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¿Qué significa esta medición de biomasa y cómo traducirla a volumen?

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Esta es probablemente una pregunta de softbol, ​​pero debido a la naturaleza del término, es difícil de buscar en Google. No soy biólogo, soy desarrollador web. :-)

Qué significa esta medida (es una medida de producción de biomasa): 50 g m-2 D-1

Creo que significa 50 gramos por metro cuadrado por día, pero no estoy seguro de por qué hay signos '-' allí.

Y quizás más complicado, ¿es posible traducir esta medida a volumen (ya sea metros cúbicos o idealmente pies cúbicos)?


50 g m-2 D-1 se traduce en "50 gramos por metro cuadrado por día": los signos negativos son exponentes negativos (consulte un libro de texto de matemáticas). Esto es equivalente a escribir

((50 g) / m2)/día

No puede transformar esto en volumen, al hacerlo perdería el significado: si está hablando de un crecimiento de biomasa de 50 gramos por metro cuadrado por día, está diciendo que hay 50 gramos de material biológico nuevo producido dentro de un metro cuadrado de tierra ( digamos, un parche de pradera o bosque). Hablar de ello en términos de volumen no tiene sentido porque la coordenada de "altura" no produce biomasa adicional, ya que la fuente de energía es el sol.


Explicación de la biomasa

La biomasa es material orgánico renovable que proviene de plantas y animales. La biomasa fue la mayor fuente de consumo energético anual total de EE. UU. Hasta mediados del siglo XIX. La biomasa sigue siendo un combustible importante en muchos países, especialmente para cocinar y calentar en los países en desarrollo. El uso de combustibles de biomasa para el transporte y para la generación de electricidad está aumentando en muchos países desarrollados como medio para evitar las emisiones de dióxido de carbono derivadas del uso de combustibles fósiles. En 2020, la biomasa proporcionó casi 5 billones de unidades térmicas británicas (Btu) y aproximadamente el 5% del uso total de energía primaria en los Estados Unidos.

La biomasa contiene energía química almacenada del sol. Las plantas producen biomasa a través de la fotosíntesis. La biomasa puede quemarse directamente para generar calor o convertirse en combustibles líquidos y gaseosos renovables a través de varios procesos.

Las fuentes de biomasa para energía incluyen:

    & mdash leña, pellets de madera y astillas de madera, aserrín y desperdicios de aserrín y muebles, y licor negro de fábricas de pulpa y papel
  • Cultivos agrícolas y materiales de desecho y maíz mdash, soja, caña de azúcar, pasto varilla, plantas leñosas y algas, y residuos de procesamiento de cultivos y alimentos
  • Materiales biogénicos en desechos sólidos municipales y papel higiénico, productos de algodón y lana, y desechos de alimentos, jardín y madera.
  • Estiércol animal y aguas residuales humanas

Fuente: Adaptado del Proyecto Nacional de Educación Energética (dominio público)

Fuente: Adaptado del Proyecto Nacional de Educación Energética (dominio público)


Biomasa

Otras fuentes de energía planificadas incluyen la biomasa y las tecnologías geotérmicas.

Están usando eso para construir biomasa, para construir material celular.

Solo en los últimos 25 a 30 años, el 80% de la biomasa de insectos del planeta ha desaparecido.

Gracias a las modernas técnicas de cría, el russet más grande puede contener menos hierro por unidad de biomasa que los alevines más pequeños, lo que hace que el russet sea menos denso en nutrientes.

Argumentan que una transición energética completa producirá un gran auge en la construcción de infraestructura, no solo en plantas eólicas y solares, sino también en plantas de biomasa, geotermia e hidrógeno.

No es raro que una estrategia de captura reduzca las poblaciones de peces a la mitad o más de su biomasa original no explotada.

Una importante empresa de energía ha completado una de las tres conversiones planificadas de una planta de energía de carbón a biomasa en Virginia.

Las plantas operadas por Dominion utilizarán principalmente las sobras del trabajo de madera cercano para el combustible de biomasa.

Su propia biografía oficial lo describe como un "miembro fundador" de New Biomass Energy.

Estas son las palabras que eligió omitir de su artículo de opinión: viento, energía solar, biomasa, geotermia, eficiencia, red inteligente y economía de combustible.

La especie es importante en la ecología general, su biomasa a menudo excede la de las especies más grandes de vertebrados.


Un método de extracción para medir la biomasa microbiana del suelo C

Los efectos de la fumigación sobre el C orgánico extraíble por 0.5 M K2ASI QUE4 fueron examinados en una gama de suelos contrastantes. miC (la diferencia entre orgánico C extraído por 0,5 M K2ASI QUE4 de suelo fumigado y no fumigado) fue aproximadamente el 70% de FC (la descarga de CO2-C causado por fumigación durante una incubación de 10 días), significada para diez suelos. Hubo una estrecha relación entre la biomasa microbiana C, medido por fumigación-incubación (de la relación Biomasa C = FC/0.45) y miC dado por la ecuación: Biomasa C = (2.64 ± 0.060) miC eso representó el 99,2% de la varianza en los datos. Esta relación se mantuvo en un amplio rango de pH del suelo (3.9–8.0).

ATP y biomasa microbiana norte se midieron concentraciones en cuatro de los suelos. Las proporciones de (ATP) (E C) fueron muy similares en los cuatro suelos, lo que sugiere que tanto el ATP como el C orgánico se descomponen por el CHCl3 provino de la biomasa microbiana del suelo. La relación C: N de la biomasa en un suelo fuertemente ácido (pH 4,2) fue mayor (9,4) que en los tres suelos menos ácidos (relación C: N media 5,1).

