Encuentro de Investigacion Ambiental Junin 2008

8/14/2019 Encuentro de Investigacion Ambiental Junin 2008

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INTEGRANDO EL CAMBIO

ORGANIZAN:

AUSPICIA:

19 DE DICIEMBRE DE 2008

HUANCAYO PERU


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1er Encuentro Macroregional de Investigacin Ambiental Junn 2008 __________________________________________________________________________________________________________

Gobierno Regional Junn

Vladimiro Huaroc PortocarreroPresidente Regional

Walter Lpez RosalesGerente Regional de Recursos Naturales y Gestin del Medio Ambiente

Elizabeth Or NezSub Gerente de Recursos Naturales y Medio ambiente

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Este libro de artculos e investigaciones se elabor como materialdidctico en el marco del 1er Encuentro Macroregional deInvestigacin Ambiental Junn 2008 que promueve la GerenciaRegional de Recursos Naturales y Gestin del Medio Ambiente delGobierno Regional Junn a travs de la Sub Gerencia de RecursosNaturales y Medio Ambiente con el apoyo de CONCYTEC.

Dante Garca JimnezCoordinador

Sub Gerencia de Recursos Naturales y Medio AmbienteJr. Loreto N 363 Oficina 408Telf. 064 232230 anexo 143

Huancayo - Perwww.regionjunin.gob.pe

Diciembre - 2008

Gobierno Regional Junn Gerencia Regional de Recursos Naturales y Gestin del Medio Ambiente

Sub Gerencia de Recursos Naturales y Medio Ambiente
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INDICE

Entre los servicios y la investigacin1

Estructuras para la ciencia y tecnologaen Amrica Latina1

Dnde queda la formacin en tecnologa?........................... 2

La ciencia al servicio de la humanidad3

Nanotecnologa y medioambiente5

Sntesis y caracterizacin de arcillas organoflicas ysu aplicacin como adsorbente de fenol9

Tecnologas limpias para la recuperacin de biogs20

Investigacin, desarrollo y transferencia detecnologas de humedales artificiales en lasinergia universidad Gobierno Local Poblacin: Lacabamba. 26

Comportamiento de un sistema de lagunas deestabilizacin bajo las distintas etapas de tiempoy periodos de retencin.32

Diseo de una laguna facultativa para laCiudad Universitaria de la UNCP.37

Recuperacin de cromo presente en efluenteslquidos contaminados generados en el curtidode pieles mediante la intercalacin de bentonitas 42

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ENTRE LOS SERVICIOS Y LA INVESTIGACINModesto Montoya

Fsico nuclear

Las universidades e institutos de investigacin se confrontan a menudo con lapregunta: brindo servicios o investigo? La respuesta no es fcil.En cuanto a servicios, se tiene que competir con empresas internacionales, las quecuentan con profesionales altamente calificados y equipos e instrumentos de ltimageneracin, con los que brindan servicios de calidad, rpidos y a bajos precios. Enesa situacin, si una empresa minera, por ejemplo, desea que se le analice unamuestra de mineral, escoger un laboratorio que en una semana le entregar losresultados del anlisis cualitativo y cuantitativo, cristalogrfico, mineralgico, y quebrinde toda la informacin necesaria para escoger el proceso ms adecuado yeconmico de explotacin.Las grandes compaas mineras que operan en el Per, con una demanda masiva deanlisis, optan por formar sus propios laboratorios, adquiriendo equipamiento quecuesta millones de dlares y contratando profesionales jvenes para entrenarlos en el

uso de esos equipos, dirigidos por cientficos de amplia experiencia en anlisis. Siqueda tiempo libre de equipo e instrumentos, ofrecen sus servicios a otras empresasperuanas o extranjeras.

Los equipos e instrumentos de los laboratorios competitivos son automatizados yanalizan centenares de muestras en poco tiempo, trabajan las 24 horas y sonmanejados por una o dos personas. La velocidad de avance es tal, que no existenexpertos para los instrumentos que llegan, sino que hay que entrenarlospermanentemente.

La investigacin es de una naturaleza diferente. Lo que importa es la solucin de unproblema cientfico, el que una vez planteado se tratar de resolver por todos los

medios al alcance y se acudir a los laboratorios que puedan brindar lasinformaciones complementarias necesarias.

Ruth Shady, por ejemplo, intenta averiguar cmo fue la vida en Caral hace cinco milaos. Para ello, lleva muestras arqueolgicas a equipos de fsicos, qumicos, bilogosy antroplogos del Per y del extranjero. Y acude a los laboratorios, nacionales oextranjeros, que puedan darle los mejores y ms rpidos resultados, y a preciosabordables con los recursos de su proyecto.

Si el investigador no tiene recursos para contratar servicios de anlisis, recurre a lacolaboracin por convenio. Cada institucin pone lo suyo y la publicacin resultantetendr la autora de las instituciones participantes. Como se ve, la respuesta a lapregunta inicial no es fcil.

ESTRUCTURAS PARA CIENCIA Y TECNOLOGA EN AMRICA LATINAEscribe Modesto Montoya

Con vista a la reforma del Estado, echemos una mirada a la forma en la que losEstados de Amrica Latina se han estructurado para promover la ciencia y latecnologa (CyT), cruciales para el desarrollo de los pases.

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En Mxico, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologa (CONACYT) cuenta con elSistema Nacional de Investigadores (SIN), conformados por cientficos que recibenincentivos econmicos segn el nivel asignado. Se tiene tambin el Programa deApoyo Complementario para la Consolidacin Institucional, el que propicia laincorporacin de investigadores con grados de doctor residentes en Mxico ainstituciones de investigacin mexicanas.


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Argentina tiene un Ministerio de Educacin, Ciencia y Tecnologa, con una Secretarade Ciencia, Tecnologa e Innovacin Productiva (SeTCIP), a la que est adscrito elConsejo Nacional de Investigaciones Cientficas y Tcnicas (CONICET), principalrgano promotor de la ciencia y tecnologa en Argentina. El CONICET cuenta con laCarrera del Investigador Cientfico y Tecnolgico (CICT), para incentivar dedicacinde los investigadores cientficos y tecnolgicos que trabajan en las institucionescientficas y tecnolgicas argentinas. Desde hace 5 aos, el CONICET tiene enpromedio 3500 investigadores, distribuidos en cinco categoras, segn su desempeo.El 70% de ellos trabajan en las universidades nacionales, y el 30% en unidadesejecutoras propias o en organismos descentralizados de ciencia y tecnologa.Brasil tambin tiene un Ministerio de Ciencia y Tecnologa (MCT), responsable de laformulacin e implantacin de la Poltica Nacional de Ciencia y Tecnologa. ElConsejo Nacional de Ciencia y Tecnologa (CCT), rgano colegiado del MCT, espresidido por el Presidente de la Repblica, y el Secretario es el Ministro de Ciencia yTecnologa. Entre las misiones de CCT est la de sugerir ideas sobre el rea, estudiar y evaluar la ejecucin de la poltica del Sector, y opinar sobre propuestas o programasque puedan causar impacto en la poltica nacional de desarrollo. Los mayores centros

de investigacin de Brasil estn adscritos al MCT.Costa Rica hizo noticia cuando, luego de la evaluacin de varios pases de AmricaLatina, INTEL decidi establecer una planta de microchips en su territorio. Costa Ricacuenta con el Ministerio de Ciencia y Tecnologa (MICIT), el que promueve, incentivay estimula la creacin de condiciones apropiadas para que la investigacin, lainnovacin, el conocimiento y el desarrollo tecnolgico del pas, apoyen el crecimientoeconmico y a una mejor calidad de vida en los costarricenses. Se tiene el rgimen depromocin del investigador, el que consiste en un escalafn de mritos y desempeo,para impulsar la formacin y la integracin en el pas de un equipo altamentecalificado de investigadores, dedicados a la realizacin de actividades y proyectos enciencia y tecnologa.En el Per, por mltiples razones, pero sobre todo para optimizar el uso de recursos

destinados a ciencia y tecnologa, conviene un Ministerio de Ciencia y Tecnologa,que proponga y lleve a cabo una poltica cientfica y tecnolgica; y un GrupoOcupacional Cientfico y Tecnolgico, para atraer a cientficos e ingenieros altamentecalificados residentes en el Per y en extranjero, y participar en la solucin de losproblemas nacionales, en especial de los sectores productivos.

