Maestría en Ingeniería de la Energía Presenta: Lissette Mendoza Barrón

Introducción

 La contaminación térmica se suele asociar con aumentos de temperatura del agua en un arroyo, lago o el mar debido a la descarga de agua caliente de los procesos industriales, tales como la generación de electricidad.

 El aumento de la temperatura ambiente del agua también se producen en los arroyos donde la vegetación que producen sombra a lo largo de los bancos de peces o arrecifes se retira o donde los sedimentos han hecho que el agua sea más turbia.

Definición

 La contaminación térmica es la degradación de la calidad del agua por cualquier procedimiento donde los cambios del ambiente incidan en que se modifique la temperatura del agua.

1  Se define como los grandes insumos de agua caliente de una sola planta o de varias que se vierten al mismo lago o porción natural de agua, que tenga un lento movimiento en su corriente por lo que puede tener efectos nocivos sobre la vida acuática.

2

Fuentes

     La producción de energía a partir de una fuente de combustible o por la conversión de energía térmica en energía mecánica, mediante el uso de un motor.

El principio fundamental es obtener trabajo y el rechazo de calor no utilizado.

El calor residual de centrales de generación eléctrica se transfiere al agua de refrigeración obtenida de los cuerpos de agua locales, como un río, lago o mar. Resulta ser muy eficiente por su costo. Grandes cantidades de agua se utilizan para mantener la temperatura del disipador de lo más bajo posible para mantener una alta eficiencia térmica.

Por tipo de generación al mes de julio 2009*

Tipo de generación Capacidad efectiva en MW Porcentaje

Tipo de Generación Termoeléctrica Hidroeléctrica Carboeléctrica Geotermoeléctrica Eoloeléctrica Nucleoeléctrica Termoeléctrica (Productores Independientes) Total Capacidad efectiva en MW 22,681.69

11,094.90

2,600.00

964.50

85.25

1,364.88

11,456.90

50,248.12

Generación por Fuente*

Tipo de Generación Porcentaje

Geotermia Carbón Nuclear Eólica Productores Independientes Hidráulica Hidrocarburos Fuente: http://www.cfe.gob.mx/es/LaEmpresa/queescfe/Estadísticas/ 2.97% 7.46% 4.34% 0.10% 33.24% 12.64% 39.23% Porcentaje 45% 22% 5% 2% 0% 3% 23% 100%

Efectos

 Las temperaturas más cálidas hacen que en el agua exista un menor contenido de oxígeno disuelto  Al calentar el agua también hace que los organismos acuáticos aumenten su tasa de respiración y consuman más oxígeno, aumentando su susceptibilidad a enfermedades, parásitos y productos químicos tóxicos.  También existe un impacto en el humano y en los ecosistemas terrestres.

Efectos biológicos

En general podemos decir que:

 La temperatura es importante para el mantenimiento de las características óptimas en el agua - basado en los sistemas ecológicos.

 El aumento de las temperaturas no solo puede matar a los peces o mariscos si no también producir efectos en su metabolismo, como la reproducción y crecimiento.

 En el caso de que haya una reducción de algunos organismos hace que se extinga el alimento de otras especies lo que esto alterará el equilibrio en el sistema.

 Debido a la complejidad de los sistemas naturales, es un error generalizar sobre los efectos de la temperatura sobre la vida acuática lo mas adecuado es realizar el estudio de las especies localmente importantes.

En el caso de los peces

  La temperatura afecta directamente la fisiología de los peces.

La temperatura de los peces con sus alrededores solo puede diferir en sólo 0.5 10°C, la temperatura exterior debe adaptarse a la temperatura interna de sus necesidades (esto puede cambiar de manera individual por el cambio en la especie  La tasa de aumento de la temperatura con respecto al cambio en su metabolismo van de acuerdo a los límites letales por que se ven afectados por el nivel de oxígeno en el agua y los cambios en la salinidad.

Efectos sobre el mecanismo de la muerte:

 Aceleración de las reacciones enzimáticas pueden traer que las enzimas sean inactivas.

 La coagulación de las proteínas de la célula. Reducción de la permeabilidad de las membranas celulares.

