Fundamentos de la Hidronomía Física:

1. 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

2. Fundamentos de la Hidronomía Física • Contenido • Objeto • Introduccion • La exergía del agua • Costes Físicos • Conclusiones

3. 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?

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. Fundamentos de la Hidronomía Física • Exergía absoluta, B (kW) • B Es el producto entre la exergía específica y el flujo másico:

9. 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

10. 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”

11. Perfil Exergético Real del río Ter

12. Perfil exergético del río Ter Dams and catchments Dams and catchments

13. 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?

14. 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).

15. 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

16. 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)

17. 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.

18. Fundamentos de la Hidronomía Física • Gracias por su atención