CAPITULO 7.

OBJETIVOS:

7.1 Modelo 4: Crecimiento en un tanque de depósito simple

    El cuarto modelo es para un tanque de depósito con una entrada, proveniente de una fuente de energía, y una salida. Como ejemplo, piense en un tanque de agua vacío ubicado en un lugar alto sobre la ciudad, con una entrada de flujo estacionario de agua y un drenaje a través del cual el agua sale. A medida que el agua entra, el tanque se llena. A medida que este se llena, el peso del agua crece y hace que fluya por el drenaje mas rápido. Eventualmente, el agua fluirá en la entrada y en la salida con el mismo caudal, y el nivel del agua permanecerá constante. Esta situación está representada en la Figura 7.1 (a). El gráfico muestra el cambio de la cantidad de agua que aumenta rápidamente, después disminuye y finalmente alcanza un estado estacionario algunas veces llamado equilibrio dinámico .

    El camino del flujo de salida es diseñado con un 'brazo'; el agua sale hacia la derecha y la energía dispersada sale a través del sumidero.

    Suponiendo que el tanque esté lleno desde el principio en lugar de vacío. Qué sucedería entonces? Como muestra la Figura 7.1 (b), si se empieza con un tanque lleno, el nivel disminuirá hasta alcanzar el mismo estado estacionario. Qué sucedería si la entrada de agua se cerrara? Como muestra la Figura 7.1 (c), el nivel del tanque disminuye rápidamente al principio y después lentamente, porque a medida que la cantidad de agua disminuye, su presión sobre el drenaje se vuelve menor.

    Un ejemplo en la naturaleza, es una corriente fluyendo constantemente hacia una laguna que también tiene una corriente fluyendo fuera de ella. Cuando la corriente comienza a fluir, el lago se llena hasta un nivel donde el flujo de entrada se iguala al flujo de salida (Figura 7.1 (a)). La Figura 7.1 (b) ilustra la situación del lago despues de una lluvia fuerte. La cantidad de agua en el lago es grande (a causa de la lluvia) pero pronto regresa al nivel inicial. Si la corriente de entrada es repentinamente desviada, el agua en la laguna será drenada hasta agotarse, como se muestra en la Figura 7.1 (c).

    Otro ejemplo es la formación del lecho de hojas en la vegetación. Este lecho se forma por capas de hojas que continúan creciendo hasta que la proporción de pérdida por descomposición se iguala a la proporción de crecimiento por la caída de las hojas (Fig. 7.1 (a) ). Si una repentina brisa derriba gran cantidad de hojas en el piso, la variación en la cantidad total de hojas sería descrita por la Figura 7.1 (b). En algunos tipos de vegetación, las hojas dejan de caer en  invierno; la pila de hojas entonces diminuye, como se muestra en la Figura 7.1 (c).

7.2 Modelo 5: Crecimiento en una fuente no renovable.

    Algunos sistemas dependen de recursos provenientes de fuentes no renovables; por ejemplo una población de escarabajos creciendo con la energía disponible de un tronco en descomposición (Fig. 7.2). Cuando la población de escarabajos es pequeña, hay una energía amplia y el crecimiento es exponencial. Más tarde, como el tronco empieza a disminuir de tamaño, el crecimiento de la población de escarabajos disminuye hasta que no queda más tronco- y ningún escarabajo. En el gráfico, la línea Q representa el número de la población. La línea N representa la energía restante en el tronco en determinado tiempo .

    Otro ejemplo es una ciudad minera, con un único recurso económico no renovable como un depósito de carbón. Ella se convertirá en una ciudad fantasma.

7.3 Modelo 6 : Crecimiento en 2 fuentes.

    Nuestro sexto modelo tiene 2 fuentes, una renovable y otra no renovable (Figura 7.3). Ambas fuentes interactuan con la cantidad en el tanque, que crece y proporciona retroalimentación al proceso. Así crece utilizando ambas fuentes. Como la fuente no renovable se va consumiendo, el crecimiento declina hasta esta llegar a un estado estacionario, donde usa solamente la fuente renovable. El modelo está formado por la combinación de modelos de una fuente de energía no renovable (Figura 7.2) y una fuente (de caudal constante) renovable (Figura. 7.3).

    Un ejemplo del Modelo 6 es una población de peces que viven en un lago, en el cual fue adicionada cierta cantidad de comida. Las dos fuentes de energía son: la energía solar que llega al lago a través del sol (renovable) y la fuente no renovable es la comida de pez arrojada en el lago. La población de peces crecerá exponencialmente al principio, hasta que la comida de peces se vuelva escasa, entonces, la población declinará hasta un nivel en que pueda ser sustentada por la cadena alimentaria basada en el uso de los rayos de sol (por el lago) para fotosíntesis. Otro ejemplo es el sistema económico creado por las sociedades humanas. Nuestro sistema económico ha crecido tanto en la extracción de combustibles fósiles (no renovables) como en fuentes renovables como el sol, la lluvia y el viento. Como las fuentes no renovables van a consumirse, nuestro sistema económico tendrá que disminuir en cantidad y llegar a un estado estacionario, viviendo apenas de la agricultura, silvicultura y energía hidroeléctrica, sustentadas por energías renovables. De todas maneras, si nuevos modelos son encontrados, habrá tambien necesidad de otro modelo, diferente.

Preguntas y actividades del Capítulo 7.

1. Definir los siguientes términos:

3. Haga un diagrama de la "Busca del Oro de 1849". Qué podría parecer el gráfico de su diagrama? Por qué ?

4. Por qué es importante conservar energía, y mantener constantes investigaciones en la búsqueda de formas renovables de energía ?

5. Explique cómo los sistemas de este Capítulo usan sus productos para incrementar el uso de energía. Cómo ilustra esto el principio de la Fuerza Máxima dada en el Capítulo 5?

6. Establecer los caminos que representan las pérdidas de depósito (almacenamiento) que están siempre presentes por causa de la segunda ley de la energía.

7. Si los tanques de depósito de estos modelos estuvieran inicialmente vacíos (Cantidad = cero), en qué modelos podría crecer la cantidad ?

8. Usando la agricultura como ejemplo, explicar cómo fuentes renovables y no renovables de energía interactuan y proporcionan alimentación?

9. Qué modelos en los Capítulos 6 y 7 representan mejor el crecimiento y sucesión en la vegetación?

10. Usando el disquete de computador disponible con este libro o los programas listados en el Apéndice A, ejecute los programas de simulación para los modelos en este Capítulo.

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