Proponemos que el C orgánico se vuelva extraíble a 0.5 m K2ASI QUE4 después de 24 h de CHCl3-fumigación (miC) proviene de las células de la biomasa microbiana y se puede utilizar para estimar la biomasa microbiana del suelo C tanto en suelos neutros como ácidos.


Energía de biomasa

La gente ha utilizado la energía de la biomasa (energía de los seres vivos) desde que los primeros "hombres de las cavernas" hicieron fuegos de leña para cocinar o mantenerse calientes. Hoy en día, la biomasa se utiliza para alimentar generadores eléctricos y otra maquinaria.

Biología, Ecología, Ciencias de la Tierra, Ingeniería

La gente ha utilizado la energía de la biomasa (energía de los seres vivos) desde que los primeros "hombres de las cavernas" hicieron fuegos de leña para cocinar o mantenerse calientes.

La biomasa es orgánica, lo que significa que está hecha de material que proviene de organismos vivos, como plantas y animales. Los materiales de biomasa más comunes que se utilizan para generar energía son las plantas, la madera y los desechos. Estos se denominan materias primas de biomasa. La energía de biomasa también puede ser una fuente de energía no renovable.

La biomasa contiene energía derivada primero del sol: las plantas absorben la energía del sol a través de la fotosíntesis y convierten el dióxido de carbono y el agua en nutrientes (carbohidratos).

La energía de estos organismos se puede transformar en energía utilizable por medios directos e indirectos. La biomasa se puede quemar para generar calor (directo), convertir en electricidad (directa) o procesar en biocombustible (indirecto).

Conversión Térmica

La biomasa se puede quemar mediante conversión térmica y utilizarse como energía. La conversión térmica implica calentar la materia prima de biomasa para quemarla, deshidratarla o estabilizarla. Las materias primas de biomasa más conocidas para la conversión térmica son las materias primas como los residuos sólidos urbanos (RSU) y los desechos de las fábricas de papel o madera.

Se crean diferentes tipos de energía a través de la combustión directa, la combustión conjunta, la pirólisis, la gasificación y la descomposición anaeróbica.

Sin embargo, antes de que la biomasa se pueda quemar, debe secarse. Este proceso químico se llama torrefacción. Durante la torrefacción, la biomasa se calienta a aproximadamente 200 ° a 320 ° Celsius (390 ° a 610 ° Fahrenheit). La biomasa se seca tan completamente que pierde la capacidad de absorber humedad o pudrirse. Pierde alrededor del 20% de su masa original, pero retiene el 90% de su energía. La energía y la masa perdidas se pueden utilizar para alimentar el proceso de torrefacción.

Durante la torrefacción, la biomasa se convierte en un material seco y ennegrecido. Luego se comprime en briquetas. Las briquetas de biomasa son muy hidrófobas, lo que significa que repelen el agua. Esto permite almacenarlos en áreas húmedas. Las briquetas tienen una alta densidad de energía y son fáciles de quemar durante la cocción directa o conjunta.

Cocción directa y cocción conjunta
La mayoría de las briquetas se queman directamente. El vapor producido durante el proceso de encendido alimenta una turbina, que hace girar un generador y produce electricidad. Esta electricidad se puede utilizar para la fabricación o para calentar edificios.

La biomasa también se puede cocer o quemar con un combustible fósil. La biomasa se quema con mayor frecuencia en plantas de carbón. La co-combustión elimina la necesidad de nuevas fábricas para procesar biomasa. La co-combustión también alivia la demanda de carbón. Esto reduce la cantidad de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero liberados por la quema de combustibles fósiles.

Pirólisis
La pirólisis es un método relacionado para calentar biomasa. Durante la pirólisis, la biomasa se calienta de 200 ° a 300 ° C (390 ° a 570 ° F) sin la presencia de oxígeno. Esto evita que se queme y hace que la biomasa se altere químicamente.

La pirólisis produce un líquido oscuro llamado aceite de pirólisis, un gas sintético llamado gas de síntesis y un residuo sólido llamado biocarbón. Todos estos componentes se pueden utilizar para generar energía.

El aceite de pirólisis, a veces llamado bioaceite o biocrudo, es un tipo de alquitrán. Puede quemarse para generar electricidad y también se utiliza como componente en otros combustibles y plásticos. Los científicos e ingenieros están estudiando el aceite de pirólisis como una posible alternativa al petróleo.

El gas de síntesis se puede convertir en combustible (como el gas natural sintético). También se puede convertir en metano y usarse como reemplazo del gas natural.

El biocarbón es un tipo de carbón vegetal. El biocarbón es un sólido rico en carbono que es particularmente útil en la agricultura. El biocarbón enriquece el suelo y evita que filtre pesticidas y otros nutrientes a la escorrentía. El biocarbón también es un excelente sumidero de carbono. Los sumideros de carbono son depósitos de sustancias químicas que contienen carbono, incluidos los gases de efecto invernadero.

Gasificación
La biomasa también se puede convertir directamente en energía a través de la gasificación. Durante el proceso de gasificación, una materia prima de biomasa (generalmente RSU) se calienta a más de 700 ° C (1300 ° F) con una cantidad controlada de oxígeno. Las moléculas se descomponen y producen gas de síntesis y escoria.

El gas de síntesis es una combinación de hidrógeno y monóxido de carbono. Durante la gasificación, el gas de síntesis se limpia de azufre, partículas, mercurio y otros contaminantes. El gas de síntesis limpio puede quemarse para generar calor o electricidad, o procesarse para producir biocombustibles, productos químicos y fertilizantes para el transporte.

