1

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

“AÑO DE LA CONSOLIDACIÓN ECONÓMICA Y SOCIAL DEL PERÚ”

Universidad nacional “SAN LUIS GONSAGA” DE ICA

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

CURSO : TERMODINÁMICA I

DOCENTE : Mag. ROSALIO CUSI PALOMINO

ALUMNA : CHOQUE TALLA, ROSARIO

AÑO : VI - CICLO

TURNO : TARDE

ICA – PERÚ

2 0

1 0

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

2

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

DEDICATORIA

El trabajo de investigación se lo dedicamos a nuestros

padres; a quienes le debemos y todo lo que tenemos

en esta vida.

A Dios que gracias a el tenemos esos padres

maravillosos, los cuales nos apoyan en nuestras

derrotas y celebran nuestros triunfos.

A nuestros profesores quienes son nuestros guias en

el aprendizaje, dándonos los últimos conocimientos

para nuestro buen desenvolvimiento en la sociedad.

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

CAPITULO I

1.1 Contaminación Atmosférica

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

3

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

1.2 Contaminación Ambiental

1.3 Gases de Efecto Invernadero

CAPITULO II:

EVALUACIÓN DE LOS IMPACTOS DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

2.1 Contaminación Atmosférica en el Mundo

2.2 Contaminación Atmosférica en el Perú

2.3 Contaminación Atmosférica en la ciudad de ICA

CAPITULO III:

SISTEMA DE GESTIÓN AMBIENTAL EN LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN LA CIUDAD DE ICA

3.1 Política del Sistema de Gestión Ambiental

3.2 Objetivos y Metas

3.3 Programas de Gestión

3.4 Principios del Sistema de Gestión Ambiental

3.5 Información a la Ciudadanía

3.6 Identificación de Riesgos Ambientales

3.7 Técnicas y Manejo de Control de los Contaminantes Atmosféricos

3.8 Auditorias del Sistema de Gestión Ambiental

CONCLUSIONES

ANEXOS

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

4

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

INTRODUCCIÓN

Si definimos contaminación en el contexto biológico podemos decir que es una alteración del entorno por efecto de sustancias ajenas a él.

Bajo una investigación mas profunda la Nacional Academia of Sciences afirma que “la contaminación es un cambio indeseable en las características físicas, químicas, o biológicas de nuestro aire, nuestra tierra y nuestra agua que puede afectar o afecta perjudicialmente a la vida humana o de especies deseables; procesos industriales, condiciones de vida y bienes culturales; o que puede agotar o deteriorar, o que agota o deteriora realmente, nuestros recursos de materias primas. Contaminantes son residuos de las cosas que hacemos, usamos y desechamos.

La contaminación aumenta no sólo porque al aumentar la población se hace menor el espacio a disposición de cada persona, sino también porque las demandas por persona están aumentando continuamente, de modo que cada una arroja a la basura cada vez más año tras año. Al estar más poblada la Tierra, no hay ya un “espacio libre”. El cubo de la basura de una persona es el espacio vital de otra.”

Bajo esta base el presente trabajo analiza puntualmente cinco tipos de contaminación; que son la del Agua, Aire, Suelo, Flora y Fauna, tomando en cuenta que son sin duda factores limitantes e ineludibles para el desarrollo de la humanidad.

Pensando desde el punto de vista ecológico las magnitudes de tal fenómeno se hacen notables al internarse en cada una de ellas, ya que hoy en día la contaminación es algo que hemos aceptado, adaptado y aprendido a convivir, sin ver los riesgos vitales que esconde bajo esa naturalidad humana.

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

5

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES

1. Conocer los conceptos y definiciones fundamentales. 2. Analizar La importancia de la contaminación 3. conocer el porcentaje de contaminación de la región ICA

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Conceptos y definiciones. 2. La contaminación atmosférica3. Efectos de la contaminación atmosférica. Ambiental y efectos invernaderos4. Tener información relacionarla y así saber que realizar para prevenir la contaminación

CAPITULO I

1.1: CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

La contaminación del aire es un problema generalizado en las ciudades mas importantes del mundo. Los habitantes de estas zonas urbanas densamente pobladas e

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

6

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

industrializadas que cuentan con un importante parque de vehículos, han sido los primeros en percibir sus efectos adversos sobre su salud. En este articulo veremos en detalle todos los compuestos que generan contaminación atmosférica, su clasificación y sus consecuencias para el ser humano y el medio ambiente.

Clasificación de los contaminantes y sus consecuencias para el ser humano

Los contaminantes del aire se han clasificado como contaminantes criterio y contaminantes no criterio. Los contaminantes criterios se han identificado como perjudiciales para la salud y el bienestar de los seres humanos. Se les llamó contaminantes criterio porque fueron objeto de evaluaciones publicadas en documentos de calidad del aire en los Estados Unidos (EU), con el objetivo de establecer niveles permisibles que protegieran la salud, el medio ambiente y el bienestar de la población. Actualmente el término “contaminantes criterio” ha sido adoptado en muchos países, y a continuación se enumeran los más importantes:

Bióxido de azufre (SO2)

Bióxido de nitrógeno (NO2)

Material Particulado (PM)

Plomo (Pb)

Monóxido de carbono (CO)

Ozono (O3)

Para cada contaminante criterio se han desarrollado guías y normas. Las guías son recomendaciones que establecen los niveles de exposición a contaminantes atmosféricos, a fin de reducir los riesgos o proteger de los efectos nocivos. Las normas establecen las concentraciones máximas de los contaminantes atmosféricos que se permiten durante un período definido, estos valores límite son diseñados con un margen de protección ante los riesgos y tienen la finalidad de proteger la salud humana y el medioambiente.

