Universidad Abierta y a Distancia de México.
Unidad 5 Evidencia de aprendizaje. Mi proyecto de investigación (4)
Docente en línea: MIRIAM PATRICIA ARCHUNDIA MENDIETA
Estudiante: Figueroa Madrigal Ulises
Programa académico: Ingeniería en Energías Renovables.
Asignatura: Fundamentos de la investigación.
Unidad 5: Análisis de datos y el informe de resultados
Matrícula: ES172009856
Fecha: Cuernavaca Morelos a sábado 2 de diciembre del 2017
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Índice de contenido Introducción ....................................................................................................................................... 3 Justificación ....................................................................................................................................... 3 Pregunta de investigación ............................................................................................................... 4 Preguntas específicas ................................................................................................................. 4 Objetivo general de la investigación .............................................................................................. 4 Objetivos específicos ................................................................................................................... 5 Marco teórico ..................................................................................................................................... 5 Diseño de la investigación ............................................................................................................ 10 Instrumentos de recolección de datos .................................................................................... 11 Cronograma de trabajo .................................................................................................................. 13 Referencias ..................................................................................................................................... 14
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Introducción
El presente proyecto de investigación centra todos sus esfuerzos junto con la asignatura Fundamentos de la Investigación , para hondear en el arte de indagar, de esta manera se emplearan distintos aspectos en el proceso de investigación que conllevan al estudio, recolección y análisis de datos a la hora de la búsqueda de la información, en ese sentido se ha elegido una temática que podría ser clave en un futuro y es: “ El uso correcto de la biomasa” que en sí pretende ejemplificar
por medio de tecnologías caseras, la utilidad, ventajas y desventajas de los residuos orgánicos como fuente de energía alterna, que van a dar como resultado la creación de calor o electricidad a partir de los desechos del hogar. Justificación
El presente proyecto de investigación consiste en determinar la importancia del uso correcto de la biomasa y los beneficios que puede traer consigo el utilizarla, no obstante también se pretende hacer énfasis en las consecuencias que tiene el no separar los desechos orgánicos de los inorgánicos, así como la incursión de tecnologías caseras que pueden ser la promesa de un mejor futuro y con ello mejorar la calidad de vida de las sociedades al mitigar gastos económicos en gas industrial y así obtener energía limpia de contaminantes. Las formas de energía tales como la biomasa podrían reducir considerablemente el uso de otras fuentes basadas en hidrocarburos, decreciendo exponencialmente los gases de efecto invernadero y contaminación ambiental, logrando así, la prolongación biótica de calidad en los organismos terrestres. De esta forma se van a emplear métodos basados en una investigación documental a partir de una hemerografía de fuentes fidedigna de datos extraídos del INEEL (Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias) así como la Página 3
SEMARNAT y Secretaría de Energía que validen la información del gasto energético por hogar y de la cantidad de biomasa a emplear para la creación de energía renovable así como los posibles riesgos por un uso inadecuado de la misma. En suma a lo anterior, se puede incursionar en una investigación de campo de carácter cualitativo para poner en práctica el contenido teórico, en ese sentido por medio de entrevistas o encuestas se estudiara en forma detallada la relación existente entre los mexicanos y la biomasa como fuente renovable. Pregunta de investigación: ¿Por qué es importante promover el consumo de biomasa como fuente de energía alterna y con ello cuáles son los factores mecánicos y biológicos que conllevan el proceso de transformación en la actualidad?
Preguntas específicas
•
¿De qué manera podrán ser utilizadas las aguas residuales como biomasa?
•
¿De dónde se obtiene la biomasa?
•
¿Cuáles son los factores que intervienen en el proceso de tratamiento de
obtención energética a partir de los desechos orgánicos? •
¿Qué riesgos implica un mal uso de la biomasa?
•
¿Cuánta energía se puede obtener de un kilogramo de materia orgánica? Objetivo general de la investigación
Conocer el uso y manejo de la biomasa para promover entre la comunidad mexicana el desarrollo de tecnologías que produzcan gas natural o corriente
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eléctrica verde a partir de materia orgánica como desechos de fruta o estiércol de animales.
Objetivos específicos
•
Dar a conocer a la comunidad los grandes beneficios que implica hacer uso
correcto de la biomasa. •
Identificar el tratamiento adecuado de los desechos orgánicos.
•
Conocer la importancia del uso de la biomasa como fuente energética en el
aprovechamiento de materia orgánica en procesos biológicos o mecánicos que mejoren la calidad de vida y potencialicen el cuidado de medio ambiente. •
Evaluar materia orgánica para el diseño de tecnologías caseras que ayuden
a mejorar la calidad de vida en ámbitos económicos y de salud.
