Unidad_1_Introducciòn_a_la_ingenierìa_ambiental.pdf

Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Energías renovables 1

Ingeniería ambiental

Unidad 1. Introducción a la ingeniería ambiental

Ingeniería en Energías renovables

4° Cuatrimestre

Programa de la asignatura:



Clave

TSU: 240920416 / ING: 230920416

Universidad Abierta y a Distancia de México




Índice


Presentación de la unidad

Propósitos de la unidad

Competencia específica

1.1. Definición de ingeniería ambiental

1.1.1. Conceptos básicos de las ciencias ambientales

1.1.2. Principios de ecología

1.2. Entorno natural

1.2.1. Equilibrio de ecosistemas

Actividad 1. Cadenas tróficas y ciclos biogeoquímicos

1.2.2. Ciclos biogeoquímicos

Actividad 2. Ciclos biogeoquímicos dentro de los ecosistemas

1.2.3. Procesos geoquímicos

Actividad 3. Riesgo ambiental

Actividad 4. El riesgo y su impacto ambiental

1.2.4. Balance de materia y energía

Autoevaluación

Evidencia de aprendizaje. Ingeniería ambiental

Autorreflexiones

Cierre de la unidad

Para saber más

Fuentes de consulta





Presentación de la unidad

En la unidad se introduce al conocimiento de las ciencias ambientales, así como los procesos

que ayudan a entender a la naturaleza. Entre ellos, están los procesos biogeoquímicos.

Por otro lado, en los problemas de la naturaleza se observa que debe existir un equilibro, éste

equilibro se puede romper gracias a las acciones que tenemos los humanos. Por lo tanto, se

presenta la forma en la cual el humano altera los procesos naturales, que rompen con la

homeostasia.

Finalmente, en la naturaleza las leyes que se respetan son que la materia y la energía no se

crea ni se destruye sólo se transforma. Por lo que se introduce en los conceptos de balance de

energía y masa.

Propósitos

Al finalizar el curso podrás:

Identificar la interrelación entre las cadenas tróficas con los ciclos biogeoquímicos.

Determinar la importancia que tienen los ciclos biogeoquímicos para que los

ecosistemas se conserven.

Reconocer los efectos que el humano tiene sobre la naturaleza mediante la

conceptualización del riesgo ambiental.

Competencia específica

Identificar el alcance de la ingeniería ambiental para distinguir los procesos del entorno natural

mediante los ciclos biogeoquímicos y los procesos geoquímicos.

1.1. Definición de la ingeniería ambiental

La ingeniería ambiental es una profesión que abarca las ciencias naturales y aplica las

matemáticas para crear actividades que ayudan en la vida cotidiana del ser humano. Para

saber de lo que se trata es necesario saber su definición y sentar las bases para la posterior

aplicación de las matemáticas.

La naturaleza es estudiada por las ciencias naturales por medio de un conocimiento

sistematizado que se adquiere reconociendo y formulando un problema, recolectando datos




mediante la observación, o bien, la experimentación. Esta ciencia ambiental, abarca todos los

campos de la naturaleza estudiando el ambiente natural y el ambiente creado por el hombre.

Por otro lado, la ingeniería, aplica la ciencia ambiental y las matemáticas para usar las

propiedades de la materia y las fuentes de energía para crear estructuras, máquinas, productos,

sistemas y procesos.

Con base en estos dos conceptos se puede inferir lo que es la ingeniería ambiental, que se

compone de la ciencia ambiental y la ingeniería. La ingeniería ambiental es una rama de la

ingeniería que busca el manejo, conservación y producción de los recursos naturales. Sin

embargo, es la División de Ingeniería Ambiental de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros

Civiles (ASCE, por sus siglas en inglés) que publican una definición para ésta profesión, la cual

se escribe a continuación:

La ingeniería ambiental hace un razonamiento y realiza la práctica técnica para la solución de

problemas de saneamiento ambiental, en la provisión de abastecimientos públicos de agua

seguros, agradables y amplios; la disposición adecuada o el reciclamiento de agua residual y

residuos sólidos; el alcantarillado adecuado en áreas urbanas y rurales, para tener un

saneamiento adecuado, y el control de la contaminación de agua, suelo y atmósfera, así como

del impacto social y ambiental de esas soluciones. Además, se ocupa de problemas técnicos en

el campo de la salud pública, como el control de enfermedades propagadas por artrópodos, la

eliminación de riesgos a la salud de origen industrial y la provisión de sanidad adecuada en

áreas urbanas, rurales y recreativas, así como el efecto de los avances tecnológicos sobre el

ambiente. (Mackenzie y Susan, 2004)

La ciencia ambiental se enfoca entonces en tres objetivos principales:

1. Asegurar la provisión de suministros públicos como el agua de una manera aceptable.

2. Manejo del agua residual y reciclado de residuos.

3. Control de la contaminación en el agua, suelo y atmósfera.

1.1.1. Conceptos básicos de las ciencias ambientales

Los seres vivos pueden caracterizarse por medio de sus cualidades distintivas como: unidad,

diversidad y continuidad.

Al hablar de la unidad se considera a la célula como la representación de la unidad estructural

y funcional de la vida (biota) actual y del pasado. Ésta es la entidad que existe en todos los

seres vivos. Pueden desarrollarse de forma individual, o bien, en colonias y organizaciones que

constituyen el cuerpo humano. Obtiene energía por medio del metabolismo, que se realiza por

vía heterotrófica, es decir, la extracción de la energía se realiza por medio de extracción o

liberación química del combustible alimenticio.




La vida responde a cambiosambientales por medio de ajustes de forma, tamaño, color, simetría

o comportamiento. Es decir, ante los cambios de salinidad, pH, humedad, tono de luz, niveles

de presión y temperatura es que la unidad debe de desarrollar la capacidad de adaptarse por lo

tanto, existe la diversidad.

Al hablar de la vida sabemos que se va a perpetuar, es decir, va a existir una continuidad. Un

ser vivo entonces, nace, vive, se reproduce y muere, preservando por medio de la reproducción

la vida. Los seres vivos son capaces de repararse a sí mismos a menos que se exponga a

fuerzas que excedan su capacidad de recuperación.

Por otro lado, en la vida los organismos, que se conforman de la unidad, se interrelacionan

entre sí, al hacer esto causan efectos unos a otros llamando a esto, en la ingeniería ambiental,

método de sistemas. Los sistemas ambientales son complejos, así que los ingenieros

simplifican el sistema hasta que se pueda entender o tratar y que se comporte de similar a un

sistema real, dando aproximaciones satisfactorias.

Dentro del marco natural el hombre se encuentra en una jerarquización, propuesta por Odum

(1972), para explicar la organización de la vida. También llamado espectro biológico donde

existen “niveles de organización de la vida”, en el cual un nivel está representando a los

elementos vivos o componentes bióticos del ambiente, otro por la materia y la energía,

representando a los no vivos o componentes abióticos del ambiente.

