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TECNOLOGÍA

PROGRAMA

Unidad I

Tecnología. Técnicas. Conceptos. Objetivos. Dispositivo, procedimientos, acción. Tecnología e industria. Materia prima: su transformación. Productos terminados. Productos y servicios. El proceso tecnológico. Industrias que producen en proceso continuo. Detección de necesidades y demandas. Diseño creativo de los productos. Organización y producción transporte y distribución. La automatización de la producción industrial. La innovación tecnológica. Materiales naturales y artificiales. Materiales. Propiedades(15). Elección .Máquinas y herramientas.(23) Sus usos. Los dispositivos. Mecanismos. La energía y el mundo tecnológico.-Los recursos energéticos. Concepto. Clasificación. Dispositivos mecánicos que transforman y transmite energía. Dispositivos que forman mecanismos sencillos. Agua y electricidad. Fuentes de energía tradicionales. Fuentes de energía no renovable

Unidad II

Actividad industrial y energía. La energía Nuclear: principios y aplicaciones. Tecnología para el aprovechamiento de la energía solar, del viento, mareomotriz, geotérmica y biomasa.Industrias siderúrgicas. Productos elaborados en las siderurgias. Metalúrgica, de la alimentación y textil. El carbón mineral y sus derivados. El petróleo y el gas natural. Derivados del petróleo. Las pinturas. Procesos relacionados con las industrias petroquímicas. Extracción y explotación. Transporte de los distintos tipos de combustibles. La industria petroquímica. Proceso de fabricación de un esmalte. Los polímeros sintéticos o plásticos. Contaminación por combustibles.-

Unidad IIISistemas: concepto y teorías. Sistemas de control automáticos. Del control manual al automático. Proceso industriales y la tecnología la empresa como organización. Análisis de un sistema. Biotecnología. Áreas de aplicación. Las Organizaciones Humanas. Los Recursos humanos y económicos. Las Comunicaciones y las Empresas.- Ecología y Tecnología. Los desafíos del siglo XXI. La biotecnología: ganaderías, industria, alimenticia y química. Los avances de la biotecnología en la salud Humana. Riesgos Ecológicos.-El dato. Definición de información. Representación de un Campo, Registro, Archivo. Concepto de Bases de Datos. Diagrama de Flujo. Profesiones que utilizan y necesitan información rápida, ordenada y clasificada para su desarrollo.-

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Breve historia de la tecnología

La humanidad comienza a formar tecnología convirtiendo los recursos naturales en herramientas simples. El descubrimiento prehistórico de controlar el fuego incrementa la disponibilidad de fuentes de comida, y la invención de la rueda ayuda a los humanos a viajar y controlar su entorno.

La tecnología formal tiene su origen cuando la técnica (primordialmente empírica) comienza a vincularse con la ciencia, sistematizándose así los métodos de producción. Ese vínculo con la ciencia, hace que la tecnología no sólo abarque "el hacer", sino también su reflexión teórica. Tecnología también hace referencia a los productos resultados de esos procesos.

Muchas tecnologías actuales fueron originalmente técnicas. Por ejemplo, la ganadería y la agricultura surgieron del ensayo (de la prueba y error). Luego se fueron tecnificando a través de la ciencia, para llegar a ser tecnologías.

Actualmente, el mercado y la competencia en general, hacen que deban producirse nuevas tecnologías contínuamente (tecnología de punta), ayudado muchas veces por la gran transferencia de tecnología mundial. También existe una tendencia a la miniaturización de los dispositivos tecnológicos.

Distinción entre tecnología, ciencia y arte

Una buena forma de distinguir tecnología, de ciencia y de arte es a través de su finalidad:- Las ciencias buscan la verdad a través de los métodos científicos.- Las artes buscan llegar a los sentimientos humanos, el placer intelectual, la belleza de todas las cosas.- Las tecnologías buscan satisfacer necesidades y deseos humanos, buscan resolver problemas prácticos usando en parte la ciencia.

Tecnología: Definición Tecnología es el conjunto de habilidades que permiten construir objetos y máquinas para adaptar el medio y satisfacer nuestras necesidades. Es una palabra de origen griego, τεχνολογος, formada por tekne (τεχνη, "arte, técnica u oficio") y logos (λογος, "conjunto de saberes").

Técnica: Definición Una técnica (del griego, τέχνη ( téchne ), arte) es un procedimiento o conjunto de estos, (reglas, normas o protocolos), que tienen como objetivo obtener un resultado determinado, ya sea en el campo de la ciencia, de la tecnología, del arte, de la educación o en cualquier otra actividad. La técnica requiere tanto destrezas manuales como intelectuales, frecuentemente el uso de herramientas y siempre de saberes muy variados. La técnica no es privativa del hombre, pues también se manifiesta en la actividad de otros animales y responde a su necesidad de supervivencia

Artefacto: Definición Son dispositivos, herramientas, aparatos, instrumentos y máquinas que potencian la acción humana. Se trata entonces, de productos manufacturados percibidos como bienes materiales por la sociedad.

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Proceso: Definición Un proceso (del latín processus ) es un conjunto de actividades o eventos que se realizan o suceden ( alternativa o simultáneamente ) con un fin determinado.

Sistemas Tecnológicos: Definición Son conjuntos o grupos de elementos ligados entre sí por relaciones estructurales o funcionales, diseñados para lograr colectivamente un objetivo.

Definición: Servicios Conjunto de artículos intangibles, como : alquileres, servicios públicos, servicio doméstico, transporte y comunicaciones, servicios educativos, los servicios médicos, etc., destinados a satisfacer necesidades humanas.

Tecnología e Industria

Tecnología Industrial La industria es el conjunto de procesos y actividades que tienen como finalidad transformar las materias primas en productos elaborados, de forma masiva. Desde el origen del hombre, este ha tenido la necesidad de transformar los elementos de la naturaleza para poder aprovecharse de ellos, en sentido estricto ya existía la industria, pero es hacia finales del siglo XVIII, y durante el siglo XIX cuando el proceso de transformación de los Recursos de la naturaleza sufre un cambio radical, que se conoce como revolución industrial.

MATERIA PRIMA

Se entiende por materias primas a todas aquellas sustancias líquidas, sólidas o gaseosas que se utilizan en la fabricación de productos elaborados.

CICLO DE VIDA DE UN PRODUCTO

Las materias primas junto con el trabajo y el capital son los tres soportes de cualquier actividad encaminada a la obtención de bienes o servicios.

Las materias primas sufren una serie de transformaciones mediante la realización de operaciones y procesos, en los cuales se emplea energía para cuya obtención también se necesita el uso de materias primas, que da lugar a una serie de productos -aquellos compuestos, elementos, objetos, etc. deseados- y residuos (todo aquello que se produce durante cualquier etapa del proceso de fabricación que no es deseado). Los productos obtenidos al ser utilizados en otros procesos posteriores generan residuos (piezas desgastadas, envases, repuestos, materias consumibles) o ellos mismos pasan a ser considerados como tales al final de su vida útil. Los residuos generados durante la fabricación, uso o deterioro de los productos elaborados o semi elaborados deben ser sometidos a una serie de operaciones y procesos encaminados a la recuperación de todos aquellos componentes, sustancias o elementos que puedan ser utilizados como materias primas tanto en la fabricación del producto del que provienen como de otros diferentes, con el objeto de que la proporción de componentes no recuperables sea mínimo, de forma que el vertido final sea el menor posible, minimizando con ello el consumo global de materias primas, energía, instalaciones, mano de obra y capital.

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Desde el punto de vista económico los productos manufacturados pueden catalogarse en:

BÁSICOS: Son el limitado conjunto de productos (no más de algunos centenares como el acero, amoníaco, etileno, etc.) en los que para su fabricación se emplean materias primas naturales abundantes (mineral de hierro, aire, petróleo). Su uso es genérico, no poseyendo unas propiedades muy diferenciadas de un fabricante a otro, siendo su volumen de producción muy elevado (cientos de miles de toneladas/año en el mundo) y su valor añadido escaso (diferencia entre los costes de las materias primas y de fabricación y el precio de venta). Se emplean como materia prima en la industria de transformación, no siendo útiles en si mismos.

INTERMEDIOS: Son todos aquellos productos (algunos miles de productos como aceros especiales, aminas, polietileno, etc.) con propiedades específicas dependientes del fabricante que se obtienen a partir de productos básicos o de otros productos intermedios. Su volumen de fabricación es alto, aunque su valor añadido es de tipo medio. Se emplean como materia prima en la industria de transformación, no siendo útiles en si mismos.

QUIMICA FINA: Son aquellos productos de elevada pureza, obtenidos a partir de productos básicos o intermedios, de propiedades muy específicas (catalizadores, principios activos de farmacopea, colorantes, etc.) y cuyo volumen de producción es muy escaso (algunas decenas de toneladas/año en el mundo). Tienen un altísimo valor añadido y su diversidad es muy alta.

FINALES: Son aquellos productos obtenidos a partir de productos intermedios y con características similares a las requeridas por el consumidor final, cuyo volumen de producción es medio o bajo, tienen un alto valor añadido y su diversidad es muy alta.

DE CONSUMO: Son aquellos productos obtenidos a partir de productos finales y con características tales que son aptos para su uso y cuyo volumen de producción es medio o bajo, tienen un alto valor añadido y su diversidad es muy alta.

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ACTIVIDAD

1.- Mencione en sus palabras una Breve historia de la tecnología

2.- Transcriba los conceptos de

Materia prima

Sistemas Tecnológicos

Proceso

Artefacto

Técnica

Tecnología

3.- que es el CICLO DE VIDA DE UN PRODUCTO

4.-Transcribir el cuadro de productos.-

El proceso tecnológico y sus fases

La tecnología es el conjunto de saberes, habilidades, destrezas y medios necesarios para llegar a un fin predeterminado mediante el uso de objetos artificiales y/o la organización de tareas.

Por "proceso tecnológico" entendemos el acto de inventar, crear o producir un objeto que cumpla con satisfacer determinadas necesidades y que conlleva una serie de etapas que se desarrollan en forma secuencial y planificada, evitando improvisaciones.

El proceso tecnológico se podría dividir en cinco fases o etapas:

1º.- Identificar el problema o la necesidad. Es decir, en esta fase debemos conocer la información básica sobre nuestras necesidades y qué queremos hacer.

2º.- Explorar y diseñar. En esta fase deberíamos realizar una investigación sobre cualquier otro objeto que se haya construido con anterioridad para solventar nuestro problema y qué soluciones han aportado.

A continuación deberíamos empezar a diseñar nuestro objeto. Inicialmente no deberíamos entrar en muchos detalles, simplemente buscamos tener una idea básica de qué pretendemos hacer. Con toda esta información habrá que tomar decisiones acerca de los materiales que se van a emplear, las acciones que deberá realizar el

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objeto, los esfuerzos que tendrá que soportar,.. Posteriormente entraríamos en el desarrollo de un diseño serio y riguroso analizando todos los parámetros que entren en juego.Todas estas decisiones se plasmarán en un boceto, en el que aparecerán el objeto y sus piezas, y en el que se incluirán indicaciones sobre las acciones que realizarán cada una de ellas. Se trata de explicar qué es lo que se pretende que haga nuestro objeto a cualquier persona que pudiera estar interesada. Entre las posibles soluciones habrá que optar por una, que puede ser la más económica, la más fácil de construir, la más duradera,…

3º.- Planificar el trabajo. En esta fase, y unido al diseño de la etapa anterior, se reparte el trabajo entre los miembros del grupo, se realiza un calendario de ejecución y se consiguen los materiales y utensilios necesarios para la construcción del objeto. En definitiva, se trata de identificar cuáles serán los factores técnicos (materiales, herramientas), económicos (presupuesto) y organizativos (tiempo, mano de obra, espacios necesarios) y de estimar cómo vamos a disponer de ellos

4º.- Construir el objeto. En esta etapa pasamos de la idea a lo real, construyendo el objeto que hemos planificado. Habrá que ajustarse a los tiempos, los costes y los materiales previstos en la fase anterior. El objeto se fabrica por piezas y siguiendo el orden y las instrucciones indicadas en los planos

5º.- Evaluación del objeto. Hemos de comprobar si el objeto que hemos construido resuelve nuestro problema y satisface nuestras necesidades. Suele ser habitual que el objeto fabricado no se comporte como se esperaba. En este caso habrá que hacer pequeños ajustes o volver a diseñar partes o el objeto completo. También, deberíamos analizar todo el proceso seguido buscando posibles mejoras para futuras construcciones del mismo objeto.

Industrias que producen en proceso continuoEs encontrar, dentro de un sistema, la mejor forma de transformar las entradas en un bien o servicio

Objetivos del diseño del proceso

• Alcanzar o exceder los requisitos del cliente

• Alcanzar costos & metas gerenciales

Efectos a largo plazo

• Producto & volumen flexible

• Costos reducidos & mayor calidad

Las instalaciones son organizadas de acuerdo al proceso

Volumen bajo, variedad de los productos alto.

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Las necesidades del siguiente cliente se desconocen y la frecuencia de los pedidos de un mismo cliente es imprevisible.

Cada nuevo pedido se maneja como una unidad independiente, como un trabajo.

Se elaboran grandes volúmenes de productos, siguen la misma secuencia de ensamble.

Se fabrican dos ó más modelos diferentes , con un tiempo de cambio ó preparación mínimo y en la misma línea se entremezclan los distintos modelos.

El equipo es de uso múltiple, los trabajadores son multifuncionales, se produce a la velocidad de las ventas del mercado.

Ejemplos: Ensambladoras de autos, electrodomésticos, muebles, industrias textiles.

Servicios

Bancarios

Producción de partes mecánicas

Servicios

Hospitalarios

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Las instalaciones son organizadas en base al producto

Volumen alto, baja variedad de productos , Producción estandarizada

Trabajan las 24 horas y los costos son elevados al hacer paros de maquinas.

Ejemplos: plantas productoras de cerveza, acero y alimentos.

Una gran parte de la industria del servicio produce en lotes pequeños (servicios legales, médicos, dentales, restaurantes, etc.) es decir se enfoca en el proceso

La utilización del equipo es baja, como es común en procesos intermitentes.

Pero actualmente la industria del servicio tiende a ingresar en el enfoque repetitivo, como es el caso de restaurantes de comida rápida, talleres de auto

lavado, etc. El contacto con el cliente es una variable importante en las decisiones de

los procesos.

Fabricación de

camionetas

Producción de lavadoras

Servicio de Comida rápidaMcDonald’s

over 95 billion served

Producción de focos

Papel (Continua)

Poducción de Cerveza

Vacunación contra la gripe

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Mientras más aislado pueda estar el proceso de los requerimientos únicos del cliente, menor será el costo.

Demasiada interacción entre el cliente y el proceso puede crear dificultades y aumentar el costo.

QUE ES AUTOMATIZACION INDUSTRIAL

Automatización Industrial (automatización; del griego antiguo auto: guiado por uno mismo) es el uso de sistemas o elementos computarizados y electromecánicos para controlar maquinarias y/o procesos industriales sustituyendo a operadores humanos.

La automatización como una disciplina de la ingeniería que es más amplia que un mero sistema de control, abarca la instrumentación industrial, que incluye los sensores, los transmisores de campo, los sistemas de control y supervisión, los sistemas de transmisión y recolección de datos y las aplicaciones de software en tiempo real para supervisar, controlar las operaciones de plantas o procesos industriales.

Las primeras máquinas simples sustituían una forma de esfuerzo en otra forma que fueran manejadas por el ser humano, tal como levantar un peso pesado con sistema de poleas o con una palanca. Posteriormente las máquinas fueron capaces de sustituir formas naturales de energía renovable, tales como el viento, mareas, o un flujo de agua por energía humana.

Todavía después, algunas formas de automatización fueron controlados por mecanismos de relojería o dispositivos similares utilizando algunas formas de fuentes de poder artificiales -algún resorte, un flujo canalizado de agua o vapor para producir acciones simples y repetitivas, tal como figuras en movimiento, creación de música, o juegos. Dichos dispositivos caracterizaban a figuras humanas, fueron conocidos como autómatas y datan posiblemente desde 300 AC.

Automatización es el uso de sistemas de control y de tecnología informática para reducir la necesidad de la intervención humana en un proceso. En el enfoque de la industria, automatización es el paso más allá de la mecanización en donde los procesos industriales son asistidos por maquinas o sistemas mecánicos que reemplazan las funciones que antes eran realizada por animales. Mientras en la mecanización los operadores son asistidos con maquinaria a través de su propia fuerza y de su ntervención directa, en la automatización se reduce de gran manera la necesidad mental y sensorial del operador. De esta forma presenta grandes ventajas en cuanto a producción más eficiente y disminución de riesgos al operador.

Las principales ventajas de aplicar automatización a un proceso son:

Reemplazo de operadores humanos en tareas repetitivas o de alto riesgo.

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Reemplazo de operador humano en tareas que están fuera del alcance de sus capacidades como levantar cargas pesadas, trabajos en ambientes extremos o tareas que necesiten manejo de una alta precisión

Incremento de la producción. Al mantener la línea de producción automatizada, las demoras del proceso son mínimas, no hay agotamiento o desconcentración en las tareas repetitivas, el tiempo de ejecución se disminuye considerablemente según el proceso.

La automatización de un nuevo producto requiere de una inversión inicial grande en comparación con el costo unitario delproducto, sin embargo mientras la producción se mantenga constante esta inversión se recuperara, dándole a la empresa una línea de producción con altos índice de ingresos.

