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Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecácnica / Ingeniero Civil Mecánico / En la línea de la generación energética en Chile, existe un gran potencial aprovechable de energías renovables. De estos potenciales destaca la existencia fuentes geotérmicas de baja entalpía, donde el uso de motores Stirling resulta atractivo por su versatilidad y autonomía. Sin embargo, actualmente son escasos las trabajos de motores Stirling que aprovechen fuentes de baja entalpía. Asimismo, el uso de fluidos de trabajo distintos al aire con estos gradientes o referidos a fuentes geotérmicas es aún menor. El presente trabajo tiene como objetivo el diseño, tanto termodinámico como mecánico, construcción y posterior análisis experimental de un prototipo de motor Stirling de baja entalpía que aporte con nueva información respecto al uso de bajos gradientes térmicos con fluidos de trabajo como aire y helio. Se confeccionó una plataforma numérica, con la que se realizó la modelación y posterior optimización de un prototipo de motor Stirling en función de parámetros dimensionales representativos. Con el modelo numérico, se procedió al diseño mecánico y construcción del prototipo. En paralelo, se conformó un banco de pruebas para medir parámetros de desempeño, tales como presión, temperaturas, torque, rpm y potencia. Con el banco de pruebas se obtuvieron las curvas de potencia y torque con uso de aire y para una temperatura de la sección caliente de 220 C, 280 C y 310 C donde se obtuvieron potencias máximas de 0.4, 0.9 y 1.46 Watts respectivamente y para el caso de helio se utilizaron temperaturas de la sección caliente de 170 C, 238 C y 287 C que llevaron a potencias máximas de 0.87, 2.41 y 2.76 Watts respectivamente. También se realizó un balance de energía por medio del diagrama indicador para aire a 310 C y helio a 170 C. Por último, se contrastaron los resultados experimentales con la modelación numérica del prototipo. Con los resultados experimentales se comprobaron las tendencias de desempeño del prototipo respecto al modelo numérico para distintos gradientes térmicos, y también para el uso de aire y helio como fluidos de trabajo. Por otro lado, las pérdidas conductivas no ponderadas por la carcasa del prototipo real mermaron la eficiencia térmica global y provocaron la falta de ajuste con el modelo numérico. Se ha contribuido también al conocimiento de motores Stirling de baja entalpía, por medio de la metodología de análisis, y la experiencia relativa a la construcción, toma de datos y estudio práctico del funcionamiento del motor. Entregando con este trabajo un referente y una base para futuros trabajos experimentales en prototipos de motores Stirling de baja entalpía.

Magíster en Ciencias, Mención Geología. Geóloga / En un contexto en que los métodos de exploración de recursos geotérmicos tienen que ser cada vez más eficientes, una comprensión más clara de los factores que controlan la localización y naturaleza de los reservorios de alta entalpía en los Andes chilenos es un requisito clave. Debido a esto, se hace necesario utilizar herramientas geoquímicas especializadas, en particular para agua geotermal con influencia de lago salino, y así establecer modelos que discriminen entre entradas de solución salina de superficie respecto a potenciales signaturas químicas e isotópicas relacionadas con la presencia de reservorios geotermales profundos. A la fecha, sólo un número muy limitado de estudios han reportado concentraciones de elementos traza e isótopos de B, Li y Sr en aguas de salares en el norte de Chile, todos ellos destinados a diferenciar las contribuciones relativas de reservorios y salmueras superficiales en los manantiales termales en borde de lagunas y salares. Sobre esta base, el objetivo principal de este trabajo es definir dichas señales químicas e isotópicas de las diferentes fuentes que aportan iones a las aguas termales al Salar de Surire y a la Laguna Tuyajto en el Altiplano de la I y II región, Chile. Así, se pretende identificar la naturaleza y extensión de procesos de mezcla entre los miembros extremos evaporíticos y geotermales, para