La escoria se forma como un líquido cristalino fundido. Puede usarse para hacer tejas, cemento o asfalto.

Se están construyendo plantas de gasificación industrial en todo el mundo. Asia y Australia están construyendo y operando la mayoría de las plantas, aunque actualmente se está construyendo una de las plantas de gasificación más grandes del mundo en Stockton-on-Tees, Inglaterra. Esta planta eventualmente podrá convertir más de 350.000 toneladas de RSU en energía suficiente para abastecer a 50.000 hogares.

Descomposición anaeróbica
La descomposición anaeróbica es el proceso en el que los microorganismos, generalmente bacterias, descomponen el material en ausencia de oxígeno. La descomposición anaeróbica es un proceso importante en los vertederos, donde la biomasa se tritura y comprime, creando un ambiente anaeróbico (o pobre en oxígeno).

En un ambiente anaeróbico, la biomasa se descompone y produce metano, que es una valiosa fuente de energía. Este metano puede reemplazar a los combustibles fósiles.

Además de los rellenos sanitarios, la descomposición anaeróbica también se puede implementar en ranchos y granjas ganaderas. El estiércol y otros desechos animales se pueden convertir para satisfacer de manera sostenible las necesidades energéticas de la granja.

La biomasa es la única fuente de energía renovable que se puede convertir en biocombustibles líquidos como el etanol y el biodiésel. El biocombustible se utiliza para propulsar vehículos y se produce mediante gasificación en países como Suecia, Austria y Estados Unidos.

El etanol se produce fermentando biomasa rica en carbohidratos, como la caña de azúcar, el trigo o el maíz. El biodiésel se elabora combinando etanol con grasa animal, grasa de cocina reciclada o aceite vegetal.

Los biocombustibles no funcionan tan eficientemente como la gasolina. Sin embargo, se pueden mezclar con gasolina para propulsar vehículos y maquinaria de manera eficiente, y no liberan las emisiones asociadas con los combustibles fósiles.

El etanol requiere acres de tierra de cultivo para cultivar cultivos biológicos (generalmente maíz). Un acre de maíz produce aproximadamente 1,515 litros (400 galones) de etanol. Pero esta superficie no está disponible para el cultivo de cultivos para alimentos u otros usos. Cultivar suficiente maíz para producir etanol también crea una tensión en el medio ambiente debido a la falta de variación en la siembra y al alto uso de pesticidas.

El etanol se ha convertido en un sustituto popular de la madera en las chimeneas residenciales. Cuando se quema, emite calor en forma de llamas y vapor de agua en lugar de humo.

El biocarbón, producido durante la pirólisis, es valioso para uso agrícola y ambiental.

Cuando la biomasa se pudre o se quema (naturalmente o por la actividad humana), libera grandes cantidades de metano y dióxido de carbono a la atmósfera. Sin embargo, cuando la biomasa se carboniza, secuestra o almacena su contenido de carbono. Cuando el biocarbón se vuelve a agregar al suelo, puede continuar absorbiendo carbono y formando grandes depósitos subterráneos de carbono secuestrado (sumideros de carbono) que pueden generar emisiones de carbono negativas y un suelo más saludable.

El biocarbón también ayuda a enriquecer el suelo. Es poroso. Cuando se vuelve a agregar al suelo, el biocarbón absorbe y retiene agua y nutrientes.

El biocarbón se utiliza en la selva amazónica de Brasil en un proceso llamado tala y carbonización. La agricultura de roza y carbonización reemplaza a la roza y quema, que aumenta temporalmente los nutrientes del suelo pero hace que pierda el 97% de su contenido de carbono. Durante la roza y carbonización, las plantas carbonizadas (biocarbón) se devuelven al suelo y el suelo retiene el 50% de su carbono. Esto mejora el suelo y conduce a un crecimiento de plantas significativamente mayor.

Licor negro

Cuando la madera se transforma en papel, produce una sustancia tóxica de alta energía llamada licor negro. Hasta la década de 1930, el licor negro de las fábricas de papel se consideraba un producto de desecho y se vertía en fuentes de agua cercanas.

Sin embargo, el licor negro retiene más del 50% de la energía de la biomasa de la madera. Con la invención de la caldera de recuperación en la década de 1930, el licor negro se pudo reciclar y utilizar para alimentar el molino. En los EE. UU., Las fábricas de papel usan casi todo su licor negro para hacer funcionar sus fábricas y, como resultado, la industria forestal es una de las más eficientes energéticamente del país.

Más recientemente, Suecia ha experimentado en la gasificación de licor negro para producir gas de síntesis, que luego se puede utilizar para generar electricidad.

Pilas de combustible de hidrógeno

La biomasa es rica en hidrógeno, que puede extraerse químicamente y utilizarse para generar energía y alimentar vehículos. Las pilas de combustible estacionarias se utilizan para generar electricidad en lugares remotos, como naves espaciales y áreas silvestres. El Parque Nacional de Yosemite en el estado estadounidense de California, por ejemplo, utiliza pilas de combustible de hidrógeno para proporcionar electricidad y agua caliente a su edificio de administración.

Las pilas de combustible de hidrógeno pueden tener aún más potencial como fuente de energía alternativa para vehículos. El Departamento de Energía de EE. UU. Estima que la biomasa tiene el potencial de producir 40 millones de toneladas de hidrógeno por año. Esto sería suficiente para alimentar 150 millones de vehículos.

