Análisis numérico de un intercambiador de calor en U para aprovechamiento de yacimientos geotérmicos de media y baja entalpía

Abstract

El intercambiador de calor en U para la extracción de energía geotérmica contenida en un sistema geotérmico de media o baja entalpía a profundidades someras, es una tecnología relativamente nueva. Surge como alternativa cuando el pozo no fluye de manera natural o cuando la inducción del pozo no se mantiene o bien el flujo es muy débil y, por lo tanto, la energía no puede aprovecharse. El intercambiador en U es un sistema que también puede implementarse en sistemas geotérmicos de roca seca caliente. En este trabajo se realiza el análisis numérico de un intercambiador de calor en U para estimar la longitud mínima con la que se pueda obtener la extracción de calor máxima y que satisfaga las condiciones requeridas de temperatura mínima. En este caso particular, la temperatura mínima del fluido debe ser de 125°C que es la requerida para la operación de un ciclo binario de potencia que generará energía eléctrica. Los resultados de la simulación estimaron una temperatura de 93.4°C para un intercambiador de 100 m de longitud, 104.9°C para una longitud de 200 m y de 118°C para una longitud de 500 m. Estos pobres resultados se atribuyen a un bajo coeficiente de convección natural de lado del fluido geotérmico. Continuar la simulación para estimar resultados con una longitud mayor ya no resultaba de interés desde el punto de vista técnico-económico, pues el sistema resultante sería demasiado costoso y, técnicamente, difícil de colocar en un pozo geotérmico.