finalmente cuantificar el aporte de iones en aguas termales de ambientes salinos según su fuente. Los objetivos propuestos fueron alcanzados mediante el estudio de un set de muestras de agua subterránea y superficial, depósitos evaporíticos, de sinter y volcánicos, y un experimento de disolución de sales. Se analizaron las razones isotópicas de 87Sr/86Sr para estudiar las fuentes de los iones en las aguas, y las concentraciones de elementos mayores, traza e isotopos estables de Li (δ7Li) y B (δ11B) para entender las fuentes y los alcances de los procesos hidrogeoquímicos que afectan las aguas geotermales. Las concentraciones de magnesio en aguas termales (~19,7 mg/L en Polloquere; 59 mg/L en Tuyajto) están significativamente empobrecidas en relación con las aguas de lagos salinos (~685,2 mg/L en Polloquere; 7457 mg/L en Tuyajto). La concentración total de Sr en aguas termales es baja (Sr=3,7 mg/L, 87Sr/86Sr=0,706244 en Polloquere; Sr=2,7 mg/L, 87Sr/86Sr=0,707385 en Tuyajto) mientras que para aguas salinas ésta es alta (Sr=31 mg/L; 87Sr/86Sr=0,706314 en Polloquere; Sr=41mg/L, 87Sr/86Sr=0,70823 en Tuyajto). Las concentraciones y datos isotópicos de Li y B en Polloquere son Li=139 mg/L, δ7Li=5,37, B=795 mg/L, δ11B=10,6 para aguas de lagos salinos y Li=12,2 mg/L, δ7Li=2,96, B=73 mg/L, δ11B=5,09 para aguas termales. Mientras que en Tuyajto son Li=58,9 mg/L, δ7Li=6,66, B=910 mg/L, δ11B=3,91 para aguas de lagos salinos y Li=0,68 mg/L, δ7Li=4,24, B=3,2 mg/L, δ11B=-0,41 para aguas termales Los datos experimentales de disolución de minerales evaporíticos (por ejemplo, ulexita, halita, yeso) muestran que la concentración total de Cl (~3242 mg/L) y razones Br/Cl, (~6,5 10-4) de las aguas experimentales resultantes son similares a las composiciones medidas para las aguas termales (Cl=~1953, Br/Cl=~7,5 10-4). A partir de los resultados obtenidos, se propone un modelo en donde el agua adquiere la signatura isotópica de Sr Li y B de las rocas volcánicas presentes en las cuencas. La meteorización incentiva la captación de 6Li y 10B en arcillas. Mientras que las condiciones áridas superficiales, por un lado, gatillan la evaporación de las salmueras de lago, favoreciendo la incorporación del isotopo más liviano (10B) en la fase vapor, y, por otro lado, estimulan la precipitación de minerales evaporíticos, entre ellos boratos, que captan 10B en la forma tetrahedral. La precipitación y disolución minerales evaporíticos induce cambios en la signatura isotópica, tanto en los minerales cristalizados como en la salmuera residual, haciendo factible la identificación de aportes de solutos provenientes de los depósitos evaporíticos superficiales o de salmueras de lago en las aguas subterráneas (participación de salmueras en aguas subterráneas de Surire entre 5,8 y 53%; en Tuyajto entre 0,73 y 30%). Dado que δ7Li junto con δ11B entregan evidencias de fraccionamiento estimulado por captación de 7Li y 10B en arcillas y boratos, la signatura del posible equilibrio termodinámico que ocurre en profundidad, en los reservorios geotermales, se pierde. Los valores isotópicos de estroncio en las aguas y depósitos evaporíticos, reflejan las razones isotópicas de rocas y depósitos volcánicos continentales. La precipitación de minerales de alteración geotermal en profundidad y durante el ascenso (e.g. calcita, evidenciado por aumento de F acompañado de la disminución de Ca en aguas termales; arcillas, evidenciado por razones Mg/Cl), y procesos de intercambio iónico (e.g. captación de K en arcillas, evidenciado por razones K/Cl), caracterizan la química de las aguas termales salinas. En este estudio fueron aportados antecedentes de utilidad en la exploración de recursos geotermales asociados a lagos salinos en el Altiplano de Chile. La detección química de la señal salina superficial en las aguas subterráneas es compleja y su detección debe considerar diversos aspectos (química de cationes, aniones y trazas). Datos isotópicos inéditos de Li B y Sr entregan información sobre la génesis de las fuentes termales salinas, al identificar los procesos que las afectan durante su línea de flujo y al cuantificar su interacción el ambiente salino superficial.