Bióxido de azufre (SO2)

El SO2 pertenece a la familia de los óxidos de azufre (SOx) que son gases incoloros que se forman al quemar azufre y tienden a disolverse fácilmente en agua. La fuente primaria de SOxes la quema de combustibles fósiles, que contienen azufre en su composición. Sin embargo, dentro de los SOx, se incluyen a otros compuestos de azufre de origen natural, como el ácido sulfhídrico (H2S) y el di-metilsulfuro (CH3SCH3) proveniente de erupciones volcánicas y de la brisa marina.

La exposición a SO2 produce irritación e inflamación aguda o crónica de las mucosas conjuntival y respiratoria. El SO2 puede transformarse en otros productos, tales como

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

7

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

partículas finas de sulfato (SO4) y niebla de ácido sulfúrico (H2SO4). Se ha visto que bajo la combinación de partículas y SO4, suele deteriorar la salud en enfermos crónicos del corazón y vías respiratorias. En individuos asmáticos puede producir bronco-constricción (bronco-espasmos).

Bióxido de nitrógeno (NO2)

Este gas pertenece a los óxidos de nitrógeno (NOx), término genérico comúnmente empleado para referirse a un grupo de gases altamente reactivos, que contienen diferentes cantidades de oxígeno y nitrógeno como el óxido nítrico (NO) y bióxido de nitrógeno.

Los óxidos de nitrógeno se forman cuando un combustible es quemado a altas temperaturas y/o cuando éste contiene compuestos nitrogenados. Las principales fuentes antropogénicas de NOx, son los vehículos automotores, plantas de generación de electricidad, y otras fuentes industriales, comerciales y residenciales que queman combustibles.

Material Particulado (PM)

El material particulado forma una mezcla compleja de materiales sólidos y líquidos suspendidos en el aire, que pueden variar significativamente en tamaño, forma y composición, dependiendo fundamentalmente de su origen.

Las partículas se forman por procesos naturales como la polinización de las plantas e incendios forestales y por fuentes antropogénicas que abarca, desde la quema de combustibles hasta la fertilización de campos agrícolas. Las partículas pueden ser directamente emitidas de la fuente, como partículas primarias y pueden formarse partículas secundarias cuando reaccionan algunos gases en la atmósfera tales como: los óxidos de nitrógeno, los óxidos de azufre, el amoniaco, los compuestos orgánicos, etc.

Entre más pequeñas sean las partículas pueden penetrar directamente hasta el interior de los pulmones con posibles efectos tóxicos debido a sus inherentes características fisicoquímicas.

Plomo (Pb)

El plomo es un metal que se usaba frecuentemente para fabricar tuberías de agua, recipientes para alimentos, pinturas y gasolina. La fuente primaria de contaminación del aire por plomo ha sido el uso de combustibles con plomo en los automóviles. Debido a que el plomo no se consume en el proceso de combustión, se emite como material particulado. Uno de los más grandes éxitos ambientales de los dos últimos decenios, ha sido la reducción de plomo en el aire gracias a la sustitución de gasolinas con plomo por gasolinas sin plomo.

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

8

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

El plomo es un contaminante tóxico para los humanos, su difícil remoción del cuerpo hace que se acumule en varios órganos y pueda dañar el sistema nervioso central. Un gran número de estudios científicos ha documentado los efectos nocivos de la exposición al plomo. La intoxicación aguda produce síntomas como diarrea, vómito, cólico, convulsiones y dolor de cabeza. Su eliminación del cuerpo es posible mediante tratamientos médicos, aunque el daño provocado principalmente al sistema nervioso no es reversible.

Monóxido de carbono (CO)

El monóxido de carbono es un gas incoloro e inodoro que en concentraciones altas puede ser letal, pues impide el transporte del oxigeno a la sangre, lo que puede ocasionar una reducción significativa en la dotación de oxigeno al corazón.

El monóxido de carbono se forma en la naturaleza mediante la oxidación del metano (CH4), que es un gas común producido por la descomposición de la materia orgánica. La principal fuente antropogénica de monóxido de carbono es la quema incompleta de combustibles como la gasolina por falta de oxígeno.

Ozono (O3)

El ozono es un compuesto gaseoso incoloro, que posee la capacidad de oxidar materiales. El ozono es un contaminante secundario que se forma mediante la reacción química del dióxido de nitrógeno (NO2) y compuestos orgánicos volátiles (COV) en presencia de la luz solar.

El ozono puede ocasionar inflamación pulmonar, depresión del sistema inmunológico frente a infecciones pulmonares, cambios agudos en la función, estructura y metabolismo pulmonar y efectos sistémicos en órganos blandos como el hígado

1.2: CONTAMINACIÓN AMBIENTAL

"La Contaminación atmosférica es cualquier cambio en el equilibrio de estos componentes, lo cual altera las propiedades físicas y químicas del aire", de acuerdo con el Dr. Omar Romero Hernández, profesor del ITAM. Es decir cualquier cambio en la naturaleza del aire que se genere se denomina contaminación. Estos cambios, como ya se ha dicho con en la naturaleza, ya que los genera un agente externo no natural como la combustión empleada para obtener calor, generar energía eléctrica o movimiento, ya que emite gases contaminantes, siendo este uno de los principales.

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

9

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

Como todos sabemos el agua es esencial para la vida. Sin el agua los seres vivos no podríamos existir. Pero el ser humano se ha empeñado en contaminarla. Las sustancias como los residuos químicos, gasolinas o petróleos pueden contaminar el agua de la superficie y el suelo cuando se mezclan en alguna de las etapas del ciclo del agua.

