Ingeniería Sostenible

1

Verano de 2013

Descripción del CursoDescripción del CursoDescripción del CursoDescripción del Curso Lunes Junio 3, 2013Lunes Junio 3, 2013Lunes Junio 3, 2013Lunes Junio 3, 2013

Dr. Heidi TaboadaDr. José EspírituDr. Noé Vargas

Introducciones

• Quiénes somos?

• Nombre• Especialidad• Lugar de origen• Hobby

Ingeniería Sostenible…De que trata esta clase?

Descripción de Curso:

• Este curso en Ingeniería Sostenible es interdisciplinario y cubre aspectos de diseño sostenible, análisis de ciclo de vida (ACV o LCA), análisis de huella de carbono, y el uso de herramientas para realizar el ACV, eco-diseño, e introducción a las energías renovables.

• El curso presentará el caso de sostenibilidad global, aplicación de los conceptos, y ejemplos de sostenibilidad en el contexto de la cultura Inca.

• Evaluar el análisis del ciclo de vida (LCA) de productos y/o procesos y proponer estrategias para minimizar el impacto ambiental sin dejar de cumplir restricciones de diseño y económicas.

• Proponer cambios de diseño en un producto para mejorar el reciclaje, reutilización y/o la capacidad de rediseño.

– Llevar a cabo una selección de materiales, procesos de manufactura, transporte, etc., con el objetivo de reducir el impacto ambiental de un producto y/o proceso y al mismo tiempo reducir los costos de materiales.

Objetivos de aprendizaje:

Esquema Tentativo:

Módulos principales

1. Introducción a la ingeniería de sostenibilidad

2. Principios de ingeniería verde

3. Análisis del ciclo de vida (ACV)

4. Diseño para la sostenibilidad/eco-diseñó

5. Introducción a las energías renovables

6. Aplicación de los conceptos de sostenibilidad en

proyectos de ingeniería: LEED, diseño ecológico

urbano y códigos inteligentes, caminos sostenibles

7. Ejemplos de sostenibilidad en el contexto de la

Cultura Inca

Semana 1 – Lunes Junio 3 – Sabado Junio 8, 2013

Mon Tue Wed Thu Fri Sat

7-8 am

Charla sobre

POECHOS – Aula 39A

Salida: 6:30 a.m.

ubicación Playa 1 –

frente edif. Confucio

8-9 am

Despues de charla

ubucación Playa 1 –

frente edif. Confucio

PETROPERU

9-10 am INGENIERIA INCA

(aula 11)

POECHOS

GEOGRAFIA DEL

PERU (aula 11)10-11 amTABOADA / ESPIRITU

/ VARGAS

(aula 14)

11-12 mIinauguración

Semana Ingeniería TABOADA / ESPIRITU

/ VARGAS

(aula 11)

TABOADA / ESPIRITU

/ VARGAS

(aula 11)12-1 pm

Concurso Carritos

Solares (frente a

Cafetería)

1-2 pm

Unimatch (canchita

de futbol)

2-3 pm

3-4 pm

Concurso de Cohetes

(cancha de futbol)4-5 pm

5-6 pm Concurso de puentes

(CPA)

Concurso de

Catapultas (frente al

edif. 80)6-7 pm

7-8 pm

TABOADA / ESPIRITU

/ VARGAS

(aula 11)

TABOADA / ESPIRITU

/ VARGAS

(aula 11)

TABOADA / ESPIRITU

/ VARGAS

(aula 11)

8-9 pm

9-10 pm

- SEMANA 1 – HORARIO INGENIERIA SOSTENIBLE

Clase 1: Introducción

a la Ingeniería de la

Sostenibilidad,

Análisis de Huella de

Carbono, Descripción

de Proyectos Finales

y Formación de

Equipos

Clase 2: Principios de

Ingeniería Verde,

Actividad de Diseño.

Análisis de un

Vehículo Ecológico.

Trabajo de Proyecto

en Equipo

Clase 3: Análisis de la Filosofía

“Waste=Food” (Desperdicio=Comida).

Introducción al

Análisis del Ciclo de Vida (ACV) . Pasos

Principales para el ACV. Definición de

Objetivo y Alcance. Trabajo de Proyecto en

Equipo

Clase 4: Análisis de Inventario, Caso de Estudio –

Poliestireno. ACV Software – GaBi/CES. Laboratorio

1. Trabajo de Proyecto en Equipo. Examen 1

Clase 5: ACV Software

– GaBi/CES. Laboratorio

2. Análisis del Impacto.

Interpretación de

Resultados.

Introducción a Energías

Renovables. Trabajo de

Proyecto en Equipo

Clase 6: Energías

Renovables.