El área Villarrica-Chihuio situada entre las coordenadas 40°15’ y 39°15’ de latitud sur y los 72°10’ y 71°40’ de la longitud oeste, en las regiones de La Araucanía y de Los Ríos, tiene el ~6% de las fuentes termales en Chile. En este sector existe una estrecha relación espacial entre la distribución de los volcanes activos de la Zona Volcánica Sur y la Zona de Falla Liquiñe-Ofqui (ZFLO), los cuales determinan los principales controles de los sistemas geotermales en el área, la fuente de calor y la permeabilidad. El objetivo del trabajo es establecer el origen de las aguas termales e identificar el rol de las distintas fuentes de calor, mediante una caracterización geoquímica de las aguas termales y una caracterización estructural de las áreas de surgencia de las fuentes termales. Se seleccionaron once áreas termales y en función sus características se definieron dos dominios geotérmicos, a) Dominio Volcánico, asociado espacialmente al volcanismo reciente y b) Dominio Estructural, espacialmente asociado a la ZFLO. La caracterización estructural de las áreas termales, consistió en el mapeo y análisis de rasgos lineales superficiales –lineamientos-, mediante la utilización de imágenes satelitales y modelos digitales de elevación. Se calculó el parámetro Densidad de Fracturas y Fallas (DFF) a partir de la densidad de lineamientos y se obtuvo una correlación entre zonas con alta DFF y la existencia de fuentes termales. El análisis de orientación de lineamientos muestra una compatibilidad entre estos y el estado de estrés neógeno. Estos rasgos tectónicos controlarían la ubicación de las fuentes termales, la recarga y las direcciones de flujo en los sistemas geotérmicos. La caracterización geoquímica reveló que todas las aguas analizadas son sulfatadas-sódicas-(bicarbonatadas), con bajo contenido de sólidos disueltos y de cloro. El rango de temperatura superficial en el Dominio Estructural corresponde a 37-82°C, mientras que para el pH el rango es 8,9-9,7. En el Dominio Volcánico se tienen valores de temperatura entre 36°C y 70°C y de pH entre 7,8 y 8,7. Las aguas analizadas de ambos dominios corresponden a vapor calentadas. El rango de temperatura de reservorio en el Dominio Volcánico es de 125-150°C y en el Dominio Estructural es de 100-120°C. Los análisis de isótopos estables (D-18O) revelan que las aguas de ambos dominios tienen un origen puramente meteórico y no se ha producido intercambio isotópico de suficiente magnitud para ser apreciado en los diagramas isotópicos. Se presenta un modelo conceptual de los sistemas geotérmicos. El Dominio Volcánico tiene las características de un sistema geotérmico asociado fuente magmática, desde donde emergen aguas vapor calentadas. Las fuentes termales del Dominio Estructural serían el resultado de la circulación profunda (2-3 km) de aguas meteóricas en zonas de fracturas y fallas asociadas a la ZFLO y de alto flujo de calor. La química de las aguas termales de este dominio se explicaría por la interacción de los fluidos termales con rocas cristalinas. Los antecedentes proporcionados en este estudio indican que es posible el aprovechamiento del recurso geotérmico tanto para fines eléctricos como para usos directos.

