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Revisa con anticipación información estadística sobre el uso de los combustibles industriales.

Revisa el planeamiento y la secuencia de esta sesión.

Provéete de algunas muestras de combustibles que se usen en la industria local.

Ten a la mano la cantidad suficiente de fichas de aplicación para los estudiantes.

Antes de la sesión

Indagamos sobre cuánto y cómo se usan los combustibles en la industria

Imágenes y gráficos sobre consumo de combustibles industriales.

Papelotes y plumones. Cuadernos y lapiceros. Muestras de combustibles empleados en las industrias locales. Ficha de aplicación.

Diversos combustibles son usados como fuente de energía en las industrias de todo el planeta, de allí su importancia

para el desarrollo. Sin embargo, el conocimiento que tenemos hoy sobre el ambiente, además de los avances tecnológicos,

hacen indispensable el uso de combustibles de la mejor calidad para disminuir su impacto ambiental. Es fundamental que los estudiantes asimilen y analicen este tema de actualidad, pues esto contribuirá al desarrollo de su pensamiento crítico y los

encaminará a que, cuando sea adecuado, sepan tomar decisiones informadas, pertinentes y oportunas.

Materiales o recursos a utilizar

¿Cuánto y cómo se usanlos combustibles en la industria?

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QUINTO GradO - UNIdad 6 - SeSIóN 12

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Momentos de la sesión

10minutos

INICIO1.

COMPETENCIAS CAPACIDADES INDICADORES

Explica con conocimientos científicos el mundo físico.

Comprende y aplica conocimientos científicos.Argumenta científicamente.

Responde interrogantes planteadas con base en la información consultada de diferentes fuentes.

Construye una posición crítica sobre la ciencia y la tecnología en sociedad.

Toma posición crítica frente a situaciones sociocientíficas.

Opina respecto a la influencia positiva o negativa del uso de los combustibles en el descubrimiento de hechos y fenómenos.Defiende su punto de vista respecto a un aspecto controversial generado por la producción y uso de nuevos materiales.

Área curricular de Ciencia y Ambiente

Competencia(s), capacidad(es) e indicador(es) a trabajar en la sesión

En grupo clase Saluda a los estudiantes.

Preséntales las muestras que llevaste de los combustibles que se emplean en la localidad. Luego pregúntales lo siguiente: ¿saben de qué son estas muestras?; ¿para qué creen que sirven? Muestra, por ejemplo, un pedazo de carbón, una briqueta (material combustible hecho de residuos compactados de aserraderos o de origen agrícola), leña, un frasco con alcohol, un cojín de ron de quemar, una botella pequeña con kerosene o petróleo o gasolina, entre otros combustibles que puedas haber conseguido.

Deberás tener mucho cuidado con el

almacenamiento y manejo de los combustibles que trajiste como muestra. Asegúrate que no haya cerca ningún elemento que pueda iniciar la

combustión de alguna de las muestras.

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Quinto Grado - Unidad 6 - Sesión 12

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Coméntales que hoy, en la sesión, se indagará más acerca de los combustibles que se usan en la industria, y que a dichas sustancias se les conoce también con el nombre de combustibles industriales.

Rotula las muestras de combustibles: kerosene, petróleo, gasolina, carbón, alcohol, ron de quemar, etc. Además, muéstrales la imagen de un balón de gas propano. Pídeles que presten atención a los rótulos de las muestras que llevaste.

Luego pregúntales lo siguiente: ¿conocen los usos que tienen estos combustibles en la industria?; ¿saben cuánto de ellos se gasta en las actividades industriales?; ¿cuáles de estos combustibles son los más empleados en las industrias de nuestra localidad o región?, ¿les gustaría investigarlo? Afirma lo siguiente: “Todo esto lo descubriremos cuando realicemos el proceso de indagación en grupos”.

A continuación, preséntales la pregunta que guiará su indagación:

Los estudiantes irán identificando las muestras y expresarán algunos usos domésticos e industriales. Convén junto con ellos que se trata de tipos de combustible.

70minutos

DESARROLLO2.Planteamiento de la cuestión sociocientífica

Analiza con los estudiantes la pregunta y pídeles que planteen sus posibles respuestas.

Solicita que anoten sus respuestas en sus cuadernos de trabajo y en la pizarra.

Procura que los estudiantes vinculen las muestras de combustibles con su utilidad en la industria local o regional, y que los relacionen con cálculos de consumo.

¿Por qué creen que actualmente se prefiere el uso de combustibles limpios en la industria?

Planteamiento de hipótesis

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Elaboración del plan de indagación

Indica a los estudiantes que, para dar validez a las respuestas planteadas, tendrán que hacer indagaciones en diversas fuentes sobre los combustibles industriales. Recuérdales que deben elaborar su plan de indagación en un papelote.

