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Retos de las ciencias administrativas desde las economías emergentes: Evolución de sociedades Página 1 Las energías renovables: Evolución de las sociedades. Angelina González Rosas*, Juan Marcelo Miranda* Universidad Tecnológica de Tulancingo Tulancingo, Hidalgo. México. Email: [email protected] Teléfono: (775) 7558210 ext. 26 Resumen: En la actualidad la contaminación del medio ambiente y el calentamiento global asociado con el uso de combustibles fósiles, está obligando a la sociedad en general a la búsqueda de combustibles alternativos que provean de algún tipo de energía. Los altos índices de contaminación son la preocupación latente que hoy día tienen los representantes de los organismos gubernamentales, industriales y de investigación de todo el mundo, provocado principalmente por la sobre explotación de los recursos naturales, y el uso indiscriminado de los combustibles fósiles, sin dejar de tomar en cuenta la alta generación de desechos sólidos como es sabido, esta problemática está afectando al desarrollo sustentable de los países sean o no industrializados. Situación que hace reflexionar a la sociedad a buscar alternativas que disminuyan estos índices, sin tener que prescindir de las comodidades que la tecnología brinda a la sociedad, coadyuvando en la mitigación del impacto negativo en el ambiente a través de la utilización de las energías alternas que nos brinda la naturaleza misma, como el sol, el aire, el agua y la biomasa siendo estas la mejor alternativa de desarrollo sustentable. Palabras clave: Energías Renovables, Evolución, Sociedades

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Retos de las ciencias administrativas desde las economías emergentes: Evolución de sociedades

Página 1

Las energías renovables: Evolución de las sociedades.

Angelina González Rosas*, Juan Marcelo Miranda*

Universidad Tecnológica de Tulancingo

Tulancingo, Hidalgo. México. Email: [email protected]

Teléfono: (775) 7558210 ext. 26

Resumen: En la actualidad la contaminación del medio ambiente y el calentamiento global

asociado con el uso de combustibles fósiles, está obligando a la sociedad en general a

la búsqueda de combustibles alternativos que provean de algún tipo de energía. Los

altos índices de contaminación son la preocupación latente que hoy día tienen los

representantes de los organismos gubernamentales, industriales y de investigación de

todo el mundo, provocado principalmente por la sobre explotación de los recursos

naturales, y el uso indiscriminado de los combustibles fósiles, sin dejar de tomar en

cuenta la alta generación de desechos sólidos como es sabido, esta problemática está

afectando al desarrollo sustentable de los países sean o no industrializados.

Situación que hace reflexionar a la sociedad a buscar alternativas que disminuyan estos

índices, sin tener que prescindir de las comodidades que la tecnología brinda a la

sociedad, coadyuvando en la mitigación del impacto negativo en el ambiente a través

de la utilización de las energías alternas que nos brinda la naturaleza misma, como el

sol, el aire, el agua y la biomasa siendo estas la mejor alternativa de desarrollo

sustentable.

Palabras clave: Energías Renovables, Evolución, Sociedades

Capítulo 11. Ingeniería y Gestión de Sistemas

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Antecedentes:

El abuso y mal uso de los combustibles fósiles ha traído consecuencias catastróficas

como la contaminación del medio ambiente, los cambios climáticos y el calentamiento

global, ello ha obligado a la búsqueda de combustibles alternativos (Omar Solorza-

Feria, 2008). La energía renovable es la energía generada a partir de los recursos

naturales como el agua, las fuentes de luz del sol, el viento, la lluvia, las mareas, la

geotérmica y la biomasa. Las fuentes renovables de energía continua, son de

reposición natural en un período corto de tiempo. La energía renovable tiene un papel

importante en la industria, las empresas y los hogares como la provisión de acceso a la

energía moderna para los miles de millones de personas en los países en desarrollo

que siguen dependiendo de fuentes más tradicionales de energía.