IMPACTO SOCIAL

Es un pensamiento muy común que la automatización es fuente directa de desempleo. Sin embargo el desempleo es causa por políticas económicas de las empresas como despedir a un operador en lugar de cambiar sus tareas, que quizás ya no sean de máxima concentración en el proceso sino tareas de supervisión del proceso. En lugar de ser despedidos los trabajadores son desplazados y por lo general son contratados para otras tareas dentro de la misma empresa, o bien en el mismo trabajo en otra empresa que todavía no se ha automatizado. Esto se puede establecer porque existen muchos trabajos donde no existe riesgo inmediato de la automatización. Ningún dispositivo ha sido inventado que pueda competir contra el ojo humano para la precisión y certeza en muchas tareas; tampoco el oído humano. El más inútil de los seres humanos puede identificar y distinguir mayor cantidad de esencias que cualquier dispositivo automático. Las habilidades para el patrón de reconocimiento humano, reconocimiento de lenguaje y producción de lenguaje se encuentran más allá de cualquier expectativa de los ingenieros de automatización. De esta forma también Hay quienes sostienen que la automatización genera más puestos de trabajo de los que elimina. Señalan que aunque algunos trabajadores pueden quedar en el paro, la industria que produce la maquinaria automatizada genera más trabajos que los eliminados. Para sostener este argumento suele citarse como ejemplo la industria informática. Los ejecutivos de las empresas suelen coincidir en que aunque las computadoras han sustituido a muchos trabajadores, el propio sector ha generado más empleos en fabricación, venta y mantenimiento de ordenadores que los que ha eliminado el dispositivo.

NUEVO ENFOQUE

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El enfoque pasado de la automatización simplemente planteaba el máximo incremento de la producción y la reducción de costos. Este enfoque se quedo corto porque además de todo esto se tiene que proveer una fuerza de trabajo calificada que pueda reparar y administrar la maquinaria y que mantenga la producción constante. En estos casos los costos iníciales de la automatización son difícilmente recuperados. El nuevo enfoque de la automatización está siendo aplicado principalmente en mejorar al máximo la calidad del proceso y luego mantener esta calidad en el producto a través de operadores calificados. Ya en segundo plano se encuentra los tiempos de producción.

Otro cambio importante en el nuevo enfoque de la automatización es la demanda por la flexibilidad de la línea de producción. Las empresas tienen una producción flexible cuando tienen la habilidad de cambiar la manufactura de un producto A por una manufactura diferente para un producto B sin tener que reconstruir completamente la línea de producción. También una línea de producción es flexible cuando se pueden cambiar parámetros bases como la producción por día o adición o remoción de procesos dentro de la línea sin afectar la calidad del producto Esta capacidad de cambios de células de producción es fácilmente implementada con un buen diseño previo en la automatización de la línea de producción.

HERRAMIENTAS DE AUTOMATIZACION

Con la implementación de métodos numéricos en dispositivos de automatización el resultado es una gama de aplicaciones de rápida expansión y de enfoque especializado en la industria. La Tecnología asistida por computadora (CAx) ahora sirve de base para las herramientas matemáticas y de organización utilizada para crear sistemas complejos. Ejemplos notables de CAx incluyen el diseño asistido por computadora (CAD) y fabricación asistida por ordenador (CAM). La mejora en el diseño, análisis, y la fabricación de productos basados en CAx ha sido beneficiosa para la industria.

La tecnología informática, junto con los mecanismos y procesos industriales, pueden ayudar en el diseño, implementación y monitoreo de sistemas de control. Un ejemplo de un sistema de control industrial es un controlador lógico programable (PLC). Los PLC's están especializados sincronizar el flujo de entradas de sensores y eventos con el flujo de salidas a los actuadores y eventos. La Interfaz hombre-máquina (HMI) o interfaces hombre computadora, se suelen utilizar para comunicarse con los PLC's y otros equipos. El personal de servicio se encarga del seguimiento y control del proceso a través de los HMI, en donde no solo puede visualizar el estado actual proceso sino también hacer modificaciones a variables críticas del proceso.

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¿Qué es innovación tecnológica?La innovación se define como la transformación de una idea en un producto o equipo vendible, nuevo o mejorado; en un proceso operativo en la industria o el comercio, o en una nueva metodología para la organización social.

Cubre todas las etapas científicas, técnicas, comerciales y financieras, necesarias para el desarrollo y comercialización exitosa del nuevo o mejorado producto, proceso o servicio social. El acto por el cual se introduce por primera vez un cambio tecnológico en un organismo o empresa se denomina innovación.

Innovación tecnológica: Es el conjunto de actividades científicas, tecnológicas, financieras y comerciales que permiten:

* Introducir nuevos o mejorados productos en el mercado nacional o extranjero (ejemplos: medicamentos, equipos, dispositivos médicos, diagnosticadores; y de productores: LABEX, IMEFA, CIDEM, CQF, etc.).

* Introducir nuevos o mejorados servicios (ejemplos: nuevos servicios quirúrgicos, preventivos, de atención estomatológica, PPU).

* Implantar nuevos o mejorados procesos productivos o procedimientos (ejemplos: medicoquirúrgicos, docente-educativos, informativos y de automatización).

* Introducir y validar nuevas o mejoradas técnicas de gerencia y sistemas organizacionales con los que se presta atención sanitaria y que se aplican en nuestras fábricas y empresas.

Por tanto, la innovación tecnológica es la que comprende los nuevos productos y procesos y los cambios significativos, desde el punto de vista tecnológico, en productos y procesos.

Se entiende que se ha aplicado una innovación cuando se ha puesto en el mercado (innovación de productos) o se ha utilizado en un proceso de producción (innovación de procesos).

De acuerdo con la mayoría de los estudios sobre el tema, las innovaciones se clasifican según su impacto en:

Básicas o radicales (disruptivas)

Incrementales (progresivas)

Cambios en los sistemas tecnológicos

Cambios en los paradigmas tecnológicos

Innovaciones radicales: Son aquellas que abren nuevos mercados, nuevas industrias o nuevos campos de actividad en la esfera cultural, en la administración pública o en los servicios.

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Innovaciones incrementales: Son aquellas que producen cambios en tecnologías ya existentes para mejorarlas, pero sin alterar sus características fundamentales.

Ocurren con frecuencia en las actividades de producción y corresponden a mejoras en los procesos productivos existentes, atribuibles fundamentalmente al personal encargado de la producción y no tanto a una actividad deliberada de Investigación + Desarrollo (I + D). Son el resultado de “Aprender haciendo” y “Aprender usando”.

* Cambios en los sistemas tecnológicos: Son combinaciones de innovaciones radicales e incrementales, que unidas a innovaciones en actividades organizativas y gerenciales, provocan efectos en diferentes esferas de la producción o permiten el surgimiento de otras; por ejemplo: la producción de nuevos materiales sintéticos, así como de plantas a partir de la ingeniería genética.

* Cambios en los paradigmas tecnológicos: Son los que han promovido las revoluciones industriales y corresponden a tecnologías o cambios en los sistemas tecnológicos, cuyo amplio espectro de aplicación afecta las condiciones de producción de todos los sectores de la economía, como han sido los casos de la máquina de vapor y la microelectrónica.

Nuestro Comandante en jefe expresó: “... No podemos investigar en todo, pero sí debemos saber lo que está haciendo el mundo y asimilarlo...”

De ahí la necesidad de desarrollar los conceptos de asimilación y transferencia de tecnologías (en ambos, la innovación está presente).

Aunque innovación es un concepto relativamente nuevo, hablar de ésta, implica referirse a Empresa, la cual constituye un factor principal, un elemento básico de política científica actual.

Hoy día, la Empresa mueve al mundo y la Innovación a la Empresa; por tanto, mientras la Empresa innovadora triunfa, la otra, quiebra.

Una Empresa innovadora debe comprender tres elementos fundamentales:

Eficiencia

Competitividad

Calidad

El proceso de “perfeccionamiento empresarial” que se está llevando a cabo en Cuba, es precisamente un gran proyecto de innovación tecnológica; y según expresara Lage, constituye puerto seguro para anclar la empresa estatal socialista.

Los proyectos de innovación tecnológica (IT) se caracterizan por llegar hasta final del proceso (cerrar el ciclo), que se alcanzan desde la creación científica, pasando por el desarrollo tecnológico y su producción a escala comercializable competitivamente.

En dichos proyectos se deben tener en cuenta 3 elementos principales:

Resultados esperados

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Producción comercial de nuevos productos

Aplicación comercial de nuevos procesos o sistemas

Indicadores de ÉXITO

Rentabilidad económica y financiera de la inversión

Crecimiento de las ventas

Requerimientos críticos

Identificación de necesidades de mercado

Capacidad de gestión tecnológica de la organización

A su vez, la innovación origina un proceso creador y, por tanto, genera las diferentes modalidades contempladas por la propiedad intelectual de las regulaciones establecidas por la Organización Mundial del Comercio, particularmente las patentes, que constituyen el Registro Legal Gubernativo que otorga, por un período específico, derechos de propiedad exclusivos para la explotación de una invención (o sea, la protección legal de las innovaciones tecnológicas).

De todo lo antes expuesto se infiere que estamos comprometidos, en el nuevo milenio, a lograr que nuestros profesionales, decisores y políticos de la salud se apropien de un nuevo lenguaje referente a la ciencia y la tecnología, que incluye la innovación tecnológica, la cultura y tecnología de proyectos y de la información, de la movilización de recursos y la negociación y de la protección de resultados; todo lo cual tiene como piedra angular el Sistema de Ciencia e Innovación Tecnológica (SCIT) para alcanzar indicadores de impacto en nuestro sector, que sean cuantitativamente y cualitativamente superiores, sobre la base de la eficiencia, productividad, sostenibilidad y competitividad, con vistas a elevar el nivel y calidad de vida de la sociedad.

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PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Evolución histórica de los materiales

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• Edad de piedra (piedra, madera, barro, huesos) (4.000.000 a. C.)

• Edad de bronce (4.000 a.C.)

• Edad de hierro (1.500 a. C.)

• Edad del silicio (época actual. Se usa en la mayoría de componentes electrónicos)

Clasificación

Hay muchas formas de clasificar los materiales: según su composición, por su origen, de acuerdo con sus propiedades físico- químicas, desde el punto de vista de la fabricación, etc.

Según su origen, los materiales se pueden clasificar en materiales naturales y materiales artificiales, dependiendo de que se encuentren directamente en el medio natural o sean el resultado de algún proceso de fabricación. Por ejemplo, el granito es un material natural, mientras que el acero es un material artificial.

Según su composición, los materiales se pueden clasificar en elementos y compuestos, homogéneos y heterogéneos, metálicos y no metálicos, inorgánicos y orgánicos, etc.

Según sus propiedades, los materiales se pueden clasificar en rígidos y flexibles, tenaces y frágiles, conductores y aislantes, reciclables y no reciclables, etc.

El criterio más empleado, desde un punto de vista tecnológico, es según sus características comunes teniendo en cuenta su naturaleza física:

Tenemos pues:

1. Materiales metálicos y sus aleaciones.

2. Maderas y sus derivados.

3. Polímeros: llamados vulgarmente plásticos.

4. Materiales pétreos y sus derivados.

5. Fibras textiles.

Factores de elección de un material

A la hora de seleccionar el material más adecuado para una determinada aplicación, debemos tener en cuenta diversos factores, como sonel trabajo que va a desarrollar la pieza, la atmósfera en la que se va a encontrar, el proceso de conformado mediante el cual se le dará la forma definitiva, la disponibilidad de ese material, su coste (No debe suponer más de la mitad del precio final del producto para que su venta pueda resultar competitiva. Incluye extracción, transporte, transformación en producto de primera fase y transporte al lugar de la segunda transformación),…

Por lo tanto, un profundo conocimiento de las propiedades de los distintos grupos de materiales y de las formas en que se pueden mejorar, (elementos químicos de aleación,

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tratamientos térmicos, …) es la clave para estar en condiciones de determinar cuál es el más adecuado.

Así, antes de fabricar un determinado objeto, es necesario establecer las características deseables que deben poseer los materiales de los que estará hecho, y, en una segunda fase, escoger el material óptimo entre aquellos que cumplan las características deseadas.

Propiedades de los materiales

Se definen como un conjunto de características diferentes para cada cuerpo o grupo de cuerpos, que ponen de manifiesto cualidades intrínsecas de los mismos o su forma de responder a determinados agentes exteriores: Propiedades mecánicas (resistencia, tenacidad, dureza, rigidez,…), resistencia a la corrosión, conductividad térmica y eléctrica, facilidad de conformado, peso específico y apariencia externa (propiedades sensoriales), factores ecológicos: mínima necesidad de materia prima y posibilidad de reciclaje y reutilización, precio de la materia prima,…

Estas características vienen determinadas por la estructura interna del material (componentes químicos presentes y forma de unión delos átomos) Las propiedades de un material determinado se pueden clasificar en cinco grandes grupos:

1. Propiedades químicas: Se refiere a los procesos que modifican químicamente un material.

2. Propiedades físicas :Se refiere a las características de los material es debido al ordenamiento atómico o molecular del mismo.

3. Propiedades térmicas: Se refiere al comportamiento del material frente al calor.

4. Propiedades magnéticas: Se refiere a la capacidad de algunos materiales al ser sometidos a campos magnéticos.

5. Propiedades mecánicas: Están relacionadas con la forma en que reaccionan los materiales al actuar fuerzas sobre ellos.

PROPIEDADES QUIMICAS

1. Estabilidad química: Indica la capacidad de un determinado elemento o compuesto químico de reaccionar espontáneamente al entrar en contacto con otro elemento o a descomponerse o si, por el contrario, para que reaccione es necesaria una acción exterior (calor, trabajo o elementos químicos activadores)

2. Oxidación: Cuando un material se combina con oxígeno, se dice que experimenta una reacción de oxidación. Tal reacción, de forma esquemática sería... Material + oxígeno óxido del material ± energía

Aunque la oxidación limita la vida del material en ocasiones la formación de una capa de óxido en el mismo, depositada en la parte exterior del material, lo protege de una posterior degradación.

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La mayor temperatura acelera el proceso de oxidación del material.

Materiales susceptibles de ser oxidados: hierro, aceros bajos en carbono, cobre, titanio,...

Materiales resistentes a la oxidación: oro, plata, aluminio, estaño, cromo, ...

3. Corrosión: Cuando la oxidación se produce en un ambiente húmedo o en presencia de otras sustancias agresivas, se denomina corrosión.

PROPIEDADES FISICAS

1. Densidad: Es la relación existente entre la masa de una determinada cantidad de material y el volumen que ocupa. Su unidad en el sistema internacional es el kg/m3

. 2. Peso específico: Es la relación existente entre el peso de una determinada cantidad de material y el volumen que ocupa. Su unidad en el SIes el N/m3.

3. Resistencia eléctrica: Todas las sustancias ofrecen un mayor o menor grado de oposición al paso de la corriente eléctrica. Tal oposición es la resistencia eléctrica, que define si un material es un conductor, semiconductor o aislante eléctrico. La resistencia eléctrica se mide en ohmios (Ω). Una magnitud asociada a la resistencia eléctrica es la resistividad (ρ), que se define como la resistencia que ofrece al paso de la corriente un material de un metro de longitud y de un m2 de sección. Se mide en Ω·m. La inversa de la resistividad es la conductividad (σ)

4. Propiedades ópticas: Se refiere al comportamiento de los cuerpos cuando la luz incide sobre ellos, así tenemos: - Cuerpos opacos absorben o reflejan totalmente la luz, impidiendo que pase a su través.

- Cuerpos transparentes transmiten la luz, por lo que permiten ver a través de ellos.

- Cuerpos translúcidos dejan pasar la luz, pero impiden ver los objetos a su través.

PROPIEDADES TÉRMICAS

1. Dilatación térmica o dilatabilidad: La mayoría de los materiales aumentan de tamaño (se dilatan) al aumentar la temperatura. La magnitud que define el grado de dilatación de un cuerpo es el coeficiente de dilatación que nos da una idea del cambio relativo de longitud o volumen que se produce cuando cambia la temperatura del material. Podemos expresarla de tres formas distintas según interese por la forma geométrica de la pieza:

- Coeficiente de dilatación lineal, α

- Coeficiente de dilatación superficial, β

- Coeficiente de dilatación cúbica, γ

2. Calor específico (Ce): Se define como la cantidad de calor que necesita una unidad de masa para elevar su temperatura un grado (centígrado o Kelvin). En el sistema

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internacional se mide en J/kg·K (K = grados Kelvin, 0 o

C = 273,15 K), aunque es más frecuente medirlo en

cal/g·K. (calor específico del agua aproximadamente 1 cal/(g·K))

3. Temperatura de fusión: Al elevar la temperatura de un sólido, puede producirse un cambio de estado, pasando de sólido a líquido. La temperatura a la que se sucede tal fenómeno es la temperatura de fusión, que a presión normal se llama punto de fusión. Durante el proceso de fusión la temperatura del cuerpo no varía hasta que se ha aportado el calor necesario para el cambio de estado, momento en el cual vuelve a elevarse la temperatura del cuerpo.

4. Conductividad térmica (K): Es un parámetro que indica el comportamiento de cada cuerpo frente a la transmisión del calor, es decir, es la intensidad con que se transmite el calor en el seno de un material.