En la siguiente figura se muestra el esquema propuesto por Odum (1972), en el primer nivel se

representa a las células; el segundo nivel, en orden ascendente, se localizan los niveles de

tejidos y órganos; después está el nivel del organismo, en donde se está el hombre en su

escala individual, posteriormente, siguen los niveles de población y comunidad, siendo el nivel

de población donde el hombre se ubica como especie y en el nivel de comunidad se le

considera como un elemento más.




Cuadro obtenido en Enkerlin et al. (1997).

Es aquí donde podemos definir lo que es población y comunidad. Entendiéndose que por

población a un conjunto o grupo de organismos o individuos que se entrecruzan produciendo

descendencia fértil ycomunidad, el conjunto de poblaciones que habitan un espacio físico

determinado. Ésta última junto con la interacción de los elementos no vivos del ambiente

constituyen los sistemas ecológicos, representando el nivel superior del espectro biológico.

1.1.2. Principios de ecología

La ecología estudia las interrelaciones de los seres vivos, plantas y animales, con su medio

ambiente (entorno físico específico).

La interrelación que existe ente las plantas y los animales que viven en un entorno físico

específico es un ecosistema. Éstos están conformados por organismos que interactúan unos

con otros y con su entorno físico, incluyendo la luz solar, la lluvia y los nutrientes del suelo.

Pueden variar de tamaño considerándose desde un estanque de 1 m de radio, dado que los

organismos dependen entre sí. Una escala mayor se considera a la biósfera terrestre, tal como

se muestra en la imagen de Diferentes tipos de ecosistemas. En dichos ecosistemas la energía

y la materia, fluye e incluso puede salir del mismo. Tal como se muestra en la imagen del Lago,

donde se muestra el intercambio de materia, la cual pasa de un organismo a otro por medio de

alimento, excremento o gases respirados (oxígeno o dióxido de carbono). La cantidad que llega

a entrar o a salir del ecosistema se considera pequeña en comparación a la cantidad de la

materia que fluye en el mismo ecosistema. El flujo de ésta es sustancial para la existencia del

ecosistema.




Diferentes tipos de ecosistemas, entre ellos el de la biósfera terrestre.

Lago, intercambio de materia.

La estructura de un ecosistema se constituye por elementos bióticos y abióticos. Los primeros

se clasifican en productores (plantas), consumidores (animales) y desintegradores (hongos y

microorganismos). También se pueden clasificar en autótrofos (plantas) y heterótrofos

(animales, hongos y microorganismos). Por otro lado los elementos abióticos están

compuestos de sustancias inorgánicas como el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, entre

otras y de compuestos orgánicos como proteínas, lípidos, carbohidratos, etc. Algunos autores

consideran dentro de estos elementos la temperatura, humedad, luz y suelo.

Se define hábitat como el espacio donde un grupo o población de organismos residen, se

reproducen y perpetúa su existencia debido a que cumple con sus condiciones necesarias para

ello.




La imagen muestra un organismo en su hábitat.

Un ecosistema es capaz de autorregularse, a esta capacidad se le llama homeostasis, cuyo

significado es estado estable. O bien, se puede interpretar como el mantenimiento de la

constancia y continuidad de sus funciones y su estructura.

El ecosistema más grande, la Tierra, se le conoce como exosfera y se compone de la biósfera,

capa de vida en la Tierra y los componentes abióticoshidronósfera, litósfera y atmósfera.

Agregando un componente por las acciones del hombre, la tecnósfera.

Esto da pie a un ecosistema poco común. Sin embargo existe un modelo que describe la

importancia de los atributos ecológicos que agregan el componente socioeconómico de los

ecosistemas en que participa el hombre, observa el siguiente esquema, donde las flechas

indican fuerzas de homeostasis o interacción de impactos, según su magnitud y naturaleza,

pueden ser positivas o negativas. Dejando en claro que las actividades humanas impactan en

las condiciones ecológicas, provocando deterioro. Sabemos que no se pueden eliminar las

actividades del hombre, pero sí se pueden regular.




Esquema del modelo del ecosistema que integra al hombre como un ser viviente y elemento

ambiental con impacto sobre los atributos naturales del sistema.

A pesar de que este modelo es muy integral, por el momento se tratará más a fondo la parte

natural.

1.2. Entorno natural

En este apartado se estudiará todo lo que se relaciona con el entorno natural, entendiéndose

como el ambiente donde existe equilibrio en los ecosistemas, es decir, un entorno donde existe

la actividad y no hay intervención humana. Considerando el medio ambiente, los seres vivos,

animales y plantas.

1.2.1. Equilibrio de ecosistemas

Sabemos que en un ecosistema existen plantas y animales, éstos últimos consumen a las

plantas y otros consumen a otros animales, se dice que un ecosistema se encuentra en

equilibrio cuando se respeta existen más plantas y animales herbívoros que animales

carnívoros. En el caso de que una especie desaparezca o disminuya considerablemente su

número de ejemplares puede ocurrir un cambio en el ecosistema, llamando a este hecho,

desequilibrio ecológico.

Los únicos capaces de alterar el equilibrio de la naturaleza y de los ecosistemas son los

humanos, cuando matan especies silvestres, destruyen selvas y bosques, contaminan los

mares y ríos al arrojo sus desperdicios.




En otras palabras el equilibrio de los ecosistemas se mantiene cuando existe la homeostasia.

En la conservación de la homeostasia, existe la cadena trófica, que es la transferencia de

energía por medio de los alimentos de una serie de organismos, cada organismo se alimenta

del precedente y es alimento del siguiente. Esta cadena también se le conoce como cadena

alimenticia. La cadena inicia en un vegetal, el cual se dice que es un productor (organismo

autótrofo, fabrica su propio alimento) éste sintetiza sustancias orgánicas a partir de sustancias

inorgánicas que toma del aire, del suelo y energía solar (fotosíntesis) o bien, en algunos casos

mediante sustancias y reacciones químicas (quimiosintesis).

El siguiente nivel en la cadena son los consumidores. Organismo que se alimenta del productor,

éste será el consumidor primario y el que se alimenta de éste, será el consumidor secundario

que debe ser un carnívoro. Existen carnívoros que devoran carnívoros como los zorros que

devoran los búhos y los pájaros que comen insectos depredadores. Algunas especies, como el

hombre, que comen tanto plantas como otros animales, se les llaman omnívoros.

En el último nivel de la cadena se encuentran los descomponedores o degradadores,

microorganismos que actúan sobre los organismos muertos, degradando la materia orgánica.

Finalmente, con ayuda del ambiente, los microorganismos transforman nuevamente los

nutrientes en materia orgánica o sustancias inorgánicas devolviéndola al suelo (nitritos, nitratos

y agua) y a la atmósfera (dióxido de carbono). Aunque en éste nivel se engloba todos los

procesos de descomposición, la forma más sencilla es la planteada.