Cada vez que sobre un determinado sistema se realiza un trabajo acompañado de una

modificación, sea de su posición, movimiento propio, o incluso de su condición

molecular, por mínima que sea, se le está suministrando energía, a su vez ésta puede

transformarse continuamente una en otra; así la energía calorífica puede transformarse

en energía cinética, lo mismo que la energía mecánica puede convertirse en energía

térmica; el calor puede transformarse en reacción química y, a la inversa, una reacción

química puede procurar calorías. La energía eléctrica se transforma continuamente en

energía mecánica o en energía calorífica y la energía nuclear, únicamente, la

desintegración del átomo engendra calorías, pero sin que lo contrario sea posible.

Cuando se transforma en trabajo, la energía utilizada pierde siempre cierto porcentaje

de su capacidad: hay una pérdida en la modificación, el rendimiento no es integral. En

el conjunto del universo existe degradación constante de la energía. Entre las energías

básicas potenciales, se distinguen principalmente: la energía mecánica, térmica o

calorífica, eléctrica, nuclear o atómica y la química.

Las fuentes de energía no renovables son aquellas cuya velocidad de consumo es

mayor que la de su regeneración, lo que, consecuentemente, puede provocar su

agotamiento, este es el caso de los combustibles fósiles como el carbón, petróleo y gas

natural, al igual que los minerales.

Retos de las ciencias administrativas desde las economías emergentes: Evolución de sociedades

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Durante muchos años se han utilizado recursos no renovables como fuentes de

energía; hoy día se estima que, de seguir un ritmo de consumo similar al actual, las

reservas de combustibles fósiles se agotarán en un plazo de entre 50 y 100 años como

máximo (swisscontact, 2002).

Las fuentes de obtención de energías sin destrucción del medio ambiente, que han sido

investigadas y desarrolladas en las últimas décadas, son: eólica, solar, geotérmica,

biomasa y la del agua.

Fuentes de energía renovable

Las fuentes de energía renovables son aquellas que proceden del flujo de energía que

recibe continuamente la Tierra, y que tiene su origen en el Sol, la diferente distribución

de la energía solar en la atmósfera influye a sí mismo en el movimiento de las masas de

aire. Cuando el aire se calienta tiende a subir y es rápidamente sustituido por aire más

frío, fenómeno que constituye el origen de los vientos, por consiguiente, la energía

eólica, o energía contenida en el viento es una forma indirecta de la energía solar y, por

tanto de naturaleza renovable.

El aprovechamiento de la energía solar se puede acometer bajo dos puntos de vista

bien diferenciados: la conversión térmica o aprovechamiento del calor contenido en la

radiación solar, y la conversión eléctrica o aprovechamiento de la energía luminosa

(fotones) de la radiación solar para generar directamente energía eléctrica (efecto

fotovoltaico).

Otra parte de la energía solar que penetra en la atmósfera es absorbida por las plantas

verdes para su crecimiento, que la almacenan en forma de energía química, este es el

primer eslabón de lo que se conoce como energía de la biomasa, se extiende

posteriormente a todos los seres vivos e inevitablemente está contenida en los

diferentes residuos orgánicos que aquellos generan.

Por su parte, la energía contenida en el interior de la Tierra o energía geotérmica tiene

su origen remoto en el Sol, en ocasiones se considera esta fuente de energía como no

renovable dado que no es debida al flujo energético continuo procedente del exterior de

la Tierra. Sin embargo, la continua disipación de la misma debida, entre otras razones a

Capítulo 11. Ingeniería y Gestión de Sistemas

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la fricción de las rocas internas de la corteza terrestre, hace que su flujo se puede

considerar prácticamente inagotable por lo que se estudia como fuente renovable.

Cuando el agua de mar absorbe la energía solar, se evapora y pasa a la atmósfera. Por

otra parte, después de un cierto tiempo vuelve a caer en forma líquida o sólida

acumulándose a diferentes alturas sobre la Tierra. La energía potencial que poseen

estas masas de agua situadas a cierta altura se transforma en energía cinética al

precipitarse hacia más bajas; a la energía contenida por el agua en las condiciones

citadas se le denomina energía hidráulica y se trata, evidentemente, de una fuente

renovable de origen solar. Finalmente, la acción sobre los océanos de las fuerzas

gravitatorias de la Luna, del calor solar y de los vientos origina, respectivamente, tres

manifestaciones de la energía del mar: mareas, gradientes térmicas y olas que debido a

los fenómenos implicados se pueden considerar a sí mismos energía renovable. La

figura 1, muestra la presencia de las energías renovables en la tierra (Swisscontact,

2002).

