UNIDAD 3: “TECNOLOGÍAS MODERNAS PARA EL USO RACIONAL DE LA ENERGÍA”
Unidad 3. “Tecnologías modernas para el uso racional de la energía” i. Evidencias Desarrolladas por el Alumno
3.1 Biomasa como fuente de energía. 3.2 La energía solar en la sociedad moderna. 3.3 Fundamentos y aplicaciones de la energía eólica. 3.4 Energía geotérmica. 3.5 Energías del mar (maremotriz, undimotriz SETO, etc.) 3.6 Celdas de hidrógeno. 3.7 Energía nuclear.
ii. Instrumentos de Evaluación Aplicados (los instrumentos deben de presentar evidencia de haber sido revisados por el docente)
INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS
Desarrollo de temas de unidad III
ING. VÍCTOR CRUZ MARTÍNEZ
PACHECO FRANCISCO OSMAN ULISES
COATZACOALCOS, VER
MAYO 2015
INTRODUCCIÓN
La energía en nuestro mundo, fue evolucionando junto al desarrollo humano, adaptándose siempre de acuerdo a las necesidades que en la vida diaria se veían inmersas. Más sin embargo no siempre su implementación fue la más acertada, el uso de la energía para que pueda ser eficaz en la implementación debe de considerar aspectos relevantes como: Producción, Eficiencia, El medio ambiente y La economía. Estos factores son las limitantes para que un sistema de generación de energía pueda considerarse como un buen sistema de producción. Si bien es cierto que las fuentes de energía que no son renovables cumple con la mayor eficiencia la transformación de la materia, es de suma importancia que sea cuestión de estudio lo factores económicos y ambientales. Es a raíz de estos que se han implementado los sistemas de generación de energía alternativa. Estos sistemas buscan aprovechar las fuentes que nuestra naturaleza nos proporciona para poder transformarla en energía que aprovechamos en actividades de la vida cotidiana. Las fuentes de energía alternativa pueden ser fuentes de energía verde (proporcionado por la propia naturaleza) y energía nuclear. Si bien se considera a la energía alternativa como una fuente que proporcione o puede producir energía limpia, es decir, libre de la contaminación y en donde la materia no sea agresiva con el medio ambiente. Se considera como fuente de energía alternativa a todo aquella acción que nos permita obtención y producción de energía sin que se vean inmerso los procesos comunes de obtención de energía (transformación de combustibles fósil).
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ÍNDICE
TEMA TEMA
PÁGINA
INTRODUCCIÓN………………………………………………………..
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3.1 Biomasa como fuente de energía………………………….
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3.2 La energía solar en la sociedad moderna……………….
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3.3 Fundamentos y aplicaciones de la energía eólica….
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3.4 Energía Energí a geotérmica……………………………………………..
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3.5 Energías del Mar (Maremotriz, SETO, entre otras)….
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3.6 Celdas de hidrógeno………………………… hidrógeno……………………………………………. ………………….
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3.7 Energía nuclear………………………… nuclear…………………………………………………… …………………………
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CONCLUSIÓN……………………………………………………………
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BIBLIOGRAFÍA……………………………………… BIBLIOGRAFÍA………… ………………………………………………. ………………….
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3. TECNOLOGÍAS MODERNAS PARA EL USO RACIONAL Y EFICIENTE DE LA ENERGÍA
3. 1 Biomasa como fuente de energía. ¿Qué es la biomasa? La biomasa es toda sustancia orgánica renovable de origen tanto animal como vegetal. La energía de la biomasa proviene de la energía que almacenan los seres vivos. En primer lugar, los vegetales al realizar la fotosíntesis, utilizan la energía del sol para formar sustancias orgánicas. Después los animales incorporan y transforman esa energía al alimentarse de las plantas. Los productos de dicha transformación, que se consideran residuos, pueden ser utilizados como recurso energético. Desde principios de la historia de la humanidad, la biomasa ha sido una fuente energética esencial para el hombre. Con la llegada de los combustibles fósiles, este recurso energético perdió importancia en el mundo industrial. En la actualidad los principales usos que tiene son domésticos.
Ilustración. 1 Descripción gráfica de Biomasa
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Tipos de biomasa Existen diferentes tipos de biomasa que pueden ser utilizados como recurso energético. Se divide la biomasa en cuatro tipos diferentes: biomasa natural, residual seca y húmeda y los cultivos energéticos.
Biomasa natural. Es la que se produce en la naturaleza sin ninguna intervención humana. El problema que presenta este tipo de biomasa es la necesaria gestión de la adquisición y transporte del recurso al lugar de utilización. Esto puede provocar que la explotación de esta biomasa sea inviable económicamente. Ilustración. 2 Biomasa natural (en donde no interviene la mano del hombre, son procesos naturales)
Biomasa residual (seca y húmeda). Son los residuos que se generan en las actividades de agricultura (leñosa y herbácea) y ganadería, en las forestales, en la industria maderera y agroalimentaria, entre otras y que todavía pueden ser utilizados y considerados subproductos. Como ejemplo podemos considerar el serrín, la cáscara de almendra, el orujillo, las podas de frutales, etc.
Ilustración. 3 Biomasa seca (Izquierda) y residual (derecha)
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Cultivos energéticos.
Estos cultivos se generan con la única finalidad de producir biomasa transformable en combustible. Estos cultivos los podemos dividir en: 1. 2. 3. 4.
Cultivos ya existentes como los cereales, oleaginosas, remolacha, etc. Lignocelulósicos forestales (chopo, sauces, etc.). Lignocelulósicos herbáceos como el cardo Cynara cardunculus. Otros cultivos como la pataca.
Ilustración. 4 Algunas especies ocupadas en cultivos energéticos
Biomasa aplicada en la tecnología En la actualidad la tecnología aplicada a la biomasa está sufriendo un gran desarrollo. La investigación se está centrando en los siguientes puntos: 1. En el aumento del rendimiento energético de este recurso 2. En
minimizar los efectos negativos ambientales de los residuos aprovechados y de las propias aplicaciones.
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3. En aumentar la competitividad en el mercado de los productos 4. En posibilitar nuevas aplicaciones de gran interés como los biocombustibles
Ilustración. 5 Central Biomasica
Ventajas Y Desventajas
La utilización de la biomasa con fines energéticos tiene las siguientes ventajas medioambientales:
Disminución de las emisiones de CO 2
Aunque para el aprovechamiento energético de esta fuente renovable tengamos que proceder a una combustión, y el resultado de la misma sea agua y CO 2, la cantidad de este gas causante del efecto invernadero, se puede considerar que es la misma cantidad que fue captada por las plantas durante su crecimiento. Es decir, que no supone un incremento de este gas a la atmósfera. No emite contaminantes sulfurados o nitrogenados, ni apenas partículas sólidas. Si se utilizan residuos de otras actividades como biomasa, esto se traduce en un reciclaje y disminución de residuos.
