| Authors |
Pablo García Manuel, Vicente Torres Luna, Abel Hernández Ochoa, Fernando Rivas Cruz, Ismael González Reyes, Juan Ignacio Martínez Estrella, Alfonso García-Gutiérrez, Abelardo Mercado Herrera, Fernando Lara Chávez, Juan Carlos Ling López |
| Keywords |
Conductividad térmica, difusividad térmica, mediciones en campo, medición en laboratorio, metodología. Thermal conductivity, thermal diffusivity, field measurements, laboratory measurement, methodology. |
| Abstract |
En este trabajo se presenta una metodología para la determinación simultánea de dos propiedades termofísicas de rocas, con énfasis en la aplicación de mediciones en sitio, destinados para la instalación de Bombas de Calor Geotérmicas (BCG). Las propiedades que se pueden determinar con esta metodología son la conductividad térmica y la difusividad térmica de rocas con características de semiconductores térmicos. Los rangos medidos en muestras cilíndricas de rocas oscilan entre 0.4 y 5 W/m°C para la conductividad térmica, mientras que para la difusividad térmica los valores medidos van de 1 x 10-7 m2/s a 1 x 10-6 m2/s, en los cuales se ha encontrado buena reproducibilidad. La instrumentación utilizada para las mediciones está compuesta por una computadora laptop, un adquisidor de datos, una fuente de corriente constante, termopares, calentadores y dispositivos auxiliares para la medición en laboratorio, así como para la medición en campo, con la principal ventaja de que solo se requiere energía alterna para el funcionamiento de los dispositivos. Se efectuaron calibraciones del instrumento de medición con una barra fundida de cuarzo, de la cual se conocen sus propiedades termofísicas. Se encontraron variaciones de 1.5% entre los valores reportados por el proveedor del cuarzo para la conductividad térmica, mientras que para la difusividad térmica se encontraron variaciones del 4.8% comparadas con las mediciones realizadas con el equipo presentado en este trabajo. A la fecha se han realizado diversas mediciones en materiales cilíndricos de diferentes composiciones, así como también se ha aplicado la metodología de medición en dos sitios donde se instalarán bombas de calor geotérmico, actividades enmarcadas en el proyecto P13 del Centro Mexicano de Innovación en Energía Geotérmica (CeMIEGeo). This paper presents a methodology for the simultaneous determination of two thermophysical properties of rocks, with emphasis on the application on field measurements, focused on the installation of Geothermal Heat Pumps (GHP). The properties that can be determined with this methodology are thermal conductivity and thermal diffusivity of rocks with characteristics of thermal semiconductors. The measured ranges in cylindrical rock samples ranged from 0.4 to 5 W/m°C for thermal conductivity, whereas for thermal diffusivity the measured values ranged from 1 x 10-7 m2/s to 1 x 10-6 m2/s, in which good repeatability has been found. The instrumentation used for measurements consists of a laptop computer, a data acquisition device, a constant current source, thermocouples, heaters and auxiliary devices for laboratory measurement, as well as field measurement, with the main advantage that only alternate current is required for the operation of the devices. Calibrations of the measuring instrument were carried out with a fused quartz bar whose thermophysical properties are known. Variations of 1.5% were found between the values reported by the quartz supplier for thermal conductivity, whereas for thermal diffusivity variations of 4.8% were found, compared to the measurements made with the equipment presented in this paper. To this day, various measurements have been made on cylindrical materials of different compositions, and the measurement methodology has been applied in two sites where geothermal heat pumps will be installed, activities framed in the P13 project of the Mexican Center for Innovation in Geothermal Energy (CeMIE-Geo). |