Turbina Eólica de Madera

 

En Suecia en la ciudad de Gotemburgo una nueva iniciativa en el ámbito de las energías renovables la creación de una turbina eólica de 150 metros de altura en la cual 105 metros de la torre es construida de madera, es un gran logro de la ingeniería reduciendo la huella de carbono del dispositivo en un 25%, la torre de la turbina está hecha de madera microlaminada de abeto escandinavo, una manera de utilizar los materiales tradicionales y como pueden ser usados en la industria eólica frente el uso de acero, la madera no solo es ecológica sino que se convierte en un depósito de carbono, una torre de acero de esa altura emite cerca de 1250 toneladas de CO2 la torre de madera emite un 90 % menos. Otra ventaja es que los módulos de madera, más cortos y livianos facilitan el transporte y montaje. Es importante reseñar que una tonelada de acero fabricado ha emitido en todo su proceso de producción entre 1, 8 y 2,90 toneladas de CO2.

Día Mundial del Clima

 El clima según la Organización Meteorológica Mundial es el conjunto fluctuante de condiciones atmosféricas caracterizado por los estados y la evolución del tiempo, en el curso de un período suficientemente largo y en un dominio espacial determinado, en la convención marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático efectuada en 1992, se creo el 26 de marzo el día mundial del clima con el fin de sensibilizar a las personas a nivel mundial sobre la importancia e influencia del clima, así como el impacto del cambio climático sobre el hombre.

Los términos tiempo y clima significan complejos íntimamente integrados, que representan realidades físicas para las diferentes áreas de la superficie terrestre. Un área tiene diferentes tiempos meteorológicos pero un solo clima, al cambiar de espacio, cambian las variables del complejo y el clima varía sustancialmente según el caso. Los elementos del tiempo y clima son las diversas propiedades físicas de la atmósfera cuyas variaciones y valores deben conocerse para determinar el tiempo y el clima, las variables de importancia son la radiación, temperatura, presión, viento, humedad, nubosidad, insolación, precipitación y evaporación.

La efeméride del día corresponde a nuestra Tierra y es oportuno indicar que debemos valorar lo que el planeta nos brinda y como debemos preservarlo, en estos momentos de angustia por conflictos bélicos, la situación del cambio climático, la contaminación que cada día es mayor y tantos otros problemas, aportemos nuestro esfuerzo de forma de garantizar la supervivencia del planeta para las próximas generaciones, como el caso del agua ese ecosistema de agua dulce constituye unos de los hábitats terrestes más vivos y son fuentes de vida de todos los habitantes de la Tierra.

Uso de paneles solares durante la noche

 Ingenieros de la universidad de Stanford han desarrollado un dispositivo, un panel solar equipado con un generador termoeléctrico, produce una pequeña cantidad de electricidad a partir de una ligera diferencia de temperatura entre el aire del medio ambiente y el panel solar que emite en la noche radiación infrarroja, es decir el proceso inverso que hace durante el día que absorbe fotones provenientes del sol, en la noche emite los fotones por lo tanto se enfria el panel y esa diferencia de temperatura entre el medio ambiente y el panel es usada para la generación de una corriente eléctrica, puede generar en potencia unos cincuenta milivatios por metro cuadrado (50mw/m2), la aplicación puede alimentar sensores medio ambientales y meteorológicos, El limite teórico puede ser de uno o dos vatios por metro cuadrado.

La simplificación de la celda termoeléctrica se puede observar en la figura de abajo, se expulsa calor del lado del panel solar, por otra parte el sistema absobe calor del medio ambiente, existe un trabajo interno producto de la conducción térmica, en si el panel solar equivale a la celda termoeléctrica y el flujo de corriente eléctrica depende de la diferencia de temperatura.

Hidrógeno Verde

 El hidrógeno es el elemento número uno de la tabla períodica uno de los más abundantes de planeta, normalmente no existe en forma natural en grandes cantidades sino combinado con otras moléculas, como sabemos el agua tiene entre sus componentes el hidrógeno y muchos otros compuestos que contienen este elemento, hay diversas formas de obtención del hidrógeno, todo esos métodos tienen necesidades únicas en términos de utilización de energía y generan subproductos secundarios o emisiones. En los centros de refinación de petróleo se produce con la finalidad de hidrotratamiento de combustibles, gasolinas, diésel entre otros, en este caso se produce a partir de combustibles fósiles y se obtiene normalmente en los reformadores  con vapor, todo este proceso implica liberación de CO2, en este caso se dice que el hidrógeno generado es sucio o negro, su producción implica la emisión de gases de efecto invernadero. Otro método muy común es la producción de hidrógeno a partir de la electrólisis que no hay emisiones de CO2 directamente, sin embargo la electricidad que se necesita para el proceso de electrólisis utiliza un combustible fósil que emiten CO2, esta forma de obtener hidrógeno es conocida como azul.

