Objetivo general: el alumno analizara la influencia del hombre y la ingeniería en el medio capacitándolo para realizar una planeación integral de las obras de capacitación que le encumbre.
Unidad 1 el medio y la ingeniería
La ingeniería ambiental es la rama de la ingeniería que estudia los problemas ambientales de forma integrada, teniendo en cuenta sus dimensiones ecológicas, sociales, económicas y tecnológicas, con el objetivo de promover un desarrollo sostenible o desarrollo sustentable.
La ingeniería ambiental contribuye a mantener la capacidad de sostenimiento del planeta y a garantizar, mediante la conservación y preservación de los recursos naturales, una mejor calidad de vida para la generación actual y para las generaciones futuras. Esta disciplina, en pleno desarrollo, ve cada vez más claro su objetivo y ha venido consolidándose como una necesidad, ya que proporciona una serie de soluciones propicias para enfrentar la actual crisis ecológica que vive el planeta. Por esto, es considerada por muchas personas como una profesión de gran futuro.
La ingeniería ambiental debe:
- Planificar el uso sostenible del medio ambiente
- Proponer políticas medioambientales
- Elaborar Estudios de Impacto Ambiental
- Gestion Ambiental
- Medidas de mitigación y control de procesos contaminantes
- Diagnosticar y evaluar aspectos ambientales
- Elaborar soluciones medioambientales
- Fiscalizar procesos medioambientales
- Monitorear recursos naturales
- Proponer soluciones o administrar instalaciones de carácter ambiental, tales como plantas de disposición final de residuos peligrosos, plantas de disposición final de residuos comunes, estaciones de transferencia, etc.
Unidad 2 problemas de la contaminación ambiental:
En esta unidad se identificaron los orígenes de la contaminación, sus características y sus repercusiones.
La contaminación es cualquier sustancia o forma de energía que puede provocar algún daño o desequilibrio (irreversible o no) en un ecosistema, en el medio físico o en un ser vivo. Es siempre una alteración negativa del estado natural del medio ambiente, y por tanto, se genera como consecuencia de la actividad humana.
La contaminación puede ser en el atmosférica, suelo y agua.
La contaminación es subproducto de las actividades de: Cultivo, construcción de hogares, suministro de energía y transporte, manufactura de artículo, aprovechamiento de energía atómica, eses fecales.
Para remediar el problema de contaminación es necesario considerar el concepto de desarrollo sustentable.
· Se requiere adoptarlos medios para satisfacer nuestras necesidades actuales
· Manejo de los desechos de manera que no causen alteraciones
· Para que no causen alteraciones ni pongan en riesgo la futuras generaciones
Los principales problemas de contaminación son:
Ø Problemas de la contaminación atmosférica: inversiones térmicas, problemas de la capa de ozono
Ø Problemas de lluvia acida: problemas de la contaminación atmosférica y como consecuencia contaminan también el agua.
Ø Contaminación de agua por eutrofización
Ø Contaminación del suelo: contaminación por residuos peligrosos.
Unidad 3 contaminación atmosférica
Se entiende por contaminación atmosférica a la presencia en el aire de materias o formas de energía que impliquen riesgo, daño o molestia grave para las personas y bienes de cualquier naturaleza,[1] así como que puedan atacar a distintos materiales, reducir la visibilidad o producir olores desagradables.
Las principales causas de este tipo de contaminación son: Cl, Br, I, F, C, gracias a este tipo de contaminantes cada vez más se va deteriorando la capa de ozono.
Los contaminantes del aire los podemos clasificar en:
· Contaminantes primarios: son los que se emiten directamente a la atmósfera.
· Contaminantes secundarios: son aquellos que se forman mediante procesos químicos atmosféricos que actúan sobre los contaminantes primarios o sobre especies no contaminantes en la atmósfera.
· Contaminantes primarios: son los que se emiten directamente a la atmósfera.
· Contaminantes secundarios: son aquellos que se forman mediante procesos químicos atmosféricos que actúan sobre los contaminantes primarios o sobre especies no contaminantes en la atmósfera.
Cada uno de estos contaminantes afectan de manera distinta en los seres humanos, trayendo como consecuencia cierto tipo de enfermedades como pueden ser:
· Congestión nasal
· Daño pulmonar
· Intoxicación
· Bronquitis
· Irritación de ojos
El efecto invernadero, la lluvia acida y la inversión térmica son algunas de las consecuencias que se tienen por este tipo de contaminación.
