nas-jome unicach / ingeniería ambiental 8 para... · denominados schlumberger, wenner y lee, de...

28
NAS-JOME tierra nueva UNICACH / Ingeniería Ambiental Año 4 / Número 8 / 2010 La geofísica y los sitios de disposición final de residuos sólidos no peligrosos Técnicas para el monitoreo atmosférico Sistemas de Construcción Sostenibles. Concepciones teórico-históricas

Upload: lemien

Post on 06-Feb-2018

221 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

NAS-JOMEtierra nueva

UNICACH / Ingeniería Ambiental

Año 4 / Número 8 / 2010

La geofísica y los sitios de disposiciónfinal de residuos sólidos no peligrosos

Técnicas para el monitoreo atmosférico

Sistemas de Construcción Sostenibles.Concepciones teórico-históricas

Page 2: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

Comite Editorial

c. Dr. Hugo Alejandro Nájera Aguilar

Dr. Carlos Manuel García Lara

Edición

Ing. Magaly González Hilerio

Comité revisor

Biol. Rodolfo José Palacios Silva

M. en C. Carlos Narcía López

M. en C. María Luisa Ballinas Aquino

M. I. M. A. Pedro Vera Toledo

C. Dr. Raúl González Herrera

c. Dr. Hugo Alejandro Nájera Aguilar

Dr. Rubén Alejandro Vázquez Sánchez

Dr. Carlos Manuel García Lara

7a Semana de Ingeniería Ambiental9o Ciclo de Seminarios

10a Expo-Ambiental

Na

s J

om

éEventos 1er semestre de 2011

Comite Editorial

c. Dr. Hugo Alejandro Nájera Aguilar

Dr. Carlos Manuel García Lara

Edición

Ing. Magaly González Hilerio

Comité revisor

Biol. Rodolfo José Palacios Silva

M. en C. Carlos Narcía López

M. en C. María Luisa Ballinas Aquino

M. I. M. A. Pedro Vera Toledo

C. Dr. Raúl González Herrera

c. Dr. Hugo Alejandro Nájera Aguilar

Dr. Rubén Alejandro Vázquez Sánchez

Dr. Carlos Manuel García Lara

7a Semana de Ingeniería Ambiental9o Ciclo de Seminarios

10a Expo-Ambiental

Na

s J

om

éEventos 1er semestre de 2011

Page 3: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

SUMARIO

Revista de divulgación del Cuerpo Académico

Estudios Ambientales y Riesgos naturales

Coordinador de Ingeniería Ambiental

E. I. A. Pedro Vera Toledo

Comite Editorial

c. Dr. Hugo Alejandro Nájera Aguilar - Dr. Carlos Manuel García Lara

Edición

Ing. Magaly González Hilerio

Impreso en la Escuela de Ingeniería Ambiental, Edificio 10,

Ciudad Universitaria, Libramiento Norte S/N, Tuxtla Gutiérrez, Chiapas.

ambiental.unicach.edu.mx

Na

s Jo

Bic

ente

nari

o

La geofísica y los sitios de disposiciónfinal de residuos sólidos no peligrosos

3

Técnicas para el monitoreo atmosférico 6

Sistemas de Construcción Sostenibles.Concepciones teórico-históricas 1

5

Antecedentes de Techos verdes

20

Visita a la central eólica la venta

22

Page 4: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

Carta De Los Editores...

2

Bienvenidos a una nueva edición de la Gaceta NAS-

HOME en su octavo número, en donde se da a conocer un

fragmento importante del trabajo desarrollado por

docentes y alumnos de la Escuela de Ingeniería Ambiental

y que forma parte de las actividades que realiza el Cuerpo

Académico Estudios Ambientales y Riesgos Naturales.

De antemano agradecemos tu entusiasta participación, con una invitación

que continúa abierta para que publiques tu investigación.

Cualquier comentario o sugerencia estamos para escucharte. Esperamos sea

de tu agrado.

La presente edición ha sido enriquecida con un mayor número de aportaciones

y diversas temáticas tales como la geofísica y los sitios de disposición final de

residuos sólidos no peligrosos, Técnicas para el monitoreo atmosférico,

sistemas de construcción sostenible: concepciones teórico-históricas, solo por

mencionar algunos de ellos, lo que demuestra una participación mayor y

compromiso de la comunidad universitaria hacia el fortalecimiento de la

Gaceta.

Page 5: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

33

La geofísica y los sitios de disposiciónfinal de residuos sólidos no peligrosos

Pedro Vera Toledo

IntroducciónPara estimar los volúmenes de residuosdispuestos en cualquier sitio existen porlo menos dos maneras conocidas en laingeniería; la primera: la estimaciónindirecta, que considera, la generaciónde los residuos de la poblaciónatendida, el conteo de la propiapoblación para que se conozca lageneración per-cápita, posteriormentelos cálculos y proyecciones del estimadode los residuos que se disponen en elsitio. Al utilizar este método, no se tiene,en muchos casos manera de conocer elerror de la estimación, ya quegeneralmente se desconocen muchosdatos entre ellos: el error propio de losestudios derivados de la toma demuestras, pesadas, y manipulación de lainformación, la cobertura del servicio delimpia publica, el inicio de operacionesdel sitio de disposición, los errores de losconteos de población y cantidad decasas-habitación, la estratificaciónsocial, etc. lo que sugiere demasiadadesviación en los resultados.

La segunda manera, es la utilización dealgún método geofísico. En general, lafinalidad de la prospección geofísica esla detección de estructuras a través delanálisis de sus propiedades físico

químicas, como son resistividad, densidady magnetismo entre muchas más; losmétodos desarrollados para estudiarlasson igualmente variados, existen métodoseléctricos, gravimétricos, sísmicos, etc.

En la prospección hidrogeológica elmétodo más comúnmente utilizado hasido el eléctrico, el cual ha probado susbondades en la prospección demedios estratificados, especialmentehorizontales. Este método ha sidoampliamente desarrollado, de talmanera que a partir de la emisión decorrientes eléctricas pueden evaluarseuna o varias características de losmateriales terrestres a través dedistintas formas: Sondeos eléctricosver t ica les (SEV) , Sondeos conpolarización inducida (PI), Sondeosmagnetotelúricos (SMT), Sondeos porfrecuencia (SF), Sondeos por transitorioe l e c t r o m a g n é t i c o ( T E M ) ,Seudosondeos electromagnéticosa é r e o s ( P S E A ) , C a l i c a t a selectromagnéticas, aéreas y terrestres(CEMA) y Registros geofísicos de pozos(REV). La pretensión del métodoeléctrico es la valoración de respuestade los materiales al paso de unacorriente eléctrica, misma que puedeser manipulada en el tiempo y ritmo de

Page 6: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

4

frecuencia de la onda.

De esta forma, es posible encontrararreglos usados dentro del métodoeléctrico que varían exclusivamente elritmo de frecuencia (polarizacióninducida) y otros mas, el tiempo delmismo (Sondeos eléctricos verticales,sondeos Wenner, calicatas y dipolos),cuya diferencia dista en la forma delarreglo de los electrodos y por ende, delobjetivo del estudio.

