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SEMINARI. Costos i comptes de l'aigua a Catalunya en relació amb la Directiva marc de l'aigua (DMA). Barcelona, 18 i 19 de juny de 2007. Fundamentos de la Hidronomía Física:
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SEMINARI Costos i comptes de l'aigua a Catalunya en relació amb la Directiva marc de l'aigua (DMA) Barcelona, 18 i 19 de juny de 2007 Fundamentos de la Hidronomía Física: Propuesta de metodología del enfoque termoeconómico para el cálculo de los costes ambientales de reposición del deterioro del agua asociado a los usos Antonio Valero, Javier Uche, Alicia Valero, Amaya Martínez
Fundamentos de la Hidronomía Física • Contenido • Objeto • Introduccion • La exergía del agua • Costes Físicos • Conclusiones
Fundamentos de la Hidronomía Física • Objeto • Presentar una nueva disciplina , la “Hidronomía Física” basada en la aplicación del Segundo Principio de la Termodinámica, como una forma rigurosa, objetiva y universal para evaluar los costes físicos del agua. • Propuesta de metodología del enfoque termoeconómico para el cálculo de los costes ambientales de reposición del deterioro del agua asociado a los usos • Podría la Hidronomía Física ayudar a determinar los costes ambientales incluídos en la DMA?
Fundamentos de la Hidronomía Física • Introduccion • La Física del agua está sometida a dos leyes: • La conservación de la masa y la de la energía (Primer Principio de la Termodinámica): mediante el balance de flujos de entrada y de salida en un sistema dado. • La ley de la Entropía (Segundo Principio de la Termodinámica): Cuantifica todas las degradaciones de un sistema a través de cambios de estado: composición química, temperatura, altura, etc, que tienen lugar en el ciclo hidrológico.
Fundamentos de la Hidronomía Física • Introduccion • Con el análisis exergético se puede describir la pérdida de capital natural y en particular la degradación de cualquier masa de agua. • La Exergoecología (Valero, 1998), es la aplicación del análisis exergético en la evaluación de los flujos naturales y recursos de la Tierra. El consumo de recursos naturales implica la destrucción de sistemas organizados y su dispersión, es decir, la generación de entropía. • Llamamos Hidronomía Física a ésta aplicación de la Exergoecología al recurso natural agua.
Fundamentos de la Hidronomía Física • La exergía de las aguas • El valor termodinamico de un recurso natural caracterizado por sus propiedades físicas y químicas como altura, temperatura, composición, estructura, escasez, etc, se define como “el mínimo trabajo (exergía) que se necesita para producirlo a partir de las sustancias presentes en el ambiente de referencia (AR)” • A mayor exergía, mayor es el desequilibrio con el ambiente, y mayor es su capacidad de producir trabajo. Es decir, la exergía refleja el potencial termodinámico generalizado de unsistema por estar en desequilibrio con el ambiente.
Fundamentos de la Hidronomía Física • La exergía de las aguas. El ambiente de referencia • Se toma como ambiente de referencia el Agua del Mar. • Tiene exergía cero. • El agua dulce pierde su utilidad cuando se mezcla con la marina. Además el agua marina es un enorme reservorio del que se puede obtener cualquier cantidad y calidad de agua con la tecnología apropiada y suficiente cantidad de energía primaria.
Fundamentos de la Hidronomía Física • Exergía absoluta, B (kW) • B Es el producto entre la exergía específica y el flujo másico:
Perfil exergético teórico de un río • Nacimiento: Máxima elevación, estado de máxima pureza => Max. b • Desembocadura: Dilución con el mar y elevación cero => Min. B • Nacimiento: Min. q • Desembocadura: Max. q • Nacimiento: Min. B • Desembocadura: Min. B b, kJ/l q, l/s B, kW
Perfil Ideal Exergético de un río Es decir, como B=m*b, en el nacimiento m->0 y en la desmbocadura b-> 0. Por ello Bnac=Bdes=0 Esta es la: “Ley Fundamental de la Hidronómica Física”
Perfil exergético del río Ter Dams and catchments Dams and catchments
Exergy (kW) Bombeo, desalación GES B B a a DB*t ERCt Reutilización del agua y su tratamiento D Bt DB ERCl DB*l D Bl B B p p Mouth River Source River Course (km) • Como calcular los costes físicos?
Costes Físicos • La conversión de los costes físicos a los monetarios es muy simple: • Se obtienen multiplicando la demanda energética (kWh) por su precio (€ or €/kWh), y sumando • Los costes financieros de amortización, de mantenimiento y gastos generales Costes Totales (Full costs).
Cuando se suman los costes de amortización, mant. y gastos generales en cada punto del río, se obtienen los costes monetarios (MRCt y MRCl) Se puede analizar así el cumplimiento del principio de Recuperación de Costes (FCR) de la DMA, desagregado para los distintos sectores económicos de actividad e identificando en cada punto los subsidios necesarios para compensar los costes
Conclusiones • La HF es una metodología de análisis de costes de los recursos hídricos basada en conceptos que vienen de la termodinámica. Y NO intenta sustituir a otras metodologías sino complementarlas. • Ventajas • Objectivos • Transparentes • Capacidad de ser Agregados / Desagregados • Unidades universales : energía • Fácil conversión a unidades monetarias a través de los precios de la energía y las materias primas utilizadas • Inconvenientes • Se necesita una gran cantidad de información • No todo es cuantificable (Costes Biologicos ecoexergía Jorgensen)
Conclusiones • La HF abre el camino de la conexión entre la física y la economía siguiendo el principio de la DMA: Full Recovery Costs. • Sigue la huella física del río con todos sus avatares, tanto en adiciones o detracciones físicas como variaciones en su calidad. • Los costes se hacen sensibles a la tecnología y a la naturaleza • El mayor reto es la falta sistemática de datos físicos suficientemente contrastados • Los costes de tratamiento de las aguas son función de la cantidad y de la calidad del agua, no sólo de la cantidad. Y en el futuro lo serán cada vez mas.
Fundamentos de la Hidronomía Física • Gracias por su atención