Diseños regenerativos para reducir los efectos de la contaminación del aire por el transporte

Introducción

La atmósfera es el resultado de los cambios geológicos que se gestaron en la evolución de nuestro planeta como parte del sistema solar planetario y de la acción continua de los seres vivos. A pesar de que la composición de la atmósfera es más o menos estable, está siempre en equilibrio autótrofo y heterótrofo, así como los diversos fenómenos geoquímicos. El llamado aire puro en realidad no existe puesto que hay un intercambio constante de materia entre los seres vivos, la hidrósfera, la atmósfera y la litósfera. La contaminación de aire tiene una ligera historia, que ya habla del uso de los combustibles fósiles como su causa. Desde muy antiguo los humos, las cenizas, el dióxido de azufre y otros productos de la combustión ordinaria, han sido considerados como una molestia, pero en la actualidad ya no se cree que la contaminación de la atmósfera sea simplemente una incomodidad, se ha adquirido la convicción de que también un peligro para la salud del hombre. Se han dado casos episódicos de intensa contaminación de la atmósfera que han acarreado sin duda aumento de la mortalidad y ciertas enfermedades como las bronquitis agudas, cáncer del pulmón, entre otras. La lucha contra la contaminación de la atmósfera no es posible ya limitarla a los residuos que dejan al quemarse los combustibles ordinarios. Las instalacciones industriales lanzan a la atmósfera emanaciones cada vez mas abundantes, diversas y complejas. El desarrollo contínuo de la industria, el empleo cada dia en mayor escala de motores de combustión interna y la densidad creciente de las poblaciones que respiran una atmósfera contaminada, agudizan cada vez mas el problema y acrecientan la dificultad de resolverlo con eficacia. 2. ATMOSFERA La atmósfera es la envoltura gaseosa.

En este trabajo se quiso estudiar algunas alternativas viables que mediante el diseño regenerativo se pretenden recuperar y disminuir la contaminación atmosférica.

2. Titulo del Trabajo "Diseño regenerativo reducir efectos de la contaminación del aire por el transporte."

3. Objetivo Estudiar algunas alternativas viables que mediante la tecnología del diseño regenerativo, se pretendan recuperar y disminuir la contaminación atmosférica provocada por el transporte.

4. Descripción del trabajo desarrollado

1. Catalizador para los tubos de escape para los vehículos motorizados

¿Qué es un Catalizador? Un catalizador para el automóvil o autocatalizador es el componente activo de un convertidor catalítico. Consiste en un sustrato recubierto de un catalizador de metales preciosos. El sustrato puede ser metálico o un bloque cerámico (la opción más habitual) y miles de canales finos lo recorren. A su vez, los canales están revestidos de un preparado químico o washcoat para aumentar la superficie y mejorar la actividad de los materiales catalizadores. El preparado químico conocido como waschcoat, al mismo tiempo, está recubierto o se combina con una capa muy fina de partículas minúsculas dispersas de metales preciosos, como el platino. La superficie del sustrato no recubierta es de unos pocos metros cuadrados pero, después de ser recubierto con el soporte, aumenta hasta alcanzar una superficie equivalente a tres o más campos de fútbol. Este hecho hace que aumente significativamente la superficie del catalizador de metales preciosos que debe entrar en contacto con los gases de escape, y esa es una de las razones por las que los autocatalizadores trabajan con tanta rapidez después del encendido del motor del vehículo. El autocatalizador se encapsula en una carcaza de acero inoxidable para crear un convertidor catalítico que se instala en el tubo de escape del vehículo, por lo general lo más cerca del motor posible ¿Qué hace un catalizador? Los autocatalizadores reducen la contaminación generada por los vehículos en más de un 90%. Incluso los mejores motores existentes actualmente no queman todo el combustible que utilizan y, por lo tanto, generan gases de escape que contienen HC y CO a causa de la combustión incompleta del combustible y el aire. Otras reacciones colaterales de la combustión son la oxidación del nitrógeno (N2) a partir de la entrada de aire en el motor para la creación de óxido de nitrógeno (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2), conocidos conjuntamente como NOX. Un autocatalizador instalado en la salida del motor disminuiría las emisiones contaminantes oxidándolas o reduciéndolas a dióxido de carbono (CO2), agua (H2O) y nitrógeno inocuos.