Actualmente, las pilas de combustible de hidrógeno se utilizan para impulsar autobuses, carretillas elevadoras, barcos y submarinos, y se están probando en aviones y otros vehículos.

Sin embargo, existe un debate sobre si esta tecnología será sostenible o económicamente posible. La energía que se necesita para aislar, comprimir, empaquetar y transportar el hidrógeno no deja una gran cantidad de energía para uso práctico.

Biomasa y Medio Ambiente

La biomasa es una parte integral del ciclo del carbono de la Tierra. El ciclo del carbono es el proceso mediante el cual el carbono se intercambia entre todas las capas de la Tierra: atmósfera, hidrosfera, biosfera y litosfera.

El ciclo del carbono adopta muchas formas. El carbono ayuda a regular la cantidad de luz solar que ingresa a la atmósfera terrestre. Se intercambia a través de la fotosíntesis, la descomposición, la respiración y la actividad humana. El carbono que es absorbido por el suelo cuando un organismo se descompone, por ejemplo, puede reciclarse cuando una planta libera nutrientes basados ​​en carbono en la biosfera a través de la fotosíntesis. En las condiciones adecuadas, el organismo en descomposición puede convertirse en turba, carbón o petróleo antes de ser extraído mediante la actividad natural o humana.

Entre los períodos de intercambio, el carbono se secuestra o se almacena. El carbono de los combustibles fósiles se ha secuestrado durante millones de años. Cuando los combustibles fósiles se extraen y se queman para obtener energía, su carbono secuestrado se libera a la atmósfera. Los combustibles fósiles no reabsorben carbono.

A diferencia de los combustibles fósiles, la biomasa proviene de organismos que vivieron recientemente. El carbono de la biomasa puede seguir intercambiándose en el ciclo del carbono.

Sin embargo, para permitir que la Tierra continúe efectivamente con el proceso del ciclo del carbono, los materiales de biomasa, como plantas y bosques, deben cultivarse de manera sostenible. Se necesitan décadas para que los árboles y plantas, como el pasto varilla, reabsorban y secuestran carbono. Desarraigar o alterar el suelo puede ser extremadamente perjudicial para el proceso. Un suministro constante y variado de árboles, cultivos y otras plantas es vital para mantener un medio ambiente saludable.

Las algas son un organismo único que tiene un enorme potencial como fuente de energía de biomasa. Las algas, cuya forma más familiar son las algas marinas, producen energía a través de la fotosíntesis a un ritmo mucho más rápido que cualquier otra materia prima de biocombustible, ¡hasta 30 veces más rápido que los cultivos alimentarios!

Las algas se pueden cultivar en el agua del océano, por lo que no agotan los recursos de agua dulce. Tampoco requiere suelo y, por lo tanto, no reduce la tierra cultivable que potencialmente podría producir cultivos alimentarios. Aunque las algas liberan dióxido de carbono cuando se queman, pueden cultivarse y reponerse como un organismo vivo. A medida que se repone, libera oxígeno y absorbe contaminantes y emisiones de carbono.

Las algas ocupan mucho menos espacio que otros cultivos de biocombustibles. El Departamento de Energía de EE. UU. Estima que solo se necesitarían aproximadamente 38,850 kilómetros cuadrados (15,000 millas cuadradas, un área de menos de la mitad del tamaño del estado de Maine en EE. UU.) Para cultivar suficientes algas para reemplazar todas las necesidades de energía a base de petróleo en los Estados Unidos. .

Las algas contienen aceites que se pueden convertir en biocombustible. En Aquaflow Bionomic Corporation en Nueva Zelanda, por ejemplo, las algas se procesan con calor y presión. Esto crea un "crudo verde", que tiene propiedades similares al crudo y se puede utilizar como biocombustible.

El crecimiento, la fotosíntesis y la producción de energía de las algas aumentan cuando se burbujea dióxido de carbono a través de ellas. Las algas son un excelente filtro que absorbe las emisiones de carbono. Bioenergy Ventures, una empresa escocesa, ha desarrollado un sistema en el que las emisiones de carbono de una destilería de whisky se canalizan a una piscina de algas. Las algas florecen con el dióxido de carbono adicional. Cuando las algas mueren (después de aproximadamente una semana) se recolectan y sus lípidos (aceites) se convierten en biocombustible o alimento para peces.

Las algas tienen un enorme potencial como fuente de energía alternativa. Sin embargo, procesarlo en formas utilizables es caro. Aunque se estima que rinde de 10 a 100 veces más combustible que otros cultivos de biocombustibles, en 2010 costó 5.000 dólares la tonelada. Es probable que el costo disminuya, pero actualmente está fuera del alcance de la mayoría de las economías en desarrollo.

Personas y biomasa

Ventajas
La biomasa es una fuente de energía limpia y renovable. Su energía inicial proviene del sol, y las plantas o la biomasa de algas pueden volver a crecer en un período de tiempo relativamente corto. Los árboles, los cultivos y los desechos sólidos municipales están constantemente disponibles y pueden gestionarse de manera sostenible.

Si los árboles y los cultivos se cultivan de forma sostenible, pueden compensar las emisiones de carbono cuando absorben dióxido de carbono a través de la respiración. En algunos procesos de bioenergía, la cantidad de carbono que se reabsorbe incluso supera las emisiones de carbono que se liberan durante el procesamiento o el uso del combustible.

Muchas materias primas de biomasa, como el pasto varilla, se pueden cosechar en tierras o pastos marginales, donde no compiten con los cultivos alimentarios.