DNDE QUEDA LA FORMACIN EN TECNOLOGA?Amrica Latina en la era digital

Por Modesto Montoya.Cientfico

Segn el cientfico Juan Enrquez Cabot, los pases que no realicen su insercin en laeconoma del conocimiento estn condenados a la pobreza. Y esta insercin pasaprimero por el uso de las tecnologas de la informacin y la comunicacin (TIC) en lasactividades de investigacin cientfica y tecnolgica, educacin, gobierno y salud. Ellibro "Amrica Latina en la era digital", publicado por la Universidad Peruana CayetanoHeredia, muestra que hemos avanzado considerable trecho en esa direccin.En Amrica Latina se est investigando sobre procesamiento digital de seales, redesneuronales, robots en medicina. La produccin industrial ya empez un proceso deautomatizacin, eliminando a su paso puestos de trabajo rutinario.Se ha fundado la Red Acadmica Peruana (RAAP) para elaborar y ejecutar proyectosde colaboracin internacional. Se cuenta con una serie de revistas digitales ybibliotecas virtuales que abren una inmensa ventana de informacin para losinvestigadores. En general, las TIC han permitido la colaboracin internacional que

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Mi primera interaccin con el organismo fue en 1979, en el Simposio Internacionalsobre Fsica y Qumica de la Fisin, que esa institucin coorganiz con el Centro deInvestigacin Nuclear de Jlich (KFA: KernForschungAnlage) de Alemania.Algunos participantes en ese simposio trabajaban en laboratorios militares y conocanlos secretos del arma del momento: la bomba de neutrones, la bomba limpia comola llamaban los entusiastas porque no destrua edificios ni mquinas: slo vidashumanas..!Difundir los conocimientos nucleares e impedir su aplicacin militar no es una tareafcil. Por ello, los propios cientficos empezaron un movimiento contra el desvomilitarista del conocimiento. Peter Armbruster, quien diriga el equipo que en 1994producira el elemento ms pesado ahora llamado darmstatio, era uno de ellos. lme invit a la Conferencia Internacional Scientists for Peace, llevada a cabo en 1986en Hamburgo (Alemania). All se germin lo que sera el desmantelamiento de unagran cantidad de cabezas nucleares. Claro que esa disminucin era, en gran parte,gracias a la mayor efectividad de la tecnologa de los misiles, generada por los nuevosmateriales descubiertos en los laboratorios nucleares.A fines de los aos 80, esos laboratorios empezaron a diversificarse. En 1983, el KFA

fundado en 1961 con dos reactores fortaleci sus laboratorios de materiales y, en1991, se convirti en el Centro de Investigacin (FZ: ForschungZentrum), donde aosms tarde se descubrira la magnetorresistencia gigante, que le vali el premio Nobelde Fsica 2007 a Peter Grnberg, compartido con Albert Fert de la Universidad dePars Sud (esta universidad tambin tuvo un inicio nuclear, para luego organizar ysostener equipos interdisciplinarios). En Espaa, la antigua Junta de Energa Nuclear se convirti en el Centro de Investigaciones Energticas, Medioambientales yTecnolgicas (CIEMAT).El OIEA ha impulsado la investigacin en los laboratorios nucleares. En el proceso seha generado una corriente de intersdisciplinariedad en los ms avanzados centrosde investigacin nuclear, provocando descubrimientos no necesariamente nucleares,pero que han cambiado la forma de hacer ciencia y la manera de vivir de la mayora

de los seres humanos.




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NANOTECNOLOGA Y MEDIO AMBIENTE

Abel Gutarra EspinozaLaboratorio de Materiales Nanoestructurados

Facultad de CienciasUniversidad Nacional de Ingeniera

El impacto de la nanotecnologa empieza ha notarse cada vez mas en nuestro medioy segn todos los analistas estamos viviendo apenas el comienzo de una grantransformacin tecnolgica. Ha diferencia de otras, la nanotecnologa no est referidaa un producto o proceso especfico, sino mas bien, a un conjunto muy amplio demateriales y dispositivos que perfeccionan los existentes o generan otros totalmentenuevos. Cuando se puso en evidencia que los materiales cambian sus propiedadesfsicas y qumicas al disminuir su tamao entre 1-100 nm, se abri la posibilidad deinnovar en procesos productivos tan amplios y variados como los que se muestran enla Tabla 1.

Tabla 1. Diversas reas productivas donde la nanotecnologa ha introducido innovaciones

Industria AutomotrizMateriales ligerosPinturaCatlisisSensores

ConstruccinMateriales aislantesAnti-llamaRecubrimientos

CosmticosBloqueadoresCremas para la pielDentrfico

Industria QumicaAditivos para pinturasAditivos en papelAdhesivosFluidos magnticos

MedicinaLiberacin farmacosMedios de contrastePrtesis, implantesAgentes bactericidas

Alimentos y bebidasEmpaquesSensoresClarificadores

IngenieriaRecubrimientos parametalesLubricantes

TextilesRecubrimientosTextiles inteligentesFibras antibacteria

UtilitariosRecubrimientos cermicosRemovedores de oloresLimpiadores de vidrio etc.

ElectrnicaDisplaysMemoriasDiodos laser Fibras pticasFilms antiestticos

EnergaCeldas decombustibleCeldas solaresBaterasCapacitores

DeportesSkiesRaquetas de tenisAntinieblas

Impacto econmico

Se han hecho varios estudios sobre el impacto econmico de las nanotecnologas.Nuestro inters, como pas en desarrollo, es especialmente importante, debido a quetoda revolucin tecnolgica ofrece una oportunidad de bienestar si se logra asimilarlae incorporarla socialmente, pero tambin puede convertirse en un elemento dedependencia o de marginacin [1].

La National Science Fundation predice un mercado de 1 billn de dlares enproductos nanotecnolgicas el ao 2015 [2]; Lux Research, Inc. pronostica que para el2014 los productos que incorporen nanotecnologa ser el 15% del totalmanufacturado que sumarn 2,6 billones de dlares [3]. __________________________________________________________________________________________________________




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Investigacin en Iberoamrica

Brasil lanz el 2001 su iniciativa nacional. Estableci un plan de actividades 2004-2007 con 25 M de dolares/ao y cuenta con aproximadamente 300 PhDs trabajandoen nanotecnologa.Argentina participa en el Centro Argentino-Brasileo de Nanotecnologa en el marcodel MERCOSUR. En junio de 2005 se present en la Cmara de Diputados elProyecto de ley Marco del Plan Nacional Estratgico de Desarrollo de Micro yNanotecnologas con un fondo inicial de 10 M dolares. Uruguay inaugur el Centro deNanomateriales NanoMat en abril de 2008. En conexin con la Universidad de laRepblica para apoyar el desarrollo productivo en los sectores farmacutico,alimentario y medioambiental. El presidente del Gobierno uruguayo, Tabar Vzquez,inaugur el Centro que tuvo el apoyo de la Comisin Europea. Estos son slo algunosejemplos de pases cercanos que muestran la necesidad de establecer una estrategianacional respecto a las nanotecnologas.El nmero de publicaciones y patentes son los indicadores ms importantes del

desarrollo que ha logrado un pas en la creacin y difusin de la tecnologa. Como semuestra en las figuras 1 y 2, entre los pases latinoamericanos, Brasil, Mxico yArgentina, producen ms del 70% del total de publicaciones y la cifra es an mayor respecto a patentes. Aunque en el Per se ha incrementado notablemente lainvestigacin en nanotecnologa, todava no alcanzamos el umbral de produccin parafigurar en las estadsticas.

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Figura 1. Publicaciones en nanotecnologas [4] Figura 2. Patentes ennanotecnologa [4]

Ejemplos de investigaciones locales en nanotecnologas relacionadas al MedioAmbiente.

Filtros adsorbentes y bactericidas.

Las arcillas son minerales subvalorados en nuestro medio. Cuando no son exportadospor volumen, o usados en la construccin, son apenas procesados antes de su venta.Sin embargo, algunos tipos de arcillas como la montmorillonita, tiene una estructuracristalogrfica con cavidades bidimensionales entre 1-2 nm de espesor y varios milesde nanmetros en las otras dos direcciones. Estas cavidades, que denominamosnanoporos, pueden adsorber (atrapar) molculas polares orgnicas o ionesmetlicos. De este modo actan como materiales para descontaminacin de aguas ogases. Grupos de investigacin de las universidades de Ingeniera, Catlica y SanMarcos han logrado modificar estas estructuras, ampliando los nanoporos por medio




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50 mL de solucin. Las isotermas se realizaron en las condiciones ms favorables para la adsorcin defenol para cada una de las arcillas 11, siendo los pH ptimos: 4, 10 y 2 para PT01, PT02 y PT03respectivamente.La cuantificacin de fenol fue de acuerdo al mtodo seguido por Gales y Booth12, el cual se basa en lamedida de absorbancia a 510 nm del complejo formado por el fenol y la 4-aminoantipirina en mediobsico, para la evaluacin se utiliz un espectrofotmetro Perkin Elmer modelo Lambda 2.

Caracterizacin de los adsorbentes:La composicin qumica elemental de la arcilla natural y las modificadas se realiz por la tcnica ICP multielementos en el laboratorio de anlisis PLENGE en Lima. El contenido de nitrgeno en cada una delas arcillas organoflicas se realiz siguiendo los estndares de anlisis de la AOAC (Association of Official Analytical Chemists).Los anlisis estructurales mediante Espectroscopa Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR) serealizaron en un equipo Perkin Elmer modelo 1600.La caracterizacin textural de las muestras se realiz por el mtodo de adsorcin - desorcin denitrgeno a la temperatura de 77K. El equipo utilizado para la realizacin de las isotermas fue unMicromeritics modelo ASAP 2000. Los gases utilizados en el anlisis fueron N2 y He, ambos con 99,99%de pureza. El procedimiento con todas las muestras comenz con un pre-tratamiento de desgasificacina 200 C por 12 h y con un vaco residual de 10-6 atm. Este tratamiento tuvo como objeto eliminar sustancias adsorbidas en la superficie del slido (generalmente agua), que interferiran en la adsorcindel gas de anlisis (N2) en el caso de permanecer en la muestra. Las isotermas de adsorcin se

obtuvieron mediante la representacin del volumen del gas adsorbido (cm3

/g muestra) frente a la presinrelativa de N2 (P/P0).

