Estudio de los rellenos geotérmicos. Diseño, construcción, validación y calibración de un equipo para la medida de la conductividad térmica y desarrollo de un mortero geotérmico

Abstract

El elemento más importante de los sondeos geotérmicos es el relleno geotérmico, ya que cumple una serie de funciones fundamentales. Sin embargo, en general no se le ha prestado la suficiente atención. El uso de un relleno geotérmico adecuado puede suponer un importante ahorro económico y energético durante la vida útil de la instalación geotérmica. Por todo ello, se antoja necesaria una correcta selección de los componentes y dosificaciones utilizados en el relleno geotérmico, así como una completa caracterización del mismo. Por su parte, la conductividad térmica es el parámetro más importante que caracteriza a los rellenos de los sondeos geotérmicos. Por tanto, conocer con precisión su valor posibilita el correcto diseño de la instalación geotérmica de muy baja temperatura. Por otro lado, el empleo de residuos o subproductos industriales se plantea como una vía para obtener un relleno geotérmico más sostenible. El aprovechamiento de estos materiales reduce el volumen depositado en los vertederos y la necesidad de explotar nuevos recursos minerales. Esta tesis doctoral describe el diseño, construcción, validación y calibración de un equipo de medida de la conductividad térmica de los rellenos geotérmicos en el rango 0,13-2,80 W/m·K. El equipo desarrollado, denominado equipo MCT, está basado en el método del Hilo Caliente Transitorio (THW), cuyo fundamento matemático es el modelo de la Fuente Lineal Infinita (ILS), según el cual, a partir de una fuente de calor lineal de longitud infinita y flujo radial, el calor se transmite por conducción en un medio infinito, homogéneo e isótropo.