besis doctoral de anel ern%ndez.;. Hnstituto $artogr%2co Geolgico de $atalua.C. #gencia $atalana del #gua.


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Aara ello, nos basamos en la informacin de los informes propios a cada

testi2cacin.

Fig.4, *epresentacin de las termometras a&adidas a la 'ase de datos.

Proyecto "tlas (igital de Geotermia de Muy Baja Temperatura de Catalu&a!.

Aara el resto de entradas aadidas a la base de datos, es necesario buscar

dentro de cada uno de los informes, el punto donde se encuentra el ni!el

fre%tico, dato :ue usaremos para determinar el gradiente medio de cada

termometra.

11


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Aor ltimo, es necesario conocer la temperatura super2cial media de cada

sondeo, dato a partir del cual podremos a2nar me7or en los c%lculos de

diseos de perforaciones geotrmicas, informacin :ue estar% a disposicin

de consulta en el #GDB. Aara esto, nos apoamos en el mapa r%ster de

temperaturas medias super2ciales de $atalua, +proporcionado por el H$G$/

e&traemos el !alor de la temperatura para cada punto de estudio.

9na !ez completada la entrada de los par%metros correspondientes a cada

una de las perforaciones e&istentes, obtenemos una base de datos tal como

la :ue se muestra a continuacin #!i"./&.

Fig.5, %structura de la 'ase de datos creada a partir in)ormacin geo)sica de sondeos.


Tratamiento de *a inormacin.

Na completado el registro de toda la informacin disponible, pasamos acrear una plantilla :ue nos permita guardar la informacin correspondiente

a cada una de las perforaciones, dispuesta de tal forma para :ue en un

proceso posterior pueda ser importada a un softLare :ue nos gra2:ue la

informacin almacenada en sta.

En cada plantilla es necesario representar la relacin entre la profundidad

la temperatura, obteniendo una gr%2ca :ue nos d una idea de cmo se

distribue de la temperatura en profundidad.

1;


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Esta cur!a nos !a a ser mu til, a :ue obtendremos muc"a informacin

cada sondeo, por e7emplo, la ubicacin del ni!el fre%tico, el tipo de litologa

atra!esada, la presencia zonas de recargas +anomalas negati!as/, as como

la presencia de Fuidos de ele!adas temperaturas +anomalas positi!as/

debido a la presencia de masas fundidas cercanas a la super2cie.

El ob7eti!o de stas gr%2cas obtener un gradiente geotrmico medio de

cada sondeo, as como los gradientes por tramos +en a:uellas zonas donde

!are la pendiente de las rectas en las gr%2cas/ teniendo en cuenta la

ubicacin de la zona saturada, a :ue es a partir de a:u donde es !%lida la

temperatura a una determinada profundidad. Esto se debe a :ue cuando se

testi2ca un sondeo, la temperatura :ue ir% midiendo la sonda a medida :ue

se profundice, es la temperatura :ue tiene el aire e&istente entre la sonda

de testi2cacin las paredes del sondeo, mientras :ue cuando alcanza el

ni!el fre%tico se obtienen medidas reales de la temperatura a esa

profundidad, a partir de a:u empezar%n a ser !%lidas las termometras para

obtener el gradiente geotrmico de cada perforacin.

En la !i".tenemos un e7emplo de uno de la informacin termomtrica de

un sondeo de estudio, cua profundidad alcanza cerca de los 10 metros.

1C


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12

3


Aodemos obser!ar :ue se empieza a medir la

temperatura a partir de una profundidad de 110

metros apro&imadamente.

Encontramos un primer tramo +1/, en el cual, se est%midiendo la temperatura del aire entre la sonda las

paredes del sondeo. -a temperatura !a descendiendo

a medida :ue se profundiza. El decremento o

incremento de esta temperatura +con la profundidad/,

depender% de las condiciones clim%ticas en

super2cie. 6i tenemos temperaturas ba7as en

super2cie, la pendiente del tramo 1 ser% negati!a

!ice!ersa.

# continuacin encontramos un segundo tramo

completamente "orizontal, el cual nos indica :ue la

temperatura "a descendido de manera mu brusca,

desde los ;0*$ "asta los 18*$. $uando ocurre este

fenmeno, podemos considerar :ue se "a alcanzado

el ni!el fre%tico O se "an detectado in2ltraciones de

aguas +mas fras o calientes/ dependiendo elincremento o decremento de la cur!a.

