A la hora de diseñar campos de perforación, siempre se parte del supuesto implícito de que el proyecto es aislado y de que la temperatura del suelo no se ve afectada por ningún sistema vecino. Aunque esto puede ser cierto en algunos casos, en otros la denominada «interferencia térmica» entre diferentes sistemas geotérmicos puede ser bastante significativa. En este capítulo se analizará el concepto de interferencia, junto con algunos métodos de cálculo y cómo se puede utilizar GHEtool Cloud para cuantificarla.
¿Qué es la interferencia?
Un campo de perforaciones geotérmicas es un intercambiador de calor subterráneo y, por lo tanto, influye directamente en la temperatura del suelo. En invierno, se extrae calor y el suelo se enfría, mientras que en verano el suelo se calienta de nuevo. La diferencia entre la extracción y la inyección de calor constituye el desequilibrio que provoca que la temperatura del suelo varíe con el paso de los años. Sin embargo, esta variación de temperatura no se detiene en el límite del campo de perforaciones ni de la propiedad, sino que se propaga a través del suelo y puede observarse fácilmente a una profundidad de entre 50 y 100 m, dependiendo de las propiedades del suelo.
En la ilustración anterior, se está estudiando un nuevo proyecto entre cuatro sistemas geotérmicos ya existentes. Normalmente, la información de diseño necesaria para este proyecto (demanda del edificio, tipo de fluido, propiedades del suelo, etc.) se introduce en GHEtool para calcular la profundidad necesaria del pozo (Parte 7.2) o el tamaño del campo de perforación (Parte 7.3) en las que las temperaturas del fluido se mantienen dentro del límite predefinido.
Este enfoque da por sentado tácitamente que el nuevo campo de perforaciones geotérmicas está aislado del entorno y que el suelo circundante solo recibe la influencia de sí mismo y no de ningún otro sistema vecino. Sin embargo, en el caso anterior, queda claro que el proyecto se encuentra bajo la influencia de ambos sistemas subyacentes, lo que también enfriará nuestro campo de perforaciones con el paso de los años.
Esto implica que, cuando no se tienen en cuenta estos sistemas vecinos en nuestro diseño, las temperaturas mínimas (o máximas) del fluido serán diferentes de las previstas en el diseño. Para solucionar este problema, es importante tener en cuenta la influencia térmica a la hora de diseñar un proyecto geotérmico.
Dado el creciente interés por las bombas de calor geotérmicas, algunos países han comenzado a elaborar legislación para abordar este problema de interferencia. En particular, en los Países Bajos, la interferencia máxima permitida en un único sistema es de -1,5 °C. Cuando la interferencia supera este valor, se debe modificar el diseño para garantizar que las temperaturas finales del fluido se mantengan por encima de los -3 °C de temperatura de entrada al campo de perforación, incluida la interferencia.
En Suiza, la norma SIA va un paso más allá y exige al diseñador del campo de perforaciones que tenga en cuenta los futuros sistemas geotérmicos de la zona. Cuando el desequilibrio es demasiado grande, se propone como solución la regeneración del campo de perforaciones.
El cálculo de las interferencias en GHEtool Cloud se ajusta a la legislación vigente en estos países.
Interferencia entre modelos
Existen diferentes formas de modelar la interferencia térmica, pero lo más habitual es utilizar la solución de la fuente lineal infinita (ILS) o la de la fuente lineal finita (FLS), que también se emplea para calcular las funciones g de cada campo de perforación (véase Parte 2.3). Ambos enfoques se han implementado en GHEtool Cloud y se explican a continuación, primero para el caso de la interacción entre pozos individuales y, posteriormente, para la interacción entre dos campos de pozos diferentes con múltiples pozos.
Fuente de línea infinita
El modelo de fuente lineal infinita parte de la hipótesis de que el pozo es una línea de longitud infinita, lo cual es una suposición razonable para pozos profundos y para sistemas vecinos que se encuentran suficientemente separados entre sí. La principal ventaja de trabajar con esta línea infinita es que reduce el problema tridimensional de difusión del calor a un problema unidimensional razonablemente sencillo, ya que no hay efectos axiales a lo largo del pozo y la transferencia de calor es simétrica, tal y como se muestra a continuación.