Fig. 1 Los diferentes tipos de energías renovables

Desafíos y oportunidades

La energía ha llegado a convertirse en una magnitud indicativa de primer orden,

verdadera moneda universal que cuantifica el grado de desarrollo tecnológico y

capacidad económica de los países, cuya tendencia ha sido el incremento en los

últimos dos siglos a partir de la revolución industrial en donde empezó a utilizarse

Retos de las ciencias administrativas desde las economías emergentes: Evolución de sociedades

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grandes cantidades de energía, hecho que ha significado una disminución considerable

en las reservas del petróleo, del gas natural y del carbón, de acuerdo a estudios

científicos, las reservas de petróleo se prevé alcancen para aproximadamente 40 años

más, en el caso del gas para 60 años y para el carbón aproximadamente 120 años

(Junta de Castilla y León, 2002), por ello la necesidad es, buscar energías alternas que

los sustituyan.

En el siglo pasado los beneficios sociales derivados del uso de la energía superaron las

expectativas pues el avance tecnológico permitió que los países del primer mundo

incrementaran su participación en los mercados, además el desarrollo y la contribución

de los países considerados del tercer mundo en la producción y consumo de artículos

que impactan o que repercuten negativamente en el ambiente.

Alrededor de 1,5 millones de personas en todo el mundo aún carecen de acceso a la

electricidad, y aproximadamente 2600 millones dependen de la madera, paja, carbón o

estiércol para cocinar sus comidas diarias (RENN21, 2010), lo que demuestra que la

energía barata que es generada por el medio ambiente, es necesaria. La producción, el

desarrollo social y la economía que generan las energías renovables, en particular la

biomasa, pueden proporcionar el desarrollo económico y las oportunidades de empleo

en los lugares más vulnerables, especialmente en las zonas rurales, que tienen muy

pocas oportunidades de crecimiento económico. En este momento hay muchas

tecnologías de energía renovable que suministra la energía del sol, del viento, el agua,

las olas, el subsuelo, microorganismos, plantas, estiércol, lodos, residuos orgánicos

domésticos y demás, los biocombustibles son una excelente alternativa que produce

energía, entre las que se encuentran el biogás, biodiesel y bioetanol. Sin embargo, los

biocombustibles serán una alternativa viable sólo si proporcionan una ganancia neta de

energía, con beneficios ambientales, que sean económicamente competitivo y que

pueda producirse en grandes cantidades, sin afectar el suministro de alimentos (J. Hill,

2006).

Se estima que cada año la superficie de la tierra recibe aproximadamente 1017 Wh de

energía solar. El consumo de la energía humana corriente en todo el mundo se estima

en 13 × 1012 Wh por año (Scheller, 2010). Evidentemente, hay suficiente energía

disponible en una hora de luz solar mundial para satisfacer las necesidades humanas

Capítulo 11. Ingeniería y Gestión de Sistemas

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de energía durante un año. Una parte sustancial de esta energía solar se almacena en

forma de biomasa.

Energía para el desarrollo sostenible

Considerando que la seguridad energética es indispensable para el desarrollo humano,

el crecimiento económico y sostenible de los países, es necesario que la tecnología se

desarrolle con el beneficio de las energías renovables.

En la Segunda Cumbre de las Américas, celebrada en Santiago, Chile, en 1998, los

Jefes de Estado y de Gobierno reconocieron que el desarrollo de vínculos de energía

entre los países y la intensificación del comercio en el sector energético fortalece la

integración regional, contribuye al desarrollo sostenible de los países y mejora la

calidad de vida de los pueblos. En la Tercera Cumbre de las Américas, celebrada en

Quebec, en 2001, los países se comprometieron a crear iniciativas de energía

renovable, promover la integración energética y mejorar los marcos regulatorios y su

aplicación, promoviendo al mismo tiempo los principios del desarrollo sostenible.