Aor ltimo encontramos un tercer tramo +C/, a partir

del cual, empieza a traba7ar el gradiente geotrmico.

Este depende de cada zona las formaciones

geolgicas subacentes, como se "a "ablado

anteriormente.

Fig.6, Termometra para el clculo de gradientes.


9na !ez tenemos gra2cada la termometra, pasamos a calcular los

gradientes de cada una de ellas. -a metodologa :ue se sigue para el

c%lculo de ste es=

$omprobar :ue el ni!el fre%tico :ue datan en los informes, coinciden

con los saltos "orizontales de cada una de las gr%2cas.

1@


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# partir de la profundidad a la :ue se encuentre el ni!el fre%tico "asta

el punto 2nal de la termometra es el inter!alo :ue tendremos en

cuenta para el c%lculo del gradiente medio de cada termometra,

aplicando la siguiente formula=

Gradiente= T

H100=

TfTiHfHi

100

El mismo procedimiento ser% realizado para el c%lculo de los

gradientes por tramos #!i".&es decir, cuando e&isten cambios de

pendientes mu bruscas en las gr%2cas. 6e puede obser!ar :ue en el

caso de la termometra anterior no e&istan cambios de pendientes a

partir del ni!el fre%tico.

9na !ez calculado los gradientes, se lle!aban

a la base de datos general se introduca el

gradiente medio propio de cada perforacin.

En el siguiente caso, podemos apreciar :ue a partir

del ni!el fre%tico, el gradiente tiene dos tendencias,

segn su pendiente.

El c%lculo del gradiente medio de la termometra ser%=

Grad.med=Tfin (2 )Tinic (1 )Hfin (2 )Hinic (1)

100 [ C

100m]

ientas :ue el gradiente para cada tramo de

termometra se calcular% de la siguiente forma=

Grad 1=Tfin (1 )Tinic(1)Hfin (1 )Hinic(1)

100[ C

100m]

Grad 2=Tfin (2 )Tinic (2 )Hfin (2 )Hinic (2 )

100[ C

100m]

Fig.7: Termometra para el clculo de gradientes. Proyecto "tlas (igital de Geotermia deMuy Baja Temperatura de Catalu&a!.

1?

1

;


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Bodos estos datos ser%n 2nalmente representados +en un paso posterior/

mediante un softLare e&clusi!o para dic"o traba7o, con el 2n de obtener las

gr%2cas 2nales :ue ser%n incluidas en el #tlas Geotrmico de u Da7a

Bemperatura de $atalua.

Este proceso se repetir% para cada una de las perforaciones e&istentes

"asta conseguir una plantilla +&ls/ :ue contenga todos los datos m%s

rele!antes de cada sondeo, como a:uellos :ue contienen la informacin de

cada uno de stos as como los :ue se !an a gra2car.

9na !ez con todas las plantillas

listas, pasamos a gra2car cada una

de ellas usando el softLare

-ogAlot, con el 2n de obtener las

gr%2cas :ue 2nalmente formar%n

parte del #GDB +#ne&o HH/.

El proceso consiste en ir creando los

2c"eros en los :ue se copie la

informacin respecti!a a cada

plantilla, teniendo mu en cuenta las

escalas +profundidades

temperaturas m%&imas/ de traba7o,

a :ue al momento de representarlas

pueden dar errores gr%2cos, por lo

:ue "a :ue tener muc"o cuidado

con cada 2c"ero.

inalmente, obtendremos las gr%2cas

2nales :ue ser%n incluidas en el #tlas

Geotrmico de u Da7a

Bemperatura de $atalua, como se

muestra en el !i".4.

Esta gr%2ca es el producto de un

largo e intenso proceso, lle!ado a

cabo para todas cada una de las

termometras.

1)


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Fig.8:"specto 3nal delas termometras.


5epuracin y representacin de *a inormacin.

$on la base de datos creada, podemos representar los gradientes de cada

una de las termometras traba7adas, :ue mediante una tcnica de

interpolacin entre stos, seremos capaces de obtener un mapa de

gradientes geotrmicos de toda $atalua.

