¿Cómo funciona una central geotérmica?

En muchos lugares de la Tierra se producen fenómenos geotérmicos que pueden ser aprovechados para generar energía útil para el consumo. Estas fuerzas se desarrollan en el interior de la corteza terrestre, normalmente a profundidades de 50 km, en una franja llamada sima o sial; algunas de sus manifestaciones sobre la superficie son los volcanes activos.

Conforme descendemos hacia el interior de la corteza terreste se produce un aumento gradual de temperatura, estimado en 1 grado cada 37 metros de profundidad. Sin embargo, en determinadas zonas de nuestro planeta, por ejemplo en algunas islas volcánicas de Canarias, las altas temperaturas se encuentran a nivel de la superficie. En estos casos, es cuando una instalación geotérmica resulta más rentable.

Para aprovechar la energía geotérmica se recurre a sistemas similares a los empleados en energía solar con turbina, es decir, calentamiento de un líquido que puede tener distintas aplicaciones, pero que habitualmente se destina a producir vapor con el que se da impulso a la turbina, que a su vez mueve un generador eléctrico.

Los sistemas geotérmicos producen un rendimiento mayor con respecto a otros sistemas, y además tienen un costo de mantenimiento menor. De hecho, la única pieza móvil de una central geotérmica es el sistema de turbina-generador, y por tanto todo el conjunto tiene una vida útil más larga. Además, la energía utilizada está siempre presente, lo cual apenas implica variaciones, como sucedería en otros sistemas que dependen, por ejemplo, del caudal de un río o del nivel de radiación solar.

El funcionamiento de una central geotérmica es bastante simple: consta de una perforación practicada a gran produndidad sobre la corteza terrestre (unos 5 km), con objeto de obtener una temperatura mínima de 150º C, y en la cual se han introducido dos tubos en circuito cerrado en contacto directo con la fuente de calor.

Desde la superficie se inyecta agua fría a través de uno de los extremos del tubo, la cual se calienta al llegar al fondo formando vapor de agua y regresando a chorro a la superficie a través del otro tubo. En el extremo de éste está acoplada una turbina-generador que suministra la energía eléctrica para su distribución. El agua enfriada es devuelta de nuevo al interior por el primer tubo para repetir el ciclo.

A pesar de su sencillez, el sistema está pensado fundamentalmente para aplicaciones que no requieran un suministro de energía a gran escala, debido a las características geotérmicas de las rocas. Al contrario de lo que sucede con los metales, las rocas o la arena no tienen capacidad conductora del calor, es decir, la conservan, por eso si se utilizase una central geotérmica con intención de producir energía a gran escala llegaría un momento en que el proceso se detendría. El motivo, es que la sima del interior de la corteza terrestre donde está el calor aprovechable se va enfriando progresivamente conforme se le inyecta agua fría, y si el régimen de inyección es alto llegará un momento en que la sima ha cedido más calor del que puede recuperar, precisamente por su baja capacidad de conducir la temperatura. Este inconveniento impide el funcionamiento continuo de la central, deteniéndose a determinados intervalos hasta que la roca recupera una temperatura suficiente para reanudar el funcionamiento normal.

En algunas regiones de la tierra este inconveniente no se produce, porque las altas temperaturas están casi a flor de tierra, lo que permite extender tuberías en horizontal, en vez de en vertical, garantizándose que la recuperación de la temperatura de la roca o de la arena se realice casi a la par que su enfriamiento.

Escrito por: Tecnotrón

83 Comments:

  1. Raúl Saulés D.

    Hola Crichú, gracias por tu comentario. El tema de instrumentación es muy amplio, fué una de mis especialidades en C. F. E. México. Aunque éste tema, ha avanzado enórmemente con el uso de la electrónica, en lo básico puede ser tratado igual. La verdad que yo he quedado obsoleto por ese avance, pero en lo que te pueda ayudar, con todo gusto. Pero si preferiría que digas en específico que es en lo que quisieras trabajar.

