UNIVERSIDAD DE SONORA Unidad Regional Centro División de Ingeniería Departamento de Ingeniería Química y Metalurgia. Asignatura: Geotermia

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1 Asignatura: Geotermia Antecedente: Ninguna Créditos: 8 ( h de teoría y 0 de taller) Modalidad enseñanza-aprendizaje: Curso / Taller UNIVERSIDAD DE SONORA Unidad Regional Centro División de Ingeniería Departamento de Ingeniería Química y Metalurgia Clave: Consecuente: Geotermia II Modalidad: Presencial Horas Semana: Horas curso: 6 Departamento de Servicio: Ingeniería Química y Metalurgia / UNAM Carácter: Obligatoria Eje de formación: Profesionalizante Autor(es): Dr. Jesús Fernando Hinojosa Palafox Dr. Gabriel Cuevas Figueroa Competencias genéricas que fortalecer: Sustentabilidad Desarrollo Social Competencia Digital Capacidad para la toma de decisiones Competencias específicas a desarrollar del docente: Analizar y estimar el valor energético del vapor del suelo. Calcular la cantidad de energía que puede obtenerse a partir de distintos sitios. Diferenciar las características de la cantidad de entalpía. Determinar la potencialidad del uso y explotación de las tecnologías. Demostrar actitud objetiva, crítica y con responsabilidad. Introducción: La geotermia se refiere al calor proveniente del interior de la Tierra, sin embargo, en la práctica se denomina geotermia al estudio y utilización de la energía térmica que, transportada a través de la roca y/o fluidos, se desplaza desde el interior de la corteza terrestre hacia la superficie dando origen a los sistemas geotérmicos. Propósito: El propósito de esta materia es brindar a los futuros profesionales, criterios de diseño y cálculo de instalaciones de energía geotérmica para el aprovechamiento del calor para procesos industriales, así como para la generación de energía eléctrica aplicados a proyectos de energía renovable. Objetivo General: El curso provee conocimientos básicos y formativos para que se comprendan las definiciones y los conceptos de la energía geotérmica y su potencial como un recurso renovable (inagotable) y limpio. Asimismo se proporcionarán conocimientos de la energía geotérmica, particularmente en lo que se refiere a su accesibilidad, almacenamiento, distribución en la Tierra, así como las tecnologías existentes para su extracción y aprovechamiento integral en la producción de electricidad y en otros usos directos. Objetivos Específicos: Conocerá de manera general, el escenario mundial y nacional de la generación de energía a partir de fuentes renovables limpias y que sitúe dentro de estas alternativas energéticas a la energía geotérmica. Conocerá conceptos fundamentales sobre la estructura de la Tierra y el marco geológico en donde se genera y se almacena la energía geotérmica, así como principales las características térmicas que la definen como una fuente de calor inmensa e inagotable. Obtendrá los conocimientos básicos sobre la formación o existencia de sistemas geotérmicos y distinga los diferentes tipos de yacimientos o reservorios geotérmicos atendiendo a la naturaleza y propiedades de su fluido, así como a las diferentes condiciones de temperatura y presión que 228