Marco teórico Conceptos clave: Biomasa, biodigestor, materia orgánica, fijación de carbono, hermético, fotosíntesis, autótrofos, heterótrofos, energía, calor, renova ble.
1- “Biomasa” el término que se ha elegido como punto de partida. Una forma de energía innovadora, capaz de mejorar la calidad de vida de todos los habitantes del planeta. Estimado lector, ¿Se puede imaginar conducir un auto, cocinar el desayuno o producir energía eléctrica a base de materiales como las cascaras de fruta, estiércol o desperdicio orgánico que es considerado como “basura” en la
actualidad?
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La biomasa es un tipo de energía renovable que se extrae de la materia viviente u orgánica para producir trabajo y calor después de un proceso de transformación, es así que de esta manera con residuos ricos en carbono como los desechos de fruta, madera, maíz, pellet, cadáveres de animales, nopal, estiércol, entre otros productos, se obtiene energía eléctrica limpia de contaminantes o bien fuentes energéticas como lo es el biogás, el cual viene a sustituir el petróleo y sus derivados como la gasolina. En ese sentido el uso incorrecto de la misma puede ser perjudicial para nuestra salud o bien traer consigo afectaciones en la vida humana de los integrantes de una comunidad establecida. Por ejemplo el mezclar residuos de comida que en sí son sinónimo de la biomasa, estos se ligan a otros materiales inorgánicos que en su conjunto producen componentes químicos gaseosos muy peligrosos. De esta manera el conocer el concepto, identificar el problema y dar solución al mismo, en un futuro nos va a situar en una cultura enfocada en el desarrollo sustentable y con ello no solo va a prosperar la economía del hogar al sustituir el gas industrial o gasolina, sino que se va a mejorar la calidad de vida y las sociedades van a estar preparadas para cualquier transformación medioambiental, ya no van a ser tan dependientes al petróleo, es así que el impacto sería tremendo en forma positiva que se mejoraría la forma de pensar de todos los mexicanos y con ello ¿Por qué no? Que nuestros gobernantes promuevan el uso de esta energía renovable llamada biomasa, dado que México es muy rico en residuos agrícolas y así sobrevivir a las terribles crisis energéticas que se han venido suscitando desde hace un par de años. El termino biomasa radica en el significado del prefijo griego bios que significa vida, así como masa que se entiende por cantidad de materia, en ese sentido, biomasa es la cantidad de residuos orgánicos cuya composición se da a partir de la fijación del carbono a través de un proceso fotosintético, generalmente con ayuda de la energía solar que es absorbida por los autótrofos (plantas y bacterias), Página 6
los cuales son consumidos por los heterótrofos y posteriormente se lleva a cabo el intercambio de energía. Por ejemplo; los rayos solares nutren a las plantas y permiten la fotosíntesis, esa transferencia de energía pasa a una vaca, quien se comió a la planta y con ello se da un proceso de transformación energética, de esta manera los rayos solares aún se conservan en el alimento del vacuno y su estiércol podrá ser utilizado para producir calor o energía eléctrica, cumpliéndose así el principio de la conservación de la energía que establece que la misma no se crea ni se destruye solo se transforma. (Pereira, abril-2011) Dato curioso: ¿Sabía usted que 2 kilogramos de estiércol de vaca pueden producir hasta ochenta litros de gas metano libre de contaminantes o generar la energía eléctrica necesaria para hacer funcionar un televisor por cuarenta y ocho horas?
1.1
Antecedentes
La energía ha existido desde siempre, desde el surgimiento de nuestro universo, hasta la actualidad, anteriormente, la comunidad primitiva ocupaba 100 watt por día al transportarse de un lugar a otro y dedicarse a actividades sencillas como la caza o recolección de frutos, tras la incursión de la Revolución Industrial, se inventa la máquina de vapor, cuyo proceso estaba dado en función de materiales como el carbón y la madera, es hasta los años 1900 cuando Rudolf Diésel reinventa el mundo a través de un descubrimiento importante, la invención del primer motor a base de aceite de cacahuate, es así cuando las personas se dan cuenta que los materiales a base de materia viviente pueden producir energía y calor. De esta manera el conocer el uso adecuado de la biomasa podría proyectarnos hacía un futuro en el que las próximas generaciones puedan gozar de los recursos que desgraciadamente hoy malgastamos. (Sociedad Mexicana de Física SA, 2013)
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Dato curioso: Se le conoce como “pellet” a pequeños cilindros a base de aserrín, si se sabe que actualmente en plena era tecnológica un individuo gasta 12,000 watt por día y un kilogramo de pellet puede producir hasta 4.8 kWh. Con tan solo 2.4 kilogramos de dicho material podríamos cubrir nuestras necesidades energéticas libres de contaminantes por día si se procede a la construcción de tecnología casera como los biodigestores, tecnologías que le permiten economizar gastos de gas industrial y darle una mejor esperanza al planeta, haciendo frente al cambio climático y la crisis energética.