Figura1. Sistema catalizador a salida del tubo de escape

Fuente: Catalysts, Johnson Matthey

¿Cómo funciona el catalizador? Los metales del grupo del platino (principalmente el platino, el paladio y el rodio) provocan activamente las reacciones químicas que controlan las emisiones. Igual que con todos los catalizadores, estos metales no se consumen en las reacciones que desencadenan. El rendimiento de un autocatalizador depende de las sustancias químicas presentes a la salida del motor y, especialmente, de la proporción entre aire y combustible. Cuando hay más aire que combustible en el proceso de combustión, es una mezcla pobre. En cambio, cuando hay más combustible que aire, es una mezcla rica. En condiciones de mezcla pobre, el autocatalizador funcionará como un catalizador de oxidación y oxidará el CO y los HC en CO2 y agua. En condiciones de mezcla rica, el catalizador transformará de manera preferente el NOX en nitrógeno.

La mezcla de combustible y aire que sale del motor repercute significativamente en el rendimiento del autocatalizador.

Figura2: Grafica de Eficiencia de la conversión vs. Proporción de aire/ combustible.

Fuente: Catalysts, Johnson Matthey

¿Cuál es la eficacia de los autocatalizadores? Los autocatalizadores empiezan a trabajar con mucha rapidez, normalmente a los 15 o 20 segundos del encendido del motor, por lo que son muy eficaces incluso en los trayectos cortos. El calor residual generado por la combustión del carburante hace que la salida del motor esté muy caliente y el catalizador alcance con rapidez la temperatura necesaria para su funcionamiento. Cuanto más cerca esté el catalizador del motor, más rápido se calentará y empezará a funcionar.

• a. Reducción de las emisiones de los motores de nafta

En el caso de los motores de nafta, es posible controlar con mucha exactitud la proporción entre aire y combustible para alcanzar la proporción ideal de aproximadamente 14,7 partes de aire por 1 parte de combustible. De ese modo, se produce la combustión completa de ambos. Con esta proporción estequiométrica, conocida como lambda =1, el autocatalizador puede trabajar a la vez como catalizador de reducción y de oxidación. Un convertidor catalítico instalado en la salida del motor de un coche moderno suele ser capaz de reducir las emisiones de las tres sustancias contaminantes principales en más de un 99% cuando alcanza la temperatura de funcionamiento normal. Este tipo de autocatalizador se llama catalizador de tres vías.

• b. Reducción de las emisiones de los motores diesel.

¿Cómo pueden reducirse las emisiones de los motores diésel? Los motores diésel suelen funcionar con más aire que combustible (mezcla pobre) y, por lo tanto, los autocatalizadores diésel acostumbran a funcionar como catalizadores de oxidación (por eso se conocen como catalizadores diésel de oxidación o DOC) reduciendo las emisiones de CO y HC en más de un 90%. Sin embargo, tiene un efecto limitado sobre las emisiones de NOX, por lo que tienen que utilizarse otras tecnologías para reducir las emisiones de MP y NOX de los motores diésel. ¿Qué es un filtro de partículas de diésel? La estructura de un filtro de partículas del diésel (DPF) es similar a la de un autocatalizador, pero se diferencia en el hecho de que al menos una parte de los gases de escape pasa por un filtro físico. Los más comunes y conocidos son los filtros de paredes porosas, que suelen utilizar un sustrato apanalado de cerámica y cordierita o carburo de silicio. La mitad de los canales están sellados por la cara interna siguiendo un patrón de tipo tablero de ajedrez. Los canales alternos restantes se sellan por la cara externa del sustrato. Los gases de escape no pueden pasar directamente a través del dispositivo, sino que tienen que pasar por las paredes que hay entre los canales y la materia particulada depositada en las paredes.

Otros materiales de filtro son las placas metálicas sinterizadas, los fieltros metálicos y las estructuras metálicas recubiertas de espuma. Los DPF pueden ser descatalizados, ya que son capaces de atrapar la MP independientemente de si tienen un revestimiento catalítico o no. Como alternativa, se puede aplicar un catalizador en el sustrato para generar un DPF catalizado. Esto también se conoce como filtro de hollín catalizado o CSF.

Figura 3: Filtro y Catalizador para partículas de diesel

Fuente: Catalysts, Johnson Matthey

• c. ¿Qué sucede con las emisiones de NOX de los vehículos diésel?

Del mismo modo que las estrategias de gestión del motor, los catalizadores también pueden incluirse en los sistemas de postratamiento, especialmente para reducir las emisiones de NOX. Hay dos estrategias principales para eliminar el NOX de los gases de escape del diésel. Los sistemas de reducción catalítica selectiva (SCR) actúan reduciendo químicamente el NO y el NO2 a N2 utilizando un reductor, como una solución de urea, que se añade a los gases de escape. Los catalizadores que absorben NOX (NAC) lo eliminan de un flujo de gases de mezcla pobre mediante su absorción química en el catalizador y la posterior eliminación en condiciones de mezcla rica o estequiométricas.

