Además de la importancia científica que tiene el estudio del calor contenido en la Tierra y del valor estético en cuanto a belleza natural de sus manifestaciones superficiales, éste es importante también como recurso energético; especialmente en las condiciones actuales de consumo creciente y la búsqueda de fuentes alternas de energía. Las manifestaciones del calor terrestre han sido utilizadas desde hace siglos tanto con fines recreacionales y medicinales, como para la extracción de los minerales que los fluidos termales arrastran y acumulan en la superficie o bien a profundidades someras. Sin embargo ha sido sólo a principios de este siglo que la explotación de los recursos geotérmicos se ha extendido y desarrollado en forma impresionante, especialmente en regiones de actividad tectónica, donde la alta temperatura de los fluidos descargados permite su utilización sobre todo en la producción de energía eléctrica, pero también para calefacción y algunos otros usos industriales. La principal restricción al uso de la energía geotérmica es la dificultad para su transporte, por lo que preferentemente se trata de transformarla a energía eléctrica. En compensación a esta deficiencia, se tiene su versatilidad para la utilización directa, lo cual se muestra en la figura 20. En esta figura se dan los usos posibles de los fluidos geotérmicos con la temperatura mínima requerida para éstos. Gracias al avance de la tecnología se han podido superar muchos problemas en la utilización de la energía geotérmica y en la actualidad es posible aprovechar sus recursos en un rango muy amplio de temperaturas, o bien explotarlos "en cascada", lo cual equivale a seguir extrayendo energía de fluidos que han pasado ya por alguna etapa de su uso: por ejemplo los fluidos que son desechados por una estación geotermoeléctrica a una temperatura de más de lOO°C, pueden aún ser utilizados para el enlatado de comida, extracción de sales y posteriormente para calefacción, refrigeración, invernaderos, etc., hasta que finalmente, ya a una temperatura menor de 30°C, sean usados en albercas para recreación o en criaderos de peces. De esta forma, se extrae el contenido energético de los fluidos geotérmicos con un máximo de eficiencia En varios países como Nueva Zelanda y Francia se implementa ya la utilización "en cascada" por ser económicamente más rentable.

Es necesario aclarar que la temperatura no es el único requerimiento para el uso de la energía geotérmica, sino que para su explotación es necesario contar con los siguientes factores: la disponibilidad de suficiente fluido (agua y/o vapor) para que transporte el calor de las profundidades a la superficie, de zonas permeables que permitan este transporte y a la vez de una recarga que reemplace al fluido que es extraído. Además, es preferible que los fluidos geotérmicos estén libres de productos químicos que puedan corroer o dañar las instalaciones para su extracción y aplicación. Por supuesto que no todos los usos que se mencionan en la figura 20 son igualmente aplicados, los más extendidos en lo que respecta a cantidad de energía obtenida son: producción de energía eléctrica, calefacción, agricultura, ganadería y balneología, además de la extracción de minerales que no produce energía pero que es una utilidad muy importante de las manifestaciones termales. Estos usos son vistos con más detalle en las siguientes secciones de este capítulo.

BALNEOLOGÍA

La balneología es el uso más antiguo que se le ha dado a la energía geotérmica. Desde hace muchos siglos varios pueblos como los romanos, griegos, aztecas, japoneses, turcos, maoríes y algunos otros, utilizaban los manantiales termales para tomar baños, ya que las inmersiones en agua caliente son relajantes para los músculos cansados o bien ingerían las aguas del manantial, que a menudo consideraban medicinales. Sin embargo, muchas de las propiedades curativas que se les atribuyen carecen de una comprobación científica, aunque sí se sabe que algunas aguas de origen termal tienen efectos laxativos.

	Rango aproximado de temperatura	Algunos usos de la energía geotérmica
Rango de producción convencional de energía eléctrica	180	Refrigeración por evaporación de amoniaco
	170	Producción de agua pesada
		Secado de tierras diatomáceas
	160	Secado de pescado
		Secado de madera
	150	Obtención de alúmina
	140	Enlatado de alimentos
		Secado de productos agrícolas
	130	Evaporación en el refinado de azúcar
		Extracción de sales por evaporación y cristalización
		Producción de agua potable por destilación
	120	Evaporación con fines diversos
	110	Secado de placas de cemento
	100	Secado de materiales orgánicos (vegetales, algas, etc.)
		Lavado y secado de lana
	90	Secado de bacalao
		Procesos intensivos de descongelación
	80	Calefacción
	70	Límite inferior de temperatura para procesos de refrigeración
	60	Invernaderos y ganadería
	50	Crecimiento de hongos
		Balneología
	40	Calentamiento de suelos
	30	Albercas
		Biodegradación
		Fermentación
		Agua caliente para trabajos de minería en climas fríos.
	20	Piscicultura

En la actualidad, la balneología es uno de los usos más extendidos de los manantiales termales, ya que éstos pueden ser utilizados para este fin en un rango muy amplio de temperaturas y composiciones, lo cual no es válido para otros usos como se verá posteriormente. Las aguas de los manantiales termales se utilizan no sólo en balnearios, spas, etc. sino que también son embotelladas para consumo humano en una gran variedad de aguas minerales que se venden en todo el mundo. La balneología es considerada por muchos autores como una subutilización de la energía geotérmica, ya que esta aplicación no implica ninguna elaboración o transformación de los fluidos geotérmicos; sin embargo, este uso contribuye a la explotación de los recursos geotérmicos a nivel mundial con una cantidad importante de energía utilizada.

CALEFACCIÓN

La calefacción es otro de los usos que desde hace tiempo se le ha dado, en pequeña escala, a las aguas termales. El contenido energético de éstas puede ser extraido para elevar (o hacer descender) la temperatura de casas habitación o cualquier tipo de edificios a un costo mucho menor (económica y ecológicamente) del que se tendría si se utilizaran combustibles fósiles. En Estados Unidos se efectuó un estudio acerca de los usos de la electricidad y se observó que cerca del 30% del consumo de ésta se destinaba a calefacción. Al transformar la energía geotérmica en eléctrica las pérdidas son de más de un 50% en comparación con lo que se obtendría si se usara directamente la energía geotérmica para calefacción. Aguas termales con temperaturas hasta de 50°C han sido utilizadas para calefacción, por lo que se ha establecido la posibilidad de usar para este fin campos semitermales y acuíferos de relativamente baja temperatura, los cuales además presentan generalmente la ventaja de una menor mineralización y poder corrosivo, facilitando así la utilización directa del contenido energético de las aguas. De esta forma, países a los que se les consideraba carentes de recursos geotérmicos (como Francia, Austria, Alemania, Inglaterra y otros), se encuentran actualmente en una etapa avanzada en la explotación de la energía de aguas termales de baja temperatura.  Sólo en pocos lugares el agua caliente que se extrae de los pozos es suficientemente pura para poderla utilizar directamente en radiadores para calefacción. En general, el agua que se obtiene de los pozos contiene compuestos con propiedades corrosivas, por lo que para ser utilizadas es necesario emplear intercambiadores de calor, por medio de los cuales el contenido calorífico de las aguas termales es transferido a agua pura, que es la que va a transportar la energía a las casas y edificios para su calefacción.