Actividad 1. Cadenas tróficas y ciclos biogeoquímicos

Bienvenido(a) a la primera actividad de la unidad 1, de la asignatura de Ingeniería ambiental,

la cual tiene la finalidad de que intercambies opiniones con tus compañeros y pongas a

prueba aquellos conocimientos que has adquirido hasta el momento, por lo tanto, deberás

realizar lo siguiente:

1. Busca videos relacionados con las cadenas tróficas y los ciclos biogeoquímicos y

comparte las ligas de los videos en el foro de la actividad.

2. Puedes también consultar los siguientes videos como una fuente de referencia:

http://www.youtube.com/watch?v=mNtbr5p8fFg

http://www.youtube.com/watch?v=Pu0c4zFDCMY

3. Participa en el foro exponiendo lo que entiendes por cadena trófica y los ciclos

biogeoquímicos y apóyate en una de las escenas de tu video para presentar un

ejemplo.

http://www.youtube.com/watch?v=mNtbr5p8fFg

http://www.youtube.com/watch?v=Pu0c4zFDCMY




4. Finalmente, escribe una conclusión que sintetice tus ideas.

5. Consulta la Rúbrica general de foros que se encuentra en la sección de Material de

apoyo.

1.2.2. Ciclos biogeoquímicos

El movimiento de cantidades considerables de carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, calcio,

sodio, azufre, fósforo, potasio y otros elementos, entre los seres vivos y el ambiente se le llama

ciclo biogeoquímico, este se presenta mediante procesos de producción y de

descomposición. El término se deriva del movimiento cíclico de los elementos que forman los

organismos biológicos (bio) y el ambiente geológico (geo) que intervienen en un cambio

químico.

Para que la vida pueda seguir, son necesarios los nutrientes que pertenecen a los elementos

químicos o moléculas. Los organismos vivos utilizan entre 30 y 40 de ellos, la disponibilidad de

los nutrientes en cada especie son diferentes, dominando: los macronutrientes (carbono,

oxígeno, hidrógeno, fósforo, azufre, calcio, magnesio y potasio) ocupando un 97% de la masa

del cuerpo humano y más del 95% de la masa en los demás organismos; los micronutrientes

(hierro, cobre, zinc, cloro y yodo) requeridos por los organismos en cantidades pequeñas.

Estas sustancias químicas no se encuentran en formas útiles para los organismos. Sin

embargo, es en la biosfera donde se pueden convertir por medio de una combinación de

procesos biológicos, geológicos y químicos. Es aquí donde entran los ciclos biogeoquímicos,

así los elementos se encuentran disponibles para ser usados una y otra vez por otros

organismos.

Dentro de los ciclos biogeoquímicos se pueden clasificar dos tipos de ciclos:

Gaseoso. En éstos ciclos se encuentran los gases de carbono y nitrógeno. Los

nutrientes circulan, principalmente, entre la atmósfera y los organismos vivos. La

mayoría de los elementos son reciclados rápidamente con frecuencia de horas o días.

Sedimentario. Dentro de ésta clasificación se encuentran los elementos contaminantes.

Pero también los nutrientes como el azufre y fósforo.

Ciclo de carbono

El carbono es un elemento que es el fundamento de todas las sustancias orgánicas y de la vida.

Ocupa el decimocuarto lugar por su peso en la tierra. Se encuentra en todos los seres vivos, en

la atmósfera (por medio del dióxido de carbono y bicarbonato), en el humus del suelo y en las




rocas y suelos (como minerales de carbonato en la caliza). Su principal depósito son los

océanos con casi el 85% del total del planeta con el carbono disuelto como gas dióxido de

carbono. Los océanos, además contienen iones de carbonato y bicarbonato.

La fotosíntesis es el proceso impulsor del ciclo de carbono. Las plantas captan el dióxido de

carbono, disponible en el aire, y lo convierten en materia orgánica. Incluso, los compuestos de

carbono orgánicos de los combustibles fósiles empezaron en la fotosíntesis (como se muestra

en la imagen del Ciclo del carbono). El dióxido de carbono (CO2) almacenado en ellos se libera

actualmente en los procesos de combustión. Éste ciclo incluye la liberación de dióxido de

carbono como resultado de la respiración de los animales, los incendios, la difusión desde los

océanos, la precipitación de minerales de carbonato y la desintegración de las rocas.

Ciclo de carbono.

La causa principal de la asimilación del carbono inorgánico en formas orgánicas es la

productividad primaria en los océanos. Las concentraciones de CO2 varían con la profundidad.

La fotosíntesis, en aguas superficiales, es muy activa y es donde ocurre el consumo neto de

gas. En aguas más profundas es donde ocurre la producción neta mediante los procesos de

respiración y descomposición. La razón por la que el carbono se concentra más en los océanos

se debe a que en ellos se capta el CO2 mucho más lentamente que el ritmo con el que el CO2

de origen humano se acumula en la atmósfera. Además cuando aumenta la cantidad de CO2

disuelta disminuye la capacidad química para captar más CO2. Ésta está limitada por dos ciclos

principales: las bombas de solubilidad y biológica.

La bomba de solubilidad es la fuerza neta con la que se realiza la disolución de CO2 en el agua.

Como las aguas polares son más frías en la superficie que en capas profundas, la disolución

del CO2 es mayor en la superficie, por lo que su disolución es de la atmósfera al agua. La




diferencia de temperatura entre la superficie y las capas profundas del océano se genera un

desplazamiento de aguas frías hacia el fondo del mar arrastrando consigo CO2.

Por otro lado, la bomba biológica se compone del fitoplancton, el zooplancton y las bacterias,

además de sus depredadores. Ellos captan carbono, produciendo un ciclo de carbono y

nutrientes que se encuentran presentes en las aguas oceánicas superficiales. Cuando estos

organismos mueren se sedimentan en regiones profundas del océano, llevando el CO2 a esas

áreas con la materia fecal de esos mismos seres vivos. Así las profundidades se convierten en

un depósito de CO2 que liberan el carbono mediante el mezclado del agua, se difunde por

medio de la corriente que se genera con el cambio de temperatura y con ayuda del viento se

lleva a la superficie.

Se dice que este ciclo ha sido alterado por medio del consumo de combustibles fósiles,

producción a gran escala de ganado y la quema de bosques. Aunque no se ha llegado a una

conclusión, se dice que, el aumento de CO2 a aumentado la temperatura global de la Tierra.