Asimismo, solicita que registren la información más relevante que apoye o refute sus respuestas.

Ayúdales a realizar su indagación y a leer el gráfico 1 mediante estas preguntas: ¿qué fuente de energía es la que más se usaba en 1971?, ¿qué fuente de energía es la que más se utilizó en 2011?; ¿cuál de las fuentes de energía tuvo el mayor aumento de consumo en los cuarenta años transcurridos entre ambas fechas?, ¿y cuál de las fuentes es la que más disminuyó?; ¿en qué sector de la industria se usa más el carbón?; ¿el consumo de gas natural se elevó o bajó en la industria?, ¿por qué creen que sucedió esto?

Adaptado de Ecuador Energía (2015). Energía por sectores de la industria años 1971-2011 [gráfico]. Recuperado de <https://luisfersabe.files.wordpress.com/2014/02/consumo-energc3ada-2.png>

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ENERGÍA POR SECTORES DE LA INDUSTRIA AÑOS 1971-2011

TRANSPORTE INDUSTRIA NO ENERGETICO OTRO

PETROLEO 71 PETROLEO 11GAS NATURAL71

GAS NATURAL11

ELECTRICIDAD71

ELECTRICIDAD11

CARBON 71 CARBON 11

45,4%

54,8%

39,7%

56,5% 53,5%62,3%

55,8%

80,7%

37,4%44,1% 42,6%44,2%

1,6%

14,6%

4,3%0,34%

12,4%6,7%

16,8%12,0%

8,9%2,4%0,6%

5,2%2,7% 2,8%

23,1%19,9%

11,6%

36,7%

GRÁFICO 1

Solicita que relacionen los textos leídos con los gráficos. Para ello, emplea preguntas como las siguientes: ¿por qué será que los expertos recomiendan que se incentive el consumo de gas en la industria?; ¿creen que entre los años 2015 y 2021 aumente el consumo de gas natural?, ¿en qué sector creen que aumentará?; ¿por qué creen que se recomienda el uso de gas natural en reemplazo del petróleo en las termoeléctricas y en la industria?

Luego pide a los estudiantes que, con toda la información obtenida de diversas fuentes, replanteen la respuesta a la pregunta de indagación.

Finalmente, indícales que preparen la exposición de sus argumentos.

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Analiza junto con los estudiantes lo que van presentando como resultado de sus indagaciones y bríndales los esquemas de consumo de combustibles industriales (Anexo 2) para que puedan analizar sus resultados y constatar de manera adecuada sus hipótesis. Sobre la base de ellos, pueden recrear gráficos donde señalen los combustibles que se emplean en las industrias locales, o en actividades comerciales o económicas que se realizan en su localidad.

En la sistematización, pídeles que presenten sus argumentos a la pregunta de investigación, y que indiquen si lo que plantearon inicialmente fue correcto o no.

Toma en cuenta que, para determinar la validez de sus hipótesis, deberán organizar la información obtenida en sus indagaciones, para luego vincularla con la realidad de la industria local; es decir, han de contestar la pregunta sabiendo no solo el uso, sino también el consumo de combustible en las diversas actividades de la industria local.

A continuación, reflexiona junto con los estudiantes sobre la impor-tancia que tienen algunos combustibles para la industria nacional.

Pide a los estudiantes que expliquen el uso que dan a los combustibles, y que argumenten sobre su importancia para el desarrollo de la industria local. Diles que seleccionen el combustible más limpio de todos.

Indícales que elaboren un esquema donde detallen el tipo de combustible, sus usos y el gasto que se realiza de este en los procesos industriales o comerciales en los que se emplea.

Solicita que planteen su punto de vista sobre si debería usarse más el gas natural para la industria. Deben dar por lo menos tres argumentos para sustentar su punto de vista.

Pide a los estudiantes que expliquen el uso que dan a los combustibles y argumenten su importancia para el desarrollo de la industria local. Además, deben expresar un cálculo aproximado de cuánto se gasta en combustible en sus casas.

Solicítales que indiquen qué ventajas y desventajas tiene el uso de ese combustible en sus casas, tanto para su salud como para el ambiente.

Análisis de resultados y comparación de las hipótesis

Argumentación

Comunicación

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Comenta lo siguiente: “De acuerdo con los resultados de las diversas indagaciones en grupos, se ha determinado que el combustible más empleado en nuestra localidad o región es _________ (menciónalo). Este se emplea para el funcionamiento de múltiples maquinarias y equipos destinados a la industria _________ (menciónala)”.

Podrías referir que el petróleo (o la gasolina) se emplea para hacer funcionar el tractor que remueve la tierra de la chacra al iniciar un nuevo proceso de producción agrícola, y que aproximadamente se utilizan, para preparar la tierra de una hectárea, dos galones de combustible. Además, se continúan usando las calderas de carbón al fundir el oro y la plata que se trabajaran en orfebrería para elaborar collares y otras joyas. Para fundir una pepita de oro se requiere aproximadamente de 10 kilos de carbón.