El aspecto de la calefacción es especialmente importante en países con inviernos fríos (como lo son casi todos los países desarrollados). En particular en Islandia, la calefacción es necesaria durante todo el año y no es sorprendente que éste haya sido el primer país que tuvo un sistema de calefacción geotérmica central para todo un distrito a principios de este siglo; actualmente más de dos tercios de la población total de Islandia gozan de calefacción con base en energía geotérmica. Otros países que también usan aguas termales en sus sistemas de calefacción son: Estados Unidos, Japón, Nueva Zelanda, Hungría, China, Checoslovaquia, Austria, la Unión Soviética y Francia. Especialmente en Francia se tienen planes muy ambiciosos de expander los servicios de calefacción geotérmica a varias partes del país a partir del éxito económico y técnico que se ha obtenido en lugares como Melun y Meaux. Adicionalmente, los fluidos geotérmicos también pueden ser empleados para enfriamiento y en sistemas de aire acondicionado que pueden funcionar como enfriadores en verano y como calefacción en invierno. Tales sistemas se encuentran ya en operación en el Hotel Internacional en Rotorua (Nueva Zelanda) y en un motel de Klamath Falls en Oregon (EUA). Además en Japón se tienen numerosos sistemas de aire acondicionado en pequeña escala para casas y edificios, los cuales utilizan fluidos geotérmicos para su consumo de energía.

AGRICULTURA Y GANADERÍA

La mayor parte de los usos que se dan a los fluidos geotérmicos al aplicarlos a la agricultura y ganadería son para la calefacción de espacios. El uso de recursos geotérmicos para proveer el calor necesario en invernaderos es practicado en un gran número de países: Francia, Hungría, Islandia, Italia, Japón, Nueva Zelanda, Rumania, Estados Unidos, la Unión Soviética, India y algunos otros. Por ejemplo, en Islandia se cultivan unas 1 000 toneladas de vegetales en un área de 11 hectáreas utilizando fluidos geotérmicos, con lo que ese país se ahorra al año cerca de 20 000 toneladas métricas de petróleo, que gastaría si los invernaderos utilizaran este combustible. Ésta no es la única utilidad del agua termal en la agricultura, sino que también se le usa para calentar el suelo, lo cual se ha observado que aumenta el rendimiento de la tierra en 40 y hasta 60% dependiendo del cultivo de que se trate, y con el uso combinado de invernaderos y calentamiento del suelo se ayuda y acelera el crecimiento de las plantas en viveros y jardines botánicos, Cuando la temperatura del agua es lo suficientemente alta, también se le puede usar para esterilizar el suelo contra insectos y bacterias, ésta es una práctica común en Japón. Otros usos que se dan a los fluidos geotérmicos son por ejemplo en el secado de semillas. Por otra parte, en Japón se ha comprobado que se obtiene un mayor rendimiento en la cría de aves cuando se cuenta con calefacción de las granjas en invierno. Además de la calefacción de establos y granjas, los fluidos termales pueden ser usados para la pasteurización de leche, la incubación de pollos, la biodegradación de desechos orgánicos, el lavado y secado de lana, etcétera. Los criaderos de peces son otra de las actividades que se han visto favorecidas con el uso de fluidos geotérmicos, utilizándose con bastante éxito en Islandia, Japón y Escocia.

USOS INDUSTRIALES

Al estudiarse las posibilidades de utilizar directamente en la industria la energía contenida en los fluidos geotérmicos, se llegó a la conclusión de que una gran cantidad de procesos industriales podían efectuarse con las temperaturas de los fluidos geotérmicos disponibles gracias a la tecnología actual y que muchos otros podían añadirse a esa lista si en el futuro se lograra obtener temperaturas más altas. En principio hay que distinguir los procesos que ya se están llevando a cabo en la escala comercial, de los que aún se contemplan solamente como prospectos promisorios. En esta sección únicamente mencionaremos los primeros, dejando los segundos para la última sección de este capítulo como una rápida mirada hacia el futuro de la geotermia. En la actualidad no se cuenta con una lista completa de todas las industrias que utilizan directamente recursos geotérmicos como energético o bien como materia prima. Sin embargo, los ejemplos que se dan a continuación sirven para mostrar las posibilidades económicas del uso directo de los recursos geotérmicos en la industria:

1. Secado de productos agrícolas. Se utiliza en Estados Unidos y Nueva Zelanda.

2. Procesado de alimentos. En Estados Unidos y Filipinas.

3 .Manufactura de textiles; teñido, lavado y secado de lana. En China y Nueva Zelanda.

4. Manufactura de papel. En australia, Nueva Zelanda y China.

5. Fermentación. En Japón.

6. Extracción de sustancias útiles. En Italia y China.

7. Producción de ácido sulfúrico. En Nueva Zelanda.

8. Producción de etanol. En Estados Unidos.

9. Producción de ácido bórico. En Italia.

10. Producción y refinamiento de tierras diatomáceas. En Islandia.

11. Manufactura de cemento. En Islandia y China.

12. Facilitamiento de operaciones mineras en áreas de suelo permanentemente congelado. En la Unión Soviética.

13. Cura de madera. En Nueva Zelanda.

14. Manufactura de revestimientos. En Nueva Zelanda.

PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD

La transformación de la energía geotérmica en eléctrica es tal vez su mayor aplicación práctica (casi la tercera parte) y la que atrajo la atención en el nivel mundial hacia este recurso, ya que de las fuentes alternas de energía, es una de las que han demostrado ser económicamente factibles. La obtención de electricidad a partir de fluidos geotérmicos tiene una eficiencia relativamente baja en comparación con las plantas termoeléctricas convencionales, debido a la baja temperatura de los fluidos geotérmicos (que tienen un máximo de aproximadamente 380°C). Sin embargo, las plantas geotermoeléctricas son económicamente redituables debido al costo tan bajo del calor obtenido (en comparación con los combustibles fósiles), además de las ventajas que tiene en cuanto a un mínimo de contaminación ambiental. En el caso de la geotermia, se han estudiado los efectos que la explotación de un campo puede tener sobre la flora y la fauna local y aun cuando todavía quedan muchas investigaciones por hacer, se puede decir con base en la evidencia que se tiene en la actualidad, que es ésta una de las formas de energía que genera menos contaminación, sobre todo en comparación con los combustibles fósiles (que son de los mayores y más peligrosos agentes de degradación ambiental) y con los problemas de contaminación radiactiva que aún no se han resuelto en la utilización pacífica de la energía nuclear.

Figura 21. Esquemas simplificados de diferentes tipos de plantas geotermoeléctricas, los cuales muestran cómo se utiliza el fluido que sale del pozo geotérmico hasta llevarlo a una turbina que lo transforma en energía eléctrica.