Todos los métodos eléctricos funcionan araíz de la emisión de una corrienteeléctrica a través de dos o máselectrodos puntiformes y de su recepcióna través de otros dos electrodosadyacentes receptores del potencialinducido. Su arreglo es lo que marca ladiferencia entre ellos, utilizándose para laprospección de agua subterránea lossondeos eléctricos verticales y los depo la r i zac ión induc ida, para lad e t e r m i n a c i ó n d e c a v e r n a s ycontaminación las calicatas y losarreglos dipolares, para la prospecciónde tierras físicas el arreglo Wenner o elLee, para la prospección minera lossondeos de polarización inducida o debloques, etc.

De entre los métodos mencionados seencuentra el sondeo eléctrico vertical, elcual ha probado su certidumbre en laprospección de agua subterránea. Deentre estos se encuentran los arreglosdenominados Schlumberger, Wenner y

Lee, de los cuales el primero, es el que hasido mayormente utilizado. El métodoparte del principio de que el agua es pornaturaleza conductora de la electricidadcuando tiene en solución sales, por lo quela humedad contenida en los materialesalterará la respuesta al paso de unacorriente eléctrica. Por supuesto, laconductividad y por ende, la resistenciade los materiales al paso de la corriente nosolo dependerá de la humedad existente,sino de la compacidad, cementación,m i n e r a l o g í a , g r a n u l o m e t r í a yfracturamiento que presenten estos. Porello es de vital importancia la correlaciónhidrogeológica de los resultados, para conello definir con una mayor certidumbre alos mismos.Puesto que el objetivo de las pruebasgeofísicas para el caso, es estimar losespesores de residuos dispuestos encualquier sitio y el basamento litológico deestos, señalando que cuando se sospechede espesores mayores a 25 m se justifica eluso de método de sondeo eléctrico, parae s t o s c a s o s e n s u m o d a l i d a dSchlumberger.

Para espesores menores y conjuntamentecon el objetivo de detectar la presenciamas iva de l ix iv iados, e l métodorecomendado es el de imágenes: eldipolar polo-dipolo.

Los métodos de imágenes como el dipolarpolo- dipolo, dan muy buenos resultadospara obtener rastreos horizontales, sin

Page 7: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

5

embargo, son menos precisos que losmétodos de sondeos eléctricos cuandose desea precisar espesores demateriales.

Una vez elegido el método a utilizar, sedebe contar con un plano topográficoque desde luego incluya la superficie dedispos ic ión del s i t io de estudio(determinación del área impactada),para realizar el arreglo y el número desondeos a efectuar. Posteriormente seprocesa la información, por una parte seposee la topografía y la superficie y porotra los espesores de las capa de residuosdispuestos, es decir se cuenta con tresdimensiones, lo que es posible cubicarcon cualquier método de integración odirectamente, obteniendo de formadirecta el volumen de residuos dispuestos,lo que disminuye drásticamente lapos ibi l idad de desviaciones pormediciones.

La geofísica, con una gama de métodosnos proporciona y forma parte de unaserie de herramientas que son de granutilidad para los ingenieros ambientales,en este caso en particular para llevarcabo mediciones, que de otra formanecesariamente deben realizarse demanera indirecta y que pueden llegar arepresentar mucha dispersión en losresultados.

Conclusiones

BibliografíaEstudio de prospección geofísica y

perforación de cuatro pozos demonitoreo en los sitios de disposición finalde residuos sólidos Tuxtla Gutiérrez y SanCristóbal de las casas, Chiapas,Noviembre 2006.

Nájera Hugo, Vera P. DiagnósticoAmbiental del Sitio de Disposición Final deresiduos Sólidos de la Ciudad de TuxtlaGutiérrez clave: CHIS-2005-C03-070financiado por el Consejo de Ciencia yTecnología del Estado de Chiapas(COCyTECH) con los fondos FOMIX 2005.

O r e l l a n a , E r n e s t o P r o s p e c c i ó nGeoeléctrica en corriente continua, 2aEd. Paraninfo, Madrid, 1982. España

R.J. Padilla y Sánchez, V. V. GonzálezPacheco y colaboradores, CartaTectónica de México, Rev. GeofísicaInternacional, 1989. Vol. 28, Num. 5

Tchobanoglous, G., Theisen, H., Vigil, S.Integrated Solid Waste ManagementIssues. McGraw-Hill. (1993).

Zohdy, Adel A.R. (1975) AutomaticInterpretation of Schlumberger Soundingcurves, using modified Dar ZarroukFunctions, U.S. Geol. Survey Bull. 1313-E.

Page 8: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

6

IntroducciónHoy en día la contaminación atmosféricae s u n f e n ó m e n o p r o d u c i d ofundamentalmente por las actividadeshumanas, debido a cambios oalteraciones ocurridas en el aireprovocados por la presencia de agentesfísicos o químicos, provocando, entreotras cosas, problemas de salud en laspersonas. Las fuentes emisoras ,clasificadas por la Secretaria de MedioA m b i e n t e R e c u r s o s N a t u r a l e s(SEMARNAT) [2], son definidas como fijaso móviles, para su estudio existent é c n i c a s c o n v e n c i o n a l e s y n oconvencionales [3]. Las primeras sonaquellas realizadas principalmente paraindustrias establecidas (fuentes fijas),siendo la medición directa, la cualconsiste en tomar una muestra In situ paradespués ser transportada y analizada enel laboratorio, balance de masa, la cualhace referencia a la cuantificación deemisión por balance de materia yenergía y, factores de emisión, la cual esuna relación entre la cantidad decontaminante emitido a la atmosfera y laactividad de producción y consumo deenergía combustible [10. Las técnicas noconvencionales también llamadas depercepción remota son aquellas que seencargan del estudio de la interacciónde la energía con la materia las cualespueden ser monitoreadas desde

puntos estratégicos en un amplio caminoóptico, destacan, la Espectroscopíainfrarroja basada en la transformada deFourier (FTIR), Espectroscopía por absorciónde un diodo laser sintonizable (TDLAS), laEspectroscopia de Absorción ÓpticaDiferencial (DOAS)[5], en configuraciónpasiva y activa, esta última es utilizada enla región espectral Ultravioleta (UV)-Visible(Vis) e Infrarrojo cercano (IR), apropiadapara el estudio de diversos contaminantescomo Acido Nitroso(HONO), radicalesHidroxilo (OH), Dióxido de Nitrógeno (NO2)[6]. Estas técnicas se basan en el principiode la ley de Beer-Lambert [7].

En la ciudad de Tuxtla Gutiérrez, Chiapas,se han realizado estudios utilizando elmodelo MOBILE 6-México para vehículosautomotores, el cual estima los factores deemisión de hidrocarburos totales (HC),monóxido de carbono (CO) y óxidos denitrógeno (Nox). Uno de los parámetrosbásicos para utilizar esta técnica es lacantidad, antigüedad y tipo de vehículosque circulan en el área de estudio [4],basado en un cálculo de aproximación,debido a factores que alteran fácilmentesus resultados como el ingreso de vehículosal área de estudio y vehículos dados debaja. La SEMAVIHN, actualmente realiza elmonitoreo y análisis de la calidad del aire,respecto a la emisión producida porfuentes móviles, utilizando el equipo Airpointer [4].

