[MUSIC] Bienvenidos a este video que les va a explicar cómo calcular el flujo de calor terrestre. Aquà les vamos a explicar cómo se hacen las mediciones del gradiente geotérmico y de la conductividad de las rocas. El grediante geotérmico es la variación de la temperatura con la profundidad. Aquà vamos a ver cómo vamos a medir estos parámetros, y a partir de ellos, les vamos a mostrar cómo calcular el flujo de calor en la superficie de la tierra. También, you en la parte final vamos a ver algo muy interesante, que es decirles cómo a partir de estos datos ustedes pueden calcular cuál es la temperatura en el interior de la Tierra. Este parámetro es fundamental, porque a partir de él nosotros podemos saber cuáles zonas son viables de producir energÃa geotérmica. Porque una alta temperatura a baja profundidad es una zona factible de producir energÃa geotérmica. La medición del flujo de calor requiere el conocimiento del gradiente geotérmico. ¿Qué es el gradiente geotérmico? Es la variación de la temperatura con la profundidad. La medición del gradiente es muy importante para determinar la profundidad en la cual se pueden alcanzar las temperaturas necesarias para la explotación o utilización de la energÃa geotérmica. A la pérdida gradual de calor por la superficie de la Tierra es a lo que se le llama flujo de calor. Y el flujo de calor se define como la diferencia de temperatura entre la profundidad, multiplicado por la conductividad de las rocas. Esto lleva un signo negativo. Si les gustan las fórmulas, aquà les presentamos la fórmula. Ese signo negativo es muy importante, porque lo que dice es que el flujo de calor va en dirección contraria al aumento de temperatura. ¿Por qué? Pues, porque los cuerpos calientes son los que les ceden calor a los cuerpos frÃos y no viceversa. Aquà les vamos a mostrar cómo son los equipos para medir temperatura en los pozos. Esa es la forma en la que se mide el gradiente geotérmico. Lo que hacemos es bajar un termómetro electrónico de un cable en un pozo. Y lo que hacemos es detenerlo cada metro o cada cinco metros, dependiendo de la profundidad del pozo, y midiendo la temperatura a cada profundidad. Aquà también les mostramos la gráfica que se obtiene, es una lÃnea recta. Ese serÃa el gradiente geotérmico cuando no hay otra forma de conducción de calor, más que la conducción en sentido estricto. Si tenemos convección, entonces no va a ser una lÃnea recta. Pero además, esa lÃnea recta lo que indica es que hay un solo tipo de roca, o por lo menos, que todas las rocas que está atravesando el pozo tienes la misma conductividad. Eso en general no pasa, nosotros tenemos capas y cada capa de roca tiene una conductividad diferente. Entonces en la siguiente gráfica, nosotros vemos cómo se verÃa un gradiente geotérmico más real. En cada capa nosotros tenemos un gradiente que se corresponde con el valor de la conductividad, porque aunque el flujo de calor sea el mismo, si la conductividad cambia, el gradiente de temperatura también va a cambiar. A mayor conductividad, el gradiente será menor y a menor conductividad, el gradiente será mayor. En la siguiente figura, se tiene un medidor de conductividad de las rocas, que es la capacidad para transmitir calor. Lo que hace este aparato es calentar la roca y medir el tiempo que tarda en calentarse, midiendo la temperatura a diferentes tiempos. Entre más rápido se caliente, más alta será su conductividad térmica. La medida en pozos generalmente se hace en el continente, pero, ¿qué pasa cuando nosotros estamos en el océano? Bueno, pues también se hacen medidas en el fondo del océano. Y se puede decir que son más fáciles, porque ahà no necesitamos pozos y frecuentemente se tiene una capa de sedimentos que se mantiene a temperatura estable. Lo que se usa es una sonda, que es como una flecha, y se clava en los sedimentos. Esta sonda tiene diez sensores de temperatura, distribuidos a lo largo en intervalos de 50 centÃmetros. Y estos termistores miden la temperatura en cada punto, y envÃan la señal o la graban, y se recuperan los datos al subir la sonda. En la figura se puede ver las gráficas que se obtienen de las variaciones de temperatura. Como pueden ver, al encajar la sonda, la temperatura aumenta por fricción. Si ustedes frotan cualquier superficie, notarán que se calienta. Pero pronto vuelve a su temperatura anterior, y se determina la temperatura en cada punto. De esta forma, nosotros podemos medir el gradiente geotérmico y la conductividad con un mismo equipo, lo cual nos hace mucho más fácil el cálculo de flujo de calor en el océano. Desde el siglo pasado, se han