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Un tema de creciente preocupación en la actualidad es el impacto de los diferentes refrigerantes en el agotamiento del ozono y el calentamiento global del medio ambiente. Los principales culpables en este caso son los hidrocarburos halogenados que contiene cloro, comúnmente conocidos como clorofluorocarbonos o CFC que están siendo utilizados como refrigerantes.

Impacto ambiental de los sistemas de refrigeración y aire acondicionado

Veamos algunos conceptos del impacto ambiental de la refrigeración y aire acondicionado, donde inicialmente se describe la capa de ozono y el impacto que ciertos refrigerantes tienen en la misma. El concepto de calentamiento global y el impacto de algunos refrigerantes, se discute también el impacto relacionado con la energía asociada a la operación de sistemas de refrigeración. La principal motivación para la introducción de refrigerantes alternativos, además, el Protocolo de Montreal y, posteriormente, el Protocolo de Kyoto son destacados.

La refrigeración, el aire acondicionado y las bombas de calor representan los principales consumidores de sustancias químicas halogenadas utilizados como refrigerantes, estos son además uno de los usuarios del sector energético más importantes de nuestra sociedad hoy en día. Se estima que, en promedio, para los países desarrollados, los sectores de refrigeración y aire acondicionado son responsables de un 10-20% del consumo de electricidad.

El impacto económico de las aplicaciones de refrigeración es significativo, las estimaciones indican unos 300 millones de toneladas de productos bajo refrigeración continuamente, con gran consumo de electricidad anual, y alrededor de 100 millones de dólares de EE.UU. en inversiones en equipos, donde el valor estimado de los productos tratados por refrigeración son aproximadamente cuatro veces este suma. Esta es una de las razones por las cuales las repercusiones económicas de la eliminación de sustancias químicas refrigerantes como los CFC y los HCFC en el futuro cercano han sido difíciles de calcular.

A pesar de los HCFC han sido utilizados desde la década de 1930, debido a su potencial de agotamiento del ozono relativamente bajo (ODP – “ozone depleting potential” por sus siglas en Inglés ), no estaban incluidos en un principio en los controles. Por esta razón, se utilizaron dentro de una mezcla con otros compuestos químicos para permitir la fácil sustitución de los CFCs. Fue, sin embargo, reconocido en su momento que estos productos químicos eran de transición, ya que su producción y el consumo también iban a ser eliminados en virtud del Protocolo de Montreal.

La capa de ozono

La atmósfera de la Tierra está formada por varias capas. La capa justo por encima de la superficie de la Tierra se conoce como la troposfera. La troposfera se extiende hasta 10 km sobre la superficie. La capa de ozono está justo encima de la troposfera y dentro de la estratosfera. El ozono estratosférico es la protección natural de la Tierra a los dañinos rayos ultravioleta (UV) del sol. La radiación UV es perjudicial para la salud humana, vegetal y la vida animal. La capa de ozono se agota por la acción de estos refrigerantes.

A medida que la radiación solar se aproxima a la superficie del planeta ésta puede ser dispersada, reflejada o absorbida, interceptada y re-emitida. Aquí es donde la capa de ozono funciona, al dispersar y reflejar la radiación ultravioleta de alta energía. Las variaciones en la temperatura y la presión dividen la atmósfera de la Tierra en capas y la mezcla de gases entre las capas ocurre muy lentamente. Es por esto que el 90% de la capa de ozono se mantiene en la atmósfera superior. Este ozono estratosférico contiene 90% de todo el gas ozono en la Tierra, pero se extiende de forma delgada y desigual.

La vida en la tierra ha sido salvaguardada debido a una capa protectora en la atmósfera. Esta capa, compuesta de ozono actúa como un escudo para proteger a la Tierra de la radiación ultravioleta dañina del sol. El ozono es una forma de oxígeno con tres átomos (O3) en lugar de dos (O2). A través de los procesos atmosféricos naturales, las moléculas de ozono se crean y se destruyen continuamente. La radiación ultravioleta del sol rompe las moléculas de oxígeno en átomos que entonces se combinan con otras moléculas de oxígeno para formar ozono. El ozono no es un gas estable y es particularmente vulnerable a su destrucción por los compuestos naturales que contienen hidrógeno, nitrógeno y cloro.