 La producción de productos tóxicos .

    Rango de temperatura en el que los peces se reproducen es pequeño la Temperatura afecta el desarrollo embrionario, algunos son más tolerantes a estos rangos de temperatura.

El pez busca la temperatura más adecuada para la supervivencia, llamado "temperatura preferida".

Acciones simultáneas pueden afectar la vida de peces (acción sinérgica). Por ejemplo, el efecto de los aumentos de NaCl con la temperatura y efectos de toxicidad son comunes.

Aclimatación temperaturas son importantes para la vida de peces. Los cambios graduales son mejor tolerados que los cambios rápidos.

MARISCOS

 Fisiología, metabolismo y el desarrollo de muchas especies se ven afectadas por la temperatura.

 Las algas y otras plantas acuáticas:  Aumento de la temperatura a menudo elimina las especies deseables y ayuda a establecer indeseables por lo que es un problema complicado y requiere un estudio específico.



Bacterias

 En general, aumenta el crecimiento con la temperatura si el alimento es abundante. no necesariamente perjudiciales a menos que los agentes patógenos aumenten.

     

Efectos químicos

Para una reacción dada la posición de equilibrio con los cambios de temperatura y con otras condiciones, tales como las concentraciones iniciales de los reactivos, es decir la constante de equilibrio se ve afectada por la temperatura.

Velocidad de reacción se duplica por cada aumento de 10 °C.

Problemas de sabor y olor pueden ser inducidas por la temperatura que acelera la acción química o bioquímica, en particular cuando se agote el oxígeno.

Algunas sustancias que pueden acumularse incluyen los compuestos de hierro, carbonatos, sulfatos y fenoles.

Los sabores y los olores son más pronunciados en agua caliente a causa de menor solubilidad.

El aumento de la temperatura tiene efectos mixtos en las reacciones químicas específicas.

Efectos físicos

En general podemos mencionar 4 de ellos:  Puede existir un cambio en su densidad y viscosidad, con esto también provocar estratificación que también depende de la profundidad y del movimiento del agua.

 También un cambio en la presión del vapor, causando una diferencia de presión de vapor entre el aire y el agua y también por la velocidad del viento.

 La relación de la temperatura del agua y la solubilidad del gas es un aspecto importante de la contaminación térmica.  La solubilidad es directamente proporcional a la presión parcial a una temperatura dada bajo condiciones de equilibrio.

   Los cambios de temperatura causan complicados ajustes en el equilibrio dinámico de oxígeno en las aguas y hacen que sea difícil de relacionar en absoluto el oxígeno disuelto y otros factores a la demanda de oxígeno, como por ejemplo, la producción de fotosíntesis, las mezclas etc.

Dado que rara vez las aguas tienen un valor de saturación de agua, aumento de la temperatura disminuirá la capacidad de explotación que ya es inferior al óptimo. La evidencia reciente muestra que el aumento de las temperaturas puede aumentar los niveles de nitrógeno con el fin de la vida en este lugar.

Efectos en el humano

 Los cambios bruscos de temperatura pueden llegar a causar la muerte.

 Si el cambio no es muy brusco entonces el efecto dependerá de la velocidad con que esto se de.

 Un posible cambio en el clima, trayendo problemas respiratorios o problemas reumáticos.

 Los que trabajan en estos lugares también se ven afectados con enfermedades específicas.

   

Efectos en los ecosistemas terrestres

Como los cambios de temperatura se deben principalmente a la actividad de la generación eléctrica o por la industria se diseñaron métodos de condensación de vapor.

El vapor producido va a la atmósfera elevando la temperatura en el aire circundante, afectando el clima de las zonas circundantes.

Al cambiar el clima de las regiones cambia se afecta al sector agrícola.

Teniendo consecuencias en la parte económica y en el ecosistema como erosión, extinción de especies de vegetales y por ende de algunos animales.

Mitigación

      CFE para evitar la contaminación térmica propone: Reducción de emisiones a la atmósfera, logrando niveles inferiores a los establecidos en las Normas Oficiales Mexicanas en la materia durante su fase de operación.

