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Curso de Tecnologia de Limpias
 

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Curso completo de tecnologia de limpias y recursos renovables, ITESI Ext. Abasolo. Ag-Dic 2011

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    Curso de Tecnologia de Limpias Curso de Tecnologia de Limpias Presentation Transcript

    • TECNOLOGÍA DE LIMPIAS Y RECURSOS RENOVABLESAgosto – Diciembre 2012 Desarrollado por:7º Semestre M. en E. IBQ. Erick R. López Almanza.Ingeniería Ambiental erlopez@itesi.edu.mx
    • Temario
    • Aportación de la asignatura al perfil del egresado• Coordina y participa en equipos multidisciplinarios que atiendan los problemas ambientales, considerando la generación y uso de tecnologías limpias, así como energías alternativas.
    • Objetivos generales del curso• El alumno conocerá y aplicará técnicas de minimización de residuos, reciclado y revalorización de subproductos, redes de intercambio de materia y sistemas de cogeneración para la optimización de procesos, desde un enfoque ambiental y económico, incluyendo recursos y energías alternativas.
    • Evaluación % de % de % de Indicadores Evaluación 1 Evaluación 2 Evaluación 21.- Examen 60 60 402.- Tareas 10 10 103.- Puntualidad 20 20 20y asistencia7.- Trabajo 10 10 30
    • Fechas de exámenesParcial Ordinario Regularización Del 10/09/2012 al Del 01/10/2012 al 1 15/09/2012 06/10/2012 Del 15/10/2012 al Del 05/11/2012 al 2 20/10/2012 10/11/2012 Del 19/11/2012 al Del 26/11/2012 al 3 24/11/2012 01/12/2012
    • Reglas del curso• Solo habrá 12 minutos de tolerancia para entrar a clase.• Si entran cuando se esta pasando lista se tomara cono retardo.• Después de los 12 minutos de plazo, esta prohibido entrar al salón• Tres retardos se convierten automáticamente en una falta, estos retardos y esta falta no se quitan ni con justificante• Si acumulan 5 faltas (no justificadas) pierden derecho a examen parcial• En clase los celulares deberán estar apagados o en modo de vibración
    • • Para poder presentar examen de regularización deberán de haber obtenido una calificación minina de 30 en el PARCIAL• Quien llegue a reprobar el tercer parcial, el examen de regularización de dicho parcial será un examen general del curso.• Las tareas se entregan a la clase siguiente• Trabajos de investigación se entregan dos días después a menos que se diga otra cosa• Los trabajos de investigación y exposiciones deberán de estar referenciados en formato APA, revisar la siguiente liga para ver ejemplos de cómo se hace esto: http://serviciosva.itesm.mx/cvr/investigacion/doc0142.htm
    • • Están prohibidas las paginas de: buenastareas.com, rincondelvago.com, monografias.com, Wikipedia, etc. para trabajos de investigación• Cualquier duda con la calificación, deberá de resolverse minino 1 día después de entregado el examen
    • Lineamientos para la selección de sitios Web de interés académico• Los sitios web son una fuente de información muy rica siempre y cuando sepa cómo utilizarse. A continuación se te presentan algunos criterios que te permitirán evaluar el recurso web para ser utilizado como material de consulta confiable:
    • CRITERIO DESCRIPCIÓN En el sitio se puede identificar claramente quien es el responsable intelectual de Autoridad. la información y/o que institución lo auspicia Exactitud y El autor del sitio brinda su información de contacto y la información en el sitio es utilidad precisa, exacta y relevante al tema que se aborda. Es fácilmente accesible, navegable, su estructuración es adecuada e incluyeAccesibilidad enlaces de interés y dado su contexto académico difícilmente será removido de la web. El sitio es de reciente creación y/o está en actualización constante en cuanto a Actualidad contenidos y enlaces. Cuenta con amplitud de información en cuanto a cantidad y calidad. No requiere Cobertura un software especial para verla o se lo brinda el mismo sitio. Es gratuito y libre de uso. La información es presentada de manera objetiva sin sesgo alguno y busca brindarObjetividad información pertinente. El sitio garantiza la privacidad de los datos personales y las transacciones que Seguridad ofrece el sitio para el usuario que lo visita.
    • • Por ningún motivo de aceptarán referencias bibliográficas de páginas como wikipedia, monografías, rincón del vago, o cualquier otra página en donde los datos del autor o la información incluida no puedan ser corroborados, ni exista una revisión profesional respaldada por alguna organización o institución reconocida y en el caso de sitios como Slideshare, Scribd, Blogs, etc. solo se confiara en aquellos sitios que muestren claramente el nombre y apellido del autor intelectual (Ojo¡¡ no el nickname), la fecha de publicación, nombre del documento consultado, forma de contactar al autor. ¿DUDAS?
    • 1. LOS RECURSOS, ENERGÍA, ECONOMÍA Y MEDIO AMBIENTE.1.1 Clasificación.• El medio ambiente comprende el conjunto formado por las condiciones exteriores al ser humano y el resto de los seres vivos dentro de las cuales se desenvuelven.
    • • En la naturaleza existen recursos naturales que son utilizados por las personas para satisfacer sus necesidades básicas.• Pero hay que tener presente que la seguridad económica de un país, depende de la sabia administración que se haga de sus recursos naturales.
    • ¿POR QUÉ SON IMPORTANTES LOS RECURSOS NATURALES?• Los recursos naturales hacen posible la satisfacción de las necesidades vitales como la alimentación, el vestido, el calzado, la salud y la vivienda• Podemos clasificar los recursos naturales en dos grandes grupos: recursos naturales renovables y recursos naturales no renovables.
    • • Los recursos naturales renovables son aquellos que se renuevan en períodos más o menos cortos, y pueden ser afectados levemente por la acción humana, como por ejemplo, la radiación solar o la energía de las mareas.• Pero no por eso significa que estos no puedan ser afectados, también son vulnerables al abuso, como ocurre con los suelos y la vegetación.
    • • Los recursos naturales no renovables son aquellos cuyos procesos de formación tarda miles de millones de años, podemos decir que son finitos y su explotación conduce al agotamiento, tal es el caso de los minerales como el hierro, el petróleo, el carbón y el oro.
    • ¿ LOS RECURSOS RENOVABLES SE PUEDEN UTILIZAR PARA LA GENERACIÓN DE ENERGÍA?• Si, en el caso de los recursos renovables se genera: Energía eólica Energía solar Energía hidroeléctrica• Y en el caso de los recursos no renovables: Leña Carbón Petróleo
    • ¿ Y A TODO ESTO, QUE ES LA ENERGÍA?• La energía se puede definir como; la capacidad de un sistema físico para realizar trabajo.• La materia posee energía como resultado de su movimiento o de su posición en relación con las fuerzas que actúan sobre ella.• Se manifiesta en varias formas, entre ellas la energía mecánica, térmica, química, eléctrica, radiante (o de luz) o atómica
    • • Todas las formas de energía pueden convertirse en otras formas mediante los procesos adecuados.• Para su estudio, los distintos tipos de energía se clasifican en: ENERGÍAS RENOVABLES ENERGÍAS NO RENOVABLES
    • ENERGÍAS RENOVABLES• Las energías renovables, también llamadas energías alternativas o blandas, engloban una serie de fuentes energéticas que en teoría no se agotarían con el paso del tiempo.• Estas fuentes serían una alternativa a otras tradicionales y producirían un impacto ambiental mínimo
    • • Las energías renovables comprenden: la energía solar, la hidroeléctrica, la eólica, la geotérmica y la procedente de la biomasa
    • ENERGÍAS NO RENOVABLES• Estas energías comprenden aquellas fuentes energéticas que si tienen un punto limite de producción, en otras palabras, energías cuyo tiempo de vida tiene un fin.• Se caracterizan de las anteriores por el hecho de que los efectos sobre el ambiente son mayores.
    • 1.2 EFICIENCIA ECOLÓGICA YECONOMÍA DEL APROVECHAMIENTO.¿Cómo llegamos al punto de estarquedándonos sin recursos quesostienen nuestro estilo de vida yotros que sostiene nuestra vidamisma?
    • • En la primera etapa de la revolución industrial (1750-1820), el surgimiento de la manufactura en gran escala determino que la productividad del trabajo en Inglaterra se incrementará en un 100%.• Sin embargo la revolución no solo cambio la manera como trabajábamos , sino que transformo nuestro modo de vida, la manera como pensábamos sobre nosotros mismos y la forma como veíamos el mundo.
    • • No paso mucho tiempo antes de que innovaciones tales como la cadena de ensamblaje se extendieran a otros países, la industria estaba en auge y de la misma manera habían subido los niveles materiales de vida.• A medida que la expansión industrial continuaba en el siglo XX, la expectativa de vida se doblaba, el analfabetismo disminuyo, y surgieron beneficios inimaginables en forma de productos.
    • • Con esta clase de éxito no es de extrañar que los efectos secundarios de la exitosa historia de la era industrial pasaran en gran parte desapercibidos, los cuales se fueron acumulando continuamente desde su propio principio.