El Complejo de Caldera Calabozos (CCC) y los Complejos Volcánicos Planchón-Peteroa (CVPP) y Descabezado Grande-Quizapu-Azul (CVDGQA), ubicados entre los 35-36º de latitud sur, Región del Maule, Chile; pertenecen al arco volcánico de la zona volcánica sur transicional, que corresponde a una franja de 300 km (34,4-37ºS) en donde el arco alcanza un ancho de 150 km y la corteza tiene un ancho de 35-40 km. El control espacial de los CVPP-CVDGQA-CCC y del sistema hidrotermal asociado, está determinado por estructuras NW-SE y NE-SW que tienen su desarrollo a lo largo de la faja plegada y corrida de Malargue (FPCM). La FPCM tiene un comportamiento predominante de piel gruesa en esta zona, caracterizado por una serie de bloques de basamento que limitan zonas internas de deformación de piel delgada. Así los CVPP y CVDGQA se disponen sobre fallas inversas de orientación NE-SO, desarrolladas en el contacto de las unidades Meso-Cenozoicas, mientras que el CCC aprovecha tanto las estructuras NE-SO, como las NO-SE para su emplazamiento. Estudios previos del sistema hidrotermal asociado al CCC relacionan las manifestaciones termales (manantiales calientes y fumarolas) a fallas asociadas al colapso y resurgencia de la caldera, pudiendo diferenciarse química y espacialmente dos grupos de manantiales calientes: (i) asociados a la traza del actual arco, y (ii) asociados a los márgenes de la caldera. Para ambos grupos la máxima temperatura estimada para el reservorio es de 250ºC según el geotermómetro de cuarzo y el diagrama cloro-entalpía. En este trabajo se amplió el área de estudio considerada por los autores anteriores con el objetivo de estudiar el aporte de los CVPP y CVDGQA al sistema hidrotermal asociado a la CCC basado en la información superficial geológica, estructural y de la geoquímica de aguas. Para ello se realizaron campañas de terreno donde se recolectaron 26 muestras de aguas, tanto de manantiales calientes, como de aguas meteóricas para el análisis geoquímico de cationes, aniones e isótopos estables de oxígeno y deuterio. Los resultados obtenidos muestran que: (i) El origen de las aguas termales está dada por la circulación somera y profunda de aguas meteóricas debido a la razón δ2H/δ18O, donde estas son calentadas por cámaras magmáticas someras (4 km). (ii) El origen de los componentes disueltos en las aguas es determinado principalmente por la interacción agua-roca debido a que las razones molares de elementos disueltos en las aguas muestran tendencias de disolución de los minerales de la zona (i.e. yeso, calcita, dolomita y feldespatos). A pesar de esto las muestras que están cercanas a manifestaciones del tipo fumarolas presentan concentraciones anómalas de SO4 y CO2 que se alejan de la tendencia de disolución. (iii) Las temperaturas estimadas por los geotermómetros de calcedonia y cuarzo y las estimadas por el equilibrio multimineral muestran un equilibrio general de las aguas a una temperatura variable entre 100 y 180ºC, en cambio los geotermómetros de menor cinética de reacción, como el de Na-K-Ca, estiman temperaturas de hasta 353ºC. Debido a las diferentes temperaturas estimadas por los geotermómetros es posible plantear la existencia de dos reservorios. El reservorio más profundo estaría emplazado en las rocas pertenecientes al Grupo Cuyo y/o a la Fm. Lotena, donde los fluidos alcanzarían una temperatura de al menos 353ºC. Desde estas rocas las aguas ascenderían por las zonas de fallas asociadas a la FPCM, mezclándose con aguas meteóricas durante su ascenso y reequilibrándose a las temperaturas estimadas por el geotermómetro de sílice y por el equilibrio multimineral. Así en los sectores donde las zonas de fallas de la FPCM afloran en superficie, es posible encontrar manifestaciones termales con evidencias de equilibrio con el reservorio más profundo. Mientras que en los sectores donde las trazas de la fallas de la FPCM están cubiertas por rocas volcánicas impermeables, por lo que las aguas ascenderían hasta este nivel, para luego transitar lateralmente hasta encontrar alguna zona permeable por donde emanar en los valles. El movimiento lateral de los fluidos ocurriría en las rocas de la Fm. Vega Negra correspondiente al reservorio más somero, donde las aguas termales serían calentadas conductivamente generando anomalías termales negativas superficiales, y estas tendrían tiempo suficiente para equilibrarse borrando toda huella de haber residido en el reservorio más profundo. De esta manera el sistema hidrotermal asociado al CCC, y a los CVPP y CVDGQA se explica debido a la percolación de agua meteórica que es calentada mediante procesos de transferencia de masa y energía desde las cámaras magmáticas, y debido al consecuente disminución de densidad de los fluidos hidrotermales, estos ascenderían por las zonas permeables dadas por las fallas de la FPCM, donde se enfriarían de manera conductiva y adiabática. Así, a pesar del control litológico en la química de los fluidos, los aniones principales como SO4, HCO3 y Cl se distribuyen de la misma manera que los sistemas geotermales ígneos, donde en la zona del upflow se encuentran las aguas sulfato-ácidas; en las zonas periféricas las aguas cloruradas; y entre estas zonas las aguas bicarbonatadas.

