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Cambio climático y efecto invernadero en el Perú.evitar el deterioro de la capa de ozono y el calentamiento global originado por las industrias petroleras por el uso excesivo de la quema de combustibles.Problemas sociales en el Perú debido al poca conciencia de los Gobernantes y Soluciones para disminuir el Calentamiento Global.El calentamiento global es un término utilizado para referirse al fenómeno del aumento de la temperatura media global, de la atmósfera terrestre y de los océanos, que posiblemente alcanzó el nivel de calentamiento de la época medieval a mediados del siglo XX.
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10/11/2013
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Karin Bartl, Ph.D.
Semestre 2013-2
11/11/2013 Karin Bartl Ph.D.
Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Estabilidad de atmosfera
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Modelo de dispersin
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Contaminacin ambiental y meterologa
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Contaminacin atmosfrica
Elevacin de la columna
H = Altura efectiva (m)
H = h + h
Donde:
h = altura real.
h = elevacin de la columna.
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Contaminacin atmosfrica
Elevacin de la columna
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Contaminacin atmosfrica
Elevacin de la columna
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Contaminacin atmosfrica
Elevacin de la columna
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Contaminacin atmosfrica
Modelo de dispersin para una fuente lineal
Supongamos: Una carretera es una fuente lineal infinita con emisiones continuas.
q = vehculos/sec g emision /vehculokm
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Contaminacin atmosfrica
Modelo de dispersin para una fuente lineal
q = vehculos/seg g emisin /vehculo m
z= c xd + f
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Contaminacin atmosfrica
Modelo de fuentes de rea
Tarea 4
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Calidad de aire en espacios cerrados
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Calidad de aire en espacios cerrados
Calidad de aire en espacios cerrados
El ser humano esta expuesto a productos qumicos y a partculas del aire que respiramos, que se encuentran en los ambientes interiores, donde pasamos gran parte de nuestro tiempo. Contaminacin interior del aire depende de: Eleccin de materiales del constructor. Diseo de filtracin del aire. Sistemas de ventilacin.
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Humo de cigarrillo: monxido de carbono, benceno, acrolena, y otros aldehdos y partculas.
Maquinas fotocopiadoras: ozono.
Materiales de construccin (p.e. adhesivos): Formaldehido.
Pinturas: plomo al ser raspadas.
Productos de limpieza domestico, pinturas: compuestos orgnicos voltiles.
Ejemplos:
Calidad de aire en espacios cerrados
Calidad de aire en espacios cerrados
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Calidad de aire en espacios cerrados
Calidad de aire en espacios cerrados
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Calidad de aire en espacios cerrados
McKone et al., 2009
Calidad de aire en espacios cerrados
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Calidad de aire en espacios cerrados
http://www.youtube.com/watch?v=0Voy3lJ89iw
Calidad de aire en espacios cerrados
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Calidad de aire en espacios cerrados
El Plomo
Calidad de aire en espacios cerrados
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Calidad de aire en espacios cerrados
El tabaco 87% de las muertes por cncer pulmonar estn relacionadas con el tabaco.
Calidad de aire en espacios cerrados
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Calidad de aire en espacios cerrados
El amianto Tambin llamado asbesto, es un grupo de minerales
metamrficos fibrosos. Los minerales de asbesto tienen fibras largas y resistentes
que se pueden separar y son suficientemente flexibles como para ser entrelazadas y tambin resisten altas temperaturas.
Se ha usado en una gran variedad de productos como en materiales de construccin (tejas para recubrimiento de tejados, baldosas y azulejos, productos de papel y productos de cemento con asbesto), textiles termo-resistentes, envases, paquetera y revestimientos, pinturas,
Calidad de aire en espacios cerrados
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Calidad de aire en espacios cerrados
El amianto Se ha determinado por los organismos mdicos
internacionales que los productos relacionados con el asbesto/amianto provocan cncer con una elevada mortalidad
Calidad de aire en espacios cerrados
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Calidad de aire en espacios cerrados
El radn Responsable de muchos cnceres de pulmn. Se produce por la desintegracin radioactiva natural del
uranio presente en las rocas y el suelo. Tambin puede encontrarse en el agua y en
determinados materiales de construccin de mala calidad.
http://www.youtube.com/watch?v=-S8vr27plZs
Calidad de aire en espacios cerrados
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Cambio climtico
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Cambio climtico
Cambio climtico
Las zonas de transicin que separan estas capas se denominan: Tropopausa Estratopausa Mesopausa
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Radiacin solar
Transferencia de energa y masa
La radiacin solar estratosfrica muestra caractersticas espectrales muy aproximados a la radiacin de un cuerpo negro a 5800K.