Cerca de la superficie de la tierra (la troposfera) el ozono es un contaminante cada vez más problemático, un constituyente de la lluvia ácida y el smog fotoquímico. Pero resguardado arriba en la estratosfera, de 11 a 48 kilometros por encima de la superficie de la tierra, el gas azul, de olor penetrante es tan importante para a la vida como el oxígeno mismo. El ozono forma una capa frágil, curiosamente insustancial, pero muy eficaz.

Figura : La distribución del ozono en la atmósfera se ilustra en la Figura .

Este filtro de ozono actúa de pantalla de manera eficiente para casi  todos los rayos ultravioleta perjudiciales del sol; la capa de ozono absorbe la mayor parte de la radiación UV-B peligrosa (radiación entre la UV-A que se permite pasar y la UV-C, que es capturada principalmente por el oxígeno). Cualquier daño hecho a la capa de ozono, dará lugar como resultado un aumento de la radiación UV-B. Los aumentos de la radiación UV-B han sido claramente observados en zonas que experimentan períodos de intensa destrucción del ozono.

Cualquier aumento de la radiación UV-B que llegue a la superficie de la Tierra tiene el potencial de causar daños considerables al medio ambiente y a la vida en la tierra. Una pequeña disminución de la capa de ozono podría aumentar significativamente la incidencia de cáncer de piel, y podría dar lugar a una aceleración de la forma menos frecuente, pero más virulenta de cáncer conocido como melanoma maligno cutáneo. Un aumento de radiación UV-B podría llevar a un aumento de los casos de lesiones oculares, incluyendo cataratas, la deformación de las lentes del ojo, y la presbicia. Se espera un aumentando considerablemente de las cataratas de ojo, la principal causa de ceguera en el mundo.

Los rayos UV son peligrosos para los seres humanos, animales y plantas, ya que queman. Pueden penetrar la piel y los ojos y debilitar el sistema inmunológico de nuestro cuerpo. Es por eso que debemos evitar largos períodos en el sol. Para obtener la dosis mínima diaria de vitamina D sólo 15 minutos en el sol al día son suficientes. Si nos quedamos más que eso, podríamos obtener quemaduras por el sol si no se usa una protección. Las quemaduras solares repetidas y frecuentes debido al bronceado pueden causar el envejecimiento prematuro de la piel y, en el peor, cáncer de piel tales como melanoma (debido a la radiación UV-A y UV-B). En los ojos, los rayos UV-B pueden causar cataratas (opacidad del cristalino del ojo). La mayoría de los problemas de salud serios aparecen hasta muchos años después.

La exposición a un exceso de radiación UV-B también podría suprimir el sistema inmunológico del cuerpo. La inmunosupresión por la radiación UV-B se produce independientemente de la pigmentación de la piel humana. Estos efectos podrían exacerbar las malas situaciones de salud en muchos países en desarrollo.

El aumento de la radiación UV-B también puede causar disminución de los rendimientos de los cultivos y daños a los bosques. Podría afectar a la vida de los océanos causando daños a los organismos acuáticos, que forman parte de la cadena alimentaria marina, lo que puede conducir a una disminución de los peces más arriba en la cadena alimentaria. Los materiales utilizados en edificios, pinturas, embalajes y otras innumerables sustancias podrían ser degradados rápidamente por el aumento de rayos UV-B.

El agotamiento de la capa de ozono estratosférica podría agravar la contaminación fotoquímica en la troposfera dando por resultando  un aumento de la capa de ozono cerca de la superficie de la tierra donde no se quería. La Tierra y sus habitantes, por lo tanto, tienen un enorme interés puesto en juego en la preservación del frágil escudo de la capa de ozono.

El consenso mundial apoya la teoría de que los productos químicos artificiales que contienen cloro y bromo, emitidos a la atmósfera son responsables de la disminución del ozono en la estratosfera. La mayor parte de estos compuestos, llamados ODS ("ozone depleting substances", ODS de las siglas en Inglés), se compone de los CFC, HCFC y halones (usados ​​como agentes de extinción de incendios), que son más eficaces en la destrucción del ozono. Los CFC se han utilizado durante años como refrigerantes, solventes o agentes de soplado. Los ODS se clasifican teniendo en cuenta lo perjudicial que son para la capa de ozono mediante un parámetro llamado potencial de agotamiento del ozono ("ozone depleting potential" - (ODP) de sus siglas en Inglés).