Albert Guadalupe Orantes JonapáCarlos Manuel García Lara

Técnicas para el monitoreo atmosférico

V

m=r

Page 9: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

7

Contaminación atmosféricaFenómeno descrito como la alteración dela composición química de la atmosfera,la cual está compuesta principalmentepor gases Nitrógeno (N2) al 78%, Oxigeno(O2) al 21%, Argón (Ar) al 1% y Dióxido deCarbono (CO2) al 0.04%, la figura 1,presenta la dinámica atmosférica de lacontaminación

de las diversas emisiones por factoresantropogénicas y en menor medida de lasnaturales, se puede destacar laformación de esmog, el monóxido decarbono (CO), Dióxido de azufre (SO2),partículas suspendidas, Ozono (O3), óxidosde nitrógeno (NOx) y compuestosorgánicos volátiles (COVs) [9], formadospor complejas reacciones en la que la luzdel sol interactúa de manera atómica conestas, debido a su carácter oxidantetienden a formarse más óxidos y ácidos. Loanterior a derivado en diversos problemasc o m o l a s a l u d h u m a n a , c o nenfermedades pulmonares y cáncer [10],principalmente; cambio climático,destrucción de la capa de ozono, entreotros, lo que ha llevado a realizar

Figura 1. Representación de la dinámicaatmosfér ica, composición química yprincipales contaminantes atmosféricos.

moni toreo y estud ios de estoscontaminantes atmosféricos.

Las técnicas ópticas o de percepciónremota, permiten la observación in situde contaminantes mediante latrayectoria abierta de la radiaciónelectromagnética. Esta es analizadae s p e c t r o s c ó p i c a m e n t e s i n l anecesidad de llevar la muestra allaboratorio y por consecuencia se lograobtener información en tiempo real dela composición de la atmosfera [11],para tener una mejor comprensión deesta técnica, es necesar io e lconocimiento de los fenómenosópticos presentes en la materia, unejemplo de ello es la radiaciónelectromagnética la cual se representac o m o u n c a m p o e l é c t r i c o ymagnético, como se presenta en lafigura 2.

Muchos de los fenómenos relacionadoscon el estudio de la espectroscopia serelacionan con el campo eléctrico.

Figura 2. Representación de un haz deradiación monocromática, polarizada enel plano: (a) campo eléctrico y magnéticoperpendiculares entre sí, respecto a lad i r e c c i ó n d e p r o p a g a c i ó n , ( b )representación bidimensional del vectoreléctrico. [8]

Page 10: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

8

amplitud o valor máximo de y, t, es eltiempo y ø, es el Angulo de fase, lavelocidad angular se relaciona delvector w, con la frecuencia de laradiación v por medio de la ecuación 3

(3)

Sustituyendo esta relación con laecuación 2 resulta:

(4)

Otro fenómeno de interés es latransmisión la cual está definida por laecuación (5). Como el índice derefracción de un medio es una medidade interacción con la radiación:

(5)

ni, es el índice de refracción para unafrecuencia determinada i, vi, es lavelocidad de la radiación en el medio yc, es su velocidad en el vacío. Cuando laradiación incide con un ángulo en lai n t e r f a c e e n t r e d o s m e d i o stransparentes que tienen densidadesdiferentes, se observa un cambio bruscoen la dirección de refracción de la luzcomo una consecuencia de unadiferencia de velocidad entre los dosmedios como se muestra en la figura 3.La magnitud de la refracción vienedado por la ley de Snell ecuación 6:

(6)

Los parámetros que se muestran en lafigura 2 son longitud de onda ( ), es ladistancia lineal entre dos puntosequivalentes de ondas sucesivas(máximos y mínimos sucesivos), lafrecuencia (v), siendo esta el numero deoscilaciones del campo por segundo, lavelocidad de propagación (vi), seobtiene multiplicando la frecuencia porciclos por segundo y la longitud deonda en metro por ciclo obteniendo laecuacion1.

(1)

La amplitud de una onda sinusoidal esconocida como la longitud del vectoreléctrico en el máximo de la onda, adiferencia de otros fenómenosondulatorios, como el sonido laradiación electromagnét ico nonecesita un medio de apoyo paratransportarse y se propaga fácilmenteen el vacío. En cualquier medio materialla propagación de la radiacióndisminuye a causa de la interacción delcampo electromagnético de laradiación y los electrones enlazantes dela materia. Dado que la frecuenciaradiante permanece invariable y vienefijada por la fuente, la longitud de ondadebe disminuir cuando la radiaciónpasa del vacío a otro medio. Si se tomael tiempo como una variable, la ondaen la figura 2b puede definirsemediante la ecuación 2 de una ondasinusoide

(2)

En la que y, es el campo eléctrico A, la

λ

iivv l×=

)( f+= wtAseny

vw p2=

)2( fp += vtAseny

i

iv

cn =

2

1

1

2

2

1

v

v

n

n

sen

sen==

q

q

Page 11: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

9

Figura 3. Refracción de la luz al pasar de unmedio M1 a otro más denso M2 en el que suvelocidad es menor.

Si M1 en la figura 3 representa el vacio, v1se iguala a c, y n1 es la unidad despuésde reordenar la ecuación 6 se simplificaa

(7)

El índice de refracción de la sustanciaM2 puede calcularse, a partir de lasmedidas de 1 en el vacío y de 2, en lasustancia. Por conveniencia el índice derefracción de referencia es el aire.Cuando la radiación atraviesa unainterface entre medios con diferenteíndice de refracción, se producesiempre una reflexión. La fracción deradiación reflejada es tanto mayorcuanto mayor sea la diferencia entre losíndices de refracción. Para un haz queincide perpendicularmente en unainterface, la fracción reflejada vienedada por

(8)

Donde Io, es la intensidad del hazincidente e Ir, es la intensidad reflejada;n1 y n2 son los índices de refracción delos dos medios.

θ θ

De acuerda a la teoría cuántica, losátomos, las moléculas o iones solo tienenun número limitado de niveles deenergía discretos; de un modo que paraque se produzca la absorción de laradiación, la energía de los fotonesdebe coincidir exactamente con ladiferencia de energía entre el estadofundamental y uno de los estadosexcitados de las especies absorbentes[8].

Otro fenómeno de interés es la dispersiónde la radiación, Rayleigh y Mie, lap r i m e r a e s u n f e n ó m e n o d eesparcimiento, se produce cuando la luzencuentra en su camino partículasextrañas cuyo diámetro es muchomenor que la longitud de onda de laseñal, en la segunda las partículasesparcidoras son grandes, de ordenmayor que la longitud de onda de la luz.

La relación entre la absorción de la luzpor una solución diluida o por un gas y laconcentración de la fase absorbenteviene dada por la ley de Beer, mientrasque la relación entre la absorción de laluz y el campo recorrido por ésta vienedado por la ley de Lambert por lo cual esconveniente considerar ambas leyesconjuntamente, para deducir laecuación que se busca se postula enprimer lugar que: cada cuanto de luzque penetra en la solución tiene igualoportunidad de ser absorbido estoimplica que la luz es monocromática, ensegundo lugar, se postula que cadamolécula de la sustancia que absorbe

2

12

2

12

)(

)(

nn

nn

I

I

o

r

+

-=

2

1

2

)()(

q

q

sen

senn vac

vac=

Page 12: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

10

tiene igual oportunidad de interceptar yabsorber un cuanto de luz cualquieraque sea su situación dentro de latrayectoria del medio y por ello se defineque la intensidad de la radiación I( ), alpropagarse por un medio gaseoso comola atmosfera y sin tomar en cuenta losprocesos de dispersión, disminuyee x p o n e n c i a l m e n t e c o n l aconcentración de los gases que locomponen (ci), con los coeficientes deabsorción ( ¡), así como con la longituddel medio absorbente (L) con respecto ala intensidad inicial Io ( ) se obtiene laecuación 9[11]:

(9)

Esta ecuación rige a las técnicas depercepción remota las cuales secomentan a continuación.