    • ¿Y CUALES FUERON LOS PRIMEROS EFECTOS?• En el siglo XIX, el nivel de consumo de combustibles fósiles en Inglaterra aumento dramáticamente, lo mismo paso con la contaminación del agua y del aire.• A finales de ese siglo, la niebla londinense, se encontraba compuesta por partículas provenientes de la quema de carbón, lo que origino una epidemia de enfermedades respiratorias que antes solo se daba en comunidades maneras.
    • • Hacia 1952, la calidad de aire de Londres era tan mala, que la “Gran neblina” (cuatro días de aire toxico atrapado sobre la ciudad), acabo con la vida de mas de 4000 personas y obligo al gobierno a establecer de regulaciones sobre la contaminación del aire.
    • • Otros efectos secundarios siguieron sin ser vistos, en el Reino Unido, las emisiones de invisibles de CO2, pasaron de cero a mas de un millón de toneladas por año.• Y en EU, durante el siglo XX, la cantidad de combustibles fósiles aumento tanto que hacia finales del siglo las emisiones de carbono sumaban anualmente casi 2000 millones de toneladas, prácticamente 7 toneladas per cápita.
    • 1.3 RECURSOS ENERGÉTICOS. ¿Como están las condiciones de los recursos no renovables?• En un estudio comisionado por el gobierno de los EU, la industria petrolera de EU, informo que los suministros mundiales de petróleo y gas no podrán abastecer la creciente demanda global en los próximos 25 años.• Esto llevara a un alza continua en los precios del petróleo, en el 2000 el precio del barril era de $25 y el 2007 aumento a $100, además de los altos precios, también se incrementaría la escases y la inestabilidad social.
    • ¿Y QUIEN CONSUME TANTO PETRÓLEO Y POR QUE?• Estados Unidos consume aprox. 20 millones diarios de barriles de petróleo, esto representa el 25% de consumo mundial de petróleo, aprox. el 80% del petróleo que consume EU es importado.• China consume 6 millones diarios de barriles de petróleo .• Japón, consume 5 millones diarios de barriles de petróleo
    • • Otros recursos no renovables que cada día están mas escasos incluyen: el zinc, el cobre y el iridio, los cuales se utilizan en computadoras, teléfonos celulares, televisores, etc.• El carbón, aunque es relativamente abundante, constituye la mayor fuente de contaminación atmosférica ya que también incluye cantidades sustanciales de elementos sumamente tóxicos como el mercurio.
    • ¿Y EN EL CASO DE LOS RECURSOS RENOVABLES?• Calidad del agua potable: mas de una quinta parte de la población mundial, no tiene acceso a agua potable limpia, mas o menos dos tercios del agua que usamos se destina para agricultura, y su mayor contaminante son los residuos de pesticidas y fertilizantes.• La capa fértil del suelo: la superproducción a causado que la degradación severa o extrema de mas de 1000 millones de hectáreas en los últimos 25 años
    • • Pesca: mas del 70% de las áreas pesqueras mundiales son explotadas excesivamente, muchas especies están tan agotadas que pronto sus poblaciones no podrán recuperarse.• Esto afectara la industria pesquera, arruinando las economías, aumentando el numero de desempleados
    • • Bosques: en los últimos 50 años, mas de una tercera parte de los bosques del mundo han desaparecido, su perdida, afecta la vida de las comunidades y reduce la tasa a la que el CO2 es absorbido por la atmosfera.
    • 1.4 LIMITACIÓN DE LOS RECURSOS CONVENCIONALES Y SU PROBLEMÁTICA.• Hasta no hace mucho tiempo, dependíamos de lo que se conoce como biomasa para satisfacer nuestras necesidades energéticas, usábamos como combustible la madera y elementos combustibles de distintos tipos, para el transporte nos ayudábamos de animales, usábamos la energía hidráulica y también la eólica en el caso de los molinos
    • • La revolución industrial trajo consigo la maquina de vapor, esto aumento el consumo de combustible fósiles, fundamentalmente carbón de piedra, rápidamente se unió el gas y posteriormente el petróleo, la energía nuclear se incorpora alrededor de la década de los 50’s
    • • Rápidamente nos volvimos dependientes del petróleo como principal fuente energética casi en un 85% y el resto que se usa proviene de la energía hidráulica y la nuclear casi en la misma proporción.• Con excepción de la energía hidráulica el resto son energía del tipo no renovable.
    • • El consumo de casi 70% de esta energía lo hace solo el 25% de la población mundial esto implica que alrededor de 2000 millones de personas no tiene acceso a energías del tipo comercial
    • • Nuestra dependencia al petróleo se puso de manifiesto en 1973, cuando se desencadena lo que se conoce como la crisis del petróleo.• Cuando la OPEP, aumento el precio del petróleo e impidió las exportaciones a ciertos países causando una recesión en estos.• La siguiente crisis ocurrió 6 años después, aumentando el precio del petróleo en forma notable en cuatro ocasiones.
    • • Estas crisis pusieron de manifiesto la necesidad de generar nuevas fuentes de energías y dar un impulso importante al desarrollo de las energías no convencionales y/o renovables.• En la forma que el mundo consume energía, y teniendo en cuenta los recursos existentes es evidente que el recurso energético del cual dependemos se acabará.
    • • La disponibilidad energética permitió aumentar la actividad económica y dio lugar a conceptos tales como que el crecimiento debe ir asociado de un aumento del consumo energético.
    • • En países en vías de desarrollo o considerados en vías de desarrollo, implicaría incrementar de forma considerable la generación de energía si se desea un desarrollo importante, eso conduce a destinar inversiones en el sector energético.
    • • Este esquema, que se repite para los países en vías de desarrollo; no puede sostenerse en el tiempo debido a las consecuencias del tri-dilema energético • El consumo de energía se ha incrementado • Existe una escasez de energía. • Existe una falta de inversiones y de previsiones para todo el sector energético en general
    • ¿COMO AFECTA AL MEDIO AMBIENTE LA GENERACIÓN DE ENERGÍA?• El medio ambiente es afectado por: Contaminación del aire por combustibles fósiles en centrales térmicas, estas emiten gases y partículas a la atmósfera. Las emisiones de CO2 conducen a cambios climáticos, en particular el efecto invernadero. Las centrales hidroeléctricas alteran el ecosistema. Contaminación del agua y contaminación térmica en centrales que son refrigeradas por depósitos de agua. Contaminación radioactiva por las centrales térmicas nucleares, generación de residuos, accidentes, etc.
    • • Esta generación de energía a partir de combustibles fósiles ha generado diversos escenarios posibles a futuro con respecto a la generación de emisiones de CO2 y al crecimiento de población y como las condiciones ambientales pueden soportar esa cantidad de población.• Los siguientes escenarios fueron desarrollado en 1988
    • • En el escenario del consenso, presupone un aumento del consumo del gas y carbón mientras que en el escenario del mundo viable se hace un gasto racional de la energía con un importante aumento de las renovables, disminuyendo drásticamente la emisión de CO2
    • • En el caso del panorama viable se hace un uso racional de los recursos, se distribuye un poco más equitativamente estos recursos, se generan estrategias para reducir el impacto sobre el medio ambiente.• Con este escenario, el planeta está en condiciones de soportar alrededor de 5 veces más población que la actual
    • 1.5 RECURSOS ENERGÉTICOS RENOVABLES.• Los recursos energéticos son el conjunto de medios con los que los países del mundo intentan cubrir sus necesidades de energía.• Y en el caso de los recursos energéticos renovables, estos comprenden fuentes alternativas para la generación de energía teniendo como base los recursos naturales renovables.
    • • Durante la década de 1970, el mundo empezó a ser consciente de que los recursos de energía tienen un límite.• Por lo que se creía que a largo plazo era posible que las prácticas de conservación de energía proporcionaran el tiempo suficiente para explorar nuevas posibilidades tecnológicas
    • • Algunas de los posibles fuentes de energía alternativa son: la solar, eólica, hidráulica, biomasa forestal, combustión de residuos sólidos, oceánica y nuclear
    • Energía Solar• Este tipo de energía es la que obtenemos directamente del sol, la energía solar produce otros tipos de energía.• Por ejemplo, al calentar el aire de la atmosfera crea las diferentes corrientes de viento lo que crea la energía eólica; del mismo modo origina el ciclo del agua y provoca la energía hidroeléctrica, calienta la tierra, los océanos, etc.
    • • Para poder usar este tipo de energía se requiere de dispositivos artificiales llamados colectores solares, diseñados para recolectar esta energía.
    • • La energía, una vez recogida, se emplea en procesos térmicos o fotoeléctricos, o fotovoltaicos.• En los procesos térmicos, la energía solar se utiliza para calentar un gas o un líquido que luego se almacena o se distribuye.• En los procesos fotovoltaicos, la energía solar se convierte en energía eléctrica sin ningún dispositivo mecánico intermedio
    • • Para los procesos térmicos, los colectores pueden ser de placa plana y los colectores de concentración: que son dispositivos que reflejan y concentran la energía solar incidente sobre una zona receptora pequeña.
    • • En nuestro país la aplicación de este tipo de energía se encuentra a nivel de investigación, con vistas a la instalación de una planta que opere bajo las condiciones climatológicas que prevalecen al norte del golfo de México.
    • ENERGÍA HIDROELÉCTRICA• Este tipo de energía se obtiene de la caída del agua desde cierta altura a un nivel inferior donde están colocadas unas ruedas hidráulicas o turbinas lo que provoca el movimiento de estas generando energía mecánica que se puede transformar en energía eléctrica.
