30/09/13 La epistemología en la práctica: Ecología urbana. La huella de carbono.

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Las entradas de este Blog son preparadas con base en información obtenida de bibliografía

especializada, artículos publicados en internet, información proporcionada en los museos y otras

fuentes. La epistemología estudia las formas en las que se genera el conocimiento y cómo éste se

traslada a la mente humana. Así, es interesante encontrar el camino que siguieron los descubrimientos

científicos y tecnológicos para alcanzar su estado último de desarrollo.

s á b a d o , 2 8 d e s e p t i e m b r e d e 2 0 1 3

Ecología urbana. La huella de carbono.

Ecología urbana. La huella de carbono.

Categoría: 1. Programación y electrónica.

En la ecología urbana existe el concepto de servicio ambiental, que se refiere a los beneficios

que aportan las áreas verdes al medio ambiente en términos de fijación de carbono,

generación de oxígeno, e incluso la producción de biomasa que eventualmente puede

utilizarse para fabricar biocombustibles.

Kevin y col., 2013, mencionan que las áreas verdes urbanas dedicadas a mantener

poblaciones arbóreas pueden almacenar o inmovilizar considerablemente mayores

cantidades de carbono que las áreas cubiertas con césped, las cuales a pesar de tener una

gran productividad en términos de biomasa, tienen la desventaja de que el carbono fijado es

rápidamente liberado en forma de CO2 tras su degradación biológica. Las zonas urbanas son

grandes consumidores de oxígeno por la combustión que mueve transportes y maquinaria

industrial, por lo cual, las áreas verdes urbanas son importantes puntos de reposición,

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Mido 1.7m, peso 70Kg, hago poco ejercicio,

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aunque parcial, del oxígeno consumido. Una tercera forma de servicio ambiental es la

posibilidad de destinar la biomasa generada en áreas verdes urbanas para la fabricación de

biocombustibles, de manera que el ciclo del carbono se cierra en el tiempo presente, lo que

no sucede con el uso de combustible obtenido en depósitos fósiles.

Otra forma en que se puede obtener servicios ambientales en las zonas urbanas es mediante

el aumento de la eficiencia de uso de la energía. Hay muchas formas en que se puede mejorar

esta eficiencia, mediante el uso de energía solar para precalentar el agua y reducir el

consumo de combustible para obtener la temperatura final, otra es la instalación de celdas

fotovoltaicas para sustituir al menos una fracción del consumo eléctrico total, el uso de

energía geotérmica para la calefacción de interiores se está popularizando en ciudades de

latitudes norte o sur más allá de los trópicos. El uso de vehículos eléctricos (conectables) o

híbridos (conectables o no conectables) también es una forma de aumentar la eficiencia en el

consumo de energía en los medios de transporte.

La evaluación del ciclo de vida (life cycle assessment) que se realiza como parte del diseño de

nuevos productos y procesos industriales permite conocer el grado en que la fabricación,

uso y disposición final impacta en los diferentes componentes del medio ambiente, es decir,

la generación de contaminantes atmosféricos, generación de residuos sólidos no reciclables,

generación de residuos peligrosos no reutilizables y agua residual. De esta manera, los

productos que contengan mayor porcentaje de componentes reciclables y reutilizables y cuya

producción genere la menor cantidad neta de contaminantes atmosféricos y agua residual,

serán los más eficientes en términos ambientales. El consumidor final se va a familiarizar

paulatinamente con esta información y podrá utilizarla como criterio antes de realizar la

adquisición. Uno de los primeros parámetros que el consumidor podrá utilizar para la

adquisición de un producto o servicio será el llamado huella de carbono. Aunque en lo

sucesivo se integrarán otros.

Los bonos de CO2 son un instrumento financiero internacional que sirven para financiar

proyectos sustentables con recursos provenientes de empresas que por su naturaleza no

pueden evitar emisiones de contaminantes a la atmósfera. Así aportan recursos para

proyectos que secuestran carbono, proyectos que desplazan actividades que emiten gases

perjudiciales (gases de efecto invernadero, gases que dañan la capa de ozono, gases que

promueven la formación de ozono en las capas inferiores de la atmósfera, como los

compuestos orgánicos volátiles y los óxidos de nitrógeno). Con esta medida se trata que las

actividades contaminantes obligadas, puedan reducir su huella de carbono de manera

indirecta.

