ANÁLISIS EXERGÉTICO. PLUVISOST: Análisis ambiental del aprovechamiento de las aguas pluviales urbanas. Doctorando: María Violeta Vargas Parra

Transcripción

1 ANÁLISIS EXERGÉTICO Bellaterra, 22 de junio de 2011 Doctorando: María Violeta Vargas Parra PLUVISOST: Análisis ambiental del aprovechamiento de las aguas pluviales urbanas Investigadores principales: Dr Xavier Gabarrell Dr Joan Rieradevall Dr Maria Rosa Rovira Dr Diego Varga Dr Gara Villalba Ms Sc Tito Morales Ms Sc Sara Angrill Ms Sc Mohammad Hoque

2 OBJETIVOS Adaptar e integrar herramientas ambientales como ACV y análisis exergético en la investigación de los sistemas de colección de agua de lluvia en ambientes urbanos. Obtener un indicador de la explotación antropogénica del agua con la que podamos comparar entre varios sistemas y optimizar. Calcular la eficiencia exergética del sistema. Calcular el consumo exergético cumulativo. Comparar costos exergéticos de las infraestructuras de tratamiento de aguas para reutilización y desalinización.

3 PARTIENDO DE ACV Partiendo del Inventario de datos del ciclo de vida de la gestión de las aguas pluviales (recursos materiales y energéticos) (Angrill et al., 2010), se inicia la Tarea 2.2 del proyecto PluviSost: Análisis exergético para los 8 diferentes escenarios. El análisis exergético, como herramienta de evaluación, requiere de un desarrollo previo. En esta tarea se aplica el concepto de exergía química (Talens et al., 2007) y se aplica a cada una de las estrategias y sistemas. En esta tarea se define la unidad funcional como la recogida, almacenaje y distribución de 1 m 3 de agua de lluvia por persona por año.

4 ESCENARIOS BAJA DENSIDAD ALTA DENSIDAD BD1 BD2 BD3 BD4 AD1 AD2 AD3 AD4 Escala de la infraestructura Edificio Edificio Edificio Isla Edificio Edificio Edificio Isla Ubicación del depósito Captación Canal tejado (m) 47,4 47,4 Subterráneo Cubierta Aljibe Subterráneo Subterráneo Cubierta Aljibe Subterráneo Datos estructurales 189, Tubería bajante (m) 6,9 6,8 125,5 16,5 15,2 371 Almacenamiento Volúmen del depósito (m3) ,8 209 Distribución Tuberías de suministro (m) 5,7 4,4 4,4 153,3 26,5 13,5 13,5 431 Bombas (unidades)

5 EXERGÍA La exergía permite analizar el desperdicio de los recursos en las actividades, cuantificando el máximo trabajo que puede obtenerse de un desequilibrio entre un sistema y el ambiente que lo rodea, estableciendo pautas cuantitativas para su ahorro y uso eficiente. Para calcular la exergía de una mezcla de compuestos se utiliza la función: Donde E es el valor exergético del compuesto. N i es la proporción molar del compuesto i, b 0 ch,i es la exergía química del compuesto i

6 VERSIÓN 1 En base a los subsistemas considerados por Angrill Unidad funcional 1m3/persona/año

7 VERSIÓN 2 En base a las fases del ciclo de vida Vida del sistema

8 INVENTARIO Inputs units Low Density High Density Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Scenario 4 Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Scenario 4 Galvanized Steel kg 0, , , , , , PP kg 0, , , , , , Wood (recycled 25 times) kg 0, , , , , , Concrete CEM II/A-L 32.5R kg 8, , , , , , , , Steel (80% recycled) kg 0, , , , , , , , Waterproofing foil RhenofolCG kg 0 0 0, , Brick kg 0 0 0, , Mortar lining kg 0 0 0, , PP-copolymer kg 0, , , , , , , , Stainless Steel kg 0, , , , Gasoil MJ 2, , , , , , , , Gasoline kg 0, , , , , , , , Diesel kg 2, , , , , , , , Electric power kwh 0, , , ,