5. Calor latente de fusión: Es el calor necesario para transformar una unidad de masa del material del estado sólido al líquido

PROPIEDADES MAGNÉTICAS

Representan los cambios físicos que se producen en un cuerpo al estar sometido a un campo magnético exterior.

1. Materiales diamagnéticos: Las líneas de campo magnético creadas al estar el material en presencia de un campo inductor son de sentido contrario a éste, lo que significa que este tipo de materiales se oponen al campo magnético aplicado, son repelidos por los imanes.

No presentan efectos magnéticos observables. Hidrógeno, cloruro de sodio, oro, plata, cobre,...

2. Materiales paramagnéticos: Son aquellos en los que las líneas del campo magnético creadas al estar el material en presencia de un campo inductor son del mismo sentido que éste, aunque no se consigue una alineación total. Esto es, son materiales que cuando están sujetos a un campo magnético, sufren el mismo tipo de atracción y repulsión que los imanes normales, pero al retirar el campo magnético, se destruye el alineamiento magnético. Aluminio, platino, magnesio, titanio...

3. Materiales ferromagnéticos: Son aquellos materiales que, cuando se encuentran a una temperatura inferior a un valor determinado (temperatura de Curie; p.e.:Fe 1043K), adquieren un campo magnético intenso al estar en presencia de un campo exterior inductor, quedando el material “imanado”. Esto se debe principalmente a la estructura cristalina que está fuertemente ordenada y crea zonas de dominio magnético, de forma que el campo total será la suma del campo natural que posee el material más el campo exterior. Hierro, níquel y cobalto.

PROPIEDADES MECÁNICAS

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1. Elasticidad

2. Plasticidad

3. Resistencia a la fluencia: Indica la fuerza para la que un material se deforma sin recuperar su forma primitiva al cesar el esfuerzo.

4. Resistencia a la tracción o resistencia última: Indica la fuerza para la que un material se rompe

5. Resistencia a la torsión: Fuerza torsora que indica la rotura de un material

6. Resistencia a la fatiga

7. Dureza

8. Fragilidad

9. Tenacidad

10. Resiliencia o resistencia al choque

11. Ductilidad

12. Maleabilidad

13. Maquinabilidad

14. Moldeabilidad: Facilidad de un material para ser conformado por fundición o moldeo

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ACTIVIDAD

TENIENDO EN CIUENTA LA TEORIA FACILITADA EN FORMATO DIGITAL, RESPONDES LAS SIGUENTES PROEGUNTAS

1.- QUE SON LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

2.- QUE SON LOS MATERIALES

3.-REALIZA UN CUADRO SINOPTICO DE LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

4.-EXPLICA CADA UNA DE LAS PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS DE LOS MATERIALES

5.- DA EJEMPLOS DE CADA UNO DE ELLOS

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MAQUINAS Y HERRAMINETAS

Para hablar de herramientas hay que remontarse hasta los orígenes del hombre porque, desde siempre, lo acompañaron en su evolución. Cuando las manos del hombre ya no eran suficientes para realizar alguna tarea, necesitó algún objeto o dispositivo para ayudarse, así nacieron las herramientas.

Al hablar de herramientas y máquinas herramientas es menester aclarar que, contando ambas con distintos orígenes, la historia se encargó de unir sus desarrollos y evolución, al punto de existir en la actualidad una dependencia directa de unas con otras, siendo ambas pertenecientes a industrias distintas.

El origen de las herramientas puede situarse hace más de 50.000 años durante la Edad de Piedra. Aparecen las primeras flechas y cuñas, preparadas por nuestros ante pasados. El primer salto evolutivo destacable se comienza a ver hace unos 6.500 años durante la Edad de Bronce. Se producen utensilios para alfarería. Los más antiguos hallazgos arqueo-lógicos los datan en esa época.

Hace 3.400 años, durante la Edad de Hierro, se desarrollan las primeras herramientas de corte el hombre comienza a trabajar con corta fríos y unos rudimentarios taladros.

Si bien las herramientas fueron variando en cuanto a su forma, diseño, tamaño, calidad, hoy en día siguen siendo el principal auxilio con que cuenta el ser humano para realizar su trabajo. Miles de ellas surgieron en esa evolución, empezando por la simple palanca que, sin duda, fue una de las primeras.

Es posible enmarcar cronológicamente los distintos procesos de cambio que realizaron las herramientas desde las primeras y rudimentarias piedras talladas hasta las actuales.

Desde nuestros orígenes, el hombre aprendió a manipular elementos simples. Posiblemente, empezó a hacerlo cuando ya no pudo realizar su trabajo con las manos.

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Tanto fueran simples utensilios para uso diario, como otros elementos verdaderamente utilizados para efectuar algún trabajo determinado, en lo conceptual, podemos decir que las herramientas son la prolongación de la mano del hombre. En lo real, decimos que las herramientas son el medio que permiten al hombre realizar lo que no puede hacer con las manos.

No sabemos a ciencia cierta cuándo el hombre tomó conciencia de utilizar un adminículo que le fuera útil para lograr su objetivo.

Pasaron muchos años desde las primeras flechas y cuñas hechas por nuestros antepasados, pasando por la palanca, la rueda, el canasto, la cuerda, los recipientes, etc. Aprender a dominar el fuego, y más tarde, con ese fuego manipular metales, no hizo más que reafirmar una mejora en sus habilidades y su intelecto.

El hombre pasó por la Edad de Bronce, la Edad de Hierro, y en todas estas etapas las herramientas creadas fueron muy pocas, casi no contaron con una trascendencia tal que justificara su mención.

Podríamos decir que recién hace unos 3.400 años antes de Cristo, el hombre comenzó a utilizar unos rudimentarios taladros, masones de golpe y corta fríos, todos pertenecientes a la Edad de Hierro. Se podría decir que estas fueron las primeras herramientas medianamente equiparables a

las herramientas actuales, cumpliendo estas las mismas funciones que sus similares modernas. Con el tiempo, la evolución puso su parte y el desarrollo e ingenio del hombre puso la otra. El hombre creció, con él también sus necesidades, y con estas aparecieron nuevos utensilios que terminaron en herramientas, cuando de trabajo se trataba.

Hoy la herramienta es la mejor aliada del hombre cuando este emprende un trabajo, es más, resulta muy difícil hablar de un trabajo sin hablar de sus herramientas, la fuerza de esta pa-labra ha llegado a tal punto, que hemos llegado a su desmaterialización, incluso hoy día, solemos hablar para determinados trabajos, de herramientas intelectuales.

Todo un paradigma. Para finalizar podríamos decir, como síntesis, que desde el principio y casi toda la vida, el hombre y la herramienta han compartido sus historias.

MECANISMOS

Mecanismos de transformación del movimientoEn estos mecanismos, el tipo de movimiento que tiene el elemento de entrada del mecanismo es diferente del tipo de movimiento que tenga el elemento de salida, es decir, el tipo de movimiento se transforma en otro distinto, de ahí el nombre de mecanismo de transformación.

Los mecanismos de transformación puede ser, a su vez, agrupados en dos grandes grupos:

1. Mecanismos de transformación circular-lineal: En este caso, el elemento de entrada tiene movimiento circular, mientras que el elemento de salida tiene movimiento lineal. Ejemplo: El mecanismo piñón-cremallera.

2. Mecanismos de transformación circular-alternativo: En este caso, el elemento de entrada tiene movimiento circular, mientras que el elemento de salida tiene

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movimiento alternativo. Ejemplo: El mecanismo de biela-manivela.

Veamos algunos de ellos, de uno en uno,…

La leva

En mecánica, una leva es un elemento mecánico hecho de algún material (madera, metal, plástico, etc.) que va sujeto a un eje y tiene un contorno con forma especial. De este modo, el giro del eje hace que el perfil o contorno de la leva toque, mueva, empuje o conecte una pieza conocida como seguidor.

Permite obtener un movimiento alternativo, a partir de uno circular; pero no nos permite obtener el circular a partir de uno alternativo (o de uno oscilante). Es un mecanismo no reversible, es decir, el movimiento alternativo del seguidor no puede ser transformado en un movimiento circular para la leva. Si haces clic sobre el dibujo de la derecha, verás a la leva en acción.

En resumen:

Tipo de mecanismo: Transformación circular a alternativo.

Elemento motriz: Leva, que describe un movimiento circular.

Elemento conducido: Seguidor, que describe un movimiento alternativo.

Este mecanismo se emplea en: motores de automóviles (para la apertura y cierre de las válvulas), programadores de lavadoras (para la apertura y cierre de los circuitos que gobiernan su funcionamiento), carretes de pesca (mecanismo de avance-retroceso del carrete), cortapelos, depiladoras,

Un automóvil posee múltiples cilindros (normalmente cuatro) con sus respectivas válvulas. Éstas deben abrirse y cerrarse siguiendo una secuencia periódica muy precisa y perfectamente sincronizada con el resto de los elementos del motor.

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Conjunto de leva, taqué, balancín y válvula

Es por esto que todas las levas van montadas sobre un mismo elemento llamado árbol de levas. Por otra parte, cada una de las levas obliga a su correspondiente seguidor, llamado taqué, a un movimiento alternativo que se transmite hasta válvula a través de una palanca llamada balancín. Fíjate en la animación y comprenderás inmediatamente de qué hablo.

Piñón-cremallera

Mecanismo de piñón-cremallera

Este mecanismo convierte el movimiento circular de un piñón en uno lineal continuo por parte de la cremallera, que no es más que una barra rígida dentada . Este mecanismo es reversible, es decir, el movimiento rectilíneo de la cremallera se puede convertir en un movimiento circular por parte del piñón. En el primer caso, el piñón al girar y estar engranado a la cremallera, empuja a ésta, provocando su desplazamiento lineal.

Mecanismo de piñón cremallera

Aunque el sistema es perfectamente reversible, su utilidad práctica suele centrarse solamente en la conversión de circular en lineal continuo, siendo muy apreciado para conseguir movimientos lineales de precisión (caso de microscopios u otros instrumentos ópticos como retroproyectores), desplazamiento del cabezal de los taladros sensitivos, movimiento de puertas automáticas de garaje, sacacorchos, regulación de altura de los trípodes, movimiento de estanterías móviles empleadas en archivos, farmacias o bibliotecas, cerraduras..

Cómo se puede observar en el anterior vídeo, podemos resumir que…

Tipo de mecanismo: Transformación circular a lineal

Elemento motriz: Piñón, que describe un movimiento circular.

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Elemento conducido: Cremallera, que describe un movimiento lineal.

Dirección asistida

Detalle del piñón-cremallera de la dirección asistida

En el siguiente vídeo podrás observar una de sus más extendidas aplicaciones: La dirección asistida. El conjunto de mecanismos que componen el sistema de la dirección tienen la misión de orientar las ruedas delanteras para que el vehículo tome la trayectoria deseada por el conductor. Cuando giras el volante de un automóvil, giras al mismo tiempo un piñón situado en el otro extremo del eje del volante. Este, a su vez, engrana a una cremallera que, al desplazarse, permite el giro de las ruedas que te permiten cambiar la dirección del coche…pero mejor es que observes el vídeo y así comprobarás su funcionamiento.

Otra aplicación muy común de este mecanismo la encontramos en las puertas correderas, especialmente de aquellas con acceso a una aparcamiento que se activan con un mando a distancia.

El mando a distancia activa un motor eléctrico cuyo eje lleva acoplado un piñón, mientras que la cremallera está adosada a la puerta. Es obvio que, al girar el piñón, obligamos a la puerta a desplazarse gracias a la cremallera.

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Motor de una puerta corredera

En la imagen de la derecha apreciamos un motor para una puerta corredera de hasta 400 kg. Se puede apreciar como la cremallera (que estaría adosada a la puerta) se sitúa por encima del piñón. De este modo garantizamos el acoplamiento.

Puerta corredera

También se puede encontrar este mecanismo en los elevalunas manuales de un automóvil. Cuando queremos subir la ventanilla de nuestro coche, de forma manual, lo que hacemos en realidad es girar, además de la manivela, un piñón acoplado a una cremallera curva que tiene en un extremo una palanca articulada. Una vez más, un movimiento circular se transforma en otro lineal que esta vez pertenece a la luna.

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Este mecanismo lo podemos encontrar también en objetos simples y cotidianos como el sacacorchos de la imagen. Este sacacorchos consta de dos palancas que llevan en su extremo un piñón que engrana con una cremallera. Al bajar las palancas, en realidad, obligamos a girar a los piñones los cuales, a su vez, desplazan la cremallera que arrastra el tapón de la botella.

Biela Manivela

Este mecanismo transforma el movimiento circular de la manivela en un movimiento alternativo del Conjunto cigüeñal, biela y pistónpie de una biela, que es una barra rígida, cuyo extremo está articulado y unido a la manivela. Este sistema también funciona a la inversa, es decir, transforma el movimiento alternativo de la biela en un movimiento de rotación de la manivela. Este mecanismo es esencial, pues se utiliza en motores de combustión interna, máquinas de vapor, máquinas de coser, herramientas mecánicas, etc. En el caso de los motores de los coches, la manivela es sustituida por el cigüeñal, que arrastra los pistones del motor a través de las bielas.

ACTIVIDAD

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LA ENERGIA

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LOS PLÁSTICOS

1.-El origen de los plásticos.Los plásticos son materiales orgánicos, formados por polímeros

(macromoléculas) de carbono, junto a otros elementos como el hidrógeno, el oxígeno,

el nitrógeno o el azufre.

Los plásticos se obtienen a partir de recursos naturales no renovables como el

petróleo (4% de la producción), gas natural, carbón y sal común, a través de un

proceso de polimerización de monómeros.

El primer plástico se creó en EEUU como resultado de un concurso realizado

en 1860, cuando un fabricante de bolas de billar ofreció una recompensa a quien

consiguiera un sustituto del marfil natural. Aunque el producto llamado celuloide,

fabricado disolviendo celulosa de las plantas en una solución de alcanfor y etanol, no

ganó el concurso, se empezó a utilizar para fabricar distintos objetos como mangos de

cuchillos y películas cinematográficas. El celuloide puede ser ablandado y moldeado

de nuevo mediante calor, por lo que recibe el calificativo de termoplástico.

En 1909, un químico norteamericano sintetizó un plástico denominado

baquelita a partir de moléculas de fenol y formaldehído. La baquelita podía moldearse

a medida que se formaba y cuando solidificaba resultaba duro, aislante de la

electricidad, resistente al agua y a los disolventes, pero fácilmente mecanizable. La

baquelita posee un alto grado de entrecruzamiento de sus moléculas lo que le confiere

la propiedad de ser un plástico termoestable, es decir, que no puede ablandarse y

volver a moldearse como los termoplásticos.

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En la década de 1930, químicos ingleses descubrieron

que el gas etileno polimerizaba bajo la acción de calor y

presión formando un termoplástico al que llamaron polietileno

(PE).

Al reemplazar en el etileno un átomo de hidrógeno

por no de cloruro, se produjo el cloruro de polivinilo (PVC);

un plástico duro y resistente al fuego, especialmente

adecuado para cañerías.

En los años 30 también se desarrollaron otros

plásticos como el poliestireno (PS), y el Nylon o poliamida

(PA).

¿En qué consiste la polimerización?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….¿Por qué crees que los plásticos se utilizan en tantas aplicaciones?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….¿Qué tipos de plásticos existen?. ¿En qué se diferencian?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

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………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

2.-Propiedades de los plásticos.- Densidad:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….- Conductividad eléctrica:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….- Conductividad térmica:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….- Combustibilidad:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….- Plasticidad:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….- Coste del material:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….- Facilidad de procesado:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….- Facilidad de combinarse:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

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………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….- Temperatura de fusión:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

3.-Tipos de plásticos

Realiza una pequeña investigación.

1º.-Reúne elementos hechos con plástico (envases, bolsas,…) en los que

aparezca su símbolo.

2º.-Clasifica los plásticos según su símbolo.

3º.-Completa la siguiente tabla:

SÍMBOLO ELEMENTO/S COLOR/ES APLICACIONES

Los plásticos se clasifican en : termoplásticos, elastómeros y termoestables.

- Los ter m o plá s ti c o s se reblandecen con el calor y adquieren fácilmente

formas que mantienen al enfriarse. Pueden fundirse y moldearse varias veces, es

decir, son reciclables. La configuración de sus moléculas es lineal o ramificada.

o Polietileno:………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

o Poliestireno:………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

o Poliamida:………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

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o Teflón:………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

o Polietileno Tereftalato:………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

o Policloruro de vinilo:………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. O Polipropileno: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. o Policarbonato: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Metacrilato:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….- Los ela s t ó meros poseen gran elasticidad, llegando a deformaciones de hasta ocho

veces su tamaño original y recuperando su forma una vez que cesa la fuerza que los

deforma.

Esta elasticidad es debida a la disposición en forma de red de malla con pocos

enlaces en la que ordenan sus macromoléculas.

o Caucho:

o Neopreno:

o Poliuretano:

o Silicona:

- Los ter m o e s tables se conforman por calor y presión una vez, adquiriendo

una consistencia interna que les da rigidez y resistencia a altas temperaturas. Esto

se debe a que sus macromoléculas se entrecruzan formando una red de malla

cerrada.

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o Fenoles:

o Aminas:

o Resinas de poliéster:

o Resina epoxi:

¿Podemos emplear polietileno (PE) para fabricar la tapadera de una

sartén? ¿Por qué?

¿Los termoestables se pueden reciclar?