Finalmente, pide a los estudiantes que respondan las siguientes preguntas: ¿qué aprendimos en esta sesión?, ¿cómo lo aprendimos?, ¿para qué nos servirá lo aprendido?

10minutos

CIERRE (valoración del aprendizaje)3.

Tarea a trabajar en casa

Solicita a los estudiantes que analicen los tipos de uso de los combustibles (Anexo 1) y que los escriban en su cuaderno.

Indícales que describan qué otros usos de estos combustibles conocen, y que expliquen si son o no combustibles limpios.

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Analiza los tipos de uso de los combustibles más comunes.

Anexo 1 Quinto Grado

PetróleoMateria prima para obtener derivados de importancia comercial, como gasolina, aceites, etc.

KeroseneSe utiliza en la limpieza mecánica, como disolvente, y en la elaboración de insecticidas.

GasolinaCombustible de motores industriales y automóviles.

Gas naturalCombustible versátil que se emplea en procesos de combustión.

CarbónCombustible fósil, antiguamente usado en calderas. Se emplea en calefacción y en la industria metalúrgica.

LeñaCombustible de uso muy antiguo, utilizado en hornos caseros para la cocción de alimentos.

Ron de quemar De combustión rápida. Se le emplea para iluminación en lámparas.

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Analiza los tipos de uso de los combustibles más comunes.


Gráficos estadísticos

Adaptado de Consumo mundial de energía [gráfico]. (s. f.). Recuperado de <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/89/World_energy_consumption_es.svg/250px-World_energy_consumption_es.svg.png>

Adaptado de Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura. (s. f.). Consumo final energético. Sector industrial [gráfico]. Recuperado de <http://w w w. f a o . o r g / d o c r e p / 0 0 7 / a d 4 0 4 s /AD404s-16.gif>

Ministerio de Energía y Minas del Perú. (s. f.). Matriz energética nacional [gráfico]. Recuperado de <http://image.sl idesharecdn.com/3-140618184335-phpapp01/95/3-potencial-de-energias-renovables-dge-roberto-tamayo-12-638.jpg?cb=1403135041>

Viceministrode Energía

http://www.minem.gob.pe/

DirecciónGeneral de Electricidad

Matriz Energética Nacional

ESTRUCTURA DEL CONSUMO FINAL DE ENERGÍA POR FUENTES: 2009

Fuente Empresas del Sector, DGH, DGE. Datos estimados.Documento: Balance de Energía 2009, MINEM

Carbón Mineral yDerivados

45%

Bagazo y CarbónVegetal25,3%

Electricidad17,7% Leña y B&Y

14,1%Energía Solar

0,0%

Hidrocarburos81,8%

TOTAL: 805 094 TJ

La electricidadrepresenta el18% delconsumo final deenergía a nivelnacional.

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Nota sobre el gas natural

En el encuentro anual de altos ejecutivos de los sectores de electricidad e hidrocarburos PERÚ ENERGÍA 2015, participaron destacados ponentes nacionales y extranjeros y se discu-tieron las tendencias energéticas internacionales. En sus conclusiones, los expertos plantea-ron que el consumo mundial de gas natural crecerá rápidamente en los próximos años. Esto creará un mercado de gas natural que representará una gran oportunidad para los países que lo producen, como es el caso del Perú.

La demanda de gas, continúa el informe, estará relacionada directamente con la generación de electricidad, por lo que urge buscar que se ejecuten, en provincias, proyectos de plantas termoeléctricas de gas natural (actualmente las termoeléctricas generan electricidad utili-zando como fuente energética el petróleo).

Los expertos recomendaron que, mediante lo que ellos llaman la promoción de la cultura del gas natural, se trabaje en fomentar industrias y actividades que usen el gas natural y el consumo masivo de este combustible en los hogares.

En su informe demandan la atención del Gobierno para que brinde apoyo a esta iniciativa.

Combustibles y contaminación del ambienteLeñaLa combustión de madera origina emisiones de una gran variedad de compuestos orgánicos, entre los que se incluyen sustancias catalogadas como cancerígenas (que pueden producir de cáncer), como el benzopireno e hidrocarburos aromáticos policíclicos (sustancias que se desprenden como producto de la combustión). En el caso de estos últimos, el problema que existe es que, una vez en el exterior y en contacto con el suelo, se transforman en sustan-cias que contienen nitrógeno y oxígeno, y que presentan mayor poder cancerígeno que las iniciales. Además, la localización de estos hidrocarburos es difícil una vez que son emitidos a la atmósfera, pues pueden encontrarse en el agua, en la tierra o en las plantas. La formación de estos hidrocarburos se debe a la combustión incompleta de la madera. Se debe señalar que no solo están asociados a esta, sino que también se producen en grandes cantidades en la combustión incompleta del carbón y de los derivados del petróleo, como la gasolina.Recuperado de Organización de Estados Iberoamericanos (s. f.). “Lucha contra la contaminación”. Portal web OEI. Consulta: 11 de julio de 2015.