Finalmente el hidrógeno verde, es aquel en el que durante su producción no hay presencia de combustibles fósiles, ni emisión de CO2 y se genera a partir de fuentes energéticas renovables como la solar y eólica, por lo tanto es un portador de energía no contaminante es muy versatil y puede transformarse en electricidad o combustibles sinteticos, para frenar los efectos del calentamiento global es necesario un cambio en la matriz energética proceso conocido como descarbonización, para ello el hidrógeno verde es una solución a mediano paso que contribuya  a ese cambio energético.

Transporte de contaminantes en subsuperficies parte II

Advección: Es el transporte del fluido contaminante por acción del agua, la velocidad lineal media del contaminante depende de (1) la conductividad hidráulica de la formación hidrogeológica en la dirección del flujo, (2) la porosidad efectiva del suelo, (3) del gradiente hidráulico en la dirección del flujo. En un medio poroso, el flujo de masa a través de una sección unitaria perpendicular al flujo es igual a:

J=ne⋅C⋅ v        (3.5)

De la ecuación anterior,J representa el flujo de masa por unidad de sección y por unidad de tiempo, ne es la porosidad eficaz, C  la concentración del contaminante y v la velocidad lineal media.

Los procesos mediante el cual existe una transferencia neta de materia son conocidos como fenómenos de transporte, en nuestro caso de estudio haremos una breve descripción de la difusión molecular y dispersión como una característica de transporte de contaminantes en la subsuperficie del suelo.

Transporte difusivo: “Para que tenga lugar el fenómeno difusivo de contaminantes, la distribución espacial de las moléculas no debe ser homogénea” (Alonzo & Finn 1.970), los contaminantes que se trasladan a través de un medio poroso tienen diferentes velocidades y caminos de flujo de distintas longitudes, esto conlleva a cumplir con el requisito de una distribución no homogénea, e “igualmente la difusión tiene lugar en la dirección en que la concentración disminuye” (Alonzo Finn 1.970), por ende debe existir un gradiente de concentración, este proceso puede ser descrito por la primera Ley de Fick que en una dimensión se escribe:

F=-D^*⋅dc/dx      (3.6)

Donde F es el flujo de masa por unidad de tiempo, D^* el coeficiente de difusión efectiva del contaminante y dc/dx es el gradiente de concentración que nos indica la variación de concentración por unidad de longitud.

     

Transporte de contaminantes en subsuperficies

 Cuando un contaminante entra en el agua subterránea, normalmente en disolución, se producen procesos complejos, en primera instancia, consideremos el caso que no exista ningún tipo de interacción con el medio geológico, por ende el contaminante se mueve arrastrado por el flujo subterráneo, estas sustancias toxicas se consideran no reactivas con el medio geológico, predominan los fenómenos de transporte tales como advección, difusión y dispersión.

 Si bien el suelo no es un medio importante en la dispersión de contaminantes, una combinación con el agua subterránea y en menor medida con el aire atrapado se transforma en un agente dispersante de la contaminación. En caso de interacciones entre los contaminantes contenidos en el agua y el medio geológico, aparecen fenómenos tales como precipitación, adsorción y diversas reacciones químicas.

Procesos físicos involucrados.

La dinámica de un medio poroso no saturado se explica mediante la ley de Darcy que relaciona la conductividad hidráulica con un gradiente de energía, en cual depende de la presión que ejerce el agua sobre las partículas del suelo, esto lo podemos expresar matemáticamente así:

Q=k⋅sec⁡c ión⋅Δh/Δl           (3.1)              Q=k⋅A⋅dh/dl      (3.2)

En la expresión (3.1) Q representa el caudal del fluido (m^3/seg), k la constante de permeabilidad o conductividad hidráulica, que es una medida de la capacidad del medio poroso de transmitir el contaminante y Δh/Δl el gradiente hidráulico, este cociente es importante ya que se define como la relación de la carga hidráulica del contaminante y la trayectoria que recorre.

La expresión (3.2) la podemos escribir de tal forma de obtener la velocidad de Darcy, dividiendo entre el área de la sección, obtenemos:

vd=Q/A=k⋅dh/dl        (3.3)

Pero está velocidad no es la del contaminante real, ya que el suelo es un medio poroso, por lo tanto, definimos una velocidad lineal media, que la escribimos:

v=vd/ne    (3.4)    ne representa la porosidad eficaz

La porosidad eficaz puede ser menor a la porosidad total, la porosidad eficaz contiene el volumen de poros interconectados a través de los cuales se mueve el contaminante arrastrado por el agua, veamos una representación.