Finalmente, en el trigésimo séptimo período ordinario de la Asamblea General de la

OEA, celebrado en Panamá en 2007, los Estados Miembros de la OEA, en forma

inequívoca, reconocieron como una meta esencial la necesidad de generar y fortalecer

los mercados regionales para el uso de energía más limpia y renovable, así como el

intercambio de información y experiencias relacionadas con la energía sostenible para

lograr el desarrollo sostenible de nuestro Hemisferio (Cumbre de las Américas 2009).

Las energías renovables podrían solucionar muchos de los problemas ambientales,

como el cambio climático, los residuos radiactivos, las lluvias ácidas y la contaminación

atmosférica.

Resultados

De acuerdo a las últimas estadísticas, se estima que la población mundial aumentará

en un 39% en los próximos 40 años, como se aprecia en la figura 2, entonces es

conveniente preguntarse ¿Con qué recursos contarán estas personas?, ¿Qué calidad

de vida tendrán? y ¿Qué condiciones ambientales tendrá el planeta?

Retos de las ciencias administrativas desde las economías emergentes: Evolución de sociedades

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Fig.2 Índice de crecimiento poblacional1

En la tabla 1, se muestra la población mundial a noviembre del 2010, para finales de

2011, la población mundial ya rebasaba los 7,000 millones de personas.

Tabla 1. Población mundial a noviembre de 2010.

La población mencionada en la tabla 1, consume al 7 de noviembre de 2011 la energía

que se presenta en la figura 4.

Fig.4 Energía que se consume a nivel mundial

2

1 Fuente: Haub, Cuadro de datos de la población mundial 2010 (Washington, DC: Population Reference Bureau, 2010).

(www.`prb.org/SpanishContent/Article/2010).

2 Fuente: Haub,Cuadro de datos de la población mundial 2010 (Washington, DC: Population Reference Bureau, 2010). (www.prb.org/SpanishContent/Article/2010).

Indicador Mundo Países más desarrollados

Países menos desarrollados

Países menos desarrollados

(menos China)

Población: 6.892.319.000 1.236.646.000 5.655.673.000 4.317.559.000

Capítulo 11. Ingeniería y Gestión de Sistemas

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Como se puede observar, el crecimiento demográfico exige la utilización cada vez

mayor de energía generada por combustibles fósiles y aún muy poco porcentaje de

utilización de energías renovables, esta situación está ocasionando el desequilibrio del

planeta, al generarse grandes cantidades de desechos sólidos como bolsas de plástico,

botellas de PET y vidrio, latas de aluminio, pilas, teléfonos celulares, entre otros, que no

se sabe qué hacer con ellos, entre los problemas ambientales que generan está: la

proliferación de fauna nociva, la desertificación de suelos, la contaminación de los

mantos acuíferos, la lluvia ácida, el calentamiento global, los gases efecto invernadero y

el cambios climatológicos, entre otros.

Muchas tecnologías están siendo estudiadas en los últimos años para aprovechar al

máximo estas energías, los investigadores de todo el mundo tratan de buscar mejores

alternativas que mitiguen la degradación ambiental, pero es un hecho que por sí solos

no alcanzaran las metas propuestas por los organismos gubernamentales encargados

del seguimiento y control de estos parámetros; sólo se logrará el objetivo si se trabaja

en equipo, es decir: el Gobierno, el Sector Productivo y las Instituciones de Educación.

Las Universidades Tecnológicas desde su creación 1991 se han preocupado por

preparar alumnos que beneficien al sector productivo y a la sociedad en general. El

reto de estas Instituciones de Educación Superior consiste en formar profesionales que

representen el detonador de desarrollo que el país requiere con respecto a las Energías

Renovables.

