El diseño de los campos de sondeo suele basarse en el perfil de temperatura del sistema. Aunque su interpretación es bastante sencilla, deja fuera información importante para el diseño. Hoy introducimos en GHEtool Cloud gráficos de contorno y mapas que pueden ayudarle a llenar ese vacío y a diseñar los campos de sondeo con aún más confianza.
Gráficos de contorno
Los perfiles de temperatura son una excelente forma de mostrar cómo evolucionan con el tiempo la temperatura del fluido y de la pared del pozo de un sistema. Especialmente cuando se trabaja con datos horarios, se puede obtener bastante información de estos gráficos. Sin embargo, no cuentan toda la historia, ya que la temperatura del suelo no es constante en todas partes y depende en gran medida tanto de la configuración del campo de sondeo como del desequilibrio. Con la introducción de los gráficos de contorno, podemos hacer que esto sea visual.
Para ilustrar este punto, considere el siguiente perfil de temperatura.
Aquí se produce un desequilibrio bastante significativo, enfriándose el suelo año tras año. Sin embargo, las temperaturas que se muestran a continuación son todas temperaturas medias, donde la temperatura de la pared del sondeo es la media de todos los sondeos. Para obtener una visión más espacial, echemos un vistazo al correspondiente gráfico de contorno de este campo de sondeos.
Sugerencia
Puede crear un gráfico de contorno en GHEtool Cloud accediendo a la pestaña ‘General’ de los ‘Ajustes específicos del objetivo’. Estos gráficos están disponibles en todos los objetivos excepto en el análisis TRT.
El gráfico de contornos anterior muestra una distribución bidimensional de la temperatura en el suelo, tanto dentro como fuera del campo de sondeo al cabo de n años, en este caso 25. En este caso, las curvas de nivel son líneas isotérmicas en las que la temperatura disminuye en un determinado número de grados con respecto a la temperatura inicial del suelo no perturbado. El desequilibrio también es claramente visible en esta representación gráfica, ya que todas las líneas de contorno son negativas, lo que indica el enfriamiento global del suelo.
Además, es visible que la deriva de temperatura no es idéntica en todas partes, como indican tanto las líneas isotérmicas como el gradiente de temperatura. El centro del campo de sondeo tiene un color azul más oscuro, lo que indica una alteración de la temperatura más pronunciada, mientras que las regiones exteriores del campo de sondeo se enfrían menos. Al salir del campo de sondeo, cabe esperar una alteración de la temperatura de -1 °C a una distancia de 30 m en este caso.
Esta representación espacial también permite comprender mejor cómo deben interpretarse las interferencias entre sistemas vecinos, como se verá a continuación.
Nota
Estas curvas de nivel son una estimación de la realidad, ya que sólo son una representación bidimensional de un sistema puramente conductor. Se crean tomando el desequilibrio del sistema y distribuyéndolo entre las distintas perforaciones. Dado que no todas las perforaciones contribuyen de la misma manera a la interacción térmica, como ya se ha comentado última vez, El desequilibrio provocado por determinadas perforaciones será más pronunciado. Al final, tomando la hipótesis de fuente de línea infinita y sumando todas las contribuciones de las distintas perforaciones, se crean estos gráficos.
Gráficos de contorno e interferencias
Dado que los gráficos de contorno son una forma excelente de mostrar la distribución de la temperatura tanto dentro como fuera del campo de sondeo, pueden ayudar a visualizar la interferencia térmica entre diferentes campos de sondeo. Anteriormente, esta interferencia térmica, como se ha comentado aquí, se expresó numéricamente, cuantificando la influencia a largo plazo de la temperatura de un campo de sondeo sobre otro. Con la ayuda de estos gráficos, esta interferencia se hace visible, como se muestra a continuación.
En el gráfico anterior, queda claro que el desequilibrio individual de cada campo de sondeo se extiende hacia los vecinos, creando una influencia colectiva de la temperatura. Por supuesto, la alteración de la temperatura es mayor dentro de los propios campos de sondeo, pero con el paso de los años, esta influencia se extiende. Esto queda claro al comparar la imagen de arriba, después de 25 años, con la situación tras sólo un año de desequilibrio.