A diferencia de otras fuentes de energía renovable, como la eólica o la solar, la energía de biomasa se almacena dentro del organismo y se puede recolectar cuando se necesita.

Desventajas
Si las materias primas de biomasa no se reponen tan rápido como se utilizan, pueden volverse no renovables. Un bosque, por ejemplo, puede tardar cientos de años en restablecerse. Este es todavía un período de tiempo mucho, mucho más corto que un combustible fósil como la turba. Puede tomar 900 años para que solo un metro (3 pies) de turba se reponga.

La mayor parte de la biomasa requiere tierra cultivable para desarrollarse. Esto significa que la tierra utilizada para cultivos de biocombustibles como el maíz y la soja no está disponible para cultivar alimentos o proporcionar hábitats naturales.

Las áreas boscosas que han madurado durante décadas (los llamados “bosques primarios”) pueden secuestrar más carbono que las áreas recién plantadas. Por lo tanto, si las áreas boscosas no se cortan, replantan de manera sostenible y no se les da tiempo para crecer y secuestrar carbono, las ventajas de usar la madera como combustible no se compensan con el crecimiento de los árboles.

La mayoría de las plantas de biomasa requieren combustibles fósiles para ser económicamente eficientes. Una enorme planta en construcción cerca de Port Talbot, Gales, por ejemplo, requerirá combustibles fósiles importados de América del Norte, lo que contrarrestará parte de la sostenibilidad de la empresa.

La biomasa tiene una "densidad energética" más baja que los combustibles fósiles. Hasta el 50% de la biomasa es agua, que se pierde en el proceso de conversión de energía. Los científicos e ingenieros estiman que no es económicamente eficiente transportar biomasa a más de 160 kilómetros (100 millas) de donde se procesa. Sin embargo, convertir biomasa en pellets (a diferencia de astillas de madera o briquetas más grandes) puede aumentar la densidad energética del combustible y hacer que sea más ventajoso enviarlo.

La combustión de biomasa libera monóxido de carbono, dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno y otros contaminantes y partículas. Si estos contaminantes no se capturan y reciclan, la quema de biomasa puede generar smog e incluso superar la cantidad de contaminantes liberados por los combustibles fósiles.

Fotografías de USDA, V. Zutshi, S. Beaugez, M. Hendrikx, S. Heydt, M. Oeltjenbruns, A. Munoraharjo, F. Choudhury, G. Upton, O. Siudak, M. Gunther, R. Singh

Equilibrio de biomasa
La Unión de Científicos Preocupados ayudó a desarrollar una Definición Equilibrada de Biomasa Renovable, que son disposiciones de sostenibilidad prácticas y efectivas que pueden proporcionar una medida de seguridad de que las cosechas de biomasa leñosa serán sostenibles.

Energía verde en el estado de Green Mountain
La primera planta estadounidense de gasificación de biomasa se inauguró cerca de Burlington, Vermont, en 1998. La estación generadora Joseph C. McNeil utiliza madera de árboles de baja calidad y residuos de cosechas, y produce unos 50 megavatios de electricidad, casi lo suficiente para sustentar a Burlington, la ciudad más grande de Vermont.

Juego de aves
Los 3 millones de pollos de la enorme granja de pollos de Beijing Deqingyuan, en las afueras de Beijing, China, producen 220 toneladas de estiércol y 170 toneladas de aguas residuales cada día. Utilizando la tecnología de gasificación de GE Energy, la granja puede convertir el estiércol de pollo en 14.600 megavatios-hora de electricidad por año.

Principales cultivos de biocombustibles del mundo
1. pasto varilla
2. trigo
3. girasol
4. aceite de semilla de algodón
5. soja
6. jatropha
7. aceite de palma
8. caña de azúcar
9. canola
10. maíz


Cómo se mide el caudal

¿Cómo se puede saber cuánta agua fluye en un río? ¿Podemos simplemente medir qué tan alto ha subido / bajado el agua? La altura de la superficie del agua se llama etapa de la corriente o altura del calibre. Sin embargo, el USGS tiene formas más precisas de determinar cuánta agua fluye en un río. Siga leyendo para obtener más información.

Introducción al Streamgaging de USGS

El Servicio Geológico de EE. UU. (USGS) inició su primer flujo de agua en 1889 en el río Grande en Nuevo México para ayudar a determinar si había agua adecuada para fines de riego para fomentar un nuevo desarrollo y la expansión occidental. El USGS opera más de 8.200 canales de registro continuo que brindan información sobre el flujo de los arroyos para una amplia variedad de usos, incluida la predicción de inundaciones, la gestión y asignación del agua, el diseño de ingeniería, la investigación, la operación de esclusas y presas, y la seguridad y el disfrute recreativos.

Cómo se mide el caudal

Mientras disfruta sentado en la tranquila orilla de un río local, una pregunta que puede hacerse es "¿Cuánta agua fluye en este río?" Ha venido al lugar correcto para obtener una respuesta. El USGS ha estado midiendo el caudal de miles de ríos y arroyos durante muchas décadas y, al leer este conjunto de páginas web, puede descubrir cómo funciona todo el proceso de medición de caudal.

A menudo, durante una gran tormenta, se puede escuchar un anuncio en la radio como "Se espera que Peachtree Creek alcance la cresta más tarde hoy a 14.5 pies". Los 14.5 pies a los que se refiere el locutor son el escenario de la corriente. La etapa de la corriente es importante porque se puede utilizar (después de un proceso complejo que se describe a continuación) para calcular el caudal o la cantidad de agua que fluye en la corriente en cualquier momento.

