Estudio de fracturamiento-fallamiento y campo de deformación actual y modelos numéricos apoyados con sísmica y geofísica de exploración en los campos geotérmicos de Cuitzeo, Michoacán, Rancho Nuevo, Guanajuato, Las Derrumbadas, Puebla, y Volcán Tacaná, C

Número de proyecto

P17

Título de proyecto

Estudio de fracturamiento-fallamiento y campo de deformación actual y modelos numéricos apoyados con sísmica y geofísica de exploración en los campos geotérmicos de Cuitzeo, Michoacán, Rancho Nuevo, Guanajuato, Las Derrumbadas, Puebla y Volcán Tacaná, Chiapas

Tipo de proyecto

Estratégico

Línea de investigación

Desarrollo e innovación de técnicas de exploración

Responsable de proyecto

Víctor Hugo Garduño Monroy

Institución

Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, UMSNH

Instituciones y/o empresas asociadas

Instituto de Geofísica, Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM

Antecedentes y justificación

El CVTM tiene una distribución bastante homogénea con una dirección general E-O que se extiende por más de 900 km, desde las costas del Pacífico hasta las costas del Golfo de México (Fig. 1). El CVTM inició su formación hace 14 Ma (Mioceno) y sigue activo en la actualidad (Pasquaré et al., 1991, Ferrari et al 2012). Las rocas del Cinturón Volcánico comenzaron a ser afectadas por un sistema de fallas hace aproximadamente 12 Ma, la geometría del fallamiento respondió a un campo de esfuerzos de tipo extensivo (Mosser, 1972; Pasquare et al., 1987; Suter et al., 2001).

EL CVTM está emplazado sobre tres grandes bloques del basamento que se han formado por la fragmentación de la placa Norteamericana precisamente a la altura del CVTM, estos son el bloque Jalisco, el bloque Michoacán y el Bloque Guerrero (Johnson and Harrison 1990). El bloque Jalisco está delimitado por los grabens de Colima y Tepic-Zacoalco y la subducción de la Placa Rivera. El bloque Michoacán está delimitado al norte por el Sistema de Fallas Chapala-Oaxaca, al oeste por el graben de Colima y al sur por la subducción de la Placa de Cocos. El bloque Guerrero está delimitado al sur por el sistema de fallas Chapala-Oaxaca de orientación E-SE, formado por fallas laterales izquierdas. Al norte por el sistema Chapala-Tula formado por una serie de fallas orientadas E-O y NE-SO, muchas de ellas con evidencias de actividad sísmica reciente. Esta actividad ha sido registrada en Acambay en 1912, Ms=6.7 (Urbina y Camacho, 1913), Cardonal en 1976 Mw=5.1 (Suter et al, 1996), Maravatio en 1979 Mb= 5.3 (Astiz, 1980), y en Morelia 2007 Ms= 3.8. Todos estos sismos tienen epicentros en fallas con orientación E-O (Morelia-Acambay) con mecanismos focales transtensivos izquierdos, mostrando una dirección del campo de esfuerzos que varía de N0° a N328°. El vulcanismo del campo geotérmico de Los Azufres se encuentra dentro de este campo de esfuerzos regional (Pasquare et al., 1987; Suter et al., 1992; 1995; Garcia-Palomo et al., 2000; Ego y Ansan, 2002).

Localización de las zonas de estudio y datos geológicos

Las zonas de Cuitzeo Mich., Rancho Nuevo, Gto., y Las Derrumbadas, Puebla, se localizan dentro del Cinturón Volcánico Transmexicano (CVTM), la primera y segunda formando parte de las depresiones E-O y NE-SW del CVTM, mientras que el volcán Tacana se localiza en el estado de Chiapas y siendo parte del vulcanismo de la subducción en Centro América e influenciado por el sitema de fallas Tagua- Polochic (Fig. 1).


Fig. 1. Localización de las dos zonas de estudio, Cuitzeo y Cerritos Colorados en el contexto del CVTM

Desde el punto de vista regional los campos geotérmicos de Cuitzeo se encuentra localizados en la intersección de dos sistemas estructurales, por un lado el Sistema de Fallas E-W de Morelia Acambay (MAFS) y por el otro el sistema de fallas NNW-SSE de Taxco-Querétaro (TSMA), ambos juegan un papel básico en la región al definir la geometría del fracturamiento y fallamiento, distribución del vulcanismo y los procesos hidrotermales. El sistema de fallas y fracturas NO-SE es el más antiguo, afecta a las rocas del Mioceno y Oligoceno de la Sierra de Mil Cumbres y se correlaciona con el sistema de fallas Taxco-Querétaro (Figs. 2 y 3). El sistema de fallas y fracturas E-O es el más joven con generación de vulcanismo monogenético que corta aparatos volcánicos de 700 mil años de edad (Pleistoceno Temprano) en la región de Queréndaro. A continuación se realiza una descripción de estos dos sistemas en la región de estudio.

Sistema de estructuras NO-SE

En el mapa regional elaborado en este proyecto, se puede apreciar claramente, que la Sierra de Mil Cumbres y la Sierra del Fraile son dos secuencias volcánicas formadas de una serie de rocas que sobreyacen tanto a rocas vulcano-sedimentarias del Jurásico con metamorfismo de esquistos verdes, como a rocas vulcano-sedimentarias del Cretácico Superior-Eoceno (Capas Rojas) (Pasquare et al., 1991). Los fechamientos realizados en estas rocas extrusivas van desde 18 Ma hasta 7 Ma. Dentro de la secuencia extrusiva de Mil Cumbres observamos paquetes andesíticos formados por derrames y de brechas volcánicas de carácter andesítico y dacítico, se observan flujos piroclásticos bien soldados (ignimbritas) y productos de caída relacionados con estructuras caldéricas, éstos sobre todo en la región de Huajumbaro (La Venta) y en las presas de Pucuato y Sabaneta (detalles en el informe vulcanológico). Todas estas rocas están afectadas por estructuras NO-SE y N-S, a pesar de que su límite norte, está controlado por el sistema de fallas Morelia-Acambay de dirección E-O.

El análisis del mapa estructural regional de la zona de estudio resalta que las estructuras NO-SE controlan y desplazan a los graben y semigraben de Cuitzeo y Maravatío que tiene una orientación E-O. Hacia el oeste, la falla Tztzio-Valle de Santiago revela una componente lateral derecha, que se corrobora en cierta medida con la falla paralela de Huajumbaro-Zinapécuaro. El sistema NO-SE se pierde dentro del campo geotérmico de Los Azufres, sin embargo, reaparece al norte, entre los poblados de Maravatío y Ciudad Hidalgo, en una depresión lacustre que se manifiesta con el surgimiento de conos volcánicos monogenéticos. Por lo tanto, estas estructuras son las responsables de haber conformado la depresión de Maravatío-Ciudad Hidalgo, que en su flanco SO está limitada por la Sierra de Mil Cumbres y en su borde oriental por el alto de la Sierra de Chincua-Tlalpujahua.

Las zonas de estudio que se abordaran en este proyecto constituyen dos áreas que han sido poco desarrolladas desde el punto de vista geotérmico, en los primeros años (80’s) de la geotermia en México se intentó perforar el campo de Araro, sin embargo las técnicas de perforación y el bajo conocimiento respecto a donde se aloja el yacimiento geotérmico no permitieron su correcta explotación, siendo por ahora solo un aprovechamiento en la parte de salud y de recreación. Por otro lado en Cerritos Colorados, por la mala información a la sociedad e intereses de los que manejan los bienes raíces han logrado frenar el desarrollo de un campo geotérmico que podría ser el segundo campo geotérmicos de México, ello debido a que contiene todo el escenario para contar con un excelente campo geotérmico, como son una cámara magmática activa, una buen acuífero, excelentes estructuras y una actividad sísmica que mejoran el potencial del campo.

Sistema de estructuras E-O

Son las estructuras más claras tanto a nivel regional como en el campo geotérmico de Los Azufres. Regionalmente, conforman el graben de Cuitzeo al poniente y el de Maravatío al oriente, ambos separados por la depresión de Maravatío-Ciudad Hidalgo. La depresión de Cuitzeo está conformada por una serie de fallas normales que generan una rotación en todas las rocas del Mioceno y Pleistoceno, denotando la presencia de fallas lístricas que generan el basculamiento de bloques. Por el contrario, en Maravatío la depresión E-O no muestra fallas con geometría lístrica sino falla E-O con movimiento traslacional izquierdo.

En el borde norte del bloque que conforma la Sierra de Mil Cumbres, el fallamiento E-O Morelia-Acambay, permitió el emplazamiento de más de 10 conos monogenéticos (región de Queréndaro). Los aparatos y lavas extravasados a lo largo de la falla fueron afectados por movimientos posteriores de la misma, al menos después de 700 ka fecha encontrada en el vulcanismo de esta zona. En la región de Araro, se encuentra una secuencia lacustre con cerámicas prehispánicas, que fue levantada del nivel del lago actual por más de 20m, evidenciando un movimiento de las estructuras E-O durante tiempos históricos. Dentro del campo geotérmico de los Azufres, las estructuras E-O, más sobresalientes son las de Agua Fria y las de Maritaro. Estas dos fallas son estructuras que tienen continuidad con las fallas de Queréndaro y Araro, respectivamente. Las longitudes de los segmentos de estas fallas dentro del campo son de varios kilómetros con saltos de más de 200m. Tomando en cuenta sus longitudes se puede deducir una magnitud potencial para sismos futuros de 5 y 6 grados.

