Universidad de Santiago de Chile

Facultad de Ingeniera

Departamento de Ingeniera Qumica

Taller I:

Problemas cotidianos y soluciones

Integrantes: Kassandra Rivera Javier Rodrguez

Geraldine Ruiz

Ignacio Sandoval

Franco Soto

Camila Soto

Grupo: 6

Coordinacin: G-6

Asignatura: Introduccin a la Ingeniera

Profesor: Luis Ros Seplveda

Ayudante: Jacque Jonathan ()

Unidad:

Fecha: 25-03-2015

ndice

3)

1. Introduccin.3

2. Problema...4

2.1 Gases que emiten los tubos de escape.6

3. Funcionamiento del motor y su relacin con el tubo de escape..8

4. Soluciones...9

4.1 Soluciones directas10

4.2 Soluciones indirectas.14

5. Conclusin..17

6. Bibliografa..18

1) Introduccin

Hace cunto la vida humana ya no se pregunta cmo ser ver realmente un cielo despejado? O una pregunta ms simple como Qu est respirando? Muchas veces uno, luego de estar encerrado en algn lugar, sale a la calle para por fin respirar aire puro, pero es realmente cierto aquello? Van ms de 500 aos desde que ya no es lo mismo ver una estrella en el campo que en la ciudad, es ms, hoy en da, el respirar en el campo no tiene demasiada diferencia entre respirar en una ciudad pequea. Gracias a la modernizacin y todos aquellos inventos que le facilitan la vida al hombre el vivir el da se ha convertido en algo sucio, e inclusive, peligroso para la salud. En el siguiente informe, se discutir sobre una de las problemticas sociales que ms nos acongojan en el da a da, es decir, la contaminacin atmosfrica. Especficamente, sobre aquellos gases dainos tanto para el medio ambiente, como para el ser humano emitidos por los tubos de escape de los automviles En primer lugar, se plantear el problema y las razones para que ste genere una necesidad, es decir, las explicaciones de los daos producidos por los gases que se mostrarn a continuacin. Despus de esto, se explicar el funcionamiento del motor y su relacin con el tubo de escape, para finalmente identificar las posibles soluciones, tanto directas como indirectas (que afecten centralmente al tubo de escape o que afecten al coche, as disminuyendo parcial o completamente las emanaciones txicas y peligrosas para la bisfera) y realizar un anlisis de cada una de ellas. En ltimo lugar, se concluir si las resoluciones presentadas resuelven el conflicto presentado con anterioridad. Adems como ltimo objetivo de este informe, es representar que la Ingeniera es una rama que puede resolver sucesos de la vida cotidiana, que avanza a pasos agigantados.

2) PROBLEMA

Para elegir un problema cotidiano, como grupo, se decidi que cada persona

iba a aportar con un problema que encontrara, los cuales fueron:

Solucionar el mal olor de los refrigeradores.

Regular la temperatura del metro.

Problemas medioambientales.

Luego de una conversacin, se lleg al consenso de buscarle una solucin a los

problemas medioambientales debido a la alta importancia que estn viviendo hoy

en da, adems de la constante exposicin ante ellos.

Al ser un concepto tan amplio, se rebusc agentes contaminadores, decidiendo

finalmente exponer y buscar soluciones especficas a la problemtica que originan

los tubos de escape y la emisin de gases txicos que se producen, como el

monxido de carbono. Debido a que este no solo origina molculas dainas tanto

para el ser humano como para el ambiente (por ejemplo el CO2). En primer lugar,

se ha visto que nanopartculas emitidas por los tubos generan radicales libres que

daan el cuerpo (1). Por otro lado, el dixido de carbono absorbe radiacin, lo que

provoca el efecto invernadero (2). Adems, compuestos como dixido de azufre y

xido de nitrgeno se activan con la luz del Sol y la humedad produciendo cidos

sulfricos y ntricos que precipitan en la tierra, bajando su pH (3).