La separacin entre las lminas de arcilla que origina la presencia de las especies intercaladas en elespacio interlaminar se evalu mediante la medida del espaciado basal d001, obtenido por difraccin derayos X a ngulos bajos. Las medidas de dichos espaciados basales se realizaron en un DifractmetroShimadzu modelo XRD-6000, con energa de 40Kv y 30 mA. Se emple la radiacin Ka del cobre ( =1,5404 ), filtrada a travs de nquel. Los barridos de difraccin se realizaron entre un valor del ngulo(2 ) de 4 65.

Procesamiento de Datos:La capacidad de adsorcin (q) de las arcillas se determin mediante la correlacin:q = V (Ci Ce) / m, donde Ci es la concentracin inicial de fenol (mg L-1), Ce es la concentracin defenol en el equilibrio (mg L-1), V es el volumen de solucin expresado en litros, m es la masa deadsorbente expresada en gramos y q es la capacidad de adsorcin (mg g -1).

RESULTADOS Y DISCUSIN

En relacin a los resultados de la caracterizacin de los materiales. En la tabla 1 se observa que enlas arcillas modificadas PT01, PT02 y PT03 el contenido de calcio y sodio disminuye entre 3 y 32 vecesdespus del tratamiento de stas con las sales de amonio cuaternarios, dando evidencia que los ionesmetlicos han sido sustituidos por los respectivos iones orgnicos con los cuales se modific la arcillanatural.Dichos resultados fueron confirmados con la evaluacin de los contenidos de nitrgeno, los cuales fueronmayores en las arcillas modificadas en comparacin a la arcilla natural (Tabla 2). Adicionalmente, laarcilla PT01 present la mayor cantidad de nitrgeno y la PT02 la menor, dado que las condiciones depreparacin permiti un intercambio inico completo, esta diferencia se atribuye posiblemente a la mayor contribucin en peso de nitrgeno en el in tetrametilamonio (PM 109 g/mol) y a la menor contribucindel mismo en el in hexadeciltrimetilamonio (PM 364 g/mol) respectivamente.

Tabla 1: Composicin qumica de la arcilla natural (PT00) y las modificadas (PT01, PT02, PT03).




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Tabla 2: Porcentaje en peso de nitrgeno en la arcilla natural (PT00) y las modificadas (PT01, PT02,PT03)

Las figuras 1A, 1B, 1C y 1D, muestran los espectros infrarrojos de la arcilla natural y las arcillasmodificadas PT01, PT02 y PT03 respectivamente

Figura 1A y 1B: Espectro FTIR de las arcillas natural (arriba) y PT01 (a bajo) respectivamente.

Figura 1C y 1D: Espectro FTIR de las arcillas PT02 (arriba) y PT03 (abajo) respectivamente.




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De los espectros se observa que la principal diferencia entre la arcilla natural y las modificadas es laseal de mediana intensidad en el rango 1450 y 1500 cm-1 que aparece solo para las arcillasmodificadas. Esta seal es debida a la torsin del enlace carbono-hidrgeno y no aparece en la arcillanatural al no haber sido sta intercambiada con los cationes orgnicos y al mismo tiempo al haber sidopurificada (ausencia de materia orgnica). Adicionalmente en la figura 1C (PT02) se aprecia una sealdoble en el intervalo 2800-2900 cm-1 que corresponde a una cadena hidrocarbonada, esta seal esparticularmente notoria en esta arcilla debido probablemente a la gran extensin de la cadena carbonadade la sal de amonio.Por otra parte, los cuatro grficos tienen en comn una banda ancha entre 3450-3650 cm-1correspondiente a la frecuencia de vibracin del enlace oxgeno-hidrgeno pertenecientes a lasmolculas de agua retenidas o cristalizadas en las muestras. La seal mas intensa en todos los casosaparece en el rango 850-1150 cm-1, la cual corresponde muy posiblemente a seales superpuestascorrespondientes a las vibraciones asimtricas de los enlaces tipo amina (carbono-nitrgeno), presentesen las arcillas modificadas con sales de amonio y los enlaces silicio-oxgeno-silicio13 presentes en todaslas arcillas.Los resultados del anlisis textural de las muestras se resumen en la tabla 3 y en la figura 2.

Tabla 3. Superficie BET de las arcillas natural y modificadas

Figura 2. Isotermas de adsorcin de N 2 de las arcillas natural y modificadas con sales de amonio

En la figura 2 se muestran las isotermas comparativas de las arcillas modificadas con la arcilla natural.Todas las curvas obtenidas se pueden clasificar dentro de las isotermas tipo IV segn la clasificacinBrunauer-Demming-Demming-Teller (BBDT)14. La parte inicial de las isotermas corresponden a laformacin de la monocapa (zona microporosa) y la restante a la adsorcin en multicapa (zonamesoporosa). Adicionalmente, se observa que el tratamiento de intercambio con sales de amonioaplicado en las arcillas, no ha modificado los ciclos de histresis de las isotermas, las cualescorresponden al tipo H3 que se atribuye a slidos con poros laminares.Comparando las isotermas, se observa que para la muestra PT01 hay un incremento apreciable del reasuperficial en relacin con la arcilla natural, siendo mayor en la zona microporosa que en la mesoporosa,esto posiblemente se deba a que el tetrametilamonio, que posee cationes cuaternarios con cadenahidrocarbonada pequea, se encuentre insertado entre las lminas de la arcilla actuando como pilaresno hidratados que mantienen separadas las lminas exponiendo la superficie interior de la arcilla, sinalterar su estructura y generando microporos, comportamiento muy similar al que se produce cuando seapilara una arcilla con algn hidroxicatin metlico.La muestra PT03 slo muestra un ligero incremento del rea en relacin con la arcilla natural, esta

variante solo se observa en la zona mesoporosa, indicando la posibilidad de que el benciltrimetilamoniose ubique en la superficie externa de la arcilla formando una o varias capas. Por el contrario, la muestraPT02, se aprecia una reduccin de la superficie especfica, como consecuencia lgica del llenado de __________________________________________________________________________________________________________




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Figura 9. Isoterma de Adsorcin para la arcilla modificada PT03.

En las figuras 10 y 11 se muestran la representacin de los datos experimentales de las isotermas deacuerdo con el modelo linealizado de la isoterma de Freundlich para las arcillas modificadas. Como sepuede apreciar la arcilla PT02 muestra la mayor tendencia lineal tanto en bajas como en altasconcentraciones de fenol, lo que apoya la hiptesis de un mecanismo de adsorcin por particin nocompetitivo mencionado previamente. Se observa as mismo que las arcillas PT01 y PT03 muestrantambin una buena aproximacin a la forma lineal de la ecuacin de Freundlich en los cinco primerospuntos, esta aproximacin es mayor en la PT03 que en la PT01. Para estas dos arcillas dos aspectos

importantes se pueden discutir; la tendencia lineal es mucho ms pronunciada cuando menor es lacantidad de adsorbente; y al mismo tiempo se observa, de las pendientes de las rectas, que a menor cantidad de arcilla se aprecia una mayor afinidad por el fenol. Estas dos observaciones fortalecen laidea de que los iones orgnicos pequeos como el tetrametilamonio o benciltrietilamonio forman sitios deadsorcin especfica en los espacios interlaminares de la arcilla, y a mayor separacin entre estoscentros de adsorcin mejor es la adsorcin producida.

Figura 10. Isotermas de Freundlich para las arcillas PT0 (izquierda) y PT02 (derecha).

Figura 11. Isoterma de Freundlich para la arcilla PT03.

La representacin de los datos experimentales de acuerdo con el modelo linealizado de Langmuir,muestra resultados muy parecidos con los obtenidos en las figuras 12 y 13. Nuevamente en la arcillaPT02 se observa una relacin lineal casi perfecta con el modelo de Langmuir, mientras que para lasarcillas PT01 y PT03 la correspondencia lineal y tambin la capacidad de adsorcin disminuyen conformeaumenta la cantidad de adsorbente en la solucin. En la tabla 6 se resumen los distintos valores de losparmetros de Freundlich y Langmuir. La mayor correlacin de los datos experimentales con el modelode Langmuir parece indicar que el proceso de adsorcin se produce a travs de centros activos

homogneos y energticamente equivalentes.Adicionalmente, dichos valores son congruentes con la mayor capacidad de adsorcin de fenol de laarcilla PT02 como se report en un trabajo previo 11. Al mismo tiempo hay concordancia lineal con los __________________________________________________________________________________________________________

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valores menores de q (parmetro de Langmuir) conforme aumenta la masa de adsorbente; esto ltimo esespecialmente relevante para las arcillas PT01 y PT03 para las cuales el parmetro de adsorcindisminuye entre 4 y 35 veces al incrementarse en cinco veces la cantidad de adsorbente.

Figura 12. Isotermas de Langmuir para las arcillas PT01 (izquierda) y PT02 (derecha).

Figura 13. Isotermas de Langmuir para la arcilla PT03.

Tabla 5. Parmetros de Freundlich y Langmuir para las arcillas modificadas.

