Primer Avance

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Primer Avance
Evidencia 1: Buscando Energía
Materia:
Biomimética y Sustentabilidad
Ana Canales
A01656069
Maestro:
Lidia Mayorga Martínez
Fecha:
10/16/21
Introducción
Queretaro es una estado del país que se encuentra en un auge de desarrollo de
todo tipo un indicador de esto es que tuvo un incremento en el PIB de 4.5%
(Inegi,2020), este crecimiento ha sido exponencial durante los últimos años por la
llegada de empresas extrajeras asi como la migración nacional e internacional, sin
embargo las necesidades energéticas de la población se han visto cubiertas en su
mayoría por combustibles fósiles a pesar de ser el tercer estado con mayor
presencia de energías renovables (Gobierno de Queretaro, 2020). Para esta
investigación nos basaremos en las necesidades del parque INDEREQ; complejo
deportivo del estado de queretaro con un consumo energético aproximado de 270
kW. La propuesta de proyecto tiene como objetivo cubrir la necesidad energetica del
complejo para asi garantizar su funcionamiento eléctrico. El propósito principal es
que el parque no tenga limitantes relacionadas con la energía y asi pueda albergar a
mas deportistas y destinar presupuesto a otras inversiones asi como ser un lugar
con un indice bajo de contaminación. Es importante que aquellos proyectos que
ayudan a cumplir los ODS se encuentren conectados; en este caso conectar la
salud y bienestar con el medio ambiente y en un futuro ser modelos a seguir.
Cuadro comparativo
Criterio Parque eólico Santa
Catarina
Propuesta en tu
región
geográfica
Ubicación
(incluir
coordenada
s)
Sesteo de las aves,
Santa Catarina,
Nuevo León,
25°41'02''N
100°38'21''W
Parque Queretaro 2000,
76140 Santiago de Querétaro,
Qro. Indereq
Altura (m
snm)
1200 1400 1.820 m - 1.904 m
Zona
deshabitada
Sí No
Línea de
transmisión
de la CFE
cercana
Sí, a 11 km Si, a .72 km.
Velocidad
promedio del
viento (m/s)
6.3 6.43 m/s
Dirección del
viento
predominant
e
Este y Noreste Noreste
Tipo de
aerogenerad
ores y
característic
as
Fabricante : Fuhrländer
Alemania) Turbina eólica : FL
2500/100 Potencia : 2 500 kW
Diámetro : 100 m Clase de
viento : IEC IIIa Compatible
offshore : no Área de barrido : 7
854 m² Densidad de potencia :
3.15 m²/kW Número de palas : 3
Fabricante: Empresa Windside
(Finlandia). Turbina eólica
Vertical: Perfil alabeado con
torsión que ascendiendo por
eje vertical. La función
principal es cargar bancos de
baterías de 12/24/48 V CC
que alimentan cargas de CC,
incluidos inversores CC / CA
para una salida de 110/230 V
CA. 20 Kw
Número de
aerogenerador
es
8 14
Capacidad
total de
generación
(kW)
17500 280 megawatts
Rango de
operación de
aerogenerad
ores
(velocidad
del
viento, m/s)
3.5 25 1.5 - 60 m/s
Tipo de clima Seco Semi cálido Semi seco templado
Temperatura
promedio
anual (°C
20.3 18 a 24
Temperatura
máxima
anual
(°C
29
Temperatura
mínima anual
(°C
5
Precipitación
total anual
(mm)
377.3 Estación Santa Catarina) 400 a 500 milímetros
cubicos
Tipo de
vegetación
Matorral submontano
(principal), matarral desértico
rosetófilo y bosque de
encino-pino
Matorrales
Ejemplos de
flora local
Prosopis glandulosa Mezquite),
Mimosa texana Uña de gato),
Gutierrezia lucida Escobilla),
Opuntia engelmmani Nopal), Cordia
boissieri Anacahuita), Quercus
laceyui Encino memelito), Pinus
catarineae Pino Catarino), Agave
lechugilla Lechiguilla), etc.
En cuanto a la
vegetación, según las
características de suelo,
cerca de los arroyos
podemos encontrar
árboles frutales, cedros,
fresnos, oyameles y
carrizales; en las zonas
planas podemos
apreciar los mezquites,
huizaches, pirules y
palos bobos. Cactáceas
y en una pequeña zona
alta del municipio hay
algunas piezas de
pinos, cedros rojos,
encinos, pingüicas y
piñones. Sin embargo al
ser una zona donde ya
existe urbanización la
presencia de estos es
nula.