Ingeniero Civil / Actualmente la geotermia ha comenzado su explotación con la finalidad de generación eléctrica mediante una producción limpia con bajos niveles de contaminación en comparación a las generaciones convencionales. Esta línea de estudio apunta a un aprovechamiento de las propiedades térmicas del suelo y no a la generación eléctrica, mediante la obtención de calor o frío que otorgan las propiedades del terreno que a primera vista satisfacen tanto las necesidades de verano como las de invierno, pues el suelo mantiene una temperatura constante entre los 5 y 30 metros de profundidad, temperatura que mediante nuevas tecnologías puede ser absorbida, en este caso con agua, y transportada para abastecer sistemas de climatización como sistemas de agua caliente sanitaria. En la primera etapa de estudio de la utilización de geotermia de baja entalpía enfocada a la edificación (Muñoz, 2011) se implementaron dos Pilas de entibación y sus correspondientes Anclajes con el objetivo de medir el potencial geotérmico de estos elementos embebidos en el subsuelo. El presente trabajo tiene como objetivo continuar el desarrollo de conocimiento acerca del potencial aprovechamiento geotérmico de estas instalaciones. El trabajo se desarrolló en el periodo de construcción del proyecto Beauchef 851, perteneciente al edificio de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Chile, entre Septiembre del 2011 y Mayo del 2012, abarcando tres líneas principales; estudio y re-diseño del equipo de medición Thermal Response Test (TRT), mediciones en terreno entre Diciembre 2011 y Abril 2012, y finalmente estudio del rendimiento energético de las instalaciones. El equipo TRT mejorado permitió realizar una serie de mediciones exitosas para la obtención de parámetros de diseño de las instalaciones, como conductividad térmica tanto para la Pila como para los Anclajes y el rendimiento energético de estas mismas instalaciones. Las mediciones en terreno fueron variadas, utilizando distintas metodologías según el parámetro o información que se quisiera obtener, en este trabajo se definieron mediciones para conocer la influencia de la exposición a condiciones ambientales de las instalaciones, mediciones para conocer la temperatura inalterada tanto de la Pila como de los Anclajes, y finalmente mediciones para la obtención de la conductividad térmica de las instalaciones. Mediante las mediciones realizadas se caracterizó la temperatura interna de las instalaciones, obteniendo perfiles de variación diaria de acuerdo a la temperatura ambiental, durante el periodo en que la Pila se encontraba expuesta a condiciones ambientales (parcialmente) en un 46%. Con todas las mediciones analizadas se definió la conductividad térmica de una Pila con el valor de 1,6 W/mK y un valor de 1,7 W/mK para los Anclajes. Con esto se obtuvo finalmente el rendimiento de un sistema geotérmico implementado en el interior de estructuras de sostenimiento, alcanzado valores de 150 W/mK en el caso de las Pilas y 100 W/mK en el caso de los Anclajes como tasas de rechazo de calor para la carga térmica aplicada de 4500 W en promedio.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Ingeniero Civil / El desarrollo de los intercambiadores de calor como sistemas de aprovechamiento de energía geotérmica de muy baja entalpía, ha contribuido de forma significativa a reducir el consumo de energía en la climatización de edificios. Para obtener un buen rendimiento de este tipo de sistemas es necesario realizar un diseño óptimo, lo cual requiere una buena estimación de los parámetros térmicos. El test de respuesta térmica (TRT) es el método actualmente empleado para la determinación de las propiedades térmicas del suelo para el diseño de sistemas geotérmicos de muy baja entalpía tradicionales. Los sistemas de pilotes