Del análisis del fracturamiento en el Modelo Digital de Terreno se obtiene que el fracturamiento más representativo de toda la zona de estudio varíe de N80° a N100°, lo que corrobora la dirección principal del fracturamiento reciente. Sin embargo, también se aprecian fracturas con dirección NNO-SSE y las NE-SO.

Sistema de estructuras NE-SO

Las estructuras NE-SO destacan dentro del CVTM y los bloques de Guerrero y Michoacán. En Michoacán son las responsables de la distribución espacial del vulcanismo monogenético del Corredor Tarasco, el cual llega a alinear en una sola estructura a más de 60 conos, con una orientación que varía de N35º a N45º. En la zona de estudio y principalmente en las rocas del Mioceno, estas estructuras tienen morfología de fallas normales. En la Sierra de Mil Cumbres, las fallas NE-SO se observan claramente, pero no denotan la geometría del tipo de falla. Estas estructuras también son visibles en la Sierra de Santa Inés, al norte del campo geotérmico. Por el contrario en el campo geotérmico de Los Azufres solo se observa con claridad un pequeño graben (Tejamaniles).

Este proyecto se justifica debido a que los campos geotérmicos de Cerritos Colorados y de Cuitzeo, se encuentra localizado del CVTM y que responden a la subducción de la placa de Cocos. Además de estar comprometidos con segmentos de fallas intraplaca que a su vez han y están generando una importante actividad sísmica. Toda esta deformación frágil y la actividad sísmica, seguramente le darán un mayor potencial geotérmico al fracturamiento que contiene a los diferentes yacimientos geotérmicos, el de Cuitzeo más asociado a fallas normales y el de Cerritos Colorados respondiendo a una caldera resurgente comprometida además con una tectónica activa que genera estructuras NO-SE.

La zona de Rancho Nuevo es una zona nueva que nace en abril del 2014 en las planicies del Bajío, al este de Celaya. Geológicamente se localiza en planicies que han sido formadas por dos sistemas importantes de fallamiento, el más claro es el NNW-SSE que forma parte del sistema de fallas Taxco Querétaro y que se trata de fallas normales con una componente derecha. En este sistema se distinguen dos zonas que son visibles tanto en anomalías magnéticas como en rasgos superficiales, al este en la ciudad de Querétaro son las fallas NNW-SSE que forman las depresiones y fallas de esa localidad y que están asociadas a los procesos de subsidencia creep falla tanto de Celaya como de Querétero. Hacia el oeste está la falla regional Tzitzio-Valle de Santigo, que hacia el sur se aprecia por ser una zona de ausencia de magmatismo en el CVTM, mientras que en el norte da lugar al vulcanismo de Valle de Santiago, formado por más de diez maars. Se trata de una manifectación puntual donde la actividad hidrotermal está hecha de agua, vapor, gases y material de alteración. Se miden hasta 92° C.

Las Derrumbadas corresponde a una zona geotérmica, ya explorada por la Gerencia de estudios Geotermoeléctricos, pero que en sus estudios de exploración de subsuelo resulto un campo de baja temperatura. Geologicamente se trata de un campo volcánico donde existen domos daciticos, volcanes de lava, conos de escoria y gran actividad de maars. Los domos daciticos son los más espectaculares en altura y se observa en ellos resurgencias acompañados de depósitos de avalanchas y flujos piroclásticos. .No obstante tener edades antiguas del Pleistoceno, existen fuertes indicios de que parte de este vulcanismo tenga edades del Holoceno.

El Volcán Tacana

El volcán Tacana se encuentra en la intersección de tres ambientes tectónicos, por un lado forma parte del arco volcánico de Centroamérica, donde la Placa de Cocos subduce por debajo de una placa que podría ser parte de la de Norteamérica, por otro el sistema de fallas de Motagua Polochic. Así el volcán Tacana podría estar dentro de una coña donde el campo de esfuerzos es complejo, paro más en un campo compresivo que le otorgan al volcán un índice de potencial sísmica alto, ya que la cámara magmática se encontraría en un estado de gran acumulación de energía.

El volcán tiene una altura de más de 4100msnm, el estratovolcán se levanta sobre un basamento Paleozoico, sobre el cual se desarrolla una serie de estratovolcanes que en muchos de los cosos terminaron por formar grandes edificios caldericos.

Desde el punto de vista geotérmicos los estudios de la gerencia de Proyectos geotermoelectricos y en especial lo de De La Cruz y Hernández (1985), mostraron un potencial geotérmico muy potencial. Sin embargo no existe por ahora ningún estudio que ayude a entender la relación entre el vulcanismo y el fallamiento.

Objetivos y metas

Realizar un estudio del fracturamiento y fallamiento para definir la geometría de ellos y los campos de esfuerzos que se encuentran asociados a los yacimientos geotérmicos de la zona de Cuitzeo (Yacimiento de Baja entalpia), Las Derrumbadas, Rancho Nuevo y Volcán Tacana.

Prueba de sonda para medición de flujo de calor somero en zonas geotérmicas

Número de proyecto

P23

Título de proyecto

Prueba de sonda para medición de flujo de calor somero en zonas geotérmicas

Tipo de proyecto

Estratégico

Línea de investigación

Desarrollo e innovación de técnicas de exploración

Responsable de proyecto

Víctor Hugo Garduño Monroy

Institución

Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, UMSNH

Instituciones y/o empresas asociadas

Geocónsul, S.A. de C.V.

Hot Dry Rocks Pty Ltd, HDR

Antecedentes y justificación

La medición del flujo de calor de origen geotérmico, su mapeo y la elaboración de mapas locales, regionales o nacionales de su comportamiento y anomalías, es una de las fases iniciales fundamentales en la exploración geotérmica, ya que aquellas zonas con alto flujo de calor son las más atractivas para su exploración posterior con más detalle, principalmente cuando se exploran recursos geotérmicos de roca seca caliente y/o recursos de tipo hidrotermal sin manifestaciones termales superficiales (probables yacimientos ciegos). En un mapa de flujo de calor de una zona o región pueden destacarse zonas anómalas de calor que correspondan a fuentes de calor en el subsuelo, de manera análoga a la que los métodos geofísicos convencionales delinean anomalías gravimétricas, magnéticas, eléctricas o sónicas que pueden asociarse con un posible sistema geotérmico en el subsuelo.

La barrera principal para medir flujo de calor geotérmico a niveles someros es la perturbación térmica de los ciclos diurno y estacional de la temperatura en la superficie terrestre. Por lo tanto, el procedimiento convencional es perforar pozos de gradiente a profundidades de 100 metros o más a fin de evitar tal perturbación. Este procedimiento es relativamente costoso, porque implica el uso de un equipo de perforación similar a los empleados en minería o en la perforación de pozos de agua. Así, un método que permita calcular el flujo de calor geotérmico a partir de mediciones con sondas a escasa profundidad, haría más expedita y menos costosa la obtención de mapas de flujo de calor.

Por lo menos desde 1950 se han desarrollado sondas para medir flujo de calor en el océano (Bullard, 1954; Gerald et al., 1962). Esas primeras sondas evolucionaron hacia la llamada sonda Lister, que podía medir la conductividad térmica in situ. En tierra, Sass et al. (1981) construyeron una sonda para medir flujo de calor durante la perforación de pozos, lo que se hacía interrumpiendo la perforación. También se han empleado sondas para medición somera de temperatura en la exploración de sistemas geotérmicos convencionales, donde usualmente hay elevados flujos de calor y altos gradientes térmicos que hacen fácilmente detectables las anomalías. La mayoría de estas sondas requieren insertar los termistores a 1 o 2 metros de profundidad y dejar que la temperatura se equilibre. Más recientemente, Coolbaugh et al. (2007) describieron una metodología para detectar sistemas geotérmicos ciegos (sin manifestaciones termales superficiales) mediante la medición de temperatura a 2 m de profundidad con sondas que contenían termómetros con resistencias de platino. Una variante posterior del método (Coolbaugh et al., 2010) permite detectar anomalías del orden de ±0.5°C a 2 metros de profundidad.

El flujo de calor conductivo es producto del gradiente térmico y de la conductividad térmica. El flujo de calor promedio en los continentes es de 0.06 W/m2 (específicamente de 65 mW/m2, de acuerdo con Pollack et al., 1993), mientras que el gradiente térmico promedio es de unos 25°C por kilómetro de profundidad (0.025°C/m). Las anomalías de flujo calor que pueden ser de interés en la exploración geotérmica empiezan con valores 25% superiores al promedio. Por lo tanto, la temperatura promedio del terreno a un metro de profundidad tendría que ser al menos 0.006°C superior al promedio de 0.025°C para resultar de probable interés geotérmico. Para detectar una variación tan pequeña, se requiere una sonda y una metodología que resulten dos órdenes de magnitud más sensibles que la descrita por Coolbaugh et al. (2010).

Motivación

El flujo de calor conductivo es probablemente la única manifestación superficial medible del estado térmico de la corteza terrestre en un sitio determinado. Sin embargo, el componente geotérmico del flujo de calor (en promedio de unos 0.06 watts por metro cuadrado, como se indicó arriba) es enmascarado por la irradiación solar (el máximo promedio diario es de unos 300 W/m2) a niveles someros. Por ello, como se indicó antes, las mediciones de flujo de calor deben realizarse en pozos a un mínimo de 100 metros de profundidad, es decir más allá del nivel de influencia del ciclo estacional de la temperatura superficial.

La compañía Hot Dry Rocks (HDR), que es uno de los participantes de este proyecto, ha estado desarrollando y probando una herramienta para detectar variaciones del flujo de calor geotérmico a partir de mediciones realizadas a un máximo de 1.5 metros de profundidad (Beardsmore, 2012). La idea es registrar datos de series de tiempo y utilizar un filtrado de frecuencias para revelar variaciones en la señal de origen geotérmico enmascarada por la señal solar variable en el tiempo. El objetivo es detectar variaciones en el orden de una centésima de watt por metro cuadrado (0.01 W/m2), lo que significa una sensibilidad varios órdenes de magnitud mayor que las sondas de temperatura somera existentes en el mercado.