CONCLUSIONES A partir de una arcilla bentonita, se sintetiz tres (3) arcillas organoflicas por medio de intercambiocatinico a partir de distintas sales de amonio cuaternario. El mecanismo de intercambio entre los ionesmetlicos de las arcillas y los cationes orgnicos de amonio no esta completamente establecido an enla bibliografa, sin embargo parece estar involucrado distintas etapas que incluyen la formacin de unafase orgnica compuesta de monocapas (paralelas y verticales), bicapas y pseudotricapas. Las arcillas organoflicas presentan una mayor retencin de fenol que la arcilla natural y de stas laarcilla PT02 intercalada con hexadeciltrimetilamonio presenta la mayor capacidad de adsorcin. El mecanismo de adsorcin en las arcillas organoflicas se presume estar fuertemente influenciado por la longitud de la cadena hidrocarbonada de la sal de amonio. Cadenas largas favorecen un mecanismode particin e isotermas de adsorcin lineales mientras que las cadenas de menor tamao favorecenunas adsorciones competitivas e isotermas no lineales. Los resultados obtenidos alientan al estudio de adsorcin de otros compuestos fenlicos con las arcillasorganoflicas, las cuales pueden convertirse en efectivos adsorbentes de bajo costo relativo para tratar

los residuos contaminantes..




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AGRADECIMIENTOS

Este estudio fue financiado por el proyecto 152-2006-CONCYTEC-OAJ concedido por el ConsejoNacional de Ciencias y Tecnologa. Los autores deseamos agradecer a Norma Cuizano, a la SeccinQumica del Departamento de Ciencias de la PUCP y al Departamento de Qumica de la Facultad deCiencias y Filosofa de la UPCH por el apoyo brindado en el desarrollo de este trabajo as como tambinal Laboratorio del Departamento de Qumica Aplicada de la Facultad de Ciencias Qumicas de laUniversidad del Pas Vasco (San Sebastin) por el apoyo prestado en la caracterizacin textural de lasmuestras.

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10. El-Nahhal, Y., Safi, J. J. Co lloid and Interface Science, 2004, 269, 265-273.11. Lazo, J., Navarro, A., Sun-Kou, M., Llanos, B. Rev. Soc. Qum. Per, 2007, 73, 3, 166-170.12. Gales, M., Booth, R. American Water Works Association, 1976, 68, 540.13. Boufatit, M., Ait-Amar, H., McWhinnie, W. Desalination, 2007, 206, 394-406.14. Brunauer, S., Demming, I., Demming, S., Teller E., J. Am. Chem. Soc. ,1940, 62 , 1723.15. Lagaly, G. Clays and Clay Minerals, 1982, 30, 215.16. Frost, R., He, H., Bostrom, T., Yuan, P., Duong, L., Yang, D., Xi, Y., Kloprogge, T. Ap plied Clay

Science, 2006, 31, 262-271.17. Lee, S., Kim, Y. Colloids and Surface A:Phys. Eng. Aspects , 2002, 211, 1-26.18. Groisman, L., Rav-Acha , C., Gerstl, Z. Applied Clay Science , 2004, 24, 159-166.19. Upson, R., Burns, S. J. Colloid and Interface Science, 2006, 297, 70-76.




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TECNOLOGIAS LIMPIAS PARA LA RECUPERACIN DE BIOGASIngaruca Alvarez, Ever Florencio, Roque Aguilar, Evelyn Malena**, Trujillo Huamn,

Jos Luis

RESUMEN

La formacin de metano en un relleno sanitario se va ha dar gracias al proceso debiodegradacin de los materiales depositados. Estimar la produccin del biogas yespecficamente del metano es una de las preocupaciones de todos porque el gaspoderosamente el medio ambiente y en muchas veces es necesario utilizarlo comofuente de energa. Es por ello que en este trabajo de investigacin se formul unmodelo matemtico para predecir la generacin de metano en un relleno sanitario yluego validar el modelo con datos experimentales de la produccin de metano delrelleno sanitario de Paccha. El modelo matemtico para la generacin de metano enun relleno sanitario esta conformado por 2 ecuaciones diferenciales simultneas, lascuales se resolvieron con el software Matlab. El modelo fue calibrado considerandoque la cantidad de residuos slidos que ingresan a un relleno sanitario es de 200toneladas por da durante y por un perodo de 10 aos. La validacin del modelomatemtico se realizo con datos experimentales del metano generado en el rellenosanitario de Paccha y las cuales despus de ser analizadas en el cromatgrafo degases del laboratorio de instrumentacin de la Facultad de Ingeniera Qumica nosindican que actualmente se viene generando 779 626 m 3 CH4/ao.

Palabras Claves: Biogas, Eco-eficiencia, Tecnologa Limpia

1. Introduccin

Durante muchos aos, gran parte de los esfuerzos de control ambiental en laindustria, estuvieron centrados, principalmente, en el tratamiento de los residuoslquidos, gaseosos y slidos. Sin embargo, las graves crisis ambientales sufridas por muchos pases industrializados en las ltimas dcadas, han modificado drsticamentetales enfoques.

Resulta lgico, por lo tanto, llevar a cabo todos los esfuerzos necesarios, para reducir tales prdidas de recursos e incrementar la productividad global del proceso. De este modo, se logra una reduccin de los residuos generados y tambin unadisminucin de los recursos consumidos por unidad de producto.

Este concepto de eco-eficiencia es uno de los pilares de las estrategias modernas decontrol ambiental, ya que al incrementar la eficiencia de utilizacin de los recursos, sereduce el impacto ambiental del proceso de produccin:

Ingeniero Qumico, E-mail:[email protected], Urbanizacin COVICA Mz. E, Lote 23, El Tambo, Huancayo, Telfonos (064-249896, 964-473374)

** Ingeniero Qumico

__________________________________________________________________________________________________________


mailto:[email protected]:[email protected]


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En muchos casos, los ingenieros enfrentan la tarea de mejorar el desempeo deempresas que llevan aos de operacin y que no presentan los estndaresambientales requeridos. El mejoramiento del desempeo ambiental de una empresase logra mediante la implementacin de: Medidas de gestin Modificaciones tecnolgicas. Reemplazar y/o reparar aquellas unidades crticas que afectan la eficiencia

operacional, la calidad del producto, la seguridad y el desempeo ambiental. Evitar prdidas obvias de materiales y energa. Mejorar la capacidad para medir las principales variables de proceso e

implementar sistema de control donde sea necesario. Facilitar la gestin y tratamiento de los residuos mediante una segregacin

racional que privilegie un mejor aprovechamiento de los recursos.

Para llevar a cabo tales medidas, es necesario identificar las principales debilidades yfortalezas de la empresa en materia ambiental, seguridad y salud ocupacional,

incluyendo las oportunidades y amenazas que enfrenta.1.1 Tributos a considerar en el diseo de procesos limpios

1.1.1 Acerca de las materias primas: Abundancia de materias primas en el sistema. Fuentes y tasas de renovacin. Impactos ambientales durante la extraccin, transporte y almacenamiento de

dichas materias primas. Niveles de toxicidad, reactividad, inflamabilidad, volatilidad y otras caractersticas

relevantes para la salud, la seguridad y el ambiente. Presencia de componentes potencialmente contaminantes que no son

consumidos durante el proceso de manufactura y que pueden generar residuosno deseados. Caractersticas de dichos componentes.

Potencial reciclable de los residuos.

1.1.2 Acerca de los recursos energticos: Requerimientos energticos del proceso, fuentes primarias de energa y su

impacto ambiental. Disponibilidad local de los recursos energticos. Eficiencias de utilizacin energtica. Impactos ambientales asociados con su generacin y consumo, riesgos de

accidente, etc. Valor estratgico de los recursos energticos requeridos




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El aumento del inters popular para contrarrestar la polucin ambiental hace quedebemos dar respuesta inmediata a los problemas que se tiene con la malaconstruccin y mala operacin del relleno sanitario que se encuentra ubicado en lalocalidad de Paccha de nuestra provincia. Debido a esto, en el presente trabajo nosdedicaremos a estudiar la capacidad de produccin de gas metano en el rellenosanitario de Paccha y evaluaremos como se incrementar durante los prximos aos,y de esta manera contribuiremos con el manejo adecuado de este pasivo ambiental

2. Material y Mtodos

2.1 Procedimiento de toma de muestra Se destapo el frasco de muestra evitando el contacto de las manos con el cuello

o boca del recipiente. El tubo de ensayo y/o frasco estuvieron sin la presencia de aire en su interior Se quito la tapa y retapa del papel del frasco como una sola unidad. Se mantuvo la tapa y el frasco fuera del contacto con suciedades y se lleno el

frasco con la muestra evitando la fuga del biogas. Se retiro el aire una vez tapado el tubo de ensayo o frasco con tapn y suposterior aislamiento con Parafilm. Las muestras fueron recolectadas con jeringa apropiadas y de uso general para

estos tipos de muestra. Se guardo el frasco de inmediato en el contenedor de muestras con la

identificacin correcta de la muestra.

