El Uso de La Basura Para La Generacion de Energia

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    08-Jun-2015

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trabajo sobre la basura

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<p>INSTITUTO TECNOLOGICO DE CULIACAN INGENIERIA MECATRNICA PROTOCOLO DE INVESTIGACIN TALLER DE INVESTIGACIN I TITULO EL USO DE LA BASURA PARA LA GENERACIN DE ENERGA ALFONSO CASTRO MEDINA 06171177</p> <p>Culiacn Sinaloa junio 2008.</p> <p>ndice</p> <p>Planteamiento del problema--------------------------------------------------------------------------3 Objetivos---------------------------------------------------------------------------------------------------3 Justificacin-----------------------------------------------------------------------------------------------4 Hiptesis---------------------------------------------------------------------------------------------------4 Marco terico---------------------------------------------------------------------------------------------5 Marco contextual---------------------------------------------------------------------------------------14 Metodologa---------------------------------------------------------------------------------------------22 Validacin------------------------------------------------------------------------------------------------23 Bibliografa-----------------------------------------------------------------------------------------------24</p> <p>2</p> <p>1. Titulo El uso de la basura para la generacin de energa.</p> <p>2. Planteamiento del problema Al ser inseparable la produccin de gases de la descomposicin anaerbica de la basura, es inminente la necesidad de recuperarlos y disponerlos o mejor aun, aprovecharlos. Los rellenos sanitarios y la basura son una fuente importante de generacin de metano (gas de efecto invernadero). Estos ocasionan: calentamiento global y cambio climtico, efecto invernadero, tarifas de electricidad altas y desperdicio de gas como fuente de energa limpia; principalmente. Es por esto, que se evala la posibilidad de comprobar que por medio de basura se puede generar electricidad para el consumo de electricidad de bajo nivel de corriente en casashabitacin.</p> <p>3. Objetivos de la investigacin -Explicar en que consiste el proceso de generacin de energa elctrica por medio del gas metano producido por la basura orgnica.</p> <p>-Evaluar si este tipo de tecnologa puede implementarse en nuestro pas.</p> <p>-Investigar los efectos que esta tecnologa produce en el medio ambiente.</p> <p>3</p> <p>4. Justificacin La necesidad de generar energa de forma limpia de manera que sea compatible con el clima y el medio ambiente, adems de la creciente demanda de energa producida por el rpido crecimiento demogrfico nos obliga a investigar mtodos alternativos para la generacin de energa como el del uso de la basura. Adems la basura es un recurso renovable que puede utilizarse como materia prima en sustitucin de otras fuentes de energa con un mayor impacto sobre el medio ambiente y la salud, como es el caso de los combustibles fsiles.</p> <p>La aplicacin de este mtodo para generar energa seria una gran ayuda para el medio ambiente, ya que al utilizar los gases liberados por la basura en descomposicin para generar energa elctrica se dejaran de liberar millones de toneladas de estos gases (que son de efecto invernadero como el metano) en la atmsfera, y al mismo tiempo se producira energa elctrica econmica para abastecer a las ciudades.</p> <p>5. Hiptesis</p> <p>El uso de esta tecnologa ayudara al medio ambiente reduciendo la contaminacin y tambin permitir producir una gran cantidad de energa elctrica.</p> <p>4</p> <p>6. Marco terico</p> <p>Energa El trmino energa tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar, poner en movimiento. </p> <p>En fsica, energa se define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnologa y economa, energa se refiere a un recurso natural y la tecnologa asociada para explotarla y hacer un uso industrial o econmico del mismo.</p> <p>La energa es una magnitud fsica abstracta, ligada al estado dinmico de un sistema cerrado y que permanece invariable con el tiempo. Tambin se puede definir la energa de sistemas abiertos, es decir, partes no aisladas entre s de un sistema cerrado mayor. Un enunciado clsico de la fsica newtoniana afirmaba que la energa no se crea ni se destruye, slo se transforma. La energa no es un estado fsico real, ni una "sustancia intangible" sino slo un nmero escalar que se le asigna al estado del sistema fsico, es decir, la energa es una herramienta o abstraccin matemtica de una propiedad de los sistemas fsicos. Por ejemplo se puede decir que un sistema con energa cintica nula est en reposo. El uso de la magnitud energa en trminos prcticos se justifica porque es mucho ms fcil trabajar con magnitudes escalares, como lo es la energa, que con magnitudes vectoriales como la velocidad y la posicin. As, se puede describir</p> <p>5</p> <p>completamente la dinmica de un sistema en funcin de las energas cintica, potencial y de otros tipos de sus componentes. En sistemas aislados adems la energa total tiene la propiedad de "conservarse" es decir ser invariante en el tiempo. Matemticamente la conservacin de la energa para un sistema es una consecuencia directa de que las ecuaciones de evolucin de ese sistema sean independientes del instante de tiempo considerado, de acuerdo con el teorema de Noether.