geotérmicos utilizan los pilotes de fundación requeridos en la construcción de edificios, como intercambiadores de calor con el suelo, al incorporarle un circuito de tuberías en su interior por donde fluye el líquido transportador de calor. Estos sistemas son relativamente nuevos y presentan ciertas diferencias con respecto a sistemas tradicionales, lo que hace necesario estudiar la validez de aplicar pruebas TRT para su diseño. Lo anterior es la motivación del trabajo de esta tesis, en la cual se utilizó un modelo numérico desarrollado en COMSOL Multiphysics® para reproducir TRTs sintéticos en un pilote geotérmico bajo ciertas condiciones ideales. Basado en el análisis de los resultados de las simulaciones numéricas, se concluye que la interpretación de los resultados de TRTs en este tipo de sistemas es complejo, ya que dependen de la relación entre la conductividad térmica del suelo y del concreto, la tasa de la capacidad calorífica volumétrica entre el suelo y el material de relleno, el diámetro del pilote, y el espaciamiento entre tuberías, entre otros factores. Los errores asociados a cualquiera de esos parámetros en la interpretación de dichas pruebas mediante el uso del método tradicional de análisis, que considera una fuente lineal de calor (LHS), pueden ser hasta un 50% de sobrestimación para pruebas de relativa corta duración. Por ejemplo, el análisis de las simulaciones indica que, para un pilote de un metro de diámetro, es necesario realizar pruebas de más de 400 horas para obtener resultados confiables. Además, estos errores pueden ser acumulativos lo que puede aumentar la incertidumbre respecto a la estimación de los parámetros de diseño. Por lo anterior, se recomienda utilizar el conjunto de resultados generados en este estudio para estimar factores de corrección que deben aplicarse al interpretar los resultados de TRT en pilotes geotérmicos. Se espera que de esta forma los resultados presentados en este estudio permitan una correcta interpretación de los resultados de pruebas de terreno de corta duración, con el consiguiente beneficio en términos logísticos y económicos.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Ingeniero Civil / El desarrollo de los intercambiadores de calor como sistemas de aprovechamiento de energía geotérmica de muy baja entalpía, ha contribuido de forma significativa a reducir el consumo de energía en la climatización de edificios. Para obtener un buen rendimiento de este tipo de sistemas es necesario realizar un diseño óptimo, lo cual requiere una buena estimación de los parámetros térmicos. El test de respuesta térmica (TRT) es el método actualmente empleado para la determinación de las propiedades térmicas del suelo para el diseño de sistemas geotérmicos de muy baja entalpía tradicionales. Los sistemas de pilotes geotérmicos utilizan los pilotes de fundación requeridos en la construcción de edificios, como intercambiadores de calor con el suelo, al incorporarle un circuito de tuberías en su interior por donde fluye el líquido transportador de calor. Estos sistemas son relativamente nuevos y presentan ciertas diferencias con respecto a sistemas tradicionales, lo que hace necesario estudiar la validez de aplicar pruebas TRT para su diseño. Lo anterior es la motivación del trabajo de esta tesis, en la cual se utilizó un modelo numérico desarrollado en COMSOL Multiphysics® para reproducir TRTs sintéticos en un pilote geotérmico bajo ciertas condiciones ideales. Basado en el análisis de los resultados de las simulaciones numéricas, se concluye que la interpretación de los resultados de TRTs en este tipo de sistemas es complejo, ya que dependen de la relación entre la conductividad térmica del suelo y del concreto, la tasa de la capacidad calorífica volumétrica entre el suelo y el material de relleno, el