Utilización de aguas negras tratadas para enfriamiento, así como de sistemas de enfriamiento en seco.

Repotenciación de termoeléctricas combustible a gas natural.

y cambio de Análisis de las opciones de usos productivos del embalse en centrales hidroeléctricas.

La Planeación participativa en el desarrollo de los proyectos hidroeléctricos.

Contaminación radiactiva

 Se denomina contaminación radiactiva a la presencia no deseada de sustancias radiactivas en el entorno. Esta contaminación puede proceder de radioisótopos naturales o artificiales.



RADIACIONES NATURALES

Radiaciones Cósmicas  Radiación de los materiales contenidos en la Tierra.

 Uranio (238U, 235U)  Torio (232Th)  Actinio (234Ac)  Potasio (40K)  Elementos radioactivos contenidos en el cuerpo humano  Potasio (40K)  Carbono(14C)  Sodio (32Na)

Radiaciones Artificiales

 Son los radioisótopos que no existen de forma natural en la corteza terrestre, sino que se han generado en alguna actividad del hombre.

 Cualquier cantidad que se llegara a encontrar se podría considerar contaminación  Plutonio (239Pu)  Curio (244Cm)  Americio ( 241Am )  Cobalto ( 60Co2)

 

Posibles contaminaciones

Accidentes La contaminación de las personas. Ingerir radiactivos nucleares Terroristas La contaminación de Absorción Inhalación Inyección alimentos.

Radón  La contaminación de los suelos.

 La contaminación del agua Superficialmente A profundidad Disueltos en la misma agua Radón

Procedencia de la contaminación

     Médica: en Medicina Nuclear y Radioterapia se generan resíduos contaminados (jeringuillas, material de laboratorio, excretas de pacientes tratados, aguas residuales, etc.) Industrial: por la producción de energía nuclear: estas centrales emiten a la atmosfera sustancias radiactivas En la minería con el radón.

Militar: ensayos, a cielo descubierto o subterráneas, de las bombas atómicas, a su fabricación o a la investigación asociada.

Accidental: la contaminación radiactiva artificial puede ser resultado de una pérdida del control accidental sobre los materiales radiactivos durante la producción o el uso de radioisótopos.

El decaimiento alfa (α), como ejemplo al 238U al decaer emite partículas α que están formadas de 2protones y 2 neutrones entonces el nuevo isótopo esta disminuido en número de partículas y se representa como sigue : 238

U

234

Th

El decaimiento beta (β) La desintegración o emisión beta es un proceso por el cual un nucleido no estable puede transformarse en otros nucleidos mediante la emisión de una partícula beta. Este tipo de radiación es penetrante; desde algunos milímetros hasta unos dos centímetros en los seres vivos, según sea su energía.

La radiación gamma ( γ ) No tienen carga , es un tipo de radiación electromagné-tica producida generalmente por elementos radioactivos o procesos subatómicos, no interactúan directamente con la materia pues lo hacen a través del efecto Compton, el efecto fotoeléctrico y la producción de pares. Una de sus características es que son del tipo de radiación ionizante capaz de penetrar en la materia mas profundamente que la radiación alfa o beta.

Son llamados radioisótopos primarios a los que existen desde que la Tierra se formó con vida media muy larga. El uranio y el Torio se encuentran en cantidades variables tanto en el suelo como en las rocas.

U

, 232

Th

, 235

U

estos procesos de decaimiento emiten partículas α, provocando que los isótopos en los que decaen tengan características radiactivas distintas, produciendo radiaciones más intensas que las del propio uranio.

Elemento Padre o cabeza al decaer puede emitir una partícula, α, β, γ 1 ° Elemento hijo 2 ° Elemento hijo 3 ° Elemento hijo En general comienzan con un elemento cabeza o padre con masa muy elevada y termina con el isótopo estable, a los isótopos generados por las desintegraciones sucesivas son descendientes o hijos.