Ciclo del nitrógeno

El nitrógeno de los lagos usualmente está en la forma de nitratos ( ) y proviene de fuentes

externas, por ejemplo, ríos subterráneos o corrientes alimentadoras (mirar la imagen del ciclo

del nitrógeno). Pasa por un ciclo del nitrato al nitrógeno orgánico, de éste al amoniaco y regresa

al nitrato, esto solo es posible cuando el agua permanece en un estado aeróbico. Sin embargo,

en los sedimentos anaeróbicos, donde la descomposición de algas disminuye el aporte de

oxígeno, las bacterias reducen el nitrato a gas nitrógeno (N2) y se pierde del sistema, a este

proceso se le llama desnitrificación. Reduciendo el tiempo en el que el nitrógeno permanece en

el lago, ésta también puede originar la formación de (óxido nitroso). Su reacción se

escribe:

OHCONánicocarbonoorgNO 22232




Ciclo del nitrógeno.

El nitrógeno es captado por las algas y organismos del fitoplancton, toman el nitrógeno, lo

reducen químicamente a compuestos de amino (NH2-R) y lo incorporan en compuestos

orgánicos. Las algas muertas liberan el nitrógeno orgánico al agua en la forma amoniaco (NH3).

Se libera un ion de las sustancias orgánicas ( ) además, de los que provienen de los

desechos industriales y la lixiviación agrícola (como fertilizantes y abono); esto se oxida a nitrato

( ), por efecto de las bacterias nitrificantes en un proceso denominado nitrificación:

La primera relación es para las especies Nitrosomonas y la segunda para las Nitrobacter.

La reacción se escribe:

Algunos microorganismos pueden fijar el gas nitrógeno de la atmósfera y convertirlo en

nitrógeno orgánico. En el caso de los lagos, las bacterias fotosintéticas llamadas cianobacterias,

322

2224

424

48464

NOONO

OHHNOONH

OHHNOONH 2324 22




o algas verde-azules por sus colores, son la que realzan la función de fijadores de nitrógeno,

tienen la ventaja sobre las algas verdes cuando las concentraciones de amonio son bajas,

mientras que las de otros nutrientes abundan en grado suficiente. También se pueden encontrar

las azollas, único helecho acuático fijador de nitrógeno, fuente valiosa de nitrógeno para fines

agrícolas. También los líquenes cumplen la misma función.

La influencia de los seres humanos en éste ciclo se ha alterado por la manufactura y uso de

fertilizantes industriales, el consumo de combustibles fósiles y la producción de gran escala de

cultivos fijadores de nitrógeno. Es por esto que ha aumentado la liberación de nitrógeno

biológicamente utilizable del suelo y materia orgánica. Los efectos de la liberación de este

elemento son las lluvias ácidas y la acidificación de los lagos, hasta la corrosión de metales de

construcción.

Ciclo del fósforo

Los seres vivos toman fósforo en su forma de fosfatos de la erosión de rocas. Es por eso que

está presente en las cuentas, usualmente en forma del ortofosfato inorgánico dado que la roca

mediante la meteorización se descompone y se liberan los fosfatos, pasan a los vegetales por

medio del suelo y luego a los animales. Cuando éstos excretan los descomponedores actúan

para producir de nuevo fosfatos.

El papel que desempeña el fósforo es vital. Es componente de los ácidos nucleicos como el

ADN, sustancias intermedias en la fotosíntesis y en la respiración celular. Además, los átomos

de fósforo proporcionan la base para la formación de los enlaces de alto contenido de energía

del ATP, también se encuentra en los huesos y los dientes de animales.

Una parte de los fosfatos son arrastrados al mar, donde las algas, los peces y las aves marinas

lo toman y producen guano, que se usa como abono en la agricultura, ya que libera gran

cantidad de fosfatos. Por otro lado, los restos de algas, peces y restos de animales marinos dan

lugar a rocas fosfatadas en el fondo del mar donde afloran por movimientos de la litosfera

continental.

En la descomposición bacteriana de los restos de animales, el fósforo se libera en forma de

ortofosfatos (H3PO4) que utilizan los vegetales verdes, formando así el fosfato orgánico

(biomasa vegetal) y la lluvia, en ocasiones, trasporta este fosfato a los mantos acuíferos o a los

océanos. En el caso del fósforo no forma compuestos volátiles que le permitan pasar de los

océanos a la atmósfera y retornar a tierra firme. Una vez en el mar, sólo puede reciclarse

mediante aves marinas que recogen el fósforo que pasa a través de cadenas alimentarias

marinas y que pueden devolverlo a la tierra firme en sus excrementos; y por el levantamiento

geológico de los sedimentos del océano hacia tierra firme, un proceso que se realiza muy

lentamente.




Finalmente, este elemento es un recurso sin reserva en la atmósfera, su extracción es limitada

por los yacimientos terrestres (mayoritariamente Marruecos) y su producción mundial es similar

a la petrolera. Por otro lado, las actividades humanas han originado la liberación de fósforo

proveniente de las aguas negras y de las operaciones de ganadería. Su aplicación en

fertilizantes también origina alteraciones del ciclo de este elemento.

Ciclo de fósforo

Ciclo de azufre

Este elemento forma parte de las proteínas. Como en el ciclo del nitrógeno, los

microorganismos juegan un papel importante en su ciclo. Las bacterias ayudan a la oxidación

de minerales que contienen pirita, liberando gran cantidad de sulfato. Las plantas y otros

productores primarios lo obtienen principalmente en su forma de ion sulfato (SO4-2). Los

organismos que lo ingieren en las plantas lo incorporan a las moléculas en proteína y, así pasa

a los organismos del nivel trófico superior. Al morir los organismos, el azufre derivado de las

proteínas que contenía entra al ciclo del azufre y se transforma para que las plantas vuelvan a

usarlos como ion sulfato (Ver la imagen del ciclo del azufre).

El azufre se encuentra almacenado en sedimentos oceánicos y su intercambio es en su forma

de dióxido de azufre (SO2) que se realiza en las comunidades acuáticas por medio de los

sedimentos mencionados y las rocas. Mientras que el cambio se realiza con las comunidades

terrestres por medio de la atmósfera. El SO2 atmosférico se disuelve en el agua de lluvia o se

deposita en forma de vapor seco.




Finura 5. Ciclo del azufre.

Actividad 2. Ciclos biogeoquímicos dentro de los ecosistemas

Para el desarrollo de la presente actividad considera como ecosistema a estudiar un lago,

ubicado en el municipio de Atlacomulco del Estado de México y realiza lo siguiente:

1. Investiga sobre el Lago del municipio de Atlacomulco.

2. Escribe la cadena trófica que se presenta en dicho lago.

3. Describe los ciclos que dan lugar a las cadenas tróficas.

4. Guarda tu archivo con el nombre de IAM_U1_A2_XXYZ.

5. Envía tu documento al facilitador(a) y espera su retroalimentación.

Recuerda que tu documento no debe de exceder los 4MB.

1.2.3. Procesos geoquímicos

En este subtema se expondrá la distribución de la materia orgánica y los procesos que la

controlan. Los procesos geoquímicos son aquellos que involucran la geología con los procesos

químicos.




Estos procesos se realizan en: hidrosfera, atmósfera, biósfera y geósfera, utilizando la

transformación de minerales y rocas que conforman la corteza terrestre.