diámetro del pilote, y el espaciamiento entre tuberías, entre otros factores. Los errores asociados a cualquiera de esos parámetros en la interpretación de dichas pruebas mediante el uso del método tradicional de análisis, que considera una fuente lineal de calor (LHS), pueden ser hasta un 50% de sobrestimación para pruebas de relativa corta duración. Por ejemplo, el análisis de las simulaciones indica que, para un pilote de un metro de diámetro, es necesario realizar pruebas de más de 400 horas para obtener resultados confiables. Además, estos errores pueden ser acumulativos lo que puede aumentar la incertidumbre respecto a la estimación de los parámetros de diseño. Por lo anterior, se recomienda utilizar el conjunto de resultados generados en este estudio para estimar factores de corrección que deben aplicarse al interpretar los resultados de TRT en pilotes geotérmicos. Se espera que de esta forma los resultados presentados en este estudio permitan una correcta interpretación de los resultados de pruebas de terreno de corta duración, con el consiguiente beneficio en términos logísticos y económicos.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / Se realizó una campaña en un campo geotermal y se utilizó el método geofísico magnetotelúrico (MT). El área de exploración se encuentra al norte de Chile, en la región de Atacama en el límite sur del altiplano Chileno, en el Llano los Cuyanos a una altitud promedio de 4100 msnm. En términos geológicos se encuentra en una zona con volcanismo reciente en una cadena volcánica con orientación NW-SE del Holoceno-Plioceno con una serie de complejos volcánicos, estrato-volcánicos, complejos de domo y lavas y campos de ignimbritas (Clavero et al., 1997, 1998). La principal característica estructural se encuentra en el dominio de las unidades que forman la cordillera de Claudio Gay, en esta zona se encuentran fallas inversas de alto ángulo que cabalgan rocas volcanoclásticas del Permo-Triásico sobre rocas sedimentarias sintectónicas y volcánicas del Oligo-Mioceno (Clavero et al., 1997, 1998). Se instalaron dos estaciones de MT por día desde el 26 de abril al 6 de mayo de 2012, de las que 19 midieron buenos resultados. Se dejó midiendo cada estación por toda una noche y se retiraba al día siguiente para ser colocada en la próxima ubicación de la estación. La distancia entre cada estación fue de 1-2 km en una grilla de estaciones. Los resultados de la inversión muestran que toda el área de estudio se encuentra en una zona de anomalía de muy baja resistividad (< 10 Ohm-m) (no se pudo delimitar en el plano horizontal esta anomalía). Comenzando a los 200 m de profundidad y extendiéndose hasta 1 km de profundidad aproximadamente en el extremo este y hacia el oeste, la anomalía se extiende a una mayor profundidad (> 2 km). Los primeros cientos de metros la estructura geoeléctrica es unidimensional y a mayor profundidad cuando comienza a aumentar la resistividad, la estructura se vuelve de 2D con un rumbo geoeléctrico casi NS y a mayor profundidad el rumbo de esta estructura es rotado en sentido horario. A la luz de los resultados recién mencionados se puede suponer que la zona de exploración se encuentra en un campo geotermal con un upflow (flujo de calor ascendente) en el extremo este de las mediciones y un outflow (flujo de calor hacia afuera del sistema) en el extremo oeste. Considerando además que la zona donde se encuentra la anomalía de baja resistividad esté a una temperatura en el rango de 50-200ºC, y considerando que la roca presenta minerales de arcilla con alteración hidrotermal que se encuentran en equilibrio con la temperatura. Esto se puede deducir en base a tres razones: 1) evidencias geotermales en superficie como alteración hidrotermal en el suelo y termas, 2) la forma de la estructura de baja resistividad, y 