    • • La hidroelectricidad es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivación, y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad
    • • Todo ello implica la inversión de grandes sumas de dinero, por lo que no resulta competitiva en regiones donde el carbón o el petróleo son baratos, aunque el coste de mantenimiento de una central térmica, debido al combustible, sea más caro que el de una central hidroeléctrica.• Sin embargo, el peso de las consideraciones medioambientales centra la atención en estas fuentes de energía renovables.
    • ALGUNOS DATOS…– Los principales productores de hidroelectricidad son Canadá y EU.– Canadá obtiene un 60% de su electricidad de centrales hidráulicas.– En todo el mundo, la hidroelectricidad representa aproximadamente la cuarta parte de la producción total de electricidad– Los países en los que constituye la fuente de electricidad más importante son: Noruega (99%), República Democrática del Congo (97%) y Brasil (96%)
    • ENERGÍA GEOTÉRMICA• Esta energía proviene del calor que genera la Tierra. Concretamente entre la corteza y el manto superior por efecto del magma ardiente.• Esta energía geotérmica se transfiere a la superficie por difusión, por movimientos de convección en el magma y por circulación de agua en las profundidades• Sus manifestaciones hidrotérmicas superficiales son, entre otras, los manantiales calientes, los géiseres y las fumarolas
    • ENERGÍA EÓLICA• Es la energía producida por el viento. La primera utilización de la capacidad energética del viento la constituye la navegación a vela.• En los parques eólicos el viento se usa de dos formas, mediante el uso de turbinas acopladas a los ventiladores, estas se mueven por acción del viento generando energía mecánica que se transforma en energía eléctrica, esto cuando las condiciones de las corriente de aire lo permiten.
    • • La otra forma mediante la cual se utiliza la energía eólica es mediante el uso de acumuladores acoplados a los ventiladores con los cuales se acumula la electricidad de modo que se puede utilizar cuando las condiciones del aire no son las adecuadas.
    • BIOMASA• Es un combustible energético que se obtiene directa o indirectamente de recursos biológicos.• La energía de biomasa que procede de la madera, residuos agrícolas y estiércol, continúa siendo la fuente principal de energía de las zonas en desarrollo• En algunos casos también es el recurso económico más importante, como en Brasil, donde la caña de azúcar se transforma en etanol, y en la provincia de Sichuan, en China, donde se obtiene gas a partir de estiércol.
    • • Existen muchísimos proyectos de investigación que pretenden conseguir un desarrollo mayor de la energía de biomasa, sin embargo, la rivalidad económica que plantea con el petróleo es responsable de que dichos esfuerzos se hallen aún en una fase temprana de desarrollo
    • II. TECNOLOGÍAS BÁSICAS DE REDUCCIÓN, RECICLADO Y RECUPERACIÓN DE RESIDUOS.2.1 Minimización de residuos.• La minimización de residuos se define como cualquier actividad que reduzca la cantidad de residuos generados o producidos en un negocio o una empresa.
    • • ¿CÓMO SE LOGRA?• Mediante la adopción de medidas organizativas y operativas destinadas a disminuir la cantidad y peligrosidad de los subproductos y contaminantes que precisan un tratamiento o eliminación final.• Estos objetivos se consiguen mediante:• Reducción en origen• Reciclaje de subproductos• Recuperación de componentes o recursos• A los que también agregaremos, la reutilización
    • ¿CÓMO SE REALIZA UNA CORRECTA GESTIÓN DE LOS RESIDUOS?• El tratamiento que se les da a los residuos es lo que diferencia un sistema de gestión de los residuos adecuado de otro que no lo es.• Por ejemplo, aquellos tratamientos que se basan en la destrucción de los residuos sin aprovechamiento alguno, como la incineración sin recuperación energética y el vertido se consideran como no adecuados desde un punto de vista medioambiental
    • • Mientras que otros sistemas de gestión constituyen formas de obtener un rendimiento de los residuos a la vez que permiten su reincorporación a los ciclos productivos.
    • • De este modo se obtiene un aprovechamiento más óptimo de los recursos naturales, minimizando el impacto sobre el medio ambiente, al reducir la contaminación que generaban los otros sistemas.
    • • La gestión de los residuos trata de contemplar todos los aspectos implicados, dando una respuesta integral que permita una solución aceptable del problema desde el punto de vista medioambiental.• Estos aspectos son: – Social – Cultural – Económico – Ambiental – Energético – Jurídico
    • ¿POR QUÉ SE VOLVIÓ NECESARIO QUE LAS EMPRESAS HAGAN MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS?• Legislación más exigente• Dificultad técnica para eliminar algunos residuos• Prohibición de ciertas técnicas• Opinión pública contraria a ciertas instalaciones• Control más estricto de su cumplimiento• Aumento del coste de tratamiento y eliminación
    • • Mejora de imagen tanto de la empresa como del medio ambiente• Mejora en la calidad de productos y medio ambiente• Las industrias asumen que los problemas de emisiones y residuos les competen
    • ¿ Y QUE MOTIVA A LAS EMPRESAS A ESTABLECER UN SISTEMA DE MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS?• Conocimiento de resultados positivos en empresas análogas.• Problemas ambientales no resueltos con una gestión clásica• Cuidado de la imagen ambiental de la empresa• Imposición por ley• Resultado de una auditoría• Aplicación previa de buenas prácticas
    • • Pero no es tan simple establecer un programa de gestión de residuos en una empresa por diferentes obstáculos como por ejemplo…
    • • Política y características de la empresa• Cuestiones de tipo económico• Falta de información• Obstáculos tecnológicos• Obstáculos de tipo administrativo
    • ENTRE LAS ACTIVIDADES TÍPICAS DEMINIMIZACIÓN DE RESIDUOS ESTÁN…• Conservación de energía• Conservación del agua utilizada• Reutilización y reducción de empaques• Manejo del tiempo• Recuperación de recursos• Formas nuevas de mirar los procesos• Cambios en los materiales
    • BENEFICIOS DE LA MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS• Cuidado del medio ambiente• Ahorro directo de costos• Ahorro indirecto de costos• Cumplimiento de las leyes ambientales• Valor recuperado• Seguridad en el trabajo• Orgullo empresarial• Ventaja tecnológica
    • • Valoración del cliente• Respeto de la comunidad• Apoyo de los accionistas de la empresa• Ventaja competitiva
    • TÉCNICAS DE MINIMIZACIÓN
    • • Como podemos ver un programa de minimización de residuos que se extiende desde el desarrollo del producto hasta su disposición final
    • ESTRUCTURA DE UN PLAN DE MINIMIZACIÓN• Un plan de minimización consta de 10 pasos, los cuales son:i. Compromiso de los administradores, liderazgo y valoresii. Organización, responsabilidad, compromiso.iii. Dividir la planta en áreas lógicasiv. Desarrollar y entrenar los equipos de cada áreav. Estimación de los residuos, conocer los residuos
    • vi. Establecer costosvii. Definir objetivos y prioridadesviii. Análisis y planificación de minimización de residuos. Desarrollar un plan basado en los objetivos y las prioridades.ix. Cronograma de implementación y asignación de responsabilidadesx. Seguimiento del progreso
    • • De estos 10 pasos, aunque todos son importantes, se le debe de dar mayor énfasis a:1. Planificación y Organización2. Elaboración e implantación del plan3. Seguimiento de las medidas implantadas
    • 1.- PLANIFICACIÓN Y ORGANIZACIÓN• Apoyo clave de la empresa – Definir objetivos – Beneficios y coste del plan• Crear puesto de responsable de minimización• Realizar auditoría de residuos y emisiones orientada a la minimización
    • • Formar equipo de trabajo – Implicar todos los departamentos de la empresa – Coordinar con otros planes existentes• Implicar a todos los trabajadores de la empresa – Formación – Motivación
    • 2.- PLAN DE MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS Y EMISIONES• ETAPAS:• Clasificar los flujos (Según prioridades)• Identificar opciones de minimización existente• Evaluar su viabilidad – Factibilidad técnica – Viabilidad económica – Aspectos intangibles
    • • Seleccionar la mejor alternativa para cada flujo• Implantar las opciones seleccionadas
    • BALANCE DE MATERIA
    • 3.- SEGUIMIENTO DE LAS MEDIDAS IMPLANTADAS• Objetivos : – Detectar desviaciones respecto al proyecto original – Justificar eficacia de la inversión – Mantener motivación en los empleados – Revisar y actualizar el plan
    • • Métodos para medir resultados – Medida de los residuos y emisiones generados – Medida de materiales empleados – Variación en la generación de determinados contaminantes – Control de cambios en la producción – Medida a nivel de proceso
    • • El mejor conocimiento de los residuos y de sus causas en una empresa proviene de los mismos trabajadores y son ellos los que generalmente pueden descubrir las mejores soluciones una vez que sean entrenados para hacerlo
    • • Todo proceso de minimización origina costos, ya sean directos o indirectos, los cuales incluyen: – Transporte – Disposición final – Impuestos por disposición final – Renta de equipos – Cargos por servicios – Almacenamiento – Tratamiento – Contenedores especiales – Permisos – Costos escondidos
    • 2.2 PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA (PML)• ¿Qué es la Producción Más Limpia?• La Producción Más Limpia se define como la aplicación continua de una estrategia ambiental preventiva integrada a los procesos, productos y servicios para aumentar la eficiencia global y reducir los riesgos para los seres humanos y el medio ambiente.