2.2 Preparacin de muestras

Para la realizacin del anlisis de la muestra de metano se ha utilizado el equipo decromatografa de gases que se encuentra en la Facultad de Ingeniera Qumica, quetiene las siguientes caractersticas:Marca : ShimadzuModelo : Bomba serie 100, detector L.C.-25 (IR)Pas : AlemaniaColumna : Aminex HPX-87H (Intercambio catinico Bio-Rad) U.S.A.

El sistema de inyeccin de las muestras de metano se ha realizado utilizando un HeadSpace, que es una microjeringa graduada de una aguja hipodrmica con la que seatraviesa el tapn que contiene la muestra y luego se inyecta a la corriente del gastransportador que arrastra la muestra gaseosa a la columna.

3. Resultados y discusin

Mediante la siguiente relacin propuesto por MARTN, Santiago (1997), se hadeterminado la capacidad de generacin del metano en el relleno de Paccha.

[ ][ ]0

42

100 / (%) / 1 L

VmCH L

L =

Donde:2 L = Capacidad de generacin de metano (g/Tn)

L = moles de O2 para degradar el metano (g)[ 4CH ] = Porcentaje mol de metano (%)

0 L = Generacin potencial de metano Tnm3

Vm = Volumen molar a P y T estndar molm 3210241.2 __________________________________________________________________________________________________________




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Grfico 3.1. Validacin del modelo matemtico con datos experimentales

0 10 20 30 40 50 60 70 800

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2x 10

6

tiempo (aos)

M e

t a n o

( m 3

C H 4 / a o )

Generacin de metano en un relleno sanitario

Comparacin con el modelo matemtic o

--- Teorico (rojo)*** Experimental (azul)

4. Conclusiones

El modelo matemtico ha sido calibrado primeramente programando en la hojaelectrnica del Excel, y posteriormente se ha realizado la simulacin del modelomatemtico en el software Matlab considerando que la cantidad de residuosslidos que ingresan a un relleno sanitario es de 200 toneladas por da durante unperodo de 10 aos.

El modelo matemtico predice bien la generacin de metano en un rellenosanitario no controlado, como es el caso del relleno de Paccha que actualmenteest emitiendo la cantidad de 779 626 m 3 CH4/ao.

La generacin de metano en un relleno sanitario aumentar de 1,8x10 6 m3

CH4/ao a 2,2x106

m3

CH4/ao cuando el parmetro de velocidad de generacinde metano (k ) aumenta de 0,05 a 0,07 (ao -1).

5. Agradecimientos

Agradecemos a la Capitn de la Polica Nacional del Per Ingeniero Qumico LilyMiranda Huancahuari por su apoyo en los anlisis de las muestras y al Laboratorio deAnlisis por Instrumentacin de la Facultad de Ingeniera Qumica de la UniversidadNacional del Centro del Per.

6. Referencias Bibliogrficas

BARLAZ, M. A.; ELEAZER, W. E.; ODLE, W. S.; QIAN, X. y WANG, Y. S. (1997).Biodegradative Analysis of Municipal Solid Waste in Laboratory-Scale Landfills.EPA/600/SR-97/071, Environmental Protection Agency, Estados Unidos.

CAMPBELL, J. V. (1983). Understanding water balance in landfill sites. Wastesmanagement, Noviembre 1983, pp. 594 605.

FINDIKAKIS, A. N. y LECKIE, J. O. (1979). Numerical simulation of gas flow inSanitary Landfills. Journal of the environmental engineering division, 105, pp.927-945.

LAWRENCE A.W. Y MCCARTY P.L., Kinetics of metane fermentation inanaerobic treatment, JWPCF, 41:R1-R17, 1969.

LOBO, A.; HERRERO, J.; MONTERO, O.; FANTELLI, M. y TEJERO, I. (2002b).

Modeling for Environmental Assessment of Municipal Solid Waste Landfills (Part2: Biodegradation). Waste Management and Research, 20(6), pp. 514 528. __________________________________________________________________________________________________________




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POHLAND, F. G. (1980). Leachate recycle as landfill management option.Journal of the Environmental Engineering Division, 106(EE6), pp 1057 1069.

ZAROR ZAROR C. Conceptos Fundamentales de Tratamiento de ResiduosIndustriales, Segunda Edicin. Ediciones Universitarias de la Universidad deConcepcin, Departamento de Ingeniera Qumica, Setiembre, 1993.

Land GEM (Landfill Gas Emissions Model) Version 3.02, Environmental ProtectionAgency, Clear Air Technology Center, Mayo 2005, U.S.A.




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INVESTIGACIN, DESARROLLO Y TRANSFERENCIA DE TECNOLOGAS DEHUMEDALES ARTIFICIALES EN LA SINERGIA UNIVERSIDAD GOBIERNO

LOCAL POBLACIN: LACABAMBA

Daniel Lovera Dvila, Lawrence Quipuzco Ushahua, Gaudencio Laureano Valentn,Dora Valencia Pereda, Carolina Becerra Martnez, Daniel Nez Ato,

Helga Valdivia Fernndez, Janet Montoso Asencios.

RESUMEN

El Instituto de Investigacin IIGEO - FIGMMG de la Universidad Nacional Mayor deSan Marcos cumpliendo con su visin, misin y responsabilidad social, vienecorrelacionando esfuerzos institucionales con gobiernos locales a travs de conveniosmarcos y especficos como el caso de la Municipalidad de Lacabamba. Mostramos atravs de este artculo como la investigacin participativa de un equipomultidisciplinario y de la poblacin local permiti realizar el planeamiento estratgicoconcertado, identificacin de la cartera de proyectos, consulta ciudadana,

presupuestos participativos, perfiles de proyectos, fortalecimiento de capacidades delos actores locales, entre otros productos entregables ejecutndose el proyectoAdaptacin de un Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales en la Comunidad Urbana de Lacabamba, Regin Ancash, Per; Usando Tecnologas de Humedales Artificiales con el apoyo de SEMA - IDRC . Este proyecto permitiinvestigar, desarrollar y transferir tecnologas para el tratamiento de aguasdomsticas, la instalacin de un biohuerto comunal regado con aguas purificadas yla capacitacin preactiva de comuneros, docentes, alumnos y mujeres, quienes semotivaron replicando en sus huertos familiares que a la fecha hay buenos resultados.

Palabras Clave: Transferencia de Conocimientos, Tecnologas, PlaneamientoConcertado, Capacitacin por Gnero, CTS+i

1. INTRODUCCIN

El Modelo Hexadrico del Desarrollo Sostenible para el Per diseada por investigadores del IIGEO UNMSM establece que el desarrollo sostenible se sustentaen 06 dimensiones del desarrollo, las cuales integra los conocidos procesoseconmicos, sociales y ambientales, con la variable poltico institucional yconsiderando escenarios probables de riesgo fsico ambiental, adems del fomento dela solidaridad de la sociedad y el cultivo de los valores y la tica. Adems considera10 campos transversales que forman la matriz del desarrollo:

Campos Transversales

Dimensin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Social Econmica Ambiental Institucionalidad Riesgos y CC tica, Valores yPrincipios

1.-ESPACIO TERRITORIAL2.-GENERO E IDENTIDAD

3.-CIENCIA, TECNOLOGIA e INNOVACION4.-MULTIDISCIPLINARIDADY TRANSECTORIALIDAD5.-SALUD, CANTIDAD Y CALIDAD DE VIDA




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Etapa 2. Diseo del sistema ( Dimensionamiento del sistema de tratamientopropuesto, detalle esquemtico de la planta de tratamiento: red de recoleccin yconduccin, pretratamiento, sistema de humedales, materiales necesarios).

Etapa 3. Ejecucin (Limpieza del sitio, replanteo en el campo del sistema detratamiento, construccin del sistema, siembra de caa brava en los humedales).

Etapa 4. Monitoreo del sistema ( Total cobertura vegetal en los humedales, monitoreomediante tomas de muestras durante un periodo de tres meses en el afluente yefluente del humedal artificial).

Etapa 5. Operacin y mantenimiento (Manuales de operacin y mantenimiento,seguimiento del sistema durante los siguientes meses)

A travs de este proyecto se tuvo como principal funcin investigar el efecto de lasaguas tratadas por el sistema de humedal artificial sobre la vegetacin de estudio. Asu vez, integrar la tecnologa agrcola con las prcticas culturales de la zona. Se

consider las siguientes etapas: diagnstico, diseo, instalacin y monitoreo.Durante el diagnostico se recab la informacin medioambiental y agrcola necesariapara la ejecucin del proyecto. Para identificar las principales necesidades, se recurria la encuesta participativa, programada durante la apertura de la consulta ciudadanaque buscaba principalmente identificar que tipos de cultivos desean ser incorporadosal sistema de alimentacin (humana y animal). Se encontr una mayora poblacionalque aceptaba la incorporacin en la dieta nutricional, tipo de plantas: hortalizas yaromticas.

Como complemento al proceso, el proyecto indic generar productos deautoconsumo, siendo benfica la incorporacin de plantas con potencial ornamental,

maderero y de reforestacin. En cuanto a los aspectos ambientales, se recabinformacin sobre la clasificacin textural del suelo y la disposicin del terreno a lalabranza. Se present una seria dificultad con el nivel fretico encontrado a unaprofundidad de 50 cm en un 50% del total del rea establecida. Este hecho, condujo almovimiento y labranza del suelo y posterior secado al sol durante largos perodos.