Laboratorio 3 –

Software CES. Trabajo

de Proyecto en Equipo.

Examen 2

Noche de

Talentos

(Proscenio)

- SEMANA 2 – HORARIO INGENIERIA SOSTENIBLE

Clase 8: Trabajo de Proyecto en

Equipo. Rally Sostenible

Clase 7: Energías Renovables.

Presentación de video YouTube.

Trabajo de Proyecto en Equipo

Semana 2 – Lunes Junio 10 – Sabado Junio 15, 2013

Mon Tue Wed Thu Fri Sat

7-8 am

8-9 am

Salida – 8:00 a.m. ubicación

Playa 1 – frente edif. Confucio

Salida – 7:30 a.m.

ubicación Playa 1 –

frente edif. Confucio

9-10 am

ECOACUICOLA

HISTORIA DEL PERU (aula 11)

CAANA BRAVA

ACTUALIDAD DEL

PERU (aula 11)Discovering

Sustainability

Principles From the

Ancients (Aula 14)

10-11 am

11-12 m TABOADA / ESPIRITU /

VARGAS

(aula 11)

CHANG/CHEU (aula

11)12-1 pm

1-2 pm

2-3 pm

3-4 pm

4-5 pm

5-6 pm

6-7 pm

PROTOTIPOS,

PRESENTACIONES Y

EVALUACIONES (aula 11)

7-8 pm TABOADA / ESPIRITU /

VARGAS

(aula 11)

CHANG/CHEU (aula

11)8-9 pm

9-10 pm

Clase 9: Diseño Ecológico Urbano

y Códigos Inteligentes

Clase 10: Conceptos y

Aplicaciones. Caminos

Sostenibles

Clase11: Presentación de

Prototipos

• Al ser un tema nuevo, de momento no hay ningún libro de texto requerido.

• El material será cubierto por los instructores. Sin embargo, ustedes son responsables de tomar notas.

Libro Requerido:

Referencias Opcionales

Análisis del Ciclo de Vida: Principios, Prácticas y PerspectivasRalph Horne , Tim Grant , Karli Verghese

Análisis del Ciclo de Vida Ambiental de Productos y Servicios: Un enfoque Input-OutputChris T. Hendrickson , Lester B. Lave , H. Scott Matthews

Ecología Industrial e Ingeniería SustentableT. E. Graedel , Braden R. Allenby

Referencias Opcionales (cont’d…)

Procedimiento de evaluación:

• YouTube video 15%• Examen 1 15%• Examen 2 15%• Presentación de Proyecto Final 30%• Tareas y laboratorios 10%• Asignación y presentación de reportes de

visitas técnicas en Cusco y Macchu Picchu 15%

A 91-100B 81-90C 71-80D 61-70F <= 60

Tipos de tareas:

• Tareas Regulares• Prácticas de Laboratorio• Tareas de Lectura• Presentaciones de Casos de

Estudio

Laboratorios y Tareas:

• GaBi software• Granta - CES EDUPACK

• No hay tiempo especial asignado para el laboratorio.

• Algunos de los software(s) se pueden descargar de forma gratuita.

Mini Proyecto – Video de YouTube

• Crea un video de YouTube que aborde el tema de la sostenibilidad en nuestro mundo, región y/o comunidad.

• Ejemplos:• Un video que promueva la sostenibilidad• Un video que muestre la necesidad de prácticas

sostenibles• Un video que resalte una práctica sostenible

• El video debe durar 3 minutos aproximadamente• Equipos de 4 alumnos• Entrega: Lunes 10 de Junio, 2013

– Los alumnos trabajaran en equipos multidisciplinarios y multinacionales en proyectos de Ingeniería Sostenible.

– Objetivos:• Que los alumnos apliquen sus conocimientos de Ingeniería Sostenible en un proyecto socio-económico relevante.

• Que los alumnos trabajen en equipos multidisciplinarios y multinacionales para desarrollar habilidades de colaboración, comunicación, y liderazgo.

• Que los alumnos utilicen el proceso de desarrollo de proyectos desde el análisis de necesidades hasta el desarrollo de un prototipo semi-funcional.

Proyecto Grupal:

–Los proyectos se enfocaran en cuatro retos de las siguientes categorías:

1.ESTUFA ECOLÓGICA2.CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS SIN CONSUMO DE ENERGÍA3.APLICACIÓN SOLAR Y/O EÓLICA A BAJA ESCALA PARA ZONAS RURALES4.CONSERVACIÓN Y/O TRATAMIENTO DE AGUA PARA ZONAS RURALES

Proyecto Grupal:

• Equipos de 4 alumnos• S/.100 por equipo • Presentación de poster y muestra de

prototipo• Viernes 14 de Junio. • Personas externas

serán invitados a juzgar los proyectos.

