Cap&Cua 5
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Revista Cientifica
Transcript of Cap&Cua 5
Rector
Rafael Mojica Garcia
Comité Editorial
Yashin Alberto Rueda Matos
Luis Eduardo Rojas Jiménez
Ramiro Hernán Polanco Contreras
Juan Alejandro Chica García
Comité Científico
Ramiro Hernán Polanco Contreras
Juan Alejandro Chica García
Alexis Pinzón Solano
Felipe Soto Pau
Luis Eduardo Garzón
FLÚOR UNA SUSTANCIA DE ALTO RIESGO
Ing. Ramiro Hernán Polanco Contreras
Jefe programa de Ingeniería Industrial y Agroindustrial de la Corporación Universitaria del Meta. Magister en Relaciones
Internacionales, Especialista en Tecnológico en seguridad y prevención de riesgos profesionales, Ingeniero Industrial y Mecánico
de mantenimiento general. E-mail: [email protected] y [email protected]
Introducción
En la vida cotidiana y más aún en las
organizaciones a nivel general se cuenta con un
gran número de sustancias químicas cuyos efectos
a la salud de los trabajadores en algunos casos se
encuentra identificado, sin embargo la mayoría
estos efectos aún no se conocen de forma precisa.
Es por ello que las acciones preventivas y los
controles estrictos se convierten en las mejores
herramientas para prevenir la ocurrencia de
patologías asociadas a la exposición a dichas
sustancias.
El Flúor es una de las muchas sustancias químicas
utilizadas a nivel industrial en una gran variedad
de compuestos que facilitan o mejoran procesos
desde la fabricación de cerámica y vidrio pasando
por la elaboración de utensilios de cocina hasta la
generación de energía en fuentes de origen
nuclear. A continuación se presenta la
caracterización del flúor como sustancia de
estudio, el valor de los TLV, el procedimiento de
muestreo y un ejemplo a manera de ejemplo del
proceso de muestreo.
Objetivo
A partir de un caso de estudio presentar la
peligrosidad del flúor, los procedimientos de
evaluación, valoración y controles aplicables.
1. Caracterización
El flúor (del latín fluere, que significa fluirspan).
Formando parte del mineral fluorita, CaF2, fue
descrito en 1529 por Georgius Agricola por su uso
como fundente, empleado para conseguir la fusión
de metales o minerales. En 1670 Schwandhard
observó que se conseguía grabar el vidrio cuando
éste era expuesto a fluorita que había sido tratada
con ácido. Karl Scheele y muchos investigadores
posteriores, por ejemplo Humphry Davy, Gay-
Lussac, Antoine Lavoisier o Louis Thenard,
realizaron experimentos con el ácido fluorhídrico
(algunos de estos acabaron en tragedia).
Imagen Nº 1
Fuente:
http://www.ecocircuitos.net/agua/consecuencias-
del-fluor-en-el-agua
No se consiguió aislarlo hasta muchos años
después debido a que cuando se separaba de
alguno de sus compuestos, inmediatamente
reaccionaba con otras sustancias. Finalmente, en
1886, el químico francés Henri Moissan lo
consiguió aislar, lo que le valió el Premio Nobel
de Química de 1906.
La primera producción comercial de flúor fue para
la bomba atómica del Proyecto Manhattan, en la
obtención de hexafluoruro de uranio, UF6,
empleado para la separación de isótopos de
uranio. Este proceso se sigue empleando para
aplicaciones de energía nuclear.
Imagen Nº 2
2. Procesos en que se usa el Fluor
2.1. Industria de vidrio y cerámica:
Los compuestos que contienen flúor se utilizan
para incrementar la fluidez del vidrio fundido
y escorias en la industria vidriera y cerámica.
Imagen Nº 3
Fuente:
http://www.google.com.co/imgres?imgurl
Metalurgia del hierro:
El espato flúor (fluoruro de calcio) se
introduce dentro del alto horno para reducir la
viscosidad de la escoria en la metalurgia del
hierro.
2.2. Metalurgia del aluminio:
La criolita, Na2AlF6, se utiliza para formar el
electrólito en la metalurgia del aluminio. El
óxido de aluminio se disuelve en este
electrólito, y el metal se reduce,
eléctricamente, de la masa fundida.
2.3. Refrigerante y propelente de aerosoles:
El uso de halocarburos que contienen flúor
como refrigerantes se patentó en 1930, y estos
compuestos estables y volátiles encontraron un
mercado como propelentes de aerosoles, así
como también en refrigeración y en sistemas
de aire acondicionado. Sin embargo, el empleo
de fluorocarburos como propelentes ha
disminuido en forma considerable a causa del
posible daño; a la capa de ozono de la
atmósfera.
Imagen Nº 4
Fuente:
http://www.google.com.co/imgres?imgurl=htt
p://www.wiedmer.com.ar
2.4. Fisión nuclear:
Un uso del flúor, muy importante durante la
Segunda Guerra Mundial, fue un el
enriquecimiento del isótopo fisionable 235
U; el
proceso más importante empleaba
hexafluoruro de uranio. Este compuesto
estable y volátil fue con mucho el material
más adecuado para la separación del isótopo
por difusión gaseosa.
Imagen Nº 5
Fuente:
http://www.google.com.co/imgres?imgurl=htt
p://newsimg.bbc.co.uk/media/images
Pastas de dientes:
Mientras que para los consumidores la
utilización de compuestos de flúor en la
industria pasa casi inadvertida, algunos
compuestos se han vuelto familiares a través
de usos menores pero importantes, como
aditivos en pastas de dientes
Imagen Nº 6
Fuente:
http://www.google.com.co/imgres?imgurl=htt
p://2.bp.blogspot.com/
2.5. Fabricación del teflón:
El politetrafluoroetileno (PTFE), también
denominado teflón, se obtiene a través de la
polimerización de tetrafluoroetileno que a su
vez es generado a partir de
clorodifluorometano, que se obtiene
finalmente a partir de la fluoración del
correspondiente derivado halogenado con
fluoruro de hidrógeno, HF. También a partir
de HF se obtienen clorofluorocarburos
(CFCs), hidroclorofluorocarburos (HCFCs) e
hidrofluorocarburos (HFCs). y superficies
fluoropoliméricas antiadherentes sobre
sartenes y hojas de afeitar (teflón por
ejemplo).
