Download - CDP+++ Módulo 4 Clase 4 H. T. Odum
Energía y EcoTecnologíaModulo 4 del CDP+++PDC
++
+Dedicamos este módulo a la madre y el padre de la Permacultura Integral: Dana Meadows y Howard Odum, dos originales pioneros que han ayudado
a la humanidad ha hacer grandes progresos en el entendimiento del
pensamiento sistémico, en los cuatro cuadrantes.
Howard T. Odum estudió con mucho detalle los flujos de energía y sus interacciones en sistemas complejos, creando un simple lenguaje de patrones
que sirve para realizar modelos para entender el funcionamiento de los ecosistemas en profundidad.
Este lenguaje incluye componentes visibles e invisibles del sistema, teniendo en cuanta desde la economia humana, hasta los procesos minerales o
climatológicos.
Odum también propuso una nueva y provocadora ley de la termodinámica que incluye la vida. En está clase exploraremos las bases de su trabajo y por qué es
una base esencial de la Permacultura Integral.
Clase M4.4Odum
M4.4 Howard Odum * Pionero de Ecología de Sistemas
Importancia de la Teoría
Biografía de Odum
Emergy
Las leyes 4ª y 5ª
Corolarios y Aplicaciones
M4.4 Howard Odum * Pionero de Ecología de Sistemas
Importancia de la Teoría
Biografía de Odum
Emergy
Las leyes 4ª y 5ª
Corolarios y Aplicaciones
Importancia de la Teoría + Experiencia:Chefs y Seguidores de Recetas
Porqué conocen la TEORÍA (la química y física de los ingredientes) íntimamente
+ tienen mucha, variada y minuciosa EXPERIENCIA en aplicarla
Aristoteles: El problema es que los jóvenes conocen la teoría pero no tienen experiencia, y los viejos tienen experiencia y se han olvidado la teoría.
Las dos JUNTAS son esenciales.
Los grandes Chefs no siguen recetas:
las crean e improvisan
Ciclo de Diseño
Ciclo de Aprendizaje
7 Principios Energéticos4 Leyes de la Termodinámica + 3 Adicionales de Odum
1. Principio cero de la energética Si dos sistemas termodinámicos A y B están en equilibrio térmico y B a su vez está en equilibrio térmico con el sistema termodinámico C, entonces A y C están en equilibrio térmico.
2. Primer principio de la energética El incremento de energía interna de un sistema es igual a la cantidad de energía aportada al sistema por calentamiento menos la cantidad de energía entregada por el sistema en forma de trabajo sobre su entorno.
3. Segundo principio de la energética La entropía total de cualquier sistema termodinámico aislado tiende a aumentar en el tiempo, aproximándose a su valor máximo.
4. Tercer principio de la energética A medida que un sistema se acerca al cero absoluto de temperatura, todos los procesos cesan y la entropía del sistema alcanza su valor mínimo o cero en el caso de un sustancia cristalina perfecta.
7 Principios Energéticos4 Leyes de la Termodinámica + 3 Addicionales de Odum
1. Cuarto principio de la energética En el campo de la energética ecológica, H.T. Odum considera la máxima potencia como el cuarto principio de la energética. El propio Odum propuso el principio de máxima adquisición de potencia (Maximum empower) como corolario del principio de máxima potencia y consideró que éste describía las tendencias auto-organizativas evolucionarias.