La absorción es la adhesión de una capa fina de moléculas a la superficie de una sustancia sólida o líquida.

c.1.Sistema SCR:

Existen dos tipos principales de sistemas SCR, su clasificación depende del tipo de reductor utilizado:

• SCR de amoniaco: la urea es la fuente de amoniaco más común.

• SCR de hidrocarburo: el combustible diésel es la fuente de HC.

Los sistemas SCR de amoniaco combinan el amoniaco (NH3) con el NOx para generar nitrógeno y agua. Pueden producirse tres tipos de reacciones:

4NH3 + 4NO + O2 ––> 4N2 + 6H2O 2NH3 + NO + NO2 ––> 2N2 + 3H2O 8NH3 + 6NO2 ––> 7N2 + 12H2O Puede utilizarse cualquier fuente de amoniaco, pero por lo general se utiliza una solución acuosa de urea conocida comercialmente como AdBlue® en Europa, fluido de escape diésel (DEF, Diesel Exhaust Fluid) en América del Norte y ARLA 32 en Brasil. Esta solución se descompone en el flujo de gases de escape para formar amoniaco y dióxido de carbono (CO2).

Los sistemas SCR de hidrocarburos utilizan los HC como reductor. Los hidrocarburos pueden estar presentes en los gases de escape o pueden añadirse. Estos sistemas no requieren el uso de un reductor adicional (por ejemplo, urea). El tipo de reacción depende del tipo de hidrocarburo utilizado, pero la siguiente secuencia describe la reacción completa en el sistema: [HC] + [NOx] ––> N2 + CO2 + H2O c.2. Catalizadores que absorben NOX (NAC) Los NAC pueden eliminar el NOX de un flujo de gases de mezcla pobre mediante su absorción química en el catalizador. El proceso de absorción libera CO2, que más tarde es reabsorbido durante el proceso. Los NAC tienen una capacidad de absorción de NOX limitada, pero pueden regenerarse cambiando a un flujo de gases de mezcla rica. En estas condiciones, se producen dos reacciones. En primer lugar, el catalizador libera el NOX y, por lo tanto, se regenera. A continuación, el NOX queda reducido a nitrógeno. A menos que se produzca un fallo mecánico, los catalizadores y los filtros deberían durar durante toda la vida útil del vehículo. Siguen siendo eficaces siempre y cuando se realice el mantenimiento adecuado al vehículo. La normativa sobre emisiones de vehículos incluye un requisito de durabilidad según el cual las emisiones deben mantenerse por debajo de un cierto límite durante un kilometraje determinado. Dicha cifra varía en función del país, pero puede oscilar de los 80.000 km a más del doble. E. Información adicional acerca de los catalizadores y los filtros.

¿Cuánto duran los catalizadores y los filtros? A menos que se produzca un fallo mecánico, los catalizadores y los filtros deberían durar durante toda la vida útil del vehículo. Siguen siendo eficaces siempre y cuando se realice el mantenimiento adecuado al vehículo. La normativa sobre emisiones de vehículos incluye un requisito de durabilidad según el cual las emisiones deben mantenerse por debajo de un cierto límite durante un kilometraje determinado. Dicha cifra varía en función del país, pero puede oscilar de los 80.000 km a más del doble.

Los requisitos de los vehículos de gran tonelaje pueden ser incluso mayores. Algunos de los camiones más pesados tienen que mantener el nivel de emisiones durante 500.000 km.

Figura 4. Duración de los catalizadores

Vehículos Ecológicos

Los coches ecológicos son aquellos cuyo motor y energía de propulsión, emiten menos de 120 gramos de de dióxido de carbono (CO2) por cada 100 kilómetros. También deben cuidar los otros gases que repercuten en el calentamiento global como el gas metano (CH4), el óxido nitroso (N2O), los hidrofluorocarbonos (HFC), los perfluorocarbonos (PFC) y el hexafluoruro de azufre (SF6). Todos están incluidos en el Protocolo de Kioto como emisiones a desaparecer para evitar el calentamiento global.

Los vehículos ecológicos utilizan energías renovables y no un combustible fósil o, por lo menos, una mezcla de ambos tipos de combustible

• a. Diferentes Tipos De Vehículo Ecológicos

Los automóviles que no perjudican al medio ambiente cuentan, con diferentes tipos de energías propulsoras, así como motores desarrollados para los combustibles alternativos. Pero aún tienen que avanzar para equipararse a un coche de combustible fósil. Las aportaciones más importantes al mundo del automóvil ecológico son:

• Vehículo Eléctrico:

Se impulsa con uno o varios motores eléctricos. Se alimenta de unas baterías, por lo general, de ión-litio. Es recargable en los enchufes convencionales de las casas en un intervalo de tiempo que puede ir desde 20 minutos a 8 horas, según el modelo.