Hidrosfera

La hidrosfera es un sistema constituido por el agua. La Tierra es el único planeta en nuestro

Sistema Solar en el que el agua se encuentra presente de manera continua, cubriendo el 71%

de su superficie. La masa total de la hidrosfera es de aproximadamente 1,4×1021 kg que se

reparte en componentes masivos que son:

Glaciares. Cubren parte de la superficie continental, sobre todo los dos casquetes

glaciares de Groenlandia y la Antártida. Sin embargo, también abarcan los glaciares de

montaña y volcán, en todas latitudes, ambos de menor extensión y espesor.

Escorrentía superficial. Sistema dinámico formado por ríos y lagos.

Agua subterránea. Como dice el nombre son subterráneas que se encuentra embebida

en rocas porosas de manera más o menos universal.

Atmósfera. Se encuentra en forma de nubes.

Biosfera. Se encuentra formando parte de plantas, animales y seres humanos.

El agua en la superficie terrestre es el resultado de la desgasificación del manto terrestre, que

se compone de rocas que contienen cierta cantidad de sustancias volátiles, donde el agua es la

más importante. Esta se escapa del manto a través de procesos volcánicos e hidrotermales y la

recupera gracias a la subducción.

En los niveles superiores de la atmósfera la radiación solar provoca la fotólisis del agua,

rompimiento de sus moléculas, dando lugar a la producción de hidrógeno (H) que dado a su

bajo peso atómico termina por perderse en el espacio.

Existen cambios de estado y de transporte que permite al agua formar el ciclo hidrológico o ciclo

del agua.

Ciclo del agua o ciclo hidrológico

El ciclo del agua es la circulación y conservación del agua y donde se presentan los tres

estados del agua: sólido (hielo, nieve), líquido y gas (vapor de agua). Los océanos, ríos, nubes

y lluvia están en constante cambio: el agua de la superficie se evapora, el agua de las nubes

precipita, la lluvia se filtra en la tierra, etc.

Sin embargo, la cantidad total de agua en el planeta se conserva. El ciclo hidrológico comienza

con la evaporación del agua desde la superficie del océano. A medida que se eleva a la

atmósfera, el aire se va humedeciendo y se enfría transformando el vapor en agua, llamado

proceso de condensación. A la conjunción de las gotas se le llama nube. Luego por peso caen




o se precipitan. El estado en el que caen va a depender de la temperatura, si en la atmósfera

hace mucho frío, el agua caerá como nieve o granizo. En cambio, si es más cálida, caerán

gotas de lluvia.

Los seres vivos aprovecharán una parte del agua que llega a la superficie terrestre y otra

escurrirá por el terreno hasta llegar a un río, lago u océano, fenómeno llamado escorrentía. Por

otro lado, un porcentaje del agua se filtrará a través del suelo, formando capas de agua

subterránea, conocidas como acuíferos a este proceso se le llama percolación. Tarde o

temprano, toda esta agua volverá nuevamente a la atmósfera, debido principalmente a la

evaporación.

Fases del ciclo del agua

El ciclo hidrológico interactúa constantemente con el ecosistema debido a que los seres vivos

dependen de este elemento para sobrevivir y a su vez ayudan al funcionamiento del mismo. Por

otro lado, este ciclo presenta cierta dependencia de una atmósfera poco contaminada y de un

cierto grado de pureza del agua para su desarrollo convencional, ya que el ciclo podría

entorpecerse por el cambio en los tiempos de evaporación, condensación, etc.

Los principales procesos implicados en el ciclo del agua son:

1. Evaporación. El agua transfiere a la atmósfera por este proceso. Aquí el agua líquida se

transforma en vapor. Se evapora en la superficie oceánica, sobre la superficie terrestre.

También en los organismos, por medio del fenómeno de transpiración en el caso de las

plantas y sudoración en el caso de los animales. Los seres vivos, especialmente las

plantas, contribuyen con un 10% al agua que se incorpora a la atmósfera. Es frecuente

no poder distinguir ente la vaporización y la transpiración, es por ello, que se tiene el

término de evapotranspiración para referirse a las pérdidas de agua combinadas por

transpiración y evaporación.

2. Condensación. El agua en forma de vapor sube y se condensa formando las nubes,

constituidas por agua en pequeñas gotas. Dentro de este fenómeno se puede considerar

la solidificación que ocurre cuando la temperatura disminuye en el interior de una nube

por debajo de 0° C, el vapor de agua o el agua misma se congelan, precipitándose,

posteriormente en forma de nieve o granizo, siendo la principal diferencia entre los dos

conceptos que en el caso de la nieve se trata de una solidificación del agua de la nube

que se presenta por lo general a baja altura: al irse congelando la humedad y las

pequeñas gotas de agua de la nube, se forman copos de nieve, cristales de hielo

polimórficos (es decir, que adoptan numerosas formas visibles al microscopio), mientras

que en el caso del granizo, es el ascenso rápido de las gotas de agua que forman una

nube lo que da origen a la formación de hielo, el cual va formando el granizo y

aumentando de tamaño con ese ascenso. Cuando sobre la superficie del mar se




produce una tromba marina (especie de tornado que se produce sobre la superficie del

mar cuando está muy caldeada por el sol) este hielo se origina en el ascenso de agua

por adherencia del vapor y agua al núcleo congelado de las grandes gotas de agua.

3. Precipitación. Esto ocurre cuando las gotas de agua que conforman las nubes se enfrían

uniéndose gota por gota hasta formar gotas mayores que terminan por precipitarse, por

efecto físico de aceleración gravitacional, a la superficie terrestre en razón a su mayor

peso. La precipitación puede ser sólida (nieve o granizo) o bien líquida (lluvia).

4. Infiltración. Este fenómeno ocurre cuando el agua llega al suelo y penetra a través de

sus poros y pasa a ser subterránea. La proporción de agua que se infiltra y la que circula

en superficie (escorrentía) depende de la permeabilidad del sustrato, de la pendiente y

de la cobertura vegetal. Parte de ésta agua infiltrada vuelve a la atmósfera por

evaporación o por la transpiración de las plantas, que la extraen con sus raíces extensas

y profundas. Otra parte se incorpora a los acuíferos, estructuras naturales que contienen

agua estancada o circulante, aquí parte del agua alcanza la superficie por las

circunstancias topográficas e intersectan (es decir, cortan) la superficie del terreno.

5. Escorrentía. Medios por los que el agua líquida se desliza cuesta abajo por la superficie

del terreno. En los climas secos, incluidos la mayoría de los llamados desérticos, la

escorrentía es el principal agente geológico de erosión y de transporte de sedimentos.

6. Circulación subterránea. Gracias a la fuerza gravitacional se produce este fenómeno,

como la escorrentía superficial, de la que se puede considerar una versión. Presenta dos

modalidades:

Se da en zona vadosa, especialmente en rocas karstificadas, como son a

menudo las calizas, y es una circulación siempre pendiente abajo.