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Identifica los tipos de plásticos con los que pueden estar fabricados

los siguientes objetos:

Neumático Tubería

Botella de Agua Encimera

Estuche con tapa Jersey

Enchufe Asiento de espuma

Casco de bici Bolsas

Bandeja de corcho

blanco

Traje de buceo

4.-Procesos de Fabricación

Fabricación con termoplásticos

1.- Inyección

2.-Extrusión

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3.-Soplado

4.-Vacío

Fabricación con termoestables

Prensado

¿Con qué procedimiento se han fabricado estos objetos?

- Tubería: - Bandeja de bombones:

- Botella: - Parachoques:

5.-Plan de reciclado de plásticos en AragónEl modelo de gestión propuesto incluye la recogida selectiva, la recuperación y el

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reciclado de las fracciones separadas, con el objetivo de lograr un aprovechamiento máximo

de los materiales contenidos en los residuos.

Se ha estimado que la generación de residuos domiciliarios en Aragón es de

1,2 Kgr/hab-día.

Calcula la cantidad de toneladas métricas de residuos domiciliarios por

año, que se producen en tu comarca.

Investiga cuáles son los posibles métodos de reciclaje de los materiales plásticos…………………..……………………………………………...……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………........................................................................................

¿Crees que es importante reciclar plástico?. ¿Por qué?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Origen y Composición del Petróleo

Exploración Petrolera Cuaderno Nro. 1

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1. Origen del petróleo2. Composición del petróleo3. Tipos de petróleo4. Un poco de historia5. Geología del petróleo6. Exploración petrolera7. Anexo

Qué son el Carbón Mineral, el Petróleo y el Gas Natural? El carbón mineral, el petróleo y el gas natural, los combustibles fósiles de la naturaleza, no son sustancias puras.

El carbón mineral, como su nombre lo indica, está constituido preponderantemente por carbono y en mucho menor proporción por hidrocarburos de alto peso molecular.El petróleo es una sustancia aceitosa de color oscuro a la que, por sus compuestos de hidrógeno y carbono, se le denomina hidrocarburo.

El petróleo es un líquido insoluble en agua y de menor densidad que ella. Dicha densidad está comprendida entre 0.75 y 0.95 g/ml. Sus colores varían del amarillo pardusco hasta el negro.

Ese hidrocarburo puede estar en estado líquido o en estado gaseoso. En el primer caso es un aceite al que también se le dice crudo. En el segundo se le conoce como gas natural.

En cuanto al gas natural, está constituido preponderantemente por metano, que es el más simple de los hidrocarburos pues contiene un solo átomo de carbono. En menos proporción puede contener hidrocarburos de hasta 4 átomos de carbono y, además, anhídrido carbónico e impurezas como sulfuro de hidrógeno.

Los combustibles fósiles son fuente de energía cuando sus moléculas de hidrocarburo, entrando en combustión en combinación con el aire dentro de un motor, caldera o turbina, generan calor.

Origen del PetróleoEl problema de la génesis del petróleo ha sido, por mucho tiempo, un tópico de investigación de interés. Se sabe que la formación del petróleo esta asociada al desarrollo de rocas sedimentarias, depositadas en ambientes marinos o próximos al mar, y que es el resultado de procesos de descomposición de organismos de origen vegetal y animal que en tiempos remotos quedaron incorporados en esos depósitos.

Teoría de EnglerLas teorías originales, en las que se atribuyó al petróleo un origen inorgánico (Berthelott y Mendeleyev) han quedado descartadas.

Uno de los supuestos acerca del origen del Petróleo lo constituye la Teoría de Engler (1911):

1ª etapa

Depósitos de organismos de origen vegetal y animal se acumulan en el fondo de mares internos (lagunas marinas).

Las bacterias actúan, descomponiendo los constituyentes carbohidratos en gases y materias solubles en agua, y de esta manera son desalojados del depósito.

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Permanecen los constituyentes de tipo ceras, grasas y otras materias estables, solubles en aceite.

Fig. 1- El petróleo se habría originado por la depositación de minúsculos animales y

sustancias vegetales que se fueron acumulando en el fondo lacustre y marino.

Fig. 2- Ante el paso del tiempo la materia orgánica se descompone y va

quedando en profundidad por los sedimentos que la van cubriendo.

2da etapa

A condiciones de alta presión y temperatura, se desprende CO2 de los compuestos con grupos carboxílicos, y H2O de los ácidos hidroxílicos y de los alcoholes, dejando un residuo bituminoso.

La continuación de exposiciones a calor y presión provoca un craqueo ligero con formación de olefinas (protopetróleo).

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Fig. 3- Los factores de presión, temperatura y procesos químicosy físicos, ayudados por la carencia de oxígeno, posibilitaron

la formación de petróleo líquido y del gas.3er etapa

Los compuestos no saturados, en presencia de catalizadores naturales, se polimerizan y ciclizan para dar origen a hidrocarburos de tipo nafténico y parafínico. Los aromáticos se forman, presumiblemente, por reacciones de condensación acompañando al craqueo y ciclización, o durante la descomposición de las proteínas.

Por otra parte, existen otras teorías, de formulación más reciente, que sostienen que el petróleo es de origen inorgánico o mineral. Los científicos rusos son los que más se han preocupado por probar esta hipótesis aunque estas proposiciones no han sido aceptadas en su totalidad.Una versión interesante de este tema es la que publicó Thomas Gold en 1986. Este científico europeo dice que el gas natural (el metano) que suele encontrarse en grandes cantidades en los yacimientos petroleros, se pudo haber generado a partir de los meteoritos que cayeron durante la formación de la Tierra hace millones de años. Los argumentos que presenta están basados en el hecho de que se han encontrado en varios meteoritos más de cuarenta (40) productos químicos semejantes al kerógeno, que se supone es el precursor del petróleo.

Y como los últimos descubrimientos de la NASA han probado que las atmósferas de los otros planetas tienen un alto contenido de metano, no es de extrañar que esta teoría esté ganando cada día más adeptos.

Podemos concluir que a pesar de las innumerables investigaciones que se han realizado, no existe una teoría infalible que explique sin lugar a dudas el origen del petróleo pues ello implicaría poder descubrir los orígenes de la vida misma.

Composición del petróleoLa composición elemental del petróleo normalmente está comprendida dentro de los siguientes intervalos:

Elemento Peso(%)

Carbono 84 - 87

Hidrógeno 11 - 14

Azufre 0 - 2

Nitrógeno 0.2

Dependiendo del número de átomos de carbono y de la estructura de los hidrocarburos que integran el petróleo, se tienen diferentes propiedades que los caracterizan y determinan su comportamiento como combustibles, lubricantes, ceras o solventes.

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Las cadenas lineales de carbono asociadas a hidrógeno, constituyen las parafinas; cuando las cadenas son ramificadas se tienen las isoparafinas; al presentarse dobles uniones entre los átomos de carbono se forman las olefinas; las moléculas en las que se forman ciclos de carbono son los naftenos, y cuando estos ciclos presentan dobles uniones alternas (anillo bencénico) se tiene la familia de los aromáticos.

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Además hay hidrocarburos con presencia de azufre, nitrógeno y oxígeno formando familias bien caracterizadas, y un contenido menor de otros elementos. Al aumentar el peso molecular de los hidrocarburos las estructuras se hacen verdaderamente complejas y difíciles de identificar químicamente con precisión. Un ejemplo son los asfaltenos que forman parte del residuo de la destilación al vacío; estos compuestos además están presentes como coloides en una suspensión estable que se genera por el agrupamiento envolvente de las moléculas grandes por otras cada vez menores para constituir un todo semicontínuo.

Componentes del petróleo, denominación química y productos

(comprende sólo hidrocarburos simples a presión atmosférica)

Denominación químicaEstado Normal

Punto aproximado de ebullición

Productos empleo primario

Metano CH4 Gaseoso -161ºC (-258ºF) Gas natural combustible/

Etano C2H6 Gaseoso -88ºC (-127ºC) Productos petroquímicos

Propano C3H8 Gaseoso -42ºC (-51ºF) GLP/Productos

Butano C4H10 Gaseoso 0ºC (31ºF) Petroquímicos

Pentano C5H12 Líquido 36ºC (97ºF) Naftas de

Hexano C6H14 Líquido 69ºC (156ºF) Alto grado

Heptano C7H16 Líquido 98ºC (209ºF) Gasolina natural

Octano C8H18 Líquido 125ºC (258ºF) (sustancia base para combustibles

Nonano C9H20 Líquido 150ºC (303ºF) Para motores de

Decano C10H22 Líquido 174ºC (345ºF) Combustión interna,

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Undecano-N, Hendecano CnH2n Líquido 195ºC (383ºF) turbinas)

Dodecano-N, Diexilo CnH2n Líquido 215ºC (419ºF) Kerosene

Tetradecano-N CnH2n Líquido 252ºC (487ºF) Aceites lubricantes

Eicosano-N CnH2n Sólido Parafinas

Para la clasificación de los hidrocarburos, en base a su composición, habitualmente es utilizado el diagrama triangular de Tissot y Welte (1978).

Fig. 4- Diagrama triangular de Tissot y Welte

Tipos de petróleoSon miles los compuestos químicos que constituyen el petróleo, y, entre muchas otras propiedades, estos compuestos se diferencian por su volatilidad (dependiendo de la temperatura de ebullición). Al calentarse el petróleo, se evaporan preferentemente los compuestos ligeros (de estructura química sencilla y bajo peso molecular), de tal manera que conforme aumenta la temperatura, los componentes más pesados van incorporándose al vapor.

Las curvas de destilación TBP (del inglés “true boiling point”, temperatura de ebullición real) distinguen a los diferentes tipos de petróleo y definen los rendimientos que se pueden obtener de los productos por separación directa.

La industria mundial de hidrocarburos líquidos clasifica el petróleo de acuerdo a su densidad API (parámetro internacional del Instituto Americano del Petróleo, que diferencia las calidades del crudo).

Aceite Crudo Densidad( g/ cm3)

Densidadgrados API

Extrapesado >1.0 10.0

60

Pesado 1.0 - 0.92 10.0 - 22.3

Mediano 0.92 - 0.87 22.3 - 31.1

Ligero 0.87 - 0.83 31.1 - 39

Superligero < 0.83 > 39

Clases de petróleo en la ArgentinaEn la Argentina predominan las siguientes clases de petróleo conforme al tipo de hidrocarburos que predominan:

- Petróleo a base asfálticaEstos son negros, viscosos y de elevada densidad (0.95 g/ml). En la destilación primaria producen poca nafta y abundante fuel-oil, quedando asfalto como residuo.

Petróleos asfálticos se extraen del flanco sur del golfo de San Jorge (Chubut y Santa Cruz).

Estos petróleos son ricos en compuestos cíclicos como el ciclopentano y el ciclo hexano y en hidrocarburos aromáticos como el benceno y sus derivados.

- Petróleo a base parafínicaDe color claro, fluidos y de baja densidad (0.75-0.85 g/ml). Rinden más nafta que los asfálticos. Cuando de refina sus aceites lubricantes se separa la parafina

En la Cuencas Cuyana (Mendoza) y Noroeste (Salta) poseen yacimientos de petróleos parafínicos.

En suma, de estos petróleos se pueden extraer grandes cantidades de naftas, querosene y aceites lubricantes.

- Petróleo a base mixta.Tienen características y rendimientos comprendidos entre las otras dos variedades principales.

Después de destilar sus porciones más volátiles abandonan naftas y asfalto.

Aunque sin ser iguales entre sí, petróleos de las Cuencas de Golfo San Jorge (Comodoro Rivadavia, Chubut) y Neuquina (Plaza Huincul, Neuquén) son de base mixta.

Un poco de historiaLas primeras referencias que se tienen del petróleo en la antigüedad es la presencia de emanaciones de gases espontáneamente inflamadas desde el suelo. En otras oportunidades, el petróleo se manifestaba en corrientes de agua, siendo recogido y empleado en diversos usos como ungüento para curar las heridas, enfermedades de la piel o dar masaje a los músculos reumáticos.Fueron los egipcios los primeros en darle uso medicinal, ocupándolo también en embalsamientos y como aceite para las ruedas de sus carruajes.En Babilonia fue utilizado como combustible y para unir mosaicos y piedras en sus construcciones. La existencia de asfalto en el Mar Muerto es mencionada por primera vez por Moisés en sus escritos

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De igual modo, el historiador Plinio mencionó el manantial de Agrigento, que suministraba el aceite mineral de Sicilia para lámparas y Marco Polo, en la narración de sus viajes, describió el empleo del petróleo para el alumbrado, que era transportado en camellos hasta Bagdad.En el año 100 antes de Cristo, los chinos se convirtieron en los primeros exploradores de petróleo. Buscaban en el lugar que les parecía adecuado y perforaban con taladros de bambú.En México los antiguos pobladores tenían conocimiento de esta sustancia, pues fue empleada de diversas formas entre las cuales se cuenta la reparación de embarcaciones para la navegación por los ríos haciendo uso de sus propiedades impermeabilizantes.

Sin embargo las primeras tentativas importantes de perforar en busca de petróleo no se realizaron hasta mediados del siglo XIX. En 1859 Edwin Drake tuvo el primer éxito al encontrar el oro negro en Pennsylvania, Estados Unidos, a una profundidad de 21 metros solamente. Otros le emularon, primero en Estados Unidos, despues en Sudamérica, Rusia, el Lejano Oriente y el Oriente Medio. Se establecieron muchas compañías con el objeto de producir, transportar y comercializar esta nueva mercancía. Desde entonces el hidrocarburo se ha encontrado en todos los continentes, excepto la Antártida.

Fig. 5-El pozo de Edwin Drake en Pennsylvania, perforado en 1859 (izq.);

A menudo se considera que EE.UU. es el suelo natal de la moderna industria petrolera (der.)

Hoy día, en las etapas de prospección propiamente dicha se utilizan técnicas sofisticadas, como mediciones sísmicas, de microorganismos e imágenes de satélite. Potentes computadoras asisten a los geólogos y geofísicos para interpretar sus descubrimientos. A pesar de ello, esta actividad está plagada de incertidumbres, máxime si se tiene en cuenta que sólo quedan por explorar aquellas áreas denominadas marginales puesto que los yacimientos “más fáciles” de ubicar ya han sido descubiertos y explotados. Finalmente, sólo la perforación puede determinar si existe o no petróleo bajo la superficie.

Geología del petróleoEl petróleo no se encuentra distribuido de manera uniforme en el subsuelo hay que tener presencia de al menos cuatro condiciones básicas para que éste se acumule:

Debe existir una roca permeable de forma tal que bajo presión el petróleo pueda moverse a través de los poros microscópicos de la roca.

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La presencia de una roca impermeable, que evite la fuga del aceite y gas hacia la superficie.

El yacimiento debe comportarse como una trampa, ya que las rocas impermeables deben encontrarse dispuestas de tal forma que no existan movimientos laterales de fuga de hidrocarburos.

Debe existir material orgánico suficiente y necesario para convertirse en petróleo por el efecto de la presión y temperatura que predomine en el yacimiento.

La búsqueda de petróleo o gas se enfrenta con el hecho de que la superficie de la tierra tiene una historia complicada. Los geocientíficos saben que parte de la corteza terrestre, que abarcan continentes y océanos, se han trasladado con relación a otras. Cuando los continentes se separaron, zonas que eran tierra quedaron sumergidas por el mar: esas zonas se convirtieron en lugares de deposición de rocas sedimentarias. Al producirse colisiones las enormes fuerzas originadas levantaron cadenas de montañas, estrujaron las rocas en plegamientos y las echaron unas sobre otras, para formar estructuras complejas. Algunas de éstas son favorables para la acumulación de petróleo.

Una de las estructuras más comunes es el anticlinal, cuyas capas forman un arco hacia arriba o en forma convexa, con las capas antiguas cubiertas por las más recientes y se estrechan con la profundidad. Debajo del anticlinal, puede encontrarse un yacimiento de hidrocarburos1, sellado por una capa impermeable. Si se perfora un pozo a través de esta cubierta, hasta llegar al yacimiento, se puede sacar petróleo a la superficie.

Fig.6.- Trampas estratigráficas: lentes de arena donde el petróleo se encuentra impregnado entre los granos (poros). Estos lentes se encuentran rodeados por material impermeable que actúa como roca sello.

1 Sitio donde se acumula petróleo y gas. El petróleo y gas sometidos a las presiones de las profundidades de la Tierra empiezan a desplazarse, pero a veces no pueden alcanzar la superficie porque barreras de roca impermeable se lo impiden; entonces se forman los yacimientos, acumulaciones de petróleo y gas debajo de la superficie terrestre.

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Fig.7.- Trampas estructurales: responde a fractura, fallamiento donde se desplaza un bloque respecto del otro, y a plegamiento. El petróleo se acumula en los laterales de la falla y en la cresta de los pliegues.

El petróleo no suele encontrarse en el lugar en el que se genera. La generación de petróleo se produce a partir de la materia orgánica que se encuentra en sedimentos de grano fino, como arcillas; a estos sedimentos se les llama rocas madre. Posteriormente el petróleo se traslada a sedimentos de grano más grueso, como areniscas, por medio de un proceso llamado migración; A veces el petróleo no encuentra obstáculos en su migración, por lo que sale o brota, a la superficie como un manantial (así el Hombre conoció la existencia de petróleo) o bien queda entrampado. Las trampas son sitios del subsuelo donde existen condiciones adecuadas para que se acumulen los hidrocarburos, éstas se caracterizan por la presencia de rocas porosas y permeables conocidas como rocas almacén o reservorios, donde se acumulan o almacenan los hidrocarburos bordeados de capas de rocas impermeables o rocas sello que impiden su migración.