Las principales son FTIR (pasivo y activo),TDLAS y DOAS (pasivo y activo). Laprimera es una técnica de medicióndonde el espectro es obtenidomediante la medición de la coherenciatemporal de una fuente de radiación,utilizando mediciones en el dominio delt i e m p o d e l a r a d i a c i ó nelectromagnética o cualquier otro tipode radiación [3]. Puede ser clasificadaen FTIR (activa), como se muestra en lafigura 4 en trayectoria abierta estábasada en la medición de laabsorciones en el infrarrojo que lasm o l é c u l a s e x h i b e n , d e b i d o atransiciones en su energía vibracional yrotacional.

λ

σ

λ

Técnicas de percepción remota

Figura4.

Figura 5..

Configuracion activa en FTIRizuiqerda se observa el emisor de luz, centrocolumna de contaminante y izquerda elreceptor.

FTIR pasivo usando como fuente deluz al sol

FTIR (pasiva) como se muestra en la figura5 por emisión. Consiste en el análisis de laradiación infrarroja que se emite yabsorbe naturalmente por el ambiente.[12]

La técnica del TDLAS está basada en losprincipios de espectroscopia y técnicasde detección sensibles. Las moléculas degas absorben fotones del láser alongitudes de onda específicas de laestructura de bandas de energía de lasespecies bajo investigación, y alongitudes de onda l igeramentediferentes a estas líneas de absorción noexiste básicamente ninguna absorción.La técnica DOAS puede ser clasificada enpercepción remota activa ver figura 6que consiste en una fuente de luz la cualpueden ser lámparas incandescentes ode cuarzo ionizado, un receptor ot e l e s c o p i o , f i b r a ó p t i c a y e lespectrofotómetro, se usan tambiéninterferómetros, difiere con el pasivo enque esta se puede usar siempre encualquier situación de tiempo, la

ii cLeII

)(

0)()(

lsll -=

Page 13: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

11

exactitud y precisión en la detecciónde contaminantes es elevada

DOAS pasivo consiste en la utilización dela luz del sol como fuente, aunque hanhecho estudios con la luz de la luna y lasestrellas, sus principales componentesson el telescopio de refracción, fibraóptica y el espectrofotómetro, el uso delfotómetro el cual es el que detecta lamejor intensidad del haz a estudiar,figura 7.

Figura 6

Figura 7

. Principales componentes del DOASactivo.

. DOAS pasivo principalescomponentes, el sol es la fuente de luz y laparte inferior izquierda se ve el receptor y elespectrofotómetro.

Esta ha sido una poderosa herramientapara las mediciones de gases traza de laatmosfera. La técnica ofrece altasensibilidad para algunos gases traza (NO2,SO2, CH2, HONO, gases aromáticosmonociclicos) [6]. En general la técnicaDOAS, es sobre el análisis de la bandaancha del espectro en la región UV-Vis e IRcercano [12] como se observa en la figura8.

Figura 8. Seccion eficaz de absorcion pormolecula.

La observación rutinaria de especiesquímicas de interés atmosférico porespectroscopía de absorción ópticadiferencial surge como consecuencia dedos hechos paralelos, por un lado losavances del conocimiento de la químicade la estratosfera que indican queradicales en concentraciones muypequeñas (del orden de ppb. o menores)pueden desplazar el equilibrio del ozonomediante reacciones catalíticas y portanto, aparece la necesidad de medirlos,y, por otro, la incorporación al mercado dedetectores multiespectrales con unabuena relación señal/ruido. Las primerasmedidas con instrumentos basados en estep r i n c i p i o f u e r o n r e a l i z a d a s c o nespectrómetros de barrido por Max Planckd e M a i n z p a r a l a m e d i d a d econtaminación atmosférica, y se remontaa finales de los setentas [13]. Casisimultáneamente, Noxón (1979) en laNational Oceanic and AtmosphericAdministration (NOAA) realiza las primerasmedidas estratosféricas de NO2 concobertura estacional, proporcionandotambién alguna información latitudinal. En

Page 14: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

12

1982 el National Institute of Water &atmospheric Research (NIWA) deN u e v a Z e l a n d a e s t a b l e c e u ninstrumento permanente que continúaactivo en la actualidad. El principio sebasa en el análisis de espectrosatmosféricos tomados en los rangosespectrales en donde existen moléculaso r a d i c a l e s c o n t r a n s i c i o n e selectrónicas que se traduzcan enabsorciones muy variables con lalongitud de onda ver figura 8. Paraaumentar la absorción observada sesuele emplear el procedimiento demedir los crepúsculos recogiendoradiación difusa del cenit. De estamanera se consiguen un aumento en elrecorrido óptico del rayo de unas 15 a 25veces el camino vertical, mejorandosensiblemente la relación señal/ruido acosta de introducir un factor deincertidumbre asociado a la dificultadde reconocer con precisión el recorridoóptico real de los fotones quecontribuyen a la formación del flujo der a d i a c i ó n o b s e r v a d o p o r e lespectrómetro [14].

Los principales instrumentos que seutilizan para estudios de percepciónremota son las fuentes de luz,espectrofotómetro, fibra óptica y lostelescopios. Las principales fuentes deluz utilizadas son los láseres que secaracterizan por ser un generador de luzmonocromática, ondas de la mismafrecuencia y en fase, constituyendo susalida un haz de luz coherente [16], sinembargo también la fuente de luz porexcelencia es el sol ya que emite

r a d i a c i ó n e n t o d o e l e s p e c t r oelectromagnético en algunos de los casosse suele utilizar la luz de la luna y las estrellas[17]. El espectrofotómetro ver figura 9 es uninstrumento que proporciona informaciónsobre la intensidad de la radiación enfunción de la longitud de onda o de lafrecuencia del haz en estudio[8], la cual seencuentra integrada principalmente porun conector-(1) esta tiene como funciónde puerto de entrada con la fibra óptica,algunos componentes tienen integradouna rendija-(2) la cual sirve para regular lacant idad de l haz que ent ra a lespectrofotómetro, un filtro-(3) el cualrestringe las longitudes de onda que entranen ellas, un espejo colimador -(4) el cualenfoca al haz que entra hacia la rejilla-(5)refracta la luz del espejo colimador y dirigela luz difractada en el espejo de enfoque ocentrado-(6), el cual recibe la luz reflejadadesde la reja y centra espectros de primerorden en el plano del detector colecciónde lentes-(7) el cual aumenta la eficienciaen la recolección de luz, detector UV-Vis-(8) esta recoge la luz refractada de losespejos la cual la recoge de maneraanalógica y la convierte a digital OFLVfiltros-(9) orden de longitud de pasovariable para bloquear la luz incoherente oruido y el UV4 detector de actualización-(10), sustitución o implementación demateriales como el cuarzo el cualincrementa eficiencia de resolución delespectro [18], la fibra óptica es uninstrumento por el cual se transmiteinformación con mucha mejor facilidad deforma analógica y después es descifradadigitalmente, se obtienen una mejorinformación en este caso sobre la luz [8].