Ejemplos de
fauna local
Odocoileus virginianus Venado
Cola Blanca), Sylvilagus floridanus
Conejo), Canis latrans Coyote),
Neotoma mexicana Rata
mexicana), Cathartes aura Aura
común), Coragyps atratus Zopilote
Los animales más
abundantes son:
coyote, lobo, zorra,
liebre, conejo, tuza y
tlacuache. Entre los
reptiles existen:
negro), Mimus polyglottos
Cenzontle), Passer domesticus
Gorrión común), Bufo marinus
horribilis Sapo), etc.
alicante, víbora de
cascabel, chirrionera,
coralillo y culebra.
También hay lagartija,
araña y alacrán. Entre
las aves tenemos:
águila, zopilote, gavilán,
codorniz y paloma, así
como depredadores
como el cuervo, urraca
y tordo. Temporalmente
llegan aves migratorias
como: garza, grulla,
pato y golondrina. Estos
han disminuido su
presencia pues
trabajaremos sobre una
zona urbana.
Especies
protegidas
NOM 059
SEMARNAT
2001
Sí. Eschinocereus reichenbachii
spp. Fitchii, Coryphantha sulfata
ver. Nickelsiae, como
Amenazadas y no Endémicas;
Mammillaria candida y
Thelocactus macdowellii, como
Amenazadas y Endémicas,
Ephithelantha micromeris en
Protección Especial y no
Endémica y Pinus catarinae
como Protección Especial y
Endémica.
Si, Lagartija escamosa,
Squamata Sauria
Phrynosomatidae Sceloporus
exsul edemica, Cactaceae
Turbinicarpus
pseudomacrochele turbinita
de Querétaro, endémica,
Cactaceae Lophophora
diffusa peyote de Querétaro,
endémica, Cactaceae
Echinocereus schmollii
órgano-pequeño de
Querétaro, endémica
(Especies Endémicas que
existen dentro de queretaro
pero no en la zona pues al
ser urbano se alejan a las
partes no pobladas)
¿Cambio de
uso de
suelo?
Sí, de vocación forestal a
industrial de bajo impacto.
no
Impacto
Ecológico
Disminución de la emisión de
gases invernadero a la atmósfera,
ya que la energía del viento no
produce este tipo de emisiones.
Una sola turbina de viento de 1
MW en 1 año remplaza la emisión
de más de 1,500 ton de CO2, 6.5
ton de SO2, 2.3 ton de NOx y 60
libras de mercurio.
Disminución de la emisión de
gases invernadero a la
atmósfera, ya que la energía
del viento no produce este
tipo de emisiones. Una
turbina de viento de 1 MW en
1 año remplaza la emisión de
más de 1,500 ton de CO2,
6.5 ton de SO2, 2.3 ton de
NOx y 60 libras de mercurio.
Impacto
Social
Población cercana (municipio
de Santa Catarina), que
representa la fuente de mano
de obra requerida para la
operación y mantenimiento del
parque eólico. Estabilidad del
costo de la energía eléctrica a
través de la
diversificación de las fuentes. El
ayuntamiento del municipio de
Santa Catarina, socio del
proyecto, beneficiado al
aprovechar energía eléctrica
Personas empleadas del
complejo deportivo indereq
podrían verse beneficiadas
ya que presentarían un
ahorro en el gasto de luz el
cual puede ser invertido en
sueldos.Deportistas pueden
ser acreedores a becas con
este ahorro. Garantizar la
energía electrica y su
funcionamiento por al menos
50 años. Emplear a personas
para la instalación de esta asi
para la iluminación pública. como el mantenimiento.
Atracción del extrajero por la
incorporación de energías
limpias a dependencias del
gobierno. El estado de
Queretaro al mejorar su
capacidad y presencia en
energías limpias.
Impacto
Económico
Proyecto económicamente
rentable (velocidad del viento
adecuada, ubicación de la línea
de transmisión, vida útil del
proyecto, etc.). Disminución de
la dependencia de combustibles
importados, dado que la energía
eólica no requiere de
combustibles, manteniendo los
fondos dentro del país y
disminuyendo también, la
dependencia con los gobiernos
extranjeros que los proveen.