La etapa de la corriente (también llamada etapa o altura del medidor) es la altura de la superficie del agua, en pies, por encima de una altitud establecida donde la etapa es cero. El nivel cero es arbitrario, pero a menudo está cerca del lecho del río. Puede hacerse una idea de la etapa de la secuencia si observa un imagen de un medidor de personal común, que se utiliza para realizar una lectura visual de la etapa de flujo. El medidor está marcado en intervalos de 1/100 y 1/10 de pie.

La transmisión por secuencias generalmente implica 3 pasos:

1. Etapa de medición de la corriente—Obtención de un registro continuo de la etapa — la altura de la superficie del agua en un lugar a lo largo de un arroyo o río
2. La medición de la descarga—Obtención de mediciones periódicas de la descarga (la cantidad de agua que pasa por un lugar a lo largo de un arroyo)
3. La relación etapa-descarga—Definir la relación natural, pero a menudo cambiante, entre la etapa y la descarga utilizando la relación etapa-descarga para convertir la etapa medida continuamente en estimaciones de caudal o descarga

Etapa de medición de la corriente

La mayoría de los streamgages del U.S. Geological Survey (USGS) miden la etapa y consisten en una estructura en la que se alojan los instrumentos utilizados para medir, almacenar y transmitir la información de la etapa de la corriente. El escenario, a veces llamado altura del calibre, se puede medir usando una variedad de métodos. Un enfoque común es con un pozo tranquilizador en la orilla del río o adjunto al muelle de un puente. El agua del río entra y sale del pozo tranquilizador a través de tuberías submarinas que permiten que la superficie del agua en el pozo tranquilizador esté a la misma altura que la superficie del agua en el río. Luego, la etapa se mide dentro del pozo tranquilizador usando un flotador o un sensor de presión, óptico o acústico. El valor de la etapa medido se almacena en un registrador de datos electrónico a intervalos regulares, generalmente cada 15 minutos.

En algunos sitios de Streamgage, un pozo tranquilizador no es factible o no es rentable de instalar. Como alternativa, la etapa se puede determinar midiendo la presión requerida para mantener un pequeño flujo de gas a través de un tubo y burbujear en un lugar fijo debajo del agua en la corriente. La presión medida está directamente relacionada con la altura del agua sobre la salida del tubo en la corriente. A medida que aumenta la profundidad del agua por encima de la salida del tubo, se requiere más presión para empujar las burbujas de gas a través del tubo.

Los streamgages operados por el USGS proporcionan mediciones de escenario que son precisas al 0.01 pie más cercano o al 0.2 por ciento del escenario, lo que sea mayor. La etapa en un streamgage debe medirse con respecto a una elevación de referencia constante, conocida como datum. A veces, las estructuras de los embudos se ven dañadas por las inundaciones o pueden asentarse con el tiempo. Para mantener la precisión y garantizar que el escenario se mide por encima de una elevación de referencia constante, las elevaciones de las estructuras de streamgage y la medición del escenario asociada se analizan de forma rutinaria en relación con los puntos de referencia de elevación permanente cerca del streamgage.

Si bien la etapa es información valiosa para algunos propósitos, la mayoría de los usuarios de los datos del flujo de agua están interesados ​​en el flujo o la descarga de un arroyo, la cantidad de agua que fluye en el arroyo o río, comúnmente expresada en pies cúbicos por segundo o galones por día. Sin embargo, no es práctico para un streamgage medir continuamente la descarga. Afortunadamente, existe una fuerte relación entre la etapa del río y la descarga y, como resultado, se puede determinar un registro continuo de la descarga del río a partir del registro continuo de la etapa. La determinación de la descarga de la etapa requiere definir la relación etapa-descarga midiendo la descarga en una amplia gama de etapas del río.

La medida de descarga

La descarga es el volumen de agua que baja por un arroyo o río por unidad de tiempo, comúnmente expresado en pies cúbicos por segundo o galones por día. En general, la descarga del río se calcula multiplicando el área de agua en la sección transversal de un canal por la velocidad promedio del agua en esa sección transversal:

descarga = área x velocidad

El USGS utiliza numerosos métodos y tipos de equipos para medir la velocidad y el área de la sección transversal, incluido el siguiente medidor de corriente y el generador de perfiles de corriente Doppler acústico.

Diagrama de sección transversal del canal con subsecciones.

El método más común utilizado por el USGS para medir la velocidad es con un medidor de corriente. Sin embargo, también se puede utilizar una variedad de equipos avanzados para detectar el escenario y medir el caudal. En el método más simple, un medidor de corriente gira con el flujo del río o arroyo. El medidor de corriente se usa para medir la velocidad del agua en puntos predeterminados (subsecciones) a lo largo de una línea marcada, un teleférico suspendido o un puente a través de un río o arroyo. La profundidad del agua también se mide en cada punto. Estas medidas de velocidad y profundidad se utilizan para calcular el volumen total de agua que pasa por la línea durante un intervalo de tiempo específico. Por lo general, un río o arroyo se medirá en 25 a 30 ubicaciones espaciadas regularmente a través del río o arroyo.

Medidor de corriente

Un método que ha sido utilizado durante décadas por el USGS para medir la descarga es el método del medidor de corriente mecánico. En este método, la sección transversal del canal de la corriente se divide en numerosas subsecciones verticales. En cada subsección, el área se obtiene midiendo el ancho y la profundidad de la subsección, y la velocidad del agua se determina usando un medidor de corriente. La descarga en cada subsección se calcula multiplicando el área de la subsección por la velocidad medida. La descarga total se calcula sumando la descarga de cada subsección.