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Y por desventajas tenemos que…
Tiene un mayor coste de producción frente a la energía que proviene de los combustibles fósiles
Menor rendimiento energético de los combustibles derivados de la biomasa en comparación con los combustibles fósiles. Producción estacional. La materia prima es de baja densidad energética lo que quiere decir que ocupa mucho volumen y por lo tanto puede tener problemas de transporte y almacenamiento. Necesidad de acondicionamiento o transformación para su utilización.
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3. 2 La energía solar en la sociedad moderna. Energía solar… Es la energía radiante producida en el Sol como resultado de reacciones nucleares de fusión; Llega a la Tierra a través del espacio en cuantos de energía llamados fotones, que interactúan con la atmósfera y la superficie terrestres. La intensidad de la radiación solar en el borde exterior de la atmósfera, si se considera que la Tierra está a su distancia promedio del Sol, se llama constante solar, y su valor medio es 1,37 × 106 erg/s/cm2, o unas 2 cal/min/cm2. Sin embargo, esta cantidad no es constante, ya que parece ser que varía un 0,2% en un periodo de 30 años. La intensidad de energía real disponible en la superficie terrestre es menor que la constante solar debido a la absorción y a la dispersión de la radiación que origina la interacción de los fotones con la atmósfera.
¿Cómo se produce energía eléctrica por medio de la luz solar? El fundamento de la energía solar fotovoltaica es el efecto fotoeléctrico o fotovoltaico, que consiste en la conversión de la luz en electricidad. Este proceso se consigue con algunos materiales que tienen la propiedad de absorber fotones y emitir electrones. Cuando estos electrones libres son capturados, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad.
Ilustración. 6 Campo de celdas fotovoltaicas
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¿Cuáles son los componentes que necesito para poder generar energía eléctrica por medio de la conversión de la luz solar?
Cable a utilizar:
Lo recomendable es utilizar solamente cables de cobre en la instalación de energía solar fotovoltaica, éstos se pueden dividir en rígido y flexible. Se recomienda el uso del cable flexible por su manejo a la hora de la instalación. Arrancador:
La función principal del arrancador es la de apagar el inversor cuando no haya demanda de energía y arrancarlo cuando exista, con ello va alargar la vida útil del inversor. Inversor u Ondulador:
La función principal del inversor es la de convertir una corriente continua, procedente de baterías o de la célula fotovoltaica, en una corriente alterna. El inversor fabricará una salida de corriente, normalmente a 220V (aunque también los hay a 380V). Baterías:
Las baterías son elementos indispensables de un sistema fotovoltaico debido al requerimiento de electricidad durante la noche y días nublados. Estos dispositivos tienen la función de almacenar la corriente suministrada por los paneles fotovoltaicos a lo largo del día y suministrar energía en las horas de ausencia de luz solar. Placas fotovoltaicas (Células fotovoltaicas): En una célula fotovoltaica, la luz
excita electrones entre capas de materiales semiconductores de silicio. Esto produce corrientes eléctricas.
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Ilustración. 7 Procesos en los que podemos aplicar una celda fotovoltaica.
La energía solar en el ámbito social contemporáneo. Sector ambiental.
El uso de las energías alternativas trae consigo varios beneficios pero entre las principales razones por las cuales fueron desarrolladas es para la disminución del efecto que tiene el uso de combustibles sobre el medio ambiente. Actualmente gracias a los esfuerzos realizados en materia energética para encaminar al país hacia un desarrollo sustentable, en los últimos 10 años México ha logrado disminuir tanto la intensidad energética como la intensidad de emisiones (emisiones de CO2 en kg/PIB en $*) tal que en el 2004 se redujo la emisión de CO2 hasta poco menos de 0.235 KG CO2 a diferencia de las creadas en 1995 que fue de casi 0.255 kg de CO2. Entre las aportaciones ambientales más evidentes se encuentran las pr oducidas en el hogar, como es el caso de la iluminación, cuando se permite la entrada de la iluminación natural (luz solar) que evita la necesidad de encender lámparas o bien otro caso es el uso de celdas solares que permiten el almacenamiento de energía propia para la generación de energía eléctrica, calefacción de vivienda, calentamiento de agua, actividades agrícolas durante el secado de productos etc.
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Sector tecnológico Con el paso del tiempo cientos de avances tecnológicas van modificando nuestra forma de vida. Estos avances tienen un objetivo en común, el bienestar de los que habitamos planeta. Existen infinidad de avances que la ciencia va a logrando a través de los años. Gracias a estas contribuciones hoy la energía que ofrece el sol puede ser transformada en forma de luz y calor, reduciendo el consumo de energía eléctrica y calorífica provenientes de fuentes tradicionales. Es importante señalar que la utilización de esta iniciativa sería un gran paso para la humanidad, estudios revelan que la energía que el sol arroja en un año es cuatro mil veces superior a la que se consume en el planeta. Cabe destacar que para el año 2030 se estima que dos tercios de la energía consumida por la población mundial podrían originarse por tecnologías de energía solar fotovoltaica.
Sector industrial El uso de la energía solar se puede aprovechar en muchas industrias, ya sea a través de la energía térmica solar o la energía fotovoltaica solar. Estas energías limpias tienen una importante contribución para un suministro energético fiable, limpio, seguro y rentable basado en fuentes de energía renovables. Al conjunto de elementos colectores pueden integrarse en los techos de las naves industriales o instalarse en terrenos disponibles. La aplicación de estas nuevas tecnologías en la industria tiene grandes ventajas; la utilización de los paneles solares para calentar agua supone un importante ahorro económico, un alto rendimiento y escaso mantenimiento, tiene una vida útil de 15 a 20 años, no existe dependencia energética de terceros y tienen un funcionamiento silencioso.
Ilustración. 8 Implementación de la energía solar en la industria.
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3. 3 Fundamentos y aplicaciones de la energía Eólica. ¿Qué es la energía eólica? La energía eólica es una fuente de energía renovable que utiliza la fuerza del viento para generar electricidad. El principal medio para obtenerla son los aerogeneradores, “molinos de viento” de tamaño variable que transforman con sus aspas la energía cinética del viento en energía mecánica. La energía del viento puede obtenerse instalando los aerogeneradores tanto en suelo firme como en el suelo marino
Fundamentos de la energía eólica El dispositivo utilizado para aprovechar la energía contenida en el viento y transformarla en energía eléctrica es la turbina eólica. Una turbina eólica obtiene su potencia de entrada convirtiendo la energía cinética del viento en un par o fuerza de giro, la cual actúa sobre las palas o hélices de su rotor. Para la producción de electricidad la energía rotacional es convertida en eléctrica por el generador que posee una turbina, en este caso, llamado aerogenerador. Existen diversos tipos de aerogeneradores, dependiendo de su potencia, la disposición de su eje de rotación, el tipo de generador entre otras muchas maneras de clasificarlos dependiendo de sus componentes, su configuración o la cantidad de energía generada. Los aerogeneradores pueden trabajar de manera aislada o agrupados en parques eólicos o plantas de generación eólico. La distancia de uno de otro está en función del impacto ambiental y de las turbulencias 53 generadas por el movimiento de las palas. Aparte de las características del viento, la cantidad de energía que pueda ser transferida depende de la eficiencia del sistema y del diámetro del rotor. Las mejores aeroturbinas que se construyen actualmente tienen un índice global de eficiencia, tomando en cuenta la del rotor y el generador, de casi 35% Componentes: Torre: Soporta la góndola y el rotor. Tiene un altura de entre 40 a 60 metros,
ya que la velocidad del viento aumenta según nos alejamos del nivel del suelo, a lo largo de ella hay una escalera para acceder a la góndola. Sistema de orientación: Está activado por el controlador electrónico, vigila
la dirección del viento utilizando la veleta y su velocidad con un anemómetro. 15
Controlador electrónico: Es un ordenador que controla continuamente las
condiciones del aerogenerador y del mecanismo de orientación. En caso de cualquier anomalía detiene el aerogenerador y avisa al ordenador del operario de mantenimiento de la turbina. Góndola: Contiene
los componentes clave del aerogenerador, el multiplicador y el generador eléctrico. El personal de servicio puede acceder al interior de la góndola desde la torre. Palas del rotor: Capturan la energía del viento y la transmiten hacia el rotor.
