Paper semana 13 2010 (conservacion de la energia)

NAI: 525
Línea de Acción: Energía.
Semana: 11
Tema Eje: Conservación de la energía
Región: Apurímac
Actividad: Día Mundial del Ambiente
Categoría: Manejo ambiental.

Titulo: Empleo Bioetanol a base de Caña de Azúcar para disminuir la contaminación ambiental producida por el parque automotor.

Objetivo: Emplear el Bioetanol a base de caña de azúcar para disminuir la contaminación ambiental producido por el parque automotor en el provincia de Andahuaylas (Apurímac).

Variables:

Independiente: Empleo del Bioetanol a base de caña de azúcar.
Dependiente: Disminución de la contaminación ambiental producido por el parque automotor.

Hipótesis: Si se emplea el bioetanol a base de caña de azúcar como remplazo de los combustibles fósiles se disminuirá la contaminación ambiental producida por el parque automotor en la provincia de Andahuaylas (Apurímac).

Resumen: El tema eje que toco esta semana es Conservación de la energía. El problema fundamental de la mecánica es describir como se moverán los cuerpos si se conocen las fuerzas aplicadas sobre él, la forma de hacerlo es aplicando la segunda Ley de Newton (acción y reacción), por si la fuerza no es constante, es decir la aceleración no es constante, no es fácil determinar la velocidad del cuerpo, ni tampoco su posición, entonces no se estaría resolviendo el problema.
Los conceptos de trabajo y energía se fundamentan en las leyes de Newton, por lo que no se requiere ningún principió físico nuevo. Con el uso de estas 2 magnitudes físicas se tiene un método alternativo para describir el movimiento, especialmente útil cuando la fuerza no es constante, ya que en este caso la aceleración no es constante y no se pueden usar las ecuaciones de la cinemática anteriormente estudiadas. En este caso se debe usar procedimientos matemáticos de integración para resolver la 2ley de Newton. La conservación de la energía es el conjunto de actividades encaminadas a lograr una utilización eficiente y equilibrada de los recursos energéticos, con el fin de reducir o evitar cualquier desperdicio de energía.
La relación con el tema eje es que para que los atumoviles se desplacen de una distancia d a otra, el automóvil tiene que estar sometido a la acción de una F (vectorial) fuerza, dicha fuerza F (vectorial) realiza un trabajo. Esto se define de la siguiente manera: T=F.d.cos. A demás tiene relación con la energía, ya que para que cualquier cuerpo en movimiento en este caso los automóviles tienen capacidad de realizar trabajo y por lo tanto, un cuerpo móvil posee energía, el tipo de energía que tendría en este caso los automóviles seria la energía cinética, por que cuando un cuerpo de masa m en este caso los automóviles se mueve con una velocidad V, posee una energía cinética y está dada por la siguiente expresión: Ec=1/2mv al cuadrado (2)
La relación con la región es que producción de bioetanol se realiza en bases comerciales y por dos vías tecnológicas, utilizando materias primas dulces, directamente fermentables, como la caña de azúcar y la remolacha azucarera, o materias primas amiláceas, como el maíz y el trigo, cuyo almidón debe ser convertido en azúcares (sacarificado) antes de la fermentación, la caña de azúcar es uno de los potenciales agrícolas de la provincia de Andahuaylas.
La relación con la actividad que es el Día Mundial del Ambiente, que tiene como lema “Muchas Especies. Un Planeta. Un Futuro", con un mensaje que se enfoca en la importancia vital para el bienestar de la humanidad y para las especies y ecosistemas del planeta, por lo cual yo lo relaciono ya que la contaminación ambiental producido por el parque automotor (Co2) está dañando El Santuario Nacional de Ampay, que pertenece políticamente al distrito de Tamburco (provincia de Abancay).
-El propósito de este trabajo es disminuir la contaminación ambiental producida por el parque automotor, empleando el bioetanol a base de caña de azúcar ya que es una buena solución alternativa al empleo del Co2 como combustible, y a la vez mostrar de alguna forma mostrar las causas de la contaminación ambiental puede dañar a la biodiversidad.

