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Type: Tese
Issue Date: 15-Dec-1987
Authors: ARAÚJO, Rutênio Luiz Castro de
First Advisor: SOUZA, José Ricardo Santos de
Title: Geotermia rasa em Belém
Sponsor: CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos
GTZ - German Technical Cooperation Agency / German Agency for Technical Cooperation
Citation: ARAÚJO, Rutênio Luiz Castro de. Geotermia rasa em Belém. 1987. 149 f. Tese (Doutorado) - Universidade Federal do Pará, Centro de Geociências, Belém, 1987. Curso de Pós-Graduação em Geofísica.
Resumo: Um estudo detalhado de geotermia rasa foi realizado no intervalo de profundidade de 0,02 a 210,0 m, na região metropolitana de Belém. As medidas de temperatura foram efetuadas com o uso de termômetros de mercúrio e termistor, enquanto as medidas de condutividade térmica foram feitas em testemunhos de sondagem, utilizando-se o aparato tipo agulha. O fluxo de radiação solar incidente foi registrado com um actinógrafo do tipo Robitzech. O gradiente geotérmico médio obtido na região metropolitana de Belém foi de 0,0254 ± 0,0007 °C.m-1. O valor médio de condutividade térmica dos testemunhos de sondagem coletados nesta região foi de 1,66 ± 0,52 W.m-1.°C-1. Por sua vez, o fluxo geotermal médio na região estudada é de 42,16 ± 1,14 mW.m-2. A 1,0 m de profundidade ocorrem mudanças temporais nos valores de temperatura, as quais não podem ser consideradas como desprezíveis. Estas, mudanças estão diretamente relacionadas com as variações do fluxo de radiação solar incidente na superfície. O maior incremento deste fluxo, observado de um dia para o outro, foi de cerca de 30 W.m-2, o que correspondeu a um aumento de temperatura a 1,0 m de profundidade da ordem de 0,22° C. Os perfis de temperatura obtidos durante este trabalho apresentaram deriva em sentidos alternados, durante o ciclo de período de um ano. Os perfis geotérmicos rasos são caracterizados por uma zona de fluxo de calor nulo, denominada "cotovelo", a partir da qual os valores de temperatura crescem com o aumento da profundidade. A profundidade do cotovelo é fundamentalmente influenciada pelo fluxo de calor gerado pela radiação solar incidente na superfície da área em estudo. Elaborou-se um modelo de evolução temporal o qual representa a estrutura térmica e suas variações, da zona compreendida de 0,02 a 10,0 m de profundidade. Os resultados oriundos deste modelo de transferência de calor por condução foram comparados com os obtidos em trabalhos de campo. Observa-se uma boa concordância entre esses resultados. Porém, o ajuste numérico é mais evidente para o período de setembro a fevereiro. Este modelamento poderá ser utilizado também para previsões de deriva dos perfis geotérmicos, desde que sejam conhecidos, a priori, os valores correspondentes às temperaturas médias mensais na superfície, o gradiente geotérmico regional e um dado perfil geotérmico. Este trabalho comprova que o fluxo de radiação solar incidente na superfície é a principal fonte de influência sobre os perfis geotérmicos rasos. A profundidade máxima dessa influência depende principalmente da magnitude desse fluxo, do grau de proteção superficial à incidência direta da radiação e da litologia do local em estudo.
Abstract: A detailed study of shallow geothermics was carried out at depth intervals of 0.02 to 210.0 m, in the metropolitan área of the city of Belém-Brazil. The temperature measurements were performed by using mercury and thermistor thermometers, while the thermal conductivity measurements were made on core samples obtained from boreholes, by using a needle type apparatus. The incident solar radiation flux was recorded by a Robitzech type actinography. The average geothermal gradient obtained for the metropolitan area of the city of Belém was of 0.0254 ± 0.0007 °C.m-1. The average value of the thermal conductivity of the core samples collected in this region was of 1.66 ± 0.52 W.m-1.°C-1. On the other hand the average geothermal flux observed within the studied region was of about 42.16 ± 1.14 mW.m-2. At 1.0 m depth one observes changes of the temperature values with time which can not be neglected. These changes are directly related to the incident solar radiation flux variations at the surface. The largest increment of this flux observed from one day to the other was about 30 W.m-2, which corresponded to a temperature increment of the order of 0.22 °C at 1.0 m depth. The temperature profiles obtained in this work, presented drifts in alternating directions during the one-year cycle of observations. The shallow geothermal profiles are characterized by a zone of vanishing heat flux, so called “elbow zone”, past which the temperature increases with depth. The depth of the elbow zone is mainly influenced by the heat flux generated by the incident solar radiation on the surface of the area under study. A numerical model of the thermal structure evolution in time, was developed for the 0.02 to 10.0 m depth zone. The results generated from this model of heat transfer by conduction were compared with those obtained from the field work data. One observes good agreement between the two sets of data. However the numerical adjustment representation is closer to the field data in the period of September to February. The model developed can be used for of profile drifts geothermal forecasts, as long as one knows a priori the corresponding values of the monthly averages of the soil temperatures at the surface, the regional geothermal gradient and one given geothermal profile. This work demonstrates that the incident solar radiation flux at the surface is the main source of influence on the shallow geothermal profiles. The maximum depth of such influence depends mainly on the magnitude of such flux, on the degree of protection of the surface from the direct incidence of solar radiation and the lithology of the site under study.
Keywords: Geotermia
Região Metropolitana de Belém
Pará - Estado
Amazônia brasileira
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::GEOFISICA::GEOTERMIA E FLUXO TERMICO
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
Institution Acronym: UFPA
Department: Instituto de Geociências
Program: Programa de Pós-Graduação em Geofísica
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:Teses em Geofísica (Doutorado) - CPGF/IG

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