Cada pala mide entre 25 a 35 metros de longitud y su diseño es muy parecido al del ala de un avión, construido de material resistente y ligero. Rotor: El rotor es donde la energía cinética del viento se convierte en energía rotativa, está acoplado al eje de baja velocidad del generador. En un aerogenerador moderno de 1 MW el rotor gira muy lento, a unas 19 a 30 revoluciones por minuto (r.p.m.), está dotado de un freno aerodinámico que detiene el rotor cuando la velocidad del viento puede ser peligrosa para el equipo. Freno: Está equipado con un freno de disco mecánico de emergencia, que
se utiliza en caso de fallo del freno aerodinámico, o durante las labores de mantenimiento de la turbina. Multiplicador: Permite que el generador gire a una velocidad más elevada
que la de la turbina (normalmente entre 750 y 1500 rpm), par a que su tamaño sea reducido (está alojado en la góndola). Generador eléctrico: En los aerogeneradores modernos la potencia máxima
suele estar entre 800 y 1.500 kW
Ilustración. 9 Algunas especies ocu adas en cultivos ener éticos
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Aplicaciones la energía eólica.
Venta de electricidad eólica
La producción de electricidad mediante energías renovables está subvencionada en España, y suponen una inversión garantizada por el Estado. Aproveche ahora la posibilidad de convertir los recursos naturales y ecológicos en una inversión segura y rápidamente amortizable
Bombas hidráulicas mediante energía eólica
El bombeo mediante el sistema eólico, al igual que el sistema fotovoltaico, es la forma más sencilla y económica para hacer llegar el agua a las regiones agrarias aisladas de la red eléctrica, empleando la tecnología más apr opiada para el desarrollo de la agricultura.
Electrificación de viviendas mediante energía eólica
Las energías renovables ofrecen la posibilidad de disponer de electricidad de forma gratuita tras una inversión inicial.
Otras aplicaciones de la eólica doméstica
El uso de la energía eólica, es el de molino. Un aerogenerador se conecta directamente a una carga, sustituyendo su generador eléctrico, y su función más tendida es el bombeo de agua. Estos molinos constan de muchas palas, de 15 a 40, que consiguen aprovechar mucho mejor el viento a bajas velocidades. Arrancan desde los 4,8 km/h hasta los 28 km/h, manteniendo una capacidad de rotación constante interesante para tener una cantidad de agua continua, aprovechando tanto los vientos fuertes como los débiles y evitando instalar grandes depósitos de agua. 17
3. 4 Energía Geotérmica. ¿Qué es la energía geotérmica? La energía geotérmica es la que produce el calor interno de la Tierra y que se ha concentrado en el subsuelo en lugares conocidos como reservorios geotermales, que si son bien manejados, pueden producir energía limpia de forma indefinida.
Ilustración. 10 Obtención de la energía solar en la geotérmica.
¿Cómo se forma? En la mayoría de los casos, el magma no sale al exterior, pero es capaz de calentar grandes zonas subterráneas. Esta fuente de calor, el magma, es uno de los principales elementos de un sistema geotermal, pero hacen falta dos más para generar un reservorio: un acuífero y un sello. El acuífero es una formación rocosa permeable, es decir, que permite que el agua u otros fluidos las traspasen. Y el sello, es otra capa de rocas, pero impermeable. Estos tres elementos deben ir montados uno sobre el otro, la fuente de calor, encima el acuífero y sobre ellos, la tapa. Es como una olla a presión. Entonces, imagina esto. Llueve. El agua se desliza por la superficie terrestre y penetra hacia el subsuelo a través de las fallas y rocas fracturadas, que funcionan como verdaderas cañerías. El agua queda atrapada en los acuíferos, por donde va circulando y calentándose, pero no puede salir al exterior en su totalidad, porque está cubierta por una capa de roca impermeable que le impide su paso. Cuando estas condiciones se dan, estamos frente a un reservorio geotermal. Los geiseres y las aguas termales son algunos ejemplos de lo que sucede cuando parte de estas aguas calientes o vapor salen a la su perficie. Al igual que en nuestra olla, es posible que parte del vapor se escape de la tapa, aunque a temperaturas 18
muchísimo más altas, superior a los 150°C, y eso los convierte en una enorme fuente de energía. En algunas ocasiones, no existen fuentes de agua natural (como lluvia o nieve) pa ra generar este circuito. En ese caso, se puede inyectar el agua de forma artificial, y el fenómeno que se producirá es el mismo.
¿Cómo se puede aprovechar esta energía?
La energía geotérmica se puede usar de forma directa, para calefacción de hogares, temperar invernaderos y criaderos de peces, deshidratar vegetales, secar madera, entre otras aplicaciones. Esta energía también puede usarse de forma indirecta, para producir electricidad. Generalmente, la fuerza que genera el vapor se aprovecha para impulsar una turbina capaz de mover un generador eléctrico.
¿Dónde se puede explotar? En nuestro planeta existen lugares reconocidos por su gran actividad geotermal. El más extenso de ellos es el llamado “Cinturón de Fuego del Pacífico”, una zona de 40.000 kilómetros en forma de arco que corona al océano que le da su nombre. Chile es uno de los países que está inserto en este circuito de fuego, lo que posiciona a nuestro país como un territorio de gran potencial para la generación de energía geotérmica. Chile tiene más de 150 volcanes activos y un número equivalente de centros volcánicos inactivos que muestran actividad geotérmica. Existen dos zonas volcánicas principales dentro de los andes chilenos: la Zona Volcánica Norte (17ºS - 28ºS) y la Zona Volcánica Centro-Sur (33ºS - 46ºS). En la actualidad, la Cadena Andina representa una de las provincias geotérmicas sin explotar más grandes del mundo. 19
Ilustración. 11 Aplicaciones y usos de la energía geotérmica según la temperatura.
3. 5 Energías del Mar (Maremotriz, SETO, entre otras) Los mares y los océanos son inmensos colectores solares, de los cuales se puede extraer energía de orígenes diversos.