Existen dos tipos de migración: primaria, desde la roca madre a la almacén, y secundaria, dentro de la roca almacén. Mientras que la migración primaria se produce siempre a través de cortas distancia, la secundaria se puede dar a distancias muy largas.

Los reservorios tienen tres propiedades cuyo conocimiento resultan fundamentales para conseguir el máximo rendimiento en la exploración y producción de hidrocarburos. Porosidad

La porosidad es la medida de los espacios huecos en una roca, y resulta fundamental para que ésta actúe como almacén: Porosidad = % (volumen de huecos / volumen total) x 100

La porosidad se expresa como ø. Casi todos los almacenes tienen un ø entre 5% y 30%, y la mayoría entre 10% y 20%. Existen varios tipos de porosidad según la conexión de sus poros: Conectada: poros conectados por un solo lado.

Interconectada: poros conectados por varios lados. Las corrientes de agua pueden desalojar el gas y el petróleo (ver saturación de hidrocarburos).

Aislada: poros aislados.

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Los poros conectados e interconectados constituyen la porosidad efectiva. Permeabilidad

Es el segundo factor importante para la existencia de un almacén. La permeabilidad (k) es la capacidad de una roca para que un fluido fluya a través de ella y se mide en darcys, que es la permeabilidad que permite a un fluido de un centipoise de viscosidad fluir a una velocidad de 1 cm/s a una presión de 1 atm/cm. Habitualmente, debido a la baja permeabilidad de las rocas, se usan los milidarcies. La ley de Darcy sólo es válida cuando no hay reacciones química entre el fluido y la roca, y cuando hay una sola fase rellenando los poros.

La permeabilidad media de los almacenes varía entre 5 y 500 milidarcies, aunque hay depósitos de hasta 3.000 - 4.000 milidarcies.

Para ser comercial, el petróleo debe fluir a varias decenas de milidarcies. Saturación de hidrocarburos

Debido a ciertas propiedades de los fluidos y de las rocas almacén o reservorios, es común que al menos una parte del espacio poral esté ocupado por agua. La saturación de hidrocarburos expresa el porcentaje del espacio poral que está ocupado por petróleo o gas natural.En términos geológicos, las capas subterráneas se llaman "formaciones" y están debidamente identificadas por edad, nombre y tipo del material rocoso del cual se formaron. Esto ayuda a identificar los mantos que contienen las ansiadas rocas sedimentarias. Las "cuencas sedimentarias" son cubetas rellenas de sedimentos, que son las únicas rocas donde se pueden generar hidrocarburos (conforme a la teoría de Engler) y donde en general se acumulan. En pocos casos se dan acumulaciones de petróleo y gas en rocas graníticas. El tamaño de estas cubetas varía en decenas de miles de kilómetros cuadrados, y el espesor generalmente es de miles de metros, alcanzando hasta 7.000 metros. Estas cubetas se encuentran rodeadas por zonas de basamento (que rara vez contienen petróleo).

Exploración PetroleraExploración es el término utilizado en la industria petrolera para designar la búsqueda de petróleo o gas.

Desde sus inicios hasta la actualidad se han ido desarrollando nuevas y complejas tecnologías. Sin embargo este avance, que ha permitido reducir algunos factores de riesgo, no ha logrado hallar un método que permita de manera indirecta definir la presencia de hidrocarburos. Es por ello que para comprobar la existencia de hidrocarburos se debe recurrir a la perforación de pozos exploratorios.

Los métodos empleados son muy variados: desde el estudio geológico de las formaciones rocosas que están aflorando en superficie hasta la observación indirecta, a través de diversos instrumentos y técnicas de exploración.

Una de las herramienta más utilizadas en esta etapa son los mapas. Hay mapas de afloramientos (que muestran las rocas que hay en la superficie), mapas topográficos y los mapas del subsuelo. Estos últimos quizás sean los más importantes porque muestran la geometría y posición de una capa de roca en el subsuelo, y se generan con la ayuda de una técnica básica en la exploración de hidrocarburos: la sísmica de reflexión.

La sísmica de reflexión consiste en provocar mediante una fuente de energía (con explosivos enterrados en el suelo –normalmente entre 3 y 9 m. de profundidad- o con camiones vibradores –éstos implican una importante reducción en el impacto ambiental-) un frente de ondas elásticas que viajan por el subsuelo y se reflejan en las interfases por los distintos estratos.

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En la superficie se cubre un área determinada con dichos aparatos de alta sensibilidad llamados también "geófonos", los cuales van unidos entre sí por cables y conectados a una estación receptora.

Las ondas producidas por la explosión atraviesan las capas subterráneas y regresan a la superficie. Los geófonos las captan y las envían a la estación receptora (sismógrafo), donde mediante equipos especiales de cómputo, se va dibujando en interior de la tierra.

Se puede medir el tiempo transcurrido entre el momento de la explosión y la llegada de las ondas reflejadas, pudiéndose determinar así la posición de los estratos y su profundidad, describiendo la ubicación de los anticlinales favorables para la acumulación del petróleo.

Comportamiento de las ondas sísmicas en una interfase horizontal entre dos distintos medios litológicos A partir de una fuente de ondas sísmicas situadas en la superficie como un tiro o un peso cayéndose en el suelo se generan distintas ondas de las siguientes características: La onda directa se propaga a partir de la fuente de ondas sísmicas en el medio superior con la velocidad uniforme v1. La onda reflejada se engendra por la reflexión de la onda directa incidente en la interfase entre medio 1 y medio2 y se propaga con la velocidad v1. Una porción de la onda incidente en la interfase entre medio 1 y medio 2 pasa por la interfase y se refracta. La onda refractada se propaga en el segundo medio con la velocidad v2. A través de los datos entregados por las reflexiones sísmicas se puede construir el horizonte de reflexión que corresponde a un cambio de materiales. Por ejemplo diferentes estratos o fallas tectónicas.

Toda la información obtenida a lo largo del proceso exploratorio es objeto de interpretación en los centros geológicos y geofísicos de las empresas petroleras.

Allí es donde se establece qué áreas pueden contener mantos con depósitos de hidrocarburos, cuál es su potencial contenido de hidrocarburos y dónde se deben perforar los pozos exploratorios para confirmarlo. De aquí sale lo que se llama "prospectos" petroleros.

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Fig. 8- Camión vibrador

El producto final es una representación del subsuelo, ya sea en dos dimensiones (2D) o en tres dimensiones (3D). La ventaja de la sísmica en 3D radica en la enorme cantidad de información que proporciona con respecto a la 2D, con lo que se reduce sensiblemente la incertidumbre acerca de la posición y geometría de las capas subterráneas. Como se explicará más adelante, su desventaja radica en los altos costos.

Fig. 9- La ventaja de la sísmica 3D radica en la enorme cantidad de información que proporciona.

Por otra parte, la aeromagnetometría y la gravimetría son dos herramientas que se utilizan en las primeras fases de la exploración y permiten determinar el espesor de la capa sedimentaria.

Los estudios gravimétricos, a través de un instrumento especial llamado gravímetro que puede registrar las variaciones de la aceleración de la gravedad en distintos puntos de la corteza terrestre, determinan la aceleración de la gravedad (g) en puntos del terreno explorando lugares distantes 1.000 ó 5.000 metros entre sí.

Los valores obtenidos se ubican en un mapa y se unen los puntos donde g es igual obteniéndose líneas isogravimétricas que revelan la posible estructura profunda.El valor g varía de acuerdo al achatamiento terrestre, fuerza centrífuga, altitud y densidad de la corteza terrestre.

Por eso el gravímetro señala la presencia de masas densas de la corteza constituidas por anticlinales que han sido levantados por plegamientos y se hallan más próximos a la superficie de la tierra.

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Fig. 10- La gravitación normal (promedia) en la tierra es 9,80665 m/s2. Las rocas de mayor densidad

aumentan la aceleración de la gravedad y por lo tanto pueden aumentar la gravitación.

Fig. 11 – Gravímetro instalado en avión Fig. 12– Imagen con trazado de líneas isogravimétricas.

Por otra parte la Magnetometría se funda en que el campo magnético terrestre varía con la latitud, pero también varía en forma irregular debido a la diferente permeabilidad magnética de las distintas rocas de la corteza terrestre.

Fig. 13- Principio de la magnetometría

El magnetómetro es un instrumento de gran valor en la búsqueda de estructuras rocosas para obtener una apreciación de la estructura y la conformación de la corteza terrestre.

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Fig.14- Magnetómetro portátil de Protones Fig.15- Magnetómetro de Cesio

Un medidor de gravimetría y un magnetómetro de alta sensitividad instalados a bordo de un avión de ala fija son excelentes herramientas para ubicar depósitos sedimentarios, inferir la ubicación de la sección sedimentaria más espesa, y delinear las límites de la cuenca. El levantamiento aeromagnético, conducido en conjunto con el estudio aerogravimétrico, provee un método muy confiable y preciso para determinar la profundidad al depósito sedimentario (típicamente 5% o menos de la profundidad debajo del nivel de vuelo).Un objetivo principal de levantamientos aerogravimétricos /magnetométricos es ganar una mejor comprensión de la geología regional a fin de limitar económicamente los estudios sísmicos tan costosos a las áreas más probables de una concesión petrolera.

Asimismo los geólogos inspeccionan personalmente el área seleccionada y toman muestras de las rocas de la superficie para su análisis. En este trabajo de campo también utilizan aparatos gravimétricos de superficie que permiten medir la densidad de las rocas que hay en el subsuelo.De igual modo, la aerogravimetría combinada con la magnetometría, nunca podrán reemplazar la información sísmica, pero sí constituir una ayuda efectiva para racionalizar la programación de los trabajos de prospección sísmica.

Otra técnica la constituye la geoquímica de superficie que consiste en la detección de hidrocarburos acumulados en el subsuelo a través de la medición de los gases concentrados en muestras de suelo. Su fundamento radica en el principio de que le gas acumulado en el subsuelo migra vertical y lateralmente hacia la superficie a través de las distintas capas de roca y también a través de fracturas.

Empleo de la tecnología satelital

En la actualidad, en algunas zonas o áreas de yacimientos2, se recurre a la implementación y utilización de imágenes satelitales. Dicha tecnología permite interpretar en detalle y rápidamente la estructura geológica del terreno, planificar el uso del suelo, y realizar un completa identificación de la hidrografía, de los caminos, diques y poblaciones, entre otras cosas.

El sistema, básicamente, permite la obtención de cartografía de alta precisión en diferentes escalas y combinaciones de bandas, a partir de composiciones de mapas.

La aplicación de tal tecnología permite evitar daños inútiles sobre el terreno, efectivizando al máximo el trazado de caminos y picadas de prospección sísmica.

Métodos de exploración en profundidad (geoquímicos)

La geoquímica tiene, actualmente, una aplicación muy importante, tanto en exploración como en producción, pues permite entender y conocer el origen, probables rutas de migración y entrampamiento de los hidrocarburos almacenados en el subsuelo.

2 Dicha tecnología es aplicada por la empresa española Repsol-YPF, en el área del yacimiento El Portón, ubicada al norte de la Provincia del Neuquen.

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Para aplicar estos métodos se requiere la perforación de pozos profundos. Por este medio se analizan las muestras del terreno a diferentes profundidades y se estudian las características de los terrenos atravesados por medio de instrumentos especiales.

Los métodos de exploración en profundidad tienen por finalidad determinar la presencia de gas o de petróleo; son métodos directos en la búsqueda del petróleo.

Si la exploración ha sido exitosa y se ha efectuado un descubrimiento comercial con un pozo, se inician los trabajos de delimitación del yacimiento descubierto con la perforación de otros nuevos (en muchos casos con una registración de sísmica de 3D o 2D previa), para efectuar luego la evaluación de las reservas.

En la exploración petrolera los resultados no siempre son positivos. Muchas veces los pozos resultan secos o productores de agua. En cambio los costos son elevados, lo que hace de esta actividad una inversión de alto riesgo. Si a ello le sumamos el hecho de que desde el descubrimiento de un nuevo yacimiento hasta su total desarrollo pueden ser necesarios varios años de trabajos adicionales en lo que deben invertirse grandes sumas de dinero, podemos concluir que sólo las grandes organizaciones empresariales puedan afrontar estos costos.

ANEXO 1.1Memoria Descriptiva - AREA JAGUEL DE LOS MACHOS - Yacimiento Tapera Avendaño - Relevamiento de

Sísmica 3D

El método de sísmica 3D es una técnica de avanzada en prospección geofísica que permite adquirir información del subsuelo mediante mediciones en superficie.

La metodología consiste en provocar mediante una fuente de energía, un frente de ondas elásticas que viajan por el subsuelo y se reflejan en las interfases formadas por los distintos estratos.

Se utilizaran como fuentes de energía camiones Vibroseis que se desplazan a lo largo de líneas llamadas de “emisión”. Las señales reflejadas se detectaran mediante sensores especiales (geófonos), dispuestos en la superficie a lo largo de líneas de “recepción”.Las líneas con puntos emisores y receptores de ondas son perpendiculares entre sí.

La información captada por los geófonos es enviada a través de cables, a un complejo sistema electrónico (sismógrafo), donde es grabada en cinta magnética para su posterior procesamiento.

- Superficie a cubrir con el relevamiento:Pcia. de Río Negro: 200 km2

Pcia. de La Pampa: 36 km2

- Separación entre líneas de emisión: 240 m.- Separación entre líneas de recepción: 200 m.- Separación entre estaciones de emisión: 40 m.- Separación entre estaciones de recepción: 40 m.

Todo el relevamiento topográfico será hecho mediante posicionadores satelitales portátiles (GPS).

Previo al replanteo de las líneas se efectuará un relevamiento detallado de todos los caminos, accesos, antiguas líneas sísmicas, etc. Esto de realiza mediante posicionador satelital (navegador), montado sobre un vehículo.La materialización de las estaciones de emisión y recepción, se harán con estacas de madera, las que serán removidas al finalizar la registración, como así también todo otro tipo de señalización.

Para el tránsito de los vibradores no se efectuarán picadas sísmicas, minimizando el impacto ambiental.

El tendido del material de recepción (geófonos, cables, etc.) se efectuará en forma manual a campo traviesa y eventualmente se podría realizar un desbroce con machete en zonas puntuales, donde la vegetación es muy densa.

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En estos casos, se hará una senda de alrededor de un metro de ancho para poder disponer los receptores, fundalmente en los márgenes del río Colorado.

Adicionalmente se efectuarán seis pruebas para estudio de weathering (Up Hole), información que será utilizada en el proceso final de los datos. Esto se hará mediante la perforación de pozos de entre 60 y 80 metros de profundidad y 10 cm. de diámetro. Se utilizarán como fuente de energía pequeñas cargas de explosivo (alrededor de 100 gr.) ó detonadores eléctricos. Durante la perforación se utilizará únicamente bentonita y no se utilizará ningún otro tipo de aditivo. Al finalizar cada prueba se tapará debidamente el pozo con el cuting del mismo.

El manejo de explosivos se hará de acuerdo a las reglamentaciones en vigencia que fija la Ley Nº 20.429 (Ley de Armas y Explosivos).

Durante la operación trabajarán aproximadamente 110 personas.

El campamento consistirá en trailers, para alojamiento, oficinas, comedor, etc., con todos los medios y comodidades que requieren este tipo de tareas.

Los trabajos lo realizará la empresa Western Geophysical mediante su grupo operativo 760.

En general la zona es de campo abierto con vegetación típica patagónica (jarillas, alpatacos, etc.) con propietarios particulares y terrenos fiscales. Existen en la zona explotaciones ganaderas incipientes (cría de chivos).

Se utilizará el siguiente equipamiento:

- Diez equipos vibradores hidráulicos: los mismos están montados sobre camiones especiales con doble tracción y con una potencia apropiada que hace que se pueda transitr en cualquier tipo de terreno sin mayores dificultades. Con los últimos adelantos tecnológicos se han logrado vibradores mucho más potentes y con un mejor control electrónico de su perfomance, lo que hace que los trabajos se puedan realizar sin apertura de picadas, siempre y cuando los accidentes topográficos lo permitan y no se ponga en peligro la seguridad de los operadores y del equipamiento.

- Instrumental sísmico de última generación, para recepción y grabación de datos: geófonos, cables, cajas electrónicas, sismógrafo (montado sobre camión 4x4). La cantidad en cada caso será de tal manera de cubrir 3.000 estaciones de recepción

- Ocho equipos de posicionamiento satelital en tiempo real.- Máquina perforadora y herramientas necesarias para pruebas de Up Hole.- Sismógrafo de 48 canales para registración de pruebas de Up Hole.- Software y hardware para procesamiento de datos y control de calidad.- 15 vehículos tipo 4x4 para tansporte de material y asistencia a la operación.

El área cuenta con un Estudio Ambiental Previo.

El trabajo a realizar es de tipo transitorio y de aproximadamente 3 meses de duración.

La operación se efectuará según lo estipulado en los Procedimientos del Sistema de Gestión Integrado de Pecom Energía S.A.