Otros factores ambientales que intervinieron fueron la pronunciada extensin depastos naturales en el huerto y desechos inorgnicos y orgnicos presentes.

En la etapa de diseo, con la seleccin del rea y considerados los factoresambientales que intervienen en el proceso, se realiz la distribucin espacial de loslotes con su correlativo sistema de siembra y sistema de riego tecnificado.

La etapa de instalacin lo constituy el proceso de labranza que incluye: limpieza (retiro de escombros, material inorgnico), deshierbe (retiro de malezas y hongos),volteo y desterronamiento , nivelacin, apertura de canales de drenaje, relleno,abonado y preparacin de surcos. El proceso de instalacin propiamente dichaconsisti del montaje del SRLAF - goteo (con tres tipos de goteros: regulables,autocompensados y piquetas), y la siembra ( previo a esta etapa y durante unpromedio de tres a cuatro semanas se almacigaron las semillas de hortalizas yforestales. Los geranios y otras especies florales fueron transplantados directamentea campo). La etapa de monitoreo se ejecut a partir de la instalacin, a partir del mesde noviembre de 2005 hasta el primer semestre de 2006, perodo en el cual serecolectaron muestras de las plntulas transplantadas con 12 a 14 semanas dedesarrollo vegetativo y caractersticas fsicas recomendadas como tamao ptimo.

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Figura 2. Jvenes Lacabambinos en Inicio del Proyecto

El proyecto tambin permiti al equipo multidisciplinario brindar una capacitacinpreactiva a los comuneros participantes sobre el cuidado del medio ambiente, el valor de los recursos naturales y recursos humanos, a travs de coloquios y entrevistas ensus barrios las faenas comunales; a los alumnos en los temas de agriculturaorgnica, cultivos hidropnicos, y en los temas mencionados anteriormente realizadosen el aula y en campo durante la construccin del humedal y la instalacin delbiohuerto participando de manera conjunta con sus profesores.

3. RESULTADOS Y DISCUSION

Acerca de los resultados, el humedal artificial ha demostrado tener una buenacapacidad para eliminar slidos en suspensin (90,26%) por filtracin por parte delsuelo. Con respecto a la remocin de la DBO5 se obtuvo una remocin del 48%. Laremocin del nitrgeno amoniacal en el humedal presenta un valor de -0,13%, lo queindica que el nitrgeno amoniacal se ha estado acumulando en el humedal durante elperiodo de muestreo. La remocin del fsforo en el humedal construido enLacabamba muestra un valor del 45,45%. Considerando el desarrollo vegetativoincompleta del carrizo durante el periodo de monitoreo, la eliminacin del fsforo se

debi principalmente por una buena capacidad de absorcin del medio filtrante. Elnivel de eficiencia en la remocin de coliformes fecales en el humedal no fuesignificativo alcanzando una remocin del 62,70%.

Acerca del biohuerto podemos destacar que el proyecto alcanza su objetivo aldemostrar que el agua tratada tuvo unas caractersticas fsico-qumicas adecuadaspara el riego de las plantas, el proyecto identifica que las plantas (lechuga, betarraga,espinaca) no pueden ser consumidas, por encontrar problemas de contaminacin por metales pesados presentes en el suelo y por ende, en la planta. La remediacin destos se har amparado bajo la reglamentacin general del equilibrio ecolgico yproteccin al ambiente.

El proyecto identifica que el biohuerto puede continuar su produccin en plantasornamentales y madereras, ya que el agua es ptima para este uso. En el caso deplantas de consumo debern plantearse recomendaciones y medidas de mitigacin ycontrol de metales pesados en el suelo.Al final de la capacitacin se record y resumi conceptos mediante diseosaplicativos a estudiantes de nivel primario y evaluacin escrita a los estudiantes denivel secundario, como mtodo de refuerzo al aprendizaje en estos temas.

De igual modo, se gener informacin escrita sobre agricultura para los docentes delcolegio, quienes expresaron su deseo e inters por dicho tema. Es de resaltar que alfinal de la capacitacin una docente de ciencias naturales estaba capacitando a lascomuneras sobre los beneficios del humedal artificial y un manejo tcnico de loshuertos. La capacitacin a las mujeres fue integral. Adems de los temas mocionadosse trataron temas de seguridad alimentaria y nutricin, importancia de la educacin, __________________________________________________________________________________________________________




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Se recomienda a las Autoridades Municipales mantener una adecuadaoperatividad y mantenimiento del sistema de tratamiento para garantizar un correctofuncionamiento en todo momento.Monitoreas los Huertos familiares para potencializarlosCapacitacin continua a los alumnos, profesores y pobladores sobre el manejo de estastecnologas y a su adaptacin, asimilacin y apropiacin en su desarrollo local.

10. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

1. Plan Desarrollo de Lacabamba, 2003 2011, IIGEO-Municipalidad de Lacabamba.2. Sociedad Quebequence de Saneamiento de Aguas. (1999). Estudios tcnicos de

sustitucin aplicables al saneamiento de aguas servidas de pequeas comunidades.2 ed., Colombia.

3. Quipuzco, L. (2002). Evaluacin del comportamiento de dos pantanos artificiales instalados en serie con Phragmites australis para el tratamiento de aguas residuales domsticas. Universidad Nacional Agraria La Molina.

4. Organizacin Mundial de la Salud. (1989). Directrices sanitarias sobre el uso de

aguas residuales en agricultura y acuicultura. Ginebra.5. Henk de Zeeuw & Karen Lock. (2000). La agricultura urbana y peri-urbana, salud ymedio ambiente urbano. En Documento de discusin para la Conferencia electrnica de FAO-ETC/ RUAF sobre la agricultura urbana y peri-urbana .




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COMPORTAMIENTO DE UN SISTEMA DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION BAJOLAS DISTINTAS ETAPAS DE TIEMPO Y PERIODOS DE RETENCION

Autor: Ing. Juan Carlos Alarcn Condor Av. Tpac Amaru 1150 Rmac, Pta. N 7 (Sector: T)

Telfono: 01 4811070 anexo. 581 Fax: 01 4821585 anexo: 104Celular: 01993215917 - 01995472193

Email: [email protected] Resumen

Esta investigacin tuvo el objetivo de ampliar los conocimientos relacionados alcomportamiento de las lagunas de estabilizacin de la Planta de tratamiento de aguasresiduales UNITRAR UNI influenciados por los distintos microorganismos y lascondiciones medioambientales. Se tuvieron tres etapas de las cuales la primera etapa consto del reconocimiento de los microorganismos involucrados en ladegradacin de la materia orgnica que van desde bacterias, algas y rotferos con

respecto a la profundidad y tiempo; distribuidos en distintos puntos de monitoreodando un total de 432 muestras analizadas, donde se corrobora la variacin en lacantidad de los distintos microorganismos. En la segunda etapa se busco investigar las fluctuaciones de los nmeros y tipos de microorganismos segn el tiempo deretencin del sistema. En la tercera etapa se evalo el comportamiento de labiomasa bacteriana en la degradacin de la materia orgnica en trminos de DBO 5;esta biomasa fue obtenida de las cepas que fueron aisladas en la primera etapa, para este estudio se utilizaron sistemas batch con dimensiones de manera quetengan las mismas condiciones ambientales de las lagunas de estabilizacin que sonla temperatura y radiacin; con esta ultima parte se llego a la conclusin que ciertasbacterias son las que degradan la materia orgnica con mayor rapidez.

Palabras ClaveMICROORGANISMOS, DBO, OXIGENO DISUELTO, ALGAS, ROTFEROS,BACTERIAS.

Summary

This research had the objective of expanding knowledge related to behavior tostabilization ponds the gaps in stabilizing at plant wastewater treatment UNITRAR -UNI influenced by several microorganisms and environmental conditions. It took threephases which the "first stage" consists in the recognition of microorganisms involved inthe degradation of organic matter as bacteria, algae and rotifers with regard to thedepth and time; distributed at various monitoring points which were 432 samplesanalyzed, on the whole they corroborates the variation in the amount of severalmicroorganisms. The "second stage" investigated to the fluctuations of numbers andkind of microorganisms depending on the retention time the system. Also the "thirdstage" performed to biomass behavior in the bacterial degradation of organic matter expressed in BOD5; it was obtained from strains that were isolated from the "firststage", in this part were used batch systems with dimensions so that they have thesame environmental conditions of stabilization ponds that are temperature andradiation; finally we can say that certain bacteria degrade the organic matter in shorttime.