El potencial energético del vapor que alimenta una planta geotermoeléctrica va a depender no sólo de su presión y temperatura, sino también de su calidad (contenido de gases), la presión de expulsión de las turbinas y la configuración general de la planta. Las plantas geotermoeléctricas tienen diferentes esquemas de acuerdo al tipo de fluido que alimente las turbinas y la presión a la que salga de éstas. En general se tiene una configuración como la mostrada en la figura 21. El fluido que sale del pozo geotérmico es llevado a un separador ciclotrónico (Figura 22) donde el vapor y el agua que originalmente estaban mezclados en el fluido geotérmico son separados y el vapor se hace pasar por turbinas conectadas a generadores que van a transformar la energía cinética del vapor en energía eléctrica (Figura 23). A la salida de las turbinas se tiene usualmente una presión menor que la atmosférica (por ser esta opción más efciente) por lo que es necesario enonces instalar condensadores para el vapor de desecho, así como extractores para los gases no condensables. También existen turbinas que descargan a presión atmosférica, pero económicamente son menos redituables y por lo general son utilizadas como plantas piloto. Por otra parte, el líquido que sale de los separadores puede ser nuevamente pasado por otros separadores a menor presión, obteniendo así una cantidad mayor de vapor y aumentando la capacidad de la planta.

Figura 22. Descripción de la separación del líquido y del vapor que forman un fluido geotérmico, por medio de un separador ciclotrónico, en el cual el vapor y los gases, por ser más ligeros, tienden a concentrarse en la parte superior, dejando escapar el líquido por la parte inferior del separador.

Figura 23. Turbinas accionadas por vapor provenientes de pozos geotérmicos en la planta eléctrica de Wairakei (Nueva Zelanda). Tanto el agua que expulsan los separadores, como el condensado deben ser desechados. En algunos casos se les arroja al torrente de ríos (Wairakei, N.Z.) o al mar (Ahuachapan, El Salvador), o bien a lagunas de evaporación (Cerro Prieto, México); pero actualmente se ha demostrado que es más provechoso reinyectarlos, lo cual además de evitar problemas de contaminación (química y térmica) de ríos y mares, ha probado ser benéfico para los yacimientos, ya que ayuda a disminuir el descenso de la presión y si se combina con la estructura hidrogeológica del campo, es posible evitar la entrada directa al yacimiento de aguas subterráneas frías, como se ha observado en Cerro Prieto.

Actualmente la producción de electricidad con energía geotérmica es aún baja con respecto al total de energía producida en el ámbito mundial. Una de las principales restricciones es la localización de sistemas geotérmicos, ya que relativamente muy pocos países cuentan con este recurso. Como ejemplo de países con un potencial geotérmico importante para la producción de energía eléctrica tenemos a Japón, Filipinas, Indonesia, Italia, Islandia, Estados Unidos, México, El Salvador, Nicaragua y Nueva Zelanda (Figura 24).

Figura 24. Campo geotérmico de Wairakei en el cual se observan los pozos, separadores, silenciadores y red de tuberías para transportar el vapor a la planta.

DEPÓSITOS MINERALES

Un depósito mineral es una concentración natural de minerales en la corteza terrestre. Estas zonas de mineralización pueden o no ser explotables económicamente dependiendo de la concentración o grado del mineral que se pretenda aprovechar y del área que abarquen. Los depósitos de minerales se pueden formar de muchas y muy variadas maneras; por ejemplo, se pueden precipitar a partir del agua de mar o de lagos, o separarse de las aguas de los ríos que los arrastran en lugares donde disminuya la fuerza de la corriente, también pueden concentrarse al separarse varios minerales con diferente temperatura de solidificación al enfriarse una intrusión magmática, o bien, pueden ser depositados a partir de una solución hidrotermal. En particular los dos últimos tipos de depósitos pueden considerarse como un resultado indirecto de la actividad generada por el calor contenido en el interior de la Tierra. Muchos de los depósitos de minerales más importantes que se explotan en la actualidad se han formado en relación con sistemas geotérmicos. Existen también depósitos que se formaron por la sedimentación de material que fue erosionado, arrastrado y concentrado en algún lugar hasta formar una zona mineralizada, pero muchas veces éstos también derivaron de un depósito formado originalmente por circulación hidrotermal. Como ejemplo tenemos la erosión del depósito Mother Lode, que dio origen a las concentraciones de mineral en los ríos que provocaron la "fiebre del oro" en California.

Los sistemas volcánicos también generan depósitos minerales característicos, por ejemplo los de cromo. Estos depósitos se originan en la diferenciación que tiene lugar en una intrusión magmática al solidificarse ésta. Esta diferenciación hace que los metales más pesados se acumulen en el fondo, mientras que algunos elementos que presentan afinidad química con compuestos más ligeros, como los silicatos, tienden a concentrarse en las partes superiores y pueden ser arrastrados posteriormente por los fluidos termales que evolucionan a partir de las intrusiones magmáticas. También se sabe que las fumarolas en regiones volcánicas depositan algunos minerales que tienen en solución, siendo el azufre y el boro especialmente abundantes. Los materiales termales forman extensos depósitos con los productos de la alteración hidrotermal y en algunos de ellos se han encontrado concentraciones económicamente explotables de oro, plata, arsénico, antimonio, mercurio, talio, bario, uranio, plomo, zinc, cobre, tungsteno, molibdeno y flúor. También se ha observado que en el fondo de los océanos se localizan acumulaciones importantes de nódulos polimetálicos. Estos nódulos son esférulas de varios centímetros de diámetro, formadas por varios metales en diferentes concentraciones, principalmente contienen manganeso y fierro (respectivamente 16% y 15.6% en promedio), aunque también es económicamente importante su contenido de níquel (0.49%), cobalto (0.30%) y cobre (hasta 0.37%). Los mecanismos de formación de estos nódulos aún no se han desentrañado en su totalidad, pero se supone que tienen relación con la circulación de fluidos termales que es generada por la intrusión de material magmático en los sedimentos del fondo durante los procesos de formación de la corteza oceánica. Sin embargo, aún no se ha establecido si los nódulos se precipitan a partir del agua de mar o de materiales en los sedimentos. Los manantiales termales no son más que la expresión superficial de la intensa actividad que tiene lugar a profundidad en un sistema geotérmico, pero representan una oportunidad de observar un depósito mineral en proceso de formación. Las grandes fluctuaciones de temperatura y presión que resultan de esta actividad a profundidad están directamente relacionadas con procesos químicos que tienen como resultado la mineralización de algunas zonas del sistema (Figura 25). La identificación de las diferentes partes de un sistema hidrotermal fósil es de gran importancia en la exploración de este tipo de depósitos minerales, ya que por ejemplo la depositación de oro ocurre preferencialmente en la frontera entre dos zonas del sistema con diferente tipo de alteración hidrotermal. De esta forma, la correlación de sistemas hidrotermales fósiles con sistemas activos facilita la localización de sitios de mineralización y por lo tanto aumenta la eficiencia de los trabajos de exploración.

 

Figura 25. Localización de las posibles zonas de mineralización: (a) en un sistema hidrotermal y (b) en un sistema relacionado con actividad volcánica.

Se ha demostrado que muchos depósitos minerales tuvieron su origen en la precipitación de componentes de fluidos termales. Por esta razón, el estudio de los procesos que tienen lugar en sistemas geotérmicos activos, nos sirve para comprender la evolución de sistemas fósiles que ahora podemos reconocer como depósitos minerales epitermales. El conocimiento de los patrones de alteración y depositación hidrotermal en un sistema activo ayuda a establecer la morfología de los sistemas fósiles y a determinar el tipo y la posible localización de las zonas de mineralización. Entre las zonas con una mayor riqueza con respecto a este tipo de depósitos se encuentra la región circumpacífica, dentro de la cual queda comprendida la Sierra Madre Occidental y las zonas mineras de Baja California y la parte central y Suroeste de México.