Un concepto que sintetiza todos los anteriores es el de huella de carbono, que incluso puede

medirse. Dentro de poco tiempo se tendrá la posibilidad de instalar una app en los teléfonos

inteligentes que nos permitirá medir nuestra huella de carbono individual (carbon footprint).

Ejemplo de automatización.

Aumenta la eficiencia de tus procesos y reduce tu huella de carbono.

En esta entrada se propone un ejercicio sencillo o relativamente sencillo para hacer más

eficiente el uso de energía eléctrica en el popular pasatiempo de la acuariofilia o bien, con

algunas modificaciones, aplicarlo al cuidado de otras mascotas, como el calentamiento del

hábitat para reptiles. Se propone un control automatizado que acciona la bomba de aire

durante la mitad del tiempo, evitando mantenerla encendida continuamente (la relación

tiempo encendido/apagado puede variarse a voluntad, según las necesidades particulares).

En especies menos demandantes se puede mantener apagada la bomba de aire durante la

noche, lo cual también se muestra en el control automático propuesto. El usuario puede

identificar muchos otros casos cotidianos en los que puede aplicarse este control automático.

El proyecto tiene como base un pic programable (circuito integrado programable, pic). En este

caso se propone utilizar la tarjeta de desarrollo Arduino UNO (ATMEGA328) que cuenta con

13 entradas/salidas digitales y con 6 entradas analógicas. La asignación de pines es como

sigue:

A0 – entrada analógica con una fotorresistencia de 2Mohm.

I/O 3 – salida digital con un relevador de voltaje de 5V, 15A.

I/O 4 – salida digital con un LED rojo indicador de noche.

I/O 5 – salida digital con un LED verde indicador de noche.

I/O 6 – salida digital con un LED rojo indicador de encendido del dispositivo conectado al

relevador de voltaje (bomba de aire de acuario).

Se escribieron tres versiones del programa que se va a cargar en el pic programable. Uno

utiliza la función millis() para asignar el momento de encendido / apagado de los pines, con

pulsos de encendido / apagado de igual duración. El segundo utiliza la función millis() para

asignar el momento de encendido / apagado de los pines, con pulsos de encendido /

apagado de distinta duración. El tercero utiliza la función delay() para asignar el momento de

encendido / apagado de los pines, con pulsos de encendido / apagado de duración igual o

diferente duración, a criterio del programador. La tercera forma del programa es la más

simple y es la más recomendable para quienes no han tenido contacto previo con este tipo

de programas. Los programas primero y segundo son más elaborados y permiten la

me olvido de ir a trabajar a

la escuela, voy al cine, tomé

un curso de programación.

Entiendo algo de español,

inglés, portugués y alemán...

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programación de un gran número de eventos sucediendo simultáneamente pero con

temporizaciones independientes unas de otras. En la práctica es la forma más versátil de

programar eventos, pero la complejidad se incrementa rápidamente a medida que

agregamos tareas al pic; aunque tiene la ventaja de que una vez que se ha programado un

bloque de pines, este ya no se modifica cuando se programan los demás bloques.

El código para el primer programa queda de la siguiente manera:

/*

Programa: HuellaDeCarbonoUno

Este programa asigna intervalos de encendido / apagado de igual

duración (10 minutos)

Se utiliza la función millis() para manejar el momento de

encendido / apagado.