La contaminación química sucede cuando productos orgánicos como detergentes aniónicos y ácidos grasos e inorgánicos en forma de iones de sulfatos, fosfatos, nitratos, cloruros y bicarbonatos entre otros muchos, son arrojados al agua. Los principales contaminantes del agua son los deshechos industriales, el uso de plaguicidas y fertilizantes agrícolas, y el uso doméstico.

"La contaminación del suelo es el desequilibrio  físico, químico o biológico  del suelo, debido  principalmente al inadecuado manejo  de residuos sólidos y líquidos", de acuerdo con Vanessa Joachín Bolaños, autora del texto "Análisis de Suelos".

La contaminación de los suelos se produce por sustancias químicas y basura. Las sustancias químicas pueden ser de tipo industrial o domésticas, ya sea a través de residuos líquidos, como las aguas residuales de las viviendas, o por contaminación atmosférica, debido al material en forma de partículas que luego cae sobre el suelo cuando llueve.

Entre los principales contaminantes del suelo se encuentran los metales pesados como cadmio y plomo, presentes en el ambiente y que como antes mencionado pueden afectar algunos procesos biológicos, debido a que no son degradables como los componentes orgánicos.

Otra causa de contaminación del suelo es la tala excesiva de árboles. Nuestros bosques se desvanecen y con ellos todas las especies que los habitan. Acorde con investigaciones de Greenpeace "el ritmo de deforestación que padece México es uno de los más intensos del planeta". La tala desmedida ha provocado que los seres vivos tanto como personas y animales que dependen de los bosques y selvas, se vean afectados en su modo de vida.

Causas de la Contaminación.

Las consecuencias de la contaminación son muchas, y como sabemos todas son malignas. En México, sobre todo en el Distrito Federal, la que más provoca daños es la contaminación ambiental. Es por eso que me enfocaré en las consecuencias que provocan las emisiones de vehículos y fábricas.

Las consecuencias en la salud por la presencia de Dióxido de Sulfuro y Dióxido de Nitrógeno, que son dos de los agentes más perjudiciales para la salud, son desde irritación de ojos, nariz y garganta hasta infecciones respiratorias, como bronquitis y neumonía. Y a largo plazo puede significar infecciones respiratorias crónicas, cáncer de pulmón, problemas cardíacos e incluso daño cerebral y en el sistema nervioso.

Siendo todo esto muy alarmante, ya que el Banco Mundial clasificó la ciudad de México como una de las más altas en la emisión de las sustancias tóxicas antes mencionadas. "La

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

10

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

contaminación ambiental representa una de las amenazas mas severas para la población infantil en los centros urbanos del mundo’’, según el artículo "En la ciudad de México: Riesgos de la contaminación ambiental para la población infantil" del periódico Reforma. Debido a que la exposición continua al aire contaminado puede afectar el crecimiento pulmonar infantil.

Otra de las consecuencias es la debilitación del esperma en los hombres jóvenes y maduros, según un estudio de la Universidad de Nápoles. En este estudio se analizaron 85 hombres que se encontraban en contacto directo a gases vehiculares, por más de 6 horas y a otros 85 hombres de la zona que no estaban en contacto por tanto tiempo, como un referente.

Los resultados demostraron que el 9 por ciento de los individuos casados expuestos a la contaminación no tenía hijos, mientras que solo el 1.6 por ciento del otro grupo no poseía descendencia.

Entonces, como podemos ver, la contaminación ambiental, ha dejado de ser un problema local o regional, para convertirse en un problema de nivel global; ya que al continuar con la emisión de gases contaminantes, tales como el dióxido de carbono, por medio vehicular, quema de combustibles fósiles o la tala y quema de bosques, etc., es muy alarmante, ya que la acumulación de este gas, junto con otros, atrapa la radiación solar cerca de la superficie terrestre, causando un calentamiento global denominado, Efecto Invernadero.

Este efecto podría, en los próximos 45 años, "aumentar el nivel del mar lo suficiente para inundar ciudades costeras en zonas bajas y deltas de ríos. También alteraría drásticamente la producción agricultural internacional." (Causas del Cambio Global Climático, Calentamiento Global y Efecto Invernadero).

Consecuencias de la Contaminación.

El uso de gasolina sin plomo ha dado resultados, ya que se han visto mejoras en la población infantil de la ciudad porque sus niveles de plomo en la sangre se han reducido significativamente.

También, se ha trabajado conjuntamente con el Banco y mundial y otros organismos internacionales, en un proyecto para mejorar la calidad del aire entre los años 2000 y 2010.

En este proyecto, se pretende mejorar al sector de transporte, incluyendo modernización, regulación e inspección de emisiones, incluyendo el uso de combustibles más limpios y alternativos. Uno de estos combustibles, podría ser el gas natural comprimido.

La conciencia pública también es un elemento para disminuir la contaminación ambiental. SIMA, un organismo en la ciudad de México, pone al alcance de los ciudadanos los datos sobre la calidad del aire y de la radiación ultravioleta.

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

11

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

Otra de las posibles soluciones, es encontrar métodos alternativos para la producción de energía, y sustituir el uso del petróleo por otra sustancia menos, mucho menos, dañina para el ambiente.

Soluciones para evitar más contaminación.

Es muy importante que la gente mexicana haga conciencia de la contaminación que produce. Y que no solo afecta nuestra ciudad, ni a nuestro país sino a nuestro mundo. Las autoridades deben hacerse cargo y mantenerse al tanto de la gravedad de la situación. Pero sobre todo fomentar en nuestros niños el amor por la naturaleza, la sana convivencia con ella y la protección.