Page 15: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

13

El telescopio consta de una lentellamado objetivo que forma unaimagen real de un objeto lejano, y deotra lente llamada ocular que examinaesta imagen real del mismo modo queuna lupa. Como el objeto está muyalejado del telescopio podemossuponer que todos los rayos que llegana él provenientes de un punto sobre elobjeto son paralelos entre sí formandopor lo tanto la imagen real sobre elplano focal del objetivo [19].

Figura 9. Imagen de la composicióninterna del espectrofotómetro

Conclusión.Las técnicas para la medición decontaminantes atmosféricos han idoe v o l u c i o n a n d o , d e s d e l a sconvenc iona les has ta las depercepción remota. En las primeras seobtiene la muestra in situ (invasivo) concierta aproximación en la medición yaque puede ser alterada al momentode ser l levado al laborator io(destructivo), el análisis de las muestrases lento, requiere de reactivos losc u a l e s s i n o s o n t r a t a d o sa d e c u a d a m e n t e p u e d e n s e raltamente perjudicial, en cambio enla segunda se analiza un amplio

camino ópt ico desde un puntoestratégico (no invasivo), la cual no alteralos resultados (es no destructivo), laobtención de resultados se hace alinstante (rápido), no utiliza reactivos quepueden llegar a ser tóxicos (amigo de lanaturaleza), es por ello que esta técnicaes altamente eficiente y debidop r i n c i p a l m e n t e a l a f a l t a d econocimiento del aporte que esta haceal estudio de la atmosfera no se logracomo medida de implementación parala detección de contaminantes en el paísy no solo eso sino que se investigue aunmás en el campo desarrollando nuevosdispositivos más eficientes y económicos.

1.- Jiménez Pizarro Rodrigo Developmentand Application of UV-Visible and Mid-IRDifferential absorption SpectroscopyTechniques for Pollutant Trace GasMonitoring, ingénieur chimiste diplôméUniversidad del Valle, Colombie 20042.- www.semarnat.gob.mx3 . -Cuerpo Académico, Es tud iosambientales y riesgos naturalesaportaciones al sur sureste de Méxicocolección Jaguar UNICACH 1ª edición2009 p. 197-273.4.- Inventario de emisiones a laatmosfera de la región centro del estadode Chiapas SEMAVI 2007 p.A3.1-A3.45.- Grutter Michel. Percepción remota dec o n t a m i n a n t e s m e d i a n t eespectroscopía FTIR en ContaminaciónAtmosférica IV. El Colegio Nacional p.131-144. (2003).6.- Platt U. · Stutz J. (2008) DifferentialOptical Absorption Spectroscopy

Bibliografía

Page 16: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

14

Principles and Applications Springer-Verlag Berlin Heidelberg p.429-435.7 . -Col in Ba i rd , (2001) , QuímicaAmbiental, ed Reverte, 2ª. Ed, #p 4-6078.- Skoog. Holler. Nieman,( 2001)Principios de Análisis Instrumental, 5ª.Edición, p. 122-407.9.- Thomas G. Spiro, Willian M. Stigliani(2004), Química medioambiental,Pearson prentice Hall. Pg 219-243.10.- Protocolo para el control y vigilanciad e l a s e m i s i o n e s a t m o s f é r i c a sG e n e r a d a s p o r f u e n t e s f i j a s ,reglamentaciones de la US-EPA, la UniónEuropea (UE) y Japón. La US-EPA 1970,1990.11.- Grutter Michel y Roberto. Técnicasópticas de percepción remota para lacaracterización de gases atmosféricos,en: Contaminación Atmosférica V. ElColegio Nacional. (2006). ISBN 970-640-303-5. p. 91-11712.- Brohede S. (2002). DOAS DifferentialOptical Absorption Spectroscopy-Department of Radio and SpaceScience, University of Chalmers. Suecia.13.- PLAtt U., y D. PERNER (1979).Detection of nitrous acid in theatmosphere by differential opticalabsorption, Geophys. p. 917.

14.- Manuel Gil, Margarita Yela, SantiagoRodriguez y Olga Puentedura (1996),Contribución de la espectroscopia deabsorción diferencial al estudio de laestratosfera terrestre. Física de la tierra,Num, 9, p 127-133.15.- Santiago Rafael Arellano Arellano(2005), estudio e implementación de unsistema de medición remota continúa deflujo de gas SO2 de origen volcánico,basado en óptica diferencial deabsorción. P 100-102.16.- Rubio Martínez Baltasar,( 1994)Introducción a la ingeniería de la fibraóptica. Ra-ma. P 23-59.17.- Svanberg S. (2001). Atomic andMolecular Spectroscopy, Basic AspectsAnd Practical Applications. Springer-Verlag. Berlin 95-105.18.- USB4000 Fiber Optic SpectrometerInstallation and Operation Manual (2001-2006) p. 21-2319.- Malacara Daniel (1989) ÓpticaBásica, cFe SEP, 1ª. Edición, p23-762.

Page 17: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

15

En el siglo actual, el uso de la tecnologíapara resolver problemas ambientalesaumenta, pero se aplica de diferentesmaneras. Hay indicios de que el papel dela tecnología está cambiando en dosáreas importantes: el desarrollo sostenido,que se ocupa principalmente deproblemas mundiales, y la tecnologíapreventiva, proyectada para reducir losefectos de los procesos, operaciones yproductos en el ambiente.

Un desarrollo “sostenible” requiere que:#No consumamos más recursos de los queel planeta puede proveer y que noproduzcamos más residuos de los quepuede asimilar.#Vivamos de manera tal que la siguientegeneración no esté peor que nosotros.#No consumamos recursos a expensas dela supervivencia básica y la calidad devida de otros.

Una definición de sostenibilidad debeincluir:#Planificación y administración delpresente y el futuro.#Eficiencia y responsabilidad, conconciencia de la capacidad de la Tierra yel costo total de la acción e inacción.#Objetivos vibrantes, progresivos,duraderos y alcanzables.#Sistemas que sean justos, igualitarios,transparentes y participativos.#Palabras adicionales para incorporar:

sinérgico, integrador, visión, riesgo,calidad, dinámico, integridad, largoplazo, equilibrio, estratégico.

Las principales características que debereunir un desarrollo para que lo podamosconsiderar sostenible son las siguientes:

#Mantenimiento o mejora del sistemaambiental por parte de la actividadeconómica, así como la calidad de vidade todos los ciudadanos.# U t i l i z a c i ó n d e l o s r e c u r s o seficientemente, y promoción del reciclajey la reutilización.# D e s a r r o l l o e i m p l a n t a c i ó n d etecnologías limpias.#Restauración de los ecosistemasdañados.#Promoción de la autosuficienciaregional.

