Yacimientos hidrotérmicos

Sistemas geotérmicos

Sistemas hidrotérmicos
Disponen de agua en su interior, normalmente procedente de deshielos o de la lluvia. En función de la fase en que se encuentre el agua se clasifican en: sistemas con predominio de vapor de agua y sistemas con predominio de agua líquida. Estos son los únicos sistemas que han superado las etapas de investigación y desarrollo experimental Generalmente, cuando el fluido alcanza la superficie, se transforma en vapor, debido a la disminución de la presión durante el ascenso. Las carácterísticas del vapor de los sistemas de alta entalpía hacen que éstos sean apropiados para generar energía eléctrica. En los sistemas de baja entalpía, con temperaturas menores de 100 ºC, la aplicación más idónea es el calentamiento de algún fluido.

Sistemas geopresurizados

El fluido en los sistemas geopresurizados, generalmente agua líquida, se encuentra sometido a presiones que pueden alcanzar hasta 100 MPa. Sin embargo, las temperaturas no suelen ser excesivamente altas. 

Sistemas de roca caliente seca

Se caracterizan por estar constituidos por rocas impermeables, con temperaturas entre 150 ºC y 300 ºC, y por carecer de acuífero. La impermeabilidad del sistema, su baja conductividad térmica y la carencia de un fluido que lo recorra constituyen el escollo principal para su explotación.

Clasificación de los dispositivos de captación

El aprovechamiento de los yacimientos geotérmicos depende de la entalpía del mismo, si la entalpía es alta, el aprovechamiento se lleva a cabo en plantas térmicas de diseño específico.

Sistemas de conversión directa

Se utilizan en aquellos yacimientos hidrotérmicos donde predomina el vapor seco. El vapor supercalentado que llega a la superficie se emplea directamente, después que las partículas sólidas y los gases no condensables hayan sido separados, para accionar una turbina que, gracias a un generador mecánicamente conectado a ella, produce corriente eléctrica. El vapor, una vez pasa por la turbina de expansión, se dirige a un condensador donde se convierte en agua líquida saturada. Al agua obtenida en el condensador se la hace pasar por una torre de enfriamiento para que sirva de fluido refrigerante y, el resto, se inyecta de nuevo en el acuífero. El rendimiento termodinámico es pequeño. Los sistemas de conversión directa son los más simples.

Sistemas de expansión súbita de una etapa

 Los sistemas de expansión súbita de una etapa se emplean en los yacimientos hidrotérmicos donde predomina el agua líquida. El agua puede expansionarse súbitamente durante el ascenso a la superficie o mediante el empleo de un recipiente de expansión, originando que parte del líquido se evapore instantáneamente. Por tanto, es necesario utilizar un separador de fases que permita dirigir el vapor hacia la turbina y el agua no evaporada hacia el acuífero.

Sistemas de expansión súbita de dos etapas

 Los sistemas de expansión súbita de dos etapas se emplean en los yacimientos hidrotérmicos donde predomina el agua líquida con bajos contenidos de impurezas. Mejoran el rendimiento de los sistemas de expansión de una etapa. Las diferencias de los sistemas de una etapa frente a los de dos etapas se encuentran en la existencia de dos etapas de expansión del agua que llega a la superficie desde el acuífero y en que la turbina dispone de dos cuerpos. En los sistemas de evaporación súbita de dos etapas, el vapor obtenido en la primera expansión se dirige al cuerpo de alta presión de la turbina, mientras que el líquido obtenido en el primer separador de fases es de nuevo. El vapor resultante de la segunda expansión es conducido al cuerpo de baja presión de la turbina, mientras que el agua residual se inyecta de nuevo en el acuífero. El vapor se dirige a un condensador donde se convierte en agua líquida saturada. El resto del proceso es similar al de los sistemas anteriormente descritos. Hay que señalar que los sistemas de dos etapas incrementan el rendimiento de los sistemas de una etapa en casi un 40%. Sin embargo, requieren mucho más fluido, para generar una misma potencia.

Sistemas de ciclo binario

 Los sistemas de ciclo binario pueden ser utilizados en los yacimientos hidrotérmicos de entalpía media, donde predomina el agua líquida. Este tipo de plantas emplean un segundo fluido de trabajo, con un punto de ebullición inferior al del agua, los cuales se evaporizan y se usan para accionar la turbina. Estos sistemas, además de presentar la ventaja de permitir utilizar yacimientos geotérmicos de temperaturas medias, admiten la explotación de yacimientos con acuíferos con un mayor porcentaje de impurezas. El líquido extraído del acuífero, una vez ha cedido su calor al fluido de trabajo en el intercambiador de calor, retorna de nuevo al yacimiento. El fluidosecundario trabaja de acuerdo con el ciclo convencional Rankin. El fluido de trabajo, transformado en vapor recalentado a su paso por el evaporador, se dirige a la turbina con el objeto de accionarla. El generador, mecánicamente acoplado a la turbina, es el encargado de generar electricidad. Los gases del fluido de trabajo, una vez se expanden en la turbina, se condensan en un intercambiador de calor. El intercambiador es refrigerado con agua mediante un circuito que dispone de refrigeración. Las plantas de ciclo binario se construyen generalmente en unidades modulares de pequeño tamaño