Tal vez no sea fácil reducir ahora, las emisiones de dióxido de carbono, la tala de árboles, la contaminación del agua, etc., pero si es más fácil que los niños se acostumbren a no usar el carro si no se necesita, a cuidar el agua, a reciclar. Y a lo mejor en un mañana, no muy lejano, se respire un aire limpio, en nuestro país.

1.3 EFECTO INVERNADERO

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

12

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

Quizás el más grave impacto causado por los seres humanos sea el calentamiento global originado por el efecto invernadero.El efecto invernadero es un proceso natural generado por los gases de invernadero (CO2, CH4, N2O y clorofluorcarbonados), que absorben las radiaciones infrarrojas emitidas desde la superficie del planeta e impiden que se escapen hacia el espacio exterior.

Esto provoca que la temperatura del aire superficial sea más cálida. Por eso, la temperatura media de la Tierra se ha mantenido alrededor de unos 15 °C y es adecuada para el mantenimiento de la vida. En los últimos tiempos, la humanidad está vertiendo grandes cantidades de gases de efecto invernadero a la atmósfera, debido, fundamentalmente, a la quema de los combustibles fósiles, la deforestación, los incendios forestales y la ganadería.

El resultado de un incremento del efecto invernadero natural del planeta puede ser el aumento de la temperatura global o calentamiento global de la Tierra, que podría acarrear graves consecuencias: los hielos polares se derretirían, subiría el nivel del mar, amplias zonas sufrirían graves cambios climáticos, las cosechas se reducirían y determinadas enfermedades, como la malaria, se extenderían.

CAPITULO II:

EVALUACIÓN DE LOS IMPACTOS DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

2.1 CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN EL MUNDO

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

13

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

Contaminantes gaseosos: en ambientes exteriores e interiores los vapores y contaminantes gaseosos aparece en diferentes concentraciones. Los contaminantes gaseosos más comunes son el dióxido de carbono, el monóxido de carbono, los hidrocarburos, los óxidos de nitrógeno, los óxidos de azufre y el ozono. Diferentes fuentes producen estos compuestos químicos pero la principal fuente artificial es la quema de combustible fósil. La contaminación del aire interior es producida por el consumo de tabaco, el uso de ciertos materiales de construcción, productos de limpieza y muebles del hogar. Los contaminantes gaseosos del aire provienen de volcanes, incendios e industrias. El tipo más comúnmente reconocido de contaminación del aire es la niebla tóxica (smog). La niebla tóxica generalmente se refiere a una condición producida por la acción de la luz solar sobre los gases de escape de automotores y fábricas.

Los aerosoles:Un aerosol es a una mezcla heterogénea de partículas solidas o líquidas suspendidas en un gas como el aire de la atmósfera.2 Algunas partículas son lo suficientemente grandes y oscuras para verse en forma de hollín o humo. Otras son tan pequeñas que solo pueden detectarse con un microscopio electrónico. Cuando se respira el polvo, ésta puede irritar y dañar los pulmones con lo cual se producen problemas respiratorios. Las partículas finas se inhalan de manera fácil profundamente dentro de los pulmones donde se pueden absorber en el torrente sanguíneo o permanecer arraigadas por períodos prolongados de tiempo.

BALANCE ENERGÉTICO DE LA TIERRA

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

14

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

Balance anual de energía de la Tierra desarrollado por Trenberth, Fasullo y Kiehl de la NCAR en 2008. Se basa en datos del periodo marzo de 2000 - Mayo de 2004 y es una actualización de su trabajo publicado en 1997. La superficie de la Tierra recibe del Sol 161 w/m2 y del Efecto Invernadero de la Atmósfera 333w/m², en total 494 w/m2,como la superficie de la Tierra emite un total de 493 w/m2 (17+80+396), supone una absorción neta de calor de 0,9 w/m2, que en el tiempo actual está provocando el calentamiento de la Tierra.

La atmósfera es clave en el mantenimiento del equilibrio entre la recepción de la radiación solar y la emisión de radiación infrarroja. La atmósfera devuelve al espacio la misma energía que recibe del Sol. Esta acción de equilibrio se llama balance energético de la Tierra y permite mantener la temperatura en un estrecho margen que posibilita la vida

Los flujos de energía entrante y saliente se juntan en el sistema climático ocasionando muchos fenómenos tanto en la atmósfera, como en el océano o en la tierra. Así la radiación entrante solar se puede dispersar en la atmósfera o ser reflejada por las nubes y los aerosoles. La superficie terrestre puede reflejar o absorber la energía solar que le llega. La energía solar de onda corta se transforma en la Tierra en calor. Esa energía no se disipa, se encuentra como calor sensible o calor latente, se puede almacenar durante algún tiempo, transportarse en varias formas, dando lugar a una gran variedad de tiempo y a fenómenos turbulentos en la atmósfera o en el océano.

Finalmente vuelve a ser emitida a la atmósfera como energía radiante de onda larga.Un proceso importante del balance de calor es el efecto albedo, por el que algunos objetos reflejan más energía solar que otros. Los objetos de colores claros, como las nubes o las superficies nevadas, reflejan más energía, mientras que los objetos oscuros, como los océanos y los bosques, absorben más energía solar que la que reflejan. Otro ejemplo de estos procesos es la energía solar que actúa en los océanos, la mayor parte se consume en la evaporación del

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

15

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

agua de mar, luego esta energía es liberada en la atmósfera cuando el vapor de agua se condensa en lluvia.