Queretaro podría aumentar la
inversión externa ya que en
comparación con el resto del
país es baja. El consumo de
energía del bajío ha
aumentado del 2015 de
22,439.5 megawatts a el
2019 de 24,059.1. Por lo que
es necesario la inversión
externa para poder cubrir los
requerimientos de los
parques industriales y asi
darles oportunidad de
aumentar su capacidad.
Disminuiría la inversiónen
energías de biomasa la cual
tiene un indice de
contaminación mas alto.
Dentro del complejo se
podría destinar el
presupuesto a otros proyecto.
Argumentación
La tecnología enfocada en el sector energético busca producir energía con
los menores costos y menores índices de contaminación; con la intención de cubrir
los Objetivos de desarrollo sostenible para el 2030. En esta investigación
analizaremos en posible uso de energía eólica para cubrir una parte de la necesidad
energetica electrica de un complejo deportivo.
La energía eólica produce energía renovable a través de la energía de la
fuerza del viento, bajo el concepto de la energía se transforma; energía cinética
convertida en energía electrica.
El proceso que ocurre para que nosotros podamos obtener energía electrica
se basa en la física. Comenzamos con el aerogenerador se posiciona para
aprovechar el maximo de energía del viento determinado por distintas formulas
matemáticas que determinan la potencia del viento;
Tambien buscamos: densidad, empuje y el momento entre otras para obtener una
relación como esta;
Pero realmente una de las formulas fisico matematicas es la ley de Betz y la
maxima eficiencia. “Betz, define la potencia captada por un obstáculo que frena el
libre movimiento del viento. Por clara conveniencia se va a considerar un
aerogenerador como obstáculo. Esta relacion entre las velocidades es formalizada
por
”(Antezana, 2004)
Una vez posicionado y en funcionamiento el aire hace girar las palas o
ventilador y a su vez estas el rotor que multiplica la velocidad hasta 60 veces mas.
Después se transfiere al generador para convertirse en energía electrica, se
trasporta a estación y asi es distribuida según Telmo, (2011). “Cuando es un
ventilador de eje vertical se basa en diferencia de coeficientes entre las dos
secciones de arrastre expuestas al viento” (Cristobal, 2004).
La investigación toma como prioridad la energía eólica pues aprovecha una
fuente ya existente de energía que no produce ningún tipo de gas invernadero (ABB,
2021). Al hablar de energía eólica, observamos que tenemos un combustible infinito;
el movimiento del aire y gratuito. Además la energía eólica tiene un impacto muy
bajo en el suelo donde se instala en comparación a plantas de energía no
renovables; esto nos da a comprender de que además de no ser un contaminante
de gases invernaderos tampoco es contaminante al suelo. El transporte de la
energía producida por el aerogenerador es muy fácil y no tiene necesidad de
contaminar pues esta solo pasa a la estación y de ahí a la red eléctrica. Tomando
todos estos efectos positivos sobre el ambiente podemos agregar que es una de las
energías más baratas de producir según Twenergy, 2019. Para esta investigación se
decidió utilizar energía eólica vertical. La energía eólica vertical puede usarse en
zonas urbanas sin producir grandes cambios sobre ellas. Este tipo de turbinas
puede trabajar con vientos con velocidad muy baja y producir la energía necesaria
para abastecer a una casa, además en comparación con los de eje horizontal
ocupan muy poco espacio. Otra ventaja que se encuentra es que gracias a su
diseño cuando tenemos un grupo de aerogeneradores verticales todos reciben la
misma energía del viento, en contraste los de eje vertical necesitan colocarse con
mucho espacio entre ellas para no interferir. La desventaja se encuentra en la
producción pues el eje vertical tiene una mayor producción pero según Craig, (2017)
esto se puede resolver al colocar muchas en una misma area, asi ademas se
aprovecharía la fuerza de sinergia de flujo y producir hasta 10 veces mas que la
horizontal.
Además el diseño de los aerogeneradores estan basados en la biologia de
los seres vivos. Las libélulas son insectos voladores que una de sus cualidades mas
importantes es la flexibilidad de sus alas. Puesto que los aerogeneradores necesitan
alcanzar grandes velocidades para obtener energía pero a su vez se vuelven
inestables, miembros de Proceedings of the Royal Society A, propusieron el copiar
este mecanismo de las libélulas y hacer aspas flexibles para poder tener mayor
dinámica y adaptabilidad resultando en eficiencia de hasta 35% más según
INVDES.
