¿QUE ES UNA BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA, FUNCIONAMIENTO Y TIPOS?
CLASIFICACIÓN DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA
En función de su temperatura, la energía geotérmica se divide en cuatro diferentes categorías [9], [10].
- Alta temperatura (T >150ºC): Permite transformar directamente el vapor de agua en energía eléctrica. La explotación de un campo de estas características se hace por medio de perforaciones según técnicas casi idénticas a las de la extracción del petróleo.
- Media temperatura (150ºC 90ºC): Permite producir energía eléctrica utilizando un fluido de intercambio, que es el que alimenta a las centrales. La conversión vapor-electricidad, se realiza con un rendimiento menor, y debe explotarse mediante un fluido volátil. Estas fuentes permiten explotar pequeñas centrales eléctricas, pero el mejor aprovechamiento puede hacerse mediante sistemas urbanos de reparto de calor para su uso en calefacción y en refrigeración (mediante máquinas de absorción).
- Baja temperatura (90ºC 30ºC): Su contenido en calor es insuficiente para producir energía eléctrica, pero es adecuado para calefacción en edificios y en determinados procesos industriales y agrícolas. La energía geotérmica de temperaturas bajas es aprovechable en zonas más amplias que las anteriores.
- Muy baja temperatura (T< 30ºC): Puede ser utilizada para calefacción y climatización, necesitando emplear bombas de calor geotérmicas conectadas a intercambiadores de calor geotérmicos. Esta energía se utiliza para satisfacer necesidades domésticas, urbanas o agrícolas.
HISTORIA DE LA BOMBA DE CALOR
En capítulos anteriores y posteriores se ha de mencionar la palabra bomba de calor, antes de entrar a detalle, es necesario definir su concepto y utilización. Una bomba de calor es una máquina térmica capaz de transferir calor desde una fuente fría a otra más caliente y viceversa [12].
En verano toma el frío de un medio exterior, aire, agua o tierra y lo lleva al interior del local que se pretende refrigerar y, a su vez toma el calor del interior del local, para después devolverlo al medio exterior [12].
William Thomson, (1852), (también conocido como Lord Kelvin), desarrolló el concepto de la bomba de calor. Thomson prueba que el calor puede fluir cuesta abajo (de caliente a frío). Thomson desarrolló las bases teóricas que en un futuro serviría para la fabricación y aplicación de un dispositivo que se utilizaría para producir aire acondicionado, calefacción y refrigeración [12].
FUNCIONAMIENTO DE UNA BOMBA DE CALOR
Las bombas de calor pueden transferir calor desde las fuentes naturales del entorno a alta temperatura (foco caliente), tales como aire, agua o la propia tierra, hacia las dependencias interiores que se pretenden calentar o bien para emplearlo en procesos que precisan calor o frío.
Las bombas de calor pueden ser utilizadas para refrigerar. En este caso la transferencia de calor se realiza en sentido contrario, es decir, desde la aplicación que se requiere retirar calor, al entorno que se encuentra a temperatura inferior, estas fuentes de temperatura pueden ser ,agua, aire o la propia tierra.
TIPOS DE BOMBAS DE CALOR
Las bombas de calor pueden estratificarse por su funcionalidad, pero también por los elementos químicos que actúan en su sistema termodinámico. A continuación se presenta la manera de clasificación de las bombas de calor [6].
- Bombas de calor aero-térmicas
- Bomba de calor aire-aire
- Bomba de calor aire-agua
- Bombas de calor hidrodinámicas
- Bombas de calor agua-agua
- Bombas de calor agua-aire
- Bombas de calor geotérmicas - Bombas de calor geotérmicas
Bombas de Calor Aero-Térmicas
Son denominadas bombas de calor Aero-térmicas, cuando el foco en el que realizan la transferencia de calor es el aire exterior, a temperaturas inferiores o superiores a las del local que se pretende refrigerar o calentar.
Bomba de Calor Hidrodinámica
Este tipo de bombas de calor tienen como foco exterior los mantos acuíferos, por ejemplo; ríos, lagos, o pozos subterráneos de agua, estas bombas de calor toman la temperatura estable del interior de los mantos acuíferos para realizar la trasferencia de calor hacia el interior del inmueble o viceversa.