    • • En los procesos de producción, la Producción Más Limpia aborda el ahorro de materias primas y energía, la eliminación de materias primas tóxicas y la reducción en cantidades y toxicidad de desechos y emisiones.
    • • En el desarrollo y diseño del producto, la Producción Más Limpia aborda la reducción de impactos negativos a lo largo del ciclo de vida del producto: desde la extracción de la materia prima hasta la disposición final.
    • • En los servicios, la Producción Más Limpia aborda la incorporación de consideraciones ambientales en el diseño y entrega de los servicios.• ¿Les suena conocido esto?
    • • En otras palabras la Producción Más Limpia es la aplicación continua de una estrategia y metodología preventivas o lo que es lo mismo establecer un plan de minimización en la industria.
    • • En este contexto es importante señalar que los administradores de una compañía son los que mejor conocen las necesidades, fallas y desventajas internas.• El conocimiento externo sólo lo ayudará a encontrar las soluciones. Desde este punto de vista, la Producción Más Limpia es ante todo una estimulación de nuevas ideas a través de una vista externa.
    • • Un proyecto de PML sigue cierta metodología y consta de los elementos siguientes:
    • COLECTA DE DATOS - FLUJO DE MASA,FLUJO DE ENERGÍA, COSTOS Y SEGURIDAD• Éste es uno de los pasos básicos más importantes, a menudo consume mucho tiempo: la descripción apropiada de la situación actual.• Mientras mejor se conozcan los procedimientos y datos reales, mejor será la aplicación de las opciones adecuadas de PML
    • REFLEXIÓN: DÓNDE Y POR QUÉ GENERAMOS DESECHOS• Después de la colecta de datos, éstos se analizan y reflejan los principios de PML.• Generación de opciones• A partir del análisis se generan las opciones de PML. Surgirán algunas nuevas, creativas y/o ya muy conocidas, teniendo como objetivo una reducción en la fuente por medio de buenas prácticas, modificación del producto o proceso, cambios orgánicos, reciclaje interno o externo
    • ANÁLISIS DE VIABILIDAD• Para las opciones seleccionadas, un estudio de viabilidad analizará la viabilidad económica, técnica y ecológica• Implementación• En este paso se implementan las opciones de PML. Ya sea después de proceder con los pasos 1 a 4, pero a menudo se llevan a cabo las opciones directamente sin el análisis de viabilidad detallado o incluso sin la generación de opciones.
    • CONTROL Y CONTINUACIÓN• Probablemente el aspecto más significativo y desafiante es el establecimiento de una forma sistemática de mejoramiento exitoso y continuo.• Aquí se necesita el control ambiental, el establecimiento de nuevas metas y objetivos y la implementación continua.
    • • Los análisis en la compañía como se usan en un programa de PML pueden usarse para cinco tipos diferentes de evaluaciones:
    • ¿POR QUÉ APLICAR PML?• La PML lleva al ahorro de costos y a mejorar la eficiencia de las operaciones.• Habilita a las organizaciones y a las empresas para alcanzar sus metas económicas mientras simultáneamente mejoran el ambiente.
    • EN GENERAL, LOS BENEFICIOS DERIVADOS DE LA PML INCLUYEN:• Optimización del proceso y ahorro de costos mediante la reducción y el uso eficiente de materias primas en insumos en general.• Mejoramiento de la eficiencia operativa de la planta.• Mejoramiento de la calidad de los productos y consistencia porque la operación de la planta es controlada y por ende más predecible.
    • • La recuperación de algunos materiales de los subproductos.• Reducción de residuos y, por ende, reducción de costos asociados a su correcta disposición• Menores primas de seguros.• Mejoramiento de la imagen de la empresa ante clientes, proveedores, socios, comunidad, entidades financieras, etc.
    • • Incremento en la productividad mediante la optimización de procesos.• Integración de los conceptos: protección ambiental y productividad de recursos.• Cumplimiento con la normatividad• Mejoramiento de imagen pública
    • • Pero aun así, con estos beneficios, existen ciertas barreras que impiden el establecimiento de la PML, principalmente por la resistencia al cambio como un problema cultural y por la dificultad de acceso a la información y a financiación.
    • • La siguiente figura muestra un recuento general de las estrategias que se deben aplicar cuando se implementa un proceso de PML dentro de una empresa
    • Prevención ambiental IntegradaReducción de residuos y emisiones= Reciclaje y reutilización MINIMIZACION Reducción en Reciclaje Valorización Reciclaje el origen externo energética interno Modificación Modificación PRODUCCION del producto del proceso MAS LIMPIA Buenas Cambio de Nuevaspracticas materia tecnologías
    • • La estrategia de la PML, orientada a la prevención, involucra la modificación de los procesos de producción, la tecnología, las prácticas operacionales o de mantenimiento y resultados de acuerdo con las necesidades de los consumidores en cuanto a productos y servicios más compatibles ambientalmente.
    • • La PML además de pensar en “qué hacer con los residuos”, piensa en “qué hacer para no generarlos”.
    • • Las técnicas más comúnmente utilizadas dentro del marco de la Producción Más Limpia: – Buenos procedimientos de operación – Sustitución de materiales – Cambios tecnológicos – Reciclaje interno – Rediseño de productos
    • PRIORIDAD AMBIENTAL Y ECONÓMICA
    • SECUENCIA DE ESTABLECIMIENTO DE PROYECTOS DE P+L
    • 2.3 TECNOLOGÍAS LIMPIAS• Muchas empresas con visión de futuro han notado que la minimización de residuos y emisiones es clave para modernizar la productividad y así sobrevivir en los mercados del futuro.• Pero esto implica un profundo cambio en la cultura y en la práctica comercial, a esto se le conoce como "segunda revolución industrial”.
    • • La presión social exige cada vez más productos con calidad adecuada, con condiciones sanitarias correctas, que sean ecológicamente aceptadas y que hayan sido fabricadas en condiciones apropiadas desde el punto de vista medioambiental.
    • • Hoy en día la industria se ve obligada a desarrollar tecnologías nuevas, más eficaces, más productivas, menos contaminantes y que constituyan un ahorro respecto de las tecnologías tradicionales.
    • • A estas tecnologías se le conoce como tecnologías limpias, y pueden definirse como aquellas tecnologías que se basan en el uso de las materias primas y la energía de forma racional y que generan un impacto ambiental mínimo al fabricar productos o generar servicios.
    • • Estas tecnologías generan a su vez acciones: – anticontaminantes (procesos no contaminantes) – descontaminantes (descontaminación en procesos existentes),• Buscándose con ellas, sistemas más limpios y procesos y métodos que eviten o reduzcan la contaminación.
    • • La minimización de los residuos es un ejemplo de tecnología limpia, que consiste en una acción o conjunto de acciones destinadas a evitar la producción de contaminantes o a reducirlos en cantidad y peligrosidad.
    • •CAMBIAR MATERIAS PRIMASPREVENIR •MODIFICAR EL PROCESOREDUCIR •CONSERVAR ENERGIA •CAMBIAR EL TIPO DE PRODUCTO •REAPROVECHAMIENTO DEREUTILIZAR UN MATERIAL O PRODUCTORECICLAR •MATERIA PRIMA PARA OTRO PROCESO
    • • Como podemos ver la minimización de residuos es una solución viable para el problema de los residuos porque comprende tanto la reducción como la valorización de algunos de ellos, lo que se traduce en disminución de costos y en mejoras de la competitividad de las empresas.
    • • Pero mas importante, la prevención es la acción ideal, porque con ella se reducen tanto el consumo de materias primas y la demanda de agua y de energía, como las instalaciones de tratamiento y eliminación de residuos.
    • • La minimización “suena” bien, pero…..
    • • La realidad es muy distinta: la gran mayoría de las empresas ignoran o marginan el tema, a no ser que tengan un problema que afecte directamente a su imagen o a su economía (producción, sanciones o mercado).
    • • Las empresas ven con buenos ojos todo lo relacionado con las mejoras de mercado, de competitividad y de imagen.• El empresario se interesa por los sistemas de gestión ambiental, por la implantación de la Norma ISO 14001, por su imagen corporativa, pero le es difícil dar el paso siguiente, porque le parece prematuro y costoso.
    • • Y solamente actúa si la competencia lo hace, o si ve tan claras las ventajas que termina por convencerse.• Porque es cierto que obtener la etiqueta ecológica o implantar la Norma ISO 14001 el proceso es caro, largo y tedioso.
    • • En cuanto a la P+L, es importante anotar que esta no siempre requiere la aplicación de nuevas tecnologías y equipos, generalmente su punto de apoyo comienza simplemente con buenas prácticas de operación.
    • • Entre las técnicas más comúnmente utilizadas dentro del marco de la P+L destacan: – Buenos procedimientos de operación – Sustitución de materiales – Cambios tecnológicos – Reciclaje interno – Rediseño de productos• En otras palabras, TECNOLOGIAS LIMPIAS, con lo que podemos extender la definición a TECNICAS Y TECNOLOGIAS LIMPIAS.