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Contaminación: Combustibles fósiles Efectos medioambientales del uso de los combustibles fósiles:A lo largo de los siglos XIX y XX, la actividad humana ha transformado la composición química del agua y del aire en la Tierra, ha modificado la faz del propio planeta y ha alterado la vida misma. ¿Por qué este periodo de tiempo, más que ningún otro, ha generado cambios tan generalizados en el entorno? Las razones son múltiples y complejas. Pero sin lugar a dudas, uno de los factores más notables es la utilización de los combustibles fósiles, que ha suministrado mucha más energía a una población mucho mayor que en cualquier época anterior. Hacia 1990, la humanidad utilizaba una cantidad de energía 80 veces superior a la que usaba en 1800. La mayor parte de dicha energía procedía de los combustibles fósiles. La disponibilidad y capacidad de uso de esta nueva fuente de energía ha permitido a la humanidad aumentar los volúmenes de producción y de consumo. De forma indirecta, esta fuente de energía ha provocado un rápido crecimiento de la población al haber desarrollado el ser humano sistemas de agricultura mucho más eficaces, como, por ejemplo, la agricultura mecanizada, basados en la utilización de estos combustibles fósiles. Las técnicas de cultivo mejoradas originaron un aumento del suministro de alimentos que, a su vez, favoreció el crecimiento de la población. Hacia finales de la década de 1990, la población humana era aproximadamente seis veces mayor que la de 1800. Los cambios generalizados que han tenido lugar en el medio ambiente se deben también a otros factores como, por ejemplo, el vertiginoso ritmo de urbanización o la velocidad igualmente vertiginosa de la evolución tecnológica. Otro factor no menos importante es la creciente importancia que los gobiernos modernos otorgan al crecimiento económico. Todas estas tendencias están relacionadas entre sí, colaborando cada una de ellas al desarrollo de las otras y configurando todas ellas la evolución de la sociedad humana en la edad contemporánea. Estas tendencias de crecimiento han replanteado las relaciones entre el hombre y el resto de los habitantes de la Tierra. Durante cientos de miles de años, los seres humanos y sus predecesores en la cadena evolutiva han ido modificando, tanto deliberada como accidentalmente, su entorno de vida. Pero sólo en épocas recientes, con la utilización de los combustibles fósiles, la humanidad ha conseguido provocar cambios profundos en la atmósfera, el agua, el suelo, la vegetación y los animales. Provistos de combustibles fósiles, los humanos han alterado el entorno natural de forma como nunca lo habían hecho en épocas preindustriales, provocando, por ejemplo, la devastación de hábitats y fauna y flora naturales a través de los vertidos de petróleo. El hombre ha podido provocar los cambios medioambientales de forma mucho más rápida acelerando antiguas actividades como la deforestación.

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Orígenes de los combustibles fósiles:Entre los combustibles fósiles se incluyen el carbón, el gas natural y el petróleo (también denominado crudo), que son los residuos petrificados y licuados de la acumulación durante millones de años de organismos vegetales en descomposición. Cuando se quema el combustible fósil, su energía química se convierte en calórica, la cual se transforma en energía mecánica o eléctrica mediante máquinas como motores o turbinas. El carbón adquirió por primera vez importancia como combustible industrial durante los siglos XI y XII en China, ya que la fabricación del hierro consumía grandes cantidades de dicho recurso. El primer aprovechamiento del carbón como combustible doméstico comenzó durante el siglo XVI en la ciudad inglesa de Londres. A lo largo de la Revolución Industrial, que se inició en el siglo XVIII, el carbón se fue convirtiendo en un combustible fundamental para la industria, actuando de medio de propulsión de la mayoría de las máquinas de vapor. El carbón fue el combustible fósil primario hasta mediados del siglo XX, cuando el petróleo lo sustituyó como carburante preferido en la industria, el transporte y otros sectores. Las primeras perforaciones de petróleo se efectuaron en Estados Unidos, concretamente en la región occidental de Pennsylvania en 1859 y las primeras grandes extensiones plagadas de pozos de petróleo surgieron en el sureste de Texas en 1901. Los mayores yacimientos de petróleo del mundo se descubrieron en la década de 1940 en Arabia Saudí y en la de 1960 en Siberia. ¿Por qué eclipsó el petróleo al carbón como el carburante preferido? El petróleo presenta ciertas ventajas sobre el carbón, ya que produce mayor rendimiento que éste, proporcionando más cantidad de energía por unidad de peso que el carbón y, además, provoca menos contaminación y funciona mejor en máquinas pequeñas. Sin embargo, los yacimientos de petróleo son menores que los de carbón. Cuando el mundo haya agotado las reservas de petróleo seguirá existiendo abundante disponibilidad de carbón.

Contaminación actual de la atmósfera:La capa más alejada del entorno de vida de la Tierra es la atmósfera, una mezcla de gases que rodea al planeta. La atmósfera contiene una capa muy fina de ozono que protege la vida en la Tierra contra la nociva radiación ultravioleta procedente del Sol. Durante la mayor parte de la historia de la humanidad, el hombre ha ejercido un impacto muy escaso sobre la atmósfera. A lo largo de miles de años el hombre ha venido quemando de forma rutinaria elementos de la vegetación, provocando de forma intermitente una contaminación del aire. En la edad antigua, la fundición de ciertos minerales, como el cobre, liberaban sustancias metálicas que se desplazaban por la atmósfera desde el mar Mediterráneo hasta llegar incluso a Groenlandia. Sin embargo, el desarrollo de los combustibles fósiles ha comenzado a amenazar a la humanidad con una contaminación atmosférica mucho más grave. Antes de la generalización del uso de los combustibles fósiles, la contaminación del aire afectaba normalmente en mayor grado a las ciudades que a las zonas rurales, debido a la concentración de núcleos de combustión en los

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núcleos urbanos. Los habitantes de las áreas urbanas de clima frío se procuraban calefacción quemando madera, pero los suministros locales de madera se fueron extinguiendo rápidamente. Debido a la escasez de oferta, la madera se fue encareciendo. El hombre comenzó entonces a consumir cantidades comparativamente menores de madera, disponiendo de menor calefacción en las viviendas. La primera ciudad en solucionar dicho problema fue Londres, en donde sus habitantes empezaron a utilizar carbón como combustible para la calefacción de los edificios. Durante el siglo XIX había medio millón de chimeneas expeliendo humo de carbón, hollín, cenizas y dióxido de azufre al aire londinense. El desarrollo de las máquinas de vapor durante el siglo XVIII introdujo el carbón en la industria. El crecimiento derivado de la Revolución Industrial se tradujo en un número mayor de máquinas de vapor, de chimeneas fabriles y, por consiguiente, mayor contaminación atmosférica. El cielo comenzó a oscurecerse en los núcleos industriales de Gran Bretaña, Bélgica, Alemania y Estados Unidos. Las ciudades que albergaban industrias consumidoras de energía, como la siderúrgica, y edificios dotados de calefacción por carbón, estaban siempre envueltas en humo y bañadas en dióxido de azufre. A Pittsburgh, en Pennsylvania, una de las mayores ciudades industriales de Estados Unidos de aquella época, a veces se la definía como un “infierno con la tapa levantada”. El consumo de carbón de algunas industrias era tan elevado como para contaminar el firmamento de toda una región, como en el caso de la cuenca del Ruhr, en Alemania, y de Hanshin, un área próxima a la ciudad japonesa de Osaka.Primeros controles de la contaminación atmosférica:Los intentos de reducir los humos no resultaron eficaces hasta el decenio de 1940, por lo que los habitantes de las ciudades y regiones industriales hubieron de padecer las consecuencias de una atmósfera cargada de contaminación. Durante la época victoriana en Gran Bretaña no era infrecuente limpiar el polvo en el hogar dos veces al día para eliminar la suciedad en suspensión. Los habitantes de las ciudades industriales fueron testigos de la pérdida de numerosos pinares y especies naturales debido a los elevados niveles de dióxido de azufre existentes y, además, padecieron unas tasas de neumonía y de bronquitis muy superiores a las de sus antepasados, sus familiares residentes en otras regiones o sus descendientes. A partir de 1940, los gobernantes de las ciudades y regiones industriales consiguieron reducir la contaminación atmosférica causada por el carbón. San Luis, en el estado de Missouri, fue la primera gran ciudad del mundo que concedió máxima prioridad a la eliminación de los humos. Pittsburgh y otras ciudades estadounidenses siguieron su ejemplo a finales de la década de 1940 y principios de 1950. Londres adoptó medidas drásticas a mediados de la década de 1950 después de que la llamada niebla asesina (killer fog), una situación crítica de contaminación en diciembre de 1952, causara más de 4.000 muertos. Alemania y Japón hicieron ciertos progresos en la lucha contra los humos durante el decenio de 1960, utilizando una combinación de salidas de humos más altas, filtros y depuradoras de chimeneas y sustituyendo el carbón por otros combustibles. Aún se continuaba la lucha contra los humos, las ciudades se vieron enfrentadas a problemas de contaminación atmosférica nuevos y más complejos. A medida que se fueron popularizando los automóviles, primero en Estados Unidos durante la década de 1920 y más tarde en Europa occidental y en Japón durante las décadas de 1950 y 1960, las emisiones de los tubos de escape vinieron a sumarse a la contaminación atmosférica procedente de chimeneas y salidas de humos. Los gases de escape de los automóviles contienen diferentes tipos de sustancias contaminantes, tales como monóxido de carbono, óxido nitroso y plomo. Por lo tanto, los automóviles vinieron, junto con las nuevas industrias como la petroquímica, a complicar y agravar los problemas ya existentes de contaminación atmosférica en el mundo. El smog fotoquímico, causado por el impacto de la luz solar sobre elementos contenidos en los gases de escape de los automóviles, se convirtió en una seria amenaza para la salud en ciudades con abundante insolación y frecuentes cambios de temperatura. Los peores smogs del mundo se producían en ciudades soleadas y atestadas de coches, tales como Atenas (Grecia), Bangkok (Tailandia), la ciudad de México (México) y Los Ángeles (Estados Unidos). Además de estos problemas de contaminación local y regional, hacia finales del siglo XX la actividad humana comenzó a impactar directamente sobre la atmósfera. Los crecientes niveles de dióxido de

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carbono en la atmósfera después de 1850, consecuencia principalmente de la incineración de los combustibles fósiles, aumentaron la capacidad del aire para retener el calor solar. Esta mayor retención térmica provocó la amenaza de un calentamiento global, un incremento generalizado de la temperatura de la Tierra. Una segunda amenaza contra la atmósfera provenía de los compuestos químicos conocidos como clorofluorocarbonos, que fueron inventados en 1930 y utilizados ampliamente en la industria y como refrigerantes después de 1950. Cuando los clorofluorocarbonos ascienden a la estratosfera (la capa más alta de la atmósfera), provocan una disminución del grosor de la capa de ozono, debilitando su capacidad para frenar la nociva radiación ultravioleta.

Contaminación del agua:El agua siempre ha constituido un recurso vital para el hombre, al principio sólo como bebida, más tarde para lavar y también para el regadío. Con la potencia proporcionada por los combustibles fósiles y la moderna tecnología, la humanidad ha desviado los cauces de los ríos, ha extraído el agua subterránea y contaminado las fuentes de agua de la Tierra como no lo había hecho jamás. El regadío, si bien ya era una práctica muy antigua, sólo afectaba a regiones limitadas del mundo hasta épocas recientes. Durante el siglo XIX, las técnicas de regadío se difundieron rápidamente, impulsadas por los desarrollos de la ingeniería y el incremento de la demanda de alimentos procedente de la creciente población mundial. En India y en América del Norte se construyeron enormes redes de presas y de canales. En el siglo XX se construyeron presas aún mayores en los países mencionados, así como en Asia central, China y otros lugares. Después de la década de 1930, las presas construidas para regadío también se aprovecharon para la producción de energía hidroeléctrica. Entre 1945 y 1980 se construyeron presas en la mayoría de los ríos del mundo considerados aptos por los ingenieros. Las presas, al suministrar energía eléctrica además del agua de regadío, vinieron a facilitar la vida de millones de personas. Sin embargo esta comodidad tenía un precio, ya que las presas modificaron los ecosistemas acuáticos que habían existido a lo largo de los siglos. En el río Columbia, en el oeste de Norteamérica, por ejemplo, las poblaciones de salmones se vieron afectadas ya que las presas bloqueaban las migraciones anuales de los salmónidos. En Egipto, donde una gran presa embalsó el Nilo en Asuán en 1971, fueron muchos los humanos y animales que hubieron de pagar las consecuencias. Las sardinas mediterráneas murieron y los pescadores de estas especies se quedaron sin ingresos. Los agricultores tuvieron que recurrir a los fertilizantes químicos, pues la presa de Asuán impedía las crecidas primaverales del Nilo y con ello el depósito de la capa anual de limo fértil sobre las tierras ribereñas del río. Además, muchos egipcios que bebían agua del Nilo, que arrastraba una cantidad cada vez mayor de vertidos de los fertilizantes, comenzaron a acusar efectos negativos en su salud. El mar de Aral, en Asia central, también ha sufrido las consecuencias, ya que a partir de 1960 ha disminuido su nivel debido a que las aguas que desembocaban en él habían sido desviadas para regar los campos de algodón. Las aguas fluviales por sí solas no han bastado para cubrir las necesidades de la agricultura y las ciudades. Las aguas subterráneas se han convertido en muchas partes del mundo en una fuente esencial de este elemento y a un precio muy económico, ya que los combustibles fósiles facilitaron enormemente los bombeos. Por ejemplo, en las Grandes Llanuras, desde Texas hasta los estados de Dakota del Norte y del Sur, surgió a partir de 1930 una economía basada en el cultivo de cereales y la cría de ganado. Esta economía extraía agua del acuífero de Ogallala, un vasto yacimiento subterráneo. Con el fin de satisfacer la demanda

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de agua potable, higiénica e industrial de una población cada vez mayor, algunas ciudades como Barcelona (España), Pekín (China) y la ciudad de México comenzaron a bombear aguas freáticas. Pekín y la ciudad de México comenzaron a hundirse lentamente a medida que se bombeaba gran parte de sus aguas subterráneas. Al agotarse el suministro de agua subterránea, estas dos ciudades se vieron obligadas a traer agua desde muy lejos. En el año 1999, la humanidad utilizaba 20 veces más agua corriente que en 1800. No sólo ha aumentado la utilización de agua, sino que cada vez un mayor porcentaje de ésta quedaba contaminado por el aprovechamiento humano. Si bien la contaminación acuática venía existiendo ya desde hacía tiempo en las aguas fluviales que cruzan ciudades, como en el caso del Sena a su paso por la ciudad francesa de París, la era del combustible fósil ha modificado el alcance y la idiosincrasia de la contaminación acuática. La utilización del agua ha aumentado actualmente y existe una variedad mucho más amplia de sustancias contaminantes que enturbian las fuentes mundiales de suministro de agua. Durante la mayor parte de la historia de la humanidad, la contaminación acuática ha sido principalmente biológica, ocasionada sobre todo por los desechos humanos y animales. Sin embargo, la industrialización introdujo un número incontable de sustancias químicas en las aguas del planeta, agravando así los problemas de la contaminación.

Esfuerzos para controlar la contaminación acuática:Hasta principios del siglo XX, la contaminación biológica de los lagos y ríos del mundo constituyó un problema desconcertante. Más adelante, los experimentos consistentes en filtrar y tratar químicamente las aguas dieron resultados positivos. En Europa y Norteamérica la depuración de las aguas residuales y el filtrado del agua lograron garantizar un suministro de agua más limpia e higiénica. En épocas tan recientes como la década de 1880 morían anualmente en la ciudad estadounidense de Chicago miles de personas por enfermedades de propagación acuática, tales como la fiebre tifoidea. Sin embargo, hacia 1920, el agua de Chicago ya no era portadora de ninguna enfermedad fatal. De todas formas, existen multitud de comunidades en todo el mundo, especialmente en países pobres como India y Nigeria, que no pueden económicamente invertir en tratamientos de aguas residuales y en instalaciones de filtrado. Al igual que ocurrió con la contaminación atmosférica, la industrialización y los avances tecnológicos del siglo XX provocaron un número cada vez mayor de formas de contaminación acuática. Los científicos inventaron nuevos productos químicos que no existen en la naturaleza, algunos de los cuales resultaron ser de máxima utilidad en la industria de la fabricación y en la agricultura. Desgraciadamente, otras demostraron ser nocivos agentes contaminantes. A partir de 1960 las sustancias químicas denominadas bifenilos policlorados (PCB) hicieron aparición en las aguas de Norteamérica en cantidades peligrosas, devastando y deteriorando la vida acuática y los seres vivientes que se alimentan de dicha flora y fauna. A partir de 1970, las legislaciones norteamericana y europea consiguieron reducir notablemente la contaminación del aire o la del agua ocasionada por agentes aislados. Pero la contaminación no puntual, como los vertidos plagados de pesticidas procedentes de las tierras de labor, resultaba mucho más difícil de controlar. La contaminación acuática más grave se daba en los países más pobres donde seguía sin combatirse la contaminación biológica, al tiempo que la contaminación química ocasionada por la industria y la agricultura no hacía sino agravar la contaminación biológica. A finales del siglo XX China era probablemente el país más castigado por una enorme variedad de problemas de contaminación acuática.