Tienen como objetivo, desarrollar la educación universitaria tecnológica, mediante la

ejecución de acciones académicas y de vinculación con el sector productivo de bienes y

servicios, que promuevan el desarrollo del individuo y de la sociedad mediante el

aprovechamiento eficiente de la energía que los recursos naturales proveen.

Los ingenieros en Energías Renovables cuentan con conocimientos técnicos, prácticos

y científicos en el uso y aprovechamiento de la energía, así como la aplicación de los

recursos renovables, con el objetivo de proponer la implementación de alternativas de

solución a los problemas que los procesos productivos enfrentan al utilizar combustibles

fósiles, con respecto a la generación de residuos, gases o partículas contaminantes.

Retos de las ciencias administrativas desde las economías emergentes: Evolución de sociedades

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Entre los retos que como institución educativa se tiene es el de fomentar el

aprovechamiento de fuentes renovables de energía y biocombustibles, técnica,

económica, ambiental y socialmente viables, México debe aprovechar el potencial

energético proveniente del sol, viento, agua y de la biomasa. Este potencial abre una

gran oportunidad para contribuir a nuestra seguridad energética, a la vez, participar en

el esfuerzo global del combate al cambio climático, situación que se ha convertido en un

desafío. No podemos quedarnos con los brazos cruzados mientras el futuro del planeta

está en juego, se tiene una gran responsabilidad con las generaciones presentes y

futuras, para dejarles un mundo mejor al que hemos recibido de nuestros padres, a fin

de que nuestros hijos y posteriormente sus hijos tengan mejores oportunidades de vivir

en un planeta socialmente sustentable.

En los dos años que tiene la Ingeniería en Energías Renovables hay tres generaciones

con las cuales se ha logrado realizar proyectos referentes a:

Diagnóstico del uso y eficiencia de la energía eléctrica, en diferentes casa

habitación y empresas de la región, donde los estudiantes llevan a cabo su

estadía.

Instalación de un calentador solar, para la cafetería de la Universidad (ver figuras

5 y 6).

Instalación de paneles solares en la Universidad Tecnológica de Tulancingo,

alumnos y profesores. (ver figuras 7 y 8).

Cálculo para la instalación de paneles solares para la electrificación de la

comunidad del Xoconostle (Héctor Mote, 2010). (ver figuras 9 y 10).

Desarrollo de colectores solares para el análisis de captación de radiación solar

(ver figuras 11 y 12).

Estudio del potencial eólico en el Rancho Santa María (Angelina González,

2011). (ver figuras 13 y 14)

Estudio de factibilidad para la adquisición, instalación y puesta en marcha de una

estación meteorológica en el Rancho Santa María (Juan Marcelo Miranda, 2011).

Diseño de un biodigestor para la obtención de biogás y su conversión en energía

eléctrica, el resultado es la electrificación inicial del rancho Santiago (Carlos

Arturo Alarcon, 2011).

Capítulo 11. Ingeniería y Gestión de Sistemas

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Diseño y construcción de un calentador solar plano para la empresa DICSE

(Patricia Simón B, 2011). (ver figuras 15 y 16)

Implementación de un sistema fotovoltaico de 10 kW en integradora de

productos del campo de Hidalgo, S.A. de C.V., 2ª. Etapa en construcción.

Se ha llevado a cabo la vinculación con instituciones como CONAGUA, para el

análisis y determinación de parámetros necesarios para la instalación de

estaciones meteorológicas, con el Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE),

determinar las condiciones y necesidades para el cálculo de un parque eólico

que permita determinar la cantidad de aerogeneradores que distribuyan la

energía eléctrica necesaria para el control del proceso de fabricación en una

empresa productora de hongos setas.

Así mismo se está llevando a cabo el estudio del potencial energético mediante

de generación de desechos sólidos orgánicos de la región de influencia de

Tulancingo, Hgo., para el aprovechamiento de la biomasa.

Fig. 5 Instalación de calentador solar

Fig. 6 Instalación de tanque colector de agua

Fig. 7 Desarrollo de instalación de paneles

solares alumnos

Fig. 8 Instalación paneles solares en

Centro de Desarrollo.