PROSPECTOR PARA LA UTILIZACIÓN DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA

En la época actual son ya muchos los usos industriales que tiene la energía geotérmica. Sin embargo el horizonte de su aplicación es todavía más amplio. En esta sección nos limitaremos a enumerar las posibilidades de sus usos industriales y la ya no tan remota posibilidad de extraer el calor de la Tierra en zonas fuera de los sistemas geotérmicos que ya hemos mencionado. La extracción de energía en zonas fuera de los sistemas hidrotermales se encuentra aún en la etapa de investigación. Especialmente en Estados Unidos e Inglaterra se están llevando a cabo experimentos para crear campos geotérmicos artificiales en zonas llamadas de "roca-seca". En estas zonas se cuenta con un gradiente más alto que el normal pero la ausencia de permeabilidad en las rocas hace que no se tenga un sistema de circulación hidrotermal, a pesar de contar con una fuente de calor para ello. En estos casos se ha tratado de inducir el fracturamiento de las capas de rocas de 3 a 5 kilómetros de profundidad por medio de explosiones y fracturamiento hidráulico. Posteriormente se hace circular agua fría por las zonas fracturadas para transportar el calor de las rocas a la superficie, donde estos fluidos pueden ser usados en plantas de ciclo binario para producir electricidad o bien en intercambiadores de calor para destinar el agua caliente para otros usos (calefacción, invernaderos, etc). Las investigaciones acerca del uso de los sistemas de "roca-seca" han tenido un gran impulso especialmente en Camborne School of Mines en Cornwall (Inglaterra), en Los Alamos Scientific Laboratory de la Universidad de California y en Sandia National Laboratories en Nuevo México (Estados Unidos).

Incluso se ha pensado en hacer detonar bombas nucleares en el fondo de pozos profundos. Estas bombas, además de fracturar las rocas circundantes, proveerían una fuente de calor adicional generado por el decaimiento de los desechos radiactivos producidos por la explosión, con la ventaja de que la peligrosidad de la difusión de estos desechos sería evitada, ya que quedarían encerrados en una masa de roca fundida que cristalizaría, formando así un recipiente seguro. Por supuesto, la falta de seguridad de que todo suceda perfectamente como se planea ha frenado la realización de estos experimentos. Además de los usos industriales que se mencionaron en las secciones anteriores, y que son los que en la actualidad ya tienen una aplicación comercial, existen muchos planes para la utilización directa de la energía geotérmica que por diversas razones (económicas y tecnológicas) no se han llevado aún a la práctica. En particular podemos enumerar los siguientes procesos, en los cuales los fluidos geotérmicos podrían ser empleados como la fuente de energía: —La destilación de aguas salobres para ser utilizadas en irrigación o para consumo humanoo no. —Extracción de minerales valiosos a partir de fluidos geotérmicos, por ejemplo: litio, bromo, cloruros de potasio y calcio, etcétera. —Producción de agua pesada. —Producción de aluminio a partir de la bauxita por el proceso de Bayers. —Producción de azúcar de caña y remolacha. —Producción de leche y café en polvo.

IV. EXPLORACIÓN DE LOS RECURSOS GEOTÉRMICOS

El principal propósito de la exploración de una zona geotérmica es definir su tamaño, forma y estructura y determinar sus características, como son: el tipo de fluido, su temperatura, composición química y su capacidad de producir energía. Estas características pueden ser determinadas en dos formas: por exploración superficial y con perforaciones exploratorias. Puesto que es mucho más barato hacer exploración superficial que perforar pozos, se acostumbra realizar un extenso programa de exploración superficial antes de comenzar a hacer perforaciones. La exploración de un campo se puede dividir en dos etapas: reconocimiento y evaluación; y aún durante la etapa de explotación, se emplean algunos métodos de exploración con el objeto de llevar a cabo un monitoreo del campo. La planeación de cada una de las etapas en cuanto a su desarrollo y los métodos a usar, varían mucho dependiendo de las características del campo en estudio y del país en que se encuentre: sin embargo, se pueden definir varios lineamientos generales:

—Comenzar con médos simples y bien establecidos.

—Esforzarse desde el principio por obtener datos del prospecto en su totalidad.

—Usar tanto como sea posible los recursos locales disponibles.

Por supuesto que todas estas recomendaciones están supeditadas a mantenerse dentro del presupuesto establecido para cada etapa y a la disponibilidad de equipo y personal capacitado. El trabajo de exploración comienza aun antes del reconocimiento en el campo con la recopilación de toda la información disponible relacionada con la zona en estudio. Esta información comprende los datos topográficos, meteorológicos, geológicos, hidrogeológicos, geoquímicos, geofísicos y las observaciones de manantiales, géiseres y fumarolas. Todos estos datos deben ser cuidadosamente revisados para planear la estrategia adecuada a cada zona y emplear los diferentes métodos en la forma más apropiada. Cuando los datos reunidos indican la existencia de un campo geotérmico económicamente explotable, se procede a efectuar estudios geológicos, geofísicos y geoquímicos para evaluar el potencial del campo y la factibilidad de su explotación. Al final de cada una de las etapas, los resultados de los diferentes métodos son correlacionados para obtener modelos preliminares del campo, los cuales se irán perfeccionando al avanzar los trabajos de exploración. Una vez que se han realizado todos los estudios posibles en la superficie, se determina la localización de un número reducido de pozos de exploración (generalmente alrededor de 3 pozos), que de dar buenos resultados serán seguidos por los pozos de producción requeridos para la explotación planeada del recurso geotérmico. Hasta el momento de la perforación de los pozos de exploración, los modelos elaborados con base en los datos superficiales carecerán de verosimilitud hasta que puedan ser corroborados por los datos obtenidos en los pozos. Por esta razón, es aceptable dividir la exploración en dos etapas: exploración superficial y perforaciones de exploración.

LA EXPLORACIÓN SUPERFICIAL

Debido a que los campos geotérmicos de alta temperatura se localizan generalmente en las áreas de vulcanismo reciente relacionadas con las fajas sísmicas, son ésas precisamente las zonas que se seleccionarán para efectuar los primeros trabajos de reconocimiento. También es importante en el principio efectuar un mapeo de las manifestaciones termales superficiales localizadas dentro y fuera del área en estudio; esto es necesario, ya que éstas no se localizan necesariamente sobre el yacimiento (Figura 19), sino que los fluidos geotérmicos se desplazan siguiendo fallas o fisuras o cualquier otra zona de altá permeabilidad y, al clasificarlas, se puede inferir la trayectoria que han seguido hasta la superficie, así como los procesos de mezclado y ebullición que pudieron haber experimentado. Las manifestaciones superficiales pueden proporcionar información acerca de las condiciones existentes en el yacimiento. Sin embargo, es necesario hacer notar que las manifestaciones superficiales no son un requisito indispensable para la existencia de un yacimiento geotérmico a profundidad, sino que hay campos geotérmicos en zonas que carecen totalmente de manifestaciones superficiales y en este caso se debe localizar el yacimiento con base en el conocimiento del entorno geológico. De acuerdo a las técnicas empleadas, la exploración superficial se puede dividir en geológica, geofísica y geoquímica.