Mareas (energía maremotriz):
La influencia gravitacional de los cuerpos celestes sobre las masas oceánicas provoca mareas. Las mareas pueden tener variaciones de varios metros entre la bajamar y la pleamar. La mayor diferencia se da en la Bahía de Fundy (Nueva Escocia) en la que la diferencia llega a ser de 16m. Para aprovechar las mareas se construyen presas que cierran una bahía y retienen el agua a un lado u otro, dejándola salir en las horas intermareales. 20
Nunca podrá ser una importante fuente de energía a nivel general porque pocas localidades reúnen los requisitos para construir un sistema de este tipo. Por otra parte, la construcción de la presa es cara y alterar el ritmo de las mareas puede suponer impactos ambientales negativos en algunos de los más ricos e importantes ecosistemas como son los estuarios y las marismas.
Ilustración. 12 Generación de energía meremotriz.
Olas (energía undimotriz):
La interacción de los vientos y las aguas son responsables del oleaje y de las corrientes marinas. Se han desarrollado diversas tecnologías experimentales para convertir la energía de las olas en electricidad, aunque todavía no se ha logrado un sistema que sea económicamente rentable. Ilustración. 13 Conversión de energía de las olas a eléctrica.
Gradientes de temperatura
La radiación solar incidente sobre los océanos, en determinadas condiciones atmosféricas, da lugar a los gradientes térmicos oceánicos. La temperatura del agua es más fría en el fondo que en la superficie, con diferencias que llegan a ser de más de 20ºC. En algunos proyectos y estaciones experimentales se usa agua caliente de la superficie para poner amoniaco en ebullición y se bombea agua fría para refrigerar este amoniaco y devolverlo al estado líquido. En este ciclo el amoniaco pasa por una turbina generando electricidad. 21
Este sistema se encuentra muy poco desarrollado, aunque se ha demostrado que se produce más electricidad que la que se consume en el bombeo del agua fría desde el fondo. También es importante estudiar el impacto ambiental que tendría bombear tanta agua fría a la superficie.
Ventajas de la energía del mar
El periodo de vida de una central maremotriz es largo. Es una fuente inagotable y de bajo coste. Presenta grandes expectativas de futuro, pues los mares ocupan el 70% de la superficie del planeta. Es importante para la economía de los países en vías de desarrollo.
Desventajas de la energía del mar
Se originan algunos problemas medioambientales: los diques provocan desequilibrios en los ecosistemas marinos. Pocas zonas marítimas son adecuadas para el emplazamiento y la explotación de esta energía. Tiene un rendimiento moderado, debido a la intermitencia y discontinuidad de esta energía. Las instalaciones corren serio peligro ante las arremetidas del mar (tifones, tsunamis, etc.) Las instalaciones resultan complejas y costosas .
3. 6 Celdas de hidrogeno. Pila de combustible , también llamada célula de combustible o celda de combustible, es un dispositivo electroquímico en el cual un flujo continuo de
combustible y oxidante sufren una reacción química controlada que da lugar a los productos y suministra directamente corriente eléctrica a un circuito externo. Se trata de un dispositivo electroquímico de conversión de energía similar a una batería, pero se diferencia de esta, en que está diseñada para permitir el abastecimiento continuo de los reactivos consumidos; es decir, produce electricidad de una fuente externa de combustible y de oxígeno u otro agente oxidante en
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contraposición a la capacidad limitada de almacenamiento de energía que posee una batería. Además, los electrodos en una batería reaccionan y cambian según cómo esté de cargada o descargada; en cambio, en una celda de combustible los electrodos son catalíticos y relativamente estables. El proceso electroquímico que tiene lugar es de alta eficiencia y mínimo impacto ambiental. En efecto, dado que la obtención de energía en las pilas de combustible está exenta de cualquier proceso térmico o mecánico intermedio, estos dispositivos alcanzan eficiencias mayores que las máquinas térmicas, las cuales están limitadas por la eficiencia del Ciclo de Carnot. La eficiencia energética de una pila de combustible está generalmente entre 40-60%, o puede llegar hasta un 85% en cogeneración si se captura el calor residual para su uso. Por otra parte, dado que el proceso no implica la combustión de los reactivos, las emisiones contaminantes son mínimas.
Ilustración. 14 Pila de celda de hidrogeno.
3. 7 Energía Nuclear. ¿Qué es la energía nuclear? La energía nuclear es la energía en el núcleo de un átomo. Los átomos son las partículas más pequeñas en que se puede dividir un material. En el núcleo de cada átomo hay dos tipos de partículas (neutrones y protones) qu e se mantienen unidas. La energía nuclear es la energía que mantiene unidos neutrones y protones. La energía nuclear se puede utilizar para producir electricidad. Pero primero la energía debe ser liberada. Ésta energía se puede obtener de dos formas: fusión nuclear y fisión nuclear. En la fusión nuclear, la energía se libera cuando los átomos 23
se combinan o se fusionan entre sí para formar un átomo más grande. Así es como el Sol produce energía. En la fisión nuclear, los átomos se separan para formar átomos más pequeños, liberando energía. Las centrales nucleares utilizan la fisión nuclear para producir electricidad.
Cuando se produce una de estas dos reacciones físicas (la fisión nuclear o la fusión nuclear) los átomos experimentan una ligera pérdida de masa. Esta masa que se pierde se convierte en una gran cantidad de energía calorífica como descubrió el Albert Einstein con su famosa ecuación E=mc 2. Aunque la producción de energía eléctrica es la utilidad más habitual existen muchas otras aplicaciones de la energía nuclear en otros sectores: como en aplicaciones médicas, medioambientales, industriales o militares (bomba atómica).
Fisión nuclear
Para poder obtener energía manipulando los núcleos de uno o varios átomos podemos hacerlo de dos formas distintas: uniendo núcleos de átomos distintos (entonces hablamos de fusión nuclear) o partiendo núcleos de un determinado átomo (caso de la fisión nuclear) En energía nuclear llamamos fisión nuclear a la división del núcleo de un átomo . El núcleo se convierte en diversos fragmentos con una masa casi igual a la mitad de la masa original más dos o tres neutrones.
Ilustración. 15 Fisión nuclear.
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La suma de las masas de estos fragmentos es menor que la masa original. Esta 'falta' de masas (alrededor del 0,1 por ciento de la masa original) se ha convertido en energía según la ecuación de Einstein (E=mc2). En esta ecuación E corresponde a la energía obtenida, m a la masa de la que hablamos y c es una constante, la de la velocidad de la luz: 299.792.458 m/s 2. La fisión nuclear puede ocurrir cuando un núcleo de un átomo pesado captura un neutrón (fisión inducida), o puede ocurrir espontáneamente debido a la inestabilidad del isótopo (fisión espontánea).
Fusión nuclear
La fusión nuclear es una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros, en general el hidrógeno y sus isótopos (deuterio y tritio), se unen para formar otro núcleo más pesado. Generalmente esta unión va acompañada con la emisión de partículas (en el caso de núcleos atómicos de deuterio se emite un neutrón). Esta reacción de fusión nuclear libera o absorbe una gran cantidad de energía en forma de rayos gamma y también de energía cinética de las partículas emitidas. Esta gran cantidad de energía permite a la materia entrar en estado de plasma.