HDR ha diseñado, fabricado y calibrado un juego de doce sondas prototipo, que se han probado en condiciones reales del terreno en Australia, y que mediante este proyecto se probarían también en varias zonas geotérmicas de la República Mexicana. Estas pruebas contribuirán al diseño final de una sonda que eventualmente podría utilizarse de manera estándar como una herramienta geofísica adicional a las usadas convencionalmente en la exploración de nuevas zonas geotérmicas, particularmente en aquellas que carecen de manifestaciones termales superficiales, conocidas como sistemas geotérmicos ciegos. Adicionalmente, permitirían obtener datos puntuales de flujo de calor en esas mismas zonas geotérmicas de México.

Objetivos y metas

El objetivo general del proyecto es probar prototipos de sondas para medición somera de temperatura y definir datos de flujo de calor geotérmico en algunas zonas de México.

Los objetivos específicos y metas son las siguientes:

  • Probar y evaluar en condiciones reales de campo el prototipo más novedoso de sondas para medir temperaturas someras y definir flujo de calor geotérmico.
  • Identificar problemas o mejoras que puedan integrarse al diseño final de la sonda cuyo uso pudiera estandarizarse en mediciones futuras.
  • Obtener mediciones puntuales de flujo de calor geotérmico en las zonas y campos geotérmicos de Los Humeros y Acoculco, en el estado de Puebla, y Los Azufres y Simirao en el estado de Michoacán.
  • Comparar esas mediciones de flujo de calor geotérmico con datos previamente conocidos, y asociarlas con las características geológicas y geotérmicas conocidas en cada zona y campo geotérmico.
  • Definir una metodología para ofrecer eventualmente un servicio de exploración estandarizado a posibles clientes públicos y privados de México y del extranjero, que podría ampliarse a la exploración minera y a la búsqueda de otras fuentes de calor en el subsuelo.
  • Formar recursos técnicos y humanos en el CEMIE-Geo capaces de ofrecer eventualmente el servicio mencionado, en conjunto con la firma HDR.
  • Dejar instalado y operando en la UMSNH para el CEMIE-Geo el equipamiento siguiente: Prensa de carga GDS, Celda triaxial con componentes y empaques, Emisor-receptor de ondas sísmicas, Osciloscopio digital TDS2000C Tektronix, Transductores panamétricos V153-RM Olympus, Bastidor 50-C5902/FR con célula Hoek y accesorios para el bastidor, Cortadora tipo 45-D0536, Máquina para extracción de testigos tipo 45-C0330, Máquina pulidora de muestras tipo M 55-C0201/B, Porosímetro automatizado de mercurio, Bomba de vacío, Regulador de gas de dos fases, Estándar de material de referencia de baja presión, Bandeja para derrame de mercurio, Equipo para ensayo de tracción indirecta, Mini grúa de techo de 1000 kg de capacidad, Computadora de escritorio y mobiliario y equipo básico de laboratorio.

El programa general de trabajo constará de cuatro fases generales, que se llevarán a cabo en un total de tres etapas de seis meses naturales cada una, tal como se indica en el cronograma del punto X. El proyecto arrancará en la segunda etapa del CEMIE-Geo y terminará en la cuarta etapa, por lo que en la primera etapa no habrá actividades. Las cuatro fases del proyecto son las siguientes:

  • Fase 1 (Etapa 2 del CEMIE-Geo): Integración del grupo de trabajo y definición de la logística para desarrollar el proyecto.
  • Fase 2 (Etapas 2 y 3 del CEMIE-Geo): Los Azufres y Simirao, Mich. Instalación, monitoreo y recuperación de sondas, procesado e interpretación de datos recuperados.
  • Fase 3 (Etapas 3 y 4 del CEMIE-Geo): Los Humeros y Acoculco, Pue. Instalación, monitoreo y recuperación de sondas, procesado e interpretación de datos recuperados.
  • Fase 4 (Etapa 4 del CEMIE-Geo): Elaboración de un informe técnico final y un informe geotérmico de las zonas evaluadas.

Exploración sísmica pasiva y magnetotelúrica en los campos geotérmicos de Tulancingo-Acoculco y Volcán Ceboruco

Número de proyecto

P24

Título de proyecto

Exploración sísmica pasiva y magnetotelúrica en los campos geotérmicos de Tulancingo-Acoculco y Volcán Ceboruco

Tipo de proyecto

Estratégico

Línea de investigación

Desarrollo e innovación de técnicas de exploración

Responsable de proyecto

Francisco Javier Núñez Cornú

Institución

Centro de Sismología y Volcanología de Occidente, Universidad de Guadalajara, UDG

Instituciones y/o empresas asociadas

Instituto de Geofísica, Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM

Goethe Universitat Frankfurt am Main, Alemania

Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, CICESE

Universidad de Granada, España

Universidad de Lisboa, Portugal

Antecedentes y justificación

El presente proyecto constituye una propuesta a ser desarrollada dentro del portafolio de proyectos del Centro Mexicano de Innovación en Energía Geotérmica (CEMIE-Geo) dentro de la convocatoria CONACYT – SENER – SUSTENTABILIDAD ENERGÉTICA – 2013 – 01.

De acuerdo a la Ley para el Aprovechamiento de las Energías Renovables y el Financiamiento de la Transición Energética, la proyección en el uso de energías renovables hecha para el año 2026 en México debe alcanzar el 35% en la generación de electricidad por medio de energías clasificadas como limpias. De entre las energías renovables que se consideran en el Plan de Desarrollo se encuentra la energía geotérmica, la cual ha sido explotada en el país por más de 50 años. En la actualidad la energía geotérmica representa casi 1 GW de la potencia eléctrica generada por CFE. Existen estimaciones preliminares que México tiene un potencial de explotación de potencia geotérmica de hasta 24.7 GW. Estos valores hacen clara la necesidad de invertir en desarrollos geotérmicos.

En este proyecto estratégico se pretenden cubrir los objetivos del CEMIE-Geo con proyectos de campo demostrativos en las zonas geotérmicas de Tulancingo-Acoculco y Volcán Ceboruco. Estos campos geotérmicos han sido objeto de estudios geológicos, geoquímicos y geofísicos previos. Sin embargo, se han recomendado que los estudios de estas zonas sean complementados con más estudios geofísicos.

Motivación

Uno de los pasos prominentes en un programa de evaluación geotérmica en una zona local consiste en la aplicación de algunas técnicas de exploración geofísica, geológica y geoquímica designadas para localizar reservorios específicos. Estas técnicas de exploración detectan la presencia de inhomogeneidades en las propiedades físicas del subsuelo, que pueden ser medidas como anomalías medibles desde la superficie.

Algunos de los parámetros físicos susceptibles a ser medidos incluyen la temperatura, conductividad eléctrica, las propiedades elásticas, densidad y susceptibilidad magnética. Las anomalías de estas propiedades proporcionan información valiosa en el tamaño, forma y profundidad de las estructuras geológicas que constituyen un reservorio geométrico, y algunas veces de la fuente de calor. Muchos de los objetivos en la exploración geotérmica pueden ser alcanzados por medio de los métodos geofísicos. Las prospecciones geofísicas están destinadas a obtener indirectamente, de la superficie o a profundidades someras, los parámetros físicos de los sistemas geotérmicos.

En un sistema geotérmico existen cuatro elementos principales: una fuente de calor, un reservorio, un fluido, y un área de recargamiento. La fuente de calor es generalmente un cuerpo magmático somero, muchas veces parcialmente fundido. El volumen de rocas de donde el calor puede ser extraído es llamado reservorio geotérmico. Un reservorio geotérmico está usualmente rodeado de rocas más frías que están conectadas hidráulicamente al reservorio. De este modo el agua se puede mover de las rocas frías, externas al reservorio, hacia él, donde los fluidos calientes se mueven bajo la influencia de fuerzas boyantes hacia el área de descarga.

Antecedentes

Un proyecto de explotación geotérmica no puede ser desarrollado sin una etapa previa de exploración. El potencial de explotación y los riesgos económicos que se pueden evaluar dependen mucho de esta etapa. La exploración geotérmica es una herramienta para determinar si un área es rentable para un desarrollo geotérmico y para localizar los lugares de perforación, Es por eso que hasta un 42% del costo de un proyecto geotérmico son destinados a exploración con una duración de 2 a 3 años. Es importante resaltar que la exploración geotérmica reduce los riesgos económicos de un plan de explotación geotérmica, más no los elimina. Los objetivos principales radican en la determinación del tamaño del cuerpo geotérmico, así como su forma, estructura y características físicas.

El campo geotérmico del Volcán Ceboruco se encuentra localizado en el Cinturón Volcánico Mexicano. La última erupción a gran escala ocurrió en 1875, pero ha seguido registrando actividad sísmica y expresiones termales hasta hoy en día.Este campo geotérmico ha sido objeto de estudios geológicos, geoquímicos y geofísicos por parte de CFE, además de haber perforado algunos pozos exploratorios profundos de hasta 2800 m.Sin embargo, no encontraron temperaturas superiores a 115° en las perforaciones. Sin embargo, el potencial preliminar se estima de alrededor de74 MW en un área no mayor a 10 km2. En los últimos años el Volcán Ceboruco ha sido objeto de estudio sísmico por parte de la Universidad de Guadalajara y se cuenta con un registro de la sismicidad reciente y una red sísmica que transmite en tiempo real. Se espera que con las nuevas técnicas se puedan determinar lugares aptos para perforación.