Técnicas geológicas

Los principales objetivos de los estudios geológicos en la etapa de reconocimiento son: identificar y catalogar todas las manifestaciones geotérmicas que haya en la superficie, ya sean activas o fósiles; efectuar una evaluación preliminar de su significado con respecto a los procesos subterráneos que tienen lugar en el sistema geotérmico; y recomendar las áreas para un estudio a mayor detalle. Esto se lleva a cabo examinando fotografías aéreas o imágenes de satélite y visitando el área para correlacionar los datos de éstas con la información obtenida en el campo. Una vez terminado el reconocimiento del área, si se decide que la zona geotérmica tiene posibilidades para su explotación, se continua con la etapa de exploración propiamente dicha, en la cual se debe preparar un mapa geológico a detalle del prospecto geotérmico seleccionado y de las áreas circundantes. Este mapa debe incluir las manifestaciones superficiales y los rasgos geológicos (fallas, fracturas, distribución superficial y a profundidad de los diferentes tipos de rocas y su permeabilidad) que puedan contribuir a elaborar un modelo del sistema geotérmico y recomendar la localización de los pozos exploratorios.

Técnicas geoquímicas

Para cumplir con los objetivos de la exploración superficial, las técnicas geoquímicas efectuan los análisis de las aguas de los manantiales, las emisiones de las fumarolas, las descargas de gases y las aguas frías superficiales (ríos, lagos, lluvia, etc.) para hacer las siguientes inferencias de las condiciones del sistema hidrotermal:

—la variación en composición del fluido termal a profundidad,

—la temperatura (y presión) del fluido a profundidad,

—las rocas relacionadas con los fluidos termales a profundidad,

—el origen de los fluidos, la dirección de flujo en el área y los tiempos de residencia de los fluidos bajo la superficie.

—el gradiente geotérmico y la profundidad a la cual se presenta ebullición por primera vez en el sistema; esto incluye determinar la posibilidad de encontrar inversiones de temperatura con la profundidad,

—la posibilidad de que haya depositación de minerales a partir del fluido,

—las zonas que presentan un alto flujo,

—la posibilidad de encontrar a profundidad fluidos ácidos, que pueden causar serios problemas por corrosión en la etapa de explotación,

—determinar la existencia de componentes en el fluido que puedan tener importancia económica.

La determinación de todos estos parámetros se hace utilizando los resultados de los análisis químicos e isotópicos de las descargas del sistema en la superficie. Esta metodología se basa en la suposición de que tanto el equilibrio químico como el isotópico se han alcanzado en las interacciones entre el fluido y las rocas del yacimiento. Una vez que se ha alcanzado el equilibrio químico, las concentraciones de los iones que se intercambien entre el fluido y la roca van a depender de la temperatura. Por ejemplo al interaccionar un fluido termal y una roca, los cuales contienen sodio y potasio, estos iones se van a intercambiar de tal forma que cuanto mayor sea la temperatura a la que interaccionen, mayor será el contenido del potasio del fluido; por esta razón la relación entre las concentraciones de sodio y potasio en las aguas que descarga el sistema en la superficie es utilizada como un indicador de la temperatura del yacimiento. Otro indicador de la temperatura a profundidad lo es el contenido de sílice (Si02) disuelto en el fluido, ya que a mayor temperatura el agua puede disolver más sílice de la roca circundante. La determinación de la temperatura del sistema a profundidad utilizando métodos químicos es muy importante, ya que en la etapa de exploración, es éste el único método por el cual se puede obtener una estimación de la temperatura del yacimiento.

Los isótopos de un elemento son átomos cuyos núcleos tienen el mismo número de protones pero diferente número de neutrones, o sea que tienen la misma carga pero diferente peso atómico. Las moléculas de agua son las más abundantes en los fluidos termales y en ellas se pueden encontrar variaciones dependiendo de los isótopos de hidrógeno y oxígeno que las formen. El hidrógeno tiene tres isótopos: el hidrógeno (H con peso atómico de 1), el deuterio (D con peso atómico de 2) y el tritio (T con peso atómico de 3); y el oxígeno también con tres: 16 O, 17 O y 18O (el número indica su peso atómico), de los cuales el 16 o es el más común y el 18 O es el que le sigue en abundancia. La relación entre la abundancia del 18O y del 16 O, y del deuterio y el hidrógeno para las aguas de origen meteórico (agua de lluvia) sigue en todo el mundo una relación lineal. Esto se debe a que al evaporarse del agua de mar, las aguas de lluvia van a tener una menor concentración de isótopos pesados (D y 18 O) que la de mar y a su vez, al ir descargando la lluvia, las moléculas con los isótopos más pesados serán las primeras en precipitarse. Las zonas de mayor evaporación en el océano se encuentran en la región del ecuador; a partir de éste y hacia los polos el agua de lluvia irá teniendo una mayor pérdida de isótopos pesados. Por esta razón, en cada región de la superficie de la Tierra las aguas de origen meteórico van a tener una determinada concentración de isótopos pesados con relación al valor estándar de la concentración de éstos para el agua de mar (SMOW-Standard Mean Ocean Water).

Se ha observado que en relación con la concentración estándar del agua de mar, las aguas de origen termal presentan un enriquecimiento en la concentración del 18 O y se ha demostrado que esto se debe principalmente al intercambio de isótopos de oxígeno con los minerales de las rocas, principalmente el sílice y algunos sulfatos. Como este intercambio también depende de la temperatura, la concentración relativa de isótopos de oxígeno en los fluidos también nos va a servir para determinar la temperatura del yacimiento. Por otra parte, como ya se dijo, los fenómenos como la evaporación van a afectar la composición isotópica del fluido, de esta forma va a ser posible detectar si en el yacimiento han tenido lugar procesos como ebullición o dilución con aguas de composición isótopica diferente. Es por esta razón que además de analizar las aguas termales, se analizan las aguas superficiales frías, para comparar su composición química e isotópica y determinar la relación entre ambas. Es importante recalcar que todos éstos análisis deben restringirse a las aguas termales alcalinas o neutrales, ya que las aguas ácidas atacan las rocas de la superficie y los compuestos que contengan en solución no necesariamente provienen o están relacionados con las rocas del yacimiento a profundidad, por lo que se pueden obtener resultados erróneos. Finalmente, además de aportar información durante la etapa de exploración del campo, las técnicas geoquímicas se aplican también durante la explotación para determinar los cambios que sufre el sistema debido a la extracción de los fluidos termales, como puede ser la entrada en el yacimiento de aguas subterráneas o superficiales frías.