Por otra parte el gas radón afecta de manera seria al ser humano, ya que si se tiene una cantidad considerable, este se va incorporando poco a poco en los pulmones.
Control de la contaminación del aire:
Para poder disminuir la contaminación del aire, se han incorporado distintos mecanismos de filtración en la industria:
· Precipitadores electrostáticos: se utilizan para atrapar partículas mediante la ionización, se usan para reducir la contaminación atmosférica producida por humos y otros desechos industriales gaseosos, especialmente en las plantas que funcionan en base a combustibles fósiles.
· Lavador venturi: se utilizan para atrapar partículas, pero con el principio de un tubo venturi y bernoulli
· Colectores inerciales: Están formados básicamente por un recipiente cilíndrico vertical donde se introduce tangencialmente el gas portador, cargado de partículas de polvo. La corriente se desvía en círculo y por efecto de la fuerza centrífuga, las partículas se lanzan al exterior al formar la mezcla gaseosa un remolino vertical descendente. Esta corriente en espiral del gas cambia de dirección al llegar al fondo del recipiente y sale por el conducto situado en el eje.
· Lavadores y absorbedores húmedos: son equipos en los que se transfiere la materia suspendida en un gas portador a un líquido absorbedor en la fase mezcla gas-líquido, debido a la colisión entre las partículas de polvo y las gotas de líquido en suspensión en el gas.
Unidad 4 contaminación del agua
El agua es el fundamento para la vida. El volumen total del agua es alrededor de 1400 millones de km3, constituye el 71% de la superficie terrestre. El 97% del agua total es salina, mientras que el 0.4% es agua dulce accesible, y el 2.6% se encuentra en los casquetes polares. Las regiones menos desarrolladas y clima seco dedican la mayor parte del agua para el riego, mientras que en zonas industrializadas es para la industria.
El agua para el uso municipal es entubada de una represa a una planta de tratamiento, se distribuye por el sistema de suministro, el agua usada se recoje por el sistema de alcantarillado.
Efectos por la contaminación del agua:
· Eutrofización:
Se refiere específicamente al aporte más o menos masivo de nutrientes inorgánicos en un ecosistema acuático, aumentando así la cantidad de fitoplancton, lo que provoca la pérdida de transparencia del agua y aumenta así la descomposición de la materia orgánica Esto provoca la disminución en la concentración de oxigeno. Esta disminución de oxígeno provoca la muerte de organismos aerobios, también pueden aumentar las fermentaciones y como resultado se desprenden gases tóxicos como lo pueden ser metano y el amoníaco.
· Aguas residuales:
También son llamadas aguas negras, son una mezcla compleja que contiene contaminantes orgánicos e inorgánicos.
Principales contaminantes del agua.
· Agentes patógenos: Bacterias, virus, protozoarios, parásitos que entran al agua proveniente de desechos orgánicos.
· Desechos que requieren oxígeno: Los desechos orgánicos pueden ser descompuestos por bacterias que usan oxígeno para biodegradables.
· Sustancias químicas inorgánicas: Ácidos, compuestos de metales tóxicos (Mercurio, Plomo etc.).Sedimentos o materia suspendida:
· Partículas insolubles de suelo que enturbian el agua, y que son la mayor fuente de contaminación.
· Calor: Ingresos de agua caliente que disminuyen el contenido de oxígeno y hace a los organismos acuáticos muy vulnerables.
Enfermedades provocadas por la contaminación del agua
· Amebiasis: provocado por heces humanas, aguas residuales.
· Giardiasis: provocado por heces humanas, agua residual domestica.
· Colera: provocado por heces y vómitos humanos, aguas residuales domesticas.
· Gastroenteritis: provocado por heces humanas, aguas residuales domesticas.
· Epatitis A: provocado por heces y orina humanas, agua residuales domesticas.
Otro parámetro de interés para características a las aguas residuales es la concentración de oxigeno y la determinación del PH.
La concentración de materia orgánica total se determina tomando una muestra, la cual se le agrega un oxidante fuerte para generar Co2 y este se compara con medidas estándares ya existentes.
Tratamiento de aguas residuales:
En el tratamiento de aguas residuales se pueden distinguir hasta cuatro etapas que comprenden procesos químicos, físicos y biológicos:
- Tratamiento preliminar, destinado a la eliminación de residuos fácilmente separables y en algunos casos un proceso de pre-aireación.