Por lo tanto, la necesidad sera disminuir las emisiones de gases txicos

producidos por los tubos de escape de los automviles

Contaminacin

atmosfrica de

Santiago

Foto tomada al

frontis de un

departamento

ubicado en la Calle

Dresdn, Comuna

San Miguel el da 23

de marzo de 2015 a

las 21:58 pm.

.

Problema de

acondicionamiento

al interior del

vagn.

Foto tomada en

vagn de Metro,

Lnea 1, Estacin

Repblica el da

23 de marzo de

2015 a las 19:05

Problema del mal olor generado

al interior de un refrigerador

Foto tomada el 21 de marzo de

2015 a las 15.53 pm

2.1) Gases que emiten los tubos de escape de los automviles:

Dixido de carbono (CO2): Contaminante primario. Este gas en s mismo no

es txico para el ser humano. Su efecto contaminante reside en que ste, al

tener una sobre-emisin, se retiene en la atmsfera propiciando el llamado

efecto invernadero

Dixido de azufre (SO2): Contaminante primario. Gas incoloro e inflamable.

A pesar de su corta vida media (dura alrededor de 2 a 4 das en la

atmsfera terrestre) es un importante factor en la lluvia cida, debido a que

aquellas partculas que no fueron devueltas a la superficie, quedan en el

aire en forma de in sulfato (SO4 2- ).

Hidrocarburos sin quemar: Mayores productores del llamado smog,

reconocido por ser perjudicial y txico para la vida humana. Es posible que

cause daos a rganos como el hgado, llegando incluso al cncer si se

est constantemente a su exposicin.

Monxido de carbono (CO): Contaminante primario. Gas incoloro e inspido,

txico tanto para el ser humano como para el resto de la bisfera, ya que

envenena la sangre impidiendo el transporte de oxgeno. Es el gas con

mayor emisin no natural despus del anhdrido carbnico (CO2)

xidos de Nitrgeno (NO yNO2): El primer gas emanado es incoloro e

inodoro, adems de ser l que ms se produce. En cambio, el segundo, es

un gas venenoso de aspecto rojizo y olor profundo, este puede causar

irritaciones en la membrana pituitaria. (3)

Congestin vehicular

en la acera Norte

Foto tomada en

Estacin Central,

Avenida Libertador

Bernardo OHiggins

durante las 18:49 pm.

Sujeto con malestares

producto de los gases

txicos

Foto tomada el da 24 de

marzo de 2015 a las 20:56

pm

Persona con problemas de

congestin nasal producto de la

contaminacin

Foto tomada el da 24 de marzo de

2015 a las 21:04 pm

3) FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR Y SU RELACIN CON EL

TUBO DE ESCAPE

El motor de un automvil, tambin conocido Motor de Otto se encarga de

transformar la energa qumica del combustible en energa cintica. Este aparato

contiene un carburador, el cual efecta la labor de fusionar aire y combustible

(llamado Tiempo de Admisin). Luego de que los cilindros cierran, debido a que se

ha alcanzado el mayor volumen, el pistn se encarga de comprimir la mezcla

(Tiempo de Compresin). Despus la buja provoca la combustin de la solucin

(Tiempo de Combustin). Finalmente, se abre la vlvula de escape, provocando

que los gases que se encuentran a alta presin salgan del cilindro (Tiempo de

Escape). Por consiguiente, el pistn retira los residuos. (3)

Cmo funciona el motor de cuatro tiempos?

Diagrama que muestra las cuatro etapas que realiza un motor para generar la

energa cintica. (4)

Transporte pblico que utiliza

motor Otto

Foto tomada en Av. Libertador

Bernardo OHiggins el da 24 de

marzo de 2015 a las 18:47

4)SOLUCIONES

El problema de la gran cantidad de contaminacin producida por los medios de

transporte es cada vez ms preocupante. Debido a esto se planea plantear

algunas soluciones que permitan ayudar al medio ambiente, ahorrar en consumo y

gastos energticos.