Técnicas geofísicas

La geofísica se va a utilizar para definir las dimensiones y la estructura del campo: área que ocupa, profundidad a la que se encuentra y principales estructuras relacionadas con la permeabilidad. Esto se logra mediante los siguientes estudios: sensores remotos, gravimetría, magnetometría, termometría, sismología y métodos eléctricos y electromagnéticos. En las etapas de reconocimiento se aplican sobre todo métodos que no son muy caros y que permiten cubrir un máximo del área teniendo una alta razón entre beneficio y costo:

Medidas de emisividad en el infrarrojo a partir de imágenes aéreas o de satélite. Con este método se van a detectar zonas en las que el flujo de calor en la superficie es anómalamente alto. Al analizar las imágenes, se pueden obtener resultados cualitativos; sin embargo, para determinar valores de la descarga superficial de energía es necesario calibrar en el campo la relación entre emisividad y temperatura para los diferentes tipos de suelo.

Termografía (mediciones de temperatura en pozos poco profundos: de 1 a 100 m). Este método es útil para complementar el mapeo hecho por imágenes en el infrarrojo, con lo cual se obtiene un mapa con las anomalías de temperatura superficial y a varias profundidades (someras). Los resultados de estos estudios son básicos para establecer los patrones de descarga superficial del sistema hidrotermal y elaborar así un primer esquema de las zonas más permeables y por lo tanto más interesantes para la producción.

Método de perfiles eléctricos. Este método se basa en hacer circular una corriente eléctrica en el terreno que se va a estudiar. Esta corriente se inyecta por medio de dos electrodos y el potencial causado por ella se mide usando otros dos electrodos a una cierta distancia de los primeros. Con estos dos parámetros se puede calcular la resistividad de las rocas a una profundidad que depende de la separación entre los electrodos de corriente y los de medición (Figura 26). Este método es con mucho el más importante para la exploración geotérmica, ya que la resistividad de las rocas disminuye notablemente cuando éstas se encuentran saturadas por fluidos altamente mineralizados y a temperaturas elevadas, y también, cuando por la acción de estos fluidos los minerales que forman las rocas del yacimiento son alterados hidrotermalmente, transformándose principalmente en arcillas, las cuales son minerales con una conductividad muy elevada.

Sondeos eléctricos verticales. La determinación de la resistividad de las rocas se efectúa por el método anterior, pero en lugar de llevar a cabo una cobertura superficial del área, se obtiene en cada punto de observación la variación de la resistividad para diferentes profundidades cambiando la separación de los electrodos. Esto se puede hacer, ya que la profundidad de penetración de la corriente depende de qué tan separados estén los electrodos: a mayor separación de éstos, mayor es la profundidad que alcanza la corriente inyectada, excepto en algunos casos particulares en que la corriente se concentra en alguna capa altamente conductora y su penetración a mayores profundidades queda restringida por este efecto.

Figura 26. Diagrama del método de Schlumberger para medir resistividad. A y B: electrodos de inyección de corriente. M y N: electrodos de medición de potencial eléctrico producido por la corriente inyectada.

Métodos magnetotelúricos. En este caso, en lugar de hacer circular una corriente, se utilizan las fuentes naturales de la Tierra: las llamadas corrientes telúricas. Estas corrientes son generadas por las variaciones en el campo magnético terrestre relacionadas con tormentas eléctricas o emisiones provocadas por la actividad solar. Debido a su origen, estas corrientes tienen un periodo de variación (no son constantes) y por esta razón se les asocia no sólo un campo eléctrico, sino también un campo magnético. La profundidad a la que pueden penetrar estas corrientes está relacionada con el periodo de su variación; entre mayor sea éste, mayor será la profundidad que logren alcanzar. Esta propiedad hace que se seleccionen las frecuencias que se van a muestrear de acuerdo con las profundidades que interesan, en el caso de los campos geotérmicos éstas son menores de 5 km, lo que determina el uso de frecuencias entre 0.001 a 1 hertz (ciclos por segundo). El conocimiento de las variaciones de resistividad habilita al geofísico para establecer variaciones verticales en el grado de alteración de la roca, la litología, la porosidad de las rocas del reservorio y en el grado de saturación, así como para inferir la profundidad a la que existen cambios de fase en los fluidos geotérmicos, ya que en contraste con los bajos valores de resistividad provocados por el líquido caliente y mineralizado, las rocas saturadas con vapor presentan valores altos de resistividad.

Detección del ruido sísmico natural. En un yacimiento que presenta un flujo bifásico (líquido y vapor), se observa un aumento de vibraciones debido a la separación de vapor y al movimiento de éste; a estas perturbaciones se les denomina ruido sísmico debido a la separación de vapor. Este método no es muy usado por la baja proporción entre beneficio y costo que presenta. Una vez establecida durante la etapa de reconocimiento la existencia de un yacimiento geotérmico, los trabajos entran en la etapa de la exploración a detalle para determinar su potencial energético. Es posible emplear los métodos ya mencionados, concentrándose en las zonas más interesantes. En especial se utilizan los métodos eléctricos, aplicando diferentes arreglos geométricos de los electrodos para lograr mayor penetración o bien resaltar las anomalías producidas por cambios verticales y horizontales en las rocas. Además, se pueden ampliar los trabajos con los siguientes métodos:

Gravimetría y magnetometría. La determinación de las anomalías en los campos gravitacional y magnético de la Tierra, localizados dentro del prospecto geotérmico, nos permiten identificar las principales estructuras geológicas de la zona por el contraste en sus propiedades (densidad y susceptibilidad magnética). Por ejemplo: fallas, intrusiones, deformaciones, etc. Además, en el caso de la gravimetría también es posible determinar si existe una depositación de minerales hidrotermales ¿on un contraste de densidad respecto a las rocas del yacimiento; y la magnetometría puede ayudar a localizar algunas zonas donde la roca original ha sido demagnetizada por la acción de los fluidos termales.

Métodos sísmicos. Los métodos sísmicos se caracterizan por su alto costo, tanto en los trabajos de campo como en la interpretación de los datos obtenidos. En algunos casos como la exploración petrolera estos métodos son casi indispensables para la localización de los mantos petrolíferos. Sin embargo, en su aplicación a la exploración geotérmica se tiene la desventaja del alto nivel de ruido sísmico existente, ya sea por los cambios de fase o por el movimiento subterráneo de los fluidos termales. En algunos países se ha estado experimentando con métodos de reflección y refracción de ondas sísmicas generadas por explosiones, pero no se han obtenido resultados que impulsen el empleo de estos métodos. También se ha experimentado con métodos telesísmicos, que se limitan a detectar las ondas generadas por movimientos sísmicos muy alejados; se ha observado que al pasar por un yacimiento geotérmico, las ondas sísmicas sufren un retraso y una atenuación, de esta forma se puede determinar la localización de éste. En el caso de la geotermia todos los métodos sísmicos tienen una razón entre beneficio y costo muy baja y en general se prefiere el uso de los otros métodos mencionados para la exploración del campo. Durante la explotación del campo, los métodos geofísicos son útiles para mantener un sistema de monitoreo con el objeto de detectar fenómenos de subsidencia (hundimiento) y de aumento en la actividad sísmica. Por otra parte, puesto que los campos geotérmicos se encuentran localizados generalmente en zonas de actividad tectónica, la observación de la actividad sísmica es importante para tener un control de las fallas activas en las cercanías del campo. Las observaciones repetidas de la actividad microsísmica son útiles también para indicar los cambios en el campo de esfuerzos provocados por las variaciones de presión que resultan de la explotación del campo, ya sea por extracción o reinyección de los fluidos termales.