La construcción de vivienda sin dudaalguna es una actividad que está muyligada a la necesidad de los sereshumanos, ya que es y seguirá siendo unade las posesiones más apreciadas por elhombre. Desde la década de los 60 hastala actualidad los costos de la construcciónhan aumentado considerablemente, unade las razones es el aumento de lademanda y la escases de la mano de obrae s p e c i a l i z a d a . D e e s t a

Definición de los sistemas de ConstrucciónSostenibles

Doribel Roblero Hernández, Raúl González Herrera

Sistemas de Construcción Sostenibles.

Concepciones teórico-históricas

Page 18: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

16

preocupación, surge la intención debúsqueda de sistemas constructivos, quesean sostenibles.

Partiendo de diversos autores, serecogen a continuación algunasdefiniciones del término "ConstrucciónSostenible", que asumidas globalmentenos aportan una buena comprensión dela idea que comportan.

La Construcción Sostenible, que deberíaser la construcción del futuro, se puededefinir como aquella que, con especialrespeto y compromiso con el MedioAmbiente, implica el uso sostenible de laenergía. Cabe destacar la importanciadel estudio de la aplicación de lasenergías renovables en la construcciónde los edificios, así como una especialatención al impacto ambiental queocasiona la aplicación de determinadosmateriales de construcción y laminimización del consumo de energíaque implica la utilización de los edificios(Casado, 1996).

La Construcción Sostenible se dirigehacia una reducción de los impactosambientales causados por los procesosde construcción, uso y derribo de losedificios y por el ambiente urbanizado(Lanting, 1996).

El término de Construcción Sostenibleabarca, no sólo los edificios propiamentedichos, sino que también debe tener encuenta su entorno y la manera cómo secomportan para formar las ciudades. Eldesarrollo urbano sostenible deberá

tener la intención de crear un entornourbano que no atente contra el medioambiente, con recursos, no sólo en cuantoa las formas y la eficiencia energética, sinotambién en su función, como un lugar paravivir (WWF, 1993).

La Construcción Sostenible deberáentenderse como el desarrollo de laConstrucción tradicional pero con unaresponsabilidad considerable con elMedio Ambiente por todas las partes yparticipantes. Lo que implica un interéscreciente en todas las etapas de laconstrucción, considerando las diferentesalternativas en el proceso de construcción,en favor de la minimización delagotamiento de los recursos, previniendola degradación ambiental o los prejuicios,y proporcionar un ambiente saludable,tanto en el interior de los edificios como ensu entorno (Kibert, 1994). Las bases paraconseguir sistemas de construcciónsostenibles, pueden resumirse en cincoprincipios:

#Estandarización e industrialización, paramejorar la calidad y optimizar los gastos dematerial.

#Sistemas de montaje en seco, parafacilitar su reutilización, así como disminuirlos residuos y costes del montaje.

#Elementos de fácil transportabilidad ypoco mantenimiento.

#Instalaciones registrables para fácilmantenimiento y recuperación dematerial.

#Utilización de materiales de fácilreciclaje, poco contaminantes y con un

Page 19: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

17

consumo energético mínimo en suproducción.

Un sistema de construcción sostenible esaquel conjunto de técnicas para crearformas y combinaciones para armarestructuras que con especial respetocon el medio ambiente, se dirige a laminimización de el consumo de energíay a la reducción de los impactosambientales, pues no atenta contra losrecursos naturales, ya que implica unaresponsabilidad con el medio ambientey considera las diferentes alternativas entodas las etapas de construcción.

Analizando las viviendas característicasde distintas regiones de la tierrapodemos observar, en la mayoría de loscasos, que son fruto de una evoluciónconstructiva para adaptarse al mediode forma eficiente como lo han hecholos seres vivos ante la necesidad des o b r e v i v i r m i n i m i z a n d o s u srequerimientos energéticos y derecursos. Esto es posible gracias a lamejora de su eficiencia para utilizar laenergía, conservar o dis ipar latemperatura mediante adaptacionesevolutivas en su morfología paraacoplarse a las condiciones climáticas,etc. Esta evolución en el diseñocons t ruc t i vo ha dado paso aedi f icaciones adaptadas a lasnecesidades humanas y ambientales.

Como comenzaron dichos sistemas

Los primeros indicios de construcción

sostenible comenzaron con la arquitecturaecológica, que surgieron a partir de lasconstrucciones creadas por Frank LloydWright, alrededor de 1936 (véase figura 1).Las cuales, en algún momento fuerondescritas como: “espacios orgánicos yorganismos vivos”; su filosofía fue: “laarquitectura debe ser orgánica ó serfusionada al paisaje, respetando las fuerzasde la naturaleza”.

Lloyd enfatizó la importancia de laintegridad; donde una casa, debería serintegrada al entorno natural en donde sedeseará construir, integrarla a los materialesde su alrededor e integrarla al modo devida del usuario.

Paolo Soleri, en 1960; fue uno de losv i s i o n a r i o s c o n t e m p o r á n e o s q u einnovaron, introduciendo el concepto“arcología”, como se muestra en la figura 2;que se refiere a ecología sagrada aunadaa la arquitectura, funcionando como unproceso integral para producir nuevoshábitats urbanos. Un prototipo de

Figura 1. La casa de la cascada, la obra magnade Frank Lloyd Wright. Fotografía tomada deh t t p : / / w w w . u s a t o d a y . c o m/travel/destinations/2007-09-27-new-wright-home_N.htm

Page 20: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

18

se caracteriza por la relación que existee n t r e e l s e r h u m a n o y é s t a ;posicionándola como un organismo convida, donde la arquitectura es nuestrasegunda piel y nos proporcionafunciones esenciales para vivir, talescomo: protección, permisibilidad deiluminación solar, absorción, regulación,comunicación, etc.

El objetivo de “baubiologie”, es el diseñode construcciones que reflejen nuestrasnecesidades biológicas y espirituales,para así propiciar una interacciónarmónica entre el ser humano y el medioambiente.

Un sistema de construcción sostenible,respetuoso con el entorno debeconsiderar cinco factores: el ecosistemasobre el que se asienta, los sistemasenergéticos que fomenten el ahorro, losmateriales de construcción, el reciclaje,la reutilización del residuo y la movilidad.Algunos enfoques de construcción usanmenos productos vírgenes y hacen usom á s e f i c i e n t e d e r e c u r s o s

Figura 2. Conceptualización de la ciudadecológica por Paolo Soleri, en 1960.F o t o g r a f í a t o m a d a d e :http://dprbcn.wordpress.com/2009/10/29/arcosanti-and-macro-cosanti-paolo-soleri/

Técnicas y productos alternativos en laconstrucción

“arcología”, en donde viven cerca decinco mil ciudadanos, es “la ciudad deArcosanti” (Phoenix, Arizona), lugar endonde se combinan estructuras urbanascompactas con viviendas ecológicassolares a gran escala, y en sus alrededores,existen cuatro mil acres que deben serpreservados.Uno de los objetivos del movimientoecológico, es luchar para salvar el mundonatural de las consecuencias de lacivilización química e industrial; debemosestar alerta y persuadir a una grancantidad de gente de diversas culturas deque la herencia que la naturaleza nosbrinda se encuentra en grave peligro; porende, es necesaria una intervenciónemergente a nivel mundial. Las cuestionescomo el desarrollo local apropiado paralas técnicas de construcción y sistemas deenergía basados en la explotación derecursos naturales, tales como: viento,agua, biomasa, y diseños solares para eldesarrollo mundial; se convirtieron ellos“medios” del movimiento ecológico paramejorar la calidad de vida del planeta.Uno de los principales proyectosexper imentales y ambiciosos delmovimiento ecológico es “Biósfera II”(1990, desierto de Arizona); proyecto endonde los sistemas internos para reciclajede: agua, aire y nutrientes para mantenerla vida de 3,800 especies de plantas,animales y ocho seres humanos(investigadores), permanecen aisladosdentro del mismo, para constatar laefectividad de su funcionamiento.E l c o n c e p t o “ b a u b i o l o g i e ” o“arquitectura biológica”; desarrollado porDavid Pearson; es un acercamientodiferente a la esencia de la arquitectura;