Presentación de Proyecto Final:

Ups, a mi me gustaron todos

Me gustóel primer proyecto

No me gustó tu diseño

• Tarea o reportes retrasados no serán aceptados, a menos que prueba médica certificada sea presentada.

• Si por alguna razón no pueden asistir a clase, es su responsabilidad enviar la tarea antes.

Política de Tarea Retrasada:

• Actividad #1 – “La Tragedia de los Comunes” Sección 1.2

Actividad #1 (10 minutos):

• Grupos de 2– Escribe un pequeño resumen de lo que acaban de

leer (5 a 10 líneas)

– Cuál es el mensaje principal?

“La Tragedia de los Comunes”

La Tragedia de los Comunes

• Supongamos que existe una propiedad común– ningún derecho de propiedad– pasto abierto a todos

• Cada uno de ellos trata de maximizar su ganancia.

• Supongamos que cada pastor trata de mantener tantas ovejas como sea posible en los pastos comunes

Cada pastor se pregunta…

“Cuál es la utilidad para mí al añadir un animal más a mi manada?”

• El componente positivo es una función del incremento de un animal. Dado que el pastor recibe todos los beneficios por la venta de cada animal adicional

la utilidad positiva es cercana a +1

• El componente negativo es una función del sobrepastoreo adicional creado por agregar un animal más. Esto es compartido por todos los pastores,

la utilidad negativa es cercana a -1.

Voy a añadir más ovejas!

• Cualquier pastor "racional" llega a la conclusión de que él o ella debe añadir otra oveja

• Y otra…

• Y otra…

“La ruina es el destino hacia el cual todos los hombres se apresuran, cada

uno persiguiendo su propio interés ... "

• Y lo mismo ocurre con cada pastor

Otras Tragedias de los Comunes?

• Parques Nacionales• Bosques• Vida Marina• Aire• Ecosistemas• Etc…

La tragedia de los comunes es una metáfora de algo en común, usado por todos, libre y no regulado.

Todo el mundo va a tratar de maximizar su propio beneficio en detrimento del conjunto.

“Porque sólo tenemos un planeta para vivir, la sostenibilidad requiere que la

tecnología trabaje en armonía con el medio ambiente, no en oposición a ella”

Mensaje:

Desarrollo Sustentable

(trabajar en equipos de 2)

Buscar Definiciones de: 1.Sostenibilidad2.Desarollo Sostenible3.Ingeniería Sostenible4.Análisis de Huella de Carbón5.Análisis del Ciclo de Vida (ACV)

Discusión grupal

Actividad #2 (10-15 minutos):

QuéQuéQué es la Sostenibilidad?es la Sostenibilidad?es la Sostenibilidad?es la Sostenibilidad?

Definición de SostenibilidadDefinición de SostenibilidadDefinición de Sostenibilidad

“Satisfacer las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades”

Comisión Brundtland (1987).

Nuestro Futuro Comun. England: Oxford University Press.

Objetivo Principal de Educación de Objetivo Principal de Educación de Objetivo Principal de Educación de Objetivo Principal de Educación de

SostenibilidadSostenibilidadSostenibilidadSostenibilidad

“permitir a los estudiantes desarrollar los conocimientos, habilidades y valores necesarios

para participar en decisiones que mejoren la calidad de vida actual sin dañar el planeta”

– Entender Sostenibilidad es un elemento esencial para reducir al mínimo:

– Emisión de gases del efecto invernadero

• Dióxido de Carbono (72 %)– Huella de Carbono

• Metano (18 % )

• Óxidos de Nitrógeno (9 %)

– Cambio Climático

• Calentamiento Global

Por qué es importante?Por qué es importante?Por qué es importante?Por qué es importante?

http://www.globalwarmingart.com/Greenhouse_Gases_Gallery

Las Emisiones Anuales de Gases del Efecto

Invernadero por Sector

Combustibles para el transporte, los procesos industriales y plantas eléctricas representan más del 50% de todas las emisiones de gases.

Dióxido de carbono representa el 72% del total de las emisiones de gases de efecto invernadero.

Efecto Invernadero debe contener

1. Incluir las emisiones

directas e indirectas

2. Incluir fuentes de las

emisiones, las

cantidades y la

absorción.

(GEI)

Lo que hay que incluir en el inventario?