Bomba de Calor Agua-Agua La bomba de calor agua-agua manipula un refrigerante, este refrigerante será adulterado en su presión y temperatura, la manipulación de estas dos variables físicas en sus estados, le permitirá al refrigerante retirar calor del elemento que se encuentra en contacto con el mismo y, liberarlo cuando se inflija un cambio drástico de su estado.
En este caso el refrigerante tomara el calor del agua de manantial, rio o arroyo y lo devolverá al sistema de agua de la casa, estos dos torrentes de fluido no se relacionaran entre sí en el interior de la bomba de calor, solo tendrán contacto uno con el otro por medio del serpentín que aloja al refrigerante, dicho refrigerante se encargara de retirar o entregar calor según se disponga.
Bomba de Calor Agua-Aire Este tipo de bombas de calor enfrían o calientan el inmueble devolviendo o extrayendo calor del aire interior, expulsándolo a un manto acuífero del exterior, este manto acuífero actuara como foco frío o caliente, según el proceso de refrigeración o calefacción que esté llevando acabo la bomba de calor.
Bomba de Calor Geotérmica
Son denominadas bombas de calor geotérmicas o BCG, cuando el foco exterior en el que realizan la transferencia de calor es el subsuelo, el cual se encuentra a una temperatura constante y estable a determinada profundidad las 24 horas del día, los 365 días del año [10].
Una BCG, extrae energía térmica del subsuelo (calor) en invierno, transfiriéndola al interior del inmueble, mientras que en verano extrae el calor del interior del inmueble y lo devuelve al subsuelo, utilizan la temperatura relativamente constante de la tierra a lo largo del año, para proporcionar calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria para hogares y edificios comerciales [10].
Todo esto mediante un intercambiador de calor geotérmico, en sus diversas configuraciones geométricas existentes en el mercado, fabricado de polímeros de alta densidad o metales [13].
Funcionamiento de una Bomba de Calor Geotérmica
Una BCG consta de 6 elementos principales. La Figura número 2.2 muestra un esquema de los 6 componentes principales que conforman una BCG.
- ICG o captador geotérmico
- Evaporador
- Compresor
- Condensador
- Suelo radiante o fancoils
- Válvula de expansión
2) En el evaporador de la bomba de calor, el agua aglicolada cede la energía captada del terreno al refrigerante que circula por el circuito frigorífico, provocando su calentamiento y ebullición.
3) El refrigerante, ahora en forma de vapor, es aspirado por el compresor, que aumenta de forma considerable su presión y también su temperatura.
4) A continuación, este refrigerante a alta presión y temperatura pasa al condensador, donde se enfría y condensa cediendo calor al agua del sistema de emisión, que se calienta.
5) El agua caliente se distribuye a través del sistema de emisión (suelo radiante, fancoils, etc.), calentando así nuestra vivienda.
6) Por último, el refrigerante condensado se introduce en la válvula de expansión, que disminuye su presión y temperatura de forma que vuelve a estar en condiciones de absorber en el evaporador el calor captado por el agua aglicolada, iniciándose de este modo un nuevo ciclo.
VENTAJAS DE UNA BCG
Las ventajas que ofrece una BCG, en relación a un sistema de refrigeración o calefacción tradicional son múltiples. Sus ventajas fundamentales son su bajo consumo de energía eléctrica, por ejemplo: por 1 𝐾𝑊 de consumo de la red eléctrica, da 3 KW de rendimiento en calor, lo cual equivale a decir que consumiendo la misma energía eléctrica, una BCG suministra 3 veces más calor que un aparato de calefacción eléctrica convencional [14].
A continuación se muestran las ventajas que presenta una BCG.
- Ahorran entre el 40% y el 60% de la energía eléctrica que se utiliza en climatización.
- Mayor ahorro energético: entre un 40-60% mayor comparado con bombas de calor agua-agua o aire-agua.
- 70% mejor que los sistemas a base de combustibles fósiles.
- Mayor comodidad.
- Disminución de emisiones contaminantes.
- Disminución de efectos sonoros.
- Reduce los costos de mantenimiento.
- Uso de una energía renovable infinita e inagotable.
- Dispositivo medioambiental “verde” (ecológico).
DESVENTAJAS DE UNA BCG
- Costos iniciales elevados.
- Grandes áreas de terrenos para su instalación (ICGH).
- Personal calificado para su instalación.
- Maquinaria especializada para su instalación (ICG verticales).