Problema: Uno de los principales problemas de la zona urbana de la Provincia de Andahuaylas, provincia de Apurímac, es la contaminación del aire principalmente por (CO2) debido al parque automotor, la pésima calidad de los combustibles, la gran cantidad de vehículos en mal estado, la incontenible emanación de CO2 por parte de las fábricas, entre otras, y sobre todo la falta de conciencia de población, que han determinado la devastadora situación en la que se encuentra esta provincia. El exceso del CO2 está produciendo un gran daño a la biodiversidad en el Santuario Nacional de Ampay, debido al calentamiento ambiental que produce el dicho efecto invernadero que ya está causando efectos nocivos en la biodiversidad de todo el mundo. El Santuario Nacional de Ampay cuenta con una gran variedad de fauna silvestre, donde destacan los siguientes mamíferos el zorro andino (Pseudalopex culpaeus), el venado (Odocoileus virginianus), la vizcacha (Lagidium peruanum), la taruca (Hippocamelus antisensis) y aves como la gaviota andina (Larus serranus) y el cóndor andino (Vultur gryphus). La flora está caracterizada por la intimpa (Podocarpus glomeratus) que crece por manchales formando bosques en las laderas, presencia de vegetación a grandes altitudes da lugar a escenarios de gran belleza, que contrastan con las nieves perpetuas de las cumbres y con la aridez de los cerros circundantes. Así podemos encontrar hermosos parajes salpicados de gigantescos chochos (Lupinus sp.) con flores azules y herbáceas con flores amarillas conocidas como zapatitos (Calceolaria sp.), así como varias especies de orquídeas. Además también causa una gran porcentaje de Enfermedades de infección (respiratorias, infecciones gastrointestinales, sarna, tifoidea, etc.) principalmente en el sector infantil.

Solución: La creciente necesidad de ampliar de modo sostenible el uso de fuentes renovables de energía, para proporcionar mayor seguridad al suministro energético y reducir los impactos ambientales asociados a los combustibles fósiles, encuentra en el bioetanol de caña de azúcar una alternativa económicamente viable y con significativo potencial de expansión. La producción y el uso de bioetanol como combustible automotriz se practican regularmente en Brasil desde 1931, con una notable evolución durante las últimas décadas, alcanzando madurez y consistencia, de acuerdo con un modelo productivo que puede ser adaptado e implementado en contextos similares. Por medio del bioetanol y de la bioelectricidad, la caña de azúcar representa actualmente la segunda más importante fuente primaria y la principal forma de energía renovable en la matriz energética brasileña. Esta obra presenta, desde varios puntos de vista, las características de este biocombustible y de su agroindustria, con énfasis en la experiencia brasileña y, en algunos casos, cotejando con otras tecnologías bioenergéticas. Desarrollado en nueve capítulos, brevemente descritos a continuación, el trabajo se orienta a lectores brasileños y de otros países con interés en bioetanol y bioenergía.

a) Bioenergía y biocombustibles:
Por medio de la fotosíntesis, la radiación solar se transforma en productos vegetales, que pueden ser utilizados como combustible, directamente o después de procesados. La leña de eucalipto y el bioetanol, producido a base de caña de azúcar o de maíz, son ejemplos de vectores bioenergéticas. En sus formas tradicionales, el uso de la bioenergía se confunde con la historia de la humanidad, pero, mediante tecnologías modernas y eficientes, como biocombustibles líquidos, está siendo considerado en los últimos tiempos una fuente energética renovable alternativa a los combustibles fósiles, capaz de atenuar graves problemas ambientales. Una condición fundamental a ser observada para la viabilidad de la producción bioenergética es la eficiencia en la captación de la energía solar, asociada a la productividad por unidad de recursos naturales utilizados. La productividad vegetal depende, esencialmente, de las condiciones climáticas (disponibilidad hídrica, insolación y temperatura) y de la fertilidad del suelo cultivado, variando de acuerdo con la especie vegetal. Entre las plantas utilizadas para fines bioenergéticas, se destacan las gramíneas, como es el caso de la caña de azúcar, cuya eficiencia fotosintética es de las más altas entre todos los vegetales. Tomando en consideración tales presupuestos, las regiones tropicales húmedas, especialmente Latinoamérica y África, se presentan indiscutiblemente como las más prometedoras para la producción bioenergética, a ser promovida naturalmente de forma sostenible. Sin considerar la bioenergía como la virtual sustituta de todas las formas convencionales de energía en uso por la sociedad moderna, sino una componente necesaria de un nuevo contexto, se constata que, en carácter global, existe una gran disponibilidad de área para la producción vegetal y un uso todavía muy limitado de la radiación solar, que incide generosamente en amplias regiones del planeta. De este modo, es razonable suponer que en los próximos años la bioenergía se desarrolle de modo importante.