Imagen Nº 7
Fuente:
http://www.google.com.co/imgres?imgurl=htt
p://fondosdibujosanimados.com.es
2.6. Fabricación de creolina sintética:
El fluoruro de hidrógeno se emplea en la
obtención de criolita sintética, Na3AlF6, la cual
se usa en el proceso de obtención de aluminio.
Imagen Nº 8
Fuente:
http://www.google.com.co/search?hl=es&biw
=1024&bih=509&site
2.7. Sales de flúor:
Hay distintas sales de flúor con variadas
aplicaciones. El fluoruro de sodio, NaF, se
emplea como agente fluorante; el difluoruro de
amonio, NH4HF2, se emplea en el tratamiento
de superficies, anodizado del aluminio, o en la
industria del vidrio; el trifluoruro de boro, BF3,
se emplea como catalizador; etc. En algunos
países se añade fluoruro al agua potable para
favorecer la salud dental. Se emplea flúor
monoatómico en la fabricación de
semiconductores. El hexafluoruro de azufre,
SF6, es un gas dieléctrico con aplicaciones
electrónicas. Este gas contribuye al efecto
invernadero y está recogido en el Protocolo de
Kioto.
Imagen Nº 10
Fuente:
http://www.google.com.co/imgres?imgurl=
http://1.bp.blogspot.com
3. Hoja de seguridad (MSDS)
De acuerdo a la Hoja de Datos de Seguridad (Ver
anexo Nº 1) los valores de los TLV son:
TLV (como TWA): 1 ppm; 1.6 mg/m3(ACGIH
1995-1996).
TLV (como STEL): 2 ppm; 3.1 mg/m3(ACGIH
1995-1996).
MAK: 0.1 ppm; 0.2 mg/m3(1996).
Sin embargo en marzo de 1999 la hoja informativa
de sustancias peligrosas del Departamento de
Salud y Servicio para Personas Mayores de la
ciudad de New Jersey (Ver anexo Nº 2), presenta
los siguientes valores:
OSHA: Límite legal permitido en el aire (PEL) es
de 0,1 ppm como promedio para un turno laboral
de 8 horas.
NIOSH: Límite recomendado de exposición en el
aire es de 0,1 ppm como promedio para un turno
laboral de 10 horas.
ACGIH: Límite recomendado de exposición en el
aire es de 1 ppm como promedio para un turno
laboral de 8 horas y 2 ppm como límite de
exposición a corto plazo (STEL).
4. Enfermedades
El flúor y el HF deben ser manejados con gran
cuidado y se debe evitar totalmente cualquier
contacto con la piel o con los ojos. El HF anhidro
hierve a 19 °C y es capaz de destruir un cadáver,
incluyendo sus huesos, sus vapores son muy
irritantes y tóxicos, sus descubridores murieron
por su acción. Nunca ha de mezclarse con metales
alcalinos ni con amoníaco. En presencia de SbF5,
se convierte en un superácido (el HF anhidro). La
capacidad de protonación es tan grande que oxida
a metales como el cobre y protona al metano etc.
Tanto el flúor como los iones fluoruro son
altamente tóxicos. El flúor presenta un
característico olor acre y es detectable en unas
concentraciones tan bajas como 0,02 ppm, por
debajo de los límites de exposición recomendados
en el trabajo.
Es así como a las posibles afecciones
considerando su vía de ingreso, según la
información presentada por PRAXAIR (Ver anexo
Nº 3) en la ficha de datos de seguridad versión
101, se presentan:
Efectos por inhalación:
1 PRAXAIR. Ficha de datos de seguridad del Flúor. Versión
10. 18 de diciembre de 2006.
* La absorción excesiva de F- puede producir un
sistema agudo de fluorosis con hipocalcemia,
interferencia con varias funciones metabólicas y
daños orgánicos al corazón, hígado y riñones.
Efectos por contacto con la piel:
* Puede producir quemaduras graves en la piel.
Efectos por contacto con los ojos:
* Puede producir quemaduras graves en las
córneas.
La exposición prolongada puede producir la
fluorosis o esmalte moteado y manchas en los
dientes2.
5. Síntomas
Es posible que se presente los siguientes afectos
agudos (a corto plazo) ocurridos inmediatamente o
poco después de la exposición al flúor, así.
Irritación y quemadura en ojos y piel.
Irritación de nariz y garganta.
Irritación de pulmones, tos y falta de aire.
Edema pulmonar.
Dolor óseo y fracturas
Hemorragia nasal
Náuseas
Vómito
Perdida apetito
Diarrea
Estreñimiento3
6. Procedimiento de muestreo
Tomando en cuenta el procedimiento de
muestre de NIOSH en el procedimiento 7902
para sustancias fluoradas, aerosoles y gases
2 LAUWERYS, Robert R. Toxicología industrial e
intoxicaciones profesionales. Ed. MASSON. Barcelona 1994.
3Departamento de Salud y Servicio para Personas Mayores
de la ciudad de New jersey. Hoja informativa de sustancias
peligrosas. marzo de 1999.
con ISE cuyo CAS es 7664-39-3 (HF),
establece el uso de filtros uno con membrana
de ester de celulosa de 0,8 µm y otro con
membrana de Na2CO3-. El caudal de la bomba
varía entre 1 y 2 Lt/min, con el objetivo de
logra un paso de aire por el sistema entre 12 a
600 litros, de acuerdo a las orientaciones del
método de muestreo se deben utilizar de 2 a 10
blancos por set de muestreo.