*/

const int ledPin = 13;

const int pinRelay = 3;

const int pinLedDia = 4;

const int pinLedNoche = 5;

const int pinLedRelay = 6;

int valorIluminacion;

unsigned long previousMillis = 0;

unsigned long intervaloLed = 1000;

unsigned long relayIntervalo = 600000; // 10 minutos

unsigned long previousRelayMillis;

byte ledState = LOW;

byte estadoRelay = LOW;

void setup() {

pinMode(ledPin, OUTPUT);

pinMode(pinRelay, OUTPUT);

pinMode(pinLedDia, OUTPUT);

pinMode(pinLedNoche, OUTPUT);

pinMode(pinLedRelay, OUTPUT);

}

void loop()

{

unsigned long actualMillis = millis();

if(actualMillis - previousMillis > intervaloLed) {

previousMillis = actualMillis;

if (ledState == LOW)

ledState = HIGH;

else

ledState = LOW;

digitalWrite(ledPin, ledState);

}

valorIluminacion = analogRead(A0);

if (valorIluminacion > 764) {

digitalWrite(pinLedDia, HIGH);

digitalWrite(pinLedNoche, LOW);

if (actualMillis - previousRelayMillis > relayIntervalo) {

previousRelayMillis = actualMillis;

if (estadoRelay == LOW) {

estadoRelay = HIGH; }

else {

estadoRelay = LOW; }

digitalWrite(pinRelay, estadoRelay);

digitalWrite(pinLedRelay, estadoRelay); } }

else {

digitalWrite(pinRelay, LOW);

digitalWrite(pinLedDia, LOW);

digitalWrite(pinLedNoche, HIGH); } }

Tamaño binario del sketch: 1286 bytes, de un máximo de 32256 bytes.

El código para la segunda versión del programa queda de la siguiente manera:

/*

Programa: HuellaDeCarbonoDos

Este programa asigna intervalos de encendido / apagado de distinta

duración.

► 2012 (28)

► 2011 (20)

Uranium StocksGo Nuclear

EnergyandCa…

With Uranium AtRock BottomThere's NoBetter Time ToInvest InUranium

Maquinas ParaEmpaque

www.cwmaqui…

Gran variedadde maquinariapara empaque,envasado,soplado, etc

Diseño de reactores 5. En la serie de

entradas titulada "Diseño de reactores", se

publicó una entrada que tiene un educativo

ejemplo de simulación de ecología de

poblaciones en el que se modela la

interacción entre dos poblaciones, un

depredador y una presa.

Diseño de reactores 6. También dentro de la

serie "Diseño de reactores", se publicó una

entrada en la que se elabora un modelo para

estimar las concentraciones de monóxido de

carbono y monóxido de nitrógeno en la

cuenca de la ciudad de Los Ángeles,

California.

Saludos.

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Se utiliza la función millis() para manejar el momento de

encendido / apagado.

*/

const int ledPin = 13;

const int pinRelay = 3;

const int pinLedDia = 4;

const int pinLedNoche = 5;

const int pinLedRelay = 6;

int valorIluminacion;

unsigned long previousMillis = 0;

unsigned long intervaloLed = 1000;

unsigned long relayIntervaloOn = 120000; // 2 minutos

unsigned long relayIntervaloOff = 480000; // 8 minutos

unsigned long previousRelayMillis;

byte ledState = LOW;

byte estadoRelay = LOW;

void setup() {

pinMode(ledPin, OUTPUT);

pinMode(pinRelay, OUTPUT);

pinMode(pinLedDia, OUTPUT);

pinMode(pinLedNoche, OUTPUT);

pinMode(pinLedRelay, OUTPUT);

}

void loop()

{

unsigned long actualMillis = millis();

if(actualMillis - previousMillis > intervaloLed) { // codigo para un bloque de pines

previousMillis = actualMillis;

if (ledState == LOW)

ledState = HIGH;

else

ledState = LOW;

digitalWrite(ledPin, ledState);

}

valorIluminacion = analogRead(A0);

if (valorIluminacion > 764) { // codigo para un segundo bloque de pines

digitalWrite(pinLedDia, HIGH);

digitalWrite(pinLedNoche, LOW);

if (estadoRelay == HIGH) {

if (actualMillis - previousRelayMillis > relayIntervaloOff) {

previousRelayMillis = actualMillis;

estadoRelay = LOW;

digitalWrite(pinRelay, estadoRelay);

digitalWrite(pinLedRelay, estadoRelay); } }

if (estadoRelay == LOW) {

if (actualMillis - previousRelayMillis > relayIntervaloOn) {

previousRelayMillis = actualMillis;

estadoRelay = HIGH;

digitalWrite(pinRelay, estadoRelay);

digitalWrite(pinLedRelay, estadoRelay); } } }

else {

digitalWrite(pinRelay, LOW);

digitalWrite(pinLedDia, LOW);

digitalWrite(pinLedNoche, HIGH); } }

Tamaño binario del sketch: 1386 bytes, de un máximo de 32256 bytes.