El efecto de la temperatura a una distancia $r$ de la perforación y en un tiempo $t$ puede expresarse como:
$$\Delta T(r,t) = \frac{\dot{q}}{4\pi k_s}\cdot E_i \left(\frac{r^2c_v}{4k_s t} \right)$$
donde:
- $r$ es la distancia desde el pozo emisor en (m)
- $t$ es el tiempo en (s)
- $\dot{q}$ es la extracción media de calor específico provocada por el desequilibrio en (W/m)
- $E_i$ es la función integral exponencial
- $k_s$ es la conductividad térmica del suelo en (W/(mK))
- $c_v$ es la capacidad térmica volumétrica del suelo, expresada en (J/(m³K))
A partir de la ecuación anterior, queda claro que la interferencia térmica disminuye rápidamente al aumentar la distancia y que el efecto se acentúa con el paso del tiempo.
Fuente de línea finita
La fuente lineal finita (FLS), como su nombre indica, tiene en cuenta la profundidad real del pozo y, por lo tanto, resulta más adecuada para realizar cálculos precisos de la interferencia térmica cuando los pozos están próximos entre sí o presentan profundidades significativamente diferentes. Esto se debe a que, de este modo, el problema sigue siendo tridimensional y la transferencia de calor a lo largo del pozo puede considerarse con mayor precisión, lo que da lugar a interferencias menores.
La diferencia entre ambos modelos se puede ilustrar claramente con el siguiente ejemplo. Imaginemos dos pozos, uno de 100 m de profundidad y otro de 150 m, cada uno con una extracción de calor específica de 10 W/m. Según la hipótesis ILS, la interferencia térmica del pozo 1 al pozo 2 es la misma que la del pozo 2 al pozo 1, ya que sus extracciones específicas de calor son idénticas.
Con la fuente lineal finita, el resultado es diferente. En este caso, la interferencia del pozo más largo sobre el más corto es mayor que a la inversa. Esto se debe a que el pozo menos profundo afecta al terreno hasta una profundidad de 100 m, dejando 50 m del otro pozo menos afectados, lo que da lugar a una interferencia global menor en ese caso.
Interferencia entre dos campos de perforación
Los modelos anteriores describen la interferencia térmica entre dos pozos individuales, por lo que estos métodos deberían ampliarse para tener en cuenta la interferencia entre un pozo y un campo de pozos o entre dos campos de pozos. Imaginemos, por ejemplo, el caso que se muestra a continuación de un proyecto residencial compuesto por tres edificios de apartamentos, cada uno con su propio campo de pozos colectivo. Dado que los campos de pozos están bastante próximos entre sí, es evidente que deberían tener un impacto significativo unos sobre otros.
Según la investigación de Groenholland (2020), los campos de pozos de hasta seis pozos pueden representarse mediante un único pozo situado en el centro geométrico del campo. Este pozo ficticio se encargará de toda la transferencia de calor del campo de pozos y deberá tener una profundidad que sea la media de todas las profundidades de los pozos del campo.
Esta simplificación también se aplica en GHEtool Cloud. Al establecer la coordenada (x, y) en el centro geométrico y la longitud de la perforación a un múltiplo del profundidad de perforación, el programa realizará los cálculos partiendo de esta hipótesis.
Igualdad de intercambio de energía
Una primera idea podría ser distribuir el desequilibrio total del sistema entre los distintos pozos del campo. De ese modo, sabríamos cuál sería el intercambio de calor específico de cada pozo y podríamos limitarnos a aplicar los métodos de interferencia entre pozos utilizados anteriormente y sumar después los resultados de los distintos pozos. Sin embargo, esto supone que todos los pozos del campo de perforación contribuyen por igual a la transferencia de calor, lo cual no es así. Por lo tanto, en GHEtool se aplica un modelo más preciso.