En esta variante de coches sucede prácticamente lo contrario que los híbridos normales, ya que son autos eléctricos pero que además se apoyan de un motor de combustión con el fin de obtener mayor autonomía,  el talón de Aquiles de los eléctricos.

Este motor de combustión funciona únicamente para recargar la energía de las baterías dejando el resto del trabajo al motor eléctrico. Estos además se pueden conectar por lo que se cuenta con la posibilidad de recarga eléctrica y una alimentación extra por parte del motor de explosión que llega hasta brindar el doble de autonomía de un eléctrico. Aproximadamente 600 km.

Dentro de modelos de este tipo se pueden mencionar el Chevrolet Volt, una variante del Mazda 2, así como una de las versiones del BMW i3 será de este tipo.

• Vehículo Híbrido:

Combina el motor tradicional de combustible fósil con el eléctrico, de forma que si necesita circular con mayor potencia tiene la opción de usar el combustible tradicional.

Los vehículos híbridos se caracterizan por otorgar una mayor autonomía que un vehículo de combustión normal debido a que el motor principal se apoya de un eléctrico secundario, el cual le asiste en trayectos donde la velocidad es muy baja o con elementos como el clima y multimedia que generan un alto consumo de combustible. Por lo general estos autos no se enchufan ya que el motor eléctrico se auto regenera gracias a la energía producida en el frenado o del calor del motor.

Una característica es que aunque gozan de motor eléctrico este no puede lograr alimentar por si solo al coche por lo que únicamente funciona como fuerza de apoyo. Aunque cabe mencionar que si existen ciertos híbridos que también se pueden conectar como el Toyota Prius Connect pero son muy raros.

• Vehículo De Hidrógeno:

Tiene dos tipos de versiones. El motor de hidrógeno por combustión y por pilas de combustible. El de combustión, usa el hidrógeno como combustible tradicional quemándose dentro de un motor de explosión generando la energía impulsora. Mientras que el sistema por pilas de combustible transforma el hidrógeno en energía eléctrica, lo que lo convierte en otro tipo de coche eléctrico.

Por último, pero no menos importante los autos que funcionan a base de hidrógeno se separan completamente de los eléctricos para buscar una fuente de alimentación a partir de una reacción química del hidrogeno y oxigeno que genera energía a la vez que libera agua.

Lamentablemente esta es una de las opciones menos aceptadas debido a que las automotrices consideran poco viable el uso de este sistema, ya que los cuidados que requiere el depósito y lo inestable que puede resultar el hidrogeno resultan poco atractivos para el comercio. Eso no quiere decir que las empresas ya hayan descartado esta opción, como es el caso del Toyota quien continua investigando y desarrollando esta tecnología para convertirla en algo viable para la sociedad, donde además mostró su primer vehículo de serie el FCV-R

• Vehículo De Combustibles Alternativos:

Los combustibles alternativos como por ejemplo el alcohol, etanol, metanol y algunos derivados del gas natural como el GLP están teniendo bastante empuje por sus ventajas tanto medioambientales como económicas. Además, consiguen mantener, prácticamente, las mismas prestaciones que los coches convencionales.

A mediados de 2004, General Motors y el presidente de Brasil, Luis Inacio Lula da Silva, presentaban el Astra Multipower, un coche cuya principal novedad residía en las variantes ofrecidas para su alimentación: gas natural, alcohol, mezclando alcohol y gasolina o simplemente con la gasolina tradicional.

La tecnología del nuevo modelo – desarrollada por la empresa Bosch – se denomina "Tri Fuel", y es heredera del anterior sistema "flex fuel", que combinaba gasolina y alcohol al mismo tiempo y del que General Motors sigue construyendo cinco vehículos que comercializa en Brasil. Con el nuevo sistema "Tri Fuel", el conductor puede elegir el tipo de combustible con tan sólo apretar un botón – incluso cuando el coche está en marcha -, pues en la parte trasera del vehículo se incorpora un tanque convencional preparado para recibir cualquier proporción de alcohol y gasolina, al que se añade un cilindro para almacenar el gas, elemento que, empleado en solitario, proporciona una autonomía de 300 kilómetros.

Mezclar alcohol y gasolina no sólo conlleva importantes ventajas ecológicas, sino que supone un respiro para los bolsillos de los conductores – según General Motors, un coche movido por gas consume un 60 por ciento menos de combustible por kilómetro que uno propulsado por gasolina -. Además, el gobierno de Lula da Silva incentiva la compra de este tipo de vehículos con ayudas fiscales. Por ese motivo, un 17 por ciento de los vehículos que se venden en este país consumen alcohol.