Globalmente la superficie de la Tierra absorbe energía solar por valor de 161 w/m2 y del Efecto Invernadero de la Atmósfera recibe 333 w/m2, lo que suma 494 w/m2, como la superficie de la Tierra emite (o dicho de otra manera pierde) un total de 493 w/m2 (que se desglosan en 17 w/m2 de calor sensible, 80 w/m2 de calor latente de la evaporación del agua y 396 w/m2 de energía infrarroja), supone una absorción neta de calor de 0,9 w/m2, que en el tiempo actual está provocando el calentamiento de la Tierra.

Efecto Invernadero de varios gases de la Atmósfera

Se llama Efecto Invernadero al proceso por el que ciertos gases de la atmósfera retienen gran parte de la radiación infrarroja emitida por la Tierra y la reemiten de nuevo a la superficie terrestre calentando la misma. Estos gases han estado presentes en la atmósfera en cantidades muy reducidas durante la mayor parte de la historia de la Tierra.

Aunque la atmósfera seca está compuesta prácticamente por nitrógeno (78,1%), oxígeno (20,9%) y argón (0,93%), son gases muy minoritarios en su composición como el dióxido de carbono (0,035%), el ozono y otros los que desarrollan esta actividad radiactiva. Además, la atmósfera contiene vapor de agua (1%) que también es un gas radiactivamente activo, siendo con diferencia el gas natural invernadero más importantes. El dióxido de carbono ocupa el segundo lugar en importancia.

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

16

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

La denominada curva Keeling muestra el continuo crecimiento de CO2 en la atmósfera desde 1958. Recoge las mediciones de Keeling en el observatorio del volcán Mauna Loa. Estas mediciones fueron la primera evidencia significativa del rápido aumento de CO2 en la atmósfera y atrajo la atención mundial sobre el impacto de las emisiones de los gases invernadero.

Actualmente el CO2 presente en la atmósfera está creciendo de modo no natural por las actividades humanas, principalmente por la combustión de carbón, petróleo y gas natural que está liberando el carbono almacenado en estos combustibles fósiles y la deforestación de la selva pluvial que libera el carbono almacenado en los árboles. Por tanto es preciso diferenciar entre el efecto invernadero natural del originado por las actividades de los hombres (o antropogénico).

Los gases invernadero permanecen activos en la atmósfera mucho tiempo, por eso se les denomina de larga permanencia. Eso significa que los gases que se emiten hoy permanecerán durante muchas generaciones produciendo el efecto invernadero. Así del CO2 emitido a la atmósfera: sobre el 50% tardará 30 años en desaparecer, un 30% permanecerá varios siglos y el 20% restante durará varios millares de años.

La concentración de CO2 atmosférico se ha incrementado desde la época preindustrial (año 1.750) desde un valor de 280 ppm a 379 ppm en 2005. Se estima que 2/3 de las emisiones procedían de la quema de combustibles fósiles (petroleo, gas y carbón) mientras un 1/3 procede del cambio en la utilización del suelo (Incluida la deforestación). Del total emitido solo el 45% permanece en la atmósfera, sobre el 30% es absorbido por los océanos y el restante 25% pasa a la biosfera terrestre. Por tanto no solo la atmósfera está aumentando su concentración de CO2, también está ocurriendo en los océanos y en la biosfera.

GASES DE EFECTO INVERNADERO

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

17

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

Incrementos en la atmósfera de los cinco gases responsables del 97% del efecto invernadero antropogénico en el periodo 1976-2003.

Los denominados gases de efecto invernadero o gases invernadero, responsables del efecto descrito, son:

Vapor de agua (H2O). Dióxido de carbono (CO 2 ). Metano (CH4).

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

18

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

Óxidos de nitrógeno (NOx). Ozono (O3). Clorofluorocarbonos (CFCl3).

Si bien todos ellos (salvo los CFCs) son naturales, en tanto que ya existían en la atmósfera antes de la aparición del hombre, desde la Revolución industrial y debido principalmente al uso intensivo de los combustibles fósiles en las actividades industriales y el transporte, se han producido sensibles incrementos en las cantidades de óxidos de nitrógeno y dióxido de carbono emitidas a la atmósfera, con el agravante de que otras actividades humanas, como la deforestación, han limitado la capacidad regenerativa de la atmósfera para eliminar el dióxidode carbono, principal responsable del efecto invernadero.

Gases de Efecto Invernadero afectados por actividades humanas

Descripción CO2 CH4 N2O CFC-11 HFC-23 CF4

Concentración pre industrial 280 ppm 700 ppb 270 ppb 0 0 40 ppt

Concentración en 1998 365 ppm 1.745 ppb 314 ppb 268 ppt 14 ppt 80 ppt

Permanencia en la atmósfera de 5 a 200 años 12 años 114 años 45 años 260 años 50.00 años

Fuente: ICCP, Clima 2001, La base científica, Resumen técnico del Informe del Grupo de Trabajo I, p.38

2.2 CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN EL PERÚ

El aire es un recurso indispensable para la vida sobre el planeta. El hombre utiliza la atmósfera como un receptáculo de muchos de los desechos que emite. Mezclas de gases y partículas son devueltas a la atmósfera como subproductos de los procesos de combustión, respiración y por otras actividades propias de la transferencia de energía.

Se espera que la naturaleza se encargue de limpiar esos desechos.Si bien es cierto que existen mecanismos naturales para realizar estas tareas, no se puede lograr completamente ese propósito. Los ciclos naturales tienen velocidades propias y capacidades determinadas para actuar.

El desarrollo industrial ha producido una modificación de los equilibrios naturales en diferentes regiones. En numerosas áreas urbanas, el volumen de desechos emitidos y la

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

19

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

velocidad a la cual seincorporan al aire, sobrepasan las posibilidades de depuración de los ciclos naturales.