<http://www.oei.es/decada/accion.php?accion=005>

Combustibles fósiles (petróleo, carbón)A lo largo de los siglos XIX y XX, la actividad humana ha transformado la composición quími-ca 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, más que ningún otro, ha generado cambios tan generali-zados en el entorno?

Las razones son múltiples y complejas. Pero, sin lugar a dudas, uno de los factores más nota-bles es la utilización de los combustibles fósiles, que ha suministrado gran cantidad de ener-


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gía a una población mucho mayor que en cualquier época anterior. Hacia 1990, la humani-dad utilizaba un total 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 po-blación, al haber desarrollado el ser humano sistemas de agricultura mucho más eficaces (como 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 pobla-ción humana era aproximadamente seis veces mayor que la de 1800. Los cambios generali-zados que han tenido lugar en el medioambiente se deben también a otros factores, como el vertiginoso ritmo de urbanización o la velocidad igualmente vertiginosa de la evolución tecnológica.

Otro factor no menos trascendente es la renovada importancia que los Gobiernos modernos otorgan al crecimiento económico. Todas estas tendencias están relacionadas entre sí. Cada una de ellas colabora al desarrollo de las otras, y todas ellas configuran la evolución de la sociedad humana en la edad contemporánea. Estas tendencias de crecimiento han replan-teado 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 evolu-tiva han ido modificando, tanto deliberada como accidentalmente, su entorno de vida. Pero solo en épocas recientes, con la utilización de los combustibles fósiles, la humanidad ha con-seguido 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 de 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.

Cuando se quema el combustible fósil, transfiere su energía química y la convierte en calóri-ca, la cual, luego es trasladada a las máquinas, como motores o turbinas que mueven vehí-culos, maquinaria, etc.

De manera bastante inadvertida, y casi involuntaria, la humanidad ha asumido un papel cen-tral en la determinación del destino de muchas especies y en 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 medioambiente 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, es-tán en peligro; toda la trama de la vida depende de nuestros caprichos. A grandes rasgos, el ser humano 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.

Recuperado de John McNeill. (s. f.). “Contaminación: combustibles fósiles”. Portal web La Estantería Solidaria. Consulta: 11 de julio de 2015.

<docum.x10.mx/nat/contaminacion.htm>

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Gas naturalEl gas natural es el combustible fósil con menor impacto medioambiental de todos los utiliza-dos, tanto en las etapas de extracción, elaboración y transporte como en la fase de utilización.

Respecto a la fase de extracción, la única incidencia medioambiental está vinculada a pozos en los que el gas natural se encuentra ligado a yacimientos de petróleo que carecen de sis-temas de reinyección. En esos casos, el gas se considera como un subproducto y se quema. Por otro lado, la transformación es mínima: se limita a una fase de purificación y, en algunos casos, de eliminación de componentes pesados, sin emisión de residuos líquidos ni produc-ción de residuos sólidos.

Las consecuencias atmosféricas del uso del gas natural son menores que las de otros com-bustibles por las siguientes razones:

• La menor cantidad de residuos producidos en la combustión permite su uso como fuen-te de energía directa en los procesos productivos o en el sector terciario, lo cual evita procesos de transformación como los que tienen lugar en las plantas de refinamiento del petróleo.

• La misma pureza del combustible lo hace apropiado para su empleo con las tecnologías más eficientes: generación de electricidad mediante ciclos combinados, producción si-multánea de calor y electricidad mediante sistemas de cogeneración, climatización por medio de dispositivos de compresión y absorción.

• Se puede emplear como combustible para vehículos, tanto privados como públicos, lo que mejora la calidad medioambiental del aire de las grandes ciudades.

• Produce menores emisiones de gases contaminantes por unidad de energía producida.

El gas natural, como cualquier otro combustible, produce CO2; sin embargo, sus emisiones son 40 % o 50 % menores que las del carbón, y 25 % o 30 % menores que las del fueloil. El gas natural se caracteriza por la ausencia de cualquier tipo de impurezas y residuos, lo que descarta cualquier emisión de partículas sólidas, hollines, humos, etc., y además permite, en muchos casos, el uso de los gases de combustión de forma directa (cogeneración) o el em-pleo en motores de combustión interna (autos, camiones, etc.).

Recuperado de Ministerio de Industria, Energía y Turismo de España. (s. f.). “El gas natural”. Portal web Mine-tur. Consulta: 11 de julio de 2015.

<http://www.minetur.gob.es/energia/gas/Gas/Paginas/gasnatural.aspx>

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