Diferentes contribuciones de perforación
No todos los pozos del campo de perforación contribuyen por igual a la transferencia de calor de todo el campo. Imaginemos un campo de perforaciones cuadrado de 10 × 10 pozos, como se muestra a continuación. Es evidente que los pozos situados en los bordes intercambian más energía con el entorno que los que se encuentran en el centro. Esto implica que, al considerar la interferencia térmica entre pares de pozos, se debe tener en cuenta esta diferencia.
Por lo tanto, para calcular la interferencia final entre campos de perforación, se utiliza un nuevo método de cuatro pasos:
- Calcular la función g de cada campo de sondeo. (Este paso es idéntico para cada simulación de campo de sondeo).
- Calcula la contribución de cada pozo a la transferencia de calor global.
- Distribuir el desequilibrio entre las diferentes perforaciones, ponderado por cada contribución.
- Calcular la interferencia entre los campos de sondeo, basándose en la suma ponderada de todas sus interacciones entre sondeos.
Otra forma de visualizar las diferentes aportaciones en el campo de perforación consiste en analizar la tasa normalizada de extracción de calor (o de inyección de calor equivalente) de los distintos pozos. Esto se muestra a continuación.
Aquí se aprecia claramente que los pozos situados más cerca del borde del campo de perforación contribuyen en mayor medida a la transferencia de calor que los del interior. También queda claro que la transferencia de calor es mayor hacia la parte superior e inferior del campo de perforación. Este es precisamente el efecto que se obtiene al utilizar la hipótesis FLS, que es más precisa.
El gráfico anterior se ha elaborado partiendo del supuesto de que la temperatura de la pared del pozo es uniforme. Para más información, se remite al lector a Peere y Cimmino (2026).
Veamos ahora cómo se puede calcular la interferencia en el modelo GHEtool Cloud.
Interferencias en GHEtool
A continuación se analizan los distintos parámetros de entrada para el cálculo de la interferencia.
En la figura anterior se muestran los parámetros generales para el cálculo de la interferencia. Los parámetros solicitados (como la conductividad térmica, el periodo de simulación y la capacidad calorífica volumétrica del suelo) son necesarios para que los modelos de fuente lineal calculen la interacción térmica con el suelo.
La interferencia máxima permitida no se utiliza directamente en los cálculos, pero sirve como orientación visual. Todos los valores inferiores al que se muestra aquí aparecerán en rojo en los resultados.
En cuanto a la normativa sobre interferencias, hay dos opciones: la genérica (que se aplica a todos los países) y otra específica para los Países Bajos. Esto se debe a que en los Países Bajos no se utiliza el factor de rendimiento estacional (SPF) de la calefacción y la refrigeración, sino que se emplea el SPF de todo el sistema y el SPF específico para la refrigeración. El resto de regiones se limitan a utilizar el SCOP para la calefacción y el agua caliente sanitaria, y el SEER para la refrigeración.
Cuando se selecciona un gráfico de contorno en la pestaña ‘General’, se puede establecer el sistema de coordenadas de referencia haciendo clic en ‘Establecer mapa’.
A continuación, deben introducirse todos los distintos sistemas para el cálculo de interferencias. Esto puede hacerse añadiendo un sistema —en cuyo caso se tiene la opción de añadir campos de perforación uno por uno— o vinculando otro escenario, con lo que toda la información de ese otro escenario se vincula automáticamente. Esta última opción tiene la ventaja de que, cuando cambia el diseño, el cálculo de interferencias también se modifica automáticamente, lo que minimiza el riesgo de trabajar con datos obsoletos.
Cuando quieras calcular la interferencia de todo un barrio, por ejemplo, resulta más fácil importar todos los sistemas directamente a través de un archivo *.csv. No hay ningún límite en cuanto al número de sistemas que puedes importar de esta forma. Para los usuarios de los Países Bajos, existe la opción de importar sistemas directamente desde el WKOtool.