Sin embargo, se deben separar las soluciones directas de las indirectas, donde

las primeras afectan al funcionamiento especfico del tubo de escape, al contrario

de las segundas, que requieren un cambio ms all de l.

Las soluciones directas son:

1) Crear un filtro que aminore las emisiones

2) Utilizar una bacteria que ingiera CO2

Por otro lado, las soluciones indirectas son:

3) Cambiar la gasolina por un combustible alternativo

4) Inventar coches hbridos

Autobuses

estacionados

en el Terminal

de Buses

Foto tomada en

Estacin

Central el da

24 de marzo de

2015 a las

18:52 pm

4.1) Soluciones directas

La primera alternativa afirma que se puede crear un filtro que acompae al tubo

de escape, que se encargue de purificar el aire expulsado. Sin embargo, esta

opcin ya fue originada, recibe el nombre de Sistema de recirculacin de los

gases de escape, por lo tanto, se explicar a continuacin. Este equipo controla

ms certeramente la inyeccin de aire, recuperando el gas de escape, que

provoca una disminucin de la temperatura, lo que implica una reduccin de los

xidos nitrosos. Este sistema utiliza un catalizador, donde el aire introducido

produce una reaccin que libera energa, produciendo una combustin entre el HC

y el CO. Por otro lado, la vlvula se cierra evitando el paso de los gases. (5)

Recirculacin de gases de escape

Diagrama que muestra el paso de los gases por las diferentes partes del

sistema.(6)

Tubo de

escape de

Auto marca

Toyota

Corolla ao

2010

Foto tomada

el da 23 de

marzo de

2015 a las

20:48

Motor de

Auto Marca

Toyota

Corolla ao

2010

Foto tomada

el da 23 de

marzo de

2015 a las

20:30 pm

La segunda solucin directa a este problema es utilizar una bacteria que ingiera

o degrade gases txicos como el CO y el CO2.

Un ejemplo de este tipo de bacteria podra ser la Archaea la cual absorbe CO2

para formar agua.

Las Archaeas puedes soportar temperaturas mayores a 100C con soluciones

salinas altas y pH extremo. Dentro de esta clasificacin, se encuentran los

Homoacetogenos que realizan la siguiente reaccin

2CO2 + 8H2 => CH3COOH + 2H2O

De esta forma se podra recrear una cpsula donde la bacteria tenga

condiciones ideales para vivir. Adems, en esta cpsula debera entrar el dixido

de carbono y por consiguiente se le debe agregar un filtro que libere el acetato y el

agua.(7)

Tambin ha surgido inters por estudiar este tipo de bacterias debido a que

presentan enzimas que no se desnaturalizan en presencia de altas temperaturas o

pH muy cidos o bsicos, por lo que su metabolismo podra ser utilizado en

variadas aplicaciones, adems de la reduccin de gases txicos.

Finalmente, esta opcin no se vuelve factible debido al costo de produccin que

genera.(8)

Papel tornasol utilizado para

cuantificar pH

Foto tomada el da 22 de

marzo de 2015 a las 16:37 pm

Ejemplo de una medicin bsica utilizando la herramienta de papel tornasol

Foto tomada el da 22 de marzo a las 17:23 pm

Panormica de precipitacin cida

Foto tomada el da 24 de marzo a las

9:37 am.

4.2) Soluciones indirectas

Entre las opciones indirectas, se encuentra en primer lugar, el cambio de la

gasolina por un combustible alternativo.

CAMBIAR GASOLINA POR

ASPECTO POSITIVO ASPECTO NEGATIVO

Etanol Utiliza materiales renovables. Provoca una disminucin de la emisin de gases.

Alza en los precios de los productos a utilizar, tales como el trigo, la cebada, o el maz

Gas natural Combustible que quema limpio.

