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Retos de las ciencias administrativas desde las economías emergentes: Evolución de sociedades
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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.
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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
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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
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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
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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?
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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
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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
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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.
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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).
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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.
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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
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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.
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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