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Engineering

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Geotermia Mexicana

Geotermia Mexicana

Fundamentos

El calor geotrmico es producido constantemente por la Tierra a partir de la descomposicin del material radioactivo en el ncleo del planeta. El calor se mueve hacia la superficie por medio de conduccin y conveccin. En la corteza, el gradiente de temperatura es tpicamente 30 C por kilmetro, pero puede ser tan alto como 150 C por kilmetro en reas geotrmicas calientes.

Energa geotrmica es aquella que, aprovechando el calor que se puede extraer de la corteza terrestre, se transforma en energa elctrica o en calor para uso humano o procesos industriales o agrcolas. Sin embargo, al menos en principio, para que esa energa pueda ser aprovechada se necesita que se acumule en algn cuerpo del interior de la corteza.

Yacimiento geotrmico.- el espacio de la corteza terrestre en el que se localizan materiales permeables que albergan un recurso geotrmico susceptible de ser aprovechado por el hombre. Condiciones clsicas para la existencia de un yacimiento geotrmico:

Un foco de calor activo

Un material permeable con su base impermeable (el almacn geotrmico) por el que circula un fluido (en general agua de origen meterica, en fase lquida o vapor)

Una cobertera o sello que impida (o al menos limite) el escape del fluido.

La explotacin de la geotermia ha sido tambin impulsada para efectos de mitigacin de los problemas de cambio climtico, efecto invernadero y el calentamiento global de la Tierra (Fridleifsson et al., 2008).

Los recursos geotrmicos pueden se clasificados por su entalpa (capacidad calorfica) y/o temperatura y por el tipo de fase predominante.

Metodologa

Para la generacin de un Mw de energa a partir de la geotermia, se requieren de estudios de exploracin:

La primera etapa se denomina de Reconocimiento y consiste en la realizacin de estudios con mtodos superficiales a efectos de detectar las reas de mejores posibilidades para continuar la exploracin. Normalmente se explora sobre reas de ms de 10.000 km2.

La segunda etapa denominada prefactibilidad, ya sobre superficies de entre 500 y 2.000 km2, busca definir las caractersticas del yacimiento geotrmico para determinar la ubicacin de los pozos de exploracin, para esto, se perforan al menos 3 pozos y con estos se reevala y se determina el potencial de la zona, una vez establecidos estos criterios, se perforan nuevamente pozos. (Si se requiere de ms potencial elctrico, entonces se perforaran ms pozos)

Finalmente en la etapa de factibilidad se verifica la posibilidad tcnica y econmica de aprovechamiento del yacimiento y se definen los posibles sistemas de explotacin, para establecer su comercializacin.

Una vez realizado lo anterior, se comienza la construccin de la planta que ocupa un tiempo de 28 a 30 meses. (Ramrez, 2016)

Aplicaciones

Escenario mundial

Los sistemas geotrmicos de mediana y baja entalpa (temperaturas < 180 C), son los recursos que se destinan en aplicaciones de usos directos. En el 2010, el uso total de recursos de baja entalpa en el mundo (78 pases) fue de 121,696 Gwh/yr, lo que signific un incremento del 60% respecto al 2005 con una tasa de incremento anual del 9.9% (Lund et al., 2010).

Escenario en Mxico

Los usos directos de la energa geotrmica en Mxico se han limitado en aplicaciones de recreacin (balneologa) y tratamientos teraputicos.

Existen proyectos desarrollados por la CFE, sobre usos directos en los campos geotrmicos de Cerro Prieto, Los Azufres y Los Humeros, entre las cuales destacan: extraccin secundaria de minerales en lagunas de evaporacin; calefaccin de oficinas e invernaderos, aplicaciones agrcolas en el secado de alimentos y madera (Ramrez, 2016).

Se han realizado trabajos de investigacin con bombas de calor operadas con energa geotrmica para aplicaciones de refrigeracin (Ayala et al., 1998) y purificacin de efluentes industriales (Holland et al., 1999).

Geotermia en MxicoLos orgenes de la geotermia en Mxico datan de los aos 40 en los que el Ingeniero Luis de Anda propuso realizar las prcticas de exploracin y explotacin de campos geotrmicos, el ingeniero perteneca a la comisin federal de electricidad, misma que actualmente lleva cinco plantas geotrmicas, Cerro Prieto, Tres Vrgenes, Los Humeros, Los Azufres y Cerritos Colorados.

Comisin Federal de Electricidad no ha pensado nicamente en la energa geotrmica para generar electricidad, a su vez ha llevado a cabo proyectos con los que les da un uso directo, por mencionar algunos se encuentran los baos termales y la calefaccin que reciben la mismas oficinas que se encuentran en la planta geotrmica, as como llevan otros proyectos pilotos entre los que se encuentran la siembra y conservacin de algunas especies de hongos a travs del vapor que se produce al extraer la energa.