7. Ejemplo
En una planta de fabricación de vidrio se
adiciona un compuesto de flúor con el fin de
aumentar la fluidez del material, el área posee
un alto costo de puesta a punto, por lo cual de
trabaja de manera continua durante todos los
días del año. El suministro del compuesto de
flúor a la fundición de vidrio se realiza de
forma continua y automática mediante un
dosificador. En el área se cuenta con tres
operadores por turno de ocho horas, cuyos
cargos son operario del equipo quien además
realiza la calibración del dosificador, auxiliar
de fundición quien debe alimentar la tova del
dosificador con el compuesto de flúor que es
suministrado en sacos de 25 kilos por el
proveedor y un muestreador encargado de la
toma de muestras del vidrio antes en dos
puntos del proceso antes del suministro del
compuesto de flúor e inmediatamente después
del mismo. Los operarios han manifestado la
dolor de huesos, diarrea, vomito y pérdida de
apetito. Al conocer los síntomas manifestados
por los trabajadores el departamento de
Higiene, seguridad y salud ocupacional de la
organización ha solicitado el muestreo de la
sustancia, para lo cual se establecieron las
siguientes condiciones. Para realizar el
muestreo se cuentan con tres bombas
calibradas y certificadas.
Como parámetros para la toma de las muestras
se establecieron los valores presentados en la
tabla a continuación.
Tabla N° 1
Una vez recibidos los análisis de las muestras
suministradas al laboratorio, se hace necesario,
se requiere hallar el valor del TLV corregido
utilizando el valor de horas de trabajo por
semana que son 56, el cual arroja un factor de
corrección del 0,625 y un TLVc de 0,0971
(Ver tabla a continuación)
Tabla N° 2
Al calcular la concentración a la cual se
encuentran expuestos los trabajadores las
nueve muestras se encuentran dentro de los
parámetros establecidos en el procedimiento
de muestreo de la guía NIOSH variando la
concentración de la exposición desde 0,053
hasta 0,652 mg/m3, como se muestra en la
tabla a continuación.
Tabla N° 3
Sin embargo al analizar el Grado de Riesgo
(GR) se observa la sobreexposición en ocho de
las nueve muestras realizadas, mientras que la
restante requiere la toma de medidas. Por otro
lado al analizar los tres cargos muestreados en
el caso del operador del equipo los tres se
encuentran sobre expuestos con valores de
concentración de Flúor del 0,652, 0,547 y
0,257 mg/m3
en cada turno respectivamente,
arrojando el menor grado de riesgo para el
operador del turno de 10:00 p.m. a 6:00 a.m.
En el caso del auxiliar de fundición los turnos
entre 2:00 p.m. a 10:00 p.m. y entre 10:00 p.m.
a 6:00 a.m. presentan sobreexposiciones del
orden del 0,32 y 0,167 mg/m3
respectivamente, mientras que el auxiliar del
turno de 6:00 a.m. a 2:00 p.m. presenta una
exposición del 0,053 mg/m3
que requiere
tomar medidas. Finalmente para el
muestreador en los tres casos se presentaron
concentraciones de 0,479, 0,264 y 0,35 mg/m3,
respectivamente indicando sobreexposición
para los tres.
Conclusiones y recomendaciones
Una vez conocidos los resultados del
monitoreo de Flúor en la fabricación de vidrio
se puede afirmar que esta es un área con alto
grado de peligrosidad en términos generales,
que requiere especial atención mediante el
constante monitoreo de las condiciones de
trabajo, la eficiencia de los controles
propuestos así como la salud de los
trabajadores expuestos a las labores
analizadas.
Por ello las recomendaciones se dan entre
niveles diferentes, a saber:
1. Ingeniería
Se recomienda el encerramiento que l adición
de flúor al proceso sea inmersa o en el pinto
más cercano al vidrio liquido, de tal manera
que el chorro no produzca o minimice la
emisión del flúor al ambiente y entre en
contacto con los trabajadores. Por su parte se
podría establecer una cabina de control aislada
para el operario del equipo, la una
automatización de las labores realizadas por el
auxiliar de fundición y el muestreador
evitando así el contacto de estos con la
sustancia. Instalar sistemas de monitoreo y
alarma permanente que le indique al operario
la concentración de la sustancia y pueda
realizar una toma de decisión asertiva para la
protección de su salud y vida.
2. Administrativas
Realizar mediante un estudio de métodos y
tiempos, la evaluación y respectiva mejora en
el método de trabajo orientado hacia la
reducción en los tiempos de exposición y la
frecuencia de los mismos. Reducir los turnos
de trabajo y generar esquemas de rotación de
personal. Entrenar, concientizar del riesgo y
dar al trabajador la autonomía necesaria para
la toma de decisiones de acuerdo a los niveles
de riego presentes en el área de trabajo.
3. Trabajador
Suministrar al trabajador vestido de trabajo
adecuado, así como los elementos de
protección de personal idóneos, acompañado
de un entrenamiento periódico y controlado
sobre el uso y mantenimiento de los mismos
siguiendo las recomendaciones a continuación.
a. Ropa de Trabajo: En general, uso de
indumentaria de trabajo resistente a
químicos.
b. Protección Respiratoria: Permanente
en caso de sobrepasarse alguno de los
límites permisibles normados. Debe ser
específica para gases de flúor.
c. Guantes de Protección: Usar guantes
de características impermeables y que
no sean atacados por el flúor.
d. Lentes Protectores: Se deben usar
lentes de seguridad resistentes contra
gases de flúor.
e. Calzado de seguridad: En general,
utilizar calzado cerrado, no absorbente,
con resistencia química y de planta
baja.
Como diría Karl Marx “el obrero tiene más
necesidad de respeto que de pan”4, respeto que
inicia desde una orientación adecuada,
entrenamiento eficaz, capacitación constante,
4 http://www.notrabajo.com/frases.htm
suministro de espacios, herramientas y
protecciones adecuadas para el desarrollo de la
labor asignada sin perjuicio o con el mínimo
impacto en la salud del trabajador.
Bibliografía
Enciclopedia Encarta 2002.
http://tannheilsa.is/interpro/heilb/tannvernd.nsf
/pages/wpp0054
García Valoria, Ana. Metabolismo del flúor.
http://www.ada.org/publics/fluoride/facts-
saf13-22.html#13. Publicado el 31/07/2001en
geodental.com.