hecho muchas mediciones del flujo de calor. Este es un parámetro muy importante no solo para geotermia, sino que también lo utilizan ahora en exploración de petróleo. Y se tienen miles de mediciones, tanto en continentes como en océanos. Existe un organismo internacional, que es la Comisión Internacional de Flujo de Calor, que ha recopilado todos los miles de datos para toda la Tierra, tanto en continente como en océano. Y los ha hecho disponibles para todos los que desean accesarlos. El enlace lo pueden ver aquÃ, y ustedes pueden tener acceso a todos esos datos y bajarlos para todo el mundo, o bien para alguna zona en particular. Si analizamos separadamente todas las mediciones hechas en continente y en océano, vemos que la distribución es muy similar, y se tiene un valor promedio de aproximadamente 90 miliwatts por metro cuadrado. Con esos valores se ha calculado cuál es la descarga de calor en toda la corteza de la Tierra. Y esto es muy interesante porque la descarga de calor es inmensa, es de aproximadamente 47 terawatts. Y si nosotros vemos que la capacidad instalada en todo el mundo es de aproximadamente dos terawatts, vemos que la necesidades de electricidad se podrÃan satisfacer con una pequeñÃsima parte de esa descarga de calor por el flujo de calor superficial que tiene toda la Tierra. Ahora que nosotros tenemos todos esos datos. ¿Es posible calcular la temperatura del interior de la tierra, simplemente con los datos que tenemos en la superficie? Pues sÃ, es posible y se ha hecho. Por ejemplo, con lo del de las ondas sÃsmicas se puede conocer cuál es la temperatura, puesto que la velocidad depende de la temperatura, y la velocidad se puede medir aparte de los tiempos de llegada de las sondas para grandes sismos. En la siguiente gráfica, nosotros tenemos la temperatura que se ha calculado para el interior de la Tierra. Se ve que en algunas zonas está por encima de la temperatura de fusión de algunos materiales. Por ejemplo, en el núcleo externo la temperatura de la Tierra es superior a la fusión del hierro, que se supone que compone principalmente el núcleo de la tierra, por lo tanto, esta zona tenemos fusión. También en algunas zonas del manto se tiene que la temperatura es superior a la temperatura de fusión de las rocas, por lo cual también tendremos fusión parcial en el manto, lo cual da origen al volcanismo. Como ven, esta gráfica es muy general y nos está diciendo cuál es la temperatura a miles de kilómetros de profundidad. Para exploración geotérmica, nosotros que está sucediendo en la parte superior de la corteza. Si nosotros queremos conocer la temperatura a una cierta profundidad, podemos hacer un modelo muy simple. Podemos suponer que existe una capa homogénea, de un solo tipo de roca hasta esa profundidad. Si nosotros queremos conocer la temperatura a cinco kilómetros o a tres kilómetros, podemos suponer que toda la roca es la misma y tiene una conductividad promedio. Y si nosotros conocemos el flujo de calor en la superficie, podemos utilizar una fórmula muy sencilla. Si nosotros tenemos un flujo de calor superior al promedio, que es de aproximadamente 90 miliwatts por metro cuadrado, nosotros a tres kilómetros podemos tener temperaturas superiores a los 300 grados. Este modelo que nosotros hemos resuelto es muy simplificado, ahà estamos suponiendo una sola capa. Pero algo que es muy importante, estamos suponiendo que todo el calor se transporta por conducción. Y estamos olvidando la convección, que es precisamente como funcionan los sistemas hidrotermales. Nosotros tenemos que tomar en cuenta que mucho del calor se está transportando a través del agua, y cada capa tiene diferente conducción, si nosotros tenemos roca sedimentarias, rocas Ãgneas. Y entonces aquà les damos un ejemplo un poquito más real, y si ustedes quieren divertirse resolviéndolo, pues por favor les damos todos los datos que necesitan para que ustedes calculen a diferentes profundidades. Es más, a la profundida de cada capa, cuál es la temperatura, y nos puedan decir si este es un buen sistema geotérmico para explotar. Ahora ustedes you son unos expertos para calcular la temperatura en el interior de la Tierra. Y ustedes pueden saber dónde hay un recurso geotérmico, simplemente, haciendo mediciones de flujo de calor, you pueden tener una sospecha de las zonas favorables. Pero en el siguiente video, nosotros vamos a ver otro aspecto muy importante. Además de haber el recurso, tenemos que hacer un cálculo económico de cuál es la viabilidad económica de explotarlo. Asà que los esperamos para el próximo video, que se va a poner muy interesante.