Aunque la mayoría parecen proyectos futuristas, los prototipos presentados por las diferentes firmas automovilísticas tienen un denominador común: no usan gasolina o reducen su consumo al mínimo. Pese a que por nuestras ciudades todavía circulan los coches propulsados por combustibles tradicionales, el primer paso ya está dado: sólo cabe esperar a que todas estas alternativas maduren y se consoliden en el mercado

• Vehículo De Aire Comprimido:

Tras doce años de estudio, el ingeniero Guy Nègre ha conseguido desarrollar, a través del holding financiero MDI (Moteur Development International), un motor que puede convertirse en uno de los mayores avances tecnológicos de este siglo. Su aplicación a los vehículos CAT's aporta grandes ventajas tanto en su coste económico como su valor medioambiental. La flexibilidad del novedoso sistema favorece la adaptabilidad de esta gama de vehículos a las diferentes necesidades de transporte, pues permite la convivencia de motores mono energía de aire comprimido y motores bi-energía, que emplean, además, carburante. Ambos motores llevan incorporado un sistema especial para la recarga: cuando el depósito está vacío, el conductor puede elegir el tipo de carburante que va a repostar, mediante su indicación al ordenador de a bordo. El carburante que utilizan el motor bi-energía puede ser tanto gasolina, gasoil, biodiesel, gas, gas licuado, carburantes ecológicos y alcohol.

Hasta cinco modelos distintos han sido diseñados para cubrir las exigencias del mercado. La versión familiar se caracteriza por su amplio espacio, en el que caben hasta seis asientos que pueden enfocarse hacia diferentes direcciones. El modelo Van, equipado con dos asientos, está pensado exclusivamente para un uso industrial, urbano o rural, y sus principales conductores serían pequeños artesanos, agricultores y transportistas, mientras que el Pick-Up – con similares particularidades – está dirigido a los amantes de las excursiones y deportes al aire libre. Inspirado en el taxi londinense, este otro prototipo, dotado de seis asientos ofrece múltiples ventajas en ergonomía y confort, tanto para el pasajero como para el conductor. Estos tres últimos vehículos pertenecen a la gama CityCAT's. Por último, el Minicat's es el coche del futuro para circular por las ciudades, donde la velocidad máxima permitida es de 50 km/h. Sus reducidas dimensiones – cuenta con tres asientos y el maletero de una berlina -, hacen de él un vehículo cómodo para desplazarse por las urbes. Los cinco modelos alcanzan una velocidad de 110 km/h, poseen una autonomía de 200 a 300 kilómetros, soportan 500 kilogramos de peso – excepto el Minicat's, cuya carga máxima es de 270 kgs. – y pueden ser recargados en red eléctrica durante 4 horas o bien en estaciones de aire, en un tiempo récord de 3 minutos.

El aire que sale del tubo de escape de estos automóviles es incluso más limpio que el que entró puesto que se destila antes de su inyección con un filtro de carbón activo. De esta forma, el vehículo produce una contaminación negativa puesto que filtra el aire urbano y lo expulsa totalmente puro a una temperatura de entre –15 ºC a 0 ºC; es decir, que contribuye a reducir el efecto invernadero.

• b. Ventajas De Los Diferentes Tipos De Coches Ecológicos

En lo que respecta a las ventajas medioambientales y para los usuarios de los principales coches ecológicos, estas son algunas de ellas:

• Ventajas del coche eléctrico: No emite CO2 y utiliza una energía que es inagotable. Los motores producen escaso ruido y, por tanto, menor contaminación acústica. La recarga de la batería es muy económica y en España hay instituciones que subvencionan la compra de coches eléctricos.

• Ventajas del coche híbrido: Los automóviles híbridos gestionan más eficazmente el consumo de combustible fósil. Su motor eléctrico es muy potente y las baterías no se descargan por dejar algo conectado. Tienen mayor autonomía que los coches eléctricos simples y su recarga es mucho más rápida. El coche híbrido puede funcionar para recorridos cortos con el motor eléctrico, por ejemplo en la ciudad, que es donde se produce el mayor gasto de combustible.

• Ventajas del coche de hidrógeno: El hidrógeno se obtiene del agua, recurso muy abundante. No emite sustancias tóxicas, sólo vapor de agua. Las prestaciones de los coches de hidrógeno están casi equiparadas a los automóviles convencionales y, probablemente, las superarán en pocos años.

• Ventajas de los coches de combustibles alternativos: Estos vehículos ecológicos reducen muchísimo los elementos contaminantes. Varios tipos de combustibles alternativos se pueden utilizar en coches convencionales adaptándolos sin demasiado coste y en los híbridos combinándolos con los eléctricos reduciendo más sus contaminantes.