RESUMEN Debido a que los páramos son ecosistemas de
alta montaña, presentan alta biodiversidad,
además son reguladores hídricos y que se
constituyen como espacios de vida para las
comunidades. Algunos de ellos han sido
considerados como sitios de interés de la
Convención Ramsar sobre humedales; para éste
caso el Parque Nacional Natural Chingaza.
A lo largo de la historia, los cambios geológicos y
climáticos han influenciado la estructura y
composición de los ecosistemas de montaña. Van
der Hammen (1973). Los páramos son
considerados como uno de los biomas más
estratégicos, pero a su vez uno de los más
vulnerables al cambio climático; es ahí donde se
puede afirmar que las lagunas de Siecha “PNN
Chingaza” están en peligro y en general todos los
páramos del mundo, lo cual indica que el tiempo
se está acabando y que debemos tomar medidas
urgentes para mitigar el calentamiento global; se
puede detallar que por el aumento de CO2 la
temperatura aumentará y la precipitación se
reducirá. INTRODUCCION Una de las partes más irónicas es que Colombia
es un país altamente vulnerable al cambio
climático si bien no es responsable de este
problema de echo Colombia emite 0,2 % del total
de los gases de efecto invernadero que provocan
el calentamiento global y el consecuente cambio
climático, Colombia sí se vería afectada en los
ámbitos social, económico y ambiental; las
proyecciones de los impactos son alarmantes ya
que la mitad del país se verá afectado por
cambios en el patrón de lluvias, lo cual conllevaría
a la desaparición de un 75 % de los páramos;
desde tiempos inmemorables los páramos fueron
considerados por los indígenas como áreas
sagradas, estos archipiélagos terrestres se
presentan en los Andes desde el norte del Perú
hasta Ecuador, Colombia y Venezuela, por
encima de los 3200 m.s.n.m. debido a la
considerable variación de temperatura.
Las lagunas de Siecha se encuentran ubicadas al
noroccidente del Parque Nacional Natural
Chingaza dentro de la jurisdicción del municipio
de Guasca, Cundinamarca a 50 Km de Bogotá,
con un altura promedio de 3750 m.s.n.m. su
ecosistema es paramo Andino, además por su
importancia como santuarios dentro de la cultura
muisca y actualmente en la cultura local juega un
papel muy importante para generar conciencia por
los grandes servicios ambientales que ofrece
especialmente en relación con el recurso hídrico. Al presentarse un aumento de temperatura en el
ecosistema de paramo, el componente biótico se
vería afectado lo que conllevaría a la perdida de
parcial o total de sus hábitats y nichos. El
incremento de las temperaturas medias anuales
causaría elevación del límite bioclimático bosque
páramo conllevando a un efecto quizás no tan
notorio en estos momentos; si el fenómeno se
agrava y continúa podría llevar a la introducción
de elementos de bosque en el subpáramo. Si la
temperatura aumenta considerablemente el
ecosistema de las Lagunas de Siecha y en
general los ecosistemas de paramo Andino
aumentaran su cuotas ya que son vulnerables al
desequilibrio ecológico y cambiara radicalmente el
paisaje pasando de ser un páramo a bosque.
Estos cambios afectaran inicialmente a los
anfibios siendo éstos los más sensibles.
Una de las funciones de las turberas que se
encuentran en el sector de las Lagunas de Siecha
es descomponer la materia orgánica que baja de
las montañas, teniendo como producto final
cantidades de carbono que almacena en su capa
vegetal y ayuda a mitigar el efecto del cambio
climático.
Si dejamos que el cambio climático se incremente
y sus impactos lleguen a una mayor magnitud,
SIECHA UN BIOMA MAGICO QUE PUEDE SUFRIR PERTURBACIONES LOCALES DE ORIGEN BIOTICO
Jenny Alexandra Romero; Luis Alexys Pinzón Castro
Especialización formulación y Evaluación de Proyectos, [email protected]; Docente, Estadística, [email protected], Corporación Universitaria del Meta
para muchos países como Colombia estos
ecosistemas de paramos desaparecerían y con
ellos las funciones ecosistemicas, los impactos
podrían ser irreversibles si continua el aumento
promedio de la temperatura global del planeta
como estamos viendo, la variación de la humedad
por incremento de la evaporación genera un
descenso considerable en la capacidad de
retención de agua para las lagunas que se refleja
en desequilibrio en la regulación hídrica; no
obstante todavía estamos a tiempo para evitar
estos impactos nefastos y la solución depende de
la voluntad de la comunidad internacional, por
medio del protocolo de Kioto.
METODOLOGIA
Para obtener el diagnóstico de la situación del
sector de las lagunas de Siecha se solicitó
información preliminar al Ministerio de Medio
Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial y los
resultados de estudios de clima realizados por el
IDEAM; por medio de la Asociación Ecoturística y
de Educación Ambiental SUASIE se hizo un
recorrido por el Parque Nacional Natural
Chingaza y se realizó un proceso de
socialización; con base a los datos encontrados se realizo un análisis detallado del cambio climático al sector de Siecha, de cómo el aumento de la temperatura a provocado grandes
perturbaciones climáticas alterado los
ecosistemas de páramo.
RESULTADOS Y DISCUSIONES
Los resultados de los estudios realizados por el
IDEAM, indican que en un escenario de
duplicación de CO2 la temperatura aumentara
ente 2,5 y 30 C y la precipitación se reducirá entre
un 10 y 20 %. El principal efecto potencial es el
probable ascenso de las zonas bioclimáticas y
sus límites hasta un 400 o 500 metros, en un
tiempo relativamente corto. Estas partes de la
zona de vida bioclimática (según Holdridge) que
sufrirán la transición a otra zona serian las más
vulnerables. Es importante resaltar que estamos
frente a la proximidad de una situación que no se
ha presentado en por lo menos 700.000 años o
más. (Ideam, Ministerio del Medio Ambiente y
Programa de las Naciones Unidas para el
Desarrollo, 2002).