2 dominan en su interior. Adquirirá los conocimientos necesarios para conocer las diferentes técnicas de exploración que se aplican en las tareas de prospección geotérmica, requeridas para decidir la factibilidad de perforar pozos geotérmicos con fines de generación de electricidad o de aprovechar estos recursos para usos directos. Conocerá los conceptos básicos sobre las técnicas de perforación, cementación y terminación de pozos geotérmicos, así como generalidades relacionadas con el uso de la información que típicamente se extrae de los recortes de la formación, su geometría de terminación y las implicaciones económicas de sus costos en un proyecto geotérmico. Conocerá las trayectorias típicas de conducción en plantas de generación, los principales mecanismos de producción y las características de los fluidos geotérmicos y rocas (o formaciones geológicas) que los circundan. Asimismo, se le proporcionará información sobre el tratamiento y disposición de la salmuera geotérmica y las condiciones que debe de cumplir para su posible reinyección en el subsuelo. Conocerá los diferentes tipos de plantas de generación eléctrica a partir de recursos geotérmicos, así como de los diferentes usos directos que tiene en la actualidad la energía geotérmica. Conocerá aspectos generales sobre impacto ambiental para entender y comparar el impacto ambiental producido por proyectos de generación de electricidad, particularmente de la energía geotérmica con otras fuentes de energía. Asimismo, proporcionarle conceptos generales sobre las medidas de control y las reglamentaciones que se requieren para normar proyectos de explotación, así como procesos típicos de remoción o reducción de emisiones y contaminantes. Adquirirá los conocimientos generales sobre costos y riesgos de proyectos geotérmicos para la generación de electricidad, incluyendo el aprovechamiento de sus recursos con los usos directos. Unidades de Competencias Unidad de Competencia 1. Introducción - La energía geotérmica como energía renovable 1.1. Panorama mundial de energía y energías renovables Impacto ambiental del consumo de energía Escenario comparativo con otras fuentes renovables de energía. 1.. Sustentabilidad y desarrollo de la energía geotérmica Escenario mundial actual de explotación de los recursos geotérmicos Escenario actual en México de explotación de los recursos geotérmicos. Unidad de Competencia 2. Conceptos básicos de la energía geotérmica 2.1. Antecedentes históricos Recursos de energía térmica de la Tierra y flujo de calor Distribución de temperatura dentro de la litosfera. 2.. Naturaleza y distribución de los sistemas geotérmicos. Unidad de Competencia 3. Clasificación de los sistemas geotérmicos 3.1. Definición de yacimiento o reservorio geotérmico Sistemas hidrotermales Yacimientos de vapor dominante Yacimientos de líquido dominante Sistemas de roca seca caliente. 3.. Sistemas geopresurizados. 229

3 3.5. Sistemas magmáticos Sistemas geotérmicos a condiciones supercríticas de presión y temperatura. Unidad de Competencia. Técnicas de exploración de sistemas geotérmicos.1. Exploración geológica..2. Exploración geoquímica..3. Exploración geofísica... Estudios vulcanológicos..5. Estudios de ingeniería de yacimientos. Unidad de Competencia 5. Técnicas de perforación de pozos geotérmicos 5.1. Perforación de pozos profundos Cementación de pozos geotérmicos Terminación de pozos de geotérmicos y costos. Unidad de Competencia 6. Técnicas de explotación de los sistemas geotérmicos 6.1. Producción y transporte de fluidos Muestreo y análisis químico de fluidos geotérmicos Estudios fisicoquímicos de los fluidos geotérmicos. 6.. Propiedades termofísicas y geoquímicas de las rocas Física e ingeniería de yacimientos Medición de parámetros de producción Disposición y tratamiento químico de salmueras geotérmicas Reinyección de fluidos de desecho. Unidad de Competencia 7. Los recursos geotérmicos y sus principales usos 7.1. Generación de la energía eléctrica geotérmica Control y seguridad de instalaciones geotérmicas Usos directos de la energía geotérmica. Unidad de Competencia 8. Aspectos ambientales del desarrollo y aprovechamiento de la energía geotérmica 8.1. Desarrollo de recursos geotérmicos e introducción a problemas ambientales Emisiones y principales contaminantes Comparación de impactos ambientales de fuentes renovables y no renovables. 8.. Impactos al ambiente de la energía geotérmica Impactos socio-económicos Impactos químicos y biológicos Seguridad y salud Reinyección de efluentes Remediación de sitios. Unidad de Competencia 9. Aspectos económicos financiamiento de proyectos de energía geotérmica 230