GHEtool está directamente vinculado a WKOtool y, por lo tanto, siempre contiene los pozos más recientes. Si introduce una dirección en la herramienta o selecciona una ubicación en el mapa, se seleccionan (en azul) todos los pozos de perforación en un radio de 120 m, así como todos los sistemas geotérmicos de mayor potencia (>70 kW) en un radio de 350 m (en naranja). Cuando haya sistemas abiertos en las proximidades, aparecerá una advertencia.
GHEtool puede importar automáticamente todos los sistemas recientes desde WKOtool, pero los más antiguos pueden causar problemas en ocasiones. Esto se debe a que, anteriormente, en WKOtool solo se introducía el centro geométrico y, cuando hay más de 6 perforaciones en el campo de perforación, este dato no puede utilizarse para el cálculo de interferencias. En ese caso, es necesario ponerse en contacto con las autoridades locales para obtener las coordenadas reales de los pozos y poder realizar la simulación.
En el caso de los sistemas más recientes, todos los pozos se introducen en WKOtool, por lo que pueden importarse tal cual.
Ten en cuenta que no toda la información de WKOtool es correcta y que siempre debes comprobar dos veces los resultados importados para detectar posibles errores (por ejemplo, una demanda de calefacción o refrigeración excesivamente baja).
Ejemplo
Para ilustrar las posibilidades del módulo de interferencias, se estudiarán dos casos diferentes: uno con tres edificios de viviendas en el mismo terreno del proyecto y otro con un barrio de 20 viviendas unifamiliares.
Tres edificios de apartamentos contiguos
El primer caso en el que la interferencia es importante es el de los tres edificios de viviendas situados cerca unos de otros. A continuación se muestran de nuevo sus tres campos de perforación.
La forma de abordar este problema consiste en crear un escenario independiente para cada edificio o campo de pozos en GHEtool y dimensionar el campo de pozos en este escenario tal y como se haría en cualquier otro caso. A continuación, se crea un nuevo escenario específicamente para el cálculo de interferencias, en el que se relacionan los distintos escenarios entre sí, tal y como se muestra a continuación.
Al analizar los resultados, se aprecia claramente en el gráfico de contorno que existe una interferencia significativa entre los distintos sistemas al cabo de 25 años.
Si se compara la figura anterior con la imagen tomada tan solo dos años después, queda claro que las interferencias son un factor importante para el funcionamiento a largo plazo del campo de perforación. En este breve intervalo de tiempo, no se aprecia ninguna interferencia entre los distintos sistemas.
En la tabla se cuantifica la interferencia entre los tres sistemas diferentes. En este caso, el sistema 1 (nuestro primer campo de pozos para el edificio A) recibe una interferencia de -0,36 °C procedente del segundo campo de pozos y una interferencia de -0,44 °C procedente del tercer sistema. Por lo tanto, al cabo de 25 años, nuestro primer campo de perforación tendrá una temperatura 0,8 °C inferior a la prevista inicialmente.
Si quieres asegurarte de que las temperaturas del fluido se mantengan dentro de los límites, ahora tienes que volver a los distintos campos de perforación y sumar la interferencia a la temperatura mínima permitida del fluido. Así pues, en nuestro caso, todos los campos de perforación se diseñaron con una temperatura mínima del fluido de entrada de 0 °C; ahora debería ser de al menos 0,8 °C, 0,54 °C y 0,59 °C para tener en cuenta la deriva térmica a largo plazo debida al desequilibrio.
Esto implica que nuestro primer campo de perforaciones debería tener 36 perforaciones en lugar de 32, el segundo 24 en lugar de 22, y el edificio C también debería tener un campo de perforaciones con 24 perforaciones en lugar de 22. A continuación se muestra el perfil de temperatura resultante del edificio A, tras la corrección de la interferencia.
A continuación, se puede volver a calcular la interferencia, lo que demuestra que ahora el efecto de la temperatura sobre la interferencia es inferior al margen de seguridad que se añadió a los diseños, por lo que se puede estar seguro de que los límites de temperatura serán adecuados.
Por lo tanto, el Designing con interferencia siempre se lleva a cabo en tres pasos.