Page 21: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

19

naturales. Por ejemplo, tecnologías queusan fardos de paja y tierra apisonadacomo componentes de la construcción.La vivienda manufacturada es unaalternativa menos cara a casas amedida construidas en sitio. Haytambién una cantidad de materialesque incluyen contenido de productosreciclados, los que pueden ser máse c o n ó m i c o s q u e p r o d u c t o sconvencionales y a la vez ayudan areducir la cantidad de desechosdepositados en sitios de disposición final.No es necesario ser un gran constructorpara construir una vivienda sostenible,basta con tener ciertas habilidades ypedir ayuda a ciertas asociaciones queimpulsan el desarrollo de estas viviendas.Estas casas están hechas a base demateriales naturales como lo son: lamadera, la paja, el adobe y el bambú,por mencionar algunos, los cualesreducen el impacto ambiental yeconómico de la construcción deviviendas convencionales a base deladrillos y cemento.Las principales ventajas de construir conmadera son: bajo costo, requiere pocaenergía y herramientas sencillas para suproducción, además de tener unaestructura basada en un materialnatural pero que es más resistente que elacero y el concreto. En su interiorpodemos observar ambientes mássaludables y confortables puesto que lamadera absorbe y expulsa la humedad.Para muchos la construcción conmateriales naturales significa volver alpasado pero para otros no es más queuna construcción sostenible. Desdetiempos antiguos, las viv iendas

comenzaron a construirse con adobe ypaja. Incluso en pleno siglo XXI, algunospaíses siguen empleando estos materialesen la construcción de casas habitación. Enel Reino Unido se estiman que hay unas100,000 casas de barro y paja.Otro material cada vez más de moda,ideal para construir un hogar natural, es elbambú, el cual además puede contribuiren la lucha contra el cambio climático, yaque puede absorber dióxido de carbono.Su crecimiento en plantaciones es rápido(4 años), y sus características sonperfectas: duradero, flexible, fuerte yligero. El uso en varios países orientales loha convertido en uno de los materiales deconstrucción más empleados del mundo.Sin duda alguna el uso de productosalternativos en la construcción es unaopción más, en la búsqueda por darsolución al problema de vivienda, dondese requiere pensar en el beneficio denuestro medio ambiente dando solucionesprácticas.En la siguiente parte de este trabajo sepresentará la visión, las prácticas yconceptos de construcciones sosteniblesen México.

Referencias consultadasCASADO MARTÍNEZ, N (1996): Edificios de AltaCalidad Ambiental, Ibérica, Alta Tecnología,ISSN0211-0776.L A N T I N G , R O E L ( 1 9 9 6 ) : S u s t a i n a b l eConstruction in The Netherlands -A perspectiveto the year 2010. Working paper for CIB W82Future Studies in Construction. TNO BouwPubhcation number 96-BKR-P007.KIBERT, CHARLES et al.(1994): CIB-TG16, FirstInternational Conference on SustainableConstruction, Florida.WWF: ( 1993): The Built Environment Sector, Pre-Seminar.

Page 22: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

20

Al mencionar la palabra tecnología, senos puede venir a la mente una serie detérminos vinculados con el avance y dedesarrollo de la ciencia, e incluso hacerreferencia a inventos. La tecnología seha hecho tan presente en la vidacotidiana del hombre, que se ha llegadoa un punto en el que se ha vueltoindispensable para su día a día, tal es elcaso de los teléfonos celulares, de lacomputadoras, del internet pormencionar algunos. Las innovacionestecnologías perecen incrementar a unritmo bastante acelerado, sin tomar encuenta niveles socioeconómicos, raza,color o límites geográficos, transformadolos sistemas tradicionales y de cultura.Sin embargo, también existen otros tiposde tecnologías, que además de ser útilespara el desarrollo y supervivenciahumana, se caracterizan por seramigables con el medio ambiente, tal esel caso de los techos verdes los cuales secaractericen por tener un jardín en eltecho o terraza de su inmueble. “Es unsistema que permite cultivar sobre unalosa cualquier tipo de vegetación; desdepasto hasta un árbol. Tener un techoverde en su hogar o lugar de trabajot iene grandes benef icios medioambientales, de salud y económicos”.(Kenji Ulises López Rivera)

La implementación de techos verdes surgecomo una necesidad de los habitantes dealgunos países de Europa y del Norte deAmérica, donde se alcanzan temperaturasmuy bajas, pues les ayudaba a conservaruna confortable temperatura ambiente. Elproceso de construcción, constaba de 2 o3 capas de turba, apoyadas sobre ramascubiertas por gruesos panes de césped,asegurándose el techo contaran con lainclinación necesaria para cumplir lafunción de un impermeabilizante.

Hace aproximadamente 100 años, demanera muy similar, USA Y Canadáimplementaron este tipo de tecnologías, lacual lo más probable sea que proceda deEuropa , y consistía en la construcción demuros de entre 60 y 90 cm de ancho erande terrones de césped de 10 cm deespesor, que se colocaban trabados con

Foto 1. Casas tradicionales de panes de césped(Islandia)

Karla del Rosario Ramos Gómez

Antecedentes de Techos verdes

Page 23: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

21

en una pared de piedra y con la capade césped hacía abajo . La construccióndel techo, consistía en tirantearía,estructura de ramas, pasto de praderas ydos capas de terrones de césped.

El tradicional techo de pasto deEscandinavia tiene una inclinación deentre 30° y 45°C y consta de una capagruesa de unos 20 cm de terrones decésped, colocados sobre varias capasde corteza de abedul. Esta, por su altocontenido de tanino, es relativamenteresistente a la descomposición y

tradicionalmente era sellada conalquitrán para lograr un estrato resistenteal pasaje de raíces y agua. Como elalquitrán de madera está clasificadocomo cancerígeno, esta solución no esrecomendable. Además, la vida útil deltecho es de aproximadamente 20 años.

Con el paso del tiempo, se han idodesarrollando nuevos implementos, conel fin de obtener una mejor eficiencia enesta tecnología, dado que en laactualidad, el cuidado y preservacióndel medio ambiente se ha convertido enun tema de interés común y que cadadía cobra más relevancia en lasociedad, en Estados Unidos porejemplo, actualmente se desarrollannormas, recomendaciones y leyes queincentiven el uso de tecnologías verdesen los edificios, por ello, actualmenteexisten empresas dedicadas a lainstalación de techos verdes, puesto queademás de ser una tecnología amigablecon el ambiente, es también un atractivovisual.