2. Quinto principio de la energética El factor de calidad de la energía se incrementa jerárquicamente. Basándose en estudios de la cadena alimentaria ecológica, Odum propuso que las transformaciones energéticas forma unas series jerárquicas que se miden por el incremento de transformidad (en inglés transformity) (Odum 2000, p.246). Los flujos de energía desarrollan redes jerárquicas en las cuales, los nuevos flujos energéticos entrantes interactuan y son transformados mediante trabajo en formas de energía de mayor calidad que realimentan acciones amplificadoras, ayudando a maximizar la potencia del sistema (Odum 1994, p.251)
1. Sexto principio de la energética Los ciclos de la materia tienen patrones jerárquicos medibles mediante el ratio emergía/masa que determina su zona y frecuencia de pulso en la jerarquía energética (Odum 2000, p.246). M.T. Brown y V. Buranakarn escriben: Generalmente, la emergía/masa es un buen indicador de la reciclabilidad, teniendo los materiales más reciclables un mayor ratio emergía/masa (Brown & Buranakarn 2003, p.1)
Y la teória de la Energía es MUY importante por
ser bastante contra-intuitiva
Y en lo que esta BASADA nuestra sociedad
xxx Mira!! Ref: Crash Course de Chris Materson
Leyes de la TermodinámicaLeyes de la Termodinámicao “Leyes de la Energía”o “Leyes de la Energía”
1.1.Conservación de Conservación de EnergíaEnergía
Leyes de la TermodinámicaLeyes de la Termodinámicao “Leyes de la Energía”o “Leyes de la Energía”
1.1.Conservación de Conservación de EnergíaEnergía
2.2.Entropía Entropía
Leyes de la TermodinámicaLeyes de la Termodinámicao “Leyes de la Energía”o “Leyes de la Energía”
Aceleración de la EntropíaAceleración de la Entropía
Por
más transformaciones de energía de una forma a otra
y más ineficacia (pérdidas en calor)en las transformaciones
Leyes de la TermodinámicaLeyes de la Termodinámicao “Leyes de la Energía”o “Leyes de la Energía”
¿La Vida?¿La Vida?
Thanatos
Eros
La Diosa Madre
antiguamente era una representación de la Vida-Muerte
las madres matan y se comen a los más débiles...
Y TAMBIÉN
defienden ferozmente a sus crías
Aristoteles: El problema es que los jóvenes conocen la teoría pero no tienen experiencia, y los viejos tienen experiencia y se han olvidado la teoría.
Y la teoría a menudo esta MUY adelantada con respecto a la práctica
Leyes de la TermodinámicaLeyes de la Termodinámicao “Leyes de la Energía”o “Leyes de la Energía”
¿La Vida?¿La Vida?Teoría del CaosTeoría del Caos
Fractales,
atractores
El Patrón de Sucesión NaturalEl Patrón de Sucesión Natural
Aumento de la Vida / Eficencia / FertilidadAumento de la Vida / Eficencia / Fertilidad> dirección general de la Evolución> dirección general de la Evolución
El trabajo de Howard Odum
proporciona un marco teórico y una herramienta conceptual
Que ha sido crítica en el desarrollo del concepto de permacultura.
Una historia de vida y muerte.
= una historia de economía energética.
M4.4 Howard Odum * Pionero de Ecología de Sistemas
Importancia de la Teoría
Biografía de Odum
Emergy
Las leyes 4ª y 5ª
Corolarios y Aplicaciones
1924, Chapel Hill, Carolina del Norte
2002, Gainesville, Florida
Howard T. Odum“Puede que, igual que se ha atribuido a
culturas pasadas, las personas encuentren otra vez gloria en ser un agente de la
naturaleza”
Odum fue un cientifico, profesor y agente de la naturaleza, un permacultor integral
“Si queremos retener y utilizar con eficacia la increible complejidad del conocimiento
humano desarrollado en el siglo 20, necesitamos conceptos unificadores para
consolidar el entendimiento de los diferentes sistemas y simplificar la enseñanza de los
principios generales
Odum desarrollo gran parte de su trabajo junto con su
hermano Eugene, biólogo y también un pionero en ecología de sistemas
Juntos escribieron el primer libro de texto sobre
ecología!
Puedes buscar a “Eugene Odum” en el libro-e http://permaculturescience.org y
ver una entrevista con él (en ingles)
Odum dejó un increible legado en muchos campos asociados con la ecología, los sistemas y la energía.
Estudió ecosistemas en todo el mundo y fue pionero en el estudio de diversas areas, algunas de las cuales son ahora campos diferenciados de investigación.
Modelos ecológicos (Odum 1960a);
Ingenieria ecológica (Odum et al. 1963);
Economía ecológica (Odum 1971);
Ecología estuárica (Odum and Hoskins 1958);
Ecología de los sistemas tropicales (Odum and Pidgeon 1970);
Teória general de sistemas
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Energía
Es la habilidad para realizar trabajo...Y el TRABAJO se define cómo cualquier transformación útil de la Energía.
…en la mayoría de los tipos de trabajo, un tipo de energía es transformado en otro tipo. Con algo de esa energía que se va en formas que no se pueden
utilizar para realizar más trabajo (normalmente calor).