Ilustración. 16 Fusión nuclear.
Las reacciones de fusión nuclear pueden emitir o absorber energía. Si los núcleos que se van a fusionar tienen menor masa que el hierro se libera energía. Por el contrario, si los núcleos atómicos que se fusionan son más pesados que el hierro la reacción nuclear absorbe energía. No confundir la fusión nuclear con la fusión del núcleo de un reactor, que se refiere a la fusión del núcleo del reactor de una central nuclear debido al sobrecalentamiento producido por la deficiente refrigeración. Durante el accidente nuclear de Fukushima, en los medios de comunicación se utilizaba esta expresión frecuentemente. 25
Funcionamiento de un reactor nuclear de agua ligera. El principio básico del funcionamiento de una central nuclear se basa en la obtención de energía calorífica mediante la fisión nuclear del núcleo de los átomos del combustible. Con esta energía calorífica, que tenemos en forma de vapor de agua, la convertiremos en energía mecánica en una turbina y, finalmente, convertiremos la energía mecánica en energía eléctrica mediante un generador.
Ilustración. 17 Reactor nuclear de agua ligera
El reactor nuclear es el encargado de provocar y controlar estas fisiones atómicas que generarán una gran cantidad de calor. Con este calor se calienta agua para convertirla en vapor a alta presión y temperatura. El agua transformada en vapor sale del edificio de contención debido a la alta presión a que está sometido hasta llegar a la turbina y hacerla girar. En este momento parte de la energía calorífica del vapor se transforma en energía cinética. Esta turbina está conectada a un generador eléctrico mediante el cual se transformará la energía cinética en energía eléctrica. Por otra parte, el vapor de agua que salió de la turbina, aunque ha perdido energía calorífica sigue estando en estado gas y muy caliente. Para reutilizar esta agua ha y refrigerarla antes de volverla a introducir en el circuito. Para ello, una vez ha salido de la turbina, el vapor entra en un tanque (depósito de condensación) donde este se enfría al estar en contacto con las tuberías de agua fría. El vapor de agua se vuelve líquido y mediante una bomba se redirige nuevamente al reactor nuclear para volver a repetir el ciclo. Por este motivo las centrales nucleares siempre están instaladas cerca de una fuente abundante de agua fría (mar, río, lago), para aprovechar esta agua en el depósito de condensación. La columna de humo blanco que se puede ver saliendo de determinadas centrales es el vapor de agua que se provoca cuando se este intercambio de calor.
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BIBLIOGRAFÍA
Biomasa
www.miliarium.com/Monografias/Energia/E_Renovables/Biomasa/Bioma sa.asp www.educasitios2008.educ.ar/aula156/biomasa/
Solar
http://www.amt-solar.com/index.php/es/fotovoltaica/energia-fotovoltaica
Eólica
http://www.soliclima.es/energia-eolica http://es.scribd.com/doc/56656119/Fundamentos-de-La-Energia-Eolica1#scribd “Fundamentos de la generación eléctrica mediante energía eólica”.PDF
Tesina Erick Gerónimo Redondo
Geotérmica
http://www.cega.ing.uchile.cl/cega/index.php/es/informacion-de-interes/ique-es-la-energia-geotermica
Energías del Mar
http://www.rinconeducativo.org/pontealdiaenenergia/fichas_renovables_ene rgia_del_mar.html
Celda de hidrógeno
http://es.wikipedia.org/wiki/Pila_de_combustible
Energía nuclear
http://energia-nuclear.net/que-es-la-energia-nuclear
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CONCLUSIÓN
Los problemas que plantea el uso de combustibles fósiles para satisfacer la creciente demanda de energía han obligado a buscar otras fuentes de aprovisionamiento. Las sociedades deben hacer frente a la carestía del petróleo, la vulnerabilidad del suministro o las amenazas del calentamiento global y el agotamiento de estos combustibles. La biomasa es un recurso renovable que se produce de forma descentralizada y su empleo con fines energéticos puede dar utilidad al suelo laborable que progresivamente se está dejando baldío. A partir de ella se puede obtener una gran variedad de productos que se adaptan a todos los campos de utilización actual de los combustibles tradicionales. Mediante procesos específicos se obtiene toda una serie de combustibles sólidos, líquidos o gaseosos que pueden utilizarse para cubrir las necesidades energéticas de confort, transporte, cocina, industria y electricidad, o servir de materia prima para la industria.
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UNIDAD 4: “DENDROENERGÍA”
Unidad 4. “Dendroenergía” i. Evidencias Desarrolladas por el Alumno
4.1 Uso eficiente de la leña. 4.2 Diseño de hornos domésticos.
ii. Instrumentos de Evaluación Aplicados (los instrumentos deben de presentar evidencia de haber sido revisados por el docente)
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Desarrollo de temas de unidad III
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TEMA
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INTRODUCCIÓN………………………………………………………..
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4.1 Uso eficiente de la leña…………….………………………….
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4.2 Diseño de hornos domésticos……………………………….
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CONCLUSIÓN……………………………………………………………
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BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………….
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INTRODUCCIÓN
Frente a este poco alentador panorama actual no nos queda otra alternativa que adoptar estrategias para obtener y utilizar adecuadamente la leña. Estas estrategias girarían, básicamente, en torno a la generación, uso, y mantenimiento de sistemas productivos agroforestales (alimentos + medicinas + leña / madera + fibras) y en la generación y aplicación de tecnologías de uso eficiente de la leña. De este modo, podremos contar con el combustible al menor costo posible y aprovecharlo al máximo (menor consumo + mayor rendimiento).
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4. DENDROENERGÍA Es conocida como dendroenergía, toda la energía obtenida a partir de biocombustibles sólidos, líquidos y gaseosos primarios y secundarios derivados de los bosques, árboles y otra vegetación de terrenos forestales. La dendroenergía es la energía producida tras la combustión de combustibles de madera como leña, carbón vegetal, pelets, briquetas, etc., y corresponde al po der calorífico neto (PCN) del combustible Los combustibles derivados de la madera son:
sólidos: leña, carbón vegetal líquidos licor negro, metanol y aceite pirolítico gaseosas procedentes de la gasificación de estos combustibles
4.1Uso eficiente de la leña Uso eficiente, ¿es necesario? La primera pregunta que puede surgirnos es por qué modificar nuestro uso de leña en sentido decreciente. Repasemos algunas consideraciones: La leña se agota: no podemos seguir presionando los bosques y montes naturales para obtener calor a partir de una tecnología tan inadecuada; asimismo, el uso diferenciado e industrial de las bases forestales (celulosa, postes) no permiten pensarlo como una explotación válida de este combustible. Quema y desmonte: la quema de leña y desmonte para este fin contribuyen y aceleran la contaminación medioambiental. Uso generalizado: más de la mitad de la población mundial utiliza leña como combustible para cocinar sus alimentos. Costo: Se percibe un aumento en el costo monetario o de trabajo (más esfuerzo, más complicado, ir a buscarla cada vez más lejos) exponencialmente mayor. Posible futuro decreciente de energías en general: es de suponer que las modificaciones aplicadas a al biosfera alteren decrecientemente la capacidad de ella misma de generar alternativas energéticas, en concreto para este caso, es de suponer que la cantidad de recursos forestales (y por ende leña) disminuyan drásticamente. Frente a este poco alentador panorama actual no nos queda otra alternativa que adoptar estrategias para obtener y utilizar adecuadamente la leña. Estas estrategias girarían, básicamente, en torno a la generación, uso, y mantenimiento de sistemas productivos agroforestales (alimentos + medicinas + leña / madera + fibras) y en la 34
generación y aplicación de tecnologías de uso eficiente de la leña. De este modo, podremos contar con el combustible al menor costo posible y aprovecharlo al máximo (menor consumo + mayor rendimiento). Veamos cómo lograrlo.