La combustin genera metano (CH4), considerado 21 veces peor que el CO2

Electricidad generada en celdas que necesitan de reactivos el hidrogeno y el oxgeno

No producen combustin, por lo tanto, no expulsan gases txicos.

La electricidad se genera del carbono y gas natural, lo que genera una gran huella de carbono.

Hidrogeno y gas natural No produce emisiones dainas

Requiere una alta inversin

Propano (Es un subproducto del procesamiento natural del gas y la refinacin del petrleo.)

Produce menos contaminacin que la gasolina

Emisin de metano, que genera la produccin del gas natural.

Metanol o alcohol de madera

Es inflamable, por lo tanto, para la combustin no se puede utilizar en forma pura.

Ya no se producen vehculos que utilicen metanol

Combustible PSerie (Son una mezcla de etanol, liquido del gas natural y metiltetrahidrofurano, solvente derivado de biomasa.)

Los combustibles PSeries pueden ser usados solos o mezclados con gasolina en cualquier proporcin

Ya no se producen vehculos que utilicen este tipo de combustible.

Biodiesel (Basado en grasa vegetal o animal)

Es seguro, biodegradable y reduce las emisiones vehiculares

Los lugares en los que se produce son limitados al igual que su distribucin. (9)

Aceite que podra ser utilizado para

combustionar

Foto tomada el da 23 de marzo de

2015 a las 21:26.

Representacin

grfica de la

electricidad

Foto tomada el da

23 de marzo de

2015 a las 12:05 am.

Finalmente, tambin existe la posibilidad de cambiar el auto convencional que

funcione con gasolina por uno hbrido o uno elctrico

Existen los coches hbridos convencionales que se caracterizan por poseer una

combinacin de dos o ms motores alimentados por diferente energa. En general

se habla de un motor de combustin interna, ya sea de gasolina, disel o gas y de

un motor elctrico. En este caso, el motor elctrico utiliza un mtodo para separar

el CO2 utilizando la energa solar para producir CO y O.

Este mtodo utiliza un semiconductor y dos capas de catalizadores, se necesitan 3

pasos para producir el CO y O:

Primero se capturan fotones por el semiconductor, el cual convierte la energa

solar en energa elctrica, luego se aplica la energa elctrica a los catalizadores,

quienes se encargan de convertir el CO2 en CO y O. (10)

Aunque el CO es venenoso, tiene muchos usos. Se emplean muchsimas

toneladas de l en cada ao para fabricar productos qumicos, incluyendo

detergentes y plsticos. Tambin puede convertirse en combustible lquido.(11)

Estos coches poseen varias ventajas y desventajas entre las que se encuentran

las siguientes:

Ventajas:

Frente a otros sistemas de propulsin alternativa el hibrido posee la ventaja de

funcionar con combustibles que se encuentran en cualquier gasolina no as los

autos elctricos. Adems son eficientes y no producen contaminacin acstica.

Adems distribuyen mucho menos gases contaminantes en comparacin a un

vehculo normal. Por otro lado, rinde de manera ms eficiente en trayectos cortos,

por lo que funcionara an mejor en lugares urbanos. Asimismo, utiliza menor

cantidad de combustible en relacin a los vehculos convencionales. (11)

Desventajas:

En primer lugar, el precio es muy alto para la mayora de las personas. En

segundo lugar, si una pieza falla o se daa existe un dficit de talleres que se

encarguen de este tipo de autos. Lo que adems provoca que su mantencin y

reparacin tambin sea caro. Otro problema que se ocasionara al implementar

estos vehculos, es que las bateras afectaran al medio ambiente si no existe un

mtodo de reciclaje para ellas. (12)

5) Conclusin.-

Despus de haber planteado el problema, y haber realizado la bsqueda de las

soluciones posibles para la resolucin de este, se lleg a la conclusin de que

cada alternativa trae consigo su lado negativo, es decir, cada vez que se

encontraba una solucin al problema (en este caso de la gran contaminacin

emitida por medios de transporte), se descubra que sta a su vez generaba otro

problema, o en algunos casos ms contaminacin, como ocurra con la conversin

de la gasolina hacia el gas natural. Por otro lado, las opciones que reducan casi

por completo la emisin resultan costosas para ser implementadas en este

sistema.