Masters & Ela, 2008
Constante solar: 1372 W/m2
Constante solar media: 342 W/m2
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Radiacin de la tierra
Transferencia de energa y masa
El tipo de energa que se retorna es distinto.
www.tecnum.es
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Radiacin de la tierra
Transferencia de energa y masa
La temperatura media en la Tierra se mantiene prcticamente constante en 15C.
La temperatura se mantiene constante porque la tierra devuelve al espacio la misma cantidad de energa que recibe.
Sin la atmsfera la temperatura sera de unos -19C.
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Cambio climtico
Cambio climtico
Por qu la temperatura promedio actual es de 15C y no de 19C?
Efecto Invernadero
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Radiacin de la tierra
Transferencia de energa y masa
www.tecnum.es
Se retrasa la devolucin de la energa porque casi toda la radiacin trmica de la tierra es absorbida por el vapor de agua y los gases de efecto invernadero.
Efecto Invernadero
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Efecto invernadero
Transferencia de energa y masa
http://tecnoandratx3r.wikispaces.com/Energia+nuclear
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Efecto invernadero
Transferencia de energa y masa
IPCC 1996
Albedo = 31%
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Efecto invernadero
Transferencia de energa y masa
Los gases de Efecto Invernadero son:
Dixido de carbono CO2
Metano CH4
Oxido nitroso
Halocarbonos = Gases con base de carbono con fluor, cloro y/o bromo.
Adems: Partculas de carbn (holln)
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Cambio climtico
Transferencia de energa y masa
El Cambio Climtico es un cambio significativo y duradero de los patrones locales o globales del clima.
Las causas pueden ser naturales, como por ejemplo, variaciones en la energa que se recibe del Sol, erupciones volcnicas, circulacin ocenica,
O puede ser causada por influencia antropognica, como por ejemplo, a travs de la emisin de CO2 y otros gases que atrapan calor.
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Cambio climtico
Transferencia de energa y masa
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Cambio climtico
Transferencia de energa y masa
Global average temperature since 1880. This graph from NOAA shows the annual trend in average global air temperature in degrees Celsius, through December 2012. For each year, the range of uncertainty is indicated by the gray vertical bars. The blue line tracks the changes in the trend over time.
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Calentamiento Global
Transferencia de energa y masa
El Calentamiento Global es un aumento de la temperatura de la atmsfera terrestre que se ha estado observando desde finales del siglo XIX.
Se ha observado un aumento de aproximadamente 0.8 C desde que se realizan mediciones confiables, dos tercios de este aumento desde 1980.
La causa del calentamiento es el aumento de gases de efecto invernadero que resultan de las actividades humanas.
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Calentamiento Global
Transferencia de energa y masa
http://www.youtube.com/watch?v=7MqlvHFa7jA
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Consecuencias del Cambio Climtico
Transferencia de energa y masa
Derretimiento de glaciares, deshielo temprano.
Sequias e incendios mas devastadores.
Lluvias y tormentas mas intensas.
Temperaturas mas clidas.
Incremento en la intensidad de los ciclones.
Olas de calor mortales y propagacin de enfermedades.
Aumento del nivel del ocano.
Cambio en el ecosistema y muerte de especies.
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
http://www.huffingtonpost.es
Consecuencias del Cambio Climtico
Transferencia de energa y masa
El ao 2012
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Consecuencias del Cambio Climtico
Transferencia de energa y masa
Deshielo del rtico El 18 de septiembre de 2012 el casquete polar alcanz su mnimo histrico. Comparado con su extensin en el verano de 1979 (trazo rojo), el hielo rtico se redujo a la mitad.
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Consecuencias del Cambio Climtico
Transferencia de energa y masa
Verano de 2012 en EEUU El verano de 2012 fue el ms clido y seco desde que se tienen registros. La mitad de EEUU se declar zona catastrfica y en muchas zonas se perdi el 90% de las cosechas.