Key wordsMICROORGANISMS, BOD, DISSOLVED OXYGEN, ALGAE, ROTIFERS, BACTERIA

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mailto:[email protected]:[email protected]


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1. Introduccin

Cuando las aguas residuales domesticas son descargadas en las lagunas deestabilizacin se realiza en ellas un proceso conocido con el nombre de autodepuracin o estabilizacin natural, en el que ocurren fenmenos fsicos, qumicos,bioqumicos y biolgicos, donde tambin existe una gran variedad demicroorganismos y organismos que estn presentes en la lagunas de estabilizacincumpliendo de una manera u otra un papel importante en el proceso del tratamientobiolgico, los cuales varan dependiendo de la profundidad ya que tenemos unalaguna facultativa que se comporta aerbicamente y anaerbicamente. La presencia oausencia de dichos microorganismos forman parte de un indicador de eficiencia funcionamiento de la unidad de tratamiento con relacin a la carga orgnica; siendolos microorganismos parte importante en el tratamiento de las aguas residualesmediante lagunas de estabilizacin y mas aun cuando estos no son reconocidos en sutotalidad y que aparezcan en diferentes situaciones de tiempo no siguiendo una ley dedesarrollo constante si no variable en el tiempo, se realiza la investigacin para asobtener informacin de los diferentes microorganismos que pudiesen encontrarse y

saber a detalle como se comportan bajo las diferentes condiciones ambientales.2. Material y Mtodos

Para la primera etapa el monitoreo se realizo en tres puntos gua distribuidos desde elingreso hasta la salida, las profundidades de estos puntos sern superficie, 0.65m. y1.3m. Para lograr el seguimiento de 24 horas; se opto el siguiente horario para larecoleccin de muestras: 6a.m, 12p.m, 6p.m, 12a.m. Los parmetros analizadosfueron los siguientes: DBO5, tipo y variacin de poblacin de algas, rotferos, bacteriasheterotrficas y coliformes fecales. Se utilizaron medios de cultivo para su crecimientoen aerobiosis, haciendo diluciones y siembras en placas; se efectuaron recuentosdirectos usando lminas y cmaras de recuento para ser observados al microscopio

de contraste de fases y epifluorescencia. Tambin se guardaron muestras enpreservantes adecuados para su estudio ulterior. Para la segunda ETAPA ubicamos 5lugares los cuales representaban la zona de entrada, medio y salida de la lagunasecundaria como tambin la entrada y salida de la laguna terciaria. Dentro de estaszonas, tomamos muestras en botellas estriles; todo el proceso fue repetido 3 veces(3 ciclos) para describir el comportamiento de 3 masas de agua diferentes pasandopor las lagunas; los parmetros analizados fueron los mismos de la primera etapa.Para la tercera ETAPA el aislamiento de cepas bacterianas se hizo de cada monitoreode la primera etapa; despus de tener las placas con diferentes bacterias se procedia cultivarlos en medios lquidos y despus conservarlos a -70C durante el tiempo quedemorara la segunda etapa. Despus de tener las cepas se utilizo tres sistemasbatch calculando sus dimensiones de manera tal que tengan las mismas condicionesambientales de las lagunas de estabilizacin que son la temperatura y la radiacinsolar, cuyas dimensiones fueron: 20x20x30cm, los cuales serian llenados conmuestras de la laguna secundaria; en el cual el primero solo tenia muestra de laguna,el segundo tenia muestra de laguna mas una concentracin de bacterias C1, eltercero tenia muestra de laguna mas una concentracin de bacterias C2 que es eldoble de C1 sea C2=2C1. Cabe aclarar que para el ciclo 1 y ciclo 2 se utilizo lasmismas cepas pero distintas para el ciclo 3 con la finalidad de obtener datos distintosde remocin de materia orgnica en trminos de DBO 5.

3. Resultados y discusin

Para la investigacin se eligieron las lagunas de la Planta de Tratamiento de AguasResiduales de la UNI UNITRAR.

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Foto 01 y 02: en la parte superior podemos observar otras bacterias mediante tincin Gram en el microscopio con aumento de 1000X y en la parte inferior tipos de algas de una muestra centrifugada comprando as el tamao que tienen con las bacterias.

En la PRIMERA ETAPA se pudo demostrar que las bacterias que habitan en laslagunas de estabilizacin corresponden a especies diversas reconocidas comoAlcalgenes, Acinetobacter, Flavobacterium, Citophaga, Pseudomonas sp. yEnterobacterias, todas ellas cultivables y pasibles de identificacin bioqumica.

Segn los grficos obtenidosrelacionan el comportamientopor horas, das, mes y enalgunos casos por las diferentesprofundidades de muestreo sepueden observar modelos delcomportamiento para todos losparmetros analizados; en estecaso mostramos uno de lostantos modelos; en el grafico 01se puede observar elcomportamiento del nmero debacterias recolectadas a 0.65m

de profundidad en la laguna.

27723

44202

30352

44487

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

12:00 a.m. 06:00 a.m. 12:00 p.m. 06:00 p.m. 12:00 a.m.

N / 1 m l

Grafico 01: variacin horaria de bacterias heterotrficas

Segn las graficas obtenidasque representan elcomportamiento horario deloxigeno disuelto, indican quepersigue un modelo constantedurante las 24 horas. Loszooplancton que son losrotferos observados, tambintenan movimientoscaractersticos de cada especie,algunos no podan ser fotografiados por la misma

movilidad que tenan.

3.7 3.7

10.3

9.0

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

12: 00 a. m. 06: 00 a. m. 12: 00 p. m. 06: 00 p.m. 12: 00 a. m.

O D ( m g

/ l )

Grafico 02: variacin horaria del oxigeno disuelto




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Dentro de los fitoplancton que son las algas existieron algunas que solo se observaronincreblemente en una sola muestra, otras solo en ese monitoreo y otras que si serepetan constantemente; entre las que se pudieron identificar tenemos: Chlorella,Euglena, Closterium, Ankistrodesmus, Actinastrum, Chlorococcum, GolenkiniaLepocinclis, Agnemellum, Ankistrodesmus falcatum, Anacystis, AnabaenaAnkistrodesmus, Tetrastrum, Centritractus, Chroococcus, Nitzschia, Rhizolenia,Micractinium, Menismopedia, Gleocapsa, Oediganium, Schoederia, Oocystis,Coelastrum, Kirchreriella, Diplochloris, Protococcus, Chlamydomonas Trachelomonas,Coelosphaerium, Pleurochloris; de los 80 tipos de algas vistas solo 33 se pudoidentificar de manera visual, ideal seria cultivar cada tipo de alga vista y corroborar deesa manera la identificacin.

Segn los resultados obtenidos en la SEGUNDA ETAPA se pueden observar que enlos grficos, las curvas que reflejan de bacterias contadas por cada metodologa sonmuy distintas; esto puede sugerir que en los mtodos no se est contabilizando elmismo tipo de bacterias.

En los resultados obtenidos en elciclo I de la TERCERA ETAPAen cuanto a remocin de DBOtotal para un periodo de siete das, elmayor porcentaje lo tiene laconcentracin 1con un valor de34.71% en comparacin del15.55% que corresponde a laconcentracin 2, seguido por 10.46% de la muestra de lagunasin inoculacin de bacterias(grafico N 03).

% de remocion de la D.B.O (5) total

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

Natural Concen tracion 1 Concen tracion 2

Grafico 03: variacin horaria del oxigeno disuelto

Estos resultados son importantes ya que de se demuestra de esta manera que existentipos de bacterias que tienen mayor eficiencia en cuanto a degradacin de DBO total.En el ciclo III solo obtuvimos resultados de la muestra natural y de la concentracin 1ya que el batch que contena la concentracin 2 se deterior; los resultados de estosdos batch con respecto a la inoculacin de bacterias es tambin en forma creciente,para este caso analizando la remocin de DBO total a los siete das de puesta a pruebase obtiene un 11.78% de remocin en comparacin al batch con muestra de lagunaque fue de -14.26%, este valor negativo obedece a que los valores de DBO total obtenido fue de 48.18% al inicio y de 55.05% a los siete das de prueba.4. Conclusiones

De la abundante masa fitoplactonica y zooplactonica que probablemente podran estar presentes en estos procesos de tratamiento, solamente sean podido identificar totalmente cerca de 6% y parcialmente un 48% en el lapso de tiempo quecorresponde a la presente informacin de reconocimiento. La identificacin debacterias capaces de crecer en medios de cultivo con agar ha sido posible utilizandolos protocolos de identificacin bioqumica tradicionales. Este resultado de losrecuentos e identificacin bacteriana solo est reflejando un porcentaje muy reducido(1% - 0.1% aproximadamente) de lo que en realidad existe en los sistemas detratamiento lagunares. Con todos los datos presentados y la experiencia vivida seconcluye que la presencia de estos organismos es variante. En el caso de bacterias __________________________________________________________________________________________________________




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no se tiene un comportamiento total debido a que no todas son identificadas. Lasalgas tampoco han sido identificadas en su totalidad, y lo que es mas interesante,aparecen nuevas especies en cada monitoreo de igual manera para los rotferos ydems organismos. Lo que demuestra que el ecosistema lagunar es variante,indefinido y en funcin de las condiciones medio ambintales. A pesar de laslimitaciones en microbiologa molecular, pudimos utilizar la microbiologa clsica paraaislar determinadas bacterias que si logran crecer en los medios de cultivo tradicionalamparndonos a esto se obtuvo resultados sorprendentes pues existen ciertasfamilias de bacterias que tiene un poder de remocin de materia orgnica; lo cualimplica que en la basta e incalculable clases de bacterias, existe una combinacinde estas que permite acelerar la degradacin de la materia orgnica como seobserva en los resultados obtenidos; pues de las 60cepas bacterianas aisladas solohemos utilizado una parte.