CLASIFICACIÓN DE UNA BCG
- Reversibles: Este tipo de bombas de calor pueden funcionar tanto en un ciclo de calefacción como en un ciclo de refrigeración, invirtiendo el sentido de flujo del fluido.
- No reversibles: Este tipo de bombas de calor únicamente funcionan en el ciclo de calefacción.
- Térmo-frigo-bombas: Este tipo de bombas de calor producen simultáneamente frío y calor.
FUNCIONAMIENTO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR GEOTÉRMICO
El funcionamiento de trabajo de una BCG, depende directamente del trabajo realizado por el ICG y, además depende de la interacción que este tiene con el medio en el que está instalado, principalmente de las propiedades térmicas del subsuelo, tema que se manejará en el capítulo siguiente.
El subsuelo, comparado con el aire, ofrece una fuente de calor a mayor temperatura en invierno, que es cuando el ICG está en contacto con el evaporador de la BCG, mientras, que en verano, el ICG está conectado con el condensador de la BCG, formando un sumidero de calor a menor temperatura. La Figura número 2.3 muestra el funcionamiento de trabajo de un ICG y la interacción que este tiene con el subsuelo a lo largo del año [13].
COMPONENTES DE UNA BCG
La Figura número 2.5 muestra el diagrama temperatura-entropía, el cual presenta cuatro de los seis componentes principales que conforman el ciclo de refrigeración y calefacción de una BCG [15], [16].
Compresor (Puntos 1 - 2 del diagrama 1)
El compresor es un dispositivo que permite aumentar la presión del refrigerante en estado gaseoso y normalmente sobrecalentado, precedente del evaporador, hasta una presión que favorezca el paso del estado gaseoso a líquido en el condensador, el compresor es el único elemento del ciclo de refrigeración que necesita energía mecánica (Trabajo) para su funcionamiento [17].
Condensador (Puntos 2 - 3 del diagrama 1)
Un condensador es un intercambiador de calor en el que el refrigerante proviene del compresor en estado de vapor sobrecalentado, a temperatura elevada, cede calor a un medio que puede ser aire, agua y para el caso de una BCG, este medio es la tierra. Este enfriamiento produce la condensación del fluido frigorífico, el condensador disipa la energía que recoge el evaporador, además también la componente térmica del trabajo realizado por el compresor [17].
Válvula de Expansión (Puntos 3 - 4 del diagrama 1)
La válvula de expansión es el elemento que separa el lado de alta presión del de baja presión. Su finalidad es doble; regula el flujo de refrigerante hacia el evaporador y reduce la presión del líquido refrigerante de forma isoentálpica. Existen varios tipos de dispositivos, de los que cabe destacar los siguientes [17].
- Válvula de expansión manual.
- Válvula de expansión termostática.
- Válvula de expansión termostática con compensación de presión externa.
- Válvula de expansión electrónica o electromecánica.
- Válvula de expansión automática.
Evaporador (Puntos 4 - 1 del diagrama 1)
El evaporador es el elemento en el que se produce el efecto frigorífico por ebullición del líquido refrigerante procedente del dispositivo de expansión. Se trata de un intercambiador de calor, en donde el refrigerante que después de la expansión se encuentra como vapor húmedo, absorbe calor del medio, ya sea aire o agua, para el caso del evaporador en una BCG, este medio es la tierra, para cambiar de estado (evaporarse) [13], hasta llegar al estado gaseoso.
Este ciclo es conocido como ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor, este ciclo también funciona para una BCG reversible [15], descrita anteriormente. Cuanto mayor sea la fracción líquida del vapor húmedo, mayor será el efecto frigorífico [17].
Tanto el condensador como el evaporador transfieren o captan el calor hacia el intercambiador de calor geotérmico. El funcionamiento de una BCG aparece ilustrado en la figura número 2.3.
ICG O SONDA GEOTÉRMICA
Los ICG o sondas geotérmicas, son el principal componente de una BCG, un ICG es un arreglo geométrico de tuberías dispuestas en diversas configuraciones geométricas, construidas con polímeros de alta densidad o metales como el cobre, su única y principal tarea es la transferencia de calor del fluido anticongelante que circula en el interior de las tuberías hacia el subsuelo y viceversa.