“Según explica Vincent Cognet, físico de la Universidad de
París-Sorbonne y autor del estudio, publicado en la revista Science, la
cantidad óptima de energía que hace girar a una turbina de viento proviene
de las tasas intermedias de rotación. Para que puedan producir energía de
manera más eficiente, el viento debe golpear sus cuchillas en el «ángulo de
inclinación» justo para aplicar la cantidad correcta de par a un generador” (La
Razón, 2017).
Sin embargo cuando se experimento con las aspas flexibles se pudo
encontrar, que estas adaptaban el angulo de inclinación con la presión del aire. A
pesar de que la flexibilidad beneficio la eficiencia esto no siempre se cumple, pues
la flexibilidad tiene que estar en un punto medio para que la presión del aire logre
realizar el movimiento de rotación. El material ideal para lograr estas condiciones es
el tereftalato de polietileno considero Cognet (2017).
Existen dos tipos de aerogeneradores; vertical y horizontal. El vertical se
utiliza para zonas mas grandes ya que tiene un alcance mas grande por la altura
que requieren. Y el vertical en zonas mas pequeñas porque aunque no produce la
misma cantidad de energía que el horizontal es posible su instalación en zonas
urbanas. Para esta propuesta de proyecto nos basaremos en un aerogenerador
vertical.
El modelo que utilizaremos es el aerogenerador es Windside Ws - 30, esta es
la turbina mas grade de la empresa finlandesa, Windside. Es una turbina eólica
vertical con perfil alabeado con torsión que asciende por ele vertical. Esta turbina
funciona con vientos de apartir de 3 m/s hasta de 60 m/s. Utilizaremos una altura de
10 metros entre las calles del parque industrial, por lo que se localizaran por todo el
área. La ventaja con la cual cuentan estos aerogeneradores es que producen sonido
maximo un sonido de 5 dB por eso es viable poderlos colocar dentro de las
instalaciones del parque industrial (Windside, 2019. )Cada aerogenerador tendrá
una capacidad 20 kW y para cubrir un total de 270 kW; es el aproximado de
consumo energético según Cloquell se realizara la posible instalación de 14
aerogeneradores en una superficie de 13 hectáreas; serán colocados de acuerdo a
los analisis matemáticos mencionados anteriormente.
La unidad deportiva de Indereq en la que se planea cubrir las necesidades
energéticas es parte fundamental para que todas aquellas personas que destaquen
en un deporte tenga la posibilidad de explotar ese talento sin importar condición
económica; equidad. El deporte no es solo una actividad recreativa es un medio por
el cual una persona puede avanzar y construir un futuro, ya que en muchas
ocasiones es motivo para conseguir becas y una educación de calidad. Además el
deporte es una base para que los ciudadanos se desarrollen dentro de un ambiente
positivo donde la brecha económica pueda desaparecer y en muchas ocasiones el
deporte ha sido un símbolo de paz pues nos une como sociedad; responsabilidad
compartida. El garantizar energía, es garantizar el funcionamiento del complejo y
disminuir costos energéticos para poderlo invertir en proyectos que mejoren la
comunidad deportiva en el estado. Es por eso que se considero este complejo para
que además de contribuir en estos aspectos el deporte se vuelva parte del cambio
por el clima ya que Queretaro tiene un indice de contaminación por encima de los
estipulado según la OMS; principio de preocupación.
Por lo mencionado anteriormente se considera que este proyecto contribuye
con las siguientes ODS´s y metas:
3. Salud y Bienestar; esta ligado directamente con el deporte, al tener
deporte sin costo garantizamos que toda la sociedad tenga acceso.
3.9 Reducir considerablemente el número de muertes y enfermedades
causadas por productosquímicos peligrosos y por la polución y
contaminación del aire, el agua y el suelo.
7. Energía Asequible y no Contaminante; la energía eólica utilizada
dentro del complejo tendrá emisiones nulas.
7.1 Garantizar el acceso universal a servicios de energía asequibles,
fiables y modernos.
11. Ciudades y Comunidades sostenibles; al cubrir la necesidad
energetica podemos decir que disminuiría en gran medida su
dependencia a combustibles fósiles que no esten disponibles en un
futuro, garantizando energía limpia por mas de 50 años. Además de
que este proyecto puede ser el prototipo para otros complejos y asi
lograr cada vez un queretaro mas limpio.