Después de sólo 1 año, la interferencia es mucho menos pronunciada, ya que hay una interferencia casi insignificante entre el campo de sondeo superior izquierdo y el inferior. Debido al desequilibrio anual, esta región de influencia crece con los años, aumentando la interacción térmica entre los distintos sistemas. Esto también puede visualizarse en GHEtool Cloud, donde es posible animar los gráficos de contorno para cada año del periodo de simulación. A continuación, se hace esto para la situación de la interferencia térmica anterior.
Gráficos de contorno y configuración del campo de sondeo
Además de visualizar las interferencias entre distintos campos de sondeo, los gráficos de contorno también pueden ayudarnos a comprender la importancia de la configuración del campo de sondeo a la hora de hacer frente al desequilibrio. Anteriormente, al hablar de cómo hacer frente al desequilibrio (lea el artículo aquí) o al introducir las funciones g (lea el artículo aquí), siempre se mencionaba que aumentar la distancia entre perforaciones, así como colocar los campos de perforación en línea, era mejor para el comportamiento a largo plazo del sistema. Con la ayuda de los gráficos de contorno, esto puede visualizarse ahora.
A continuación, se muestra el gráfico de contorno para un sistema con un desequilibrio negativo significativo, tanto para un campo de sondeo de 9 sondeos de 130 m en una línea como en una cuadrícula de 3 × 3.
Si se comparan ambos contornos, queda claro que el frío queda más atrapado en el interior del campo de sondeo cuando los sondeos se colocan en una cuadrícula rectangular. La temperatura en el interior de este campo de sondeo desciende, al cabo de 25 años, a -5,3 °C en comparación con la temperatura del suelo sin alterar, mientras que en el caso de una línea, la temperatura sólo desciende 4 °C. Esto demuestra una vez más la importancia de la configuración del campo de sondeo y será especialmente útil cuando se trate de configuraciones irregulares.
Gráfico de contorno de un campo de sondeos con 3×3 perforaciones.
Nota
Al pasar el ratón por encima del gráfico, se puede ver la alteración de la temperatura en ese lugar concreto. Al seleccionar una perforación, puede ver su contribución al desequilibrio global del campo de perforación. En el caso anterior, el sondeo situado en el centro tiene una extracción de calor específico significativamente inferior a la de los sondeos situados en los bordes o esquinas. Esto se debe a que la temperatura que rodea a este sondeo interior ya es más baja, lo que limita la capacidad de extracción.
Mapas
Una segunda actualización que puede ayudarle a diseñar sus campos de sondeo con mayor facilidad es colocar sus coordenadas directamente en un mapa. A partir de hoy, cuando trabaje con configuraciones personalizadas de campos de sondeo, tendrá la opción de seleccionar un mapa como fondo, como se muestra a continuación.
Cuando trabajes con coordenadas en GHEtool, puedes utilizar tu propio marco de referencia local, por ejemplo a partir de (0,0), o un sistema de coordenadas nacional. En cualquier caso, tienes que asignar tu sistema de coordenadas local al mapa. Por lo tanto, sólo tiene que seleccionar un punto del mapa y referenciarlo a la coordenada correspondiente a su propio sistema de coordenadas. En el caso anterior, el punto negro amarillo se solapa con el punto (0,0) del sistema de coordenadas que tenemos a mano. El resultado es la siguiente figura.
Ahora, se pueden arrastrar y soltar fácilmente las coordenadas hasta la ubicación correcta, así como añadir nuevos sondeos haciendo clic con el botón derecho o doble clic con el izquierdo. De este modo, diseñar la configuración de su campo de sondeos resulta más fácil que nunca.
Otra ventaja de trabajar con un mapa de fondo para sus campos de sondeo es que los gráficos de contorno se mostrarán ahora sobre estos mapas. Esto facilita aún más la evaluación de la interacción térmica con los sistemas circundantes, como se muestra a continuación.
Nota
También se puede dibujar el cálculo de interferencias en un mapa, pero también en este caso el punto de referencia debe fijarse con precisión para que el campo de sondeo se dibuje en el lugar correcto.
Conclusión
Con la introducción de los gráficos de contorno, resulta más fácil comprender el comportamiento térmico a largo plazo del sistema geotérmico, tanto dentro como fuera del campo de sondeo. Puede ayudarle a comprender y visualizar las interferencias térmicas entre sistemas vecinos, pero también a mostrar la importancia de la propia configuración del campo de sondeo. Esta función, combinada con la nueva funcionalidad de mapas de GHEtool, le permitirá diseñar campos de sondeo con mayor facilidad y confianza.
Referencias
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