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Consecuencias del Cambio Climtico
Transferencia de energa y masa
Sequa en el Misisipi En agosto, el ro Misisipi (Estados Unidos) dej de ser navegable en buena parte de su recorrido, quedando centenares de barcos varados en bancos de arena.
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Consecuencias del Cambio Climtico
Transferencia de energa y masa
Sandy Los cientficos creen que en el futuro habr ms huracanes como Sandy y con mayor frecuencia por la elevacin del nivel del mar y el calentamiento en las zonas tropicales de donde nacen.
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Consecuencias del Cambio Climtico
Transferencia de energa y masa
Ola de fro en Europa Este mapa muestra la gran anomala trmica a ras de suelo que vivi Europa en febrero. En grandes zonas del continente la bajada de las temperaturas fue de 10 inferior a la media de otros aos.
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Consecuencias del Cambio Climtico
Transferencia de energa y masa
Inundaciones australianas En el verano austral, el sureste y este australianos vivieron una de las inundaciones ms graves de lo que va de siglo. La causa principal fue el fenmeno climtico de La Nia, pero el calentamiento antropognico estara agravando las precipitaciones.
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Consecuencias del Cambio Climtico
Transferencia de energa y masa
Sequa en el cuerno de frica La Nia es tambin la gran culpable de que pases como Somalia, Etiopa y el norte de Kenia lleven aos de dursima sequa. Pero en la muerte de miles de personas s se debe al cambio climtico al menos parcialmente.
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Consecuencias del Cambio Climtico
Transferencia de energa y masa
Sequa en Espaa El invierno de 2011-2012 fue el ms seco en Espaa desde 1950.
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Cambio Climtico en nmeros
Transferencia de energa y masa
Algunos nmeros sobre el cambio climtico
IPCC Working Group 1 Fifth Assessment Report Summary for Policy Makers - Climate Change 2013:
The Physical Science Basis.
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Cambio Climtico en nmeros
Transferencia de energa y masa
0.85 C Aumento de temperatura de tierras y ocanos entre 1880 y 2012.
3.7 C Aumento de temperatura hasta el ao 2100, si emisiones de GEI no bajan.
19 cm - Aumento del nivel de mar entre 1901 and 2010.
40 % - Aumento de concentraciones de CO2 en atmosfera entre 1750 y 2011.
63 cm - Incremento de nivel del mar hasta el ao 2100, si emisiones de GEI no bajan.
90% - De la energa adicional en el sistema climtico que fue adsorbido por los ocanos entre 1971 y 2010.
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Las concentraciones de CO2, metano y xidos nitrosos han incrementado a niveles sin precedentes desde por lo menos 800 000 aos.
Concentraciones de CO2 han incrementado en un 40% desde tiempos pre-industriales.
Cambio Climtico en nmeros
Transferencia de energa y masa
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Los ocanos han absorbidos 30% del carbono emitido, causando acidificacin severa.
Cambio Climtico en nmeros
Transferencia de energa y masa
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Gas principal del efecto invernadero.
Fotosntesis:
6 CO2 + 6H2O luz solar, clorofina C6H12O6 + 6O2
C6H12O6 + 6O2 6 CO2 + 6H2O + energa
CO2
Transferencia de energa y masa
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CO2
Transferencia de energa y masa
Ciclo del carbono
http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/ciclo_del_carbono.htm
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CO2
Transferencia de energa y masa
http://www.fao.org/docrep/article/wfc/xii/ms14-s.htm
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
CO2
Transferencia de energa y masa
Global trends in carbon dioxide emissions from fuel combustion by region from 1971 to 2004. Note: EECCA = countries of Eastern Europe, the Caucasus and Central Asia.
http://www.ipcc.ch/
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CO2
Transferencia de energa y masa
Intensidad de Carbono
Es la cantidad de carbono liberado por unidad de energa desprendida.
Algunos combustibles tienen alta intensidad de carbono como el carbn. Pero otros no liberan carbono directamente como las turbinas elicas y la energa nuclear.
Es improbable que exista un sistema energtico sin emisiones de carbono puesto que es difcil evitar tales emisiones durante la extraccin, procesamiento de materiales y construccin de cualquier planta energtica.
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CO2
Transferencia de energa y masa
La energa liberada durante la quema de combustibles con base de carbono es proporcional a la cantidad de oxigeno que consumen.