También tendríamos un panorama bastante
crítico en un posible incremento en las
concertaciones de CO2 atmosférico. Los
desplazamientos de las zonas de vida en el sector
de las lagunas de Siecha como ha sido expuesto
anteriormente, tendrían un gran impacto en
término de la distribución y la diversidad de las
especies (tabla 1).
Tabla 1
DESPLAZAMIENTOS EN LAS ZONAS DE VIDA
EN LA ALTA MONTAÑA COLOMBIANA POR
UN CAMBIO CLIMATICO
ZONA DE
VIDA DE EQUIVALENTE
AREA ZVH
HOLDRIDGE DESPLAZADA %
CUATRECASAS
DE ALTA % TOTAL
MONTAÑA
Matorral
Desértico 69,14
Montano
Bosque
Húmedo 41,11
Montano Subpáramo
47,6
Bosque muy
Húmedo 40,79
Montano
Bosque
Pluvial 73,64
Montano
Páramo 44,87
Subandino
Páramo Páramo 75,75
Pluvial 76,47
Subalpino
Tundra
Pluvial Subpáramo 85,2 85,2
Alpina
Nieve Nieve 94,48 94,48
Fuente: Ideam, Ministerio del Medio Ambiente y Programa de
las Naciones Unidas para el Desarrollo, 2002
Teniendo en cuenta la tabla 1 se deduce que la
localización de los ecosistemas de alta montaña
hace que en ascensos asociados a un
calentamiento se genere una reducción de área y
una disminución de la diversidad biológica que
ellos albergan.
El aumento en la temperatura significaría el
desplazamiento de las zonas de vida de paramo
hacia las partes más altas, Debido al avance en la
vertical, el área del ecosistema se reduce y tiende
a desaparecer, como se observa en la Figura 1,
esta localización particular en alta montaña los
hace vulnerables al cambio climático. Figura 1
ZONAS BIOCLIMÁTICAS ACTUALES Y EN ESCENARIO 2XCO2
Fuente: Ideam, Ministerio del Medio Ambiente y Programa de
las Naciones Unidas para el Desarrollo, 2002
El desplazamiento tendría consecuencias
negativas muy acentuadas en páramos,
superpáramos y nival. El escenario de cambio
significaría en muchos casos una disminución
progresiva del área del páramo, hasta su eventual
desaparición. Los páramos son altamente
vulnerables a cualquier disturbio (IDEAM,
Ministerio del Medio Ambiente y Programa de las
Naciones Unidas para el Desarrollo, 2002)
Es de ese modo que el descontrolado
calentamiento global afecta a los páramos ya que
al aumentar la temperatura, las especies que
están adaptadas a las condiciones típicas del
páramo deben migrar a sitios más altos y fríos en
busca de condiciones ideales para su
supervivencia. Con el tiempo, todo el ecosistema
migra a las partes más altas.
CONCLUSIONES Las potenciales consecuencias del cambio
climático no son uniformes en todo el planeta y
dependen de diversos factores. La intensidad y la
distribución de los efectos del cambio climático
variarán de región en región.
La gran reserva de carbono en las turberas,
ayuda a mitigar el impacto que ocasiona el
aumento indiscriminado de los gases de efecto
invernadero.
La amenaza en los ecosistemas de alta montaña,
al aumento de la temperatura, es un efecto lento
pero irreversible. BIBLIOGRAFIA García, J. 2003. Análisis del potencial de emisión
de dióxido de carbono del páramo de Chingaza y
lineamientos para su conservación en el contexto
del Mecanismo de Desarrollo Limpio. Tesis de
grado para optar al título de Ecólogo. Universidad
Javeriana. IDEAM, Ministerio del Medio Ambiente y
Programa de las Naciones Unidas para el
Desarrollo. 2002. Páramos y Ecosistemas Alto
Andinos de Colombia en condición Hot Spot &
Global Climatic Tensor. IDEAM– Colombia. Asociación Ecoturística y Educación Ambiental, ONG SUASIE.
RETOS INHERENTES A LOS PROTOCOLOS
AMBIENTALES LUEGO DE 2012: UNA NUEVA
COYUNTURA POLÍTICO–AMBIENTAL.
Luis Germán Polanco Contreras1
1Estudiante de Economía y Matemáticas. Ensayo presentado al profesor Jorge Valencia para la asignatura
de Introducción a la Economía Colombiana en la Universidad de los Andes. Email:
[email protected]. Tel: (571) 8619092
1. CONTENIDO
Cambio climático, en las últimas
décadas estas dos palabras ha ido
tomando fuerza en las decisiones
políticas y económicas en el mundo
entero, en las pasadas décadas han
aparecido en el escenario mundial
muchas personas preocupadas por los
problemas climáticos que afectan al
mundo, muchas denuncias se han hecho
a lo largo de los tiempos: los deshielos
cada vez más frecuentes en los glaciares
argentinos, la disminución de los
glaciares desde las altas montañas del
Himalaya hasta los andes peruanos
como se ve en cientos de noticias como
esta: “En 1970, el área glaciar de la
Cordillera Blanca era de 723.37 km2,
pero en 1997 ya el área se redujo casi
un 16% para estar en la actualidad en
533.000 km2, lo que significa una
pérdida de una cuarta parte de su
área.”[1], el dramático aumento de la
temperatura en el planeta, el
agravamiento del, desafortunadamente
conocido, efecto invernadero; entre
muchas otras denuncia y problemas que
el mundo entero debe comenzar a
enfrentar desde ya.
La manera de enfrentar, el ya imparable
cambio climático, es tomar las medidas
políticas y sobretodo económicas más
drásticas para reducir la contaminación,
fomentar el uso de tecnologías limpias y
fuentes renovables de energía; en
términos generales deben los gobiernos
inducir conciencia mundial que genere
en las personas un cambio radical en
muchas de nuestras más arraigadas
costumbres de vida como lo señala el
banco mundial: “El cambio climático es
diferente de los demás problemas que
enfrenta la humanidad y nos reta a
cambiar nuestra forma de pensar de
muchas maneras. Por sobre todas las
cosas, nos desafía a pensar en el
significado de formar parte de una
comunidad humana que es
interdependiente en términos
ecológicos.” [2].