La actividad de una sustancia radiactiva se determina por el valor del número de transformaciones o desintegraciones que sufre por unidad de tiempo. La unidad establecida en el Sistema Internacional es el Becquerelio (Bq). 1 Bq = 1 transformación por segundo

Radón vida media 3.82d

Cadena de desintegración del 238U El uranio 238 tiene una vida media de 4.51E9 años, padre de la serie que incluye al radio y al polonio, acabando finalmente en el plomo

Se estima que una gran parte del la población pasa alrededor de un 90% de sus vidas en un ámbito intramuros 3 es decir en interiores de edificios laborales o casas habitación respirando aire con gas radón y sus descendientes, pues éste gas emana de las paredes, pisos, tierra o suelo aumentando con esto el riesgo de cáncer pulmonar debido a este factor.

* L. Garzón Ruiperéz. Radón y sus riesgos. Servicio de Publicaciones, Universidad de Ovied Referencia: CSN (Consejo de Seguridad Nuclear) España, EPA

GAS RADÓN

 Único

gas radioactivo

descubierto por F. Dorn en 1900  Gas noble  Incoloro  Insípido  Inodoro  Z=86  emisor de partículas α, Existe en la naturaleza desde el principio de la creación de la Tierra.

 Los productos de desintegración del 222Rn son isótopos de Po, Pb, Bi

 

GAS RADÓN

Para el humano representa un 57% de la radiación natural recibida (según las Naciones Unidas) La exposición al radón ocurre en su mayoría por inhalación, también puede estar disuelto en agua o a través del consumo de vegetales y tabaco.

Fuentes de Radiación Natural para el Ser Humano

Potasio 14% Otros 12% Rayos Cósmicos 17% Radon 57%

Efectos del 222Rn Sobre la Salud

Un posible riesgo que se corre al estar en contacto con las emanaciones de radón son principalmente adquirir cáncer pulmonar.

El 222Rn cuando se inhala y no se une químicamente a los tejidos corporales, se depositan en el tracto respiratorio y por su decaimiento propio emite partículas α que por tener un corto alcance depositan toda su energía en los pulmones.

Estas radiaciones pueden dañar al ADN iniciando así un

pulmonar .

posible cáncer

According to the EPA. Indoor Radon Is the second leading cause of Lung cancer in the US.

A counting for 5,000 to 20,000 deaths a year.

U.S., E.P.A. Report OPA 86-4 (1986)

LOS NIVELES MAXIMOS RECOMENDADOS POR US-EPA

148 Bq m 400 Bq m

3 3

(4 pCi/L) (10.8 pCi/L)

Recomendación Euratom

El valor recomendado por la U.E. a sus Estados miembros para iniciar acciones de remedio en casas ya edificadas (90/143/EURATOM) es de 400 Bq/m 3 Viviendas anteriores a 1990 (vieja construcción) Lugares de Trabajo: 1000 Bq/m 3 Viviendas posteriores a 1990 (nueva construcción): 200 Bq/m 3

Tratado constitutivo de la Comunidad Europea de la Energía Atómica (Euratom)

Creado en un principio con el fin de coordinar los programas de investigación de los Estados miembros en favor de una utilización pacífica de la energía nuclear, el Tratado Euratom contribuye en la actualidad a la puesta en común de los conocimientos, de las infraestructuras y de la financiación de la energía nuclear. Garantiza la seguridad del abastecimiento de energía atómica mediante un control centralizado.

¿Cómo medimos la concentración de Radón?

Métodos Dinámicos Métodos pasivos

MONITOR DINAMICO

Dispositivos para radón intramuros Electret Sun Nuclear 1027 SARAD DOSEman

DISPOSITIVO

CR-39 C 12 H 18 O 7 Allyl Diglycol Policarbonate

CR39 Vaso volumen fijo Membrana para evitar el paso de partículas Desecador

Bibliografía

  1 http://www.pollutionissues.com/Te-Un/Thermal Pollution.html

2 http://www.rpi.edu/dept/chem-eng/Biotech Environ/Environmental/THERMAL/tte1.htm

 3 L. Garzón Ruiperéz. Radón y sus riesgos. Servicio de Publicaciones, Universidad de Oviedo, España,1992  B. Mendoza L. Medición de radón intramuros en ambientes laborales, UNAM 2009  Llerena J. J. Medición de radón intramuros. Universidad de Santiago de Compostela, España 2006