• c. Desventajas De Los Diferentes Tipos De Coches Ecológicos

En lo que se refiere a las desventajas, tanto medioambientales como para el usuario, cabe mencionar las siguientes:

• Desventajas del coche eléctrico: Aún falta una red pública de recarga, para garantizar un uso masivo. Son demasiado caros y las baterías tampoco son baratas (tienen una vida de 4 a 6 años). La autonomía de los coches eléctricos, entre recargas, es de unos 100 kilómetros y estas son muy lentas.

• Desventajas del coche híbrido: Las baterías que utiliza son tóxicas y junto con el motor eléctrico convierten el coche híbrido en más pesado que los convencionales, produciendo mayor gasto energético. Este automóvil ecológico tiene mayor dificultad en sus reparaciones y revisiones. Entre sus componentes hay algunos muy escasos en la naturaleza o solo obtenibles por reacciones químicas como el lantano y el neodimio. Y su precio aún es un poco alto.

• Desventajas del coche de hidrógeno: El hidrógeno no es un combustible primario y supone un gasto tanto su obtención como su almacenamiento y distribución. Este coche precisa de un sistema de almacenamiento costoso y aún en desarrollo. Casi todas las desventajas provienen de límites tecnológicos, que se esperan superar en el 2015 por convenio de las grandes automovilísticas.

• Desventajas de los coches de combustibles alternativos: Estos, por ahora, cuentan con una escasa red de suministro. En el caso de algunos combustibles alternativos, se obtienen del petróleo y alguno de estos vehículos son más contaminantes que otros tipos de coches ecológicos.

• d. Combustibles Ecológicos

Los combustibles ecológicos aparecen como una buena alternativa. Aunque ninguno de ellos es completamente amigable con el medio ambiente, siempre serán mucho más ecológicos que el uso del combustible fabricado a partir del petróleo. La verdad es que no se ha descubierto todavía un combustible que sea 100 % ecológico. Todos tienen un impacto mayor o menor en la naturaleza.

Existen diferentes tipos de combustibles ecológicos. Recordemos cuáles son algunos de ellos:

La electricidad está llamada a ser uno de los combustibles ecológicos del futuro, siempre y cuando se obtenga a partir de energías renovables como puede ser la energía solar, eólica, geotérmica, etc. Los automóviles eléctricos están siendo desarrollados intensivamente, y en algunos países este tipo de vehículos ya están disponibles para la venta al público.

De todas maneras falta mucho aún para considerarla como un reemplazo a los combustibles fósiles. El principal obstáculo que existe es el método de almacenamiento de la electricidad. Las baterías que se necesitan todavía son muy grandes y pesadas para los automóviles.

El biodiesel apareció a mediados de la década de 1990 como un combustible ecológico prometedor, pero las grandes cantidades de cereales que se utilizan para su fabricación trajeron muchos problemas que impactaron en la ecología y en la sociedad. Este combustible se obtiene a partir de cereales como la soja y el maíz, que son la base de la alimentación en muchas sociedades.

El aumento en la demanda de estos productos produjo un aumento en los precios, lo que causó gran malestar en la sociedad. Además, para producir mayor cantidad de granos se hace necesario conseguir más zonas cultivables, lo que provoca mayor deforestación. Los nuevos combustibles biodiesel de última generación se obtienen de las algas marinas, pero esto tampoco es del todo ecológico.

Otro combustible ecológico es el biogás, que se obtiene a partir de los residuos orgánicos vegetales o animales. Esto se utiliza mucho en zonas rurales donde se aprovechan los residuos de los cultivos y de los animales de granja para obtener gas metano mediante la fermentación. El gas puede usarse para generar electricidad o bien usarse para impulsar motores. Si bien se trata de un método amigable con el medio ambiente, es muy poco utilizado a nivel global.

Techos Verdes

Los Jardines y patios ajardinados, pero sobre todo techos y fachadas ajardinados, podrían mejorar eficazmente el clima polucionado de las ciudades. Para lograr un clima urbano saludable existen estudios que valoran como suficiente ajardinar entre un 10 y un 20% de todas las superficies techadas de la ciudad, ya que un techo de césped sin podar tiene como promedio de 5 a 10 veces más de superficie de hojas que la misma área en un parque abierto.

Se puede partir de la base de que en los barrios céntricos de las grandes ciudades 1/3 de la superficie está edificada, 1/3 corresponde a las calles y plazas, a su vez pavimentadas, y solamente queda 1/3 de superficies verdes sin pavimentar. Si sólo por cada cinco techos hubiera uno de césped, la superficie de hojas en esa ciudad se duplicaría.