Ocurre en los acuíferos en forma de agua intersticial que llena los poros de

una roca permeable, de la cual puede incluso remontar por fenómenos en los

que intervienen la presión y la capilaridad.

7. Fusión. Cambio de estado que se produce cuando la nieve pasa a estado líquido al

producirse el deshielo.

8. Evaporación. El proceso se repite desde el inicio, consecutivamente, por lo que nunca

se termina, ni se agota el agua.

El movimiento del agua es muy complejo. Sin embargo, se presentó una visión simplista para

poder incluso elaborar cálculos relacionados con el estudio del agua. Por ejemplo, se puede

hablar del problema de almacenamiento, que es la cantidad de volumen de agua que el lago




gana o pierde en un periodo dado. Se define una ecuación de balance de masas para un lago.

En este caso la sustancia a tratar es el agua, y el sistema es, el lago. Por lo que la ecuación de

balance de masas es:

Tasa de acumulación de masa = entrada de masa – salida de masa

O bien

Tasa de acumulación de masa =

Donde

= tasa de flujo de las corrientes que llegan al lago (vol.* tiempo-1)

= tasa de precipitación (vol.* tiempo-1)

= tasa de escurrimiento (vol.* tiempo-1)

= tasa de filtración hacia el lago (vol.* tiempo-1)

= tasa de evaporación de cuerpos de agua, como los lagos, ríos y estanques (vol.* tiempo-1)

= tasa de evapotranspiración (vol.* tiempo-1)

= tasa de filtración de salida del lago (vol.* tiempo-1)

= densidad del agua (masa* vol-1)

Ciclo hidrológico

aguasalTsalentent IEEQIRPQ )(

entQ

P

R

entI

E

TE

salI

agua




Atmósfera

La atmósfera es la capa más externa y menos densa de la Tierra. Está constituida por gases

que varían en cantidad dependiendo de la presión a diversas alturas. Esta mezcla de gases que

conforma la atmósfera es el aire. En los primeros 11 km de altura, desde la superficie del mar,

se encuentra el 75% de masa atmosférica. Se compone principalmente de oxígeno (21%) y el

nitrógeno (78%).

La atmósfera y la hidrosfera constituyen el sistema cerrado que evita las temperaturas extremas

de noche y de día. Son capas fluidas superficiales del planeta, cuyos movimientos dinámicos

están estrechamente relacionados. Además, las corrientes de aire reducen drásticamente las

diferencias de temperatura entre el día y la noche, distribuyendo el calor por toda la superficie

del planeta.

La atmósfera protege la vida sobre la Tierra porque absorbe gran parte de la radiación solar

ultravioleta en la capa de ozono. Además, actúa como escudo protector de meteoritos, los

cuales se convierten en polvo a causa de la fricción que sufren al hacer contacto con el aire.

La vida, durante millones de años, ha transformado la composición de la atmósfera. Por

ejemplo; la cantidad de oxígeno libre en la atmósfera es posible gracias a las formas de vida,

como son las plantas, que convierten el dióxido de carbono en oxígeno (regresa al ciclo de

carbono) el cual, a su vez, es respirable por las demás formas de vida, tales como los seres

humanos y los animales en general.

Biosfera

La biosfera es el sistema formado por el conjunto de los seres vivos propios del planeta Tierra,

se distribuye cerca de la superficie de la misma, junto con el medio físico que les rodea y que

ellos contribuyen a conformar. También se habla de biosfera al referirse al espacio dentro del

cual se desarrolla la vida.

También se dice que es el ecosistema global. Al mismo concepto nos referimos con otros

términos, que pueden considerarse sinónimos, como ecosfera o biogeosfera. En todos los

casos es una creación colectiva de una variedad de organismos y especies que interactúan

entre sí y forman la diversidad de los ecosistemas. Tiene propiedades que permiten controlar,

dentro de unos límites, su propio estado y evolución.

Geósfera

Es la capa de la Tierra de estructura rocosa que sirve de soporte para los demás sistemas

terrestres como la biósfera y la atmósfera, éstos situados en la parte superficial de la capa.




Se constituye de las siguientes zonas:

Corteza. Capa superior llamada también Litósfera u Oxísfera (porque se considera una

esfera de oxígeno). Es en esta capa donde vive el hombre y realiza sus actividades como la

agricultura o minería.

Manto. Capa intermedia, se ubica entre la corteza y el núcleo. Conocida también como

Mesosfera, está conformada por rocas en estado semisólido el líquido, debido a las altas

temperaturas. Tiene un espesor de 2850 km y se compone principalmente de magnesio,

silicio y hierro. Representa el 82% del volumen de la Geósfera. Se divide en dos subcapas:

Pirosfera. Es donde se encuentra el fondo de los volcanes.

Astenosfera. Es donde se encuentra el magma formando corrientes convectivas

(magma en movimiento) sobre la cual flotan y se mueven las placas tectónicas.

Núcleo. Capa más profunda, también conocida como Nife porque se conforma de Níquel y

Hierro. Existen altas presiones y temperaturas en ella, temperaturas de 6000 °C

aproximadamente. Es lo que se conoce como el centro de la Tierra y posee un grosor de

3470 km. Se divide en dos subcapas:

Núcleo externo: se encuentra en estado líquido.

Núcleo interno: se encuentra en estado sólido, debido a las presiones altas que

se experimentan en la zona.

Capas de la Tierra




Actividad 3. Riesgo ambiental

Para participar en foro es necesario que primero realices una lectura.

1. Lee de la página 8 a la 18 del documento Ciudades en riesgo.

2. Plantea una definición de riesgo ambiental y exponla en el foro. Discute con tus

compañeros los puntos importantes de la lectura.

3. Consulta la Rúbrica de participación del foro que se encuentra en el Material de

apoyo.

Actividad 4. El riesgo y su impacto ambiental

Para finalizar con las actividades formativas de la unidad 1, realiza lo siguiente:

1. Explica porque una sustancia orgánica no tóxica, como una sopa de pollo puede

convertirse en contaminante del agua.

2. Escribe otros ejemplos de la vida cotidiana que afecten a los ciclos biogeoquímicos y

que causen un impacto ambiental.

3. Guarda tu archivo con el nombre de IAM_U1_A4_XXYZ.

4. Envía tu tarea al Facilitador(a) y espera su retroalimentación. Recuerda que tu

documento no debe de exceder los 4MB.

1.2.4. Balance de materia y energía

Los ecosistemas no podrían existir si no existiera energía que fluye en ellos. Por ejemplo, se

sabe que la fuente principal de energía para las plantas es el Sol y las plantas son fuente de

energía de los seres vivos. Esta energía, por medio de teorías unificadores,se dice que no se

crea ni se destruye sólo se transforma. Por otro lado,en la materiael intercambio de masa es

irrelevante en las aplicaciones ambientales, pero se respeta la ley de la conservación de la

materia, mencionada.