MÉTODOS DE DISEÑO DE UN ICG
El diseño de un intercambiador de calor geotérmico para bombas de calor geotérmicas puede realizarse mediante diversos métodos, algunos de ellos son:
- Método Unificado: Por la “Asociación Internacional de Bombas de Calor con Fuente-Tierra” (International Ground Source Heat Pump Association: IGSHPA), o un Software que utilice éste método [13].
- Método no unificado: Empleado por la “Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado” (American Society of Heating, refrigerating and Air-Conditioning Engineers: ASHRAE), o un Software que utilice éste método [6].
- Método que utiliza normas alemanas: La norma VDI 4640: “La utilización termal del subsuelo” - Parte 2: “Las Instalaciones de Bomba de Calor Conectadas en la Tierra”. (Thermische Nutzung des Untergrundes - Blatt 2: Erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen) [1].
CONFIGURACIONES GEOMÉTRICAS EN ICG
A continuación se presentan las configuraciones geométricas en ICG.
- Intercambiadores de calor geotérmicos horizontales modalidad serie.
- Intercambiadores de calor geotérmicos horizontales modalidad paralelo.
- Intercambiadores de calor geotérmicos verticales (en U y doble U).
- Intercambiadores de calor geotérmicos Slinky modalidad vertical.
- Intercambiadores de calor geotérmicos Slinky modalidad horizontal.
ELECCIÓN DE MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN DE ICG
Los ICG, también llamados captadores geotérmicos, o sondas geotérmicas, constan de un circuito de tuberías, en sus diferentes configuraciones geométricas, descritas anteriormente. La elección del material de la tubería es uno de los principales factores que se deben considerar en la construcción e instalación de un ICG.
A continuación se describen algunos materiales utilizados en configuraciones verticales y horizontales para ICG.
TUBERÍA DE COBRE
Tuberías de temple rígido, las tuberías de cobre son utilizadas en la fabricación de ICGH, este tipo de tuberías presentan la característica de ser ideales en la conducción de fluidos en instalaciones fijas, son fabricadas en tres diferentes formas.
- Tubería tipo M
- Tubería tipo L
- Tubería tipo K
Tubería Tipo M
Este tipo de tubería es usada en instalaciones hidráulicas de agua fría o caliente, para casas habitación o edificios, en donde las presiones de trabajo sean bajas [34].
Tubería Tipo L
Este tipo de tubería es utilizada en instalaciones hidráulicas en condiciones severas de servicio y seguridad, por ejemplo en instalaciones de gases medicinales, combustibles, vapor de aire comprimido, calefacción y refrigeración [34].
Tubería Tipo K
Es la denominación para las tuberías que por sus características se recomienda usar en instalaciones de tipo industrial, conducción de líquidos y gases en condiciones elevadas de presión y temperatura [34].
PROPIEDADES TÉRMICAS DEL COBRE
El cobre es un material metálico, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad por su alta conductividad eléctrica, al igual que es un gran conductor de calor debido a un valor elevado de su conductividad térmica [33]. A continuación en la Tabla número 2.5 se tabulan los valores de las propiedades térmicas del cobre a temperatura ambiente [21].
TUBERÍA DE PEAD (PE4710)
El polietileno de alta densidad PEAD o por sus siglas en ingles HPDE, en particular para este trabajo de investigación se utilizó el PE4710, por ser un polímero de cadena lineal no ramificada, por lo cual su densidad es alta [34],[35].
USOS PRINCIPALES DEL PE4710
A continuación se describen los usos principales del PE4710.
- Ductos de calefacción
- Ductos de climatización
- Tuberías de distribución de agua potable
- Tuberías de distribución de agua fría
- Tuberías de distribución de agua caliente sanitaria
- Tuberías de distribución de aguas residuales
- Utilizado en procesos industriales de fluidos
PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS TUBERÍAS DE PE4710
- ATÓXICAS: Cumpliendo con las normas sanitarias.
- INALTERABLES: A la acción de terrenos agresivos, incluso de suelos con alto contenido de rocas o zonas de infiltraciones peligrosas.
- RESISTENTES: A la mayor parte de agentes químicos, tales como álcalis, aceites, alcoholes, detergentes, lejías, etc. De acuerdo a las Normas UNE 53.390 y 53.405.
- DURADERAS: Vida útil superior a 50 años, con un coeficiente residual de seguridad al alcanzar este tiempo.
- LIGERAS: Fáciles de transportar y montar, lo que se traduce en economía al momento de su instalación.
