Simulación de la evolución de la temperatura del suelo a diferentes profundidades

Abstract

Se presenta un modelo matemático para simular la evolución de la temperatura del suelo a diferentes profundidades en función del tiempo, utilizando la temperatura ambiente, la radiación solar y la velocidad del aire como variables temporales y las características físicas del suelo como constantes. También se midió y registró la temperatura del suelo, durante un extenso periodo, para realizar la comparación entre las mediciones realizadas en campo y las temperaturas del modelo. La temperatura del agua de red doméstica es aproximadamente igual a la temperatura del suelo que rodea a la cañería de distribución. Este dato es necesario para establecer el comportamiento energético de colectores solares, al representar la temperatura de agua de entrada al equipo, así como también para otras aplicaciones de aprovechamiento geotérmico que ayuden a disminuir el impacto ambiental proveniente de la utilización de fuentes convencionales de energía. La simulación se correlaciona bien con los datos medidos, observándose diferencias instantáneas máximas inferiores a 3ºC con una diferencia promedio inferior a los 0,6ºC y un coeficiente de determinación R² de 0,92.

A mathematical model is presented to simulate the evolution of soil temperature at different depths as a function of time, using ambient temperature, solar radiation and air speed as temporal variables and the physical characteristics of the soil as constants. The soil temperature was also measured and recorded to make a comparison between the measurements made in the field and the temperatures of the model. The temperature of the domestic water is approximately equal to the temperature of the ground surrounding the distribution pipe. This data is necessary to establish the energy behavior of solar collectors, by representing the temperature of the water entering the equipment, as well as for other geothermal exploitation applications that help to reduce the environmental impact from the use of conventional energy sources. The simulation correlates well with the measured data, observing maximum instantaneous differences lower than 3°C with an average difference lower than 0,6°C and a correlation coefficient R² of 0,92.