PERFORACIÓN DE POZOS EXPLORATORIOS

Una vez que se tiene un modelo preliminar del campo con base en los datos superficiales, se procede a situar un número reducido (de tres a cinco) de pozos exploratorios, con los cuales se pretende corroborar los modelos elaborados y justificar los gastos de la exploración superficial. La restricción en el número de pozos se debe a los altos costos de la perforación, ya que dependiendo de su profundidad y de los tipos de roca que atraviesen (dura o suave) el precio puede variar de 100 000 hasta más de un millón de dólares, o sea que el precio de un solo pozo equivale a varias veces el costo total de la exploración superficial. Durante la perforación del pozo se toman muestras de las rocas que se van encontrando. Estas muestras tienen la forma de trozos pequeños de roca que se van cortando con el barreno (muestras de canal) y de cilindros de roca recortados con un barreno especial para este fin (núcleos). Por supuesto que los núcleos proveen de mejor información, ya que se conoce exactamente a qué profundidad corresponden. En cambio las muestras de canal de varias profundidades pueden mezclarse y dar resultados erróneos. Aún antes de terminar el pozo estas rocas son estudiadas para determinar los minerales que se han producido como resultado de la interacción de los fluidos termales y la roca del yacimiento. La formación de los minerales de alteración depende tanto de la composición química del fluido como de la temperatura y por lo tanto estos dos parámetros pueden ser inferidos a partir de las observaciones en las muestras, aún sin haber hecho mediciones directas. Una forma de determinar la evolución térmica del sistema es por medio de pequeñas inclusiones del fluido que quedan atrapadas al formarse los minerales de alteración y que van a conservar la composición del fluido que las formó (Figura 27). La ventaja de estas inclusiones fluidas es que también se puede determinar la temperatura a la que se formaron: al enfriarse una inclusión el líquido se contrae por lo que queda un espacio donde se forma una burbuja; al calentarla, esa burbuja desaparecerá cuando se alcance la temperatura de su formación. Es así como se pueden determinar variaciones químicas y térmicas que pudieran haber tenido lugar durante la evolución del sistema hidrotermal. A las muestras de rocas provenientes de los pozos se les hacen análisis químicos para obtener la composición de rocas alteradas y no alteradas hidrotermalmente y asi determinar los efectos que ha tenido la interacción con fluidos termales en la composición química de las rocas que forman el yacimiento.

Figura 27. Microfotografía de una inclusión fluida en un mineral hidrotermal (calcita) proveniente del campo geotérmico de Los Humeros, Puebla, México. (Escala 1 cm : 0.12 mm).

Una vez que el pozo se ha terminado (lo cual puede llevar varios meses), se toman registros verticales de flujo, temperatura, conductividad y potencial eléctricos, velocidad sísmica, etc., para determinar las propiedades de las rocas que se encuentran a lo largo del pozo y la variación de la temperatura con la profundidad, lo que en forma indirecta ayuda a inferir la permeabilidad de las rocas, ya que después de haber sido enfriadas por los fluidos de perforación las capas de roca más permeables serán las que recuperen más rápido su temperatura anterior por la circulación de los fluidos termales a través de ellas. Generalmente se deja "reposar" el pozo de unas cuatro a ocho semanas para que se estabilice, comparando las variaciones en los registros de temperatura y presión durante este tiempo. Una vez, estabilizado el pozo se induce su descarga, es decir la emisión continua de fluido, y es sólo entonces cuando se sabe cuánto fluido puede producir el pozo y a qué presión y temperatura, determinando de esta forma la cantidad de energía eléctrica que se puede obtener. Este es el parámetro que nos va a indicar la factibilidad económica de la explotación de un campo: cuántos pozos son necesarios para obtener la cantidad planeada de kilowatts eléctricos, lo cual determina finalmente el costo de la electricidad.

V. MÉXICO Y SU RIQUEZA GEOTÉRMICA

La mayor parte del territorio mexicano (excepto la Península de Yucatán) está caracterizado por una gran actividad tectónica y volcánica que ha tenido lugar desde hace varias decenas de millones de años hasta el presente. Esta actividad invariablemente ha dejado su huella a lo largo de todo el país en forma de sistemas volcánicos y sistemas hidrotermales, tanto fósiles como activos. La actividad tectonovolcánica, aunque tiene resultados catastróficos en muchos de los fenómenos que genera, como sismos y erupciones volcánicas, también ha sido la fuente de una gran riqueza como lo son los recursos minerales y geotérmicos. La presencia de estos recursos se extiende por todo el país, siendo especialmente abundante en su parte central. A continuación detallamos algunos de los principales usos de las manifestaciones superficiales del calor terrestre.

Figura 28. Mapa de México que incluye los manantiales termales muestreados por la Comisión Federal de Electricidad. (Proporcionado por la Gerencia de Proyectos Geotermoeléctricos de la Comisión Federal de Electricidad).

BALNEARIOS

Hasta la fecha, la Comisión Federal de Electricidad ha establecido la existencia de más de mil manifestaciones termales en la República Mexicana (Figura 28), de las cuales sólo una minoría corresponde a sistemas capaces de generar energía eléctrica comercialmente. Sin embargo, la mayoría de estos puntos localizados han sido utilizados como balnearios aun desde tiempos precolombinos. La mayor parte de los balnearios se localiza en la parte central del país, coincidiendo con la Faja Volcánica Transmexicana, la cual contiene la mayoría de los volcanes mexicanos que han presentado actividad reciente:

Ceboruco, Popocatépetl, Volcán de Colima, Pico de Orizaba, Paricutín, Jorullo, Xitle, etc.; además de otros volcanes que quedan fuera de esta zona, como son: Bárcena, Tres Vírgenes, El Chichón y El Tacaná (Figura 29).

Además de la gran cantidad de manantiales asociados con estos centros volcánicos, se cuenta también con manantiales termales relacionados con zonas de volcanismo más antiguo (mayor de 30 millones de años), por ejemplo la Sierra Madre Occidental, que sin embargo aún contiene suficiente calor como para provocar este tipo de manifestaciones. Uno de los principales factores que determina la aparición de manantiales, aparte de la fuente de calor, es la existencia de agua suficiente para mantener la actividad hidrotermal. En muchos estados como Aguascalientes, San Luis Potosí, Guanajuato, etc., se ha dado el caso de que con la explotación de los acuíferos para agricultura y para consumo humano, se ha provocado un descenso en los niveles del agua subterránea que ha dado como resultado la extinción de numersos manantiales termales. Esto también se ha observado en zonas donde los manantiales se aprovechan para el embotellamiento de aguas minerales (Tehuacán, Puebla; La Soledad, S.L.P.). Sin embargo, la abundancia de manantiales hace que aún existan bastantes que siguen funcionando como balnearios, teniendo varios de ellos gran renombre en el ámbito internacional, por ejemplo: Ixtapan de la Sal y San José Purúa.