Proceso de transformación
de energía
FUENTES de Energía
Energía SolarEnergía EólicaEnergía GeotérmicaEnergía MarealEnergía BiomasaEnergía hidroeléctricaEnergía NúclearCombustibles fósiles
Potencialy Cinética+ mezclas
FORMAS de energía
• Energía Térmica,• Energía Química• Energía Electrica• Energía Radiante• Energía Nuclear• Energía Magnética• Energía Elástica• Energía Sonora• Energía Mecánica• Energía Luminosa• Masa (E=mc²)
En la clase 4.6 Veremos en profundidad las Fuentes de Energía Renovables
No todas las formas de energía son equivalentes...
Térmica = electríca = química = …. X X X
En su capacidad para realizar trabajo
No toda la energía tiene la misma calidad
convertibilidadflexibilidad
Facilidad de transporte concentración
Para poder comparar necesitamos otro concepto de energía
InputEmergy
A Output Emergy = A + B + C
TransformationProcess
InputEmergy
BInput
EmergyC
Emergy: la energía (de un tipo) requerida directa e indirectamente para hacer algo
Expresada normalmente en
energía solar
Unidades: Julios solares o emjulios (sej)
Intensidades Emergéticas
InputEmergy
A Output Emergy = A + B + C
TransformationProcess
InputEmergy
BInput
EmergyC
La relación entre la emergía utilizada y
la emergía resultante
Cuanto + bajo sea el valor >> + eficiente es el
proceso
Expresadas en: - sej/J ------> transformidades - sej/g ------> Emergía específica - sej/$ ------> emdolares
Solar transformities
Sunlight 1Plant production 6.700Wood 36.000Coal 67.000Oil 90.000Electricity 300.000
Solar emjoules per J oule
(sej/ J )
Hacen falta 300.000 emjulios para producir
un julio de energía eléctrica
Por ej.Por ej.
InputEmergy
A
InputEmergy
B
InputEmergy
C
Total Emergy Input= 10.8 E 24 sej/yr
Production Consumption$
$
People
Gross Domestic Product10.4 E12 $
Total Emergy = 10.8 E24 sej/ yr = 1.0 E12 sej/ $ GDP 10.4 E12 $/yr
Por ej.
Utilizando un factor de conversión podemos
expresar el emergy en su equivalente
económico
Cada dólar de la economía de EEUU tiene una energía
incorporada de 1xE12 sej.
Soporte del medio a la economía humana...
A traves de la evaluación emergética (síntesis emergética) podemos:
evaluar la fortaleza y la eficiencia de un sistema,
comparar entre alternativas de desarrollo
Averiguar cual es la forma más eficiente de utilizar un recurso
y sobre todo nos da la capacidad de analizar sistemas complejos integrando los recursos económicos y los recursos naturales “gratuitos”.
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Importancia de la Teoría
Biografía de Odum
Emergy
Las leyes 4ª y 5ª
Corolarios y Aplicaciones
Los sistemas maximizan la potencia: 1) Desarrollando almacenes de energía de alta calidad, 2) utilizando la energía almacenada para incrementar la entrada de nueva energía, 3) reciclando materiales a medida que se necesitan, 4) organizando mecanismos de control que mantienen el sistema adaptado y estable,5) estableciendo intercambios para los materiales necesarios, 6) Contribuyendo con trabajo para el sistema superior
Cuarta Ley de La Termodinámica
Principio de máxima potencia
<<< Puedes hacerte una idea de que podría representar este diagrama para la próxima clase??
Este es el trabajo de Odum
>> 5ª Ley: todos los sistemas se organizan jerarquicamente
Los sistemas maximizan la potencia: 1) Desarrollando almacenes de energía de alta calidad, 2) utilizando la energía almacenada para incrementar la entrada de nueva energía, 3) reciclando materiales a medida que se necesitan, 4) organizando mecanismos de control que mantienen el sistema adaptado y estable,5) estableciendo intercambios para los materiales necesarios, 6) Contribuyendo con trabajo para el sistema superior
Cuarta Ley de La Termodinámica
Principio de máxima potencia
Cuarto principio de la energía. En el campo de la energética ecológica, H.T. Odum considera la máxima potencia como el cuarto principio de la energética.
El propio Odum propuso el principio de máxima adquisición de potencia (Maximum empower) como corolario del principio de máxima potencia y consideró que éste describía las tendencias auto-organizativas evolucionarias.