5. Agradecimientos

Ing. Otto Rosasco Gerkes. (UNI), MSc. Rosa Elena Yaya Beas. (UNI), Dr. Guy

Carvajal Carranza. (UNI), Dra. Magdalena Pavlich (Univ. Cayetano Heredia), Ing.Arturo Zapata Payco. (UNI), Srta. Liz Milagro Vega Morales. (UNI), Srta. Pilar AmaliaGarca Avelino. (UNFV), Srta. Diana Whellams (Univ. Trent - Canad)

6. Referencias Bibliogrficas

1. Microbiologa de las Aguas, Dr. Gerhard Rheinheimer, Alemania, CuartaEdicin, Editorial VEB 1987.

2. Efecto de la biomasa algal en demanda bioqumica de Oxigeno de efluentesde Lagunas de estabilizacin; Sancho Fernndez Ana, Chile, 1989.

3. Distribucin del oxgeno disuelto, pH y temperatura, de la laguna facultativa dela planta Maracaibo sur; Kwong Ch., Elsa. Escuela de Ingeniera Qumica

Facultad de Ingeniera Universidad del Zulia. Maracaibo Venezuela.4. Condiciones de carga orgnica, temperatura, precipitacin, radiacin solar,sulfuros y sulfatos en la estratificacin de la biomasa algal en lagunas deestabilizacin; Carlos Martnez Cruz, Carlos Quintal Franco - Facultad deIngeniera, Universidad Autnoma de Yucatn.

5. Evaluation of the units that conform the wastewater treatment plant southMaracaibo; Carmen Crdenas1, Cristina Jaeger1, Hctor Villasmil1, TomsPerruolo1, Suher Yabroudi1, Franklin Lpez2, Lenin Herrera1 y OlgaCastejn2 - 1Centro de Investigacin del Agua. Universidad del Zulia. Escuelade Ingeniera Qumica. 2Instituto para la Conservacin de la Cuenca del Lagode Maracaibo (ICLAM), Venezuela 2004.

6. Lagunas facultativas, evaluacin, cintica y modelos alternativos para sudiseo; Violeta E. Escalante Estrada y Hugo Csar Noriega Garca InstitutoMexicano de Tecnologa del Agua, Paseo Cuauhnhuac No. 8532.

7. Comportameto de lagoas facultativas secundrias no tratamento de guasresidurias domsticas; Gilson Barbosa Athayde Jnior, Salena Tatiana SilvaAtaide, Salomo Anselmo Silva (1) - 21 Congresso Brasileiro de EngenhariaSanitria e Ambiental.

8. Fitoplancton de un embalse tropical hipereutrfico (Pao-Cachinche,Venezuela): abundancia, biomasa y produccin primariaInterciencia Gonzlez, Ernesto J.; Ortaz, Mario; Peaherrera, Carlos y Maria L.Matos. 29(10), 2004




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problemas son los elementos que ayudarn a alcanzar la meta de un ambientesano en un tiempo menor.El manejo de las aguas residuales se ha convertido en una de las problemticasde mayor complejidad y alto costo que tiene que resolver las comunidades paraalcanzar una mejor calidad de vida. Las diferentes alternativas que se presentan,en ocasiones, no suelen tener el impacto deseado, muchas veces por nocorresponder realmente a las caractersticas especficas de cada regin o por diferencias en la operacin y mantenimiento de los sistemas.De otro lado, el reuso de las aguas residuales se ha convertido en una estrategiaa seguir para lograr, de cierto modo, una reduccin de los costos y una verdaderacultura ambiental.Los sistemas dependientes de equipos, materiales y productos complejos, quedemandan uso intenso de energa y recursos escasos, par ser producidos yoperados pasarn a segundo orden en relacin con los sistemas naturales, quepermiten inversiones y costos operacionales relativa ente menores. En trminosde efluentes lquidos, ya estn bastante difundidos los humedales naturales yartificiales, los reactores anaerobios de flujo ascendentes, los filtros anaerobios y

aerobios sumergidos y los tradicionales filtros biolgicos, actualmente mseconmicos y eficientes en funcin de nuevos materiales de henchimiento.En este escenario ambientalista que estimula la utilizacin de la fuerzas de lanaturaleza en beneficio de la humanidad, las lagunas de estabilizacin ocupan unlugar destacado. Ellas se sirven de la energa solar, de los vientos, de latemperatura, de la fotosntesis y de la simbiosis benfica entre las algas ybacterias para producir, sin la necesidad de la retencin forzada de biomasaactiva, efluentes lquidos de calidad adecuada para alcanzar los estndares deemisin establecidos en las reglamentaciones de la gran mayora de los pases.Adems de los beneficios ambientales proporcionados para la proteccin de loscuerpos receptores de efluentes, los sistemas de laguna de estabilizacin seutilizan con elevada eficiencia en el tratamiento de aguas residuales domsticas

para irrigacin en agricultura.La normativa legal, en base a estudios epidemiolgicos, establece que aguasresiduales tratadas que presentan NMP de Coliformes fecales iguales o inferioresa 1000 por 100 mililitros (media geomtrica durante el perodo de irrigacin) yconcentracin de helmintos (nematodos intestinales) igual o inferior a un huevopor litro (media aritmtica durante el perodo de irrigacin) pueden utilizarse parala prctica de irrigacin irrestricta. Los sistemas convencionales de tratamiento,como lodos activados y filtros biolgicos, que remueven apenas dos rdenes demagnitud de bacterias y helmintos, no producen efluentes para reutilizacincompatibles con las directrices establecidas por la Organizacin Mundial de laSalud, para irrigacin irrestricta.Mientras tanto, los sistemas de lagunas de estabilizacin, adecuadamentediseados y operados, permiten la remocin de seis rdenes de magnitud debacterias y tres rdenes de magnitud de helmintos. Considerando aguasresiduales domsticas crudas con 10 9 Coliformes fecales por 100 mililitros y 103 huevos de helmintos por litro, tambin pueden alcanzarse las directrices de laOMS para la irrigacin irrestricta, sin necesidad de desinfeccin.

2.2 Hiptesis de trabajo.Es posible lograr un diseo adecuado de sistema de tratamiento facultativo deaguas residuales para la Ciudad universitaria de la UNCP.

2.3 Impacto esperado.Se tendr un ambiente sano para la comunidad universitaria, con agua disponibletipo III para irrigacin de especies vegetales contribuyendo a la mejora




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paisajstica de la zona, evitando adems sanciones legales a la Institucin por vertimientos por encima de los lmites mximo permisibles.

2.4 Usuarios directos e indirectos potenciales de los resultados de lainvestigacin.

Los usuarios directos e indirectos son alrededor de 10,000 miembros de lacomunidad universitaria (UNCP) que comprenden alumnos, docentes,administrativos para que dispongan de un servicio de tratamiento de efluentes deaguas residuales, contribuyendo a la mejora de salubridad y por ende de calidadde vida.

2.5 Marco terico y estado del arte.Las aguas residuales pueden definirse como las aguas que provienen del

sistema de abastecimiento de agua de una poblacin, despus de haber sidomodificadas por diversos usos en actividades domsticas, industriales ycomunitarias, siendo recogidas por la red de alcantarillado que las conducirhacia un destino apropiado.

Segn su origen, las aguas residuales resultan de la combinacin de lquidosy residuos slidos transportados por el agua, que provienen de residencias,oficinas, edificios comerciales e instituciones junto con los residuos de lasindustrias y de actividades agrcolas, as como de las aguas subterrneas,superficiales o de precipitacin que tambin pueden agregarse eventualmente alagua residual.

As, de acuerdo con su origen, las aguas residuales pueden ser clasificadascomo:

- Domsticas: son aquellas aguas utilizas con fines higinicos (sanitarios,cocinas, lavanderas, etc.) Consisten bsicamente en residuos humanos quellegan a las redes de alcantarillado por medio delas descargas de lasinstalaciones hidrulicas de la edificacin y tambin en residuos originados en

establecimientos comerciales, pblicos y similares.- Industriales: son residuos lquidos generados en los procesos industriales.Poseen caractersticas especficas, dependiendo del tipo de industria.

- Infiltracin y caudal adicionales: las aguas de infiltracin penetran en elsistema de alcantarillado a travs de los empalmes de las tuberas, paredes delastuberas defectuosas, tuberas de inspeccin y limpieza, cajas de paso,estructuras de los pozos de registro, estaciones de bombeo, etc. Hay tambinaguas pluviales, que son descargados por medio de varias fuentes, comocanales, drenajes y colectores de aguas de lluvias.

- Pluviales: son agua de lluvia, que descargan grandes cantidades de aguasobre el suelo. Parte de estas aguas es drenada y ora escurre por la superficie,arrastrando arena, tierra, hojas y otros residuos que pueden estar sobre el suelo.

Segn literatura, cada persona genera 1,8 litros de material fecal diariamente,correspondiendo 113,5 gramos de slidos secos, incluidos 90 gramos de materiaorgnica, 20 gramos de nitrgeno, ms otros nutrientes, principalmente fsforo ypotasio.

2.6 Objetivos del proyecto.Caracterizar las aguas residuales de la Ciudad Universitaria.Proponer un diseo facultativo de tratamiento de aguas residuales.

2.7 Metodologa.2.7.1 Mtodo de Investigacin

La investigacin ser de tipo experimental



8/14/2019

Encuentro de Investigacion Ambiental Junin 2008

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