La Caldera de la Primavera al igual que el Volcán Ceboruco se encuentra también en el Cinturón Volcánico Mexicano y en el pasado fue estudiada por la Comisión Federal de Electricidad y es uno de los proyectos prioritarios para explotación geotérmica por parte de CFE. La aplicación de nuevas técnicas de prospección geofísica permitirá comparar y/o complementar los estudios existentes permitiendo un aprovechamiento más eficiente de los recursos geotérmicos.

Estudio del estado de la técnica

Las técnicas de exploración geotérmicas han mostrado un crecimiento significativo las tres últimas décadas, sobre todo por el crecimiento en el poder computacional. Algunas de ellas muestran avances significativos y otras están en proceso de desarrollo. Sin embargo, existe el consenso que las técnicas geofísicas deben mejorar sobre todo en resolución, confiabilidad y reducción de ruido en las exploraciones. Muchas de las técnicas de exploración geotérmicas han sido adoptadas de la exploración de otros recursos naturales, tales como el petróleo o minerales. Sin embargo, los campos geotérmicos poseen características especiales diferentes de otros entornos que algunas veces hacen que la aplicación de estas técnicas no sea tan directa. Estas observaciones muestran la necesidad que estudios en las técnicas de exploración geotérmica deben ser desarrollados.

Mucho del esfuerzo en las últimas tres décadas ha sido enfocado en el uso de modelos tridimensionales para interpretar los datos geofísicos. Sin embargo, estos siguen siendo computacionalmente costosos y se suele simplificar la complejidad del sistema con modelos bidimensionales e inclusive unidimensionales. Los modelos tridimensionales han evolucionado mucho con el avance del poder computacional y se esperan imágenes completas y computacionalmente eficientes para los próximos años. En particular, la técnica “Imaging” pretende localizar y representar gráficamente anomalías de la estructura de la velocidad de ondas sísmicas dentro del volumen de una región de interés. Las variaciones de velocidad sísmica que se pretende identificar en el estudio tienen su manifestación principal en el proceso dispersivo de las ondas sísmicas, en este caso ondas superficiales de Rayleigh.

Objetivos y metas

Crear una infraestructura física y humana capaz de desarrollar estudios de exploración geofísica y proponer nuevas soluciones a la problemática de análisis, manejo y procesamiento de datos geofísicos. Las áreas específicas de estudio son la región de Tulancingo-Acoculco, en el estado de Hidalgo; Volcán Ceboruco y Graben de Compostela en el estado de Nayarit; y la zona de Hervores de la Vega en Jalisco. Estas zonas son elegidas en base a sus características especiales y a la necesidad de estudios geofísicos adicionales.

Objetivos Particulares

Objetivo 1. Exploración utilizando sísmica pasiva. Tener la capacidad de desarrollar exploración sísmica pasiva. Con datos de estudios de campo determinar la sismicidad para un arreglo local de duración corta. Determinación de los modelos de velocidades sísmicas del área prospecto. Soluciones de falla plana para la microsismicidad. Estimación de la tasa de Poisson. Desarrollar un método tomográfico para la determinación de zonas de baja velocidad.

Metas:

  • a) Incorporar nuevos investigadores al SisVOc en el área de estudios de la estructura de corteza, en particular Geofísica Aplicada. Se tiene como meta integrar al menos 4 investigadores (Permanente a lo largo del Proyecto).
  • b) Contratar asistentes de investigación o técnicos para apoyar las labores en los Proyectos de Investigación.

Objetivo 2. Exploración utilizando método magnetotelúrico. Desarrollar las técnicas para hacer estudios magnetotelúricos de banda ancha y correlacionar los resultados obtenidos con modelos obtenidos con datos sísmicos. De ser necesario se contempla la utilización de otros métodos geofísicos de exploración.

Metas:

  • a) Adquirir equipo para mediciones de campo magnético.
  • b) Adquirir equipo para mediciones de campo eléctrico.
  • c) Adquirir equipo para mediciones magnetotelúricas.
  • d) Adquirir equipo para estudios de sísmica somera y tomografía sísmica.
  • e) Adquirir equipo para estudios geodésicos de alta precisión.
  • f) Calibrar los instrumentos adquiridos.
  • g) Adquirir software y herramientas de programación especializadas.
  • h) Mantenimiento y reparación (en su caso) de equipos.

Objetivo 3. Formación de recursos humanos. Entrenar y capacitar a los recursos humanos actuales y a las futuras generaciones de geofísicos de exploración desde la licenciatura, maestría, doctorado y posdoctorado.

Metas:

  • a) Dar difusión al Programa de posgrado para incrementar la Matrícula (Permanente a lo largo del Proyecto).
  • b) Alentar a los estudiantes a realizar tesis en temas relacionados con la geotermia (Permanente a lo largo del Proyecto).
  • c) Realizar talleres, programas de movilidad e intercambio y cursos para investigadores, técnicos y estudiantes (Permanente a lo largo del Proyecto).

Objetivo 4. Realizar proyectos de campo demostrativos en el Volcán Ceboruco y la Caldera de la Primavera. Se realizarán estudios utilizando técnicas nuevas o recién desarrolladas utilizando nuevos instrumentos con más resolución, lo que permitirá, por una parte, entrenar y actualizar a investigadores y estudiantes en el uso de nuevos instrumentos y métodos de análisis, y por otra parte comparar los resultados con los obtenidos en estudios previos realizados ya hace algún tiempo.

Metas:

  • a) Realizar estudios de sismicidad en las estructuras volcánicas.
  • b) Realizar estudios de gravimetría y magnetismo.
  • c) Realizar estudios de tomografía sísmica.
  • d) Realizar estudios magnetotelúricos.
  • e) Realizar un levantamiento geodésico de precisión.
  • f) Obtener modelos preliminares de los yacimientos geotérmicos.
  • g) Comparar con los modelos previos de dichos yacimientos disponibles.

Desarrollo de una herramienta computacional, basada en la mejor ecuación de estado disponible, para el cálculo de propiedades termodinámicas de mezclas de H2O y CO2 en un amplio intervalo de presión, temperatura y composición

Número de proyecto

P06

Título de proyecto

Desarrollo de una herramienta computacional, basada en la mejor ecuación de estado disponible, para el cálculo de propiedades termodinámicas de mezclas de H2O y CO2 en un amplio intervalo de presión, temperatura y composición

Tipo de proyecto

Estratégico

Línea de investigación

Desarrollos tecnológicos para explotación

Responsable de proyecto

José David Nieva Gómez

Institución

Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias, INEEL

Antecedentes y justificación

El planteamiento de un proyecto piloto de utilización de CO2 como fluido de trabajo para extraer el calor de un yacimiento de roca seca, requerirá de una capacidad de diseño que incluya la capacidad de modelar las propiedades P-V-T de CO2 y P-V-T-X de mezclas de CO2 y H2O, particularmente de mezclas con una alta proporción de CO2. Además, se deberá tener la capacidad para hacer una predicción, al menos aproximada, de los cambios que en los corto, mediano y largo plazos ocasione la interacción entre el fluido de trabajo y la formación rocosa, para lo cual se requerirá la capacidad de calcular los coeficientes de fugacidad de CO2 y H2O. Si bien ya existen correlaciones para el cálculo de estas propiedades, éstas son aplicables a temperaturas iguales o menores de 100 oC, y por lo tanto no son aplicables para propósitos de la utilización del CO2 como fluido de trabajo en formaciones de temperatura media a alta (200-300 oC). Hace falta llevar a cabo este estudio para seleccionar la mejor ecuación de estado disponible, y sobre esa base desarrollar, en este mismo estudio, una plataforma de cómputo que permita el cálculo confiable de propiedades termodinámicas de mezclas de CO2 y H2O de muy variadas proporciones.

En años pasados, los proponentes de este proyecto desarrollaron una herramienta computacional, basada en la ecuación de estado desarrollada por Duan et al. (1992), para el cálculo de propiedades P-V-T-X y equilibrio de fases de mezclas en el sistema ternario H2O-CO2-CH4, en los intervalos 50-1000 oC y 0-1000 bar (Nieva y Barragán, 2003). Una primer versión de un código ampliado, con capacidad de cálculo de los potenciales termodinámicos también fue completada (Nieva, 2005). Lo que se pretende con este proyecto es complementar/remplazar esta herramienta con una que haga uso de la mejor ecuación de estado disponible a esta fecha.

Objetivos y metas

El objetivo será el desarrollo de una herramienta de cómputo para el cálculo de propiedades P-V-T-X, y equilibrio de fases, de mezclas en el sistema binario H2O-CO2 en intervalos de presión, temperatura y composición adecuados para describir sistemas de roca seca caliente, donde se emplee el CO2 para la extracción de calor.

Desarrollo tecnológico para el aprovechamiento de la geotermia de baja entalpía

Número de proyecto

P11

Título de proyecto

Desarrollo tecnológico para el aprovechamiento de la geotermia de baja entalpía

Tipo de proyecto

Estratégico

Línea de investigación

Desarrollos tecnológicos para explotación

Responsable de proyecto

Martín Salinas Vázquez

Institución

Instituto de Ingeniería, UNAM

Instituciones y/o empresas asociadas

Universidad Autónoma de Baja California, UABC

Especialistas en Turbopartes, S.A. de C.V.

