ANALISIS DE GEOTEMPERATURAS Y

DETERMINACIÓN DEL CALOR

ALMACENADO EN EL SUELO

J. Rinza D.

I.-OBJETIVOS

a) Determinar las tautocronas

b) Determinar las capas del suelo de mayor variación

energética

c) Determinar las horas de ganancia y pérdida de

energía del suelo.

II.-REVISIÓN TEÓRICA

El flujo de calor en el suelo se realiza principalmente por conducción. Por tanto

para analizar este proceso se recurre a los conceptos generales de conducción

del calor. Cuando un material está sujeto a una diferencia de temperaturas

entre dos puntos (gradiente térmico), se produce un flujo de calor desde la zona

de mayor temperatura a la de menor temperatura (conducción natural).

Z1

Z2

Z=0

T1

T2

k

Cs

Css

G

Figura 2.1 Flujo de calor en el suelo

dZ

dTkG

G: es el flujo de calor(cal/m2s)

K: conductividad térmica( cal/smºC)

D: difusividad térmica

z

TdgCsDG

..

El flujo de calor entre dos niveles por debajo de la superficie del suelo se

puede evaluar mediante el balance de los flujos entrantes y salientes. Para

variaciones pequeñas de las diferencias de profundidades el flujo de calor se

puede aproximar mediante la siguiente expresión:

z

TkG

Entonces el balance de flujos entrante y saliente resulta:

Zt

TCG

t

ZTTTT

CG inicialzzfinalzz

)()(

21212

Para un intervalo de tiempo t, se pueden medir las temperaturas en los puntosZ1 y Z2; de tal manera que el flujo de calor G, puede ser evaluado siempre ycuando se conozca la capacidad calorífica C (cal/cm3.ºC)

)(

.

dgCssCC

CsdgC

L

Para evaluar el calor almacenado en un intervalo de tiempo en un suelo donde se

conocen las temperaturas a varios niveles se tiene la ecuación:

jQQ

AZTTTTC

Q inicialzZfinalzZj .)()(2

1212

(Q)hora=(Q)0-10cm+(Q)10-25cm+(Q)25-40cm cal

AZTTTTC

Q ziZizfZfZZ ..)(2

)( 1,2,1,2,12

III.-RESULTADOS Y DISCUSIONES

3.1.-Determinación de tautocronas

3.2.-Determinación de las capas del suelo de mayor variación energética

3.2.1.-Análsisis de tendencia de la temperatura del suelo

3.3.-Determinación de las horas de ganancia y pérdida de energía del sistema suelo

-1,18

-1,54-1,86 -1,86

-1,19

0,17

3,22

1,89

5,645,97

7,15

3,50

4,37

1,92

0,59

-0,91

-4,65

-2,67

-5,57

-2,68

-2,54-3,28

-2,23

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Calo

r a

lma

ce

na

do

(ca

l/c

m2

)

Tiempo (h)

Calor almacenado en el suelo 0-35 cm en intervalos de 1 hora

IV.-CONCLUSIONES

Obtenga sus conclusiones de acuerdo a los objetivos planteados en la práctica