Los techos verdes además de influir en la mejora del clima de la ciudad, también optimizan el aislamiento térmico y acústico, el almacenamiento de calor del edificio. Además son considerados, a largo plazo, más económicos que las cubiertas convencionales. Los techos ajardinados son una construcción ecológica y económica:

• Disminuyen las superficies pavimentadas.

• Producen oxígeno y absorben C02.

• Filtran las partículas de polvo y suciedad del aire y absorben las partículas nocivas.

• Evitan el calentamiento de los techos.

• Reducen las variaciones de temperatura del ciclo día – noche.

• Disminuyen las variaciones de humedad en el aire.

• Tienen una larga vida útil si es correcta su ejecución.

• Surten efecto como aislamiento térmico.

• Protegen de los intensos rayos solares del verano.

• Reducen el sonido del exterior.

• Tienen función como incombustibles.

• Absorben la lluvia, por lo que alivian el sistema de alcantarillado.

• Las hierbas silvestres en el techo verde generan aromas agradables.

• Dan alojamiento a insectos.

• Son estéticos e influyen positivamente en el estado de ánimo y en la distensión de las personas.

• A. Producción De Oxígeno, Consumo De Dióxido De Carbono

La vegetación de los techos verdes toma, como todas las plantas, CO2 del aire y libera oxígeno. Esto sucede en el proceso de fotosíntesis, en el que 6 moléculas deC02 y 6 moléculas de H20, mediante un consumo de energía de 2,83 kJ, producen 1 molécula de C6H1206 (glucosa) y 6 moléculas de O2. En el proceso de la respiración se produce CO2 y se consume O2. Sin embargo solamente de 1/5 a 1/3de las sustancias ganadas por la fotosíntesis son consumidas nuevamente. Mientras las hojas verdes sobre el techo aumenten, se generará oxígeno y se consumirá CO2. Si existe un equilibrio entre el crecimiento y muerte de partes de las plantas, siempre existiría la ventaja de que se extraiga CO2 del aire y quede almacenado en ellas.

• B. Limpieza Del Aire

Las plantas pueden filtrar polvo y partículas de suciedad. Estas quedan adheridas a la superficie de las hojas y son arrastradas después por la lluvia hacia el suelo. A su vez las plantas pueden absorber partículas nocivas que se presentan en forma de gas y aerosoles. Mediciones realizadas dieron como resultado que un seto de 1m de alto y 0,75m de ancho reduce un 50% a través de su efecto de filtro, la contaminación por plomo de la vegetación ubicada detrás de él.

• C. Regulación De La Humedad

Las plantas también reducen las variaciones de humedad. Particularmente cuando el aire está seco evaporan una considerable cantidad de agua y elevan así la humedad relativa del aire. Se puede decir que 1 ha de huerto evapora en un día caluroso de verano aproximadamente 1500 m3 de agua y un seto aproximadamente de 0,28 a 0,38 m3 .Por otra parte, las plantas pueden disminuir la humedad del aire con la formación de rocío. Así se condensa la niebla sobre las hojas y tallos de un techo verde y luego pasa a la tierra en forma de gotas de agua.

Infraestructura del transporte público

• a)  Desafío

A comienzos del año 2000, el transporte urbano en Lima se había vuelto insostenible y necesitaba una reestructuración profunda. La congestión del tráfico, los tiempos promedio de viaje y los gastos del transporte público eran altos. El sistema enfrentaba un aumento de los accidentes de tránsito y costos operativos elevados. Debido a estas ineficiencias, el consumo de combustible también era elevado. Esta situación, combinada con las emisiones considerablemente altas de contaminantes atmosféricos provenientes de una flota obsoleta, constituía una amenaza continua para la salud y una fuente importante de gases de efecto invernadero. La calidad de los servicios de transporte público era baja. El acceso a los autobuses para las personas con problemas de movilidad era limitado, en el mejor de los casos. La seguridad personal era una preocupación importante, especialmente para las mujeres. Esta calidad caótica y deteriorada de los servicios de transporte público urbano era también el resultado del marco institucional débil, la gestión deficiente y la falta de capacidad en materia de transporte sostenible.

• b) Solución

El principal instrumento que se utilizó para abordar los problemas del transporte urbano en Lima fue un préstamo para proyectos de inversión financiado por el Banco, con el cual se financió la infraestructura del primer corredor de tránsito rápido por autobús, que incluyó la pavimentación del corredor, las estaciones, las terminales, los depósitos para los autobuses, la infraestructura complementaria, las aceras y las sendas para ciclistas. Con el préstamo también se financió el fortalecimiento institucional del sector de transporte público. El préstamo se complementó con este proyecto del FMAM, una serie de donaciones (con las cuales se financiaron estudios complementarios) y el respaldo y asesoramiento técnico del Banco. Mediante el proyecto del FMAM, se financiaron las infraestructuras para bicicletas y las actividades de promoción para complementar las actividades de transporte no motorizado del préstamo. También se financiaron el fortalecimiento de la capacidad en el ámbito del transporte urbano sostenible, un estudio sobre el transporte urbano en Lima y el Callao, y actividades para reproducir el proyecto en otras partes del país.