1.2
Biocombustibles
Son combustibles de orígenes biológicos y libres de contaminantes, obtenidos de manera renovable a partir de residuos orgánicos a base de plantas y animales. Entre ellos destaca el biodiesel que básicamente está elaborado de aceites vegetales o grasas animales. El bioetanol que es un alcohol que se produce a raíz de la fermentación de azucares de caña, trigo, maíz, almidón, remolacha y cebada. El biodiesel de segunda generación que son derivados del petróleo como la gasolina pero diluidos en biodiesel natural. Y finalmente está el biogás que ayuda en la producción de gas de cocina o creación de corriente eléctrica a base de biodigestores cuyo contenido es materia fecal de vacuno o porcino, así como fragmentos de fruta o materia en estado de descomposición. (Laura Faba, 2014 )
1.3
Biodigestores
Los biodigestores son tecnologías herméticas que permiten que se produzca la descomposición de materia orgánica en ausencia del oxígeno y con ello se lleve a Página 8
cabo la creación de gas metano, de esta manera estos contenedores facilitan la extracción de gas natural para que posteriormente sea utilizado para la producción de energía verde. Es así que todos los residuos orgánicos son previamente manipulados, para llevarlos a un contenedor donde se encuentra la mezcla y pasaran a convertirse en sedimentos regulados por agua a través de una cámara de digestión donde las bacterias anaeróbicas van a producir ácido sulfhídrico y metano. No obstante, para limpiar el gas y separarlo del ácido el cual puede ser mortal para una persona si no lleva al pie de la letra las medidas de seguridad e higiene, es llevado a un segundo compartimiento donde ese gas se limpia y es regulado con una válvula. En suma a lo anterior las aguas residuales y la materia fecal de las personas pueden producir gas metano natural para posteriormente ser utilizado de manera benéfica , en ese sentido si se instala un sistema de producción de gas natural en el hogar o un biodigestor casero, se podrían escatimar gastos y mejorar la economía familiar. (UNAM, Bouille, & Girardin, 2015) 1.4
Poder energético
La producción de potencial energético en función de la biomasa radica en el tipo de material orgánico que se emplee, de esta forma el estiércol de cerdo y el maíz son los materiales con mayor contenido energético al poseer en sus átomos un empaquetamiento de radiación solar.
1.5
Intoxicación por quema de biomasa
La biomasa es una cualidad de la naturaleza que puede usarse para el beneficio de muchos, siempre y cuando se utilice la protección necesaria, en ese sentido cada año mueren alrededor de doscientas personas por intoxicación por monóxido de carbono, pues la biomasa al quemarse entra en un proceso de combustión Página 9
liberando CO (monóxido de carbono) , contaminando los hogares que no tienen un sistema de ventilación adecuado y provocándoles la muerte en un lapso de al menos cuatro horas de exposición a dicho gas. No obstante, la tragedia se puede prevenir si se instalan salidas al exterior de los hornos o chimeneas y se examina que las calderas a base pellet o leña estén funcionando de forma adecuada. De esta manera la OMS establece que si una persona se intoxica por monóxido de carbono deberá tomar asistencia médica de manera urgente y de preferencia en toxicología para determinar si los daños son reparables o irreversibles, generalmente en adultos mayores o niños. Aunado a lo anterior la exposición al monóxido de carbono por periodos prolongados produce ausencia de oxígeno en la sangre del individuo con un parámetro de entre 500 a 1,000 ppm, es así que cuando una persona inhala 3,000 partes por millón de este gas letal, corre peligro de muerte. Y a largo plazo enfermedades crónicas como enfisema pulmonar, cáncer de pulmón, cáncer de faringe, bronquitis, entre otros. (Lopez, Mongilardi, & Checkley, 2014) Diseño metodológico y alcance de la investigación
El enfoque de la investigación es de carácter mixto, porque se hará uso del enfoque cualitativo y cuantitativo. En ese sentido se empleará la experiencia de la comunidad con el uso de la biomasa en base a un estudio poblacional enfocado en el análisis estadístico, así también se evaluará materia orgánica para la producción de biogás casero. Se hará una comparación entre datos que poseen el INEEL (Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias) así como la SEMARNAT y Secretaría de Energía, frente a un formulario de Google diseñado exclusivamente para conocer el trato que le dan las personas a los residuos orgánicos y el valor que le otorgan a la información adquirida a lo largo de sus vidas. Aunado a lo anterior, la investigación radica sobre el enfoque mixto porque los estadísticos cumplen una relación con lo sensorial, de esta manera se asocian Página 10