- BAJO FACTOR DE FRICCIÓN: Las paredes del tubo pueden considerarse hidráulicamente lisas y ofrecen una resistencia mínima a la circulación del fluido, produciendo pérdidas de carga inferiores a las tuberías de materiales tradicionales.
- BAJO VALOR DE SUS MÓDULOS ELÁSTICOS: Logrando valores de celeridad bajos, que reducen las sobrepresiones por golpes de ariete en comparación con otros materiales.
- BAJA CONDUCTIBILIDAD ELÉCTRICA: Son insensibles a las corrientes subterráneas vagabundas y telúricas.
- FLEXIBLES: Permiten sensibles variaciones de dirección con curvaturas en frío sin necesidad de accesorios, adaptándose a trazados sinuosos, llegando a flexionarse hasta 20 veces su propio diámetro.
PROPIEDADES TERMOFÍSICAS DEL PE4710
La tubería PE4710 es un compuesto mejorado de polietileno para trabajos de baja y alta temperatura y para trabajos de alta y baja presión en ambientes químicamente agresivos [34]. La Tabla 2.6 muestra las propiedades termofísicas del PE4710 a temperatura ambiente.
ELECCIÓN DEL MATERIAL PARA CONSTRUCCIÓN DEL ICGH E ICGHI
Las características termofísicas del PE4710, descritas anteriormente lo convierten en el material perfecto para la construcción de un ICGHI y para un ICGH, la tabla número 2.6 describe sus principales propiedades termofísicas [35].
A continuación se presentan las ventajas y desventajas para las tres diferentes configuraciones geométricas en ICG: Intercambiador de calor geotérmico horizontal (ICGH) [13], intercambiador de calor geotérmico vertical (ICGV) [6], e intercambiador de calor geotérmico slinky (ICGS) [18].
VENTAJAS DEL ICGH MODALIDAD SERIE
- Próximos a la superficie.
- Fáciles de instalar.
- Profundidades desde 0.9-1.8 metros.
- Costos económicos de instalación.
DESVENTAJAS DEL ICGH MODALIDAD SERIE
- Pequeñas potencias para refrigeración o calefacción.
- Se ven afectados por las fluctuaciones de la temperatura ambiente a lo largo del día y del año.
- Presentan riesgo de rotura por su cercanía a la superficie.
- Requieren una gran área de terreno para su instalación, (casi tres veces más área en relación al local a climatizar).
VENTAJAS DEL ICGH MODALIDAD PARALELO
- Próximos a la superficie.
- Fáciles de instalar.
- Profundidades desde 0.9-1.8 metros.
- Costos económicos de instalación.
DESVENTAJAS DEL ICGH MODALIDAD PARALELO
- Pueden presentar golpe de ariete en las tuberías secundarias del circuito.
- Pequeñas potencias para refrigeración o calefacción.
- Presentan riesgo de rotura por su cercanía a la superficie.
- Se ven afectados por las fluctuaciones de la temperatura ambiente a lo largo del día y del año.
VENTAJAS DEL ICGV
- Menor área de terreno ocupada para su instalación.
- Libres de mantenimiento.
- Mayor coeficiente de rendimiento 𝑪𝑶𝑷𝑪.
- Nula influencia de las fluctuaciones de la temperatura ambiente a lo largo del día y del año.
DESVENTAJAS DEL ICGV
- Profundidades de instalación desde 50 -100 metros.
- Difíciles de instalar.
- Costos elevados de instalación.
- Maquinaria especializada para su instalación. Dentro de los ICGV, se encuentran las configuraciones geométricas en U y en doble U, tal y como se muestran en las Figuras número 2.9 y 2.10 [10].
VENTAJAS DEL ICGS
- Tipo de geometría, (horizontal con variante vertical).
- Menor área de terreno para su instalación.
DESVENTAJAS DEL ICGS
- Se ven afectados por las fluctuaciones de la temperatura ambiente a lo largo del día y del año.
- Poco utilizados. Dificultad en su instalación.
- Pequeñas potencias de rendimiento 𝐶𝑂𝑃𝐶.
DISEÑO DEL INTERCAMBIADOR DE CALOR GEOTÉRMICO
El diseño y la instalación de un ICG es compleja, y debemos que tener en cuenta la influencia de múltiples parámetros que influyen de manera directa en la instalación de estos sistemas. Para optimizar este tipo de sistemas es necesario analizar las siguientes variables:
- Perfil de las temperaturas máximas, media y mínima de la zona.