b) Producción de bioetanol:
La producción de bioetanol se realiza en bases comerciales y por dos vías tecnológicas, utilizando materias primas dulces, directamente fermentables, como la caña de azúcar y la remolacha azucarera, o materias primas amiláceas, como el maíz y el trigo, cuyo almidón debe ser convertido en azúcares (sacarificado) antes de la fermentación, como se esquematiza en la Figura 1. Una tercera vía, utilizando la biomasa disponible en materiales como el bagazo y la paja, hidroliza las cadenas celulósicas y produce una solución fermentable de azúcares, presentando gran interés gracias al bajo costo de la materia prima. Con todo, esta vía de valorización energética de la biomasa aún no está disponible en escalas comerciales, aunque haya expectativas de que en los próximos años pueda alcanzar viabilidad económica. En el caso de la caña de azúcar, son valores representativos una productividad agrícola de 80 toneladas de caña de azúcar por hectárea y un rendimiento industrial de 85 litros de bioetanol, resultando en una producción de 6.800 litros de bioetanol por hectárea cultivada.

C) Importancia de la caña de Azúcar: Uno de los cultivos de mayor importancia en todo el mundo, la caña de azúcar ocupa más de 20 millones de hectáreas, en las cuales fueron producidos cerca de 1.300 millones de toneladas en 2006/2007, con destaque para Brasil, que con un área plantada de cerca de 7 millones de hectáreas, respondió por cerca del 42% del total producido. El clima ideal para el cultivo de la caña es aquel que presenta dos estaciones distintas: una caliente y húmeda para inducir la germinación, formación de los brotes y el desarrollo vegetativo, seguida de otra fría y seca, para fomentar la maduración y la consiguiente acumulación de sacarosa en las estacas. El ciclo productivo de la caña de azúcar es generalmente de seis años dentro del cual ocurren cinco cortes, cuatro tratos con socas y una reforma, con reducción gradual de la productividad, que hace más interesante reformar el cañaveral que efectuar un nuevo corte. El período de la cosecha de la caña varía de acuerdo con el régimen de lluvias, para posibilitar las operaciones de corte y transporte y para permitir alcanzar el mejor punto de madurez y acumulación de azúcares. Andahuaylas es principalmente una provincia destacada en producción agrícola, con una significativa producción de tubérculos y cereales, así como en los valles y quebradas caña de azúcar y frutales. Destaca también la ganadería pues se cuentan con extensas zonas de pastizales. Dos siglos atrás la ciudad era punto intermedio entre el comercio desarrollado por Huamanga y Cuzco, aún la cercana Abancay participaba de esa situación pues conjuntamente con Andahuaylas eran las zonas en las cuales destacaba la producción de caña de azúcar. Arrieros y mulas salían de estas quebradas con su dulce carga y se dirigían por el altiplano pasando por Charcas (Bolivia), y bajando hacia los andes argentinos para abastecer de azúcar apurimeña el mercado porteño de Buenos Aires. Eran épocas en las que nuestros productos abastecían los territorios pertenecientes a otros virreynatos.

