UNIVERSIDAD MICHOACANADE SAN NICOLS DE HIDALGO

DIVISIN DE ESTUDIOS DE POSGRADOFACULTAD DE INGENIERA QUMICA

Proyecto Matemtica Simulacin de los perfiles de Temperatura en el subsuelo para determinar la profundidad de un depsito para una bomba de calor geotrmica

Presentado por:

JAIME ANDRES GOMEZ DURANA:

Dr JOSE MARIA PONCE

MCIQDIVISIN DE POSGRADO DE ING. QUIMICAUMICHMorelia, Mich. Julio 2011

INTRODUCCINUna de las grandes limitantes de las bomba de calor (o circuito frigorfico) es el sumidero donde se deposita el calor, en el caso de los equipos de enfriamiento, como el aire acondicionado, frigorficos, o refrigeradores es el sumidero, el funcionamiento de estos exige tener un sumidero para liberar el calor, usualmente es el aire del ambiente, y este comnmente sobre exigiendo al compresor, una de las alternativas planteadas es la bomba de calor geotrmica, Se trata de una energa inagotable que se encuentra almacenada debajo del suelo en forma de calor (o sumidero) a una temperatura constante durante todo el ao. en lugares donde existen cambios variados en la temperatura a lo largo del ao por las temporadas, este sistema tiene importantes ventajas, pues permite obtener refrigeracin, calefaccin con la misma instalacin Figura 1.

Figura 1 Circuito geotermico Invierno y VeranoEl funcionamiento es como sigue:

1. Se circula el fluido del circuito geotrmico (agua-glicol) 2. Se calienta (o enfra) fluido de trabajo (agua) con el fluido del circuito geotrmico3. Se comprime el fluido de trabajo y se lleva al circuito en la superficie, obteniendo vapor de alta presin.4. El circuito en la superficie transfiere energa al ambiente cuando la temperatura ambiente es menor (invierno) o recibe calor cuando la temperatura ambiente es mayor que la de la tierra (verano)5. el vapor es enfriado por el fluido del circuito en la superficie6. el fluido se descomprime

Figura 2. Bomba de calor geotrmicaExistes dos tipos de captacin, horizontal y vertical como muestra la Figura 2

Figura 3 Circuito horizontal y circuito verticalLos sistemas de captacin vertical son ms eficientes pero sus costos en comparacin son demasiado elevados, esto presupone gastos de inversin elevados lo que hace que esta tecnologa aun no sea tan popular, por lo tanto se evala la solucin ms econmica que son las captaciones horizontales.Para diferentes pocas del ao se tiene que la temperatura del suelo vara y a profundidades muy grandes >100 m la temperatura comienza a aumentar 1C por cada metro, pero, por eso en el presente proyecto se evala una ciudad modelo (Nebraska) por contar con las cuatro estaciones y tener temperaturas muy fras (