Universidad Politécnica de Baja California

Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico

Antecedentes y justificación

Dentro del plan de desarrollo tecnológico se tiene contemplado iniciar con los siguientes sistemas de aprovechamiento geotérmico de baja entalpía:

  1. Sistema de generación eléctrica con Ciclo Binario Modificado denominado PWG por sus siglas en inglés “Pressurized Water Generation”, para el aprovechamiento de los recursos geotérmicos de baja entalpía.
  2. Sistema de desalación de agua de múltiple efecto empleando recursos geotérmicos de baja entalpía (MED-LE).
  3. Sistema de secado o deshidratado de alimentos aprovechando el recurso geotérmico de baja entalpía.

Estos sistemas fueron seleccionados para su estudio con el fin de generar soluciones sustentables a las necesidades primarias del ser humano moderno; agua potable, generación de energía eléctrica limpia y obtención de alimentos no perecederos.

En un principio los estudios se han enfocado a la Península de Baja California, debido a que cuenta con un gran potencial geotérmico y existen muchas zonas que no tienen disponibilidad de agua potable y suministro de la energía eléctrica. Sin embargo se han detectado varios puntos de interés en diferentes estados de la República Mexicana, que son aptos para el uso de estos sistemas.

Justificación

Dentro del desarrollo tecnológico para el aprovechamiento de la geotermia de baja entalpía, una parte muy importante es la creación de un área de desarrollo en materiales que facilite la correcta toma de decisiones relacionada a la manufactura y evaluación de los diferentes equipos térmicos que se contemplan construir y ayude a su vez a visualizar los principales factores que puedan afectar el óptimo desempeño de los mismos.

Puesto que el valor comercial de los diferentes equipos térmicos los hace estar fuera del alcance económico del proyecto, además de no adaptarse totalmente a las necesidades del mismo, es necesaria su construcción, que trae como resultado la formación de recursos humanos que podrán analizar los diferentes métodos de fabricación, la compatibilidad entre los distintos materiales bajo entornos similares a los de trabajo. Además, se contempla el desarrollo de pruebas que garanticen el correcto desempeño de los equipos.

Otro aspecto importante a considerar, dadas las condiciones de trabajo que se requieren, es la implementación de un área que evalué los efectos del agua asociada al recurso geotérmico en los equipos y proponga solución a éstos para garantizar así un periodo largo de vida. Un análisis de corrosión en los principales componentes de los equipos que tengan un contacto directo con el fluido geotérmico, evitará además de fallas mecánicas y bajas eficiencias, gatos innecesarios por mantenimiento correctivo. La investigación en recubrimientos es otra parte fundamental en el proyecto, además de la correcta selección de los materiales en función de su compatibilidad.

A continuación se menciona la justificación de cada uno de estos desarrollos.

Sistema de desalación de agua de múltiple efecto, empleando recursos geotérmicos de baja entalpía

Actualmente la disponibilidad del agua en el mundo es un problema muy serio, ya que ésta se ha visto limitada por problemas de sobredemanda y contaminación, además de la escasez natural en ciertas regiones. Tal es el caso de México, que además de ser un país con una distribución hidrológica muy desigual, un porcentaje considerable de su población en áreas rurales carece de agua potable.

En el año 1950 la población de México era de 25 millones de habitantes, cifra que se elevó a 103 millones en el año 2005, es decir, la población se ha cuadruplicado en poco más de 50 años. Esta situación es particularmente delicada si se considera que dos terceras partes del territorio mexicano son zonas áridas y semiáridas y que en ellas empiezan a generarse conflictos entre los habitantes por la falta de agua.

En general en la zona sureste de la República Mexicana existe agua en cantidades suficientes para satisfacer las necesidades de las poblaciones de la región. En cambio, en la zona noroeste, en ciudades como Tijuana, Ensenada y Hermosillo, continuamente se presenta escasez de agua.

Ante ello, es indispensable que se consolide una nueva cultura del agua, basada en su uso eficiente y preservación en las diversas actividades productivas y en los hogares, así como el desarrollo de tecnologías que ayuden a solucionar los problemas de abastecimiento en dichas regiones. Es aquí donde la desalación de agua de mar constituye una alternativa para enfrentar todos estos problemas.

Sin embargo, las tecnologías empleadas para desalación del agua de mar requieren de un consumo energético, ya sea eléctrico o térmico, para su operación, lo que ha representado gran dificultad para su implementación en la región noroeste del país, donde el Sistema Eléctrico Nacional se encuentra aislado y los costos por el consumo energético son muy elevados.

La región noroeste de México está desarrollándose y creciendo muy rápidamente, un ejemplo de ello es la industria, por lo que se ha incrementado el consumo de agua en dicha zona, donde los recursos de agua están bastante explotados. Por lo anterior, la producción de agua potable mediante la desalación está empezando a ser un tema de gran relevancia.

Por otro lado, esta región tiene recursos renovables que pueden ser usados para desalar agua de mar y así obtener un costo menor que los existentes.

Sistema de generación eléctrica con ciclo binario modificado denominado PWG por sus siglas en inglés "Pressurized Water Generation", para el aprovechamiento de los recursos geotérmicos de baja entalpía

Actualmente en México existen problemas de contaminación derivados del uso generalizado de combustibles fósiles y una creciente demanda de energía eléctrica.

Una solución práctica para todos estos problemas es el uso de energías alternas ya que son energías limpias que reducen las emisiones contaminantes e impulsan el desarrollo sustentable del país. Cabe destacar que es muy importante el uso de estas fuentes alternas en el desarrollo de zonas del país donde el consumo de energía convencional no es económicamente viable. Un ejemplo claro de esta situación se da en la península de Baja California, donde la red eléctrica nacional es prácticamente inexistente.

México cuenta con una gran cantidad de recursos alternos a los fósiles y entre ellos uno de los más utilizados es la energía geotérmica cuyo potencial es inmenso y su explotación en nuestro país es totalmente viable. Hoy en día México cuenta con cuatro centrales geotérmicas de generación de energía eléctrica que contribuyen con casi 4% de la capacidad total del Sistema Eléctrico Nacional.

Adicionalmente, México cuenta con otras zonas geotérmicas atractivas, denominadas como de baja entalpía, las cuales se encuentran en abundancia en la península de Baja California y en otras regiones del país.

Es por ello que la Universidad Nacional Autónoma de México, a través del Instituto de Ingeniería, propone el presente proyecto como una solución a la demanda de energía eléctrica, donde se aprovechen los recursos geotérmicos de baja entalpía.

La ventaja que ofrece la utilización del ciclo PWG es que permite obtener una mayor potencia eléctrica sin la necesidad de evaporar completamente el fluido de trabajo, como sucede en los ciclos binarios tradicionales, esto gracias al fenómeno conocido como evaporación instantánea, cuyo aprovechamiento es una de las innovaciones del proyecto.

Sistema de secado o deshidratado de alimentos con energía geotérmica de baja entalpía

La deshidratación de los productos hortofrutícolas y en general de los alimentos es un excelente método de conservación. Esto se logra por la eliminación gradual del agua contenida en los alimentos, lo que impide el deterioro al inhibir el crecimiento de los microorganismos, reduce o detiene la actividad enzimática y las reacciones químicas del propio alimento, logrando que se alargue su vida útil.

Otras de las ventajas de la deshidratación de alimentos es que se pueden conservar por más tiempo antes de su venta, así como permitir a los productores darle salida a alimentos con baja posibilidad de comercialización que se presenta en temporada de desplome de precios.

Como ejemplo y de acuerdo con los datos del CIDEM (Centro de Investigación y Desarrollo del estado de Michoacán), el mango, cultivado en 25 de las 32 entidades federativas del país y que representa una fuerte fuente de ingresos por su rentabilidad económica en los mercados nacional e internacional, tiene una pérdida de cerca del 40% de su producto por carencias de transporte e instalaciones de almacenamiento inadecuadas, manejo y equipos inadecuados, estado de maduración de la fruta, sobreproducción y precios bajos que no justifican la recolección del producto. México es el quinto productor mundial, con Michoacán como líder en exportación nacional de esta fruta.

Existen sitios como el municipio de Gabriel Zamora, donde se tiran aproximadamente 2 toneladas de mago diariamente en una empacadora, que no cumplen con los requerimientos de exportación, siendo que en el valle de Apatzingan se tienen 15 de ellas.

Si bien se necesita un promedio de 10 kg de mango fresco para obtener 1 kg de producto deshidratado, colocándose en el mercado en un precio estimado de $90.00 por kg, fácilmente se podría exportar a países como Alemania que es principal importador de este producto, o bien permitir que el mercado nacional y los pequeños productores puedan obtener ingresos de un producto que, por los problemas antes señalados, no sería útil. Este es solo un ejemplo del beneficio que se podría tener en el país al contar con una tecnología sustentable para el secado y deshidratado de alimentos.

Estado del arte

Energía geotérmica

Cuando se habla de energía alterna, se hace referencia a la energía obtenida a partir de fuentes no tradicionales. En un sentido más general, se trata de aquella que no es obtenida por medio de combustibles fósiles, y que, además, tiene un impacto ambiental reducido. Este tipo de energía es prácticamente ilimitada, a partir de la consideración de que para la vida humana, seguirán existiendo dichas fuentes de energía.

A la energía contenida dentro de la Tierra que puede ser recuperada y utilizada por el hombre, se le llama energía geotérmica. La energía contenida en el núcleo de la Tierra, que es transferida a través de las capas subterráneas, principalmente por conducción, se estima que tiene alrededor de 42 millones de MegaWatts de potencia térmica (Blodgett & Slack, 2009). La energía transferida llega a yacimientos geotérmicos, que pueden ser de roca húmeda o de roca seca. Los yacimientos que tienen mayor utilidad son los de roca húmeda, ya que dentro del mismo, a partir de la existencia de una capa sello, el agua de un manto subterráneo es calentada. Al fluido que es calentado por medio de esta energía se le conoce como fluido geotérmico. El fluido geotérmico puede ser agua, vapor de agua, o una mezcla de ambos, y normalmente es rico en sales y minerales como boro y sílice.