• Dióxido de Carbono, CO2

• Metano, CH4

• Dióxido Nitroso, N2O

• Hidrofluorocarbonos (HFCs) y Clorofluorocarbonos (CFCs) (cubre 13 sustancias químicas)

• Perfluorocarbonos, PFCs (cubre 7 sustancias químicas)

• Hexafluoruro de sulfuro, SF6

Gases de efecto invernadero y Huella de

Carbón

Huella de CarbonoHuella de CarbonoHuella de Carbono

–La huella de carbono es una medida del impacto que nuestras actividades tienen en el medio ambiente y en particular en el cambio climático.

Huella de Carbono

– La producción de cada producto y el funcionamiento de cada actividad tiene una huella de carbono

38

Huella de Carbono

3838

Como se mide la huella de carbonoComo se mide la huella de carbonoComo se mide la huella de carbono????

“Considerando la cantidad total de gases de efecto invernadero (GEI o

GHG) producidos directa o indirectamente por la actividad

humana. La huella de carbono se mide en toneladas equivalentes de

(CO2)”

– Una huella de carbono es medida en equivalentes de dióxido de carbono (CO2eq)

Como Medir la Huella de Carbono?

invernadero son iguales

Potenciales de Calentamiento Global para los GEI comunes

Gases de Efecto

Invernadero

Potencial de

Calentamiento Global

(100 years)

Dióxido de

carbono

1.0

Metano 21

Oxido nitroso,

N2O

310

HFC 134a 1,300

hexafluoruro

sulfúrico

23,900

Potencial de Calentamiento Global (PCG) se expresa como un factor de dióxido de carbono

[1] "Global Warming Potentials". Climate Change 1995, The Science of Climate Change: Summary for Policymakers. Technical Summary of the Working Group I Report, page 22.1995.

HFC134a -tetrafluoroetano

(Por ejemplo, el PCG de 100 años de metano es 21, lo que significa que si los mismos pesos de metano y dióxido de carbono se introduce en la atmósfera, el metano atrapará el calor 21 veces más que el dióxido de carbono durante los próximos 100 años. [1])

Un PCG se calcula durante un intervalo de tiempo específico, comúnmente 20, 100 o 500 años.

• CO2 y CH4 contribuyen a el cambio climático

• Potencial de Calentamiento Global (PCG): es una medida del cambio climático en términos de forzamiento radiativo de una unidad de masa de gas de efecto invernadero

• Ejemplo:– 5 kg CO2

– 3 kg CH4

– 1 x 5 + 21 x 3 = 68 – 68 kg CO2-eq

El principio de la caracterización

PCG = 1

PCG = 21

Categoría de Impacto

resultado de la categorÍa424242

En la ciencia climática, el forzamiento radiativo se define en términos generales como el cambio en la radiación neta en el límite de la atmósfera entre la tropósfera y la estratósfera.

– La producción de cada producto y el funcionamiento de cada actividad tiene una huella de carbono.

Huella de Carbono

4343

–Incluso tu dejas una huella de carbono!

–Por qué y cómo?

Huella de Carbono

http://www.footprintnetwork.org/en/index.php/GFN/page/calculators/

Huella de Carbono

cuántos planetas se necesitan para sostener tu estilo de vida actual?

•Usa la calculadora de huella de carbono:

Los siguientes seis categorías de impacto se consideran como las

más importantes en la actualidad, por lo tanto llamadas las

“Grandes 6“:

1. Potencial de Acidificación (PA)

2. Potencial de Eutrofización (Eutrophication) (PE)

3. Potencial de Calentamiento Global (PCG)

4. Potencial de Agotamiento del Ozono (PAO)

5. Fotoquímica de Ozono (FO)

6. Uso de Energía Primaria (UEP)

Otras categorías de impacto incluyen: toxicidad humana, toxicidad

acuática, la contaminación térmica, la contaminación acústica, la

contaminación lumínica, contaminación visual, vibraciones,….

Calentamiento Global

SPM 1a

Variations of the Earth’s surface temperature for the past 140 years

Calentamiento Global - tendencias

Proyecciones – Este Siglo

“Could Adapt”

“Tipping Points”

“No Adaption Strategy”

1. Lean acerca de los 12 Principios de la Ingeniería Verde y resúmanlos (2 páginas) - discusión en la siguienteclase

– Traer al menos 1 ejemplo de cada principio de ingeniería verde

TAREA PARA LA SIGUIENTE CLASE

1. Formación de Equipos2. Exploración:

– Ordena las 4 categorías de acuerdo a tu interés (primero a cuarto)

– Haz una investigación rápida y prepara varias ideas acerca de lo que podrías proponer como proyecto final para las primeras dos categorías (una pagina por cada categoría)

3. Selección:

– En base a tu preferencia y la calidad de tus ideas, los instructores seleccionaran la categoría en la cual desarrollaras tu proyecto final

PROYECTO GRUPAL