    • III. COGENERACIÓN ENERGÉTICA.• ¿Qué es la cogeneración energética?• El termino de cogeneración energética se utiliza para definir aquellos procesos en los que se produce simultáneamente energía eléctrica (o mecánica) y energía calorífica útil a partir de un combustible.
    • • O en otras palabras, Producir, a partir de una sola fuente de energía (Gas Natural, Diesel, combustóleo, etc.), dos o mas tipos de energías útiles en forma secuencial: – Energía eléctrica – Energía térmica (calor y/o frío)
    • • La cogeneración es una tecnología ampliamente desarrollada e introducida en el sector industrial.• Aunque desde hace unos años se aplica con éxito en el sector de servicios.• La generación de calor y electricidad simultáneamente permite un alto grado de aprovechamiento de la energía del combustible.
    • • El gas natural es la energía primaria más utilizada para el funcionamiento de las centrales de cogeneración de electricidad calor, las cuales funcionan con turbinas o motores de gas.• No obstante, también se pueden utilizar fuentes de energía renovables y residuos como biomasa o residuos que se incineran.
    • • En un proceso de cogeneración, el calor se presenta en forma de vapor de agua a alta presión o en forma de agua caliente.• Por ejemplo, se puede utilizar el vapor caliente que sale de una turbina de producción de energía eléctrica, para suministrar energía para otros usos.
    • • Hasta hace poco lo usual era dejar que el vapor se enfriara, pero con esta técnica, con el calor que le queda al vapor se calienta agua para distintos usos.• Los sistemas de cogeneración son una alternativa eficiente a los sistemas tradicionales de utilización de la red eléctrica y de calderas
    • • Con la implementación de la ISO 14000, las empresas requieren eficientar aquellos procesos que perjudican el medio ambiente y para poder tener una garantía de exportación deben hacer lo posible por obtener estos certificados que los acrediten como empresas responsables con la ecología.
    • VENTAJAS DE LA COGENERACIÓN ENERGÉTICA• La cogeneración puede ahorrar hasta 1/3 de la energía primaria que se utiliza en un proceso industrial.• Con la cogeneración se aprovecha la energía térmica sobrante del proceso de la generación de energía eléctrica, ocasionando con ello: – una mejor utilización de los recursos energéticos y en consecuencia se mejora la eficiencia de los procesos productivos de la industria.
    • – Se reducen los costos energéticos gracias al ahorro de la energía primaria y al menor costo de operación de una planta de cogeneración.– Independencia de la red eléctrica y seguridad en el suministro ya que la energía para los procesos industriales es autogenerada.– Mayor eficiencia en la generación de energía, reducción de costos de generación, transporte y distribución de electricidad.
    • • La cogeneración no solo beneficia a los empresarios para ahorrar dinero en cuanto a sus energéticos, sino que además tiene un gran beneficio sobre el medio ambiente, ya que se genera a partir de los gases y las emisiones producidas por los generadores térmicos, con la disminución de la temperatura de salida de sus chimeneas.
    • AHORRO ENERGÉTICO.• Los sistemas de cogeneración presentan rendimientos globales del orden del 85%, en comparación con los sistemas tradicionales que tienen una eficiencia de un 52%, lo que implica que el aprovechamiento simultáneo de electricidad y calor favorece la obtención de un elevado índice de ahorro energético.
    • • Lo cual se traduce en una disminución importante de la factura energética de la empresa y sin alterar el proceso productivo.• Además si se utilizan energías residuales el ahorro energético se incrementa notablemente todavía mas, en otras palabras usando técnicas de minimización de residuos.
    • • En una central eléctrica tradicional los humos salen directamente por la chimenea, mientras que en una planta de cogeneración los gases de escape se enfrían transmitiendo su energía a un circuito de agua caliente/vapor.• Una vez enfriados los gases de escape pasan a la chimenea.
    • • Las centrales de cogeneración de electricidad- calor pueden alcanzar un rendimiento energético del orden del 90%.• El procedimiento es más ecológico, ya que durante la combustión el gas natural libera menos dióxido de carbono (CO2) y óxido de nitrógeno (NOX) que el petróleo o el carbón.
    • • El desarrollo de la cogeneración podría evitar la emisión de 258 millones de toneladas de CO2 en 2020 en la UE, ayudando a cumplir los objetivos fijados en el Protocolo de Kioto.
    • CON LA COGENERACIÓN ENTONCES SE…• Ahorra energía y mejora la seguridad del abastecimiento.• Disminuye las pérdidas de la red eléctrica, especialmente porque las centrales de cogeneración se suelen situar próximas a los lugares de consumo• Aumenta la competencia entre los productores• Permite crear nuevas empresas• Se adapta bien a las zonas aisladas o ultraperiféricas
    • CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE COGENERACIÓN• Los sistemas de cogeneración pueden clasificarse de acuerdo con el orden de producción de electricidad y energía térmica en: – Sistemas superiores (Topping Cycles) – Sistemas inferiores (Bottoming Cycles)
    • • Los sistemas superiores, son los sistemas de cogeneración más usados, en estos una fuente de energía primaria (como el gas natural, diesel, carbón u otro combustible similar) se utiliza directamente para la generación de energía eléctrica en el primer escalón (el primer proceso productivo).
    • • A partir de la energía química del combustible se produce un fluido caliente que se destina para generar la energía mecánica y la energía térmica resultante, el denominado calor residual como vapor o gases calientes, es suministrada a los procesos industriales ya sea para secado, cocimiento o calentamiento, que constituyen el segundo escalón.
    • • Este tipo de sistemas se utiliza principalmente en la industria textil, petrolera, celulosa y papel, cervecera, alimenticia, azucarera, entre otras, donde sus requerimientos de calor son moderados o bajos con temperaturas de 250 C a 600 C.
    • • En los sistemas inferiores, la energía primaria se utiliza directamente para satisfacer los requerimientos térmicos del proceso del primer escalón y la energía térmica residual o de desecho, se usará para la generación de energía eléctrica en el segundo escalón.
    • • Los ciclos inferiores están asociados con procesos industriales en los que se presentan altas temperaturas como el cemento, la siderúrgica, vidriera y química.• En tales procesos resultan calores residuales del orden de 900 C
    • Clasificación de Sistemas de Cogeneración en base al uso• Cogeneración para servicio público – Construida y operada por el sector público incluyendo empresas privadas suministradoras de energía eléctrica – Unidades de gran capacidad, el vapor se emplea para ciclo combinado, calefacción o enfriamiento a gran escala o desalinización• Cogeneración Industrial – Operada por conveniencia de propietario – El vapor se emplea en diversos usos industriales; la capacidad es mediana
    • • Recuperación de calor de bajo nivel – Usualmente se trata de un sistema de pequeña capacidad y bajo costo para convertir de manera eficiente energía de baja calidad a electricidad
    • • Otra clasificación generalmente empleada, y quizá la más utilizada, para los sistemas de cogeneración, es la que se basa en el motor principal empleado para generar la energía eléctrica.• Así tenemos: – Cogeneración con turbina de vapor – Cogeneración con turbina de gas – Cogeneración con ciclo combinado – Cogeneración con motor alternativo
    • COGENERACIÓN CON TURBINA DE VAPOR• En estos sistemas, la energía mecánica se produce por la expansión del vapor de alta presión procedente de una caldera convencional.• El uso de esta turbina fue el primero en su tipo para cogeneración.
    • • Actualmente su aplicación ha quedado prácticamente limitada como complemento para ciclos combinados o en instalaciones que utilizan combustibles residuales, como biomasa o residuos que se incineran.• La aplicación conjunta de una turbina de gas y una turbina de vapor es lo que se denomina " Ciclo Combinado".
    • COGENERACIÓN CON TURBINA DE GAS• En los sistemas con turbina de gas se quema combustible en un turbogenerador, cediendo parte de su energía para producir energía mecánica.• Su rendimiento de conversión es inferior al de los motores alternativos, pero presentan la ventaja de que permiten una recuperación fácil del calor, que se encuentra concentrado en su práctica totalidad en sus gases de escape, que está a una temperatura de unos 500ºC, idónea para producir vapor en un generador de recuperación
    • COGENERACIÓN CON MOTOR ALTERNATIVO• Utilizan gas, gasóleo o fuel-oil como combustible. Son muy eficientes eléctricamente, pero son poco eficientes térmicamente.• El sistema de recuperación térmica se diseña en función de los requisitos de la industria y en general se basan en la producción de vapor a baja presión, aceite térmico y en el aprovechamiento del circuito de alta temperatura del agua de refrigeración del motor.
    • Generación Convencional
    • Sistemas de cogeneración
    • CALCULO DEL AHORRO ENERGÉTICO• Para poder descubrir las medidas apropiadas para el establecimiento de un sistema de cogeneración o incluso de un programa de PML, en la mayoría de los casos es esencial usar un banco de datos actualizado.• Para este propósito se debe establecer una apreciación global de los principales flujos de materiales dentro de la empresa.
    • • Antes de colectar los datos se debe poder contestar las preguntas siguientes: – ¿Qué datos necesito? – ¿De dónde los obtengo? – ¿Qué fuentes de información existen en la empresa?