Balance de materia

Un balance de materia o de masa se puede considerar como:




Acumulación = entrada – salida

Donde la acumulación es lo que entra y sale del sistema. Entendiendo, como sistema, un

ecosistema: un tanque, un río, etc.

Al usar éste método, se comienza trazando un diagrama de flujo del proceso, o un diagrama

conceptual del subsistema ambiental. En el diagrama se debe indicar las entradas, salidas y

acumulaciones en las mismas unidades. Las fronteras se trazan de tal manera que los cálculos

se simplifiquen lo más que se pueda. Este sistema, dentro de las fronteras, se le denomina

volumen de control (Mackenzie y Susan, 2004).

Ejemplo:

Se quema 1 Kmol de metano en un horno con un 20% de exceso de aire. Determinar la

composición de los humos en % base seca.

Hay que seguir un método sencillo para realizar el problema.

Paso 1. Interpretar adecuadamente el enunciado del problema. El metano es un gas a

temperatura ambiente, si se quema con aire suficiente se convierte en CO2 y H2O. En la salida

que serán los humos aparecerá por lo tanto CO2, H2O, N2 y O2 por haber aire excedente. No

aparecerá el metano CH4 porque la reacción con aire suficiente se considera completa. El

exceso se supone siempre sobre la cantidad estequiométrica.

Paso 2. Dibujar un diagrama de flujo.

Paso 3. Colocar en el diagrama los datos conocidos y desconocidos.

Paso 4. Colocar en las cajas del diagrama las reacciones ajustadas y rendimientos de

operación. Se dibuja el diagrama colocando datos y reacciones:

Paso 5. Seleccionar una base sencilla para los cálculos.

Paso 6. Inspeccionar de nuevo el diagrama y leer de nuevo el enunciado.La base más cómoda

de cálculo está en el enunciado y es 1 Kmol de CH4.




Paso 7. Desarrollar un balance de materias parcial o total. Existe una condición particular que

liga el oxígeno estequiométrico con el aire total que entra (exceso del 20%):

Oxígeno estequiométrico: 2 Kmol ya que la reacción requiere 2 moles de oxígeno por

mol de metano.

Aire necesario de entrada: 2·1,2/0,21 Kmol.

Resulta cómodo calcular el oxígeno que sale por diferencia entre el que entra y el que ha

reaccionado:

O2 a la salida Kmol = 2·1,2 - 2 = 0,4 Kmol.

Balance de Carbono A la entrada: CH4 : 1 Kmol = CO2 a la

salida. Por lo tanto CO2 = 1 Kmol.

Balance de Nitrógeno A la entrada 2· 1,2·0,79/0,21 Kmol = N2 a la

salida.

Balance de Hidrógeno A la entrada (1Kmol CH4) · 4 = H2O ·2 en

salida H2O = 2 Kmol en la salida, aunque al

pedir la composición en base seca no es

necesaria.

Paso 8. Resolución del sistema de ecuaciones.

La composición molar queda:

CO2: 1·100/(0,4 + 1 + 9,02) = 9,59 %

N2: 9,02·100/(0,4 + 1 + 9,02) = 86,57 %

O2: 0,4·100/(0,4 + 1 + 9,02) = 3,84 %

Paso 9. Comprobar que la solución es lógica y no hay errores.

Comprobación:

Masa a la entrada: 1 Kmol CH4 · 16 + 2,4 Kmol O2 · 32 + 2,4 · 0,79/0,21 Kmol N2· 28 = 345,6

Kg.

Masa a la salida: 1 Kmol CO2 · 44 + 2,4 · 0,79/0,21 Kmol N2· 28 + 0,4 Kmol O2 · 32 +

2 Kmol H2O · 18 = 345,6 Kg

Por lo tanto, el resultado es correcto.

Hay ocasiones donde el tiempo es un factor importante con el fin de diseñar una solución. Para

estos casos se tiene la ecuación:

Tasa de acumulación = tasa de entrada – tasa de salida

Donde la tasa indica unidad de tiempo. Por lo que se puede escribir una expresión en la

notación diferencial de la siguiente manera:

dt

sald

dt

entd

dt

dM )()(




Donde M es la masa acumulada y (ent) y (sal) son la masa que entra y la masa que sale,

respectivamente. Esto se debe de definir en un intervalo de tiempo.

Ejemplo:

Patricia llena su tina de baño, pero olvidó poner el tapón. Si el volumen de la tina es 0.350 m3 y

de la llave salen 1.32 L*min -1, y por el fondo salen 0.32 L*min-1, ¿cuánto tiempo tardará en

llenarse la tina? Si Paty cierra el agua cuando la tina esté llena, ¿cuánta agua habrá

desperdiciado? Supón que la densidad del agua es 1000 kg*m-3.

Se realiza el diagrama del balance de masa:

Se convierten los volúmenes en masas. Para hacerlo se aplica, en este caso, la densidad del

agua.

Masa = (volumen)(masa)=acumulación(ρ)

Donde

Volumen = (tasa de flujo)(tiempo)= Q(t)

Entonces para la ecuación del balance de materia, sabemos que 1.0m3=1000L, por lo que 0.350

m3=350L

Acumulación = masa que entra – masa que sale

Acumulación=1.32t-0.32t

350L = (1.00 L*min-1)(t)

Por lo que t=350 min

Ahora obtenemos la cantidad de agua desperdiciada que es:




Agua desperdiciada = (0.32 L*min-1)(350min)=112L

Balance de energía

Cuando hablamos de energía nos referimos a la primera ley de la termodinámica. En ella, la

energía es la capacidad para efectuar trabajo. Se dice que una fuerza realiza trabajo sobre un

cuerpo cuando la ejerce en una cierta distancia. El Joule es la fuerza que se define como

Newton entre la distancia recorrida. Mientras que la potencia es la rapidez o tasa con que se

efectúa el trabajo. Con estos fenómenos se caracteriza la primera ley de la termodinámica que

se expresa como sigue:

Donde

= calor absorbido (en kJ)

= energía interna del sistema en los estados 1 y 2

W= trabajo (en kJ)

La energía se encuentra en formas distintas como: energía térmica, cinética, potencial, química

y eléctrica. Las unidades de la energía son la caloría. Una caloría (cal) es la cantidad de

energía que necesita un gramo de agua para elevar su temperatura en 1°C, de 14.5 a 15.5°C.

En el Sistema internacional 4.186 J=1 cal.

El calor específico de una sustancia es la cantidad de calor que se necesita para aumentar una

unidad de masa de la sustancia en un grado su temperatura. Sus unidades son kcal*kg-1*K y en

unidades SI, es en kJ*kg-1*K, donde K está en Kelvin.