9 CONSUMO DE COMBUSTIBLE Para calcular el consumo de combustible de los diferentes vehículos de transporte de materiales, se utilizaron las ecuaciones propestas por Carles M. Gasol et al. 2007: Donde Cxt es el consumo de combustible con carga Qx. C0 es el consumo de combustible sin carga (L100 km-1), Cf es el consumo de combustible con carga completa (L100 km-1), Qt la máxima carga transportable(kg) y Qx es la carga actual (kg). Y para calcular el consumo de combustible cuando el vehículo sale cargado de la instalación y regresa vacío al mismo lugar: Donde Cxta es el consumo de combustible total (L100 km-1). (Gasol, Carles M. et al. 2007) *85% del combustible consumido es Diesel y tiene densidad de 0.84 kg/l *15% del combustible consumido es Gasoline y tiene densidad de 0.75 kg/l

10 RESULTADOS Inputs Chemical Exergy Low Density High Density Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Scenario 4 Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Scenario 4 Galvanized Steel 7,2899 0,5534 0, ,5455 0,0909 0, ,7896 PP 46,1970 0,9785 0, ,4032 0,3290 0, ,1209 Wood (recycled 25 times) 20,2378 0,1417 0, ,0858 0,0221 0, ,4133 Concrete CEM II/A-L 32.5R 0,1610 1,3438 1,8644 1,3015 1,1815 0,4303 0,4303 0, ,4177 Steel (80% recycled) 6,7501 2,1733 4,4167 0,6950 1,6078 1,5759 1,5759 0, ,7944 Waterproofing foil RhenofolCG 17, , , Brick 0, , , Mortar lining 0, , , PP-copolymer 46,1970 0,1404 0,1087 0,1087 0,9355 0,3269 0,1895 0, ,2963 Stainless Steel 8,9052 0, ,0849 0, ,3742 Gasoil 45, , , , , ,9044 6,9879 3, ,3896 Gasoline 45,4750 0,7431 0,6317 0,0562 1,1208 0,1945 0,1346 0,0263 1,1208 Diesel 45, , , , , , , , ,5565 Electric power 1 1, , , ,2618 TOTAL 231,73 214,70 143,09 477,79 85,43 48,18 52, ,54

11 BAJA DENSIDAD 1 (VERSIÓN1) En base a los subsistemas considerados por Angrill Unidad funcional 1m3/persona/año

12 BAJA DENSIDAD 1 (VERSIÓN1) En base a las fases del ciclo de vida Vida del sistema (50 años)

13 FUTURO Eficiencia exergética CExC Comparación con otras infraestructuras de tratamiento y/o obtención de agua (desalinización y tratamiento para re-utilización) Casos México y Colombia

14 FUTURO Eficiencia exergética CExC Comparación con otras infraestructuras de tratamiento y/o obtención de agua (desalinización y tratamiento para re-utilización) Casos México y Colombia

15 BIBLIOGRAFÍA CITADA Angrill, S., Farreny, R., Gasol, C.M., Viñolas, B., Morales, T., Gabarrell, X., Josa, A., Rieradevall, J. (2010) Eco-efficiency of Rainwater Harvesting in the Design of Mediterranean Neighborhoods. Poster and oral communication. International Conference on EcoBalance. Tokyo (Japan). Talens, L., Villalba, G., and Gabarrell, X. (2007). Exergy analysis applied to biodiesel production. Resources, Conservation and Recycling 51 (2) (8): Volvo Truck Corporation, Emission from Volvo s Truck Emissions, standard diesel fuel, Available from: < Gasol, Carles M., Xavier Gabarrell, Assumpció Anton, Miquel Rigola, Juan Carrasco, Pilar Ciria, M. L. Solano, and Joan Rieradevall Life cycle assessment of a brassica carinata bioenergy cropping system in southern europe. Biomass and Bioenergy 31 (8) (8):