4 9.1. Criterios generales y fuentes de financiamiento Evaluación y técnicas de riesgos y mitigación Construcción, operación y mantenimiento. Bibliografía: Armstead, H. C., Energía Geotérmica, Editorial Limusa, México, ISBN-13: Castro, M., Sánchez, C., Energías Geotérmicas y de Origen Marino, Editorial Páginas de Espuma, España, ISBN-13: Chandrasekharam, D., 2008, Low-enthalpy geothermal resources for power generation, London : Taylor & Francis, ISBN Dickson, M. H., Fanelli, M., Geothermal Energy: Utilization and Technology, Earthscan Publications Ltd., UK., ISBN-13: Grant, M. A., Geothermal Reservoir Engineering (Energy science and engineering), Publisher: Academic Pr., ISBN-13: Cassedy, E.S., Prospects for Sustainable Energy: A Critical Assessment, Cambridge University Press, UK. Chandrasekharam, D., J. Bundschuh, Editors, Geothermal energy resources for developing countries, Lisse (Países Bajos), Ed. Balkema. Graham, I., 2001, Geothermal and Bio-energy, Energy Forever? Publisher: Hodder Wayland; New Ed edition, ISBN-13: Johansson, T.B., Kelly, H., Reddy, A. K. N., Williams, R. (Editores), Renewable Energy: Sources for Fuels and Electricity, Island Press, ISBN-13: Verma, S. P. & Andaverde, J., Coupling of thermal and chemical simulations in a 3-D integrated magma chamber-reservoir model: a new geothermal energy research frontier. In: Ueckermann, H. I. (ed.) Geothermal Energy Research Trends: Nova Science Publishers, Inc. Desarrollo de las competencias Resultados del aprendizaje Introducción - La energía geotérmica como energía renovable Conceptos básicos de la energía geotérmica Clasificación de los sistemas geotérmicos Técnicas de exploración de sistemas geotérmicos Volumen de trabajo del Actividades educativas estudiante calculado en horas SEMANA 1 SEMANA 2 SEMANA 3 SEMANA Tipo (básica o complementaria) Evaluación 231

5 Técnicas de perforación de pozos geotérmicos Perforación de pozos profundos. Terminación de pozos de geotérmicos y costos Técnicas de explotación de los sistemas geotérmicos Disposición y tratamiento químico de salmueras geotérmicas Producción y transporte de fluidos Los recursos geotérmicos y sus principales usos Generación de la energía eléctrica geotérmica Usos directos de la energía geotérmica Aspectos ambientales del desarrollo y aprovechamiento de la energía geotérmica Desarrollo de recursos geotérmicos e introducción a problemas ambientales Aspectos económicos financiamiento de proyectos de energía geotérmica SEMANA 5 SEMANA 6 SEMANA 7 SEMANA 8 SEMANA 9 SEMANA 10 SEMANA 11 SEMANA 12 SEMANA 13 SEMANA 1 SEMANA 15 SEMANA 16 Revisión bibliográfica que incluya los puntos previamente señalados. Primer examen Parcial Segundo examen Parcial Tercer examen Parcial Recursos necesarios para el o los ambientes de aprendizaje Recursos didácticos Recursos tecnológicos Pizarrón Internet Plumones 232

6 Hojas Rotafolio Proyector Computadora Evaluación de las Competencias Cantidad Evidencia a evaluar Demostración de conocimientos mediante examen escrito. Demostración de conocimientos mediante series de ejercicios. Demostración de conocimientos mediante proyecto de investigación en equipo Criterios de entrega o desempeño y responsable de la evaluación (especificaciones de forma; tipo de evaluación: coevaluación, heteroevaluación, autoevaluación, evaluación externa) Examen escrito en hoja tamaño carta, con reactivos de opción múltiple, preguntas abiertas y resolución de problemas. Elaboración problemas propuestos por el Profesor para reforzar expuesto en clase. Elaboración y presentación oral de proyecto de investigación donde apliquen los temas descritos a lo largo del semestre. Instrumento de Evaluación Valor % Examen escrito 60% Series de ejercicios Reporte de proyecto de investigación y exposición en equipo 20% 20% TOTAL 100% PERFIL ACADÉMICO DESEABLE DEL RESPONSABLE DE IMPARTIR LA ASIGNATURA Se recomienda que el profesor tenga las siguientes características: Licenciatura en ciencias e ingenierías con experiencia en proyectos geotérmicos. 233