- Tratamiento primario que comprende procesos de sedimentación y tamizado.
- Tratamiento secundario que comprende procesos biológicos aerobios y anaerobios y físico-químicos (floculación) para reducir la mayor parte de la DBO.
- Tratamiento terciario o avanzado que está dirigido a la reducción final de la DBO, metales pesados y/o contaminantes químicos específicos y la eliminación de patógenos y parásitos.
Unidad 5 contaminación del suelo
La contaminación del suelo consiste en la introducción en el mismo de sustancias contaminantes, ya sea el suelo, debido al uso de pesticidas para la agricultura; por riego con agua contaminada; por el polvo de zonas urbanas y las carreteras; o por los relaves mineros y desechos industriales derramados en su superficie, depositados en estanques o enterrados.
Materiales peligrosos.
INFLAMABILIDAD: Sustancias que se prenden con facilidad.
CORROSIVIDAD: Sustancias que corroen los tanques de almacenamiento y el equipo.(ácidos).
REACTIVIDAD: Sustancias químicamente inestables que llegan a explotar o generar humos tóxicos cuando se mezclan con agua (explosivos, fósforo, ác. Sulfúrico).
TOXICIDAD: Sustancias perjudiciales para la salud si se ingieren o inhalan (cloro, amoniaco, formaldehido, etc.).
Compuestos orgánicos sintéticos tóxicos que aparecen a menudo en los desechos químicos.
Los hidrocarburos halogenuros se obtienen sustituyendo uno o más átomos de hidrógeno por halógenos (F, Cl, Br, I)
Los más comunes son los clorados, son muy peligrosos para la salud humana porque no son biodegradables y tienden a acumularse (diclorobenceno, cloroformo, tetrecloruro de carbono, tricloroetileno, etc.)
— Tratamiento y eliminación de residuos sólidos:.
Procesos Físicos:
- Centrifugación
- Flotación
- Sedimentación
- Filtración: ósmosis inversa, diálisis o electrodiálisis.
- Uso de carbón activado: extracción de sustancias orgánicas tóxicas.
Procesos Químicos:
- Oxidación (cianuro)
- Reducción (Cd, Hg con sulfuros)
- Ajuste de pH
- Intercambio iónico
- Estabilización/solidificación (de lodos inorgánicos y de suelos contaminados)
Los procesos biológicos son útiles para eliminar:
- Cantidades no excesivas de fenoles, aceites y otros residuos de refinería)
- Metales pesados: Cd, Pb, Cr hexavalente (eliminación hasta de un 60%)
— Consideraciones en procesos biológicos:
- Utilizar m.o. aerobios (se reproducen con mayor rapidez).
- Uso de plantas biológicas que tengan:
- a) alta concentración de sólidos activos, b) prolongado tiempo de retención de lodos
- c) alta concentración de materia orgánica
— Incineración
- a) Incineradores de horno rotatorio: permite el manejo de grandes volúmenes de residuos y partículas grandes y con tiempos de residencia altos.
- b) Eficiencias en la destrucción y extracción de 99.99%
- c) Uso de temperaturas > 1200ºC.
— Confinamientos controlados
- Eliminación: terrenos para relleno de tierras (E.U. puede ser un mal manejo)
- Residuos aceptables, cuando:
· Residuos incompatibles:
Grupo A:
1. Líquidos y lodos alcalinos
2.Metales, hidruros metálicos
3.Alcoholes, agua
4.Soluciones de cianuros o sulfuros
5.Agentes oxidantes
Grupo B:
1. Residuos ácidos
2. Elementos del grupo IA y IB
3. IA,IB y IIIA, residuos que reaccionan con agua
4. IB
5. IIA,IVA, ácidos minerales, ácidos orgánicos
Grupo C:
1. Generación de calor, reacción violenta
2. Generación de H2, incendio, explosión
3. Incendio, explosión
4. Generación de HCN o H2S (gases tóxicos)
5. Incendio, explosión, reacción violenta.
Tratamiento y eliminación de lixiviados:
- Tratamiento combinado: el lixiviado se mezcla con
a) aguas residuales municipales (poco usado) o
b) con residuos industriales peligrosos, en instalaciones que incluyan incineración, solidificación, etc.)