• c) Resultados

A través de esta donación del FMAM, Lima y el Callao sentaron las bases de un transporte urbano mejor, más limpio, más eficiente y más seguro, y la consiguiente reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. Los principales resultados de este proyecto son los siguientes:

• Un plan para un sistema integrado de transporte público en Lima, cuya implementación, al menos parcial, se encuentra en consideración.

• Un aumento del 3,6% de los viajes en bicicleta en Lima y el Callao entre 2004 y el período 2009-10.

• Rehabilitación de 33,2 kilómetros de sendas para ciclistas y construcción de 19,4 kilómetros de sendas para ciclistas entre 2004 y 2010.

• Construcción de 668 sitios para estacionamiento de bicicletas con un total de 2573 espacios en 35 municipios.

• Un plan operativo de desguace de autobuses, mediante el cual, hasta noviembre de 2012, se habían destruido 790 autobuses viejos y contaminantes. Esto corresponde a reducciones anuales de gases de efecto invernadero de aproximadamente 26 500 toneladas.

• Un manual, materiales promocionales y los conocimientos necesarios para realizar campañas de promoción y actividades relacionadas con el uso de bicicletas.

• Mayor conciencia de la importancia del transporte sostenible.

• d)  Beneficiarios

Los principales grupos de beneficiarios del proyecto fueron los municipios, que recibieron la infraestructura para bicicletas y los materiales promocionales. Entre los beneficiarios se incluyeron

• Los usuarios de bicicletas, como resultado de la infraestructura mejorada y más segura para bicicletas y los costos de viaje más bajos.

• Los trabajadores de la construcción y otros trabajadores que participaron en la ejecución de las actividades del proyecto.

• El personal de Protransporte, la entidad responsable de la ejecución de los corredores de tránsito rápido por autobús

• Los organismos públicos regionales, municipales y estatales relacionados con el transporte sostenible, que se beneficiaron con el fortalecimiento de la capacidad

• Todos los residentes del área metropolitana de Lima, que se beneficiaron con la estrategia integral y coherente para la mejora y la racionalización del transporte público, y por último.

• El medio ambiente en general, que se benefició con la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero.

Conclusiones

• Los catalizadores son una gran alternativa para reducir los gases producidos por la combustión incompleta de los vehículos.

• Se puede concluir que como universitarios se necesita investigar en este rubro y pode innovar con filtros ecológicos o biodegradables.

• Los vehículos ecológicos sirven para poder prevenir y mitigar la contaminación por CO2 del transporte público y privado, así beneficiaria la estabilidad ambiental y el bienestar de los usuarios.

• Los coches eléctricos producen menor ruido, pero tienen un tiempo de vida muy corto.

• Los coches híbridos tienen mayor tiempo de duración que los coches eléctricos, pero son más tóxicas sus baterías y duran más.

• Los coches de Hidrogeno solo emiten vapor de agua, pero es muy costoso

• Los combustibles ecológicos sirven para remediar la contaminación como una alternativa al combustible qu7e se encuentra actualmente en el mercado, uno que se encuentra ya circulando es el gas natural.

• Se dan soluciones desde el punto de vista constructivo/jardinería, que permiten el aislamiento de los edificios, consiguiendo así una menor pérdida de temperatura interior en invierno y una menor ganancia de temperatura en verano, pudiendo influir notablemente en la demanda energética de la edificación y por consiguiente, en una reducción de la factura energética, cuidado y protegiendo el ambiente debido a que limpia el aire y produce oxigeno eliminando el CO2.

Bibliografía

http://www.bvsde.paho.org/bvsci/e/fulltext/cuadref/cuadref.pdf

http://ect.jmcatalysts.com/pdfs-library/Reduccion-de-la-contaminacion-de-los-vehiculos.pdf

http://ect.jmcatalysts.com/pdfs-library/Reduccion-de-la-contaminacion-de-los-vehiculos.pdf

UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE LIMA SUR FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL, ELECTRÓNICA Y MECÁNICA

Carrera: Ingenieria ambiental.

Curso: Diseño de sistemas regenerativos.

Ciclo: X.

2016.

Autor:

Huamán Pio Jose Manuel.

Segura Bellida Max.