MODELADO DE TRANSPORTE DE MASA Y CALOR PARA CAMPOS GEOTÉRMICOS
Uno de los principales retos energéticos que enfrenta México es el aumento de la demanda de energía eléctrica, impulsado por el continuo crecimiento de la población y la necesidad de producir energía con cero emisiones, en cumplimiento de los acuerdos firmados en París en 2016.
Para un óptimo aprovechamiento de los yacimientos geotérmicos, es necesario caracterizar correctamente los parámetros geológicos, geofísicos y termodinámicos. Además, es fundamental generar modelos matemáticos que contemplen tanto los términos lineales como los no lineales de la ecuación diferencial parcial de transporte de energía, la cual describe tanto el proceso de conducción como el de convección.
En la actualidad, existen diferentes softwares comerciales enfocados en la modelación, entre los cuales se encuentran Move, Geocad, Comsol, Tsurf, Midas, NFX, Flac3D y Though. La principal desventaja de estos programas radica en su poca flexibilidad para ser modificados, ampliados y/o adaptados a casos particulares. Además, muchos de ellos no consideran adecuadamente términos relacionados con la convección, lo que limita su aplicabilidad en ciertos escenarios y también tienen elevados costos comerciales.
En el presente trabajo, desarrollamos una serie de códigos en Python utilizando las librerías FEniCS para resolver, mediante el método de Elementos Finitos, las ecuaciones de transporte de calor y flujo. Estos códigos abordan tanto casos de conducción, convección forzada y convección natural, acoplando las ecuaciones de continuidad, calor y Darcy, como casos de transporte no estacionario con las ecuaciones de Darcy, Darcy-Brinkman y Navier-Stokes.