Tratamiento por separado:
Cuando un confinamiento controlado ha sido depositario de residuos peligrosos que han recibido poco o ningún tratamiento previo el tratamiento del lixiviado por separado puede ser difícil. Es necesario para residuos peligrosos muy antiguos y abandonados.
v Técnicas de rehabilitación de predios con residuos peligrosos.
v Métodos locales: Contención, extracción, tratamiento, destrucción.
v Métodos de remoción: Excavación y dragado.
v No se pueden eliminar con dilución: a) Metales pesados y sus compuestos (Pb, Hg, As, Cd, Cr, Cu)
b) Compuestos orgánicos sintéticos no biodegradables.
b) Compuestos orgánicos sintéticos no biodegradables.
· El control de los residuos peligrosos particularmente radioactivos se ha convertido en una ciencia.
· Hornos de cemento (4.5 m de D y 70 m de largo) para destruir los desechos peligrosos
UNIDAD 6 FUENTES DE ENERGÍA ALTERNA.
Energía solar
La energía solar procede de las reacciones termonucleares de fusión que ocurren en el sol, donde se quedan todos los subproductos químicos y radioactivos. Tomar parte de esta energía no altera el equilibrio energético de la biosfera.
La energía solar que absorbe el agua y el suelo se convierte en calor y luego se pierde en el espacio.
Calentamiento solar del agua: en los climas cálidos y en las azoteas se ha hecho común este tipo de calentadores. Los colectores de placa plana que se emplean son: una caja ancha con tapa de vidrio o plástico transparente, el fondo es obscuro y sostienen los tubos que conducen el agua, el agua que circula por los tubos se calienta y va al tanque de almacenamiento. El agua caliente se impulsa por medio de una bomba, sistemas activos, o se aprovechan las corrientes de convección, pasivos, que son más económicos.
El principio del colector de placa plana: cuando el agua es absorbida por una superficie obscura, la luz solar se convierte en calor, una tapa de cristal permite la entrada de luz y retiene el calor, el agua se calienta a su paso por unos tubos montados sobre la superficie obscura.
Producción solar de electricidad:
Es una alternativa al carbón y la energía nuclear, hay dos métodos, celdas fotovoltaicas y canalones solares.
· C. fotovoltaica: tiene la apariencia de una oblea con un cable arriba y otro abajo, cuando la luz brilla se genera una corriente eléctrica equivalente al flash de pila, asi capta la luz y la convierte en energía en un solo paso.
· Canalones solares: los colectores son reflectores largos y ahondados inclinados hacia el sol, la curvatura es tal que la luz incidente se refleja en una tubería que corre por el centro, en la que circula un liquido que alcanza una temperatura muy elevada, este pasa por un sistema de intercambio térmico que produce vapor y este impulsa al turbogenerador.
Energía solar indirecta: son las fuentes de energía antiguas.
Energía hidráulica:
Por fuerza de gravedad el gua sirve para impulsar turbinas generadoras.
la producción de energía mediante este método no contamina, pero al construir presas es donde se hace una serie de impactos sociales, ecológicos y culturales.
Energía eólica:
Para este tipo de energía se utilizan aspas impulsadas por el viento, el eje de la hélice engrana con un generador, turbina eólica.
Las fincas de viento son grupos de mas de 50 maquinas generadoras de electricidad sostenible.
Energía de la biomasa o bioconversion:
Obtener energía de la fotosíntesis actual
Además de la leña puede ser la quema de papel, y otros desechos municipales, la producción de metano de la digestión anaerobia del estiércol y los fangos de alcantarilla y la producción de alcohol por la fermentación de granos y otros materiales amiláceos.
Métodos:
· Quema de leña
· Quema de desechos municipales
· Producción de metano
· Producción de alcohol
Conversión de energía térmica oceánica: es el nombre de una tecnología experimental que pretende aprovechar la diferencia de temperatura entre la superficie calentada por el sol y el fondo frio para asi producir energía.
Energía geotérmica:
Se trata de aprovechar el vapor que sale de los surtidores en donde brota agua casi en un punto de ebullición, y se trata de aprovechar el vapor para calentar edificios o impulsar turbinas generadoras.
Energía mareomotriz:
Se trata de utilizar la energía en la subida y bajada del agua en los mares, la idea principal es construir presas en las salidas de la bahías y montar turbinas allí.
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