analisis de geotemperaturas y determinación del calor almacenado (1) (1)
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ANALISIS DE GEOTEMPERATURAS Y
DETERMINACIÓN DEL CALOR
ALMACENADO EN EL SUELO
J. Rinza D.
I.-OBJETIVOS
a) Determinar las tautocronas
b) Determinar las capas del suelo de mayor variación
energética
c) Determinar las horas de ganancia y pérdida de
energía del suelo.
II.-REVISIÓN TEÓRICA
El flujo de calor en el suelo se realiza principalmente por conducción. Por tanto
para analizar este proceso se recurre a los conceptos generales de conducción
del calor. Cuando un material está sujeto a una diferencia de temperaturas
entre dos puntos (gradiente térmico), se produce un flujo de calor desde la zona
de mayor temperatura a la de menor temperatura (conducción natural).
Z1
Z2
Z=0
T1
T2
k
Cs
Css
G
Figura 2.1 Flujo de calor en el suelo
dZ
dTkG
G: es el flujo de calor(cal/m2s)
K: conductividad térmica( cal/smºC)
D: difusividad térmica
z
TdgCsDG
..
El flujo de calor entre dos niveles por debajo de la superficie del suelo se
puede evaluar mediante el balance de los flujos entrantes y salientes. Para
variaciones pequeñas de las diferencias de profundidades el flujo de calor se
puede aproximar mediante la siguiente expresión:
z
TkG
Entonces el balance de flujos entrante y saliente resulta:
Zt
TCG
t
ZTTTT
CG inicialzzfinalzz
)()(
21212
Para un intervalo de tiempo t, se pueden medir las temperaturas en los puntosZ1 y Z2; de tal manera que el flujo de calor G, puede ser evaluado siempre ycuando se conozca la capacidad calorífica C (cal/cm3.ºC)
)(
.
dgCssCC
CsdgC
L
Para evaluar el calor almacenado en un intervalo de tiempo en un suelo donde se
conocen las temperaturas a varios niveles se tiene la ecuación:
jQQ
AZTTTTC
Q inicialzZfinalzZj .)()(2
1212
(Q)hora=(Q)0-10cm+(Q)10-25cm+(Q)25-40cm cal
AZTTTTC
Q ziZizfZfZZ ..)(2
)( 1,2,1,2,12
III.-RESULTADOS Y DISCUSIONES
3.1.-Determinación de tautocronas
3.2.-Determinación de las capas del suelo de mayor variación energética
3.2.1.-Análsisis de tendencia de la temperatura del suelo
3.3.-Determinación de las horas de ganancia y pérdida de energía del sistema suelo
-1,18
-1,54-1,86 -1,86
-1,19
0,17
3,22
1,89
5,645,97
7,15
3,50
4,37
1,92
0,59
-0,91
-4,65
-2,67
-5,57
-2,68
-2,54-3,28
-2,23
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Calo
r a
lma
ce
na
do
(ca
l/c
m2
)
Tiempo (h)
Calor almacenado en el suelo 0-35 cm en intervalos de 1 hora
IV.-CONCLUSIONES
Obtenga sus conclusiones de acuerdo a los objetivos planteados en la práctica
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