Los sistemas maximizan la potencia: 1) Desarrollando almacenes de energía de alta calidad, 2) utilizando la energía almacenada para incrementar la entrada de nueva energía, 3) reciclando materiales a medida que se necesitan, 4) organizando mecanismos de control que mantienen el sistema adaptado y estable,5) estableciendo intercambios para los materiales necesarios, 6) Contribuyendo con trabajo para el sistema superior
Cuarta Ley de La Termodinámica
Principio de máxima potencia
Más flores, más larvas Miel, Cera
Polen, nectar, > fruta
Reciclar, hibernar, Swarm
4th Ley de la termodinámicaPrincipio de Máxima Potencia
“Con el tiempo,A traves del proceso de prueba y error han evolucionado patrones complejos de estructuras y procesos...
Los exitosos sobreviven por que utilizan bien los materiales y energías en su propio mantenimiento,
y compiten bien con otros patrones que el azar les interpone.”
H.T. Odum
5th Law de la termodinámicaLa Calidad de la energía se incrementa de
forma jerárquica.Basandose en estudios de la cadena trófica, Odum propuso que las transformaciones energéticas forman una serie jerárquica en la que la transformidad va incrementandose
(Odum 2000, p. 246).
Los flujos de energía desarrollan redes jerarquicas en las que las energías entrantes interactuan y son transformadas en formas de energía de mayor calidad que retroalimentan acciones de amplificación, ayudando a maximizar el poder del sistema”
(Odum 1994, p. 251)
5th Ley...Todos los sistemas están organizados jerarquicamente
Los flujos de energía del universo están organizados en jerarquias de transformación energética.
La posición en la jerarquía energética puede medirse por la cantidad de energía requerida para producir algo.
Ejemplo
La cadenaAlimenticia Humana Basada en el combustible
JerarquíaHolaquía
hierbas
conejo
Aguila
3) y los sub-sistemas se organizan en jerarquias anidadas (holarquias)
2) Los sistemas complejos están a su vez formados por sub-sistemas Holones
Calidad deLa Energia
Cantidad de la energía
Jerarquía de transformación energética
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Importancia de la Teoría
Biografía de Odum
Emergy
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Corolarios y Aplicaciones
¡Aún hay muchas conexiones fertiles por hacer!
El trabajo de Odum aún no ha sidoaplicado para diseñar la economía >> y este es un importante trabajo para la siguiente generación de diseñadores de Permacultura Integral
ej. ¿Que aparecería de integrar los trabajos de Silvio Gessell (M5.2), Howard Odum's + Dana Meadow's (M4.5)? Porqué seguramente descubriríamos cosas importantes....
“Si queremos retener y utilizar con eficacia la increíble complejidad del
conocimiento humano desarrollado en el siglo 20, necesitamos conceptos unificadores para consolidar el
entendimiento de los diferentes sistemas y simplificar la enseñanza de los principios
generales”conocimiento >> principios generales
DavidHolmgre
n
Uso de Energía y RecursosCrecimiento exponencial de la economía.Perdida de BiodiversidadPoblaciónPolución conocimiento >> principios generales
¿Pudiera ser que
necesitabamos todo
ese exceso de energía
para entender
realmente la ingenieria de
la sostenibilida
d?
Para maximizar la potencia de una actividad económica,
recursos locales > utilizados e intercambiados por recursos adicionales.
Ej. Buena tierra plantada con adición de fertilizantes > la gente compra muchos productos.> Buenos beneficios > compra más tierra ineficiente > se repite el proceso muchas veces.
> Sobrevive la gestión exitoda + es copidada por otros.
> Porque su trabajo ayuda a incrementar el consumo energético de toda la economía y sobrevive > sigue “alimentandose” de otros...
Ej.2 – Las muntinacio-nales como eficientes predadoresNO inevitable, solo el buen uso Del patrón
1) desarrollando almacenes de energía de alta calidad 2) utilizando la energía almacenada para incrementar la entrada de nueva energía,
Cada dólar americano $ es equivalente a unos 1,000,000,000,000 Solar emergy joules
4433
Pequeños negocios
empresas
Multinacionales
3) y los sub-sistemas se
organizan en jerarquias anidadas.
2) los sitemas complejos tienen a su vez subsistemas
Jerarquias energéticas ...