Ejemplos:
Carbn: C + O2 CO2
Petrleo: CH2 + 1.5O2 CO2 + H2O
Gas natural: CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
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CH4
Transferencia de energa y masa
Es otro gas invernadero producido de forma natural.
Las concentraciones de metano en la atmosfera eran de 0.750 ppm durante muchos aos siendo ahora 1.750 ppm.
El metano se produce por fermentacin bacteriana bajo condiciones anaerobias, tales como pantanos, arrozales, vertederos, as como el tracto digestivo de los rumiantes.
60% de emisiones totales proviene de actividades humanas.
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CH4
Transferencia de energa y masa
Es un gas de efecto invernadero de gran potencia (25 veces la potencia del CO2).
Permanencia en la atmosfera corto: 9 15 aos.
Reacciona con el hidroxilo (OH): Concentracin de OH decrece: prolongando el tiempo de vida atmosfrico del metano restante.
Produce vapor de agua. En la troposfera esto no es importante pero en la estratosfera si lo es.
La destruccin del metano produce un incremento del ozono (un gas de efecto invernadero) .
Aumento del impacto climtico del metano.
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N2O (xido nitroso)
Transferencia de energa y masa
Produce de forma natural pero concentracin ha aumentado por actividades humanas.
Mayoritariamente liberado en la etapa nitrificante del ciclo de nitrgeno.
Concentracin atmosfrica actual es de 0.32 ppm 16% sobre la concentracin preindustrial de 0.275 ppm.
Tiempo de vida en la atmosfera: 120 aos.
Gas de efecto invernadero muy potente: 298 veces la potencia del CO2.
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Otros gases
Transferencia de energa y masa
Halocarbonos (sintticos, periodos de vida muy largos, tambin destruyen capa de ozono, usos: refrigerantes, propelentes de aerosoles, fabricacin de plsticos espumosos).
Ozono (Troposfera: principal gas de la niebla fotoqumica;
Estratosfera: capa de ozono; capa de ozono versus cambio climtico?).
Aerosoles (tiempos de vida cortos; efectos regionales;
enfriamientos como calentamientos de la atmosfera).
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Potencial de Calentamiento Global
Transferencia de energa y masa
El potencial de calentamiento global (GWP) es un factor de ponderacin que permite comparar el impacto acumulativo de un gas de efecto invernadero sobre el calentamiento global.
El GWP de un gas est definido por:
Forzamiento radiativo asociado con la adicin de una unidad de cada gas.
Velocidad de descomposicin en el tiempo.
Forzamiento radiativo asociado con la adicin de una unidad de cada gas en algn periodo en el futuro.
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Potencial de Calentamiento Global
Transferencia de energa y masa
Potenciales de calentamiento global relativos al CO2 (kg de CO2 por kg de gas). Fuente: IPCC, 2007 Nueva versin: 2013
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Transferencia de energa y masa
Y muchos ms
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Potencial de Calentamiento Global
Transferencia de energa y masa
Ejemplo: Emisiones anuales: CO2: 27000 Mt CH4: 370 Mt N2O: 6 Mt Comparar el impacto de estos 3 gases en un horizonte temporal de 100 aos. CO2: GWP100 emisiones = 1 27000 Mt/a = 27000 Mt CO2 CH4: GWP100 emisiones = 23 370 MT/a= 8510 Mt CO2-eq N2O: GWP100 emisiones = 296 6 Mt/a = 1776 Mt CO2-eq
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Calentamiento Global
Transferencia de energa y masa
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Esfuerzos internacionales
Transferencia de energa y masa
Convencin Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climtico
Se establece en 1992 conocido por las siglas UNFCCC o CMNUCC.
186 pases deciden hacer frente al problema del calentamiento global.
A travs de una estabilizacin de las concentraciones de gases de efecto invernadero (GEI) en la atmsfera a niveles que no sean peligrosos para el sistema climtico.
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Transferencia de energa y masa
Convencin Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climtico
Un logro importante de la Convencin, es que reconoce que el problema del cambio climtico es real. La entrada en vigor del tratado represent un gran paso, dado que se dispona de menos pruebas cientficas que hoy en da.
La primera adicin al tratado, el Protocolo de Kyoto, se aprob en 1997. Entr en vigor en 2005.