En la Figura 1 se observa una representación esquemática de un yacimiento geotérmico. Nótese que la recarga del yacimiento se debe a la percolación del agua meteórica, aunque en algunos casos, el fluido geotérmico, una vez que ha sido empleado y se ha aprovechado la energía contenida en él, es reinyectado al pozo, garantizando su equilibrio.

Los usos directos de la energía geotérmica se refieren al uso inmediato de la energía térmica, sin la transformación de la misma a, por ejemplo, energía eléctrica. Históricamente, las áreas de mayor aplicación de los usos directos de la geotermia han sido la balneología, el acondicionamiento térmico de espacios (bombas de calor), aplicaciones agrícolas en invernaderos y procesos industriales. La principal ventaja de su uso directo es que las temperaturas requeridas en la mayoría de estas aplicaciones son menores que las requeridas para la generación de energía eléctrica (John Lund, 1997). Este fluido geotérmico, con temperaturas de hasta 100°C se conoce como fluido de baja entalpía, que es el medio principal para los usos directos de la geotermia.

Figura 1. Yacimiento geotérmico (Dickson & Fanelli, 2004)

Impacto ambiental

Una vez que se comienza la exploración, y se ha delimitado el terreno que contiene al yacimiento, es necesario crear una infraestructura que permita la llegada del equipo de perforación (caminos y plataformas), además del hecho de que el terreno pueda estar dentro de zonas protegidas o reservas ecológicas. Por otro lado, durante la construcción de los pozos, el principal impacto ambiental es la generación de desechos orgánicos e inorgánicos, desechos que se continúan generando aún durante la puesta en marcha de la central. En relación a la operación, la emisión de gases, minerales residuales, y la contaminación visual y auditiva, constituyen el mayor impacto ambiental generalizado.

A pesar de lo anterior, la energía geotérmica se considera una fuente sustentable, ya que no produce gases de efecto invernadero, o lo hace en cantidades mínimas, notablemente menores a las producidas por plantas que utilizan combustibles fósiles (Kagel, Bates & Gawell, 2007).

La energía geotérmica en la actualidad

Los principales países con capacidad geotermoeléctrica instalada son los siguientes: Estados Unidos, Japón, Islandia, Filipinas, Indonesia, México, Italia, Nueva Zelanda, Islandia y Japón. La Capacidad de energía eléctrica llega a los 10,282 MW.

En cuanto al aprovechamiento de los usos directos de la geotermia en la Tabla 1 se muestra la capacidad instalada para usos directos.

País Capacidad instalada [MWt] Uso anual [TJ/año] Uso anual [GWh/año] Factor de planta
Estados Unidos 12,611.46 56,551.8 15,710.1 0.14
Japón 2,099.53 25,697.94 7,138.9 0.39
Islandia 1829 24,361 6,767.5 0.42
Italia 867 9,941 2,761.6 0.36
Nueva Zelanda 393.22 9,552 2,653.5 0.77
México 155.82 4,022.8 1,117.5 0.82
Indonesia 2.3 42.6 11.8 0.59

Tabla 1 (John Lund, et. al., 2011) Aprovechamientos de los usos

En una perspectiva mundial, la principal aplicación que tienen los usos directos de la geotermia es el acondicionamiento térmico a partir de bombas de calor, con un 47.2% de los 48,493 MWt totales instalados; por otro lado, el porcentaje destinado a la deshidratación de productos agrícolas es de apenas 0.4%.

En Estados Unidos, el número de bombas de calor instaladas se ha incrementado en los últimos 15 años, con un estimado de 100,000 a 120,000 unidades de 12 kWt instaladas. El 70% de las unidades se encuentran en zonas residenciales, y el resto en edificios comerciales e institucionales. La capacidad instalada para la deshidratación agrícola es de 292 TJ/año.

En Italia se ha incrementado el uso de bombas de calor, por el interés de la comunidad y por la reducción en los costos de dichos sistemas. Sin embargo, el uso principal que se le ha dado es el uso recreativo.

Las altas temperaturas geotérmicas alcanzadas en la zona volcánica de Taupo, en Nueva Zelanda, son utilizadas para el acondicionamiento de invernaderos y secado de madera. Las instalaciones de Kawerau, procesadoras de papel, utilizan el 56% de la geotermia nacional para usos directos; es, además, el uso industrial más grande que se tiene en usos directos en el mundo.

Debido a su localización geográfica, Islandia tiene condiciones muy favorables para el desarrollo de la geotermia. Los recursos geotérmicos son utilizados tanto para la generación eléctrica como para usos directos. La energía geotérmica provee el 62% del suministro principal de energía. Por otro lado, el distrito más grande que emplea sistemas geotérmicos es Reykjavik, donde 1,907,404 habitantes son abastecidos con una capacidad instalada de 1,264 MWt, con una carga pico de 924 MWt. Como usos directos de la geotermia, existen 135 piscinas acondicionadas; y el uso de la geotermia para el deshielo ha incrementado a 820,000 m2 de aceras y caminos.

En Japón, a pesar de que los usos directos de la geotermia son relativamente limitados, la balneología representa el 90% del uso directo de la geotermia.

La energía geotérmica en México está dedicada casi en su totalidad a la producción de electricidad. La aplicación en usos directos se encuentra todavía en desarrollo, y actualmente se encuentran restringidos a la balneología, con usos recreativos y terapéuticos. La mayoría de estas instalaciones son desarrolladas y operadas por grupos de inversión privada, aunque existen algunas que operadas por el gobierno federal, estatal o municipal. Recientemente, la Comisión Federal de Electricidad ha desarrollado algunos usos directos en Los Azufres, Michoacán, como invernaderos y calefacción, sin embargo, el uso y desarrollo de bombas de calor geotérmicas es mínimo.

En 1995, se instaló un deshidratador geotérmico en Los Azufres, Michoacán, con una capacidad de 400kg de fruta. La potencia del mismo era de 10 kW, con un flujo de fluido geotérmico de 0.03 kg/s, que mantenía la cámara del deshidratador a una temperatura de 60°C, misma que reducía el porcentaje de humedad desde 80% a 20% en un periodo de 24 horas (John Lund, 1996).

En México, se tiene una capacidad instalada de energía geotermoeléctrica de 958 MW (CFE 2011), en cuanto a los usos directos, la balneología, con 4022.786 TJ/año, representa el mayor porcentaje de su aplicación, que comparada con los 0.101 TJ/año (John Lund, et. al., 2011), pone en evidencia la necesidad y el potencial de la deshidratación de alimentos en México.

En Indonesia, a pesar de que el foco principal ha sido la generación de energía eléctrica por energía geotérmica, existe una agencia de investigación, BPPT (Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi), que ha comenzado a realizar estudios sobre la aplicación de la geotermia en el sector agrícola, principalmente en la esterilización y cultivo de hongos. Otros usos del fluido geotérmico son el secado de hojas de té, la pasteurización, y el procesado de azúcares.

Estudio de los recursos geotérmicos de Baja California

El proyecto IMPULSAIV implementó un plan de desarrollo tecnológico para evaluar, caracterizar y explotar los recursos geotérmicos, de agua caliente de mar o de pozo (60-140°C) de la península de Baja California (Alcocer, S.M. et al 2008). Para ello, se detectaron muchos puntos donde se pueden obtener grandes volúmenes de agua a temperaturas superiores a los 130°C, con pozos de 100 a 200 metros de profundidad.

Como resultado de estas inspecciones preliminares, se localizaron zonas de interés como: Los Cabos, La Paz, Puertecitos, San Felipe, Punta Banda, entre otros.

En Los Cabos, al perforar uno de los pozos, se encontraron temperaturas del agua de hasta 84 °C a sólo seis metros de profundidad; de manera análoga al realizar este estudio en las playas de Punta Banda, se encontraron manantiales con agua salobre con temperaturas mayores a los 50 °C en la superficie.

El equipo IMPULSAIV realizó prospecciones geofísicas en los lugares donde existen manantiales calientes en la península de Baja California, observando en particular la geoquímica del agua caliente y la presencia de gases disueltos; con lo cual se pretende caracterizar cada una de las zonas.

De las zonas exploradas, La Joya, en Ensenada, es uno de los sitios encontrados con mayor potencial geotérmico de baja entalpía, por lo que se han realizado campañas de exploración geotérmica detallada, para evaluar el potencial energético de la zona (Aviña, Monzalvo 2008).

En la Península de Baja California, dada su geología y vulcanismo, existen abundantes manantiales de agua caliente que se pretende formen, en función de las necesidades locales, parte de un esquema de aprovechamiento térmico directo para procesos de desalación de agua de mar o de acuífero salobre.

El grupo iiDEA, coordinado por el Instituto de Ingeniería UNAM, desarrolla sistemas de desalación que ocupen energías renovables para su funcionamiento, con la finalidad de amortizar costos de producción del agua producto y la disminución del impacto ambiental.

Se ha desarrollado conceptualmente un sistema MED modificado, con el fin de aprovechar de manera directa los recursos geotérmicos de baja entalpía. El proceso se eligió debido a que el consumo energético para su funcionamiento es menor que en los otros dos sistemas térmicos de desalación (múltiple etapas flash y compresión de vapor) además de que la tecnología de múltiple efecto se encuentra plenamente desarrollada a nivel mundial. Con esta innovación se pretende lograr una tecnología sustentable para producir agua desalada en la zona desértica del noroeste del país, con muy poco consumo de energía externa.