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Contaminación del suelo:Durante la era de los combustibles fósiles también la superficie de la Tierra ha experimentado una transformación notable. Las mismas sustancias que han contaminado el aire y el agua se encuentran a menudo latentes en el suelo, a veces en concentraciones peligrosas que constituyen una amenaza para la salud humana. Si bien este tipo de situaciones sólo se solía dar en las proximidades de las industrias generadoras de residuos tóxicos, el problema de la salinización, normalmente asociado al regadío, estaba bastante más generalizado. Aunque el regadío siempre ha conllevado el riesgo de la destrucción del suelo al anegarlo y salinizarlo (posibles causas de la destrucción de la base agrícola de la antigua civilización de Mesopotamia en Oriente Próximo), los niveles de regadío modernos han intensificado este problema en todo el mundo. En la década de 1990 los campos devastados por la salinización iban siendo abandonados a medida que los ingenieros iban implantando el regadío en nuevas zonas. La salinización ha alcanzado su grado máximo en las zonas secas donde se produce una mayor evaporación, tales como México, Australia, Asia central y el suroeste de Estados Unidos. La erosión del suelo causada por la actividad del hombre ya constituía un problema mucho antes de la salinización. La moderna erosión del terreno ha disminuido la productividad de la agricultura. Este problema conoció su mayor agravamiento durante el siglo XIX en los terrenos fronterizos abiertos a la colonización de los pioneros en países como Estados Unidos, Canadá, Australia, Nueva Zelanda y Argentina. Los terrenos de pastos que jamás habían sido arados anteriormente comenzaron a sufrir la erosión del viento, que alcanzaba dimensiones desastrosas en tiempos de sequía, como ocurrió en la década de 1930 durante los tornados en Kansas y Oklahoma. La última destrucción importante de pastos vírgenes se produjo en la Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas (URSS) durante la década de 1950, cuando el primer ministro Nikita Jruschov decidió convertir la zona norte de Kazajstán en un cinturón de trigo. Los combustibles fósiles desempeñaron también un papel crucial en esta época, ya que los ferrocarriles y los barcos de vapor transportaban el cereal y el ganado procedentes de estas zonas hasta los mercados más remotos. Hacia finales del siglo XX los asentamientos de los pioneros se habían desplazado desde las llanuras de pastos hacia las regiones tropicales y forestales en las montañas. A partir de 1950 los agricultores de Asia, África y América Latina fueron colonizando cada vez más terrenos en los pequeños bosques cultivados. A menudo, dichos bosques, como los de Centroamérica y Filipinas, eran de tipo montañoso y recibían lluvias copiosas. Para poder cultivar estas tierras, los agricultores tuvieron que deforestar las laderas de las montañas, dejándolas expuestas a las lluvias torrenciales y haciéndolas vulnerables a la erosión del suelo. Este tipo de erosión arrasó las tierras en los Andes de Bolivia, el Himalaya nepalí y el norte de la India, así como las escarpadas zonas de Ruanda y Burundi. Las tierras yermas no hicieron sino endurecer la vida de los agricultores en estas y otras zonas. El impacto de la erosión del suelo no acaba con la pérdida del suelo. El terreno erosionado no desaparece sin más, sino que se desplaza ladera y aguas abajo, depositándose en algún otro lugar. A menudo esta tierra ha quedado almacenada en lugares poco apropiados, anegando embalses o cortando carreteras. Al cabo de muy pocos años de finalizada su construcción, algunas presas de Argelia y China han quedado inservibles al quedar obstruidas por la erosión del suelo originada aguas arriba.

Fauna y flora:La actividad humana ha afectado la flora y la fauna del planeta en no menor medida que el aire, el agua y el suelo. A lo largo de millones de años la vida fue evolucionando sin grandes impactos por parte de los seres humanos. Sin embargo, probablemente desde los primeros colonizadores

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de Australia y Norteamérica, la raza humana ha ido provocando extinciones masivas bien por medio de la caza o bien por la utilización del fuego. Con la domesticación de los animales, iniciada seguramente hace 10.000 años, la humanidad comenzó a desempeñar una función más activa en la evolución biológica. Durante el siglo XIX y XX el papel desempeñado por los seres humanos en la supervivencia de las especies ha aumentado hasta el punto de que ciertas especies únicamente sobreviven porque los hombres lo permiten. Algunas especies animales sobreviven en gran número gracias al hombre. Por ejemplo, en la actualidad hay unos 10.000 millones de gallinas en la Tierra, entre trece y quince veces más que las que había hace un siglo. Ello se debe a que al hombre le gusta comer pollo y las cría a tal fin. De forma análoga protegemos las vacas, las ovejas, las cabras y algunos otros animales domesticados para poder sacar provecho de ellos. Las civilizaciones modernas han asegurado asimismo de forma involuntaria la supervivencia de otras especies animales. Las poblaciones de roedores se propagan debido a la enorme cantidad de alimento de que disponen, ya que los humanos almacenan alimentos en exceso y generan mucha basura. Las ardillas se multiplican porque hemos creado entornos suburbanos con muy pocos depredadores. Aun cuando el hombre moderno favorece, de manera voluntaria o involuntaria, la supervivencia de algunas especies, sin embargo amenaza otras muchas. La tecnología y los combustibles modernos han multiplicado notablemente la eficacia de la caza, hasta el punto de poner en peligro de extinción a animales como la ballena azul o el bisonte de Norteamérica. Otros muchos animales, en su mayor parte especies de los bosques tropicales, son víctimas de la destrucción de su hábitat natural.De manera bastante inadvertida, y casi involuntaria, la humanidad ha asumido un papel central en la determinación del destino de muchas especies y la salud de las aguas, el aire y el suelo de nuestro planeta. El ser humano desempeña, por consiguiente, un papel vital en la evolución biológica. La historia del medio ambiente de los dos últimos siglos ha sido la de una tremenda transformación. En apenas 200 años la humanidad ha provocado una modificación más drástica en la Tierra que la ocurrida desde la aparición de la agricultura hace unos 10.000 años. El aire, el agua y el suelo de importancia vital para el hombre están en peligro; toda la trama de la vida depende de nuestros caprichos. A grandes rasgos, el hombre nunca ha gozado de tantos éxitos ni ha llevado una vida más placentera. La era de los combustibles fósiles está alterando la condición humana en algunos sentidos hasta ahora impensables. Pero el hecho de si hemos comprendido este impacto, y de si estamos dispuestos a aceptarlo, constituye un interrogante aún sin respuesta. (John McNeill)

Contaminación por petróleoEl consumo energético se ha triplicado en los últimos 60 años. El ser humano está acabando con los recursos que posee, que en su mayoría son muy contaminantes y no renovables.

Es curioso que los hidrocarburos, el carbón, el gas y el petróleo contienen energía solar, que las plantas atraparon hace miles de años, y que cada día el hombre queme lo que se tardó en generar un millón de años.

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Los diversos ecosistemas reciben petróleo e hidrocarburos, en cantidades diversas, de forma natural desde hace millones de años. Por ello, muchos microorganismos han desarrollado la capacidad de metabolizar el petróleo y eliminarlo de la cadena alimenticia.

Las propiedades del petróleo que lo hacen muy dañino para el medioambiente son:

• Es tóxico: perjudica animales y plantas que entran en contacto• Es soluble: se disuelve con facilidad en el agua• Es carcinógeno: la combustión de combustibles fósiles como el carbón y el petróleo producen una variedad de hidrocarburo aromático catalogado como uno de los más potentes contaminantes químicos.

Un gran número de contaminaciones por petróleo provienen de fugas en buques o tanques de trasporte, de los equipos de perforación submarina y de accidentes en tierra firme.

Los daños ocasionados por un vertido de petróleo dependen:

• del lugar donde ha sucedido• del momento del año• del viento• de la temperatura del agua• de las corrientes oceánicas• del tipo de hidrocarburo

Consecuencias de la contaminación petrolífera

El petróleo penetra en los organismos vivos provocando inhibición de sus metabolismos y una gran acumulación de tóxicos, afectando de forma grave a su salud. El ecosistema también se ve afectado porque este hidrocarburo desoxigena el agua destruyendo toda la vida marina.La contaminación por petróleo en el mar impide que muchas plantas acuáticas y el plancton realicen la fotosíntesis. El fitoplancton es una especie de autótrofo, porque fabrica su propio alimento. Las mareas negras impiden que los rayos solares lleguen al fitoplancton, principal alimento de otros seres marinos.

Otras graves consecuencias de la contaminación por hidrocarburo es que la película que se adhiere a las plumas de las aves y a la superficie de los animales provoca que estos no puedan volar, caminar o nadar. La alta exposición a los componentes tóxicos del petróleo puede provocar la mortandad de muchas especies.No sólo el petróleo crudo es contaminante, los productos refinados como el kerosene y el fuel oil dañan al medio ambiente y provocan desastres naturales. Estos derivados son solubles en el agua, y además poseen una degradación muy lenta.

La contaminación petrolífera ha dañado las zonas costeras de ríos y mares perjudicando la vida animal y las actividades económicas de esas regiones. Los ecosistemas marinos expuestos a grandes cantidades de petróleo crudo necesitarán más de 3 años para recuperarse y los que han sido contaminados con petróleo refinado requerirán unos 10 años.

Aunque muchas naciones tienen como principal actividad económica la explotación del petróleo, sus habitantes no poseen buenas condiciones de vida. Sus gobiernos se benefician de esta industria, mientras sus comunidades conviven con la pobreza y con la contaminación de sus

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aguas por petróleo. La contaminación por hidrocarburos del agua de sus ríos y lagos ha perjudicado a los medios de subsistencia de estas comunidades pobres. El petróleo ha dañado la pesca, a los materiales con que trabajan y a la salud de las personas. En estas regiones donde el agua está contaminada se registró un aumento de los casos de cáncer entre la población.

Fuentes de Energía Alternativa

Más del noventa por ciento de la energía mundial se produce a partir del carbón, el petróleo y el gas natural, precisamente las tres fuentes de energía que están a punto de agotarse. La mayor parte de estas fuentes energéticas se usan como combustible para el transporte y la calefacción, el resto se usa para convertir agua en vapor, que se hace pasar por una turbina, que hace girar una dinamo para producir electricidad.

Del resto de la energía que se consume en el mundo, la mitad se produce a partir de plantas nucleares, (que calientan agua para convertirla en vapor que... etc) que tras demostrar en varias ocasiones lo peligrosas que pueden resultar para la humanidad, hoy en día se están desmantelando en muchos países del mundo.

Otra cantidad importante es producida a partir de presas hidroeléctricas, y sorprendentemente esta resulta ser una de las fuentes de energía más eficientes, ya que más del noventa y cinco por ciento de la energía cinética del agua durante su caída se convierte en electricidad. (Es lógico, porque mueven una turbina sin necesidad de calentar el agua ni convertirla en vapor).Por desgracia hay muy pocos países que tengan ríos suficientes para autoabastecerse de energía, y aunque una presa no contamina, requiere unas instalaciones costosas y destruye el ecosistema del río allí donde se instala. (Simplemente pensemos en los peces marinos que desovan en los ríos. Con una presa en su camino no podrían ir a desovar a donde sus antepasados han desovado desde hace millones de años).

Vista la situación, es lógico que cada vez haya más investigaciones acerca de fuentes de energía alternativa.

Y estas investigaciones se extienden como una rosa de los vientos en todas direcciones, buscando una fuente abundante que pueda abastecer de energía barata a toda la humanidad antes de que se agoten las actuales.

Las centrales geotérmicas intentan aprovechar las altas temperaturas del interior de la Tierra para convertir agua en vapor.

Una central eólica instala molinos de viento en la cima de montañas o en extensas llanuras, no para moler trigo ni para sacar agua de un pozo, sino para mover directamente una turbina, con lo que resulta ser otra fuente energética bastante limpia.

Se han ensayado centrales que separarían una extensa laguna del mar, para que al subir o al bajar la marea la laguna se alimente o desagüe por un estrecho canal moviendo una turbina.

Hemos dejado para el final dos formas de energía basadas en el Sol.

La energía termosolar consiste en reflejar la luz solar mediante espejos hacia un horno donde se hace hervir el agua en una tubería. El gas al expandirse hace mover una turbina produciendo

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electricidad.En una versión doméstica se hace circular agua por el interior de un radiador plano pintado de negro y cubierto con un cristal. El agua del interior de la tubería puede calentarse hasta más de sesenta grados, tal como un coche en el hipermercado, y es almacenada en un termo para disponer de agua caliente sin consumir energía.

La energía fotovoltaica consiste en convertir directamente la luz del Sol en corriente eléctrica. Para ello se usan capas superpuestas de silicio con distintas concentraciones de impurezas que, al capturar fotones de luz solar producen cargas eléctricas que hacen circular los electrones.

Todos estas centrales han dado un resultado más o menos desigual. Todas son caras, requieren un mantenimiento caro y gran extensión de terreno.

La eficiencia de cada tipo de central es muy variable, ya hemos dicho que la más eficiente es la hidroeléctrica. La nuclear en cambio apenas llega a un cinco por ciento de eficiencia. Por cada kW que envía a la red eléctrica, veinte se pierden convertidos en calor.

Más eficientes resultan la energía eólica, la termosolar y la fotovoltaica, pero con dos inconvenientes: En los tres casos hacen falta instalaciones muy extensas y en los tres casos se depende de los caprichos del clima.

En realidad estos tres medios de producir energía se podrían instalar a pequeña escala en los tejados de los edificios con lo que se conseguiría reducir en gran cantidad lo que pagamos a las compañías eléctricas.

Lo ideal sería vivir en el campo, poner un generador eólico en una esquina de la parcela, instalarse una placa termosolar en el tejado para tener agua caliente y cubrir el resto del tejado de placas fotovoltaicas para producir energía eléctrica. Las placas fotovoltaicas que se fabrican hoy en día producen unos ciento cincuenta vatios por metro cuadrado. En un mes hay 720 horas, de las que 360 son de día. Durante la mitad de esas 360 horas, el sol está tan bajo en el cielo que su potencia es inferior a la mitad que a medio día. En resumen, es como si sólo dispusiéramos de 180 horas a pleno rendimiento. La producción total de energía resulta ser de 180h X 150W/m² = 27 kWh/m² En el mes de Junio, una familia normal viene a consumir unos 250 kWh al mes, es decir que con diez metros cuadrados de paneles solares habría de sobra para abastecerse de corriente eléctrica.En diciembre el consumo de esa familia normal viene a duplicarse, pero en una casa en el campo preparada de forma conveniente, con placas termosolares, suelo radiante y electrodomésticos de bajo consumo, el incremento no tiene que ser tan elevado.Además, en invierno hay menos horas de sol que en verano, por lo que en previsión de problemas es conveniente aumentar un poco la superficie de paneles solares. Quince metros estaría bien. El resto de las necesidades energéticas se compensará con el generador eólico: en invierno hay muchas más horas de viento que en verano.

Hay un grave inconveniente: Los molinos y las placas fotovoltaicas son caras (las termosolares no son caras, y es una magnífica inversión para quien quiera tener agua

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caliente durante diez meses al año sin consumir un solo vatio).Como la energía no se produce a las mismas horas a las que se ha de consumir, se necesita disponer de baterías, y como la electricidad generada por las placas fotovoltaicas es continua, necesitamos un inversor que la convierta en corriente alterna. Y las baterías también son caras.El resultado es que una instalación particular que conjunte estos tres medios podría ser autosuficiente pero con una inversión de entre dos y tres millones de pesetas. El estado, aquí en España, por lo menos, subvenciona el cuarenta por ciento de la inversión, pero aún así, el período de amortización de la instalación superaría los diez años.

En definitiva, las instalaciones particulares de autoabastecimiento eléctrico, tienen sentido para quien tenga una casa en el campo. Quien viva en las ciudades, la mayoría de nosotros, no puede recurrir a estos medios de producción de energía, por lo que tendremos que seguir comprando la energía a las compañías eléctricas.

FUENTES ALTERNATIVAS DE ENERGÍA

OBJETIVOS:

1. Nombrar y describir fuentes de energía alternativas;

2. Comparar y diferenciar fuentes alternativas de energía en términos de proporción neta de energía;

3. Exponer la importancia de la economía en el desenvolvimiento de fuentes alternativas de energía.

Las fuentes de energía renovable del medio ambiente demostraron sustentar la economía de varias maneras. Los combustibles fósiles y la electricidad, como se explicó con detalle en el Capítulo 26, son usados más directamente para operar tecnología y mantener el estilo de vida rural y urbano.

Como las fuentes de energía no renovables que mantienen la economía comenzaron a disminuir, hubo una búsqueda de fuentes alternativas. Es importante estar seguros que ellas mantendrán y estimularán la economía y que no consumirán más energía económica de la que retornan. Evaluar relación de energía neta de las fuentes alternativas de energía ayuda a identificar cuales podrían ser usadas. En este Capítulo examinaremos algunas de las fuentes alternativas propuestas.

Relación de energía neta de las fuentes.

Para proponer nuevas fuentes de energía que puedan ser utilizadas actualmente, su relación de energía neta debe ser mayor que 1. Para que sea competitiva y económica, esta proporción debe ser más grande que la proporción de una actual fuente de energía (vea la Sección 26.3 y 26.4). Algunas fuentes alternativas de energía que fueron propuestas para el futuro tienen una

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proporción de energía neta menor que uno. Otras tienen proporciones que son mucho menores que las fuentes de energía usuales que sustentan la economía.

Si una fuente de energía tiene una relación de energía neta menor que 1, entonces consume más energía de la que produce y por tanto no es una fuente, es un consumidor. Fuentes como ésta pueden existir solamente cuando son abastecidas ricamente por otras energías con las cuales pueden subsistir. Calentadores solares de agua son un ejemplo, pues no pueden producir más energía de la que consumen.