  2. Raúl Saulés D.

    Hola Lucía
    Respecto a tu pregunta de como se construye una central geotérmica, no si tu pregunta está encaminada solo a la construcción y montaje de los equipos, o es también referente a la fabricación de los equipos.
    En la construcción el área de especialidad es básicamente desde el punto de vista civil, es como la construcción de tu casa. Basada en proyecto se inicia con la cimentación de los equipos, el principal es es turbogenerador y requiere atención especial. La mayor parte de los equipos están alojados en una casa de máquinas, que al igual que todos los equipos lleva una cimentación elaborada de concreto armado. Los materiales deberán ser de características específicas: el acero y su armado será de diámetro y distancias calculadas, y los agregados, la arena, la grava y el cemento deberán de cumplir con las resistencias calculadas. En cada ocasión que se realizan vaciados de concreto, se toman muestras del concreto en cilindros, que posteriormente se medirá su resistencia en relación al tiempo de curado, que que su resistencia va variando desde que se elabora hasta un máximo de 28 días, mas o menos.
    Al elaborar la cimentación de los equipos, se deberán colocar las tuberías necesarias para fluidos hidraúlicos y cableado eléctrico que queden inmersas en dicha cimentación, así también como las placas metálicas que servirán para sujetar y nivelar los equipos, éstas placas se colocan con tolerancias de milésimas de pulgadas, deben de ir muy exactas.
    Lucía, disculpa tengo cosas que hacer, en otro momento continuamos, y si tienes dudas de lo que escrito, por favor házmelas saber

  3. Hola estoy estudiando ingenieria en sistemas energeticos y tengo un curso en el cual me dejaron que debia explicar la funcion de una central geotermica, desde sus partes hasta como se distribuye. Si alguien me respondiera o me recomendaria sitios we en los que pueda estudiar se los agradeceria.

  4. muyinteresanteesto de laenergiageotermica yotengpo khacerunexposicion sobreese tema:-)

  5. Raúl Saulés D.

    Hola Maria Renee, Si te sirve de algo, ve por favor los comentarios de éste blog que escribí los días 22/02/2010 y 01/10/2010, si te hace falta más información, por favor hazmela saber por éste mismo medio y trataré de ayudarte con todo gusto.
    Y Ailyn, lo mismo para ti también.

  6. esta informacion sta genial grax a ustedes me saque un 10 no la pase a lamateriapero igual un 40 es un 10

  7. Muchas gracias Raúl, muy util tu información! :D

  8. Raúl Saulés D.

    Que bueno que te sirvió la información Maria. Saludos

  9. Raúl Saulés D.

    Hola, me permito recomendarles ampliamente un artículo que escribieron dos compañeros de la Gerencia de Proyectos Geotermoeléctricos de la Comisión Federal de Electricidad, en donde explican muy bién lo que es la Geotermia ligada a la generación de electricidad. La dirección es: http://www.revista.unam.mx/vol.8/num12/art91/dic_art91.pdf

  10. quien me ayuda con un trabajo sobre la energia geotermica mi hotmail es sebamoraaguilera@hotmail.com por fabor se los agradesco mucho.

    sebastian

  11. hola , me pueden ayudar , ¿cual es el motor de una planta geotermica? por favor

  12. Samu amaya, contestando a tu pregunta, en una central geotermica, el motor es el vapor, ya que atraves de el se genera energia, el flujo de vapor atraves de tuberia hace mover los alabes de una turbina y esta a su vez mueve el eje de un generador, provocando un campo magnetico y produciendoce la energia electrica.

  13. De primeras Raúl eres una maquina del tema. Pero informándome poco de la energía geotermica, dicen que vale para la climatización. El respecto al calor si lees los artículos se entiende perfectamente pero respecto al frío. Vale para el aire acondicionado ¿?. Pero, por que “produce electricidad” y con esa electricidad se consigue alimentar un climatizador corriente. ¿o mediante otra manera? Y otra cuestión. Cuanto puede valer para una casa normal? Se que dependera de los m^3 de la casa y de los metros de excavación. Pero tendran “unas tablas” por tantos metros excavados o asi ¿? Gracias de ante mano al que conteste las preguntas.