</p> <p>Energa elctrica Se denomina energa elctrica a la forma de energa que resulta de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente elctrica entre ambos (cuando se los pone en contacto por medio de un conductor elctrico) y obtener trabajo. La energa elctrica puede transformarse en muchas otras formas de energa, tales como la energa luminosa o luz, la energa mecnica y la energa trmica. Su uso es una de las bases de la tecnologa utilizada por el ser humano en la actualidad. La energa elctrica se manifiesta como corriente elctrica, es decir, como el movimiento de cargas elctricas negativas, o electrones, a travs de un cable conductor metlico como consecuencia de la diferencia de potencial que un generador est aplicando en sus extremos.</p> <p>6</p> <p>Fuentes alternativas de energa Una energa alternativa, o ms precisamente una fuente de energa alternativa es aquella que puede suplir a las energas o fuentes energticas actuales, ya sea por su menor efecto contaminante, o fundamentalmente por su posibilidad de renovacin. El consumo de energa es uno de los grandes medidores del progreso y bienestar de una sociedad. El concepto de "crisis energtica" aparece cuando las fuentes de energa de las que se abastece la sociedad se agotan. Un modelo econmico como el actual, cuyo funcionamiento depende de un continuo crecimiento, exige tambin una demanda igualmente creciente de energa. Puesto que las fuentes de energa fsil y nuclear son finitas, es inevitable que en un determinado momento la demanda no pueda ser abastecida y todo el sistema colapse, salvo que se descubran y desarrollen otros nuevos mtodos para obtener dicha energa. Estas son las energas alternativas. En la actualidad se siguen buscando soluciones para resolver esta crisis inminente. Las energas renovables en las que se trabaja actualmente son:</p> <p>La energa elica que es la energa cintica o de movimiento que contiene el viento, y que se capta por medio de aerogeneradores o molinos de viento.</p> <p>La energa hidrulica, consistente en la captacin de la energa potencial de los saltos de agua, y que se realiza en centrales hidroelctricas.</p> <p>La energa ocenica o mareomotriz, que se obtiene bien de las mareas (de forma anloga a la hidroelctrica), o bien a travs de la energa de las olas.</p> <p>7</p> <p>La energa solar recolectada de forma directa en forma de calor a alta temperatura en centrales solares de distintas tipologas, o a baja temperatura mediante paneles trmicos domsticos, o bien en forma de electricidad mediante el efecto fotoelctrico mediante paneles foto voltaicos.</p> <p>La energa geotrmica producida al aprovechar el calor del subsuelo en las zonas donde ello es posible.</p> <p>La biomasa por descomposicin de residuos orgnicos o bien por su quema directa como combustible.</p> <p>La discusin energa alternativa/convencional no es una mera clasificacin de las fuentes de energa, sino que representa un cambio que necesariamente tendr que producirse durante este siglo. Es importante resear que las energas alternativas, aun siendo renovables, tambin son finitas, y como cualquier otro recurso natural tendrn un lmite mximo de explotacin, por tanto incluso aunque podamos realizar la transicin a estas nuevas energas de forma suave y gradual, tampoco van a permitir continuar con este modelo econmico basado en el crecimiento perpetuo. Es por ello por lo que surge el concepto del Desarrollo sostenible. Dicho modelo se basa en las siguientes premisas:</p> <p>El uso de fuentes de energa renovable, ya que las fuentes fsiles actualmente explotadas terminarn agotndose, segn los pronsticos actuales, en el transcurso de este siglo XXI.</p> <p>El uso de fuentes limpias, abandonando los procesos de combustin convencionales y la fisin nuclear.</p> <p>8</p> <p>La explotacin extensiva de las fuentes de energa, proponindose como alternativa el fomento del auto consumo, que evite en la medida de lo posible la construccin de grandes infraestructuras de generacin y distribucin de energa elctrica.</p> <p>La disminucin de la demanda energtica, mediante la mejora del rendimiento de los dispositivos elctricos (electrodomsticos, lmparas, etc.)</p> <p>Reducir o eliminar el consumo energtico innecesario. No se trata slo de consumir ms eficientemente, sino de consumir menos, es decir, desarrollar una conciencia y una cultura del ahorro energtico y condena del despilfarro.</p> <p>La produccin de energas limpias, alternativas y renovables no es por tanto una cultura o un intento de mejorar el medio ambiente, sino una necesidad a la que el ser humano se va a ver abocado, independientemente de nuestra opinin, gustos o creencias.