Teoría de la combustión: Repasando rápidamente podemos decir que tres factor es deben intervenir para que se produzca la llama: 1. Oxígeno: presente en al aire, lo único que debemos hacer es permitir una buena
ventilación de la llama. 2. Combustible: lo que va a oxidar el oxígeno, en nuestro caso, leña. 3. Temperatura: esta oxidación solo se produce a cierta temperatura, al comienzo,
debemos encender el fuego para que todo esto suceda. Se suele hablar de triángulo de fuego para referirse a estos tres elementos; si alguno de ellos faltara, no habría combustión. Nuestro objetivo, al diseñar quemadores de leña, es poner estos tres ítems en su mejor fase y posibilidades para que el resultado sea una optimización de la combustión. A partir de esta teoría del triángulo del fuego, y siempre pensando en la optimización de la combustión, podemos sacar la siguiente conclusión sobre el tamaño de la leña, a modo de ejemplo: se recomiendo el uso de leña fina, dado que esta se mantiene más aireada y necesita menos temperatura para encenderse, entregando mayor temperatura al aire; a diferencia de la leña gruesa que retiene mucho del calor para sí y se mantiene menos aireada por su tamaño y capacidad de retención de ceniza. Finalmente, daremos un indicador práctico para corroborar la calidad de la combustión. Este indicador está dado por el color de la llama: Violeta Azul: muy alta temperatura, excelente combustión. Amarillo Naranja: temperatura alta, combustión regular. Naranja Rojo: baja temperatura, combustión incompleta.
Ilustración. 18 Emisión de contaminantes según el tipo de leña
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4.2 Diseño de hornos domésticos. Bases del diseño de quemadores de leña eficientes: Las metas principales de este diseño son: ahorro de combustible, ahorro de tiempo, consumo sin contaminación y bajo costo. Veamos los puntos a tener en cuenta:
Nunca en el piso: siempre es conveniente que la leña se encienda sobre
una parrilla, estando debajo su cenicero (cual salamandra), de este modo las cenizas al caer y la acción ascendente del tiraje mantienen muy bien ventilado el fuego. Ventilación secundaria: es conveniente poner un tiraje sobre el nivel de la leña, a medio nivel de llama, para completar la combustión, si no parte del combustible sería desperdiciado. Direccionamiento y concentración: la lógica ascendente que se genera en el sistema permite el direccionamiento del calor y llama, del mismo modo, este direccionamiento permite la concentración en una masa calórica (estufa rusa). Contacto: ya sea una olla (en el caso de las cocinas) o la masa a calentar (estufa) se debe optimizar el contacto entre estas y el fuego para lograr la mayor transferencia calórica. Refracción: sobre todo en el caso de las estufas, el calor generado, direccionado y concentrado debe poder refractarse hacia el ambiente a calentar. Comodidad: a la hora del diseño, se deben tener en cuenta posiciones cómodas de uso y mantenimiento, como así también la optimización del trabajo a realizar (acarreo de leña, corte, etc.) para lograr una mayor comodidad y buen calefaccionamiento. Tiraje: las salidas al exterior son la base de la seguridad de esto sistemas, sumado a una ventilación mucho menor que la del tiraje.
Ilustración. 19 Construcción de horno de leña casero.
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CONCLUSIÓN
El consumo de leña para uso doméstico, bajo el esquema de aprovechamiento de ramas caídas y secas de los árboles, no altera la estructura y función esenciales del monte. De forma contraria, las comunidades vegetales resultan beneficiadas ya que al extraer la madera muerta se reduce el peligro de incendio, la presencia de plagas forestales y el aclareo favorece la renovación natural tal y como afirman Masera y Fuentes (2006), los procesos de perturbación de las comunidades vegetales en Yucatán son generados por otras actividades humanas. Las especies más utilizadas representan las más apreciadas por lo habitantes a nivel microrregional, debido a que conocen sus características como son: la capacidad de generar calor, menor emisión de humo, los aportes al sabor y olor de los alimentos preparados, saben manejarlas, de acuerdo con Flores (2001) y con nuestros resultados y son abundantes en las áreas de colecta. Es importante hacer estudios para conocer la capacidad de extracción de leña por unidad de superficie y así determinar la tolerancia de las comunidades vegetales a un ritmo de extracción creciente, así como la escasez potencial de leña a mediano y largo plazo. Ya que la percepción de los usuarios es que actualmente es más difícil obtener leña, respecto a años pasados .
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BIBLIOGRAFÍA
Uso eficiente de la leña. Usar leña conservando el bosque y contaminando menos, manual de educación ambiental AIFB.PPTX Gobierno de Chile
Diseños de hornos domésticos.
Usar leña conservando el bosque y contaminando menos, manual de educación ambiental AIFB.PPTX Gobierno de Chile
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UNIDAD 5: “EDIFICACIONES ECOLÓGICAS”
Unidad 5. “Tecnologías modernas para el uso racional de la energía” i. Evidencias Desarrolladas por el Alumno
5.1 Bioconstrucciones: Materiales básicos, derivados y reciclados. 5.2 Manejo, recuperación y tratamiento de aguas residuales. 5.3 Sistemas híbridos de generación de energía. 5.4 Biofertilizantes.
ii.Instrumentos de Evaluación Aplicados (los instrumentos deben de presentar evidencia de haber sido revisados por el docente)
INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS
Desarrollo de temas de unidad V
ING. VÍCTOR CRUZ MARTÍNEZ
PACHECO FRANCISCO OSMAN ULISES
COATZACOALCOS, VER
MAYO 2015
ÍNDICE
TEMA
PÁGINA
INTRODUCCIÓN………………………………………………………..
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51 Bioconstrucciones: Materiales básicos, derivados y reciclados………………………………………………………………... 5.2 Manejo, recuperación y tratamientos de aguas residuales……………………………………………………………….. 5.3 Sistemas híbridos de generación de energía………….
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5.4 Biofertilizantes………….………………………………………..
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CONCLUSIÓN……………………………………………………………
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BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………….