Esfuerzos internacionales
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Transferencia de energa y masa
Protocolo de Kyoto
Pone en prctica la CMNUCC y compromete a los pases industrializados a estabilizar las emisiones de gases de efecto invernadero. La Convencin por su parte solo alienta a los pases a hacerlo.
Su objetivo principal es que entre los aos 20082012 se reduzcan en 5.2% las emisiones que los pases desarrollados producan en el ao 1990.
El primer perodo de compromiso del Protocolo de Kyoto concluy en 2012.
Esfuerzos internacionales
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Transferencia de energa y masa
Protocolo de Kyoto
Verde oscuro Firmado y ratificado (Anexo I y II). Verde claro Firmado y ratificado. Rosado Firmado pero con ratificacin rechazada. Rojo Abandon.
Esfuerzos internacionales
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Adaptacin y Mitigacin
Transferencia de energa y masa
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Transferencia de energa y masa
Funcion el Protocolo de Kyoto?
Esfuerzos internacionales
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental Transferencia de energa y masa
Protocolo de Kyoto
La COP 18 sobre cambio climtico ratific el segundo periodo de vigencia del Protocolo de Kyoto de 2013 hasta 2020.
Este proceso denot un dbil compromiso de los pases industrializados, tales como Estados Unidos, Rusia, Japn y Canad, los cuales decidieron no respaldar la prrroga.
Esfuerzos internacionales
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Adaptacin y Mitigacin
Transferencia de energa y masa
Las sociedades pueden responder al cambio climtico adaptndose a sus impactos y reduciendo las emisiones de GEI (mitigacin).
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Adaptacin - Opciones
Transferencia de energa y masa
Agua Tcnicas de almacenamiento y reuso de agua. Agricultura Modificacin fecha de siembra, reubicacin de cultivos, mejora de gestin de tierras. Infraestructura Reubicacin. Salud humana Planes de actuacin para hacer frente a los efectos del calor sobre la salud, servicios mdicos de emergencia. Transporte Reubicacin/replanificacin, Revisin de normas de carreteras y sistemas de drenaje, reacondicionamiento de instalaciones vulnerables. Energa Menor dependencia de fuentes de energa nicas, Consolidacin de infraestructura secundaria de transmisin y distribucin, fuentes renovables.
(Cambio Climtico 2007 Informe de Sntesis OMM y PNUMA)
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Mitigacin - Opciones
Transferencia de energa y masa
Suministro de Energa Mejora de suministro y eficacia de distribucin. Transporte Vehculos de mayor aprovechamiento de combustible, hbridos, mas eficientes. Edificios Iluminacin eficiente, aparatos elctricos Energy star, sensores inteligentes, LEED. Industria Eficiencia: recuperacin de calor y de energa, reciclado de materiales, control de emisiones de gases. Agricultura Mejora de gestin de tierras de cultivo, mejora de tcnicas. Desechos Recuperacin de CH4 en vertederos, incineracin de desechos con recuperacin de energa, reciclado de desechos.
(Cambio Climtico 2007 Informe de Sntesis OMM y PNUMA)
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Fundamentos de Ingeniera Ambiental
Tareas acadmicas - Calendario Tarea acadmica fuera de clase
Tarea acadmica dentro de clase Sem. Da Inicio de tarea acadmica Fin/Entrega de tarea acadmica
1 19.8. Lectura 1, Seleccin de Equipos
2 26.8. Tarea 1, Seleccin de Tema del Trabajo semestral Seleccin de Equipos Actividad Cooperativa 1
3 2.9. Lectura 1 Control de lectura 1
4 9.9. Tarea 2, Reporte y Poster de trabajo semestral
Tarea 1
5 16.9. Lectura 2 Seleccin de tema de trabajo semestral
Actividad Cooperativa de trabajo semestral 1
6 23.9. Tarea 3 Tarea 2 Actividad Cooperativa 2
7 30.9. Lectura 2 Control de lectura 2 9 17.10. Examen parcial, 8:00 - 11:00 am
10 21.10. Tarea 3 Actividad Cooperativa de trabajo semestral 2
11 28.10. Lectura 3 Actividad Cooperativa 3
12 4.11. Tarea 4 13 11.11. Lectura 3 Control de lectura 3
14 18.11. Tarea 4, Sesin de psteres (Nov. 21) Actividad Cooperativa 4 15 25.11 Entrega de reporte trabajo semestral
16 5.12. Examen final, 8:00 - 11:00 am