Los resultados del Bioetanol son: -Es una buena alternativa a la solución al empleo de combustibles fósiles como son el petróleo, gas natural y carbón.
- El bioetanol tiene un buen balance energético.
- Puede otorgar una deseable flexibilidad a la producción bioenergética, asociando la disponibilidad de biocombustibles a otras fuentes de valor económico.
- Su producción que se debe principalmente de los cultivos de caña de azúcar y maíz, permite que el bioetanol sea barato y no costoso.

Para poder que un automóvil que usa combustible fósil, pueda utilizar el bioentanol se necesita modificar su empleo de combustible, una de los aparatos que pueden permitir esta conversión puede ser el BioKit.
El BIOKit es un dispositivo electrónico de reducido tamaño que permite el empleo de bioetanol e85 (85% bioetanol, 15 % gasolina) como combustible alternativo en vehículos de gasolina con inyección en toda clase de vehículos. Se compone de una centralita, cableado y sus conectores, un sensor de temperatura y un interruptor. La centralita que posee es adaptable a cualquier motor de hasta ocho cilindros, cada cableado tiene una configuración distinta en función del número de cilindros e inyectores del motor. El BIOKit modifica los tiempos de inyección y por lo tanto la cantidad de combustible que la centralita original del vehículo calcula. Gracias a los algoritmos de control y al sensor de temperatura empleados el sistema se adapta a las condiciones de operación del motor. De esta manera el usuario no necesita ejecutar ningún tipo de maniobra para arrancar su vehículo en frío y tampoco nota el proceso de adaptación al nuevo combustible. El sistema permite hacer la instalación en cualquier tipo de vehículo (automóvil, motocicleta, furgoneta, camión, etc.) con propulsores de ciclo de cuatro tiempos de entre uno y ocho cilindros que usen como combustible cualquier clase de gasolina y estén alimentados mediante inyección electrónica bien sea multipunto o monopunto .

¿Por qué el BioKit fue desarrollado?El BIOKit ha sido desarrollado para permitir repostar a voluntad del usuario gasolina o bioetanol. El sistema incorpora un interruptor con un botón con dos posiciones: en el momento de repostar bioetanol se pulsa el botón a su posición superior y se enciende en el mismo una luz de color verde que indica que el
BIOKit está activado, si se prefiere repostar gasolina se pulsa el botón a la posición inferior, momento en el cual el BIOKit queda desactivado. En estos momentos todavía existen pocas estaciones de servicio en España que lo ofrezcan al público. Ya hay surtidores de bioetanol en Alava, Barcelona, Burgos, Castellón, Guipuzcoa, Madrid, Navarra, Segovia, Sevilla y Valencia. Es previsible que al igual que en países como Suecia, Alemania y Francia el número de surtidores aumente de una manera exponencial sin que pase mucho tiempo. El BIOKit va destinado a todos aquellos usuarios públicos y privados con conciencia ecológica suficiente sabedores de la necesidad de utilizar combustibles alternativos más limpios y renovables que hagan descender los niveles de contaminación, que contribuyan a la disminución de las consecuencias negativas del cambio climático y del efecto invernadero mejorando así la calidad de vida y la sostenibilidad de nuestro planeta para ésta y futuras generaciones sin olvidar otras razones también importantes que se indican en la siguiente página. La distribución de nuestro producto se realizará exclusivamente a través de una amplia red nacional de talleres y concesionarios autorizados de automóviles y de motocicletas con una garantía de dos años. Las primeras versiones comerciales del BIOKit se ofrecerán inicialmente solo para automóviles, motocicletas y otros vehículos propulsados por motores de dos y cuatro cilindros. El precio de venta al público para BIOKit-2 es de 649,00 € y para el BIOKit-4 es de 699,00 € lo que incluye portes, mano de obra e IVA.