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41
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INTRODUCCIÓN
Un Edificio Ecológico es una estructura que está diseñada para crear y sostener mutuamente, relaciones beneficiosas con todos los elementos de esta ecología local. La ecología local de este tipo de edificio o ambiente, está hecha con elementos particularmente físicos y biológicos y sus interacciones. Los elementos abióticos o físicos están definidos por la geología local y el clima. Esta geología está definida por el tipo de suelo, substrato, uso local de la tierra, y los patrones de agua del lugar y sus alrededores. Este concepto es distinto al de Green Bulding (Edificio Verde) o de arquitectura sustentable donde el objetivo es minimizar el impacto negativo de los edificios en el ambiente que les rodea. Un edificio ecológico es un diseño positivo que El edificio ecológico es un diseño positivo que intenta aumentar interacciones beneficiosas, mientras que el Edificio Verde es una perspectiva de diseño negativo que busca sólo la reducción de las interacciones negativas. Inherente en el Edificio Verde, es la suposición que cualquier interacción humana con un lugar es inevitablemente negativa, y que la suavización de estos impactos negativos es lo mejor que se puede hacer.
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5. EDIFICACIONES ECOLÓGICAS
5.1Bioconstrucciones: reciclados.
Materiales
básicos,
derivados
y
Reciben el nombre de bioconstrucción los sistemas de edificación o establecimiento de viviendas, refugios u otras construcciones, realizados con materiales de bajo impacto ambiental o ecológico, reciclados o altamente reciclables, o extraíbles mediante procesos sencillos y de bajo costo como, por ejemplo, materiales de origen vegetal y biocompatibles. La bioconstrucción persigue minimizarlo en la medida de lo posible ayudando a crear un desarrollo sostenible que no agote al planeta sino que sea generador y regulador de los recursos empleados en conseguir un hábitat saludable y en armonía con el resto. La vivienda debe adaptarse a nosotros como una 3ª piel, debe procurarnos cobijo, abrigo, salud. La bioconstrución debe entenderse como la forma de construir respetuosa con todos los seres vivos. Es decir, la forma de construir que favorece los procesos evolutivos de todo ser vivo, así como la biodiversidad. Garantizando el equilibrio y la sustentabilidad de las generaciones futuras . 1 Para ello se deben de tener en consideración:
Gestión del suelo Gestión del agua Gestión del aire Gestión de la energía Consumo y desarrollo local
Ilustración. 20 Biocasa hecha de madera y paredes de paja.
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Algunos materiales de la bioconstrucción son… La bioconstrucción se basa en las tradiciones de construcción con materiales primarios propios del lugar a edificar, como pueden ser el adobe (mezcla de arcillas, fibras vegetales y a veces excrementos secos) o la piedra.
Balas de paja de cereales o hierbas altas como bloques, que se recubren con
pastas que incluyen mezclas de cal o arcilla para protegerlos de los agentes externos. Este sistema, aunque pueda parecer muy rudimentario, permite construcciones de gran resistencia y aceptable habitabilidad, con un razonable aislamiento térmico y acústico, lo que permite un mayor ahorro de energía. Existen casas de balas de paja en pie desde h ace 150 años. Incluso se ha realizado un polideportivo con este sistema en Alemania. Fibras de cáñamo y lino en aglomerados o morteros con cal, para la preparación de ladrillos de gran fuerza y resistencia ignífuga, o una gran variedad de materiales aislantes. Maderas y derivados (morteros, aglomerados, etc.), tanto para estructuras como en tableros de fibra de madera para aislamientos Tierra y arcillas" para la construcción con tapial, BTC, cob y adobes. Materiales reciclados de plástico, papel (especialmente en aislamientos y
entre fachada y tabique interior o tabiques secos), vidrio, etc. El aislamiento con papel de periódico reciclado y molido, también llamado aislamiento de celulosa, en centroeuropa se lleva aplicando desde hace 25 años, en EEUU desde hace un siglo. Su aplicación es muy sencilla con máquinas especiales mediante insuflado o proyectado en húmedo en cavidades, fachadas, buhardillas, cubiertas o falsos techos o tabiquería seca. en general, cualquier cosa que surja del aprovechamiento y de la idea de un bajo impacto ambiental y económico puede incluirse dentro de la bioconstrucción.
Aislamientos:
de origen vegetal: celulosa, fibra de madera, corcho, cáñamo, algodón, lino, fibra de coco, de origen animal: lana de oveja de origen mineral: arlita, perlita, vermiculita, arcilla
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Sistemas constructivos:
Tierra cruda: tapial, adobe, bloque de tierra comprimido (BTC), cob Tierra cocida: ladrillos cocidos de diversas clases Con materiales vegetales: balas de paja, guadua, encofrados de cal y cañamiza, entramado ligero de madera.
5.2 Manejo, recuperación y tratamientos de agua residuales.
El tratamiento previo tiene como objetivo eliminar de las aguas residuales
todos aquellos elementos de tamaño considerable que por su acción mecánica pueden afectar al funcionamiento del sistema dep urador, así como las arenas y elementos minerales que puedan originar sedimentación a lo largo de las conducciones. Un conjunto de rejas, finas y gruesas, con mayor o menor separación, tanto horizontales como verticales, constituyen el mecanismo para conseguir el desbaste de los materiales arrastrados por las aguas residuales.
El tratamiento primario . Este proceso tiene como misión la separación por
medios físicos de los sólidos en suspensión no retenidos en el tratamiento previo. Esta fase resulta obligada para vertidos urbanos p róximos a zonas de baño o para núcleos de población superiores a los 50.000 habitantes. Se emplea un sistema –denominado decantador primario- que consta de una cuba, por lo general de forma circular, con fondo ligeramente inclinado hacia el centro y provistos de rasquetas que barren el fondo con el fin de conseguir una concentración en los fangos. Puede completarse con unas rasquetas que superficiales que permiten recuperar las materias flotantes y espumas. El agua, una vez tratada, se recoge por medio de vertederos periféricos desde donde pasa a las siguientes operaciones de tratamiento o bien es evacuada hacia el exterior, para su vertido. Los decantadores primarios hacen posible, por tanto: Eliminar las espumas y elementos flotantes. Obtener fangos concentrados. Eliminar los malos olores mediante una oxigenación de los fangos.