Page 24: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

22

La visita a la central eólica la Venta tuvoc o m o o b j e t i v o c o n o c e r e lfuncionamiento de la misma, ya que enla región es la única en donde se observala producción de energ ía contecnologías alternativas. La fecha deesta visita fue el 30 de abril de 2010.

La Central “La Venta”, se localiza en elsitio del mismo nombre, a unos 30kilómetros al noreste de Juchitán,Oaxaca.

Este tipo de central convierte la energíadel viento en electricidad mediante unaaeroturb ina que hace gi rar ungenerador. Es decir, aprovecha un flujodinámico de duración cambiante y condesplazamiento horizontal, de donderesulta que la cantidad de energíaobtenida es proporcional al cubo de lavelocidad del viento.

Los aerogeneradores aprovechan lavelocidad de los vientos comprendidosentre 5 y 20 metros por segundo. Convelocidades inferiores a 5 metros porsegundo, el aerogenerador no funcionay por encima del límite superior debepararse, para evitar daños a los equipos.

IntroducciónDescripción del proceso de las centraleseólicas

Figura 1. Esquema de una central eólica

Desarrollo de la energía eólica en México

Además de la geotermia, la única fuentede energía alterna susceptible dedesarrollarse en zonas de corrientes deviento a precios competitivos en granescala, es la energía eólica.

La central eólica la venta fue la primeraplanta eólica integrada a la red enAmérica Latina. Con una capacidadinstalada de 84.875 megavatios, consta de105 aerogeneradores, ya que a partir deenero de 2007 entraron en operaciónc o m e r c i a l 9 8 n u e v a s u n i d a d e sgeneradoras.

El lugar donde se encuentra ubicada lacentral eólica es una zona de vientosfuertes, por lo que fue factible la instalación

Central eólica de La Venta, Oaxaca

Rodrigo Moreno Cervera

Visita a la central eólica la venta

Page 25: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

23

de aerogeneradores. La temporada devientos bajos se encuentra en los mesesde abri a junio y el resto de los meses sonde vientos fuertes. Las coordenadas de lacentral son: N16º34'47.88'', W94º48'49.50''.

A continuación daré una descripciónsobre la central eólica basado en losdatos recolectados el día de la visita, enuna descripción dada por personal deCFE.

Primero hablare de la descripción físicadel aerogenerador:

Figura 2

Figura 3

. Central eólica la venta

. Partes de un aerogenerador

El aerogenerador cuenta con tres partesesenciales que son la torre, las aspas y lagóndola.El aerogenerador tiene una altura desdeel suelo hasta la base de la góndola, de 44metros, la cual incluye la torre elaboradade acero, y el cuarto de control de la parteinferior.Las aspas tienen una distancia de 25metros cada una, elaboradas de fibra devidrio, contando cada una de ellas con elsistema de pararrayos.La góndola tiene un largo aproximado de5 a 6 metros, esta contiene el sistema deengranajes y el motor generador deelectricidad, y en la parte exterior cuentacon una veleta, un anemómetro y unpararrayos para evitar daños pordescargas eléctricas producidas por losrayos.Los aerogeneradores son elaborados porla empresa Gamesa de origen español,siendo los aerogeneradores el modeloG52.

Los motores de los aerogeneradores sealimentan con un pequeño impulsoeléctrico de segundos para generar laexcitación magnética y producir energíaeléctrica; este impulso eléctrico estomado de la red, ya que toda la energíaproducida por los aerogeneradores esconducida a las subestaciones y luegomandada a la red eléctrica.Los aerogeneradores requieren un rangode velocidad de viento para sufuncionamiento que va de 5 m/s (a unavelocidad menor el aerogenerador no

Especificaciones técnicas

Page 26: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

24

funciona) y como un máximo lavelocidad de 25 m/s (si el viento pasaesta velocidad el aerogenerador sedetiene automáticamente), evitandoque las aspas se dañen. Por otra parte, elrango de revoluciones requerido va de25 a 1900 rpm.

L a u n i d a d d e c o n t r o l d e l o saerogeneradores (CCU) se encuentra enla base de la torre, esta proporciona lainformación que permite tener un registrod e l m i s m o c o m o v e l o c i d a d ,revoluciones, etc.

En el mismo cuarto de control seencuentra el interruptor de apagado yencendido del aerogenerador con elcual se detiene el funcionamientomanualmente por si se quiere darmantenimiento. Cada aerogeneradorcontiene cajas de control del anterior,del mismo y del posterior para desviar lacorriente por si se descompone unaerogenerador y evitar que todos losdemás se paren ya que estánconectados en serie.

Cada generador produce 850 KW, en lacentral eól ica se cuenta con 6generadores eólicos piloto que fueron losprimeros que se instalaron, y 98 instaladosrecientemente, haciendo un total de 104aerogeneradores, que en conjunto hacenuna capacidad instalada de 84.65 MWdiarios.Los aerogeneradores son automatizadosya que la góndola se orienta de acuerdoa la dirección del viento, por esta razón esque cuenta con un anemómetro y unaveleta para monitorear las característicasdel viento y así poder utilizar sensores quepermiten la automatización de lamaquina.Las aspas son lubricadas con grasas yaceites s intéticos vegetales paramantenerlas con un giro aceptable y asíevitar resistencia que haría disminuir laeficiencia del aerogenerador, también lapunta de cada aspa está pintada paraintentar poner una señal para las aves quepor ahí transitan y tratar de evitaraccidentes.

Control de

aerogenerador anterior

NOTA: este vaso contiene grasa

lubricadora y se encontraba tirado y

aplastado en el suelo al pie de un

aerogenerador, estas grasas son

altos contaminantes, probablemente

hay sido un descuido de los

empleados de CFE.

Page 27: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

ConclusiónEn la visita observe muchas cosas

interesantes, una de ellas es que losaerogeneradores son en verdad unabuena fuente generadora de energía yaque no abarcan más que el espacio debase, que en realidad no es muy grande, yen lo que resta del espacio se puede seguirrealizando las actividades que se realizanen la zona, realmente no causa una granmodificación en el espacio. Otro aspectoimportante que se observo es que CFE noes la única empresa que manejaaerogeneradores en la zona, en la parte deenfrente, se observó la presencia de unaempresa privada que al parecer tenía másaerogeneradores que CFE y con mayor

eficiencia ya que al parecer producen de 1a 1.5 Mw, mientras que los de ComisiónFederal de Electricidad producen 0.85 Mw.Se nos informó que la empresa privada lepaga a comisión federal para conducir laenergía eléctrica a sus fábricas ya queCEMEX es un asociado de esta centraleólica privada. Nos dimos cuenta de laimportancia de la aplicación de unatecnología alternativa para la producciónde energía.

CFE (Comisión Federal de Electricidad)http://www.cfe.gob.mx/QuienesSomos/publicaciones/genElectricidad/Paginas/GeneraciónEoloeléctrica.aspx

Referencias

25

Page 28: NAS-JOME UNICACH / Ingeniería Ambiental 8 para... · denominados Schlumberger, Wenner y Lee, de los cuales el primero, es el que ha sido mayormente utilizado. El método parte del

UNIVERSIDAD DE CIENCIAS

Y ARTES DE CHIAPAS

Impreso en la Coordinación de Ingeniería Ambientalambiental.unicach.edu.mx

Gaceta Realizada

por el

Cuerpo Académico

Estudios Ambientales y Riesgos Naturales