Distribución hidrográfica en México

En México la distribución geográfica del agua es tal que ésta abunda en el sureste y que escasea en el noroeste. Un ejemplo de ello es la limitada ocurrencia de lluvia en Baja California, donde solamente se presentan 202 mm al año, mucho menor a los 2,410 mm que se presentan en el estado de Tabasco, un ejemplo extremo.

Se debe destacar también que en general, el 67% de la lluvia se presenta en tan sólo cuatro meses del año, de junio a septiembre, lo que dificulta su aprovechamiento y ha obligado a la construcción de gran infraestructura para su captación y almacenamiento. Es importante tener presente que dos terceras partes del territorio nacional son áridas o semiáridas, lo que obliga al uso eficiente del agua en todas las actividades, tanto en el riego como en la industria y en el hogar.

La situación anterior cobra especial relevancia si se considera que la población de México se ha concentrado en las zonas urbanas, donde el número de habitantes se ha incrementado de 11 a 79 millones en el periodo en los últimos 60 años.

El principal uso del agua en México es el agrícola, con alrededor del 75% del total volumen consumido, el cual se refiere principalmente al agua utilizada para el riego de cultivos. Otro uso que se le da al agua es para el abastecimiento público, el cual incluye la totalidad del agua entregada a través de las redes de agua potable, las cuales abastecen a los usuarios domésticos, así como a las diversas industrias y servicios conectados a dichas redes.

Desalación de agua de mar

Siendo que la mayor parte del agua se encuentra en los mares, se han desarrollado tecnologías que permiten aprovecharla mediante la separación de las sustancias (sales) disueltas.

Las tecnologías de desalación a gran escala se pueden clasificar en dos tipos: térmicas y de membranas. Existen otros métodos que son poco utilizados por los requerimientos necesarios para su operación.

Del año 1997 al 2007, la capacidad de desalación a nivel mundial se quintuplicó llegando a más de 110 millones de metros cúbicos al día, siendo cerca de más del 60% producidas en unidades con capacidades mayores o iguales a los 100 m3/día.

La tecnología más aplicada es MSF (Multi Stage Flash), clasificada dentro de las térmicas, con cerca del 58% instalado, siguiéndole la tecnología por ósmosis inversa (tecnología de membrana) con el 30% y MED (Multi Effect Distillation) con el 9%. Con respecto a cada continente, cerca del 60% de las plantas instaladas en Europa, América, Asia y África emplean la tecnología de ósmosis inversa, en contraste con el Medio Oriente donde el 80% del agua desalada proviene de plantas MSF, que a pesar de ser una zona pequeña, más del 80% del agua mundial se desala en esa región.

En las islas con alto desarrollo poblacional e industrial, como Singapur, Malta, Canarias, Trinidad y Tobago y otras, la escasa cuenca que tienen para captar agua de lluvia los lleva a depender de la desalación de agua del mar para satisfacer su demanda. El más reciente fenómeno social que ha venido a detonar el despegue de la tecnología para desalar agua de mar, ha sido el incremento de la población, y por tanto de la demanda en grandes ciudades costeras como Los Ángeles y San Diego, en California; Tampa, en Florida, así como muchas ciudades del sureste de España.

México no escapa a la problemática del incremento de la demanda en grandes ciudades; tal es el caso de Tijuana, Ensenada, Hermosillo y La Paz, de islas como Cozumel y las Islas Marías, y de muchos otros sitios donde la contaminación salina ha estropeado antiguos pozos que abastecían de agua dulce a estas localidades.

Sistemas térmicos de desalación

Las tecnologías térmicas son las que calientan el agua salada y recogen el vapor condensado (destilación) para producir agua pura. Rara vez se utilizan los procesos de destilación para desalar agua salobre, ya que no son rentables para esta aplicación, siendo más adecuadas las de membranas en estos casos. Las tecnologías térmicas incluyen los siguientes tipos de procesos:

  • Destilación de Múltiple Etapas Flash (MSF)
  • Destilación de Múltiple Efecto (MED)
  • Compresión de vapor (VC)

Fundamentos de los procesos térmicos

Los procesos de desalación térmicos actualmente empleados tienen principios muy similares y se pueden esquematizar en subsistemas básicos. En general, se tiene una etapa de toma de agua que se envía a un pretratamiento para eliminar sólidos disueltos de mayor tamaño, materia orgánica suspendida o neutralización del pH. Una vez realizado el proceso anterior, es cuando pasa el proceso de destilado, ya sea que se empleen sistemas MSF, MED o VC. En esta etapa es cuando se requiere de una fuente de calor para la operación, usualmente vapor. Del proceso de destilado se obtiene una purga o concentrado y un destilado. El destilado se envía a una etapa postratamiento para agregar las sales y minerales para obtener el agua producto.

Generación de electricidad mediante la modificación del ciclo binario

Aunado a la distribución y disposición del agua en la República Mexicana existen otros problemas como lo es el suministro de electricidad, aspecto que puede ser atendido en cierto grado mediante el aprovechamiento del recurso geotérmico.

La generación de electricidad es la forma de utilización más importante de la geotermia de alta temperatura (> 150 °C). Los recursos de temperatura media a baja (<150 °C), son apropiados para muchos tipos diferentes de utilización. El diagrama clásico de Lindal, que muestra los posibles usos de los fluidos geotermales de diferentes temperaturas, aún se mantiene vigente, pero la generación de electricidad mediante plantas de ciclo binario puede actualmente permitir la utilización de fluidos sobre 85 °C.

Figura 2. Diagrama de Lindal

A pesar de la ineficiencia inherente al proceso de convertir calor en electricidad, impuesta por las restricciones termodinámicas, y del creciente desarrollo que han tenido las aplicaciones directas de los recursos geotérmicos, la generación eléctrica continúa siendo la forma más común del avance de la geotermia.

El sistema PWG toma al ciclo binario convencional, lo modifica y resuelve algunos problemas inherentes a éste.

Ingeniería de materiales

La innovación en ingeniería a menudo significa el uso de un nuevo material, no necesariamente nuevo pero sí novedoso para una aplicación determinada, por ejemplo, los álabes cerámicos de las turbinas representan intentos de mejorar con cerámicos lo que previamente se hacía con metales.

Es por eso que el aspecto más importante de la ingeniería de materiales es la obtención del mejor material para una determinada función, teniendo como principales limitantes la factibilidad de obtención, compatibilidad en su manufactura y un equilibrio entre su costo y beneficio. Todo esto aunado a la seguridad del proyecto dado que la mayoría de los desastres en ingeniería con frecuencia están vinculados a un mal uso de los materiales.

Por ello es vital seleccionar aquel material que se ajusta a las demandas de diseño y económicas así como de resistencia y durabilidad. Para ello es necesario comprender las diferentes propiedades de los materiales y sus limitaciones tales como el esfuerzo de cedencia, rigidez, dureza, conductividad térmica, termofluencia, resistencia a la corrosión, etc.

En la actualidad el uso de los metales se ha apoderado de casi cualquier área de trabajo y aún más en el desarrollo de equipo térmico, tales como intercambiadores de calor o turbinas. Esto ha facilitado de alguna manera visualizar mejor el rango de selección de materiales, sin embargo los constantes cambios en los requerimientos de trabajo y la necesidad de disminuir los costos tanto de fabricación como de mantenimiento han impulsado la investigación de materiales alternos que puedan satisfacer dichas condiciones.

El uso de superaleaciones con base en cobalto o níquel, cerámicas avanzadas y materiales compuestos son las principales propuestas en investigación en materiales que actualmente se están desarrollando para el área térmica. Su constante desarrollo determinará las futuras opciones con las que se contará en la industria y facilitará la mejor toma de decisiones y diseños más eficientes en equipos (Figura 3).

Figura 3. Elementos cerámicos de una microturbina de gas de flujo axial

Ingeniería de superficies (recubrimientos)

La ingeniería de superficies consiste en la modificación de la microestructura o la composición superficial de un componente mediante métodos mecánicos, físicos o químicos, que pueden implicar el aporte de otro material para cambiar las propiedades superficiales del mencionado componente. Una de sus consecuencias más importantes es que permite alargar significativamente la vida útil de todo tipo de componentes empleados en un gran número de aplicaciones industriales. Por otra parte, contribuye al ahorro energético permitiendo el aumento de las temperaturas de combustión, consiguiendo una mayor eficiencia, contribuyendo así a reducción de peso además de colaborar de forma significativa a la disminución de la fricción entre componentes. La Figura 4 presenta algunas de las propiedades y características involucradas en investigación de ingeniería de materiales.