RECURSOS MINERALES

Poco podría añadirse a lo que ya se ha escrito acerca de las riquezas minerales de nuestro país generadas por la actividad volcánica e hidrotermal, las cuales han sido explotadas durante siglos. Baste decir que la región volcánica de rocas del Cenozoico (con una edad menor de 65 millones de años) que se extiende por 2 400 km desde la frontera con Estados Unidos hasta la ciudad de México (Figura 30), contiene la concentración más grande de plata en el mundo conocida hasta la fecha. Las minas de Pachuca y Guanajuato han producido más de 50 000 toneladas de plata; en particular, Pachuca ha producido 37 324 toneladas de plata, lo cual equivale a más de 6% del total de plata en el mundo y también ha producido más de 190 toneladas de oro y cantidades importantes de plomo, zinc y cobre. En general, México contribuye a la producción mundial con el 14% de la plata, 18% del arsénico, 16% del bismuto, 21% de la fluorita, 13% del grafito, además de ser un importante productor de ágata y ópalo. A pesar de los impresionantes índices de producción se puede decir que una gran parte de los recursos minerales de México se encuentran aun esperando a ser descubiertos y explotados, lo cual será factible cuando se implemente la metodología necesaria para este fin: éste es uno de los retos para las futuras generaciones.

Figura 30. Distribución de depósitos de metales preciosos (oro y olata) en la cordillera Oeste de Norteamérica y en parte de América Central.

PRODUCCIÓN DE ENERGíA ELÉCTRICA

Los inicios de la utilización de energía geotérmica en México para la producción de energía eléctrica se remontan a los años sesenta, en los que se comenzó a explotar el campo geotérmico de Pathé en el estado de Hidalgo. Desafortunadamente, la falta de permeabilidad del campo determinó que el experimento terminara en un fracaso a pesar de que se tenía un gradiente geotérmico en el área de aproximadamente 550—C/km. De los 3 500 kilowatts instalados sólo se pudieron producir 150, por lo cual se clausuró la planta. También se llevaron a cabo intentos por desarrollar las zonas geotérmicas de Los Negritos e Ixtlán de los Hervores en Michoacán. Sin embargo, el éxito se alcanzó finalmente cuando se descubrió el campo geotérmico de Cerro Prieto en Baja California Norte. En la actualidad, México es uno de los países más avanzados en cuanto a la producción de energía geotermoeléctrica (Figura 31). Dos campos, el de Cerro Prieto y el de Los Azufres en Michoacán se encuentran ya en la etapa de producción y por lo menos dos más: La Primavera (Jalisco) y Los Humeros (Puebla), se encuentran ya muy avanzados en la etapa de evaluación y se espera que dentro de pocos años comenzarán también a producir electricidad a partir de fluidos geotérmicos. Asimismo, se cuenta con 27 campos donde se han concluido los estudios de factibilidad, de los cuales se han seleccionado 16 para continuar con la etapa de perforación de pozos de exploración, entre éstos se tienen: El Ceboruco (Nayarit), Las Planillas (Jalisco), Araró (Michoacán), Las Tres Vírgenes (Baja California Sur), etcétera.

El campo geotérmico de Cerro Prieto es uno de los más grandes del mundo y hasta el momento tiene una capacidad instalada para producir 620 000 kilowatts de energía eléctrica; pero el campo tiene capacidad para generar mucha más energía y se ha planeado aumentar su producción a más de 700 000 kilowatts en los próximos años, ya que se cuenta con reservas probadas de 220 000 kilowatts y reservas probables de más de 220 000 kilowatts (Figura 32). Debido a que la zona en que se encuentra localizado este campo no tiene un alto consumo de energía eléctrica por ser una zona eminentemente agrícola, existe un excedente de energía eléctrica, el cual es exportado a Estados Unidos, lo cual significa una entrada de divisas para el país. Además de la generación de electricidad, en la planta geotermoeléctrica de Cerro Prieto se planea instalar también un sistema para la extracción y comercialización de cloruro de potasio, por el cual se llegarán a producir 80 000 toneladas métricas por año. Por otra parte, el campo geotérmico de Los Azufres ha estado siendo probado por medio de plantas piloto que producen un total de 25 000 kilowatts (Figura 33), lo cual corresponde casi al consumo de energía eléctrica de la ciudad de Morelia, Michoacán. Después de observar los resultados obtenidos con estas plantas, se determinó que este campo tiene capacidad para producir más energía, por lo cual se está ya construyendo una planta que generará más de 50 000 kilowatts de electricidad (el campo tiene una reserva probada de 135 000 kilowatts y una reserva probable de 165 000kilowatts). Una particularidad de la explotación del campo geotérmico de Los Azufres es que la totalidad del agua separada del vapor que va a las turbinas será reinyectada en el yacimiento a través de once pozos, con lo cual se evitará la contaminación del medio ambiente. Del total de campos ya evaluados se tiene una reserva probada de más de 100 000 kilowatts y la reserva probable es de más de 1 400 000 kilowatts. Debe admitirse que aun desarrollando la totalidad de los recursos con que cuenta el país, la energía geotérmica no podría cubrir la demanda total de energía eléctrica. Sin embargo, por la abundancia de campos geotérmicos en México, esta fuente de energía sí puede representar una contribución significativa para satisfacer las necesidades energéticas del país, por supuesto, sin pasar por alto su utilización directa en procesos industriales, la cual aún debe implementarse y podría significar un considerable ahorro de combustibles fósiles y una disminución en los niveles de contaminación.

Figura 32. Campo geotérmico de Cerro Prieto, Baja California; (a) vista de las torres de enfriamento y (b) descarga del fluido de desecho a la laguna de evaporación.

Figura 33. Campo geotérmico de Los Azufres, Michoacán, México.

EPÍLOGO

Los fenómenos estudiados nos han demostrado la importancia que tiene la energía contenida en el interior de la Tierra, no sólo como una fuente alterna de energía, sino como el motor que genera los fenómenos geológicos que a través de millones de años han hecho de su superficie lo que hoy podemos observar: cadenas montañosas, valles, volcanes, etc. Pero además, muchas de las riquezas que la Tierra contiene están relacionadas directa o indirectamente con este calor. Es por eso que a lo largo del libro se ha tratado de enfatizar la importancia del estudio de la energía térmica de la Tierra y los fenómenos asociados con ella. Para esto se han descrito las manifestaciones termales superficiales y se les ha relacionado con los procesos internos. También se ha tratado de establecer su relación con algunos tipos de recursos naturales, como son los depósitos minerales y los campos geotérmicos, de los cuales estos últimos están siendo apenas reconocidos como una fuente alterna de energía. Pero no debe pensarse que el estudio del calor de la Tierra tiene que enfocarse solamente a la explotación de esta forma de energía, sino que debe tratarse como una parte esencial en el conocimiento del planeta en que vivimos. Podrían también presentarse cuadros apocalípticos donde se vaticinaran los resultados que tendría sobre la vida el agotamiento del calor contenido en el interior de la Tierra. Sin duda llegará el día en que la Tierra se enfríe completamente, pero de acuerdo con las pérdidas de calor observadas en la actualidad, y de continuar éstas en la misma manera, aún faltan muchos millones de años para ello. En este punto es preferible tener una visión optimista y pensar que para ese entonces la humanidad se habrá desarrollado lo suficiente para resolver este problema junto con muchos otros que hasta hoy parecen insolubles, incluyendo el de la convivencia pacífica.