11.6 Reducir el impacto ambiental negativo per cápita de las ciudades,
lo que incluye prestar especial atención a la calidad del aire y la
gestión de los desechos municipales y de otro tipo.
13. Acción por el clima; porque el principal objetivo es disminuir las
energías contaminantes por la gran preocupación de los índices de
contaminación que siguen en crecimiento.
13.2 Incorporar medidas relativas al cambio climático en las políticas,
estrategias y planes nacionales.
17. Alianzas para lograr los objetivos; puesto que el complejo por si
solo ya cumple con contribuir para las ODS´s pero con este proyecto
abre tambien el panorama a la parte ambiental.
17.17 Fomentar y promover la constitución de alianzas eficaces en las
esferas pública, público-privada y de la sociedad civil, aprovechando la
experiencia y las estrategias de obtención de recursos de las alianzas.
Desarrollo Sostenible
Impacto economico
El impacto económico que tendrá instalar ventiladores verticales para la
producción de energía será un ahorro de alrededor de $ 870, 000 mensuales según
los costos de la CFE en 2021. El cual se podrá invertir o distribuir entre el
presupuesto. Además será un incentivo para que otras organizaciones comiencen a
producir su propia energía para que con el tiempo el consumo de energía no
renovable decrezca. A pesar de que en un inicio podría representar una inversión
importante, con el tiempo se va a ahorrar el dinero que se le paga a comisión de
electricidad.
Impacto ecológico
Como ya sabemos hoy en día méxico cuenta con una mayoría de energía no
renovable y contaminante que no solo afecta la calidad de aire que respiramos si no
que también el suelo, el agua, la vista e incluso el oído. Es un factor de riesgo
seguir produciendo energía de esa manera. Sin embargo existe manera de tener la
misma producción de energía sin ninguno de los contaminantes pasados; energía
eólica. La energía Eólica nos promete un ambiente libre de contaminación ambiental
dentro de las instalaciones de INDEREQ, al igual que contribuir al estado con
iniciativas ambientales, ya que deberá de consumir aquella energía contaminante.
Social
El impacto social que representa cubrir las necesidades energéticas de
INDEREQ con energía producida en el mismo complejo es muy alta puesto que
incentiva y concientiza de la importancia del uso de energías renovables. Además
como ya fue mencionado anteriormente, una de las intenciones de esta
investigación; a través del aumento de presupuesto, es abrir más posibilidades para
cualquier persona sin importar el sector socioeconomico tenga la oportunidad de
realizar deporte. Lo cual le da a la sociedad mayor equidad y unidad.
Debido a que la instalación de los aerogeneradores sería en una zona donde
previamente ya hay una construcción y se encuentra dentro de la zona urbana, la
fauna ya es muy poca pues ha ido desapareciendo con el paso del tiempo ya que su
habitat es invadida por el humano. Lo mismo pasa con la flora, la flora que
originalmente existía ha sido reemplazada por las preferencias del hombre. Sin
embargo hay aves que por tener un agente externo al entorno podrían comenzar a
desaparecer de esa zona. Hablando de una manera más general los factores
bióticos tienen un impacto muy bajo con la implementación de los aerogeneradores
verticales pues la estructura es pequeña, los humanos siendo parte de los factores
bióticos estarían teniendo un beneficio.
Al comparar los efectos abióticos, tales como el agua, aire, suelo, paisaje y
clima tampoco estarían teniendo un gran efecto negativo. Pues en contraste con la
generación de energía por medios no renovables estos son amigables con el
ambiente. El agua no sufriría contaminación pues como ya se dijo antes la
estructura es relativamente pequeña, los aerogeneradores presentados en la
investigación tienen una producción de sonido de apenas 5 db por lo que podría
decirse que es imperceptible. El suelo si podría tener modificaciones pues es
necesario perforar cierta profundidad para asegurar la seguridad de los
aerogeneradores. Hablando en un futuro el factor biótico negativo podrían ser los
residuos que generen piezas de aerogeneradores pues algunas piezas tienen una
vida útil de 50 años , a pesar de esto son materiales que pueden entrar en un ciclo
de reciclaje para evitar contaminación. En el aspecto de estética tampoco es un
contaminante para la vista pues son aerogeneradores basados en un diseño
dinámico y biomimético atractivo a la vista.
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