  14. Raúl Saulés

    Hola Txo, disculpa la tardanza en la respuesta. La energía geotérmica también es utilizada para el aire acondicionado. En tu primer pregunta: Produce electricidad porque la energía que contiene el fluido geotérmico es aprovechada para mover una turbina, a la cual está conectada un generador eléctrico, que transforma la energía mecánica del movimiento en energía eléctrica, tal vez tu estabas pensando que el fluido geotérmico (agua caliente ó vapor) es quién de manera directa produce la electricidad, pero no es así, es una conversión de energías. Para usar la energía geotérmica en acondicionamiento de aire (enfriamiento) se utilizan equipos llamados “de absorción”. La energía del fluido geotérmico es cedida a un gas que al pasar a la fase líquida logra esa disminución de temperatura, que es la que hace el efecto refrigerante. Para que se entienda mejor la manera como se efectúa ésta transferencia de energías y temperaturas, te sugiero veas el artículo de ésta liga: http://www.cientificosaficionados.com/energia%20solar/aire%20acondicionado.pdf En cuanto a costos, no tengo datos pero supongo que en la ciudad donde vives habrá empresas que te puedan ayudar con ello.

  15. hola soy matias queria preguntar como puedo fabricar una maqueta de la energia geotermica??

  16. tengo una pregunta exactamente en pocas palabras que es una planta geotérmica?? lo necesito aproximadamente hoy gracias! y saludes!

  17. Daniela, si lees los comentarios verás que tu pregunta ya ha sido convenientemente respondida.

  18. Daniela, dada la premura de tu solicitud, era imposible darte la respuesta en ese momento, pero si lees desde el inicio del blog, aquí encontrarás buenos comentarios que te ayudarán a tu tarea.

  19. hola
    me ha gustado bastante el articulo
    y me gustaria saber si una central geotérmica produce algun tipo de contaminación, he leido que es posible generar acido sulfidrico, dioxido de carbono pero no he leido en ningun lado en que parte del proceso se liberan y que se hacen con esos gases, si se tratan con algun tipo de filtro o se liberan a la atmosfera

    tambien tengo dudas sobre el agua subterranea, porque esta lleva una gran cantidad de sales, los que podrian dañar de alguna manera la turbina o los tubos por donde se transporta el agua, generar incrustaciones, entonces no se si se hace un tratamiento previo al agua o solo el “seperador” (tipo separador ciclonico) y estas sales quedarian en el agua en vez del vapor

    quizas son un poco especificas las preguntas, pero lo que más me interesa es lo de si provoca algun tipo de contaminación o daño al medio ambiente

  20. Hola Karla, si me permite haré unos comentarios a tu post.
    Dependiendo del tipo de turbina, los gases se liberan a la atmósfera.
    En una turbina de contrapresión, los gases se descargan junto con el vapor de escape, y si pudiesen tener algún efecto alrededor de esa descarga y dañar algo el entorno, un poco más por la temperatura del vapor de escape que por el sulfídrico, por cierto no sería mayor a unos 50a 60 metros a su alrededor.
    En una turbina de condensación, los gases incondensables son separados en el condensador y pueden enviarse a la atmósfera mediante una chimenea de unos 40 mts de alto, o también descargase en la parte inferior (succión) de los ventiladores de la torre de enfriamiento. En éstos casos no hay perjuicio alrededor de la central generadora.
    En el caso de las sales que contiene el fluido geotérmico. Para el caso de la turbina, efectívamente las sales se quedan en las gotas del agua que son extraidas en los separadores que se instalan antes de la turbina.
    Las tuberías que transportan el vapor hacia la turbina, solo se pueden incrustar cuando falla el control de nivel del separador del pozo y permite el paso del agua geotérmica hacia esas tuberías. En éstas tuberías se tienen instaladas trampas de agua, que colectan el condensado que se va generando a cada determinada longitud de la tubería.
    La turbina también es suceptible de tener incrustación por las sales, pero en CFE se ha implementado un “lavado de turbina” que consiste en inyectar una determinada cantidad de humedad (agua), junto con el vapor de alimentación a la turbina. Solo que éste proceso no lo conozco con mucho detalle, como pueden ser: carga de la unidad, cantidad de agua, localización de las tomas, etc. etc.
    En realidad las Centrales de generación de tipo geotérmico no provocan contaminación o daño al medio ambiente, siempre y cuando el agua de desecho se maneje adecuádamente. Generalmente ésta se reinyecta al subsuelo mediante el uso de los pozos que no tuvieron generación de fluido geotérmico, pero si deben tener buena permeabilidad, para aceptar el agua de desecho.
    Espero te resulte de utilidad.
    Saludos

  21. Raúl, muchas gracias por estar siempre dispuesto a responder las dudas de los usuarios de este post. Es un privilegio contar con el asesoramiento de un experto en este campo.

