El origen del calor terrestre es la suma de procesos físicos y químicos que tienen lugar de manera diferenciada en su interior.
La Tierra es un cuerpo caliente inmerso en un espacio frío que pierde temperatura continuamente a un ritmo de 130ºC por cada 1.000 millones de años.
Los volcanes y los sistemas hidrotermales que dan lugar a surgencias de agua a temperaturas elevadas son las manifestaciones más evidentes del calor interior de la Tierra que podemos observar en la superficie.
Procesos que generan el calor de la Tierra
A continuación se describen los diferentes procesos que originan el calor de la Tierra, considerando la parte del interior del planeta donde tienen lugar.
- Calor latente de cristalización: es el límite entre el núcleo interno y el núcleo externo. El núcleo interno se encuentra en estado sólido mientras que el núcleo externo se encuentra en estado líquido. En el núcleo externo se producen continuamente reacciones de cristalización; estas reacciones son exotérmicas y por tanto originan calor. Este calor se conoce como calor latente de cristalización.
- Gravitación. La gravedad ejerce una fuerza de compresión hacia el centro del planeta, y en el proceso de contracción de la masa terrestre se genera calentamiento por fricción.
- Calor remanente de la formación del planeta: Se trata del calor, aunque presente, producto de las colisiones entre los residuos estelares del disco protoplanetario que dio lugar a la Tierra.
- Calor cinética o de rozamiento: entre el núcleo externo y el manto. Es la energía en forma de calor que se libera como consecuencia del rozamiento que se produce por las diferentes respuestas que el núcleo externo y el manto tienen ante el campo de esfuerzos de la Luna y el Sol (fuerzas de marea).
- Reacciones fisicoquímicas exotérmicas: manto. Las elevadas presiones y la alta temperatura hacen que los minerales sean inestables y se produzcan cambios de fase continuos que generan energía en forma de calor.
- Descomposición radiogénicos de isótopos: corteza y manto. Las rocas que forman la litosfera (compuesta por la corteza y la parte más alta del manto) son ricas en minerales que contienen elementos radiactivos como los isótopos 235U, 238U, 232Th y 40K. Las reacciones de descomposición de estos isótopos son exotérmicas. La descomposición radiogénicos de isótopos es el proceso que aporta más calor en la superficie de la Tierra.
Hay que tener en cuenta que la temperatura de la Tierra aumenta hacia el interior desde una media global en superficie de 15ºC hasta más de 5000ºC en el núcleo interno.
Yacimientos geotérmicos
Puede considerarse que hay tres tipos de yacimientos geotérmicos:
- Yacimientos de agua caliente.
- Yacimientos secos.
- Géiseres.
Yacimientos de agua caliente
Estos yacimientos pueden formar una fuente o ser subterráneos, contenidos en un acuífero.
Los que forman fuentes, se aprovechan desde tiempos muy antiguos como baños termales. En general, suelen tener caudales relativamente reducidos.
Los yacimientos subterráneos, sirven para aprovechar el calor del interior de la tierra. El agua caliente o el vapor pueden fluir naturalmente, por bombeo o por impulsos de flujos de agua y de vapor.
Hay otros yacimientos en los que el agua sale en forma de vapor. En estos, el aprovechamiento es directo para obtener energía mecánica mediante una turbina.
Yacimientos secos
En los yacimientos secos, hay una zona bajo la tierra, a profundidad no excesiva, con materiales o piedras calientes, en seco. Se inyecta agua por una perforación y se recupera ya caliente por otra, se aprovecha el calor, por medio de un intercambiador de calor y se vuelve a reinyectar.
Géisers
Un géiser es un tipo especial de fuente termal que emite periódicamente una columna de agua caliente y vapor al aire.
La formación de géiseres requiere una hidrogeología favorable que existe solo en algunas partes del planeta, por lo que son un fenómeno bastante extraño. Existen cerca de 1000 alrededor del planeta.
¿Cuando se empezó a utilizar la energía geotérmica?
A finales del siglo XVII se concebía la Tierra como una masa fundida con una corteza sólida consecuencia de su enfriamiento. No fue hasta el siglo XIX que se elaboraron los primeros cálculos de la edad de la Tierra basados en su evolución térmica, y se definió por primera vez el término geotermia como la disciplina científica que estudia el calor terrestre, el origen de este calor, la distribución y el aprovechamiento.
Precisamente, el aprovechamiento de esta energía térmica es lo que ha llevado a desarrollar la energía geotérmica. Esta fuente de energía permite aprovechar la energía calorífica del interior de la Tierra en diferentes aplicaciones ayudándose de las leyes de la termodinámica.