- Condiciones geológicas de la zona.
- Características térmicas del subsuelo.
- Propiedades hidráulicas y resistencia térmica de las tuberías para el ICG.
- Carga térmica del edificio donde se va a instalar.
PROPIEDADES HIDRÁULICAS
La selección del diámetro de la tubería, el caudal circulante y la conductividad térmica de la tubería afectan la resistencia térmica del intercambiador de calor geotérmico, lo que conlleva a un decremento o incremento de la transferencia de calor en el ICG.
DIÁMETROS EN TUBERÍAS
Para el trasporte de un fluido o gas dentro de una tubería, el diámetro es un factor principal a considerar, debido a que la velocidad del fluido es directamente proporcional al área transversal de la tubería [31]. Al igual que la velocidad del fluido depende del área de la sección trasversal de la tubería, el número de Reynolds depende directamente del diámetro de la tubería, así como también de la velocidad del fluido circulante dentro de ella.
Otro factor a considerar en la transferencia de calor en el ICG es el coeficiente de convección, ya que este depende directamente del número de Reynolds, al igual que de otros factores.
La transferencia de calor en una tubería es directamente proporcional a su diámetro, debido a que números de Reynolds elevados representarán coeficientes de convección elevados.
FACTORES DE INFLUENCIA EN LA TRANSFERENCIA DE CALOR EN EL ICG
La transferencia de calor que se lleva a cabo desde el ICG hacia la tierra y viceversa, es influenciada directamente por una serie de factores, los cuales se describen a continuación.
- Geometría del ICG.
- Profundidad de instalación del ICG.
- Propiedades térmicas de la tierra.
- Fluctuaciones de la temperatura ambiente en el transcurso del año.
- Comportamiento de la temperatura interna de la tierra a lo largo del año.
MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN EL SUBSUELO
Existe una estrecha relación entre la temperatura del subsuelo y la temperatura del medio ambiente, estas dos variables están en total interacción las 24 horas del día, durante los 365 días del año. El contenido de calor en el subsuelo está en función de las características y propiedades térmicas del suelo, al igual que del flujo radiación que recibe a lo largo del día y al contenido de humedad en sus distintos puntos.
Es necesario conocer los sistemas de transmisión de calor en el subsuelo antes de abordar un estudio de la temperatura interna de éste, en general, se considera que el calor puede ser transmitido de un compartimento a otro mediante tres diferentes mecanismos. A continuación se describen los tres diferentes mecanismos de transferencia de calor.
Conducción
La conducción es un mecanismo de transferencia de energía de las partículas más energéticas de una sustancia hacia las adyacentes menos energéticas, como resultado de interacciones entre esas partículas [20].
La transferencia de calor por conducción obedece a la ley de Fourier para la conducción de calor en sólidos y fluidos [21].
El signo negativo de la ecuación se incluye debido a que si el flujo de calor es positivo en sentido, la temperatura disminuye en ese mismo sentido.
En el caso del subsuelo, la conducción de calor, se debe al paso de las partículas sólidas del suelo, que al absorber calor pasan a un estado de energía cinética mayor, derivando en un aumento de la agitación térmica y, por tanto, transfieren dicha energía cinética al chocar unas contra otras.
La conducción es un mecanismo de transferencia de calor de gran importancia en suelos secos o semi-secos.
Convección
La convección es el mecanismo de transferencia de energía entre una superficie sólida y un líquido o gas adyacente que están en movimiento, y comprende los efectos combinados de la conducción y el movimiento de fluidos [20]. La transferencia de calor por convección obedece a la ley del enfriamiento de Newton [21].
Para el caso de la convección en suelos, la transferencia de calor se debe al contenido de agua existente en el subsuelo, la convección es un mecanismo de transferencia de calor de gran importancia en suelos con un gran contenido de humedad.
Radiación
La radiación es la energía emitida por la materia en forma de ondas electromagnéticas o fotones, como resultado de los cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas [20]. Este mecanismo de transferencia de calor se debe a las ondas electromagnéticas emitidas por un cuerpo cuya temperatura es mayor de 0 𝐾.
La razón máxima de radiación que se puede emitir desde una superficie a una temperatura termodinámica 𝑇1 y 𝑇2 en (𝐾 𝑜 𝑅), es expresada por la ley de StefanBoltzmann [21].
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