Es necesario "acer una depuracin de a:uellas termometras cuas

profundidades sean mu pe:ueas, a :ue no son lo su2cientemente

representati!as debido a :ue en un corto tramo de profundidad una

pe:uea !ariacin de la temperatura, puede "acer :ue el gradiente llegue

obtenga !alores e&tremos +demasiados altos, o demasiados ba7os/.

1


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En la siguiente imagen #!i".6& se puede

obser!ar claramente la ubicacin del ni!el

fre%tico, aun:ue es complicado ubicar el punto

e&acto a partir del cual empezar a calcular el

gradiente, debido a :ue e&iste una zona de

transicin :ue suele ser de 0.? metros, en la

temperatura !ara "asta llegar a estabilizarse.

Entonces, para longitudes de sondeos mu

pe:ueas, tendremos el problema de :ue la

!ariacin de profundidad !a a ser mu pe:uea

la !ariacin de temperatura ser% relati!amente

grande en comparacin con sondeos de

longitudes maores.

Aara este caso tendremos=

Grad.med=T

H=

0.295.6

P100 Q K?.1 [ C

100m]

Aara el !alor obtenido en el e7emplo no puede

ser dado como !%lido, a :ue como se "a

establecido en la teora, a partir de ;0 metros de

profundidad es cu%ndo empezar% a actuar el

gradiente geotrmico aun:ue tambin es necesario recalcar :ue esto no es

una norma :ue se establece a ni!el mundial, sino :ue depender% de la

geologa de cada lugar.

Fig.9:Termometra descartada de'ido a 0ue no cuenta con la su3ciente pro)undidad para

generar gradientes representati#os. Proyecto "tlas (igital de Geotermia de Muy Baja

Temperatura de Catalu&a!.

$omo a conocemos, el gradiente geotrmico de la tierra aumenta a una

razn media de C [

C

100m]

, aun:ue pueden e&istir anomalas geotrmicas

:ue den lugar a !alores mu altos +cuerpos magm%ticos cercanos de lasuper2cie/, o negati!os +zonas de recarga de acuferos, etc./.

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9na !ez realizadas las interpolaciones de las termometras, pasamos a

obtener los mapas geotrmicos segn las condiciones :ue "emos adoptado.

#!i". 11&

Fig.11, Mapas de gradientes 3nali7ados.

Proyecto "tlas (igital de Geotermia de Muy Baja Temperatura de Catalu&a.

;0


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$omo podemos obser!ar, e&isten mnimas !ariaciones entre stos dos

mapas, apreci%ndose los cambios en las zonas 1, ;. #!i".12&

Fig. 12:(i)erencias entre los mapas generados.

Proyecto "tlas (igital de Geotermia de Muy Baja Temperatura de Catalu&a.

Este fenmeno es debido a la disminucin de los sondeos de longitudes

inferiores a las condiciones establecidas, siendo m%s restricti!o el mapa :ue

tiene en cuenta las termometras con profundidades superiores a ?0 metros.

#:uellas zonas en las :ue el gradiente geotrmico es superior a las C,?

[ C

100m]

, son zonas en las :ue se "an llegado a testi2car temperaturas de

"as 80*$ :ue pueden atribuirse a la con!eccin de los Fuidos en el interior

de la tierra.

Aor el contrario, los gradientes inferiores a 0[ C

100m]

, pueden ligarse a

zonas de circulacin de aguas m%s fras +zonas de recarga/.

;1

;;

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. %ib*io"ra,a.

Georgina #rn Aons. +;@ de Jo!iembre del ;01?/. Sornada sobre

e&ploraci i apro2taments dTenergia geot(rmica de K moltbai&a

temperatura. ;@ de Jo!iembre del ;01?, de Hnstituto $artogr%2co

Geolgico de $atalua 6itio Leb= "ttp=IILLL.icgc.catI

Guillermo -lopis Brillo, 'icente 4odrigo #ngulo. +0;K01K;008/. Gua de

la Energa Geotrmica. 0;K01K;008, de enercom 6itio Leb=

LLL.fenercom.com

HJGE-$3 Hngeniera e instalaciones= LLL.ingelco.es


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/. 'ne8os:

#ne&o H=

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