El Tratamiento secundario . Este tratamiento es el encargado de eliminar la
materia orgánica biodegradable presente en las aguas residuales y que no ha sido retirada durante el tratamiento primario. Consiste en provocar el 46
desarrollo de microorganismos capaces de asimilar la materia orgánica. Destacan dos tipos principales de tratamiento:
1.- Lechos bacterianos. 2.- Fangos activados. Los lechos bacterianos consisten en unos depósitos cilíndricos rellenos de un medio filtrante, cuya superficie está recubierta de una película biológica, y a través de los cuales fluye el agua. El medio de filtración puede ser muy variado, desde la tradicional arena de río hasta modernos materiales plásticos. El agua se deja caer en forma de lluvia, efectuándose una aireación por tiro natural. El elemento fundamental para conseguir una adecuada eficiencia en la depuración estriba en repartir uniformemente el agua sobre la superficie filtrante, para lo cual es imprescindible un diseño adecuado. En los fangos activados los microorganismos que realizan la depuración se encuentran concentrados en un espacio reducido formando un flóculo bacteriano. El tratamiento se lleva a cabo en cubas de aireación de forma circular o rectangular. Depuración: 1. Depuración mediante lagunado El fundamento de este sistema no es más que utilizar el p oder depurador de las bacterias presentes en el agua residual, las cuales permiten eliminar la materia en suspensión o disuelta y aquellos compuestos biodegradables como es la materia nitrogenada y carbonada, obteniéndose unos fangos que pueden ser inutilizados o reutilizados, en función de sus características, para otros usos. 2. Depuración mediante lechos de turba
La depuración de aguas residuales urbanas mediante filtración a través de lechos de turba, puede considerarse como un tratamiento secundario, ya que durante la filtración física del agua se producen mecanismos bioquímicos que eliminan gran parte de las sustancias contaminantes. La depuración del agua se obtiene a través de una capa de turba sobrepuesta sobre un lecho de grava y sobre suelo impermeable dotado de una ligera inclinación, y tubos de drenaje con vistas a recoger el efluente por escorrentía. Cada estación depuradora contiene un número par de estos 47
lechos filtrantes, de tal forma que sólo funcionan la mitad de los lechos a la vez, regenerándose durante el período de la balsa la capacidad depuradora y filtrante de la misma. 3. Depuración mediante discos biológicos El sistema consiste en unos discos de material plástico diseñados con un reticulado especial que permita un rápido asentamiento y fijación de las colonias de bacterias encargadas de asimilar y mineralizar la materia orgánica. Estos discos van montados sobre un eje formando una especie de tambor o cilindro con un 40% de su superficie sumergida en el agua res idual. El conjunto de biodiscos gira lentamente, sumergiendo en el agua residual toda la superficie de los mismos al cabo de una vuelta completa. Debido a la baja velocidad de los discos, no se crea en el seno del agua residual la turbulencia suficiente como para mantener los sólidos en suspensión, por lo que estos sistemas deberán ir precedidos por un decantador primario o cualquier otro sistema eficiente de filtración.
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5.3 Sistemas híbridos de generación de energía. Sistemas combinando energía eólica y solar son posibles debido a desarrollos tecnológicos recientes. Se integran fácilmente en la mayoría de los hogares y están frecuentemente conectados con un sistema de reserva de batería que provee seguridad en casos de crisis de energía. La combinación de recursos renovables tiene muchos beneficios positivos para propietarios. Entre ellos: a) Producción de energía aumentada y constante. b) Menos espacio requerido para instalación. Una correlación natural negativa existe entre la generación de energía eólica y solar: cuando uno está alto, el otro está bajo. La diferencia más obvia es entre día y noche, pero en una gran escala, los cambios de estación son igualmente importantes. Días cortos y alta velocidad promedia del viento limitan la producción solar durante los meses del invierno, pero días largos con amplia luz solar en el verano son favorables para la energía solar. Estos factores son muy importantes para un sistema de reserva de batería. En este tipo de sistema, la energía capturada en las baterías tiene que ser recargada más frecuentemente que lo que podría ser posible con solo un sistema solar. Esto es especialmente verdadero en lugares con variancia estacional extrema. Los propietarios de casas también se benefician cuando producen energía extra, que no solamente mantiene las costos de energía bajos, pero puede también puede ser vendida a la red para conseguir un beneficio neto. La segunda ventaja está relacionada al espacio físico requerido por sistemas de energía renovable la “huella de densidad de energía” en el lenguaje industrial.
5.4 Biofertilizantes.
Estos son preparados que contienen células vivas o latentes de cepas microbianas eficientes fijadoras de nitrógeno, solubilizadoras de fósforo o potenciadoras de 49
diversos nutrientes, que se utilizan para aplicar a las semillas o al suelo, con el objetivo de incrementar el número de estos microorganismos en el medio y acelerar los procesos microbianos, de tal forma que se aumenten las cantidades de nutrientes que pueden ser asimilados por las plantas o se hagan más rápidos los procesos fisiológicos que influyen sobre el desarrollo y el rend imiento de los cultivos. Estas sustancias microbianas son aplicadas a los suelos para desempeñar funciones específicas, las cuales benefician la productividad de las plantas, incluyendo la absorción de agua y nutrientes, la fijación de nitrógeno, la solubilización de minerales, la producción de estimuladores de crecimiento vegetal y el biocontrol de patógenos. Además, pueden utilizarse en los cultivos anuales, las praderas de gramínea y leguminosas, hortalizas y frutales. Tipos Biofertilizantes
Bioestimuladores : Es el producto que contiene células vivas o latentes de
cepas microbianas previamente seleccionadas, que se caracterizan por producir sustancias fisiológicamente activas (auxinas, giberelinas, citoquininas, aminoácidos, péptidos y vitaminas) que al interactuar con la planta promueven o desencadenan diferentes eventos metabólicos en función de estimular el crecimiento, el desarrollo y el rendimiento de cultivos económicos. Biofertilizantes utilizados en la agricultura
Micorrizas: son simbiosis entre hongos y raíces de plantas superiores donde
la planta suministra carbohidratos al hongo y éste a su vez contribuye a la absorción de nutrientes y agua por el vegetal. Azotobacter: son bacterias que poseen un complejo enzimático capaz de reducir el nitrógeno del aire a amonio para ser asimilado por las plantas.
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Fosforina: son bacterias del género bacillus que tienen la cualidad de
producir ácidos orgánicos, enzimas y otras sustancias capace s de solubilizar el fósforo del suelo y ponerlo a disposición de la planta.
Ventajas de los biofertilizantes
Su costo es 90 por ciento menor a los químicos; aprovechan los microorganismos de la tierra para que la planta asimile mejor los nutrientes; controlan patógenos biológicamente y contribuyen a la conservación y mejoramiento del medio ambiente. Principales mecanismos de acción de los biofertilizantes y bioestimuladores Fijación biológica del dinitrógeno
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CONCLUSIÓN
Todas las definiciones de biofertilizante coinciden con los siguientes elementos: es una sustancia que contiene microorganismos vivos, los cuales, cuando se aplican a semillas, superficies de plantas o suelos, colonizan la rizosfera o el interior de la planta, y promueven el crecimiento al incrementar el suministro o la disponibilidad de nutrientes primarios a la planta huésped. La acción de introducir hongos y/o bacterias a la semilla, al suelo o a los sistemas de riego en cultivos de leguminosas, gramíneas, hortalizas y frutales, principalmente, se le conoce como inoculación. Generalmente los beneficios se traducen en mayor desarrollo de la raíz y rendimiento en el grano. Los resultados a través del tiempo son suelos más ricos en contenidos de materia orgánica y nutriente (nitrógeno, fósforo, potasio, azufre, calcio, entre otros).
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BIBLIOGRAFÍA
http://contaminacion.geoscopio.com/medioambiente/temas/tema9/9tra tprevio.php http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=60826207
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UNIDAD III “EVALUACIÓN”
UNIDAD IV “EVALUACIÓN”
UNIDAD V “EVALUACIÓN”