- Los campos de perforación individuales están diseñados para mantenerse dentro de los límites de temperatura especificados para el fluido.
- Se calcula la interferencia entre los distintos campos de perforación.
- Suma la interferencia al umbral mínimo de fluido (o al máximo, en caso de que la interferencia sea positiva) y modifica tu diseño en consecuencia.
Si lo deseas, puedes repetir el proceso anterior para encontrar una solución aún más óptima, aunque normalmente basta con una sola iteración.
Barrio con 20 casas
Otro caso consiste en la construcción de un nuevo barrio con 20 viviendas dotadas de pozos geotérmicos individuales. Aunque es posible introducir cada sistema como un escenario independiente en GHEtool y vincularlos como tales al cálculo de interferencias, esta configuración puede llevar bastante tiempo.
Por lo tanto, existe la opción de importar los escenarios directamente desde un archivo CSV a GHEtool. Este archivo (se puede descargar un ejemplo al final de este capítulo) debe contener las siguientes columnas:
- Sistema nuevo/ya existente
- Nombre del sistema
- Coordenada X del pozo
- Coordenada Y del pozo
- Longitud total del sistema
- Profundidad de perforación
- Demanda de calefacción
- Demanda de refrigeración
- Calefacción SCOP
- Refrigeración SEER
- Demanda de agua caliente sanitaria
- SCOP AGC
En el vídeo que aparece a continuación se muestra la interferencia térmica entre los distintos sistemas desde el primer año hasta el vigésimo quinto. En él se puede observar cómo evoluciona la interferencia a lo largo de los años, hasta conformar una zona de interferencia térmica de -0,2 °C al cabo de 25 años. Al final se muestra la situación tras 25 años.
Conclusión
En este capítulo se explica el concepto de interferencia térmica entre sistemas vecinos. Del mismo modo que los distintos pozos de un mismo campo de perforación se influyen mutuamente, también los pozos de sistemas diferentes se influyen entre sí.
Se analizaron dos métodos para el cálculo de la interferencia: la fuente lineal infinita y la fuente lineal finita, siendo el primero el más rápido y preciso para pozos profundos situados a una distancia relativamente grande entre sí, mientras que el segundo es, en general, el más preciso debido al enfoque tridimensional de la transferencia de calor. También se analizó cómo estos métodos para modelar la interferencia entre dos pozos pueden ampliarse para modelar la interferencia entre diferentes campos de pozos.
Se ha demostrado que el diseño de un campo de perforaciones que tiene en cuenta la interferencia consiste en un enfoque por etapas en el que, en primer lugar, se dimensiona el campo de perforaciones de forma aislada y, a continuación, se calcula la interferencia. En una tercera etapa, la interferencia se añade a los umbrales de temperatura del campo de perforaciones, de modo que el nuevo diseño siga siendo válido una vez tenida en cuenta la interferencia.
Por lo tanto, este efecto de interferencia es realmente importante a la hora de diseñar un conjunto de sistemas individuales. En el siguiente capítulo se abordará el concepto de simultaneidad, que desempeña un papel importante en la solución geotérmica colectiva.
Referencias
- Groenholland. (2020). ITGBES, Herramienta de interferencias para sistemas de energía de suelo cerrado. Informe GHNL 180760. Groenholland Geo-energiesystemen. Ámsterdam. En línea aquí [última visita: 17-09-2026]
- Peere, W., Cimmino, M. (2026). Interferencia térmica entre campos de perforaciones geotérmicas a poca profundidad: una comparación de métodos analíticos. En las actas del Der Geothermiekongress (DGK), del 20 al 22 de octubre, Potsdam, Alemania.
- Legislación en los Países Bajos: 11 000 BRL Protocolo 11 001 (páginas 61-62)
- Legislación en Suiza: SIA 384/6, apartado 3.1.1.2
- Cimmino, M., Bernier, M. (2014). Un método semi-analítico para generar funciones g para campos de perforaciones geotérmicas. Revista Internacional de Transferencia de Calor y Masa, 70, 641-650.