1) tienen componentes> nosotros en este nivel >
Contribución de OdumContribución de Odum
Howard Odum (ecologista, – “Energy Basis for Howard Odum (ecologista, – “Energy Basis for Man and Nature”)Man and Nature”)
Una base de la PermaCultura – Una base de la PermaCultura – diploma?!?diploma?!? SU CONTRIBUCIÓN:SU CONTRIBUCIÓN:1.1. Ecosistemas como flujos de energía Ecosistemas como flujos de energía 2.2. Incorporando elementos vivos y non-vivosIncorporando elementos vivos y non-vivos3.3. Incorporando sistemas y economías humanas Incorporando sistemas y economías humanas
como parte integral del mundo natural. como parte integral del mundo natural. Una persona incómoda
> a veces impopular incluso entre los ecologistas...
también desarrolló un “idioma de sistemas” en símbolos
P a t h w a y L i n e : a f l o w o f e n e r g y , o f t e n w i t h a f l o w
o f m a t e r i a l s .
S O U R C E : o u t s i d e s o u r c e o f e n e r g y ; a f o r c i n g f u n c t i o n..
S T O R A G E : a c o m p a r tm e n t o f e n e r g y s to r a g e w i th i n th e s y s te m
s to r i n g q u a n t i ty a s th e b a l a n c e o f i n f l o w s a n d o u t f l o w s
para Diagramas de Flujo (M2)
almacén
origen
idioma de sistemasI N T E R A C T I O N : p r o c e s s w h i c h c o m b i n e s d i f f e r e n t t y p e s
o f e n e r g y f l o w s o r m a t e r i a l f l o w s t o p r o d u c e a n
o u t f l o w i n p r o p o r t i o n t o a f u n c t i o n o f t h e i n f l o w s .
P R O D U C E R : u n i t t h a t c o l l e c t s a n d t r n a s f o r m s l o w - q u a l i t y
e n e r g y u n d e r c o n t r o l i n t e r a c t i o n s o f h i g h e r q u a l i t y f l o w s .
C O N S U M E R : u n i t t h a t t r a n s f o r m s e n e r g y q u a l i t y , s t o r e s i t ,
a n d f e e d s i t b a c k a u t o c a t a l y t i c a l l y t o i m p r o v e i n f l o w
.
consumidor
productor
interacción
Q ui ckTi me™ and aTI FF (LZW) decompressor
are needed to see thi s pi cture.Q ui ckTi me™ and a
TI FF (LZW) decompressorare needed to see thi s pi cture.
almacénproductor consumidor
origen
proceso
Contabilidad emergéticaCosecha de camarones +1092*
Perdidas para la región - 602
Perdidas para Ecuador - 1100
Beneficios para EEUU + 710
* in millones de Em$ por añoQ ui ckTi me™ and a
TI FF (LZW) decompressorare needed to see thi s pi cture.
AccountingAccounting
!Aún hay muchas conexiones fertiles por hacer!
El trabajo de Odum tampoco se a aplicado al diseño de ecologías, >> algo crucial si queremos crear diseños de permacultura integral sostenibles a largo plazo y realmente prósperos. ej. ¿Cómo sería una comunidad internacional “Permacultural” realmente madura?>> "Permacultura" en un sentido general: cualquiera que este trabajando hacía una cultura sostenible.
>
Los sistemas que maximizan la potencia son sistemas que retroalimentan el sistema mayorEj. un arbol utiliza la energía solar para incrementar la extensión de sus hojas... en este procesoel arbol apoya todo el sistema vegetal incrementando los nutrientes, creando unMicroclima estable, ciclando los Nutrientes, Y proporcionando comidapara los animales, así el arbol maximizaSu propia potencia y la potencia delSistema al que pertenece
El gran patrón queMATA IDEAS-BIODIVERSIDAD Y conexión parece ser nuestra INCAPACIDAD para resolver
conflictos
EvitarDemonizar
MinimizarNo
escuchar
Impacientarse
Miedo A discutir
TecnologíasY
conocimiento no adecuados
conocimiento >> principios generales
Y cómo todo esto interactuará con estas otras historias “almacenes de energía de alta calidad” ...
Petroleo
Y cómo todo esto interactuará con estas otras historias “almacenes de energía de alta calidad” ...
Dinero
Source: Wikipedia
Cada pais según sus reservas de oro y moneda extranjera menos su deuda externa. Basado en datos del 2009 de CIA Factbook
Y cómo todo esto interactuará con estas otras historias “almacenes de energía de alta calidad” ...
¿Conocimiento?