Conductividad hidráulica y tipos de yacimientos geotérmicos

La conductividad hidráulica

La conductividad hidráulica es una medida de la permeabilidad de un lecho poroso y representa el volumen de fluido que emana por unidad de superficie de roca y por día. Se mide en m3/m2·día y constituye el factor de proporcionalidad de la ley de Darcy, v=Kw*(H/L), (H altura efectiva del agua, Kw conductividad eléctrica del agua, L distancia a lo largo de la dirección del flujo, v velocidad a la que se mueve el fluido).

Yacimientos de alta entalpía

El diseño de centrales geotérmicas de producción de electricidad depende de las siguientes variables: Caudal de fluido, Temperatura y composición (líquido-vapor) Temperatura del agua de refrigeración y contenido en materias extrañas (gases incondensables, sales en disolución, etc.).

Yacimiento de vapor seco

La fuente geotérmica está formada por vapor sobrecalentado, se utiliza el proceso de conversión directa para generar electricidad, bien sea en un ciclo con condensación o sin condensación.

Yacimiento de agua sobrecalentada o vapor húmedo

La fuente geotérmica está formada por una mezcla líquido-vapor, con predominio de la fase líquida. La mayoría de las plantas que operan en estos yacimientos utilizan el sistema llamado de expansión súbita. En este tipo de instalaciones se utiliza un evaporador flash o recipiente de expansión donde se deja expandir bruscamente el fluido geotérmico, con lo que una parte del mismo se vaporiza de forma instantánea. También utiliza el sistema de dos etapas para mejorar el rendimiento térmico del proceso, recuperando parte del calor residual a través de la segunda etapa.

Yacimiento de salmueras

Este proceso utiliza un fluido secundario, generalmente un hidrocarburo como el isobutano o el pentano, como fluido de trabajo en un ciclo simple de turbina de vapor, usándose el fluido geotérmico para calentarlo. Tiene la ventaja de evitar los problemas de precipitación de sales, incrustaciones, corrosión, etc., al no utilizar directamente el fluido geotérmico en la instalación de producción de energía eléctrica. La principal desventaja es que los fluidos secundarios suelen ser caros e inflamables o tóxicos.

Energía hidráulica

Centrales de agua fluyente

Suelen ser de salto efectivo bajo y se construyen en ríos con suficiente caudal, pero al no tener capacidad de almacenamiento, están sometidas a variaciones en su capacidad de producción de energía eléctrica a los cambios de caudal del río con las estaciones del año. Utilizan turbinas de reacción.

Centrales de bombeo

Utilizan agua previamente bombeada hasta un embalse situado a una altura conveniente desde un embalse a menor altura para mover las turbinas. Para ello se utilizan los mismos generadores eléctricos que pueden funcionar como motores, mientras que las turbinas pueden hacerse funcionar a la inversa (sólo las de reacción). Así, cuando la demanda es baja, se puede producir electricidad en el embalse y el exceso de electricidad producido sobre la demanda se emplea para bombear el agua al embalse superior. A la hora de máxima demanda, se utiliza también el agua previamente bombeada.

Centrales de embalse o de regulación

Consisten en una presa que se construye cortando el cauce de un río, lo cual da lugar a la formación de un embalse que almacena el agua procedente de las precipitaciones y del deshielo. Una pared de menor altura que la máxima del embalse, situada delante de la presa, delimita lo que se denomina zona muerta y la toma de agua. La toma de agua divide el embalse en una zona útil desde donde se lleva el agua a las turbinas y la zona muerta. El volumen delimitado por la zona útil constituye la capacidad de regulación de la central y marca el tiempo de funcionamiento de la misma con un régimen de producción constante. El volumen de la zona útil también se utiliza como criterio de clasificación de las centrales: de regulación diaria, semanal, anual e hiperanual. Generalmente, el embalse se llena en las horas de menor demanda (suele ser por la noche) y se utiliza durante un número determinado de horas, en función de la capacidad almacenada. Las turbinas suelen instalarse a pie de presa, con lo que el salto viene dado por la altura del agua. Este tipo de centrales exigen obras civiles grandes y costosas, aunque se compensa por su larga duración.