los sentimientos, experiencias y opiniones entre el entrevistado y la persona que investiga. El alcance de la investigación es del tipo descriptivo, ya que se investigaran las características de la producción de biogás a partir de desechos orgánicos que son considerados como basura dentro del hogar, así también como dar solución a la problemática que plantea este proyecto de investigación. De esta forma primeramente se emitirán cuestionarios de preguntas abiertas a comunidades rurales, después de esa acción se hará el uso de las tecnologías de la información y comunicación para el diseño de una encuesta que permita conseguir un muestreo y datos estadísticos compartiéndolo a través de las redes sociales y finalmente se dará sustento a todo lo anterior realizando una entrevista a dos expertos en materia de energías renovables tomando como base el diseño de un guion de entrevista elaborado previamente, expertos que estén enfocados especialmente en las fuentes energéticas como la biomasa, ya sea en una universidad o en algún instituto que se encargue del manejo y manipulación de la misma. Instrumentos de recolección de datos :
Para compaginar datos cuantitativos que ya han sido previamente estudiados por institutos o universidades de alto prestigio, se realizará una encuesta a través de formularios de Google a un universo poblacional de cien personas, para establecer parámetros que permitan dar solución al problema de investigación, también se aplicaran cuestionarios a personas de zonas rurales características del Estado de Morelos, pues naturalmente es una ubicación potencialmente colmada de regiones agrícolas. Dicho lo anterior, se elaborará un guion de entrevista que sirva como base a la hora de entrevistar a personas profesionales dentro del área de producción de energías renovables. De esta manera en mi estado se encuentra una planta Página 11
cogeneradora de energía verde en el municipio de Cuautla, donde se toman los residuos orgánicos del relleno sanitario “La perseverancia” para que estos sean
manipulados y sometidos a un proceso biológico-mecánico y así producir biogás y por consiguiente; energía eléctrica limpia de contaminantes, es así que se entrevistaran a dos personas que permitan cumplir
parte de los objetivos
específicos de la investigación. Encuesta
diseñada
en
formularios
de
Google:
https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSehS2vhtdKOJAmwvhpA7F240fP4MV x253qhi71Ik9UfUX93ow/viewform?usp=sf_link Guion
de
entrevista:
https://drive.google.com/file/d/19KsIZrEsHpGeGdCEoXTKEZ1djc_hV9Un/view?usp=shari ng
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Cronograma de trabajo
PRIMER MES SEGUNDO MES TERCER MES FASES DE LA Semana Semana Semana Semana Semana Semana Semana Semana Semana Semana Semana Semana INVESTIGACIÓN 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 Delimitación del tema Búsqueda y consulta de fuentes bibliográficas Planteamiento del problema Elaboración marco teórico Diseño metodológico Recopilación de datos Análisis e interpretación de datos Elaboración de conclusiones Elaboración del reporte final
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Referencias
Acosta-Díaz, E., Hernández-Torres, I., Rodríguez-Guerra, R., & Acosta-Gallegos, J. (2011). EFECTO DE LA SEQUÍA EN LA PRODUCCIÓN DE BIOMASA Y GRANO DE FRIJOL. Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas , http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=263119711006.
Laine, J. (2008-agosto). Los biocombustibles en la crisis energética y alimentaria. Interciencia, vol. 33, núm. 8,, http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=33933801.
Laura Faba, E. D. (2014 ). Transformación de biomasa en biocombustibles de segunda generación. Madera y Bosques vol. 20, núm. 3 , http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=61732732002.
Laura Milena Cárdenas, Y. F. (2015). Regulación por Privatización de Recursos Naturales de Uso Común. Scientia Et Technica, vol. 20, núm. 1, 56-60. Lopez, M., Mongilardi, N., & Checkley, W. (2014). ENFERMEDAD PULMONAR OBSTRUCTIVA CRÓNICA POR EXPOSICIÓN AL HUMO DE BIOMASA. Revista Peruana de Medicina Experimental y Salud Pública, vol. 31, núm. , 95-98.
Pereira, U. T. (abril-2011). SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGIA Y SU APLICACIÓN EN ENERGIAS. Scientia Et Technica, vol. XVII, núm. 47 , 12-16. Rica, U. d. (2005). RECURSOS NATURALES. Agronomía Costarricense, vol. 29, núm. 3, 157-158. Sociedad Mexicana de Física SA, E. G. (2013). Transición energtica, energias renovables y energía
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Revista
Mexicana
de
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