Retos de las ciencias administrativas desde las economías emergentes: Evolución de sociedades

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Fig. 9 Instalación de paneles solares

Fig. 10 Vista final del proyecto

Fig. 13 Estudio de potencial eólico alumnos

Fig. 14 Estudio de potencial eólico con experto

Alemán3

Fig. 14 Construcción de colector solar

Fig. 15 Construcción colector solar

Fig. 15 Construcción de calentador solar plano

Fig. 16 Calentador solar plano

3 Experto Alemán Dr. Roft Strenziok de la Universidad de Rostock, Alemania

Capítulo 11. Ingeniería y Gestión de Sistemas

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Conclusiones El Programa Educativo de Energías Renovables que oferta la Universidad Tecnológica

de Tulancingo perteneciente a la Coordinación General de Universidades Tecnológicas

es de gran impacto para el desarrollo sustentable del Estado de Hidalgo y del país,

pues permitirá que la aplicación del conocimiento que adquieren los nuevos

profesionistas en esta disciplina incida en la sustentabilidad de la región, siendo

congruente con el objetivo para el cual esta Ingeniería se apertura, los alumnos

desarrollarán las competencias para eficientar procesos productivos, mitigar el impacto

negativo al ambiente, mediante la propuesta de uso de biocombustibles o bien a través

de la reutilización y reciclado de los desechos sólidos que vierten las empresas y la

sociedad. Asimismo, tiene la flexibilidad de interactuar con otras disciplinas como: la

Química, Mecatrónica, Electrónica, Ingeniería Industrial, Biología, Administración,

Mantenimiento, Tecnologías de la Comunicación, entre otras, para maximizar el

aprovechamiento del potencial energético que las energías: solar-térmica, solar-

fotovoltaica, eólica, hidráulica y biomasa que la región pueda proporcionar al entorno de

estudio.

Retos de las ciencias administrativas desde las economías emergentes: Evolución de sociedades

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Referencias

Angelina González, M. M. (2011). Estudio de Potencial eólico para Rancho Santa María. Tulancingo, Hgo.: Universidad Tecnológica de Tulancingo.

Carlos Arturo Alarcon, A. O. (2011). Diseño de un biodigestor para la obtención de biogás y su conversión en energía eléctrica. Tulancingo, Hgo.: Universidad Tecnológica de Tulancingo.

Héctor Mote, H. E. (2010). Implementación de un Sistema Fotovoltaico de 10 kW en Integradora de Productos del campo de Hidalgo, SA de CV. Cuautepec: Universidad Tecnológica de Tulancingo.

J. Hill, E. N. (2006). Environmental, economic and energetic costs and benefits of biodiesel and ethanol biofuels. pp. 11206-11210: Proceedings of the National Academy of Sciences 103.

Juan Marcelo Miranda, A. G. (2011). Análisis de Factibilidad para la instalción de estación meteorológica en Rancho Santa María. Tulancingo, Hgo.: Universidad Tecnológica de Tulancingo.

Junta de Castilla y León, U. d. (2002). Curso Provincial de Energías Renovables: Biomasa. Valladolid, España: Universidad de Valladolid.

Omar Solorza-Feria, E. R.-L.-V. (2008). Energías Renovables Biológicas-Hidrógeno-Pilas de combustible. Ecatepec, Edo. de México, México: Tecnológico de Estudios Superiores de Ecat.

Patricia Simón B, J. M. (2011). Diseño y construcción de un calentador solar plano para la empresa DICSE. Tulancingo, Hgo.: Universidad Tecnológica de Tulancingo.

RENN21. (2010). Renewable Energy Policy Network for the 21st Century. Paris: Renewable, pp78.

Scheller, H. V. (2010). The Joint BioEnergy Institute (JBEI): Developing New Biofuels by Overcoming. California, EE UU: Postprints, Multi-Campus.

swisscontact. (2002). Manual Energía y Energía Renovable. Peru: Swisscontact.

Swisscontact. (2002). Manual Energía y Energías Renovable. Perú: Swisscontact. pp. 6