Modelización hidrogeológica y térmica de un embalse minero subterráneo. Aplicación a un caso en la Cuenca Central Asturiana

Abstract

Esta tesis pretende ofrecer una herramienta a la gestión hidrogeológica y térmica de embalses mineros subterráneos, en particular al formado por la interconexión de las labores mineras de los pozos Barredo y Figaredo, ubicados en la Cuenca Central Asturiana. Durante las actividades mineras subterráneas se altera el macizo rocoso, aumentando la porosidad del mismo debido a la fracturación, pudiendo llegar a formarse nuevos "acuíferos" que funcionan como embalses subterráneos en los que se acumulan grandes cantidades de agua que son susceptibles de ser aprovechadas, tanto hídrica como energéticamente. Para poder desarrollar eficazmente dichos aprovechamientos es necesario conocer en profundidad el funcionamiento hídrico y térmico del embalse. El objetivo de esta tesis es el de elaborar un modelo numérico de simulación que permita plantear distintos escenarios de funcionamiento de los posibles aprovechamientos, mejorando así la eficiencia de las instalaciones geotérmicas mineras y permitiendo anticipar la repercusión de posibles cambios en el funcionamiento. Para ello se partió del estudio hidrogeológico y térmico de la cuenca de afección del embalse a modelar. Se determinó, mediante toma de muestras y ensayos de laboratorio la porosidad y conductividad térmica de los materiales presentes en la zona. Así mismo, se desarrolló un modelo hídrico que permitiese calibrar el balance hídrico del sistema. Finalmente se desarrolló el modelo numérico de flujo y de transporte de calor del embalse minero mediante el empleo del paquete informático FEFLOW. Tras la construcción y calibración del modelo se consideraron tres posibles escenarios de funcionamiento: el primero de ellos contempla continuar con el ritmo de explotación actual del embalse; en el segundo se consideró la posibilidad de generación hidráulica mediante el empleo de microturbinas, para lo cual se retorna parte del agua bombeada, y en el tercero se aumentó la recarga aportada por un río perdedor al atravesar el sistema. Para los escenarios 1 y 2 los resultados fueron semejantes, observándose que el agua fluye principalmente por las galerías abiertas, enfriándose, mientras que la temperatura del macizo permanece casi contante. Para simulaciones de 30 años de duración se observa una reducción de la temperatura en la zona de bombeo de entre 1 y 3°C, produciéndose un paulatino equilibrio de las temperaturas con el gradiente geotérmico para simulaciones más largas. Sin embargo, en el caso del escenario 3, un aumento de un la recarga del río en un 20% provoca una disminución de 1ºC en el agua de mina. Finalmente se desarrolló un análisis de sensibilidad para determinar a qué parámetros hidrogeológicos era más sensible el modelo. Se analizaron los resultados para variaciones de la conductividad hidráulica, el almacenamiento específico y la saturación residual, comprobándose que el parámetro que más afecta al nivel piezométrico, y de una manera más estable, es el coeficiente de almacenamiento específico, mientras que los otros dos parámetros han mostrado tener menor influencia, por lo que pueden estimarse de forma aproximada sin que el error afecte significativamente al resultado final.