Efectos del agotamiento de la capa de ozono sobre el medio ambiente

Con la pérdida de la protección de la radiación ultravioleta, se puede dar lugar a graves daños en todos los organismos vivos. La gravedad de la situación se ve aumentada por el hecho de que cada uno por ciento de agotamiento  del ozono resulta en un hasta dos por ciento de aumento de la exposición a la radiación ultravioleta.

Las plantas y la vida marina podrían verse afectadas negativamente por el aumento de la exposición a la radiación ultravioleta causada por el agotamiento de la capa de ozono. El delicado ecosistema de los océanos puede verse afectado negativamente. El fitoplancton y larvas de muchas especies que viven en la superficie del océano hasta varios metros por debajo de la superficie pueden bien ser sensibles a una mayor exposición a la radiación ultravioleta. El aumento de la exposición resulta en una reducción de la productividad, lo que significa menos vida vegetal y menos peces extraídos de los mares.

El índice UV solar mundial (IUV), desarrollado por la Organización Mundial de la Salud en colaboración con la UNEP  y la Organización Meteorológica Mundial, es una herramienta para describir el nivel de la radiación UV en la superficie de la Tierra. Este utiliza rangos de valores desde cero hacia arriba, teniendo en cuenta todos los factores para indicar el potencial de efectos adversos para la salud debido a la radiación UV. Cuanto más alto sea el valor, mayor es la cantidad de los peligrosos rayos UV.

El calentamiento global

La temperatura de la Tierra se mantiene en equilibrio entre el calentamiento por la radiación solar que llega desde el sol, y el enfriamiento debido a la radiación infrarroja emitidas por la superficie caliente de la tierra y de la atmósfera que escapa de vuelta al espacio. El sol es la única fuente externa de calor de la tierra. Cuando la radiación solar, en forma de luz visible, llega a la tierra, parte es absorbida por la atmósfera y reflejada por las nubes y la tierra (especialmente por los desiertos y la nieve). El resto es absorbido por la superficie que se calienta y a su vez calienta la atmósfera. La superficie cálida y la atmósfera de la tierra emiten radiación infrarroja invisible. Mientras que la atmósfera es relativamente transparente a la radiación solar, la radiación infrarroja es absorbida en la atmósfera por muchos gases menos abundantes. Aunque presente en pequeñas cantidades, estas trazas de gases actúan como una manta,  previniendo que la mayor parte de la radiación infrarroja se escape directamente al espacio. Al hacer más lenta la liberación de la radiación de enfriamiento, estos gases calientan la superficie de la tierra.

En un invernadero, el vidrio permite que la luz del sol entre, pero impide que la radiación infrarroja se escape. Los gases de la atmósfera de la Tierra, que ejercen un efecto similar son llamados "gases de efecto invernadero" (GEI). De los gases de efecto invernadero de origen humano, los más importantes son el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4), el óxido nitroso (N2O) y los halocarbonos (CFC, HCFC y HFC).

Diferentes gases absorben y atrapan cantidades variables de radiación infrarroja. Estos también persisten en la atmósfera durante diferentes períodos de tiempo e influencian  la química atmosférica (especialmente del ozono) de diferentes maneras. Por ejemplo, una molécula de R12 tiene casi el mismo efecto sobre la radiación que 16.000 moléculas de CO2. Una molécula de metano tiene aproximadamente 21 veces el efecto del CO2, pero su vida útil es mucho más corta. El GWP es un índice que compara el efecto de calentamiento en el tiempo para diferentes gases en relación con emisiones de CO2 iguales (en peso). Los HFC no tienen cloro, y de esta manera, no destruyen la capa de ozono, sino que contribuyen al calentamiento global. Por esta razón, se encuentran en el grupo de los gases controlados por el Protocolo de Kyoto. Estos gases son: CO2, CH4, N2O, HFC, perfluorocarbonos (PFC) y hexafluoruro de azufre (SF6).

 

 

 

 

 

 

 
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