El personal del USGS utiliza numerosos tipos de equipos y métodos para realizar mediciones de medidores de corriente debido a la amplia gama de condiciones de las corrientes en los Estados Unidos. El ancho de la subsección generalmente se mide con un cable, cinta de acero o equipo similar. La profundidad de la subsección se mide usando una varilla de vadeo, si las condiciones lo permiten, o suspendiendo un peso de sonda de un cable calibrado y un sistema de carrete de un puente, teleférico o bote, oa través de un orificio perforado en hielo.

Desarrollado a principios del siglo XX y modificado muchas veces antes de 1930. Adquirido en W. & amp L. E. Gurley Company, Troy, Nueva York.
ID de objeto: USGS-000458

Crédito: Justin Bongard, Servicio Geológico de EE. UU. Dominio publico.

La velocidad del flujo de la corriente se puede medir con un medidor de corriente. El medidor de corriente más común utilizado por el USGS es el medidor de corriente Price AA. El medidor de corriente Price AA tiene una rueda de seis vasos de metal que giran alrededor de un eje vertical. El medidor transmite una señal electrónica en cada revolución, lo que permite contar y cronometrar las revoluciones. Because the rate at which the cups revolve is directly related to the velocity of the water, the timed revolutions are used to determine the water velocity. The Price AA meter is designed to be attached to a wading rod for measuring in shallow waters or to be mounted just above a weight suspended from a cable and reel system for measuring in fast or deep water. In shallow water, the Pygmy Price current meter can be used. It is a two-fifths scale version of the Price AA meter and is designed to be attached to a wading rod. A third mechanical current meter, also a variation of the Price AA current meter, is used for measuring water velocity beneath ice. Its dimensions allow it to fit easily through a small hole in the ice, and it has a polymer rotor wheel that hinders the adherence of ice and slush.

Acoustic Doppler Current Profiler

U.S. Geological Survey hydrologic technicians use an acoustic Doppler current profiler to measure streamflow on the Boise River in Boise's Veterans Memorial Park as part of a study of phosphorus mass balance.

Credit: Tim Merrick, USGS. Dominio publico

In recent years, advances in technology have allowed the USGS to make discharge measurements by use of an Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP). An ADCP uses the principles of the Doppler Effect to measure the velocity of water. The Doppler Effect is the phenomenon we experience when passed by a car or train that is sounding its horn. As the car or train passes, the sound of the horn seems to drop in frequency.

The ADCP uses the Doppler Effect to determine water velocity by sending a sound pulse into the water and measuring the change in frequency of that sound pulse reflected back to the ADCP by sediment or other particulates being transported in the water. The change in frequency, or Doppler Shift, that is measured by the ADCP is translated into water velocity. The sound is transmitted into the water from a transducer to the bottom of the river and receives return signals throughout the entire depth. The ADCP also uses acoustics to measure water depth by measuring the travel time of a pulse of sound to reach the river bottom at back to the ADCP.

To make a discharge measurement, the ADCP is mounted onto a boat or into a small watercraft (diagram above) with its acoustic beams directed into the water from the water surface. The ADCP is then guided across the surface of the river to obtain measurements of velocity and depth across the channel. The river-bottom tracking capability of the ADCP acoustic beams or a Global Positioning System (GPS) is used to track the progress of the ADCP across the channel and provide channel-width measurements. Using the depth and width measurements for calculating the area and the velocity measurements, the discharge is computed by the ADCP using discharge = area x velocity, similar to the conventional current-meter method. Acoustic velocity meters have also been developed for making wading measurements (picture to the left).

The ADCP has proven to be beneficial to streamgaging in several ways. The use of ADCPs has reduced the time it takes to make a discharge measurement. The ADCP allows discharge measurements to be made in some flooding conditions that were not previously possible. Lastly, the ADCP provides a detailed profile of water velocity and direction for the majority of a cross section instead of just at point locations with a mechanical current meter this improves the discharge measurement accuracy.

The stage-discharge relation

Streamgages continuously measure stage, as stated in the "Measuring Stage"" section. This continuous record of stage is translated to river discharge by applying the stage-discharge relation (also called rating). Stage-discharge relations are developed for streamgages by physically measuring the flow of the river with a mechanical current meter or ADCP at a wide range of stages for each measurement of discharge there is a corresponding measurement of stage. The USGS makes discharge measurements at most streamgages every 6 to 8 weeks, ensuring that the range of stage and flows at the streamgage are measured regularly. Special effort is made to measure extremely high and low stages and flows because these measurements occur less frequently. The stage-discharge relation depends upon the shape, size, slope, and roughness of the channel at the streamgage and is different for every streamgage.

USGS Stage-Discharge Relation Example.

The continuous record of stage is converted to streamflow by applying a mathematical rating curve. A rating curve (fig. 3) is a graphic representation of the relation between stage and streamflow for a given river or stream. USGS computers use these site-specific rating curves to convert the water-level data into information about the flow of the river.

The development of an accurate stage-discharge relation requires numerous discharge measurements at all ranges of stage and streamflow. In addition, these relations must be continually checked against on-going discharge measurements because stream channels are constantly changing. Changes in stream channels are often caused by erosion or deposition of streambed materials, seasonal vegetation growth, debris, or ice. New discharge measurements plotted on an existing stage-discharge relation graph would show this, and the rating could be adjusted to allow the correct discharge to be estimated for the measured stage.