    • • En primer lugar, hay que determinar para qué áreas de la empresa deben colectarse los datos. Sobre esta base se puede definir los datos que se necesitaran.• De forma ideal, se debe considerar a la empresa como un todo, sin embargo, podría ser útil omitir ciertas áreas.
    • • Al definir las áreas a trabajar se determinan los límites del equilibrio de energía.• El principio de la conservación de la masa y la energía plantea que cualquier material que entra a un nivel observado de equilibrio también tiene que dejarlo: o se guarda allí o se transforma en otro material.
    • • Dentro de una compañía orientada a la producción industrial, todos los materiales y recursos de energía pueden supervisarse en tres puntos: 1. En el punto de entrada al ámbito de equilibrio - es decir, en el momento que se compran 2. En el punto de salida del ámbito de equilibrio - es decir, el producto en forma de emisiones, desechos, calor residual 3. En el punto de uso, en la máquina, en la unidad de producción
    • Datos de sistemas de cogeneración y sistemas convencionales
    • Impacto ambiental.• Los principales beneficios del desarrollo de la cogeneración son:
    • Ahorro de energía primaria de los combustibles nacionales• El uso eficiente y el ahorro de combustibles es una de las prioridades más importantes y urgentes que presenta el país.• La eficiencia de conversión de energía primaria a energía útil es siempre mayor con la cogeneración que con sistemas convencionales.
    • • Estas eficiencias de conversión de energía primaria a energía útil (eléctrica y térmica) significan grandes ahorros de combustible.• La energía eléctrica producida por la cogeneración evitaría la producción de electricidad del SEN, con el ahorro correspondiente en combustibles.
    • • Ahorro de combustibles en el sector industrial sin entrega de excedentes al SEN Datos del 2006
    • Ahorro decombustiblesen el sectorindustrial conentrega deexcedentes alSEN
    • Reducción de emisiones de gases (GEI) a la atmósfera• La EPA, considera que hay seis contaminantes “críticos” que deben considerarse: ozono (O3), monóxido de carbono (CO), bióxido de nitrógeno (NO2), bióxido de azufre (SO2), PM10 (partículas menores de 10 micras) y plomo.
    • • Los óxidos de nitrógeno (NOx) están compuestos genéricamente por óxido de nitrógeno (NO), el cual reacciona para formar bióxido (NO2). Se forman cuando existe exceso de aire y temperaturas altas de flama.• El NO2 reacciona con otros componentes y es el responsable de la formación del ozono.
    • • Tal formación se puede controlar con la reducción del exceso de aire, recirculación de gases, inyección de agua y reducción catalítica.• Las emisiones de óxidos de nitrógeno disminuyen al quemarse menos combustible en los sistemas de cogeneración.
    • • Las emisiones de bióxido de azufre, el plomo y las PM10 se deben a la calidad de los combustibles; para reducirlas es necesario mejorar dicha calidad.• Las emisiones de partículas también se reducen al cambiar de combustóleo a diesel o a gas natural.
    • • El monóxido de carbono (CO) es producto de una combustión incompleta, las emisiones de monóxido de carbono y las de hidrocarburos, se reducen al tener una buena eficiencia de combustión.
    • • La cogeneración reduce en todos los casos las emisiones de CO2 por su mayor eficiencia y menor consumo de combustible.• La reducción depende de la tecnología, el factor de planta y el tipo y calidad del combustible
    • • Reducción de emisiones en la industria (alternativa sin excedentes al SEN)
    • • Reducción de emisiones en la industria (alternativa con excedentes al SEN)
    • Marco jurídico específico• El actual marco legislativo mexicano es un reflejo de los cambios que se están produciendo en el sector de las energías renovables y de la eficiencia energética.• En el 2008 se publicaron dos importantes leyes sobre la materia: – Ley para el Aprovechamiento de las Energías Renovables y el Financiamiento de la Transición Energética y su Reglamento (LAERFTE). – Ley para el Aprovechamiento Sustentable de la Energía (LASE).
    • Ley para el Aprovechamiento de las EnergiasRenovables y el Financiamiento de la TransicionEnergetica y su Reglamento (LAERFTE):• Su objetivo es regular el aprovechamiento de fuentes de energía renovables y tecnologías limpias para generar electricidad con fines distintos a la presentación del servicio público de energía eléctrica, y establecer la estrategia nacional y los instrumentos para el financiamiento de la transición energética.
    • • Con el fin de fortalecer las instituciones de regulación del sector la Ley amplia y complementa las atribuciones otorgadas a la Secretaría de Energía y la Comisión Reguladora de Energía.
    • • Otras disposiciones de la Ley son la elaboración del Programa Especial para el Aprovechamiento de Energías Renovables que establece los objetivos y metas específicas a alcanzar en materia de energía renovable.
    • • El establecimiento de la Estrategia Nacional para la Transición Energética y el Aprovechamiento Sustentable de la Energía, la realización y actualización, por parte de la Secretaría de Energía, del Inventario Nacional de las Energías Renovables, y la creación de un Fondo para la Transición Energética y el Aprovechamiento Sustentable de la Energía, entre otros.
    • Ley para el Aprovechamiento Sustentable de la Energia (LASE)• Su objetivo es propiciar un aprovechamiento sostenible de la energía mediante el uso óptimo de la misma en todos sus procesos y actividades, desde su explotación hasta su consumo.• Los aspectos más relevantes del la Ley son los siguientes: – La elaboración del Programa Nacional para el Aprovechamiento Sustentable de la Energía (PRONASE). – La creación la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía.
    • – La creación del Consejo Consultivo para el Aprovechamiento sustentable de la Energía– Implementación y actualización del Subsistema Nacional de Información para el Aprovechamiento de la Energía– Desarrollo de un Programa para la certificación de procesos, productos y servicios respecto al grado de incorporación de la eficiencia energética,
    • – Registro de los Fondos y Fideicomisos que tengan por objeto apoyar el aprovechamiento sostenible de la energía y que hayan sido constituidos por el Gobierno Federal.– Definición de los criterios para determinar a los usuarios con un patrón de alto consumo de energía.– Elaboración y publicación de un catálogo de los equipos y aparatos que requieran energía para su funcionamiento con la información técnica sobre sus consumos.
    • – Desarrollo de las metodologías para cuantificar emisiones de GEI por la explotación, producción, transformación, distribución y consumo de energía.– Inclusión de leyendas que promuevan el uso eficiente de la energía en los recibos y facturas de las empresas y organismos del Sector Energía.
    • Ley del Servicio Publico de Energia Electrica (LSPEE)• En esta ley se permiten seis modalidades de inversión para los particulares: – autoabastecimiento, – cogeneración, – productor independiente de electricidad (IPP), – exportaciones, – importaciones para autoconsumo, – producción en pequeña escala
    • • También existen ventajas fiscales como arancel cero para equipos que prevengan la contaminación y para la investigación y desarrollo tecnológico y la depreciación acelerada para los proyectos de infraestructura que utilicen fuentes renovables de energía.
    • IV. CONVERSIÓN DE BIOMASA• ¿Qué es la biomasa?• Es toda materia orgánica renovable de origen vegetal, animal o procedente de la transformación natural o artificial de la misma.• Esta materia orgánica proviene de árboles, plantas y desechos de animales que pueden ser convertidos en energía; o las provenientes de la agricultura, del aserraderos y de residuos urbanos.
    • • Cualquier tipo de biomasa proviene de la reacción de la fotosíntesis vegetal, que sintetiza sustancias orgánicas a partir del CO2 del aire y de otras sustancias simples, aprovechando la energía del sol
    • • Como fuente de energía presenta una enorme versatilidad, permitiendo obtener mediante diferentes procedimientos tanto combustibles sólidos como líquidos o gaseosos.
    • • La energía que se puede obtener de la biomasa proviene de la luz solar, es aprovechada por las plantas verdes mediante reacciones químicas en las células, las que toman CO2 del aire y lo transforman en sustancias orgánicas.
    • • La fotosíntesis se produce en los cloroplastos y su reacción global es 6CO2 + 6H2O + Energía luminosa  C6H12O6 + 6O2
    • • La biomasa ha sido el primer combustible empleado por el hombre y el principal hasta la revolución industrial.• Se utilizaba para cocinar, para calentar el hogar, para hacer cerámica y, posteriormente, para producir metales y para alimentar las máquinas de vapor
    • • Si la biomasa fue el primer combustible empleado por el ser humano… ¿Por qué dejo de utilizarlo?
    • • Fueron precisamente los nuevos usos y las nuevas tecnologías que se crearon durante la revolución industrial las que progresivamente requerían mayor cantidad de energía y en un espacio cada vez más reducido, los que promocionaron el uso del carbón como combustible sustitutivo, a mediados del siglo XVIII
    • • Desde ese momento se empezaron a utilizar otras fuentes energéticas más intensivas (con un mayor poder calorífico), y el uso de la biomasa fue bajando hasta mínimos históricos que coincidieron con el uso masivo de los derivados del petróleo y con unos precios bajos de estos productos.
    • • Actualmente debido a las carencias y al uso excesivo de las energías no renovables se ha vuelto a mirar a la biomasa como fuente viable para obtener energía y sustituir el uso corriente de las energías de origen fósil.