Otra propiedad termodinámica es la entalpía, ésta depende de la temperatura, presión y

composición del material. Y se define como

PVUH Donde

H= entalpía (en kJ)

U= energía interna (o energía térmica)(en kJ)

P= presión (en kPa)

V = volumen (en m3)

Si hay un proceso donde no cambia ni el volumen ni la fase (realiza un cambio de sólido a

líquido o de líquido a gas) pero si existe un cambio de energía interna variando la temperatura

se reescribe la ecuación como:

WUUQH 12

HQ

21,UU

TMcU v




Donde

=cambio de energía interna

= masa

= calor específico a volumen constante

=cambio de la temperatura

Por otro lado si hay un cambio de fase sin un cambio de presión, la entalpía se define como:

Donde

= es el cambio en la entalpía

=calor específico a presión constante

En el caso de los sólidos y líquidos se considera y que

La energía al igual que la masa se puede balancear de la siguiente manera:

Pérdida de la entalpía de un cuerpo caliente= ganancia de entalpía de un cuerpo frío.

Ejemplo:

Unas ciruelas se sumergen en agua hirviendo (100°C) para quitarles la piel (a este proceso se

le llama blanqueado de conservas) antes de enlatarlas. El agua que sobra de este proceso

tiene alta concentración de materia orgánica, por lo que hay que tratarla antes de tirarla. Este

proceso es biológico y se efectúa a 20°C. Antes de desechar el agua se debe enfriar a 20°C. En

un tanque de concreto se vacía 40 m3 de agua residual y se deja enfriar. Suponiendo que no

existen pérdidas hacia el exterior, la masa del tanque es de 42000 kg y su calor específico vale

0.93 kJ*kg-1*K-1, ¿cuál es la temperatura de equilibrio del tanque de concreto con el agua

residual?

La densidad del agua es 1000kg* m3.

La pérdida de entalpía del agua que está hirviendo es:

Dado que la temperatura absoluta es 273.15+100= 373.15 K.

Por otro lado, la ganancia de la entalpía del tanque de concreto es

Se igualan las ecuaciones ya que se considera que

Convirtiéndolo a grados Celcius T=85°C

U

M

vc

T

TMcH p

H

pc

vp cc UH

TTKkgkJmmkgH 16744062480236)15.373)(**186.4)(40)(*1000( 1133

1145043939060)15.293)(**93.0)(42000( 11 TTKkgkJkgH

KT

TT

HH concretoagua

358

114504393906016744062480236

)()(




Ahora si se considera un sistema abierto se tiene la ecuación de balance de energía más

completa.

Cambio neto de energía= energía de la masa que entra en el sistema – energía de la masa que

sale del sistema

+ Flujo de energía hacia o desde el sistema.

El flujo de energía puede realizarse por medio de la conducción, la convección o la radiación.

Conducción es la transferencia de calor por medio de un material por difusión molecular

debido a un gradiente en la temperatura.

Convección es la transferencia de calor por medio del movimiento de un fluido en gran

escala, como por ejemplo el viento que sopla.

Radiación es la transferencia de calor donde el transporte de energía se realiza por

medio de la radiación electromagnética. Implica que un objeto tiene que absorber la

energía radiante y que el mismo objeto radie energía. Aquí, el cambio de la entalpía es

la energía que se absorbe menos la que se emite.

Como verás éstos procesos físicos los puedes observar en la naturaleza y se utilizan para

estudiarlos y modelar la realidad para estimar lo que se puede tener. Sin embargo, por el

momento se queda hasta aquí tu aprendizaje. En el avance de tu carrera podrás aplicar

específicamente éstos conocimientos.

Autoevaluación

Llego el momento de resolver el ejercicio de Autoevaluación que se encuentra en la sección

de la unidad 1, el cuál te servirá para identificar los conocimientos adquiridos y aquellos temas

que necesitas repasar. ¡Adelante!

Evidencia de aprendizaje. Ingeniería ambiental

Ahora llego el momento de realizar la última actividad de la presente unidad que consiste en

responder una serie de preguntas que te permitirán reflexionar sobre la finalidad de la

ingeniería ambiental.

Considera que se desea establecer una región grande pero aislada con una reserva

adecuada de alimento vegetal, números iguales de leones y antílopes, sin otros animales

grandes. Los antílopes sólo comen materia vegetal y los leones sólo comen antílopes.

1. Ahora responde las siguientes tres preguntas:




¿Es posible que las poblaciones de las dos especies permanezcan

aproximadamente iguales si empezamos con números iguales de cada una de

ellas y luego dejamos que el sistema funcione por sí mismo?

¿Cabría esperar que la proporción de la población final fuera diferente si

empezáramos con un número doble de antílopes?

¿Con un número doble de leones?

2. Identifica el ecosistema que se desarrollaría, los ciclos bioquímicos involucrados y en

caso de que no fuera aislada la reserva, ¿qué impacto ambiental tendría?

3. Guarda tu reporte como IAM_U1_EA_XXYZ.

4. Consulta la Escala de evaluación que se encuentra en el aula.

5. Envía tu trabajo a tu Facilitador y espera su retroalimentación, de ser necesario realiza

las modificaciones que te sugiera y vuelve a enviar tu documento. Recuerda que tu

archivo no debe de exceder los 4 MB.

Autorreflexiones

Para finalizar con el estudio de la unidad, recuerda entregar tu Autorreflexión de las

preguntas que te proporciona tu Facilitador(a) en el foro, tal como se comento en la sección

de Información general de la asignatura en el tema de Evaluación.

Cierre de la unidad

En esta unidad aprendiste lo que se estudia en la ciencia ambiental y también a interpretar

estos conocimientos. El panorama general que se te presentó en esta unidad te ayudará a

interpretar lo que viene en las unidades posteriores. Has aprendido a situarte como parte del

ecosistema para hacer un adecuado manejo de los recursos, que es lo que viene en la

siguiente unidad.

¡Sigue adelante!

Para saber más

Si quieres aprender más sobre aplicaciones de la ingeniería ambiental te recomendamos que veas la página de Addlink donde hallarás software científico.

Para reforzar tus conocimientos de balances de energía puedes verificar los siguientes libros:




Himmelblau, D.M. (1997).Principios y cálculos básicos de ingeniería química.México: Prentice Hall.

Felder R.M.; Rousseau, R.W. (1991).Principios elementales de los procesos químicos. Delaware: Addison-Wesley.

Fuentes de consulta

Mackenzie, L. D., Susan, J. M. (2004).Ingeniería y ciencias ambientales.México:

McGraw Hill Interamericana.

Enkerlin, E.,C., Cano, G., Garza, R., A., Vogel, E. (1997). Ciencia ambiental y desarrollo

sostenible. México: International Thompson.

Turk, T., W. (2006). Ecología contaminación medio ambiente. México: Mc Graw Hill

Internacional.

Documents

Unidad_1_Introducciòn_a_la_ingenierìa_ambiental.pdf