¿Qué es el «flujo de calor»?

El flujo de calor es el movimiento de calor (energía) desde el interior de la Tierra hacia la superficie. La fuente de la mayor parte del calor proviene del enfriamiento del núcleo de la Tierra y de la generación de calor radiactivo en los 20 a 40 km superiores de la corteza terrestre. La generación de calor radiactivo es un producto de las rocas de la corteza que contienen altas concentraciones de los elementos radiactivos naturales: torio, potasio y/o uranio. El flujo de calor es mayor en zonas con alta radiactividad o donde la corteza terrestre es más delgada, como las dorsales oceánicas medias o la provincia de la cuenca y la cordillera del oeste de Estados Unidos. Además, hay zonas con «anomalías» de flujo de calor que presentan un flujo de calor de la corteza superior a la media sin una explicación tectónica o radiactiva claramente identificada, normalmente relacionada con el flujo de fluidos, como en Dakota del Sur.
El flujo de calor se calcula utilizando la conductividad térmica de la roca multiplicada por el gradiente de temperatura. Las unidades estándar son mW/m2 = milivatios por metro cuadrado. Por lo tanto, piense en un plano de 1 metro por 1 metro y la cantidad de energía que se transfiere a través de ese plano es la cantidad de flujo de calor.
La conductividad térmica se determina utilizando núcleos de roca o cortando en un dispositivo que mide la cantidad de energía que la muestra de roca puede transferir. Ejemplos de dispositivos utilizados en un laboratorio son una barra dividida o una sonda de aguja. Las unidades de conductividad térmica suelen expresarse en W/mK = vatios por metro Kelvin. Los valores de conductividad térmica de una roca (mineral) cambiarán a medida que aumente la temperatura, por lo que las unidades incluyen Kelvin.

El gradiente de temperatura de la Tierra en el lugar de medición se determina a partir de la recogida de la temperatura en un pozo a profundidades específicas. A menudo, las unidades de gradiente son °C/km o °F/100 pies. Si las mediciones de temperatura se realizan después de que el pozo ya no recibe el impacto del fluido de perforación, se considera que está en equilibrio. Estos valores son de la máxima calidad e incluyen una serie de puntos de datos que ayudan a comprender los cambios en la geología/estructura de la Tierra. Hay un tutorial sobre el registro de la temperatura con ejemplos que explican por qué cambia el gradiente.

Las mediciones de temperatura también se recogen durante la perforación de pozos, especialmente de petróleo y gas. Estos valores de datos se denominan temperaturas de fondo de pozo, porque se toman en el fondo del intervalo en el que se perforó el pozo en ese momento. Por lo tanto, a estos valores hay que añadirles correcciones para compensar el calentamiento (pozos poco profundos) o el enfriamiento (pozos más profundos) del fluido de perforación. Además, una ubicación de pozo puede tener múltiples temperaturas de fondo de pozo (BHT). Aunque se recoge menos información sobre la temperatura de cada emplazamiento que la de los emplazamientos de equilibrio, un yacimiento de petróleo y gas suele tener numerosos valores de BHT disponibles para su comparación; la posibilidad de comparar las temperaturas mejora la precisión del valor único.
Para que un valor de flujo de calor esté totalmente calibrado, después de calcular la conductividad térmica y el gradiente, hay correcciones que pueden ser necesarias en función del lugar donde se perforó el pozo. Ejemplos de ello son la topografía escarpada (la ladera orientada al norte de una montaña es más fría que una ladera orientada al sur) y la estructura geológica (una falla que crea un cambio brusco en el tipo de roca con conductividades térmicas muy diferentes).

Para obtener datos globales sobre el flujo de calor, visite la Comisión Internacional de Flujo de Calor.