    • • Además, el carácter renovable y no contaminante que tiene y el papel que puede jugar en el momento de generar empleo y activar la economía de algunas zonas rurales, hacen que la biomasa sea considerada una clara opción de futuro.
    • 4.1 RUTAS BIOQUÍMICAS Y VÍAS TERMOQUÍMICAS.• Desde el punto de vista del aprovechamiento energético, la biomasa se caracteriza por tener un bajo contenido de carbono, un elevado contenido de oxígeno y compuestos volátiles.• Estos compuestos volátiles (formados por cadenas largas del tipo CnHm, y presencia de CO2, CO e H2) son los que concentran una gran parte del poder calorífico de la biomasa
    • • El poder calorífico de la biomasa depende mucho del tipo de biomasa considerada y de su contenido de humedad.• Así normalmente estos valores de poder calorífico de la biomasa se pueden dar en base seca o en base húmeda.
    • DESDE EL PUNTO DE VISTA ENERGÉTICO RESULTACONVENIENTE DIVIDIR LA BIOMASA EN DOSGRANDES GRUPOS
    • BIOMASA SECA• Es aquella biomasa que puede obtenerse en forma natural con una humedad menor al 60%, como la leña, paja, etc.• Este tipo se presta mejor a ser utilizada energéticamente mediante procesos TERMOQUÍMICOS o FISÍCOQUÍMICOS, que producen directamente energía térmica o productos secundarios en la forma de combustibles sólidos, líquidos o gaseosos
    • BIOMASA HÚMEDA• Se denomina así cuando el porcentaje de humedad supera el 60%, como por ejemplo en los restos vegetales, residuos animales, vegetación acuática, etc.• Resulta especialmente adecuada para su tratamiento mediante PROCESOS QUÍMICOS, o en algunos casos particulares, mediante simples PROCESOS FÍSICOS, obteniéndose combustibles líquidos y gaseosos.
    • ¿CUÁNTA ENERGÍA SE PUEDE OBTENER?• En general se puede considerar que el poder calorífico de la biomasa puede oscilar entre los 3000 - 3500 kcal/kg para los residuos ligno - celulósicos, los 2000 - 2500 kcal/kg para los residuos urbanos y finalmente los 10000 kcal/kg para los combustibles líquidos provenientes de cultivos energéticos.
    • • Una ventaja del uso de la biomasa como fuente energética es que el CO2 generado en la combustión de la biomasa es reabsorbido mediante la fotosíntesis en el crecimiento de las plantas necesarias para su producción y, por lo tanto, no aumenta la cantidad de CO2 presente en la atmósfera.
    • PROCESOS TERMOQUÍMICOS
    • COMBUSTIÓN• Es el más sencillo y más ampliamente utilizado, proceso termoquímico tanto en el pasado como en el presente• Permite obtener energía térmica, ya sea para usos domésticos (cocción, calefacción) o industriales (calor de proceso, vapor mediante una caldera, energía mecánica utilizando el vapor de una máquina).
    • • Las tecnologías utilizadas para la combustión directa de la biomasa abarcan un amplio espectro que va desde un sencillo fogón a fuego abierto (aún utilizado en zonas rurales para la cocción de alimentos) hasta calderas de alto rendimiento utilizadas en la industria.
    • GASIFICACIÓN• Consiste en la quema de biomasa (fundamentalmente residuos foresto- industriales) en presencia de oxígeno y de forma controlada, de manera de producir un gas combustible denominado “gas pobre” por su bajo contenido calórico en relación, por ejemplo, al gas natural (del orden de la cuarta parte).
    • • La gasificación se realiza en un recipiente cerrado, conocido por gasógeno, en el cual se introduce el combustible y una cantidad de aire menor a la que se requeriría para su combustión completa.
    • • El gas pobre obtenido puede quemarse luego en un quemador para obtener energía térmica, en una caldera para producir vapor, o bien ser enfriado y acondicionado para su uso en un motor de combustión interna que produzca, a su vez, energía mecánica.
    • PIRÓLISIS• Es un proceso similar a la gasificación (a la cual en realidad incluye) por el cual se realiza una oxigenación parcial y controlada de la biomasa, para obtener como producto una combinación variable de combustibles sólidos (carbón vegetal), líquidos (efluentes piroleñosos) y gaseosos (gas pobre).
    • • Generalmente, el producto principal de la pirólisis es el carbón vegetal, considerándose a los líquidos y gases como subproductos del proceso
    • • La pirólisis con aprovechamiento pleno de subproductos tuvo su gran auge antes de la difusión masiva del petróleo, ya que constituía la única fuente de ciertas sustancias (ácido acético, metanol, etc.) que luego se produjeron por la vía petroquímica.• Hoy en día, sólo la producción de carbón vegetal reviste importancia cuantitativa.
    • • El carbón vegetal como combustible sólido presenta la ventaja frente a la biomasa que le dio origen, de tener un poder calórico mayor o, lo que es lo mismo, un peso menor para igual cantidad de energía, lo que permite un transporte más fácil.
    • • No obstante, debe hacerse notar que la carbonización representa una pérdida muy importante de la energía presente en la materia prima, ya que en el proceso consume gran cantidad de ella.
    • PROCESOS BIOQUÍMICOS• Los procesos bioquímicos se basan en la degradación de la biomasa por la acción de microorganismos, y pueden dividirse en dos grandes grupos: los que se producen en ausencia de oxigeno (anaeróbicos) y los que se producen en presencia de oxigeno (aeróbicos).
    • PROCESOS ANAERÓBICOS• La fermentación anaeróbica se realiza en un recipiente cerrado llamado “digestor”, y se utilizan generalmente residuos animales o vegetales de baja relación carbono / nitrógeno, lo que da origen a la producción de un gas combustible denominado biogás
    • • Adicionalmente, la biomasa degradada que queda como residuo del proceso de producción del biogás, constituye un excelente fertilizante para cultivos agrícolas.
    • • Las tecnologías disponibles para su producción son muy variadas pero todas ellas tienen en común la simplicidad del diseño y el bajo costo de los materiales necesarios para su construcción.
    • • El biogás, constituido básicamente por metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2), es un combustible que puede ser empleado de la misma forma que el gas natural.• También puede comprimirse para su uso en vehículos de transporte, debiéndose eliminar primero su contenido de CO2.
    • PROCESOS AERÓBICOS• La fermentación aeróbica se realiza con biomasa con alto contenido de azúcares o almidones, lo que da origen a la formación de alcohol (etanol), que además de los usos ampliamente conocidos en medicina y licorería, también es un combustible líquido de características similares a los que se obtienen por medio de la refinación del petróleo.
    • • Las materias primas más comunes utilizadas para la producción de alcohol son la caña de azúcar, mandioca, sorgo y maíz y frutas con alto contenido en azucares.• El proceso incluye una etapa de trituración y molienda para obtener una pasta homogénea, una etapa de fermentación y una etapa de destilación y rectificación.
    • PARÁMETROS DE OPERACIÓN: PIROLISIS• Producción de carbón vegetal: este proceso es la forma más común de la conversión termoquímica de temperatura media.• La biomasa se quema con una disponibilidad restringida de aire, lo cual impide que la combustión sea completa.
    • • El residuo sólido se usa como carbón vegetal, el cual tiene mayor densidad energética que la biomasa original y es ideal para uso doméstico.• Usualmente, este carbón es producido de la madera, pero también se usan otras fuentes como cáscara de coco y algunos residuos agrícolas.
    • • La forma más antigua, y probablemente aún la más empleada para producirlo, son los hornos de tierra y los de mampostería.• El primero es una excavación en el terreno en la que se coloca la biomasa, la cual es luego cubierta con tierra y vegetación para prevenir la combustión completa. Los segundos son construidos de tierra, arcilla y ladrillo
    • • Los hornos modernos son conocidos como retortas y fabricados en acero; estos conllevan cierta complejidad por su diseño y operación, lo que incrementa considerablemente los costos de inversión en comparación con los tradicionales, pero eleva su eficiencia y capacidad de producción, así como la calidad del producto.
    • • Gasificación: en este tipo de pirolisis se utiliza una mayor proporción de oxígeno a mayores temperaturas, con el objetivo de optimizar la producción del llamado “gas pobre”, el cual es una mezcla de monóxido de carbono, hidrógeno y metano, con proporciones menores de dióxido de carbono y nitrógeno.
    • • Este gas se puede utilizar para generar calor y electricidad, y se puede aplicar en motores convencionales.• La composición y el valor calorífico del gas dependen de la biomasa utilizada, como por ejemplo: madera, cascarilla de arroz, o cáscara de coco.
    • • Existen diferentes tecnologías de gasificación y su aplicación depende de la materia prima y de la escala del sistema.
    • ALGUNOS EQUIPOS DEPIRÓLISIS/COMBUSTIÓN DE BIOMASAS.
    • • Por sus características técnicas y factor de escala, la pirolisis requiere de una alta inversión en infraestructura y capacidad técnica, además de un elevado consumo de materia prima muy específica.