Pero claramente este cambio de
conciencia en las personas debe estar
acompañado de las políticas económicas
y gubernamentales adecuadas; tenemos
frente a nosotros la más poderosa
herramienta multilateral que el mundo
ha firmado respecto a el tema
ambiental, el protocolo de Kyoto que
caduca en 2012; con el fin de este
protocolo ambiental que buscaba
reducir las emisiones de gases
invernadero en por lo menos un 5%
entre 2008 y 2012; el mundo entero se
encuentra entonces frente a la
posibilidad de dar vida a un nuevo
marco ambiental que fortalezca las
políticas ambientales y en donde se
establezcan los lineamientos necesarios
a futuro para permitir que el mundo
salga a flote de la actual crisis ambiental
como lo indica Paula Rizzi en las
siguientes líneas publicadas en
TuVerde.com: “la urgente necesidad de
sustituir el Protocolo de Kyoto firmado
en 1997 (…) por uno que se proyecte y
sea implementado de acuerdo a la
situación actual. La humanidad necesita
alcanzar un gran acuerdo que contemple
la integridad medioambiental y la
apertura a todos los medios disponibles
para detener el calentamiento global.”
[3].
Pero la concepción de un nuevo tratado
ambiental representa un reto político
muy amplio dada la dificultad de
encontrar los acuerdo convenientes para
países desarrollados (G8) y los países en
desarrollo, todo ello sumado a los
objetivos sugeridos por la ONU a través
del Panel Intergubernamental sobre el
Cambio Climático (IPCC) a través de
Mr. Rajendra K. Pachauri, presidente de
la IPCC: “It is heartening that the G8
leaders have recognized the broad
scientific view of limiting increase in
global average temperature to 2° C. But,
we have clearly specified that if
temperature increase is to be limited to
between 2.0 and 2.4° C, global
emissions must peak no later than
2015.” [4], estas proyecciones sobre el
aumento de la temperatura mundial
significan una reducción de entre el 25
y 40%
[3] en las emisiones de gas
invernadero como lo señala Paula Rizzi
o de lo contrario de presentara un
escenario desmoralizante “Los
escenarios proyectados para el siglo
XXI apuntan a una posible
estabilización en más de 750 ppm de
CO2e, con potenciales cambios de
temperatura superiores a los 5°C.” [2],
como lo señala la ONU.
La dificultad radica en dos aspectos
fundamentales, el primero de ellos es
que muchos de los países desarrollados
han presentado propuestas de reducción
muy por debajo de los niveles indicados
por la IPCC y países en desarrollo como
China, India y Brasil alegan que para
poder cumplir con sus respectivas
cuotas de reducción deben recibir apoyo
económico y tecnológico de los países
en desarrollo [3]; estos dos elementos
hacen que la concepción de un nuevo
tratado ambiental deba desarrollarse en
un ambiente de pugna muy fuerte entre
los países desarrollados y los diferentes
organismos multilaterales.
En primer lugar la falta de compromiso
de algunos países desarrollados ha sido
fuertemente criticada por el Banco
Mundial: “El principio de
“responsabilidad común pero
diferenciada”, una de las bases del
marco de Kyoto, implica que los países
en desarrollo también tienen una
función que desempeñar. La
credibilidad de cualquier acuerdo
multilateral dependerá de la
participación de los principales
emisores del mundo en desarrollo.” [2],
muchas ONG han criticado de la
misma manera estos acuerdos pre-
Copenhague como el acuerdo de Bonn,
Alemania firmado en Agosto de 2008,
donde se llego a un límite de reducción
mínimo del 21%, que se considera
insuficiente para mitigar el efecto del
calentamiento global. Muchos atribuyen
esta falta de compromiso de los países
desarrollados a que estos están hasta
ahora mostrando leves signos de
recuperación de la crisis financiera
vivida desde 2008 y no quieren
arriesgar sus economías con grandes
inversiones del orden del 1,6% del PIB
anual en reducción de la emisiones que
puedan afectar sus economías locales y
las proyecciones de aumento en la
producción necesarias para dar un paso
adelante fuera de la crisis; cabe anotar
que de no hacer esta inversión el costo
podría estar entre el 5% y el 20% del
PIB anual para 2030; como lo indica el
Informe sobre desarrollo humano 2007
– 2008 [2].
Por otro lado los países en desarrollo
como Brasil, India y china se han
negado a firmar el acuerdo de Bonn, y
por tanto se ve un muy difícil escenario
de negociación para Copenhague, si los
países más ricos no se comprometen
con ellos a flexibilizar las normas de
transferencia tecnológica que las
permita adquirir las herramientas
necesarias para la reducción de gases
invernadero mientras ellos pueden
mantener su nivel de crecimiento actual,
no solo con ellos se deben flexibilizare
las normas, pero si son ellos los
abanderados de los países más pobres
que requieren el urgente cambio
normativo sugerido por la ONU “El
esfuerzo mundial de mitigación
mejoraría considerablemente si el
mecanismo posterior a Kyoto 2012
incorporara sistemas de financiamiento
y transferencias tecnológicas, los cuales
podrían servir para derribar obstáculos
que impiden el desembolso rápido en
las tecnologías con bajas emisiones de
carbono necesarias para evitar el cambio
climático peligroso.” [2]
En conclusión nos encontramos frente
al escenario de negociaciones climáticas
más poderoso que hemos enfrentado
durante años (desde 1997) y debemos
aprovecharlo para tomar las medidas
más estrictas y fuertes necesarias para
combatir el deterioro de nuestro planeta
tierra, pero nos encontramos frente al
más desalentador escenario económico,
con países desarrollados no
comprometidos con las metas sugeridas
por los grupos científicos alrededor del
mundo debido a una crisis económica
que hizo descender drásticamente los
niveles de crecimiento y desarrollo de
muchos de estos países y sumado a ello
los países en vía de desarrollo ven con
dificultad alcanzar estas metas sin
golpear radicalmente sus crecientes
economías, a menos que los países
desarrollados se den a la tarea de
gestionar eficientes y claros procesos de
transferencias tecnológicas que le
permitan al mundo entero desarrollas
las herramientas necesarias para
alcanzar las metas de reducción de
emisiones de gases invernadero. Luego
de 2012 con la entrada en vigencia del
acuerdo que ha de salir del COP15
(Conferencia del Cambio Climático de
las Naciones Unidas) y de los demás
lineamientos que se susciten en este
encuentro se espera que las
proyecciones climáticas para el mundo
sean más favorables y no se superen los
valores de emisiones y de aumento de la
temperatura global, para que entonces
no tengamos que enfrentar un escenario
más agresivo tanto política, económica
y ambientalmente.
2. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
[1] Arevalo, Dardo. Deshielo de la
Cordillera Blanca de Perú por
calentamiento global. En:
BlogEcologista.com. [en línea]. (2009).
[consultado 16 de noviembre de 2009].
Disponible en:
http://www.blogecologista.com/2009/02
/03/deshielo-de-la-cordillera-blanca-de-
peru-por-calentamiento-global/
[2] Programa de la Naciones Unidas
para el Desarrollo, PNUD. Informe
sobre Desarrollo Humano 2007 – 2008.
La lucha contra el cambio climático:
Solidaridad frente a un mundo dividido.
En: INFORMES SOBRE
DESARROLLO HUMANO. [en línea].
(2007). Pág. 3 [consultado 16 de
noviembre de 2209]. Disponible en:
http://hdr.undp.org/en/media/HDR_200
72008_SP_Complete.pdf
[3] Rizzi, Paula. TuVerde responde:
¿Qué es la COP15 de Copenhague y por
qué es el evento ambiental del año? En:
TuVerde.com. [en línea].
(2009).[consultado 16 de noviembre de
2209]. Disponible en:
http://www.tuverde.com/2009/09/tuverd
e-responde-%C2%BFque-es-la-cop15-
de-copenhague-y-por-que-es-el-evento-
ambiental-del-ano/
[4] Pachauri, Rajendra K. Statement of
DR. R. K. Pachauri. UN Summit on
Climate Change, 22 September 2009.
En: Intergovernmental Panel on Climate
Change. [en línea]. (2009).Pág. 3.
[consultado 16 de noviembre de 2209].
Disponible en:
http://www.ipcc.ch/pdf/presentations/rk
p-statement-unccs-09.pdf
18
Modelado del Crecimiento de Bacterias al Interior de un
Biodigestor
Alejandro Chica 1, Germán Lopez
2
1Estudiante IV semestre Maestria en Ingenieria , Universidad
[email protected] , 2Profesor IV semestre Maestria en Ingenieria,
Universidad Libre. [email protected],
RESUMEN
El presente representa trabajo pretende generar una aplicación de modelado del
crecimiento de bacterias al interior de un biodigestor, se abordara el tema de tipos de
biodigestores, al igual que se abarcara información sobre los tipos de procesos y bacterias
que habitan estos elementos, se analizara teóricamente el comportamiento de estas
bacterias y su taza de crecimiento.
Palabras clave: modelado, bacterias, biodigestor, crecimiento.
ABSTRACT This work is intended to build an application modeling the growth of bacteria within a digester, would address the issue of types of digesters, as it includes information on the types of processes and bacteria that inhabit these elements, theoretically analyzethe
behavior of these bacteria and their growth rate.
Keywords: modeling, bactéria, biodigester, growth.
19
1. INTRODUCCIÓN
Los biodigestores como medio para la
producción de biogás (metano, CH4) son de
gran uso en las provincias de Colombia, esto
debido a que el uso de esta fuente alterna de
energía asegura la disminución en la
contaminación ambiental, disminuye los
costos de producción en las pequeñas granjas
de Colombia y brinda subproductos como el
abono orgánico, capacitar a nuestras
comunidades en estos proyectos permitirá
mejorara las condiciones de vida, allí radica
la importancia del modelado de crecimiento
de las bacterias en los biodigestores, ya que
gracias a su acción al interior de los
biodigestores permiten el mejor rendimiento
y eficiencia en producción de energía de un
biodigestor.
2. BIODIGESTORES.
Los biodigestores son un medio de
tratamiento de las excretas de animales y de
otros tipos de desechos orgánicos utilizando
un proceso de digestión anaeróbica.
La degradación o descomposición se da por la
acción de bacterias anaeróbicas (que actúan
en un medio sin oxígeno). Las bacterias
consumen el carbono y el nitrógeno y como
resultado se produce una combinación de
gases formado por metano, Anhídrido
carbónico y un poco de monóxido de carbono
y anhídrido sulfuroso, entre otros.
Los alimentos de las bacterias anaeróbicas
son el carbono (en la forma de carbohidratos)
y el Nitrógeno (en proteínas, nitratos,
amoníaco, etc.). El carbono se utiliza para
obtener energía y el nitrógeno para la
construcción de estructuras celulares.
Como resultado de este proceso se produce
principalmente gas metano y un fertilizante
líquido ó efluente. El biogás esta compuesto
por:
Metano (CH4) 55 a 70 %.
Anhídrido carbónico (CO2) 35 a 40 %.
Nitrógeno (N2) 0.5 a 5 %.
Sulfuro de hidrógeno ( S H 2) 0.1 %.
El aporte calórico fundamental lo ofrece el
metano cuyo peso especifico es de alrededor
de 1 kg./m3.
3. PRODUCCIÓN Y CONSUMO DE
BIOGÁS
En este proceso realizado por bacterias, se
libera un mezcla de gases (55 a 70%)
formada por:
Metano Dióxido de
carbono
Hidrógeno Nitrógeno Ácido
sulfúrico
La producción de biogás, además de
aprovechar Materia considerada como
desperdicio, origina como subproducto un
fertilizante de calidad excelente. El biogás
tiene mucha importancia en los países en
desarrollo, y en los industrializados está
aumentando la atención por este combustible.