Converting stage information to streamflow information

Most USGS streamgages transmit stage data by satellite to USGS computers where the stage data are used to estimate streamflow using the developed stage-discharge relation (rating). The stage information is routinely reviewed and checked to ensure that the calculated discharge is accurate. In addition, the USGS has quality-control processes in place to ensure the streamflow information being reported across the country has comparable quality and is obtained and analyzed using consistent methods.

Most of the stage and streamflow information produced by the USGS is available online in near real time through the National Water Information System (NWIS) Web. In addition to real-time streamgage data, the NWIS Web site also provides access to daily discharges and annual maximum discharges for the period of record for all active and discontinued streamgages operated by the USGS.

Streamflow summary

Streamgaging involves obtaining a continuous record of stage, making periodic discharge measurements, establishing and maintaining a relation between the stage and discharge, and applying the stage-discharge relation to the stage record to obtain a continuous record of discharge. The USGS has provided the Nation with consistent, reliable streamflow information for over 115 years. USGS streamflow information is critical for supporting water management, hazard management, environmental research, and infrastructure design.


Units for comparing energy

Some popular units for comparing energy include British thermal units (Btu), barrels of oil equivalent, metric tons of oil equivalent, metric tons of coal equivalent, and terajoules.

In the United States, Btu, a measure of heat energy, is the most common unit for comparing energy sources or fuels. Because energy used in different countries comes from different places, Btu content of fuels varies slightly from country to country.

The Btu content of each fuel provided below (except for crude oil) is the average heat content for fuels consumed in the United States.

  • 1 barrel (42 gallons) of crude oil produced in the United States = 5,691,000 Btu
  • 1 gallon of finished motor gasoline (containing about 10% fuel ethanol by volume) = 120,286 Btu
  • 1 gallon of diesel fuel or heating oil (with sulfur content less than 15 parts per million) = 137,381 Btu
  • 1 gallon of heating oil (with sulfur content at 15 to 500 parts per million) = 138,500 Btu
  • 1 barrel of residual fuel oil = 6,287,000 Btu
  • 1 cubic foot of natural gas = 1,037 Btu
  • 1 gallon of propane = 91,452 Btu
  • 1 short ton (2,000 pounds) of coal (consumed by the electric power sector) = 18,856,000 Btu
  • 1 kilowatthour of electricity = 3,412 Btu

Weight to volume conversion substances

All of the 'Substance Density List' figures are from simetric.co.uk - copyright © Roger Walker.

Density is the mass per volume and is important for converting between units of mass and volume. A bucket of feathers will weigh significantly less than a bucket of lead. You can learn more about densities in our article about the density formula.

If you would like to convert a volume of water (gallon, liter, cup or tablespoon) to pounds, ounces, grams or kilograms then please give our water weight calculator a try. And if you would like to find out about the weight of water, we have an article discussing how much a gallon of water weighs.


What does this biomass measurement mean and how to translate it to volume - Biology

What is Density?

The density of an item is quantity of that item per unit measure, especially per unit length, area, or volume. En natural resource measurements, "density" is usually used to refer to the number of items per unit area. For example, plants/m 2 or elk/hectare).

The term abundance is often used as synonymous with density. But, density is unique because it is specifically related to a specified amount of space or area (i.e., plants/m 2 or trees/acre).

Densidad in vegetation measurement refers to the number of individuals per unit area (for example plants/m 2 ). The term consequently refers to the closeness of individual plants to one another.

The measure of density is often applied when we want to monitor changes in a given vegetation species over long periods. As with other measurements, the measure of density can be useful in detecting the response of plants to a given management action. For example, density estimates can reveal the increase or loss of seedlings within management areas.

Density is sometimes mistakenly thought to be an estimate of plant cover or biomass. However, plants can vary substantially in size which can lead to weak relationships between density and cover. For example, density of juniper trees per hectare could include little trees that are just a few meters tall and very large trees that are more than 5 meters tall covering several square meters. Thus, knowing the density of juniper trees may tell you little about the cover of juniper on the landscape.

The only case in which density might relate to cover is in the estimate of plants that are all roughly the same size. For example, if density of camas (a single-stemmed native forb) is greater on one site than another, then it is likely that camas has greater cover on the site with greater density.

Importantly, the term D ensity can be used to describe characteristics of plant communities. However, the caveat is that comparisons can only be based on similar life-form and size. This is why density is rarely used as a measurement by itself when describing plant communities. For example, the importance of a particular species to a community is very different if there are 1,000 annual plants per acre versus 1,000 shrubs per acre. It should be pointed out that density was synonymous with cover in the earlier literature. (Interagency Handbook - Sampling Vegetation)


While you're mastering these conversions, it might be interesting to learn how the Fahrenheit temperature scale came into existence. The first mercury thermometer was invented by German scientist Daniel Fahrenheit in 1714. His scale divides the freezing and boiling points of water into 180 degrees, with 32 degrees as water's freezing point, and 212 as its boiling point.

On Fahrenheit's scale, zero degrees was determined as the temperature of a temperature-stable brine solution of ice, water, and ammonium chloride. He based the scale on the average temperature of the human body, which he originally calculated at 100 degrees. (As noted, it's since been adjusted to 98.6 degrees Fahrenheit.)

Fahrenheit was the standard unit of measure in most countries until the 1960s and 1970s when it was replaced with the Celsius scale in a widespread conversion to the more useful metric system. In addition to the United States and its territories, Fahrenheit is still used in the Bahamas, Belize, and the Cayman Islands for most temperature measurements.


Ver el vídeo: Η μέτρηση του αριθμού π (Mayo 2022).