El código para la tercera versión del programa queda de la siguiente manera:

/*

Programa: HuellaDeCarbonoTres

Este programa asigna intervalos de encendido / apagado de distinta

duración.

Se utiliza la función delay() para manejar el momento de

encendido / apagado.

*/

const int ledPin = 13;

const int pinRelay = 3;

const int pinLedDia = 4;

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const int pinLedNoche = 5;

const int pinLedRelay = 6;

int valorIluminacion;

// unsigned long previousMillis = 0;

// unsigned long intervaloLed = 1000;

// unsigned long relayIntervaloOn = 120000; // 2 minutos

// unsigned long relayIntervaloOff = 480000; // 8 minutos

// unsigned long previousRelayMillis;

byte ledState = LOW;

// byte estadoRelay = LOW;

void setup() {

pinMode(ledPin, OUTPUT);

pinMode(pinRelay, OUTPUT);

pinMode(pinLedDia, OUTPUT);

pinMode(pinLedNoche, OUTPUT);

pinMode(pinLedRelay, OUTPUT);

}

void loop()

{

if (ledState == HIGH) {

ledState = LOW;

digitalWrite(ledPin, ledState); }

else {

ledState = HIGH;

digitalWrite(ledPin, ledState); }

valorIluminacion = analogRead(A0);

if (valorIluminacion > 764) {

digitalWrite(pinRelay, HIGH);

digitalWrite(pinLedRelay, HIGH);

delay(480000);

digitalWrite(pinRelay, LOW);

digitalWrite(pinLedRelay, LOW);

delay(120000); }

else {

digitalWrite(pinRelay, LOW);

digitalWrite(pinLedDia, LOW);

digitalWrite(pinLedNoche, HIGH); } }

Tamaño binario del sketch: 1272 bytes, de un máximo de 32256 bytes.

La lectura analógica para determinar si es de día o de noche, se utilizó como criterio un valor

de 3(255)-1=764, que sería el 75% de la iluminación máxima detectada por el sensor. Este

valor se tendría que ajustar (entre 0 y 1023 o 4(255)-1=1023) dependiendo de la ubicación del

sensor.

El pin de entrada analógica (A0) no requiere declaración dentro de la función void setup(),

pero si se desea, se le puede asignar un nombre de variable del mismo modo que se hizo con

las salidas (o entradas, según sea el caso) digitales.

Como puede verse, estos sencillos programas ocupan muy poca memoria en el chip

programable, por lo que se puede utilizar pines adicionales pines para manejar otras

funciones, según se desee. En el caso de un hábitat para reptiles puede ser útil colocar un

termistor para regular la temperatura, encendiendo y apagando la calefacción, a manera de

un termostato.

El circu ito electrónico

Para realizar el montaje de los diferentes circuitos electrónicos que comprende este pequeño

proyecto se recomienda utilizar, como ya se mencionó, la tarjeta de desarrollo Arduino UNO y

una tabla de montaje de prototipos (protoboard, como es su nombre en inglés). Si se trabaja

con la tarjeta de desarrollo MSP430G2xx3, de Texas Instruments, utilizando el software

Energia, se puede utilizar el mismo código, con algunas pequeñas modificaciones en la

declaración de las entradas/salidas digitales y la entrada analógica, también se tendrán que

utilizar los componentes electrónicos apropiados, como un relevador que trabaje a 3.3.Vcc y

los valores apropiados de resistencias para los led’s.

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Publicado por ma_ordbus en 13:41

Etiquetas: arduino, bonos de carbono, huella de carbono, msp430, programación y electrónica

El diodo en D1 puede ser un 1N4004.

Bibliografía

Kevin JG., Avila, JML., and Edmondson JL. 2013. Managing urban ecosystems for goods and

services. Journal of Applied Ecology 2013:1-11.

Arduino. Sitio web. http://www.arduino.cc/.

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