Comparación de la relación de emergía neta de fuentes energéticas.

El gráfico de la Figura 27.1 resume la energía neta de varios tipos de fuentes energéticas. El eje horizontal representa la concentración de energía: de diluido a concentrado. El eje vertical representa la relación de energía neta.

Figura 27.1 Tipos de Relación de energía neta de diferentes concentraciones.

Las fuentes que poseen rendimiento positivo de energía neta, están sobre la línea horizontal. Una de las mayores fuentes de energía es la vegetación nativa porque no necesita mucha retroalimentación económica para que ser utilizada. Fuentes bajo la línea, localizadas en el lado izquierdo, son tan diluidas que requieren más energía para ser concentradas, de la que rinden.

En el lado derecho del gráfico están las energías nucleares, son tan concentradas y calientes que sus energías no son fácilmente utilizables en la Tierra. Como son tan calientes, mucha de la energía de estas fuentes se utiliza en enfriamiento y reducción de su concentración a niveles más aceptables. En otras palabras, una planta de fusión nuclear, que opera al- rededor de

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5 000 0C, debe disipar un mayor porcentaje de esta energía en el enfriamiento de agua, que una planta de poder de carbón vegetal operando a 1000 0C.

Comenzando con energía solar, se discutirá cada una de las energías alternativas.

Energía Solar

Se ha sugerido que la economía podría ser operada con luz solar. A pesar de que la cantidad de joules de luz solar, que llega diariamente al país, es bastante grande, la energía solar es muy diluida (baja calidad).

Procesos naturales en la biosfera concentran energía solar en energías de alta calidad a costes considerables. Por ejemplo, para obtener combustible como la madera, la luz solar debe ser capturada por las hojas, transformada muchas veces, convertida y acumulada en la planta como madera (celulosa). La eficiencia de la conversión es la cantidad actual de energía resultante de la transformación de un tipo a otro. La eficiencia de conversión de luz solar en madera es de aproximadamente 0.1%. Esta eficiencia puede ser la más alta, que somos capaces de obtener, para convertir energía solar en materia orgánica sin usar bienes y servicios basados en otras fuentes de energía.

Como muestra la Tabla 27.1, se requieren aproximadamente 40000 joules de energía solar para producir 1 joule de carbón vegetal. Esta es otra manera de decir que, toma aproximadamente 40000 joules de luz solar el hacer el mismo trabajo que un joule de carbón vegetal. El carbón vegetal es más concentrado que la energía solar y puede realizar mucho más trabajo. La economía es mantenida por energías similares en concentración al carbón vegetal, como el gas y el petróleo. En suma, la economía utiliza mucha energía en forma de electricidad, que es más concentrada que el carbón vegetal.

Tabla 27.1 Transformiadores Solares

joules solares por joule

Luz Solar 1

Producción Vegetal 4 00

Floresta 30 000

Carbón Vegetal 40 000

Petróleo 53 000

Electricidad 160 000

* Incluye la energía solar indirecta de la lluvia

El carbón vegetal es una energía solar concentrada; sus costes de concentración se pagaron a lo largo del tiempo, es así que los únicos costes actuales asociados con su uso son extracción

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y transporte. Por tanto, la proporción neta de energía es alta. Por otro lado, para que la luz solar sustente la economía debe ser concentrada y mucha de su energía es usada en el proceso. Los valores netos de energía son bajos.

La energía solar ayuda a la economía de muchos países y les es esencial para mantener producción vegetal, calentadores y ventiladores, evaporadores de agua y dirigir el ciclo hidrológico. Pero la capacidad de operar directamente la economía con tecnología solar es muy limitada.

Calentadores de agua con energía solar

La energía solar es ampliamente utilizada en climas soleados para calentar paneles con tubos, en los cuales el agua se calienta porque su superficie negra absorbe energía solar. Esta agua caliente se almacena en tanques y es usada directamente como agua caliente o bombeada para ayudar en el calentamiento de la casa. Estos calentadores solares de agua son caros porque son hechos de costosos vidrios, plásticos y metales.

Los calentadores solares de agua no son fuentes de energía, son dispositivos consumidores; todos ellos utilizan más energía de la que producen. Sin embargo, los calentadores solares usan menos energía que calentadores eléctricos o a gas, siendo una alternativa para economizar energía. La Figura 27.2 compara dos calentadores de agua (Miami Florida), uno solar y otro a gas. Ambos sistemas usan indirectamente combustibles fósiles para abastecer y mantener el equipamiento. El calentador solar requiere más inversión inicial en equipamiento pero no usa combustible directamente. El calentador a gas requiere menos equipamiento pero necesita una compra continua de combustible.

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Figura 27.2 Comparación entre calentadores solares de agua (a) y calentadores de agua a combustible fósil - gas (b). (Zucchetto y Brown, 1977)

El uso de fuentes como calentadores solares de agua que no rinden energía neta pero proporcionan energía y ayudan a economizar otros tipos de energía más valiosos, se dice que son medidas de conservación de energía. Si se pretende economizar energía, dependerá de tener en manos el capital para pagar el alto coste de equipamiento, y se economizará más dinero que con cualquier otra inversión de su capital.

Células solares voltaicas (células fotovoltaicas).

Las células fotovoltaicas generan electricidad a partir de luz solar. Los cloroplastos verdes en plantas son células fotovoltaicas que inician el proceso de fotosíntesis generando inicialmente electricidad en el sistema bioquímico. Gran parte del medio ambiente del mundo está cubierto por células fotovoltaicas verdes.

Se están realizando varias investigaciones para aprovechar el proceso fotovoltaico usando células metálicas de silicona, que tienen casi la misma eficiencia y salida de poder que las células de vegetales verdes. Cuando consideramos toda la energía solar indirecta en bienes y servicios la producción es pequeña, comparada con cualquier energía neta de versiones hardware.

Energía solar a través de biomasa.

La biomasa es una cantidad de materia orgánica viva o muerta. Las sociedades humanas han utilizado siempre varios tipos de biomasa para alimentación, combustible, vestuario y casa. La utilización de energía solar para crecimiento forestal y productos agrícolas (alimentos, maíz, heno, etc.) es la principal vía de entrada de la energía solar en la economía. Usar estos productos para generar combustibles líquidos, gas o electricidad es viable, pero como requiere mucha concentración, son necesarias grandes extensiones de tierra.

La energía neta de producción de biomasa, depende de la intensidad con que es administrada. La energía neta diminuye cuando aumenta la intensidad de manipulación. Subproductos madereros, residuos de la agricultura e inclusive maíz y caña de azúcar son consideradas "cosechas energéticas". Residuos madereros y agrícolas, como los tallos del maíz, pueden ser quemados para generar electricidad. Maíz, caña de azúcar y cualquier otro material orgánico pueden ser procesados para producir metanol y etanol, utilizados como combustible de automóviles. Despues de añadir los requerimientos extra de bienes, servicios, equipamiento, combustible y electricidad para este proceso, la relación de energía neta es menor que 1; esto significa que pueden producirse combustibles a partir de la producción agrícola y forestal, pero el proceso tendrá que ser subsidiado por el resto de la economía.

Actualmente se puede obtener más combustible por unidad de energía, a partir de carbón vegetal, gas natural y petróleo. En el futuro, cuando estas fuentes se agoten, los combustibles de productos orgánicos quizás sean la única solución. Sin embargo, existirá una fuerte demanda competitiva por la misma tierra para producir alimentos, vestuario, residencias y combustible doméstico.

Turba (hulla).

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Reservas substanciales de turba se encuentran en muchas áreas del mundo. La turba es la descomposición parcial de materia vegetal en pantanos y fango. Su energía es de concentración intermedia entre las plantas verdes y la madera. Para rendir energía neta, debe secarse naturalmente con vientos áridos y energía solar. Algo de la energía obtenida debe retornar al medio para restaurar la tierra antes de minar la turba. Además, muchos depósitos son tierras encharcadas que actualmente proporcionan productos especiales y servicios de otras formas (Capítulo 13).

Hidroelectricidad

En las áreas montañosas y con fuertes aguaceros, la relación de energía neta para la energía hidroeléctrica puede ser de 10 a 1. Una parte de esta energía proviene del trabajo geológico para producir el dique para que pueda ser represado, pero esto no es considerado en el cálculo del valor neto de la energía. El rendimiento es bajo si consideramos la energía solar del trabajo del río antes de ser desviado por el dique.

Viento.

El viento es otra fuente de energía renovable que ha sido utilizada para varios propósitos en algunas partes del mundo. Con un viento fuerte y constante, los molinos de viento pueden moler granos, bombear agua y generar electricidad. En áreas con vientos menores a 15 km./hora (7 mph), existe un bajo rendimiento neto de energía. Se pueden utilizar pequeños molinos para bombear agua (para ser almacenada) o para irrigación de algunas áreas. Los molinos simples pueden rendir energía neta si se construyen a partir de materiales de baja energía. Los barcos veleros rinden energía neta si se utilizan enormes áreas de vela y materiales de baja energía.

Poder geotérmico y conversión termoeléctrica de océanos (OTEC)

Donde quiera que exista una diferencia de temperatura, habrá una fuente de energía que puede ser convertida en trabajo o electricidad. Por ejemplo, trenes a vapor convierten diferencias de temperaturas en potencia para locomoción.

El porcentaje de flujo de calor que puede convertirse en trabajo mecánico, es el porcentaje obtenido de la diferencia de temperaturas en relación a la temperatura de la fuente caliente. Para este propósito, las temperatura deben ser dadas en grados Kelvin.

En la escala de temperatura Kelvin se tiene el valor cero cuando no existe calor alguno, y el valor 373° en el punto de ebullición del agua. La temperatura Kelvin es la temperatura Celsius más 273° .

Por ejemplo, si la fuente caliente está a 127°C y el ambiente frío está a 27° C, es decir: 400 K y 300 K respectivamente. La diferencia es 100 K. El porcentaje de la diferencia en relación a la fuente caliente es (100/400)x100=25%. Esta es la energía mecánica disponible (1/4 del flujo de calor). Como estos sistemas son usualmente operados en una velocidad que maximiza la energía, se tiende a ajustar cerca de la mitad de la eficiencia teórica calculada (12,5 % en este caso). Este procedimiento para calcular el trabajo, que puede obtenerse de fuentes calientes aplicadas a la mayoría de los procesos industriales que convierten combustibles en trabajo.

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Las pequeñas diferencias naturales de temperaturas son utilizadas en varios procesos del globo terrestre, como producción de viento por diferencia de temperaturas entre la tierra y la atmósfera. Captar el calor de la tierra (o energía geotérmica) para procesos industriales humanos ha sido un éxito económico solamente en las zonas vecinas a volcanes (en California, Nueva Zelanda e Islandia) donde las temperaturas son altas cerca a la superficie.

Una propuesta de fuente energética (llamada OTEC, Conversión Termoeléctrica de Océanos) es el gradiente entre la superficie tibia del agua (27° C) de la corriente del Golfo a lo largo de la costa este, y el fondo frío de agua a mil metros de profundidad (2° C). Debido al coste de anclaje y mantenimiento de embarcaciones, y canales causados por el paso de tempestades, este proyecto puede no rendir energía neta.

Olas y Mareas

La energía de las olas que llegan a la tierra a lo largo de la costa de todo el mundo, es grande en cantidad total y hace mucho trabajo diario: formando olas en las playas y haciendo sedimentación de las rocas. Sin embargo, es de difícil uso para operaciones industriales por causa de su extensión a lo largo de la costa. Además, es variable, con enorme energía en un día y casi nada en el próximo.

El ascenso y el descenso del nivel de agua debido a las mareas, ha sido utilizado para producir electricidad con energía neta en varias partes del mundo, donde las mareas son de 6 metros (20 pies) o más; existe un pequeño número de áreas con grandes mareas.

Mezcla de agua dulce y agua oceánica

Existe una gran energía química potencial en el sistema alternado de agua de mar (salada) y agua dulce, cuando ambas están presentes. El agua dulce realiza trabajo geológico y biológico en las corrientes de agua del estuario. Los proyectos de utilización de esta energía (agua dulce) para otros fines pueden disminuir su participación en el mantenimiento de los sistemas de soporte vital de los estuarios fértiles.

Energía Nuclear

Las plantas de energía nuclear, convierten combustibles de fisión nuclear (uranio enriquecido) en calor concentrado y después en electricidad. La relación de energía neta de estas plantas nucleares es aproximadamente 2,7 para 1, que es casi el mismo que el valor líquido de energía usado para producir electricidad a partir de carbón vegetal (Figura 27.3b). No obstante, la relación de energía neta de fisión nuclear no cubre la larga lista de costes para almacenamiento de residuos, de contaminación y accidentes (Figura 27.3a). Cuando esto se incluye, el rendimiento neto es menor que el obtenido a partir de biomasa.

Así como que existe un límite para la cantidad de electricidad necesaria para la economía, existe un límite para la demanda de plantas de energía nuclear, aún cuando no se consideran los riesgos y peligros.

Muchos proyectistas asumen el aumento de la energía disponible. Ellos esperan que la fusión nuclear y los reactores breeder abastezcan energía en abundancia. Sin embargo, la fusión

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tiene una temperatura de 50 millones de grados y puede requerir mucha energía para control y enfriamiento (Vea su posición en la Figura 27.1).

Figura 27.3 - Comparación de electricidad a partir del sistema de poder nuclear (arriba) con electricidad a partir del sistema de poder de carbón vegetal (abajo). Los números están en unidades de energía.

En los reactores breeder, el procesamiento de uranio produce plutonio como subproducto. Como el plutonio es un combustible nuclear, su producción promueve el consumo de uranio original, pero es extremadamente peligroso: es tóxico y causador de cáncer en los huesos. El plutonio es fácilmente transformado en bombas atómicas, y puede haber una proliferación de usuarios potenciales, por ejemplo, grupos guerrilleros, países en guerra, etc. El gran coste del proceso de desechos radiactivos del reactor breeder, así como la seguridad en la utilización de plutonio, hacen que el rendimiento de energía neta del reactor breeder sea cuestionable. La política pública en Francia está desarrollando un sistema breeder, se tendrá que esperar los resultados prácticos y los costes para determinar el valor líquido de energía, y saber si es competitivo. Los Estados Unidos detuvieron su programa breeder y después lo reasumieron. No obstante, pocos ven el breeder como una importante fuente de energía en un futuro próximo.

Importancia de nuevas fuentes de energía.

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Como parte de la economía mundial, cualquier país puede prosperar cuando se descubren fuentes de energía en otros países. El hallazgo de nuevos campos de petróleo o vetas de carbón vegetal, tienen el efecto de disminuir los precios e incrementar la relación de energía neta de la energía extranjera importada. Sin embargo, el carbón vegetal no puede tener valores netos de energía próximos a 1 cuando es transportado a grandes distancias.

Algunas propuestas de fuentes energéticas, discutidas con grandes esperanzas y subsidiadas por el gobierno, parecen no rendir energía neta. Una de estas, el petróleo de pizarra, fue pensado para tener el potencial de rendir grandes cantidades de petróleo. El petróleo está contenido en las rocas pizarra, y se intentaron muchas técnicas de extracción de este petróleo, pero todas utilizaron mas energía en el proceso de la que rindieron.

Conversión de un combustible en otro.

Cuando un tipo de combustible, como la gasolina, es suministro reducido, puede ser producido a partir de otro, como carbón vegetal; pero cerca de la mitad de la energía se utiliza en el proceso de conversión. Si es posible, es menos caro y definitivamente más económico usar carbón vegetal en otra parte del sistema económico y comprar la gasolina.

Se sostienen muchas discusiones sobre la economía del hidrógeno. Este es otro ejemplo de conversión de un tipo de energía en otro con una gran pérdida de energía. La electricidad a partir de plantas de energía nuclear pueden convertirse en gas hidrógeno, el cual es versátil y puede ser utilizado directamente para transporte. El hidrógeno, como gas natural, se transporta fácilmente pero es extremadamente explosivo. Como se utiliza mucha energía en su formación, es una fuente de alta calidad. La época de pequeña expansión económica, puede no demandar un gas de muy alta calidad que el gas natural no pueda abastecer.

Fuentes futuras para la economía principal: resumen

Un exámen de las posibles fuentes alternativas en el mundo, no muestra ninguna nueva fuente como incrementadora de energía neta de nuestra base energética. Esto significa que, no se puede esperar un crecimiento económico si no se encuentran nuevas fuentes que aún nos son desconocidas.

Como se mencionó desde el comienzo, muchas personas no están de acuerdo en que los recursos son esenciales y piensan que una economía puede funcionar con personas sirviendo a otras, con inteligencia y computadores. Este punto de vista parece ser una violación a los hechos científicos. La visión de que la energía no es necesaria para el funcionamiento de la economía, es contraria a la segunda ley de la termodinámica.

Preguntas y actividades

1. Definir los siguientes términos:

a. tecnología solar

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b. células solares voltaicas

c. etanol

d. turba

e. OTEC

f. geotérmico

g. fisión nuclear

h. uranio y plutonio.

2. Describir la producción de electricidad a partir de células fotovoltaicas. Explicar su posición en la Figura 27.1.

3. Hacer una lista de todas las fuentes de energía alternativa en el orden de sus valores netos de energía.

4. Discutir la posibilidad futura, si ninguna nueva fuente fuera encontrada.

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