Los desechos están.
Compuesto de Proteínas Grasas Carbohidratos
Se transforman Compuestos
Solubles
Ácidos
grasos
Aminoácidos
En donde las bacterias los transforman en
ácidos orgánicos simples como el ácido
acético y propianico los cuales se transforman
por medio de las bacterias.
Figura 1. Algunos usos del biogás en la
unidad de producción: energía eléctrica;
calentadores; fogones y diferentes cocinas
adaptadas.
20
4. ORGANISMOS DENTRO DEL
BIODIGESTOR
Las bacterias son muy pequeñas, entre 1 y 10
micrómetros (μm) de longitud, y son muy
variables en cuanto al modo de obtener la
energía y el alimento. Están en casi todos los
ambientes: en el aire, el suelo y el agua.
Algunas se encuentran en muchos alimentos
y otras viven en simbiosis con plantas,
animales y otros seres vivos.
Descomposición, es la división de un
compuesto en sus componentes más simples
por medio de una reacción química. En
química, un agente común de descomposición
es el calor, que puede descomponer tanto los
compuestos inorgánicos como los orgánicos.
La descomposición también puede producirse
por :
Acción química Catálisis Enzimas La luz
El término descomposición se aplica también
al fenómeno de desintegración biológica o
putrefacción causado por los
microorganismos. La fermentación, por
ejemplo, es causada por la acción de las
enzimas.
La cantidad de bacterias al interior de un
biodigestor puede calcularse a partir de
cultivos puros de especies conocidas de
bacterias o levaduras; cada cepa seleccionada
se cultiva de forma intensiva y pura por
procedimientos adaptados y optimizados que
permiten alcanzar tras la cosecha
concentraciones celulares muy elevadas por
gramo o mililitro de producto, pudiendo
llegar a 1010
gérmenes por gramo para las
levaduras y 1012
gérmenes por gramo para las
bacterias. El valor de su taxa de crecimiento
en condiciones de 35°C y condiciones de
flujo controlado de aire, y glucosa es de 12%
día.
Partiendo de este dato y teniendo en cuenta
un calculo para un biodigestor al que se le
inicia con una cantidad de 20 g de levadura
activa, hallar el tamaño de la poblacion
bacteriana en 20 dias despues de iniciado el
proceso de fermentacion en un biodigestor
piloto de no mas de 2 lb de contenido para
desechos de biomasa.
Diseño del Modelo
Las ecuaciones diferenciales se emplean en
ingenieria como metodo para el estudio de
diferentes forma de crecimiento poblacional
bajo condiciones constantes y establecidad.
El crecimiento de la poblacion se enfrenta a
factores que impiden el crecimiento con el
tiempo, como la escasez de alimentos o de
agua, está dado por una ecuación diferencial,
llamada de crecimiento limitado:
Donde:
M es el tamaño de la poblacion maxima
y es el tamaño de la poblacion normal
k es la razon de crecimiento
En tal modelo la razón de crecimiento es
proporcional a la proximidad de la población
normal con el tamaño de la población
máxima.
Separando variables en integrando
∫
∫
21
Sustituyendo
Usando matlab para la solucion de la
ecuacion diferencial, obtenemos
Para graficar el comportamiento de las
bacterias al interior del biodigestor dentro del
día 0 al día 20 se realizan las siguientes
operaciones graficas en matlab.
En la siguiente tabla se remplazan el tiempo
requerido en la ecuacion que representa el
crecimiento bacterial a fin de establecer la
curva caracteristica de crecimiento.
Tabla de cremiento bacterial vs dia
Dias Bacterias
1 1,13E+25
2 2,13E+25
3 3,02E+25
4 3,81E+25
5 4,51E+25
6 5,13E+25
7 5,68E+25
8 6,17E+25
9 6,60E+25
10 6,99E+25
11 7,33E+25
12 7,63E+25
13 7,90E+25
14 8,14E+25
15 8,35E+25
16 8,53E+25
17 8,70E+25
18 8,85E+25
19 8,98E+25
20 9,09E+25
Grafica 1. Función de crecimiento bacterial
dentro del biodigestor.
5. DISCUSIÓN
El estudio del modelado matemático
aplicado a crecimiento poblacional es una
herramienta de gran aporte en el diseño de
nuevas estrategias para la mitigación o
incentivo a las mismas, ya que en el caso
explicito del análisis del biodigestor el
estudiar el diferente comportamiento de
bacterias al interior de diferentes
biodigestores harían muy costoso y
0,00E+00
1,00E+25
2,00E+25
3,00E+25
4,00E+25
5,00E+25
6,00E+25
7,00E+25
8,00E+25
9,00E+25
1,00E+26
0 5 10 15 20 25
Bacterias
22
extenuante el trabajo de análisis de
crecimiento poblacional
En el modelado es de vital importancia el
manejo de diferentes fuentes de información
ya que si bien el desarrollo es netamente
matemático la inserción de variables debe ser
precavida ya que una variable mal analizada o
mal tomada puede acarrear a errores de
cálculos y con la posterior falla en el modelo.
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Wikipedia, MathWords,
http://es.wikipedia.org/wiki/MATLAB,
2010.
[2] ESMAP, 2007. Review of Policy
Framework for Increased Reliance on
Renewable Energy in Colombia
[3] Ministerio de Minas y Energía & Unidad
de Planeación Minero Energética–UPME.
2009. Plan de Expansión de Referencia –
Generación – Transmisión 2009-2023.
[4] Unidad de Planeación Minero Energética–
UPME. 2005. Apéndice D. Evaluación de la
Radiación Solar en Colombia.
[5] Vargas, C A. 2009. MAPA
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[6] Revista ISAGEN Colombia,
http://economia.terra.com.pe/noticias/noticia.
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0F4, 2010
[7]
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23