    Un cordial saludo de la dirección del blog.

  22. David, respecto a tu reciente pregunta, te sugiero revises los escritos de tu servidor de los días 22/02/2010 y 01/10/2010, creo ahí encontrarás la respuesta.

  23. hahahah ta bn chida!!!! yuupii voi a sacar 10 en mi tarea de geo hihihi xD me gusthaa mxo!!!!

  24. pz tiene mucha imformacion y esta muy esplicada y esto ayudo k isiera my tarea

  25. y muchisimas gracias por existir esta pagina con muchisima informacion

  26. alguien me podría decir algo sobre el mantenimiento que necesita una central geotérmica ?

  27. cuales son las partes de una central geotermica nesecito hacer un diagrama sobre sus partes xDD :$$

  28. Hola Josue. Las partes básicas de una central geotérmica son:
    Tuberías para conducción del vapor, secador de vapor, turbina, generador eléctrico, sistemas de regulación de velocidad de la turbina y de tensión del generador y subestación eléctrica. Ésta es la configuración básica de una unidad a contrapresión. Ésto es, que el vapor que pasó por la turbina se descarga directo a la atmósfera, y se puede usar un silenciador en el escape.
    Para una unidad de condensación, además de lo anterior, se tiene:
    Condensador de vapor, torre de enfriamiento, bombas de agua de condensado y de agua de circulación, compresores de aire para instrumentos y servicios, eyectores o bombas de vacio, sistema de lubricación para el turbogenerador, (tanque, motores, bombas, tuberías, instrumentos, etc.) , tableros de centros de control de motores, tableros de control, sistemas contra incendio.
    Dependiendo del tipo de generador, puede ser enfriado por aire o puede ser enfriado por Hidrógeno, por lo cual para éste último se requiere de un sistema para el control de éste.
    Esto es lo básico, espero te sea de utilidad-

  29. una planta geotermica hasta cuantos km puede producir energia

  30. Hola Sofía:
    Encuentro un poco vaga tu pregunta, o no bién definida.
    La energía eléctrica generada por una unidad geotermoeléctrica puede transportarse a varias decenas de kilómetros.
    Por ejemplo: La Central de Los Azufres en Michoacán envía su energía hacia la Ciudad de Morelia, situada aprox. a 80 km, y hacia la Ciudad de Celaya, Gto. con una distancia un poco mayor.
    La Central Cerro Prieto en B. C. envía su energía hacia la ciudad de Mexicali a más de 60 km. pero en un tiempo se entregó energía hacia EEUU a una distancia mayor.
    Por otro lado, tal vez tu pregunta sea en el sentido de distancias entre los pozos productores y la unidad.
    En éste caso se tienen conducciones de vapor de 3 km y más en ámbos campos.
    Serán éstas las respuestas a tu pregunta ??
    Saludos

  31. Excelente artículo, me ha servido de mucho.
    Gracias!
    Francisco

  32. Hola Raul, veo qu eres un experto en el tema me ineresa saber donde puedo conseguir informacion sobre centrales geo termicas en concreto sobre los temas de analisis de tuberias
    Analisis de sistemas completo
    Y aspectos de mantenimiento y seguridad
    de antemano te agradezco la atencion prestada

  33. Hola Sergio, gracias por tu comentario, pero no soy experto, conozco un poco solamente.
    De análisis de tuberías, le preguntaré a mi hermano, él si es experto, y te lo hago saber.
    Desconozco de que trata el Análisis de sistemas completo.
    Y de mantenimiento y seguridad, no tengo algo en éste momento. Lo investigo y te lo hago saber en unos días.
    Saludos

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