    • • Por eso, la pirolisis sólo es factible en asociación con grandes producciones de residuos lignocelulósicos (con contenidos de celulosa y lignina), como en las compañías forestales, en las que puede resultar rentable la producción de biocombustibles
    • ENTONCES…
    • PODER CALÓRICO DE ALGUNAS FORMAS DE BIOMASA
    • • Aplicando los diferentes procesos de conversión, la biomasa se puede transformar en diferentes formas de energía: – Calor y vapor – Combustible gaseoso – Biocombustibles – Electricidad – Cogeneración (calor y electricidad)
    • CONTAMINACIÓN PRODUCIDA POR PIRÓLISIS E INCINERACIÓN.• La biomasa consiste, principalmente, en átomos de carbono y oxígeno. También contiene hidrógeno, un poco de nitrógeno, azufre, ceniza y agua, dependiendo de la humedad relativa
    • • Cuando ésta se quema, se efectúa una reacción química que combina el carbono con oxígeno del ambiente, formándose dióxido de carbono (CO2) y combinando el hidrógeno con oxígeno para formar vapor de agua.
    • • Cuando la combustión es completa, o sea la biomasa se quema totalmente, todo el carbón se transforma en CO2.• Sin embargo, los árboles y plantas que están creciendo capturan nuevamente el CO2 de la atmósfera y, al usar la biomasa en forma sostenible, en términos netos, no se agrega CO2 a la atmósfera.
    • • Sin embargo, cuando la combustión no es completa, se forman monóxido de carbono (CO), hidrocarburos (HCn, ej. metano), N2O y otros materiales.• Estos sí pueden generar impactos serios en la salud de las personas. También se consideran gases de efecto invernadero, por lo que se debería minimizar su formación.
    • ¿Y POR QUE PUEDE OCURRIR UNA COMBUSTIÓN INCOMPLETA DE LA BIOMASA?• Existen dos razones por las cuales la combustión de biomasa puede resultar incompleta: – Cuando la entrada de aire no es adecuada, pues no hay suficiente oxígeno disponible para transformar todo el carbono en CO2. Esto puede ser causado por el diseño inadecuado del equipo, la falta de ventilación y la sobrecarga con el combustible.
    • • Cuando la biomasa tiene una humedad alta la temperatura de combustión no es suficientemente elevada como para completar las reacciones químicas.
    • GENERACIÓN DE PRODUCTOS QUÍMICOS A PARTIR DE BIOCOMBUSTIBLES.• Ya hemos mencionado los diferentes productos que se obtienen a partir de la pirolisis, combustión y gasificación, pero ¿que productos químicos se obtiene a partir de los procesos bioquímicos?• La digestión de biomasa humedecida por bacterias, produce un gas combustible que es una mezcla de metano y dióxido de carbono. La materia remanente dentro del digestor es un buen fertilizante orgánico
    • • De la biomasa se pueden producir combustibles líquidos como etanol y metanol.• El primero se produce por medio de la fermentación de azúcares y, el segundo por la destilación destructiva de madera.
    • • El biodiesel se compone de ácidos grasos y ésteres alcalinos, obtenidos de aceites vegetales, grasa animal y grasas recicladas a partir de una transesterificación, los aceites derivados orgánicamente se combinan con alcohol (etanol o metanol) y se alteran químicamente para formar ésteres grasos como el etil o metil éster.
    • • También se puede producir un gas combustible de la fermentación de los desechos sólidos urbanos en los rellenos sanitarios.• Este es una mezcla de metano y dióxido de carbono, sin embargo, por lo general este gas no es aprovechado
    • PROCESOS DE CONVERSIÓN DE BIOMASA EN ENERGÍA
    • PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DE LOS BIOCOMBUSTIBLES.• Todas las formas de biomasa consisten en una parte orgánica, una inorgánica y agua.• En la combustión se quema la parte orgánica. La inorgánica influye en el proceso de combustión y forma la ceniza o residuo sólido que queda después de la combustión.
    • • Los elementos químicos más importantes presentes en la biomasa son, carbono (C), hidrógeno (H), nitrógeno (N), y azufre (S) y, en algunos casos, cloro (Cl).• Además, contiene oxígeno (O), lo cual no se determina directamente, sino que se calcula como diferencia entre el peso total y la suma de los otros elementos, más la ceniza
    • COMPOSICIÓN QUÍMICA DEDIFERENTES FORMAS DE BIOMASA.
    • • Todos los combustibles contienen una cantidad de agua, pero, para la biomasa, los niveles pueden ser altos; esto afecta el valor calorífico y el proceso de combustión.
    • • El contenido de humedad puede variar dependiendo del tipo de biomasa, el tiempo entre su cosecha y su uso y la humedad atmosférica.• Después de haberla cosechado, paulatinamente ésta perderá la humedad hasta que se establezca un equilibrio con el ambiente.
    • VALOR CALORÍFICO EN FUNCIÓN DE LA HUMEDAD RELATIVA.
    • VÍAS DE TRANSFORMACIÓN DE LA BIOMASA EN ENERGÍA
    • APLICACIONES.
    • • Sector comercial: Muchos restaurantes y pequeños negocios, sobre todo en áreas rurales, utilizan leña para aplicaciones similares a las domésticas, por ejemplo, para preparación de comidas y panaderías.
    • • Por lo común, no hay información disponible sobre las cantidades de biomasa consumida por el sector comercial, pues muchos negocios operan de manera informal.• Se puede decir que, en comparación con el sector doméstico e industrial, el consumo es mucho menor; sin embargo, la biomasa es una fuente importante para este sector.
    • • Sector doméstico: En muchas comunidades, se utiliza leña u otras formas de biomasa para cocinar, particularmente en zonas rurales.• Sus fuentes son los árboles alrededor de las viviendas, los campos agrícolas y los bosques. Además, en algunos lugares existe un mercado comercial, aunque informal, de leña, que constituye una fuente importante de ingresos para familias.
    • • Las estufas usadas para la cocción pueden ser fijas o portátiles y, a veces, tienen una chimenea.• Algunas familias hacen su propia estufa de materiales locales; otras buscan el servicio de un artesano, o la compran en el mercado. Generalmente, estas son simples y son de baja eficiencia
    • • Los procesos domésticos son muy ineficientes, pues han presentado pérdidas normales de energía entre 30% y 90% de la energía.• La baja calidad de estos aparatos produce emisiones de gases tóxicos como monóxido de carbono (CO), metano (CH4) y otros productos de la combustión incompleta.
    • ¿EL USO DOMESTICO CONTRIBUYE A LA DEFORESTACIÓN?• Aunque el uso de la leña frecuentemente es visto como la causa principal de la deforestación. las causas principales de la deforestación son la tala comercial y la conversión de bosques en campos agrícolas.• Aunque en algunas áreas el uso de la leña puede contribuir a la deforestación, ésta no es la causa principal.
    • ¿Y ACASO NO SE PUEDEN EFICIENTAR LOS PROCESOS DOMÉSTICOS?• En los últimos años se han desarrollado varios programas de estufas mejoradas. Generalmente, estos programas se enfocaron en la eficiencia de las estufas.• Las estufas mejoradas pueden brindar otros beneficios además de la disminución del consumo de leña, por ejemplo, reducción del humo, ahorro de tiempo, mejoras en la salud y seguridad, beneficiando particularmente a las mujeres y niños.
    • • Industrias: La biomasa es una fuente de energía importante para muchas industrias rurales, por ejemplo, para la fabricación de ladrillos y cal, y para el procesamiento de productos agrícolas.• En comparación con el sector doméstico, su uso en el sector industrial es menor, pero todavía considerable.
    • LAS APLICACIONES INDUSTRIALES MÁS IMPORTANTES SON:• Generación de calor: Particularmente en zonas rurales, varias industrias utilizan fuentes de biomasa para generar el calor requerido para procesos como el secado de productos agrícolas (café) y la producción de cal y ladrillos.
    • • En las pequeñas industrias, los procesos energéticos muchas veces son ineficientes debido a la baja calidad de los equipos y a procedimientos inadecuados de operación y mantenimiento
    • • Cogeneración: Se utiliza con frecuencia en industrias que requieren tanto de calor y electricidad, como el procesamiento de café y azúcar.• Su configuración depende de cuál es la forma de energía más importante; a veces se utilizan el calor y la electricidad en el proceso de la planta industrial y se vende el excedente a otros usuarios o a la red eléctrica.
    • • Generación eléctrica: En varios países industrializados se utiliza la biomasa, a gran escala, para la red eléctrica interconectada.• También se usa en combinación con otras fuentes convencionales como el carbón mineral.
    • • Hornos industriales: consisten en una cámara de combustión en la que se quema la biomasa (leña, cascarilla de arroz o café, bagazo de caña o coco, etc.), para luego usar el calor liberado en forma directa o indirecta (intercambiador de calor) en el secado de granos, madera o productos agrícolas.
    • • Calderas: Las calderas que operan con base en la combustión de biomasa (leña, aserrín, cascarilla de café, arroz, etc.) se usan en el secado de granos, madera y otros.• Estos equipos están dotados de una cámara de combustión en su parte inferior (en el caso de las calderas a leña) en la que se quema el combustible; los gases de la combustión pasan a través del intercambiador de calor, transfiriéndolo al agua.
    • • En algunas calderas se usan inyectores especiales para alimentar biomasa en forma de polvo (aserrín, cáscara de grano, etc.), a veces, junto a algún otro tipo de combustible líquido
    • • FIN DEL CURSO