El término contaminción del aire tiene diferentes definiciones. Una, usualmente aceptada, se refiere a la presencia en la atmósfera de una o más sustancias agregadas directa o indirectamente por el hombre en cantidades tales que afectan adversamente a los seres humanos, animales, vegetales o a los materiales. Esta definición de como resultado un escenario cambiante en el tiempo, pues la calidad de contaminante depende de los conocimientos científicos de la época.

IMPACTOS SOBRE LA ATMÓSFERA

La lluvia ácida

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

20

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

PROCESO DE LA FORMACIÓN DE LA LLUVIA ÁCIDA

Se considera lluvia ácida a cualquier precipitación con un pH inferior a 5,65. En las redes de estudio de la lluvia ácida que se han puesto en marcha en diversos países, se han detectado numerosas precipitaciones con valores de pH inferiores a 5.

Desde el principio se sospechó que existía relación entre la contaminación atmosférica y la acidez de las lluvias. La composición química del agua de lluvia depende de la composición de la alta atmósfera, donde se forman las gotas por condensación, y también de las sustancias presentes en el recorrido de las gotas desde la alta atmósfera hasta el suelo. La precipitación tiene, pues, capacidad de incorporar los contaminantes existentes en el aire.

EFECTOS EN LOS ECOSISTEMAS

En los bosques se han observado daños directos originados sobre todo por esos depósitos de partículas que se pueden convertir en ácidas posteriormente, pero también por las nieblas o lluvias con pH muy bajo. Además, parte de los efectos de lo que se ha llamado el declive de los bosques, se debe muy posiblemente a la influencia de las lluvias ácidas sobre los suelos, que quedan empobrecidos de elementos minerales básicos, como potasio, magnesio y calcio.

En los lagos y ríos se han advertido también descensos del pH debidos a las lluvias ácidas. En muchas ocasiones se ha observado una disminución del número de especies tanto vegetales como animales, ya que muchas de ellas son sensibles a la acidificación.

2.3 CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN LA CIUDAD DE ICA

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

21

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

Uno de los indicadores principales para la medición de los agentes contaminantes de la atmósfera es la cantidad de combustible que se consume por sectores, por esta razón es que es necesario predecir la cantidad de energía que se consume de acuerdo a la actividad que se desarrolla en la ciudad de ICA. En el año 2005, las importaciones de hidrocarburos

en la Región ICA fueron 96 016 TJ. Las importaciones de Gas Natural provienen de los Yacimientos de Camisea; y las importaciones de derivados de los hidrocarburos provienen de distintas regiones del Perú hacia los Clientes directos y grifos de la Región ICA, como se muestra en los siguientes cuadros.

2.3.1 CONSUMO DE ENERGÍA POR SECTORES

Dentro de los diferentes sectores económicos, el principal demandante de los derivados de los hidrocarburos es el sector transporte con el 43,4 %.

CUADRO N º 2.1

DISTRIBUCIÓN DE LA DEMANDA DE COMBUSTIBLES EN LOS SECTORES ECONÓMICOS

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

22

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

Sector Residencial y Comercial:

En el año 2005, para la Región ICA la energía consumida en el sector residencial fue 1220 TJ, siendo el principal derivado de los hidrocarburos utilizado en el Sector Residencial y Comercial el GLP, seguido de otros combustibles como se muestra en el siguiente cuadro.

Cuadro 2.2

DISTRIBUCIÓN DE LA DEMANDA DE COMBUSTIBLE EN EL SECTOR RESIDUAL Y COMERCIAL

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

23

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

Sector Transporte:

En el año 2005, el sector transporte consumió 5472 TJ de energía, el combustible de mayor demanda fue diesel con 73,1 %, a continuación se muestra la distribución de la demanda de combustibles:

CUADRO Nº 2.3

DISTRIBUCIÓN DE LA DEMANDA DE COMBUSTIBLES EN EL SECTOR TRANSPORTE

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

24

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

Sector Agropecuario y Agroindustrial:

El consumo energético para la Región ICA en el año 2005 para el sector Agropecuario agroindustrial fue 328 TJ, además el combustible de mayor demanda en este sector fue el diesel con 73,5 %, en el siguiente cuadro se muestra la distribución de todos los combustibles.

CUADRO Nº 2.4

DISTRIBUCIÓN DE LA DEMANDA DE COMBUSTIBLES EN EL SECTOR AGROPECUARIO Y AGROINDUSTRIA

Sector Pesquería:

En el sector Pesquería el único consumo de combustible reportado para el 2005 fue el diesel con 295 TJ.

Sector Minero Metalúrgico:

Para la Región ICA, en el año 2005 hubo un consumo de 3314 TJ, siendo el combustible de mayor demanda el petróleo industrial con 80,1%, además también se aprecia consumo de gas

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

25

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

natural para este sector por las empresas Shougang Hierro Perú, Corporación Aceros Arequipa y Minsur S.A

CUADRO Nº 2.5

DISTRIBUCIÓN DE LA DEMANDA DE COMBUSTIBLES EN EL SECTOR MINERO METALÚRGICO

Sector Industrial:

Este sector en la Región ICA, se ha dividido de acuerdo al consumo energético en Gran Industria, Mediana Industria y Pequeña Industria, para el año 2005 el total de consumo de combustibles fue 1967 TJ, siendo el combustible de mayor demanda el petróleo industrial con 88,31%, en el cuadro siguiente se muestra la distribución de la demanda de derivados de hidrocarburos en el sector industrial:

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

26

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

CUADRO Nº 2.6

DISTRIBUCIÓN DE LA DEMANDA DE COMBUSTIBLES EN EL SECTOR INDUSTRIAL

2.3.2 CONSUMO FINAL DE ENERGÍA POR FUENTES

En el año 2005, el consumo final total de energía fue 20 815TJ, superior con respecto al año anterior a estructura del consumo final de energía, estuvo conformada de la siguiente manera:

60.5% hidrocarburos; 24.4% electricidad; 11.6% carbón mineral y sus derivados; 3.1% leña, seguido finalmente de 0.3% perteneciente a residuos y Carbón Vegetal y un mínimo porcentaje el consumo de energía solar, si bien el consumo de esta ultima fuente es reducido se observa que progresivamente viene desarrollando su aplicación y uso en la región. Entre los hidrocarburos, el consumo final energético estuvo predominado por el petróleo diesel.