Lo que, ante la reflexin y anlisis de los datos que se pudieron obtener, se

demostr que las soluciones no resolvan el problema por completo, sino que solo

aminoran el efecto que este puede tener sobre el ambiente y los seres que vivimos

da a da frente a este problema de emisin de gases. No existen soluciones 100%

efectivas an, que eliminen las emisiones producidas por los vehculos, transporte

pblico, etc. Por lo tanto el problema sigue abierto a nuevas soluciones futuras.

Tambin, se determin que la labor de la Ingeniera es primordial para el

desarrollo humano, ya que se necesita en prcticamente todos los aspectos de la

vida que se generen y se creen nuevas tecnologas acompaadas de innovacin

para poder encontrar soluciones efectivas y definitivas a los problemas de la vida

diaria.

6) BIBIOGRAFA

(1) Muy Interesante: La contaminacin de los tubos de escape daa tu corazn.

Edicin 287/Julio2011.Fecha de consulta: 22/03/2015

http://www.muyinteresante.es/salud/articulo/la-contaminacion-de-los-tubos-de-

escape-dana-tu-corazon

(2) Erazo, Crdenas Ecologa: Impacto de la problemtica ambiental actual sobre

la salud y medio ambiente Ediciones Ecoe, Primera edicin, ao 2013, 153p.

(3) BOSCH, Tcnicas de los gases de escape para motores de gasolina Serie

Amarilla Edicin 2003, ao 2003, 44p.

(4) Moto y Casco Cmo funciona el motor de cuatro tiempos?

Fecha de consulta: 24/03/2015 10.23am.

http://motoycasco.com/como-funciona-motor-cuatro-tiempos

(5) Heinz Manual de la Tcnica del automvil BOSCH Innovacin para tu vida,

4Edicin, ao 2005, 541p.

(6) Sistema de recirculacin de los gases de escape

Fecha de consulta: 24/03/15 01:27 am.

http://passofttouran.blogspot.com/2011/10/recirculacion-de-gases-de-escape.html

(7) Ventanas al universo Archaea

Fecha de consulta: 23/03/2015 10:14 pm.

http://www.windows2universe.org/earth/Life/archaea.html&lang=sp

(8) Curtis, Schnek Invitacin a la Biologa Sexta edicin, Editorial Mdica

Panamericana, ao 2006, 457p.

(9) Freno Motor Las ventajas y desventajas de los coches elctricos

Fecha de consulta:22/03/2015-17:16pm.

http://frenomotor.com/opinion/ventajas-inconvenientes-vehiculos-electricos

(11) Motor Pasin Caractersticas de los coches hbridos

Fecha de consulta: 22/03/2015-19:07pm

http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/que-es-un-coche-hibrido

(10) Xataka: apasionados por la tecnologa Coche elctrico vs hibrido enchufable:

las tendencias del futuro

Fecha de consulta: 22/03/2015-18:26pm.

http://www.xataka.com/gadgets-y-coches/coche-electrico-vs-hibrido-enchufable-

las-dos-tendencias-del-coche-del-futuro

(11) De Per Ventajas y desventajas de los coches hbridos

Fecha de consulta: 22/03/2015-19:36pm

http://www.deperu.com/autos/ventajas-y-desventajas-de-un-vehiculo-hibrido-1224

(12) Quenerga Los ocho mejores combustibles alternativos

Fecha de consulta: 22/03/2015 21:32 pm.

http://quenergia.com/energias-renovables/los-ocho-mejores-combustibles-

alternativos/