Cerro PrietoLaPlanta de energa geotrmica Cerro Prietoes la segunda mayor central deenerga geotrmicaen el mundo, con una capacidad instalada de 720MW, con planes de expansin hasta 820 MW en 2012.La instalacin, que utilizaturbinas de vapor, inici su construccin en1958y fue puesta en servicio en1973. Est ubicada en elValle de Mexicali,Baja California, muy cerca del volcn deCerro Prieto, de donde esta central toma su nombre

Tres VrgenesEl campo geotrmico Las Tres Vrgenes tiene una capacidad de generacin instalada de 10MW a travs de 2 unidades de igual potencia. El campo est relacionado con un complejo volcnico cuaternario, compuesto de tres volcanes alineados de norte a sur con un yacimiento dominado por lquido. La perforacin del primer pozo exploratorio en el campo se inici en octubre de 1986, mientras que la extraccin del recurso natural con fines comerciales parti en mayo de 2001. A la fecha se han perforado 11 pozos en este campo: 4 pozos productores, 3 inyectores y 4 pozos exploratorios.

Los HumerosEs un campo volcnicoSe ubica a 2,600 metros sobre el nivel del marUbicado en la parte oriental de la Faja Volcnica Mexicana en los lmites de los estados de Puebla y Veracruz.Se encuentran rocas andesticas las que alojan a los fluidos geotrmicos, los cuales tienen temperaturas medidas de hasta 400 CConstituida por ocho unidades turbogeneradoras a contrapresin de 5 MW cada una (40 MW en total)

Los AzufresComplejo volcnico a 2,800 metros de altitudSe ubica casi en el centro de la Faja Volcnica Mexicana, en el Estado de Michoacn, a unos 250 kilmetros al occidente de la Ciudad de MxicoCampo de tipo volcnico cuyos fluidos geotrmicos estn contenidos en rocas de tipo andesticoCapacidad total de 188 MW mediante cinco unidades a condensacin (una de 50 MW y cuatro de 25 MW cada una), siete unidades a contrapresin de 5 MW cada una y dos unidades de ciclo binario de 1.5 MW cada una.

Cerritos Colorados

Conocido anteriormente como La Primavera Se ubica dentro de una caldera volcnica de unos 12 kilmetros de dimetro formada hace 120 mil aos. al occidente de la Faja Volcnica Mexicana y prcticamente en la periferia de la ciudad de Guadalajara, Jal. Los fluidos geotrmicos estn contenidos en rocas andesticas plio-cuaternarias a profundidades del orden de los 2,100 metros, sobreyacidas por ignimbritas y sedimentos lacustres y subyacidas por rocas intrusivas que constituyen el basamento Hasta la fecha el campo no ha podido ser aprovechado por carecerse de los permisos y licencias en materia ambiental.

IMPACTOS DE LA GEOTERMIA EN MXICO

Impacto SocialMxico se encuentra dentro de los cinco lderes mundiales productores de la energa geotrmica.La geotermia dentro de la sociedad ha sido un cambio que deja muchos beneficios y que se puede aprovechar debido a que es una energa permanente

Dentro de la repblica, todos los estados menos Yucatn, tienen un gran potencial geotrmico por la actividad volcnica y tectnica que ha caracterizado al pas.

El 11 de agosto de 2014 se promulg una ley en referencia a la geotermia llamada: Ley de energa geotrmica

Adems el Secretario de Energa, Pedro Joaqun Coldwell, inaugur el edificio sede del Centro Mexicano de Innovacin en Energa Geotrmica (CEMI- Geo) en Ensenada, Baja California, el cual desarrolla tecnologas para incrementar la generacin elctrica a partir del vapor del subsuelo.

IMPACTO ECONMICOCerro Prieto en Baja California es de los campos geotermoelctricos es de los ms grandes del mundo y tiene una capacidad instalada para producir 580 MW, y una parte de esta energa es exportada a Estados Unidos.

La energa trmica producida en grandes volmenes cerca de un depsito geotrmico debe costar ms o menos una quinta parte de lo que cuesta la de combustibles fsiles.

Menor costo de produccin de energaMayor costo de produccin de energa

La construccin de una planta geotrmica tiene costos ms elevados que los de una planta trmica, sin embargo, con el tiempo los costos de produccin y mantenimiento son menores en los de la planta geotrmica.

Con el capital privado se intuye que se abrirn nuevas centrales geotrmicas, la de Nayarit es una tentativa, adems el Director General del CONACYT dijo que se contribuir al aprovechamiento de la energa geotrmica a travs de actividades de innovacin e investigacin en Mxico.

La CFE tambin recibe, transmite, distribuye y comercializa la energa elctrica generada por los productores independientes de energa (PIE), que son compaas privadas que poseen y operan sus plantas con personal propio y que le venden la energa a la CFE.

IMPACTO AMBIENTALDesde hace mucho tiempo, casi toda la energa que consumimos proviene de la quema de combustibles fsiles y con el crecimiento de la poblacin esto nos lleva a una aceleracin del calentamiento global y adems como la temperatura aumenta, el deshielo de los casquetes polares incrementa y con ello el nivel del mar.

VENTAJAS DE LA GEOTERMIAProduce pocas emanaciones