CUADRO N° 2.7

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

27

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

CONSUMO FINAL TOTAL DE ENERGÍA POR FUENTES (TJ)

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

28

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

GRÁFICO N° 2.8

ESTRUCTURA DEL CONSUMO FINAL DE ENERGÍA POR FUENTES: 2005

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

29

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

2.3.3 CONSUMO FINAL TOTAL DE ENERGÍA POR SECTORES

En el año 2005, el principal consumidor de energía fue el sector Minero Metalúrgico que demandó 11 434 TJ (representando 54,9% del total), en segundo lugar se ubicó el sector Transporte 5 472 TJ (26,3%), Residencial, comercial y público con 2 505TJ (12,0%) y finalmente el sector Agropecuario, Agroindustria y Pesca con 1404 TJ (6.7%) en toda la Región ICA.

CUADRO N° 2.9

CONSUMO FINAL TOTAL DE ENERGÍA POR SECTORES ECONÓMICOS (TJ)

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

30

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

GRÁFICO N°

ESTRUCTURA DEL CONSUMO FINAL DE ENERGÍA POR SECTORES ECONÓMICOS: 2005

Actualmente en los Balances Energéticos Regionales, se consideran, los procesos de Experimentación y en otros casos de aplicación de algunas fuentes que generalmente a nivel nacional pasan desapercibidas debido a su participación poco relevante en la matriz nacional pero que en la regional es significativa para la región, tales como las fuentes: eólica, biogás, residuos agrícolas Broza de algodón entre otros.

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

31

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

2.4 EMISIONES AL AMBIENTE GENERADAS POR EL CONSUMO FINAL DE ENERGÍA COMERCIAL

En este capítulo, se presenta información sobre las emisiones generadas por el consumo de energía comercial, es decir no están considerados las emisiones generadas por las fuentes

no comerciales, tales como leña, bosta, yareta y carbón vegetal. Para el cálculo de las emisiones, se utilizó el método de tecnologías del Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), herramienta desarrollada por la Organización

Latinoamericana de Energía (OLADE), tomando como referencia, los coeficientes de emisión, obtenidos de los estudios realizados por la Comisión Nacional de Medio Ambiente (CONAM) en el año 2005, los cuales fueron publicados en la Primera Comunicación de Cambio Climático y el Inventario Nacional de los Gases de Efecto Invernadero.

La metodología del IPCC, se basa en el cálculo de emisiones por contaminante, según las variables de consulta: fuente de energía y actividad energética desempeñada en el proceso.

El método de tecnologías, utiliza los valores reportados según las actividades energéticas, desarrolladas por fuente de energía, estos se operan con los factores de contaminación de esta tecnología y son aplicados según el contaminante. Así se obtienen las emisiones por contaminante, tales como el dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), metano (CH4), óxidos de nitrógeno (NOX), óxidos de azufre (SOx) y partículas.

2.4.1 EMISIONES DE DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)

Para el año 2005, las emisiones de dióxido de carbono, proveniente del uso de las diferentes fuentes de energía comercial, fueron de 11466170005.47 kilogramos. Las actividades desarrolladas en los sectores Minero Metalúrgico y Transporte son los que generan más emisiones de CO2; con 475946633.74 y 396181360.16 kilogramos (41% y 35%) respectivamente

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

32

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

GRÁFICO N° 2.10

ESTRUCTURA DE EMISIONES DE CO2 POR SECTORES REGIÓN ICA 2005

2.4.2 EMISIONES DE MONÓXIDO DE CARBONO (CO)

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

33

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

Para el año 2005, las emisiones de monóxidos de carbono que se registraron en la región

fueron de 18708021.44 kilogramos, siendo para los sectores Minero Metalúrgico y

Transportes 4809542.01 (25.708%) y 13808987.44 (73.813%) respectivamente.

GRÁFICO N° 2.11

ESTRUCTURA DE EMISIONES DE CO POR SECTORES REGIÓN ICA 2005

2.4.3 EMISIONES DE METANO (CH4)

Para el año 2005, las emisiones de metano que se registraron en la región proveniente del uso de las diferentes fuentes de energía comercial, fueron de 102867.94 kilogramos. Las actividades se desarrollaron en los sectores Residencial y Comercial; transporte y Minero

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

34

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

Metalúrgico las que generaron las emisiones de CH4; con 13520.46 (13%) ; 49066.44 (48%) y 40281.03 (39%) kilogramos respectivamente

GRÁFICO N° 2.12

ESTRUCTURA DE EMISIONES DE CH4 POR SECTORES REGIÓN ICA 2005

2.4.4 EMISIONES DE ÓXIDOS DE NITRÓGENO (NOX)

Para el año 2005, las emisiones de óxidos de nitrógeno fueron de 5246513.25 kilogramos y donde se registraron mayormente fue en el sector Transporte con un 4088751.90 (77%) seguido del Minero Metalúrgico en 574207.78 (11%).