Figura 4. Algunas propiedades estudiadas en la ingeniería de superficies

Las modificaciones superficiales que conlleva la ingeniería de superficies se clasifican actualmente de la siguiente manera:

a) Transformación estructural sin aporte de material. Mediante tratamientos mecánicos o térmicos, se modifica la microestructura o la morfología de la superficie del material. Por ejemplo, mediante granallado con partículas esféricas de metal o de vidrio se puede aumentar la dureza de un material y en consecuencia su resistencia al desgaste. Dentro de los tratamientos térmicos se encuentran el soplete, el bombardeo con haz de electrones, la inducción electromagnética y la irradiación con láser. Dependiendo del substrato tratado, estos tratamientos pueden aumentar la resistencia a la corrosión además de la resistencia al desgaste características que se buscan en los componentes de los equipos térmicos tales como álabes de turbinas que se proponen en este proyecto.

b) Interdifusión con otros elementos. Poniendo en contacto precursores sólidos, líquidos o gaseosos con la pieza a recubrir se puede lograr la interdifusión de uno o varios elementos con el material del substrato mediante calentamiento. De esta forma, se puede carburizar, nitrurar, carbonitrurar o boronizar para endurecer, por ejemplo, aceros. Por otra parte, también se puede aluminizar, siliconizar o cromizar para aumentar la resistencia a la corrosión a alta temperatura. La implantación iónica podría considerarse como un caso particular de los tratamientos por difusión. La implantación iónica puede aumentar la resistencia al desgaste y a la corrosión, principales factores que se buscan combatir al igual que en los álabes de las turbinas o en los tubos internos de los intercambiadores de calor.

c) Tratamientos por conversión química. Mediante estos tratamientos se consigue la oxidación del material del substrato, con o sin aporte de otros elementos. Por ejemplo, el anodizado consiste en oxidar la superficie de las aleaciones de aluminio o titanio mediante un proceso electroquímico para pasivarlas. El cromatado y el fosfatado resultan en la formación de óxidos protectores que también se emplean como impresión para después aplicar pinturas protectoras.

d) Aporte de una capa de otros materiales. Mediante una serie de procesos físicos o químicos, es posible aportar todo tipo de materiales sobre un substrato. Son muchas las técnicas posibles y pueden realizarse en medio acuoso, orgánico, de metales fundidos y gaseosos. El PVD y el CVD son términos ingleses que vienen de Physical y Chemical Vapour Deposition, respectivamente, y que se refieren a la deposición en fase gaseosa mediante procesos físicos y químicos, esencialmente. Dichos procesos actualmente se realizan en el recubrimiento de los álabes de las turbinas en específico con geometrías muy complejas o pequeñas dimensiones, dado que son de los pocos métodos que garantizan un recubrimiento homogéneo (ver Figura 5).

Figura 5. Diagrama esquemático de un sistema de CVD para recubrir álabes de turbina

De esta manera, dependiendo de las necesidades particulares para cada tipo de equipo térmico, resulta más adecuado poder evaluar si alguno de sus componentes requiere del uso de un recubrimiento y cual método es el más adecuado. La tabla 2 ilustra las principales técnicas de deposición.

Tabla 2. Principales procesos de deposición de recubrimientos

La aplicación de pinturas es una de las técnicas de deposición de recubrimientos más antiguas. No sólo tienen una función estética sino también protectora frente a la corrosión y anti-incrustación. Las pinturas son suspensiones de pigmentos orgánicos o inorgánicos en aglutinantes y solventes que se aplican mediante rociado, brocha o electro-pintado. Un caso particular de las pinturas son aquellas en las que el pigmento está constituido por partículas metálicas y que se conocen como “slurries”. Se emplean en la industria térmica y química para protección contra la oxidación y corrosión medioambiental a altas temperaturas.

Análisis de corrosión

Podemos definir la corrosión como el daño que sufren los materiales por las reacciones con el medio en que se encuentran, produciendo pérdidas en sus propiedades mecánicas, lo que da lugar a cambios, incluso en la geometría de los componentes que les hacen perder la función para la cual estaban determinadas, ocasionando pérdidas directas, como el cambio de estructuras y equipos corroídos, pérdidas indirectas al tenerse bajas en la producción por suspensión temporal de los sistemas productivos y las instalaciones, y la contaminación de los bienes creados. Los daños causados por medios físicos no se denominan corrosión sino erosión, abrasión o desgaste. En algunos casos, el ataque químico va acompañado de daños físicos y entonces se denomina corrosión-erosión, desgaste corrosivo o corrosión por fricción.

Dadas las características del proyecto basadas en la implementación del uso de la geotermia, es importante efectuar un análisis de cómo afecta la composición química del recurso geotérmico a los diferentes materiales con los cuales se pretende construir los equipos térmicos.

Las especies químicas corrosivas presentes en el fluido geotérmico son en su mayoría: hidrógeno(H+), cloruro (Cl-), sulfuro de hidrógeno (H2S), anhídrido carbónico (CO2), carbonatos (CO32-), bicarbonatos (HCO3-), amoniaco (NH3), amonio (NH4+) y sulfatos (SO42-). En seguida se mencionan los principales problemas que producen cada uno de los componentes comúnmente encontrados en el recurso geotérmico.

  • a) Efecto del H+ (pH). La velocidad de corrosión para aceros de bajo contenido de carbono y de aleación aumenta al disminuir el pH. A un pH inferior a 4 la velocidad de corrosión se incrementa rápidamente. Los potenciales de corrosión no son afectados significativamente en el rango de pH de mayor interés para sistemas geotérmicos (4 - 9).
  • b) Efecto de los cloruros (Cl-). La concentración de cloruros (Cl-) en los fluidos geotérmicos oscila entre 3 y 15% (expresado como NaCl). Concentraciones inferiores al 3% tienen poco efecto sobre la velocidad de corrosión uniforme en aceros pobres en carbono y de baja aleación, pero cuando la concentración es de 10 a 30% (como NaCl) la velocidad de corrosión es mayor. El cloruro produce la fractura local de la capa que protege muchos metales. Como resultado de ello se produce el picado, la corrosión por hendidura y la corrosión por tensión.
  • c) Efecto del ácido sulfhídrico (H2S). La presencia del ácido sulfhídrico puede aumentar la velocidad de corrosión en aceros de baja aleación. En presencia de H2S puede formarse una capa de sulfuro ferroso (FeS) y si parte de esta capa se destruye se intensifica el ataque localizado debido a la pila galvánica. La adsorción de sulfuros sobre la superficie del acero cataliza la disolución anódica. Los aceros inoxidables son generalmente resistentes al ataque corrosivo con fluidos geotérmicos que contienen H2S. Sin embargo, puede causar el picado de éstos en soluciones ácidas debido al retardo en la formación de la capa pasiva e iniciar un ataque localizado en regiones de bajo pH. La oxidación del H2S a sulfatos en aguas aireadas puede disminuir el pH e incrementar la corrosión en los equipos.
  • d) Efecto del oxígeno (O2). La velocidad de corrosión uniforme de muchos aceros inoxidables es baja con fluidos geotérmicos, pero pueden estar sujetos a un severo picado y a corrosión por hendidura en presencia de cantidades suficientes de oxígeno. La reducción del O2 se convierte en una importante reacción catódica, con la formación de celdas diferenciales de oxígeno, la nucleación y crecimiento de nuevos puntos de picado, favoreciendo el crecimiento acelerado de los existentes (Figura 6). Esto provoca la corrosión por picadura que se define como la pérdida de material localizada y las consecuencias podrían ser desde fractura del material hasta pérdida porcentual del mismo.

Figura 6. Proceso autocatalítico que provoca la pérdida acelerada de material

Es por esto que una adecuada aplicación de los conocimientos ya existentes en corrosión puede facilitar la correcta selección de materiales, sin tener la necesidad de desarrollar nuevos materiales, muchos de ellos complejos en su fabricación. Con ello se permitirá controlar la corrosión y la disminución significativa de pérdidas no sólo directas sino indirectas en los procesos industriales.

Objetivos y metas

Desarrollar tecnología nacional para el aprovechamiento de los recursos geotérmicos del país de baja y media entalpía.

Objetivos particulares:

  • Demostrar el funcionamiento y viabilidad técnica de las propuestas conceptuales del sistema de desalación de agua de mar MED-LE (Desalación de múltiple efecto de baja entalpía, por sus siglas en inglés) y el ciclo de generación eléctrica PWG (Pressure Water Generation), mediante la fabricación de modelos de laboratorio de 3 m3/día y 1 kWe respectivamente.
  • Realizar el análisis, diseño y fabricación de un modelo de laboratorio de un deshidratador geotérmico con una capacidad de 30 kg de producto deshidratado por día.
  • Desarrollar metodologías y programas de cálculo para el diseño y operación, aplicables al aprovechamiento de la geotérmica de baja entalpía en sistemas de desalación, generación eléctrica y el deshidratador de alimentos.
  • Caracterizar y mejorar, mediante la ingeniería de materiales y superficies (análisis en recubrimientos, termofluencia, propiedades mecánicas, análisis de falla, así como uso de materiales alternos y análisis de corrosión), los materiales adecuados para el uso del fluido geotérmico en los sistemas MED-LE, PWG y el deshidratador geotérmico.
  • Realización de pruebas de laboratorio de los modelos de laboratorio MED-LE, PWG y el deshidratador geotérmico con condiciones controladas.
  • Identificar sitios en México que cumplan con los requerimientos geotérmicos para realizar pruebas en campo de los modelos de laboratorio MED-LE, PWG y el deshidratador geotérmico.
  • Estudio de factibilidad de escalamiento para prototipos de un sistema MED-LE de 10 m3/día  y un ciclo PWG de 30 kWe.
  • Aportar al conocimiento sobre el aprovechamiento de la geotermia de baja entalpía, así como fortalecer la vinculación con instituciones universitarias y compañías especializadas para la aplicación industrial de los sistemas de aprovechamiento geotérmico.
  • Estudiar la factibilidad de integración de los proyectos para su transferencia tecnológica.

Número de proyecto

P24

Título de proyecto

Exploración sísmica pasiva y magnetotelúrica en los campos geotérmicos de Volcán Ceboruco y La Caldera de la Primavera

Tipo de proyecto

Estratégico

Línea de investigación

Desarrollo e innovación de técnicas de exploración

Responsable de proyecto

Francisco Javier Núñez Cornú

Institución

Centro de Sismología y Volcanología de Occidente, Universidad de Guadalajara, UDG

Instituciones y/o empresas asociadas

Instituto de Geofísica, Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM

Goethe Universitat Frankfurt am Main, Alemania

Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, CICESE

Universidad de Granada, España

Universidad de Lisboa, Portugal