Como parte de los proyectos estratégicos del Centro Mexicano de Innovación en Energía Geotérmica (Cemie-Geo), Mahendra P. Verma, investigador de la Gerencia de Geotermia del Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE), desarrolla un simulador de transporte de vapor para apoyar el diseño de las redes de ductos y optimizar la generación de energía eléctrica en un campo geotérmico.

Se trata de un sistema automatizado en plataforma web para calcular las características (presión, temperatura, caudal de vapor y otros parámetros) de fluido a lo largo de las redes de vapor ductos hasta su llegada a las plantas geotérmicas.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, Mahendra Verma, quien es especialista en geoquímica de sistemas geotérmicos y simulación numérica de procesos, señaló que uno de los principales problemas en un campo geotérmico es que muchas veces no se aprovecha el vapor generado en su totalidad debido al complejo manejo de estas redes.

Ese hecho ha ocasionado que a nivel internacional la comunidad científica profundice en la comprensión de los mecanismos de transporte de vapor en los sistemas ya mencionados.

De acuerdo con Mahendra Verma, el manejo de las redes de sistemas geotérmicos es complejo debido a la interconexión de vapor ductos entre varios pozos y plantas. Los parámetros presión, caudal y localización geográfica de pozos están controlados por la naturaleza. Además, las características de los pozos geotérmicos varían considerablemente de uno a otro, provocando una pérdida de vapor de alrededor de 10 por ciento en los campos geotérmicos.

“Ese porcentaje representa una suma considerable de dinero y recursos. Por tal motivo el simulador busca optimizar el diseño y control de la operación de las redes, es decir, mejorar la eficiencia de la generación de energía eléctrica de sistemas geotérmicos”, explicó el investigador del IIE.

GeoSteam.Net, nombre que recibe dicho simulador, consiste en la simulación de un diseño de redes de tuberías virtuales de una planta de energía geotérmica, que permitirá la optimización de los recursos geotérmicos. Lo anterior implica ahorrar dinero y tiempo en la planeación y construcción de una red.

El investigador nivel II del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) agregó que con el empleo de este tipo de simuladores se puede determinar, entre otros parámetros, qué tipo de tubería se requiere para cada sistema. En términos generales, el objetivo principal del proyecto es tener un algoritmo actualizado de transporte de vapor con base en la conservación de la masa, momento lineal y energía basado sobre las tablas de vapor internamente consistentes.

Otro de los principales objetivos de este proyecto es entender los fenómenos de transporte de vapor que ocurren en las redes de tuberías de los sistemas geotérmicos, lo que permitirá proponer mejoras en su diseño para asegurar el uso óptimo del vapor en el campo.

El proyecto, que recibió una inversión de más de 16 millones de pesos a través del Fondo Conacyt-SenerSustentabilidad Energética, contempla además la creación de una interfaz para acoplar el modelo numérico de transporte de vapor con un sistema telemétrico (web) para el monitoreo continuo del desempeño de las redes de plantas geotérmicas.

“De esta forma se calculará la distribución de temperatura, presión y flujo en tiempo real. Esta información será muy valiosa para los ingenieros de producción en la toma oportuna de decisiones”, dijo el investigador responsable del proyecto.

Actualmente, el proyecto GeoSteam.Net se encuentra en la tercera de ocho fases de desarrollo. La validación de este sistema se realizará en el campo geotérmico Los Azufres en el estado de Michoacán con apoyo y colaboración de la Gerencia de Proyectos Geotermoeléctricos de la Comisión Federal de Electricidad (CFE).

Actualización de datos

El grupo de investigación del doctor Verma trabaja también en la innovación de las tablas de vapor, es decir, tablas con datos termodinámicos del agua internamente consistentes útiles para modelar la transferencia térmica y de masa y los procesos físico-químicos durante la generación de energía eléctrica.

Señaló que la información actual sobre los datos termodinámicos del agua (tablas de vapor) contiene valores que no se pactan con las leyes básicas de la termodinámica, situación que ha provocado que los simuladores de vapor creados a la fecha no funcionen de forma adecuada. Ante este panorama, en el marco de este proyecto también se generará una versión mejorada de las tablas de vapor para evitar este tipo de problemas.

“Desde hace 10 años hemos trabajado en el análisis de esta problemática. Las nuevas tablas de vapor, que se están construyendo a partir de datos experimentales, será un desarrollo de vanguardia, tendrá un gran impacto en diferentes ramas de la ciencia y tecnología. Será un hito (una nueva referencia) para la ciencia”, concluyó.

Carmen Báez – Conacyt Prensa