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

35

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

GRÁFICO N° 2.13

ESTRUCTURA DE EMISIONES DE NOX POR SECTORES REGIÓN ICA 2005

2.4.5 EMISIONES DE ÓXIDOS DE AZUFRE (SOX)

Para el año 2005, las emisiones de óxidos de Azufre registraron valores muy pequeños respecto de las anteriores emisiones siendo estas de 6050700.09 kilogramos. Siendo los

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

36

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

sectores Minero Metalúrgico con 423816.58 kilogramos; (69%) y Industrial con 1699071.66 kilogramos (28%), los que registraron mayor emisión.

GRÁFICO N° 2.14

ESTRUCTURA DE EMISIONES DE SOX POR SECTORES REGIÓN ICA 2005

2.4.6 EMISIONES DE PARTÍCULAS

Para el año 2005, las emisiones de las partículas que fueron de 26409.97 kilogramos, provienen en mayor parte de los sectores Residencial Comercial con 14630.47 (56%) seguido del Minero Metalúrgico con 5146.85 (19%).

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

37

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

GRÁFICO N° 2.15

ESTRUCTURA DE EMISIONES DE LAS PARTÍCULAS POR SECTORES REGIÓN ICA 2005

2.5 INDICADORES ECONÓMICOS ENERGÉTICOS – AMBIENTALES

Los indicadores económicos son utilizados fundamentalmente para evaluar el crecimiento económico de un país. El Producto Bruto Interno (PBI), es el principal indicador para medir la producción de bienes y servicios de una economía. Sin embargo, este indicador no provee información sobre las otras componentes del desarrollo sustentable. El Programa de

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

38

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD), presentó un nuevo índice integrado (Índice de Desarrollo Humano - IDH), que permite medir los logros de un país en términos de esperanza de vida, nivel educativo e ingresos reales.

El IDH abarca una variedad de aspectos sociales, económicos y políticos que tienen impacto en la calidad de la vida humana. Los aspectos ambientales, el estado del medio ambiente, tendencias y políticas y sus vinculaciones con los aspectos económicos y sociales, especialmente en el marco del desarrollo sustentable, han recibido y reciben, cada vez más atención por parte de autoridades nacionales e internacionales.

Al mismo tiempo, se están llevando a cabo importantes esfuerzos para diseñar e implementar indicadores e índices que permitan medir y monitorear variables ambientales y su relación con los aspectos sociales y económicos del desarrollo sustentable.

2.5.1 INTENSIDAD ENERGÉTICA

La intensidad energética, es un indicador que mide la productividad de la energía dentro de un proceso económico. En ICA el año 2005 la producción de energía eléctrica fue de 192, 97 GWh

2.5.2 CONSUMO DE ENERGÍA POR HABITANTE

En el 2005, en ICA el consumo de energía por habitante fue de 0,031 TJ/ Hab.

2.6 EVALUACIÓN DEL TRANSPORTE EN LA CIUDAD DE ICA

Del balance energético en la región de ICA se desprende que uno de los sectores más contaminantes es el transporte en un 80 % y el sector industrial en un 20 %; por estas razones enfocaremos nuestro trabajo en ambos sectores en la ciudad de ICA.

En la actualidad el sector transporte en la Ciudad de ICA no cuenta con datos estadísticos. En la provincia de Pisco se realizo un estudio en el año 2005, al cual se le denomino “GESTA DEL AIRE”. La única información que se tiene del parque automotor en ICA es el realizado por la Dirección Regional de Energía y Minas el año 2005, que presenta los siguientes resultados:

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

39

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

FIGURA 2.16

En la actualidad esta información ha variado debido al crecimiento económico de la provincia y otros factores, como el sismo del año 2007, por lo que se recomienda realizar un estudio estadístico que permita tener una información exacta del parque automotor en la región ICA.

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

40

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

CONCLUSIONES

En muchas de las grandes ciudades del mundo, la contaminación se esta convirtiendo en un problema crónico que afecta nuestra salud, los edificios, los monumentos y nuestra vegetación.

Esta contaminación de ciudad contiene una mezcla de dióxido de azufre y nitroso, hidrocarburos, monóxido de carbono, metales pesados y compuestos orgánicos. Contra más aumenta, los habitantes padecen más enfermedades provocadas por la polución: conjuntivitis, sinusitis, asma, etc.

En numerosas ciudades se han hecho acciones contra la contaminación, pero estas acciones han llegado tarde, incluso en los países desarrollados.

Los combustibles son la fuente más importante de contaminación industrial. Esta contaminación es responsable de matar a miles de personas y provocar las

modernas nieblas fotoquímicas. Actualmente se estas desarrollando nuevas tecnologías para quemas el carbón mas limpiamente, pero esto es lento y caro de conseguir.

La disminución de la capa de ozono provoca la inhibición del sistema inmunológico, ayuda al cáncer a establecerse y a esparcirse, incrementa la predisposición de padecer herpes y leishmaniosi, provoca cataratas y incluso ceguera.

Los principales causantes de tantos problemas son los clorofluorocarburos, unos productos químicos de una utilidad y versatilidad increíble. Son inmensamente estables, no inflamables, no venenosos, fáciles de almacenar y baratos de producir.

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química

41

TERMODINÁMICA I Contaminación atmosférica y efecto invernadero

BIBLIOGRAFÍA:

http://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n

http://rosscusip.blogspot.com/2009/11/usos-del-gas-natural-vehicular.html

http://www.peruecologico.com.pe/lib_c22_t04.htm

http://contaminacion-ambiente.blogspot.com/

Choque Talla Rosario Facultad de Ingeniería Química