Algunos motivos para instalar el BIOKit y usar bioetanol:

a) Por la posibilidad de elección del combustible: Ya no estamos limitados a repostar únicamente un combustible, ahora tenemos alternativa según nuestra preferencia.
b) Miscibilidad: La gasolina y el bioetanol son miscibles, razón por la cual pueden compartir el mismo depósito de combustible.
c) Técnicos: El bioetanol en comparación con la gasolina aumenta el índice de octano promoviendo una mejor combustión, razón por la cual se utiliza como aditivo en las gasolinas. El BIOKit incrementa los registros de par motor y potencia en bajos y medios al mismo régimen de revoluciones del motor.
d) De tipo ecológico y medioambiental: La instalación del BIOKit y el uso de ese biocombustible reduce las emisiones contaminantes. El bioetanol, a diferencia de los carburantes fósiles derivados del petróleo, constituye una energía renovable lo que aporta múltiples beneficios medioambientales, entre ellos la disminución de las consecuencias negativas del cambio climático y del efecto invernadero.
e) Por eficiencia, independencia y autosuficiencia energéticas: El bioetanol se obtiene y se fabrica en España, impulsa la actividad agraria e industrial, garantiza el suministro de combustible con menor volatilidad de los precios y hace aumentar la eficiencia, independencia y autosuficiencia energéticas. En nuestro país se encuentra la primera empresa productora de bioetanol a nivel europeo existiendo varias plantas productoras de bioetanol cuya materia prima son productos vegetales procedentes de nuestros campos como los cereales, la caña de azúcar, remolacha y otros producidos específicamente para la obtención del bioetanol. También se están utilizando materia prima de resíduos de procesos industriales, agrícolas o forestales con un alto contenido de biomasa.
f) Por motivos macroeconómicos: Será menor el importe de la factura que nuestro país tendrá que pagar a los países productores de petróleo.
g) Por precio: El precio actual del bioetanol es inferior al de la gasolina de 95 octanos siendo previsible que en corto espacio de tiempo se abarate más todavía, con lo cual se podrá conseguir una más rápida amortización de la inversión en el BIOKit.
h) Por calidad: Su desarrollo, desde el diseño más conceptual, la selección de los procesos productivos y de los componentes se han llevado a cabo para cumplir los más exigentes estándares de calidad en automoción.
i) Mención especial: Por sus características técnicas y aplicaciones el BIOKit ha sido seleccionado y reconocido con una mención especial en la categoría de componentes eléctricos y electrónicos por el Jurado de la V Galería de Innovación de MOTORTEC 2009 que se celebra del 10 al 14 de Marzo en la
Feria de Madrid (IFEMA).

Conclusiones: Se llego a la conclusión que empleando el bioetanol a base de caña de azúcar se disminuirá la contaminación ambiental producido por el parque automotor en la provincia de Andahuylas (Apurímac).

Investigación Futura: Emplear el bioetanol a base de cañar de azúcar en otras regiones del Perú, que tengan un clima y tierra apta para el cultivo de caña de azúcar o si no de maíz y si en algún caso no cuentan con tierras aptas para el cultivo de caña de azúcar y maíz, podaran negociar con Andahuaylas para que les exporte maíz y caña de azúcar que son fundamentales para la producción de bioentanol.

Alfabetización Funcional (FODA):

Fortaleza: Disminución de la contaminación ambiental producido por el parque automotor y también serios efectos en la biodiversidad del Santuario Nacional de Ampay en la provincia de Andahuaylas (Apurímac).

Oportunidad: Que debido a este informe la Municipalidad Provincial de Andahuaylas se dé cuenta de la gran importancia de su cultivo de caña de azúcar, que podría poner a esta provincia como u lugar desarrollado ya que este cultivo de caña de azúcar que se produce muy bien es indispensable para el bioetanol y también de que se den cuenta como la gran variedad de biodiversidad que tiene en el Santuario Nacional de Ampay la está amenazando de igual modo la salud de los pobladores de esta provincia.

Debilidad: Que para poder convertir el automóvil que usa el combustible fósil a uno que use bioetanol, aun no ha llegado a Perú, no porque no puedan si no porque no nos damos cuenta de que esta es la alternativa mas viable a los combustibles fósiles.

Amenaza: A parte de la falta de conocimiento sobre el bioetanol, seria que las personas no quieran utilizar este combustible, porque de una cierta forma no están barata para algunas personas que seguirían empleando combustibles fósiles.