3) mediciones de temperatura superficial al este de la zona explorada indican una temperatura mayor que la del promedio para un período de 25 días. Se sabe que la estructura de resistividades de un campo geotermal comprende una primera capa (más superficial) de muy baja resistividad (< 10 Ohm-m) y que por debajo de esta estructura que la envuelve, se encuentra el reservorio (núcleo resistivo) de mayor temperatura y resistividad (> 15 Ohm-m). La forma de la estructura depende de la topografía, gradiente hidrológico, la roca huésped y salinidad del medio. Los resultados de la inversión 3D no muestran un reservorio definido (al menos con el parámetro utilizado: la resistividad), lo cual sugiere que el reservorio no se encuentre allí, que no exista, que este apantallado por otro fenómeno o considerando las zonas de upflow y outflow se encuentre hacia el este de la exploración. Sin embargo la inversión 2D sí muestra lo que podría considerarse un reservorio, en el extremo este de las mediciones a una profundidad de ~2 km. Esta diferencia se debe a que el ajuste de los datos en esa zona no es bueno y que podrían estar distorsionados por un efecto inductivo, efectos de borde o por la topografía.

Geólogo / La ciudad de Talca se encuentra en la Depresión Central de Chile, en los 35°S, aproximadamente, en el flanco oriental de la Cordillera de la Costa. Al igual que otras ciudades ubicadas en longitudes similares, se encuentra altamente contaminada en invierno por material particulado del tipo PM 2.5 y PM 10, lo cual podría verse mitigado en gran medida por el uso de calefactores cero-emisión de alta eficiencia eléctrica, como lo son las bombas de calor geotérmicas. El acuífero bajo la ciudad ofrece un gran potencial para su implementación, ya que se trata, mayoritariamente, de gravas y arenas pertenecientes al abanico aluvial del Río Maule y Río Lircay con una potencia respetable, de hasta 500 metros en algunos sectores. La profundidad del nivel estático fluctúa entre los 1.6 y 47 metros, con espesores saturados entre 15 y 83 metros y un flujo preponderante hacia el W-NW. Un 90% de los derechos de aguas otorgados por la DGA extraen al menos 6 l/s y las transmisividades alcanzan valores de hasta 7300 m2/día. Las temperaturas de las aguas subterráneas, por otra parte, fluctúan entre 15.8 y 19.2 °C, las que permiten estimar un COP entre 6.4 y 7.4 para sistemas verticales abiertos. En el caso de los sistemas verticales cerrados, existen zonas de menor y mayor favorabilidad, obteniéndose valores de sHE entre los 43 y 86 W/m, donde los más altos representan altos flujos subterráneos controlados principalmente por una mayor conductividad hidráulica de los sedimentos y alto gradiente. Por último, en el caso de los sistemas horizontales cerrados, y mediante una estimación de la temperatura del subsuelo a 1.5 metros de profundidad, usando una ecuación armónica simple y una difusividad térmica de 0.04817 m2/día, el valor del COP fluctúa entre 3.5 y 4.7, con un valor promedio anual de 4.1. Un análisis de sensibilidad arroja una variación máxima de 7.7% con respecto a la profundidad. Usando demandas variables en base a una zonificación hecha con información disponible de demandas térmicas, se concluye que un nivel estático profundo propicia el uso de sistemas verticales cerrados y/o horizontales cerrados, sin embargo, con demandas por sobre los 3 kW, es preferible en casi cualquier caso el uso de un sistema vertical abierto, dado lo somero del acuífero en la ciudad y los parámetros hidráulicos que este presenta. En la zona poniente del Río Claro, y dado que el espesor sedimentario disminuye por la Cordillera de la Costa, se recomienda instalar sistemas horizontales cerrados. / Este trabajo ha sido financiado por el Centro de Excelencia en Geotermia de Los Andes, CEGA