</p> <p>La biomasa La biomasa es el nombre dado a cualquier materia orgnica de origen reciente que haya derivado de animales y vegetales como resultado del proceso de conversin fotosinttico. La energa de la biomasa deriva del material de vegetal y animal, tal como madera de bosques, residuos de procesos agrcolas y forestales, y de la basura industrial, humana o animales. El valor energtico de la biomasa de materia vegetal proviene originalmente de la energa solar a travs del proceso conocido como fotosntesis. La energa qumica</p> <p>9</p> <p>que se almacena en las plantas y los animales (que se alimentan de plantas u otros animales), o en los desechos que producen, se llama bioenerga . Durante procesos de conversin tales como la combustin, la biomasa libera su energa, a menudo en la forma de calor, y el carbn se oxida nuevamente a dixido de carbono para restituir el que fue absorbido durante el crecimiento de la planta. Esencialmente, el uso de la biomasa para la energa es la inversa de la fotosntesis.</p> <p>CO2 + 2H2O Fotosntesis</p> <p>([CH2O] + H2O) + O2</p> <p>Este proceso de captacin de la energa solar y su acumulacin en las plantas y rboles como energa qumica es un proceso bien conocido. Los carbohidratos, entre los que se encuentra la celulosa, constituyen los productos qumicos primarios en el proceso de bioconversin de la energa solar y al formarse aquellos, cada tomo gramo de carbono (14gr) absorbe 112kcal de energa solar, que es precisamente la que despus se recupera, en parte con la combustin de la celulosa o de los combustibles obtenidos a partir de ella (gas, alcohol, etc.) En naturaleza, en ltima instancia toda la biomasa se descompone a sus molculas elementales acompaada por la liberacin de calor. Por lo tanto la liberacin de energa de conversin de la biomasa en energa til imita procesos naturales pero en una tasa ms rpida. Por lo tanto, la energa obtenida de la biomasa es una forma de energa renovable. Utilizar esta energa recicla al carbn y no aade dixido de carbono al medio ambiente, en contraste con los combustibles fsiles. De</p> <p>10</p> <p>todas las fuentes renovables de energa, la biomasa se diferencia en que almacena energa solar con eficiencia. Adems, es la nica fuente renovable de carbn, y puede ser procesada convenientemente en combustibles slidos, lquidos y gaseosos. La biomasa puede utilizarse directamente (por ejemplo combustin de madera para la calefaccin y cocinar) o indirectamente convirtindola en un combustible lquido o gaseoso (ej: etanol a partir de cosechas del azcar o biogs de la basura animal). La energa neta disponible en la biomasa por combustin es de alrededor de 8MJ/kg para la madera verde, 20MJ/kg para la materia vegetal seca en horno, 55MJ/kg para el metano; en comparacin con cerca de 23 a 30MJ/kg para el carbn. La eficiencia del proceso de la conversin se determina cunto la energa real puede ser utilizada en forma prctica. La combustin de la biomasa o de biogs puede utilizarse para generar calor y vapor. El calor puede ser el producto principal, en usos tales como calefaccin de hogares y cocinar, o puede ser un subproducto de la produccin elctrica en centrales combinadas de calor y energa. El vapor generado por la biomasa puede utilizarse para accionar turbinas de vapor para la produccin elctrica, utilizarse como calor de proceso en una fbrica o planta de procesamiento, o utilizarse para mantener un flujo de agua caliente.</p> <p>El biogs El biogs es un gas combustible que se genera en medios naturales o en dispositivos especficos, por las reacciones de biodegradacin de la materia</p> <p>11</p> <p>orgnica, mediante la accin de microorganismos, (bacterias metanognicas, etc...), y otros factores, en ausencia de aire (esto es, en un ambiente anaerbico). Cuando la materia orgnica se descompone en ausencia de oxgeno, acta este tipo de bacterias, generando biogs. El biogs esta conformado aproximadamente por: 50% vol. de metano (CH4) 45% vol. de dixido de carbono (CO2) 5% vol. componentes orgnicos no metanos y otros gases (H2S, NH3 ) el valor calrico del biogs es aprox. 16.9 kJ/m3</p> <p>El metano El metano es el hidrocarburo alcano ms sencillo, es un gas. Su frmula qumica es CH4. Cada uno de los tomos de hidrgeno est unido al carbono por medio de un enlace covalente. Es una sustancia no polar que se presenta en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias. Es incoloro e inodoro y apenas soluble en agua en su fase lquida. En la naturaleza se produce como producto final de la putrefaccin anaerbica de las plantas, este proceso natural se puede aprovechar para producir biogs. Puede</p> <p>12</p> <p>constituir hasta el 97% del gas natural. En las minas de carbn se le denomina gris y es muy peligroso por su facilidad para inflamarse. Los orgenes principales de metano son: </p> <p>Descomposicin de los residuos orgnicos Fuentes naturales (pantanos): 23% Extraccin de combustibles fsiles: 20% (el metano tradicionalmente se quemaba y emita directamente. Hoy da se intenta almacenar en lo posible para reaprovecharlo formando el llamado gas natural).</p> <p>Los procesos en la digestin y defecacin de animales. 17%. (Especialmente del ganado).</p> <p>Las bacterias en plantaciones de arroz: 12% Digestin anaerbica de la biomasa</p> <p>El 60% de l...</p>