Origen y motivo de la Investigación: El origen de la investigación es la contaminación ambiental que se producen en esta provincia por el parque automotor que daña a la biodiversidad y a la salud humana. El motivo de esta investigación es darle alguna solución a este problema alarmante de la contaminación ambiental que no solo se presenta en esta provincia y región si no en todo el mundo.

Viabilidad de la región: La viabilidad de la región seria que como ya dije la provincia de Andahuylas produce una buena cantidad de caña de azúcar, que es uno de los cultivos predominantes para la producción de bioetanol, en el caso para convertir el combustible fósil a bioetanol como ya especifiquen el principal aparato que pude realizar esta conversión es el BioKit que por a hora no se encuentra disponible en el Perú, pero se le pude solicitar que le den este BioKit a los pobladores de Andahuylas, pero eso sería muy costoso. En este caso se podría hacer lo que hizo Brasil, que como ellos tienen la factibilidad de sembrar cultivos que se emplea para el bioetanol y el etanol, pueden adquirir este BioKit. Lo que se puede hacer en nuestro caso es que se pueda coordinar con esta compañía que produce el BioKit que es la organización BIOKIT MOTOR, S.L. a que nos puedan ayudar a que los costos de estos aparatos sea menos ya que contamos con una potencialidad de caña de azúcar en el Perú. O si no que el estado nos pueda ayudar a con el consto de la compra de este BioKit, ya que el bioetanol es una buena alternativa al uso de combustibles fósiles.

Palabras Claves (5 mínimo):

Bioetanol: Se produce por la fermentación de los azúcares contenidos en la materia orgánica de las plantas. En este proceso se obtiene el alcohol hidratado, con un contenido aproximado del 5% de agua, que tras ser deshidratado se puede utilizar como combustible. El bioetanol mezclado con la gasolina produce un biocombustible de alto poder energético con características muy similares a la gasolina pero con una importante reducción de las emisiones contaminantes en los motores tradicionales de combustión.

Parque Automotor: Está constituido por todos los vehículos que circulan por las vías de la ciudad, entre los que encontramos automóviles particulares, vehículos de transporte público y vehículos de transporte de carga. Su incidencia ambiental está representada en la contribución de contaminantes por tipo de combustible y la circularidad vehicular. Actualmente estas emisiones se han convertido en un problema a que alcanzado grandes dimensiones, en parte debido al incremento descontrolado de la motorización y los escasos mecanismos de control.

Combustibles Fósiles: Los combustibles fósiles son tres: petróleo, carbón y gas natural, y se formaron hace millones de años, a partir de restos orgánicos de plantas y animales muertos, son recursos no renovables: no se reponen por procesos biológicos como por ejemplo la madera. En algún momento, se acabarán, y tal vez sea necesario disponer de millones de años de una evolución y descomposición similar para que vuelvan a aparecer.

Conservación de la energía: Es el conjunto de actividades encaminadas a lograr una utilización eficiente y equilibrada de los recursos energéticos, con el fin de reducir o evitar cualquier desperdicio de energía.

Santuario Nacional de Ampay: Se estableció el 23 de julio de 1987, mediante Decreto Supremo Nº 042-87-AG. Su nombre se debe al nevado Ampay que custodia la ciudad de Abancay y es también el nombre de los bosques que cubren los cerros vecinos. Está ubicado en el departamento de Apurímac, provincia de Abancay, distrito de Tamburco. Tiene una superficie de 3 635,5 ha.

Páginas Web de Consultas:
http://es.wikipedia.org/wiki/Santuario_Nacional_de_Ampay
http://www.generaccion.com/usuarios/16241/energias-renovables-como-alternativa-al-problema-energetico
http://www.bioetanoldecana.org/es/download/resumo_executivo.pdf
http://www.atimpex.com/biokit/INFO.BIOKIT.pdf
http://members.fortunecity.com/cosersisperu/cosersis/index2.htm

Datos Personales:
Apellidos y Nombres: Claudio Domínguez Joao Hans
Año de estudio: 2de Secundaria.
Correo Electrónico: joaoclaudio.dominguez@gmail.com