Num.8-2017 | Libro “Árboles del Ecuador”

Guía Dendrológica para los taxones arbóreos del país, conocidos hasta la fecha. La obra, recoge el trabajo investigativo de 30 años del profesor Walter Palacios.

Reporte por: Carmen Alvear y Sania Ortega

Walter Palacios
Ingeniería Forestal
wapalacios@utn.edu.ec

La Universidad Técnica del Norte, acaba de presentar el libro “Árboles del Ecuador” de autoría del profesor Walter Palacios. La nueva versión, es una revisión de la primera, cuya publicación, fuera financiada por el Ministerio del Ambiente del Ecuador en el 2011. Sin duda alguna el libro constituye fruto del trabajo tesonero y arduo de toda una vida, ya son 30 años en que Walter Palacios empezó sus investigaciones; hoy ha logrado plasmar en una guía dendrológica los taxones de árboles del país. Como diría Samuel Johnson “Los grandes trabajos no son hechos por la fuerza sino por la perseverancia”.Tras un minucioso trabajo de recopilación, selección y reordenación, estas obras editadas por La Dra. Carmen Ulla renombrada investigadora del Missouri Botanical Garden de USA y el Dr. Carlos Cerón, prestigioso Profesor de la Universidad Central del Ecuador, – nos devuelven una simbólica muestra del patrimonio inmaterial acompañada de vivas y coloridas ilustraciones, libro de 882 páginas que se divide en dos tomos.

Walter Palacios docente UTN, autor del libro Árboles del Ecuador.

 

El profesor Palacios, docente de Dendrología y Ecología de la Carrera de Ingeniería Forestal de la Universidad Técnica del Norte e Investigador Asociado del Herbario Nacional del Ecuador. Es autor o coautor de 75 publicaciones; de las cuales, 35 son artículos en revistas indexadas, y otros en otras revistas, o publicaciones nacionales o internacionales. En el 2007, publicó la revisión de Meliaceae (que incluye famosas maderas como caoba y cedro) para la Flora of Ecuador. Además, ha colectado unos 18 000 especímenes botánicos para herbario, de los cuales, se han nombrado cerca de 300 especies nuevas para la ciencia.

Años de conocimiento es lo que demuestran sus publicaciones. No fue tan sencillo, la redacción y revisión del libro “Árboles del Ecuador”. La obra, es la referencia de los taxones arbóreos del Ecuador, conocidos hasta la fecha. Incluye dos tomos:

El Tomo I, hace referencia a las familias y a los géneros. Además, una introducción con información general sobre la clasificación y la nomenclatura botánica, claves de aproximación a las familias, descripciones de 120 familias y 552 géneros, un glosario de términos, y una descripción de los aspectos técnicos que se deben considerar para la colección de especímenes botánicos. Casi 2000 fotografías ilustran este tomo.

El Tomo II, incluye la descripción de 324 especies de árboles representativas del Ecuador. Presenta la lista por nombres comunes y científicos de las principales especies usadas en el Ecuador. Más de 1300 fotos ilustran este tomo.

La indagación contenida en los dos tomos incluye información técnica y general, que será útil para todo el público, pero especialmente para botánicos, biólogos, ecólogos, naturalistas, forestales, biotecnólogos, zoólogos, especialistas y aficionados de las ciencias biológicas.

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Num.8-2017 | Quántika: un laboratorio de física de bolsillo

La portabilidad de la tecnología permite ser un profesor innovador.

Gustavo Eduardo Salgado Enríquez   

Facultad de Ingeniería en Ciencias Agropecuarias y Ambientales

eduardosalgado6@gmail.com

Quántika es un emprendimiento, su objetivo es mejorar la calidad de la educación en países en vías de desarrollo, por medio de herramientas y técnicas basadas en dispositivos móviles para la enseñanza de la física.  Se usa las aplicaciones en Android, para recolectar y procesar datos provenientes de los sensores que se encuentran en los teléfonos celulares inteligentes y tabletas. En experimentos de laboratorio de física, incluyendo el diseño de experiencias que puedan realizarse, tanto en laboratorios tradicionales como fuera de ellos. Este emprendimiento, tuvo sus orígenes como proyecto ganador de los concursos de y el Talentos Científicos, organizados por el MCPEC y el Senescyt, por lo cual recibió acompañamiento en incubación y fue objeto de estudios de mercado, de factibilidad, de impacto social, de innovación y de sostenibilidad. La ventaja de que los estudiantes puedan realizar experimentos con sus propios teléfonos permite a éstos confrontar por sí mismos sus conocimientos; con los resultados de sus medidas y aprender física con la observación de su entorno cotidiano, a la vez permite implementar laboratorios de bajo coste, en centros con gran número de estudiantes o bajo presupuesto. El propio dispositivo, facilita la comunicación entre los estudiantes, facilitando el intercambio de archivos, imágenes, entre otros. Los resultados preliminares muestran, que el uso de los dispositivos móviles; incrementa el interés de los estudiantes por la física, facilita su comprensión conceptual, aumenta el trabajo autónomo y favorece el intercambio de resultados.

Según el primero y el segundo Estudio Regional comparativo de la Calidad de la Educación en el Ecuador, realizado por el Laboratorio Latinoamericano de Medida de la Calidad Educativa – Llece [Treviño, 2010], el Ecuador ha ocupado los últimos puestos en lo que respecta a Matemáticas y Ciencias, . En dicho estudio se indica,  que los factores asociados a este resultado, tienen que ver con la falta de utilización de experiencias prácticas;  que ayuden a comprender mejor los conceptos,  tanto científicos como matemáticos.

Lastimosamente,  los programas de dotación de laboratorios en las escuelas y colegios fiscales del país;  fue un estrepitoso fracaso, habiendo derrochado ingentes cantidades de dinero y no concretando en la construcción laboratorios de ciencias y matemáticas [Vogt, P. and Kuhn, J. 2012].

Con este derrotero en mente, un grupo de emprendedores ecuatorianos creó el programa científico Quark, un laboratorio virtual de física basado en Visual Basic de Excel,  que simulaba la recolección de datos en diversos experimentos de física clásica. Fueron varios los colegios que adquirieron este software, el cual tenía la ventaja de poseer una llave encriptada,  para cada usuario institucional, con el objetivo de que no sea pirateado. Pero el desarrollo de nuevas herramientas y difusión de la manera de copiar (hackearlo), hizo que este emprendimiento no prosperara.

Este laboratorio virtual, sirvió para realizar estudios de impacto de  las nuevas tecnologías en el aula, es así que se realizaron los primeros diseños experimentales para estudiar el efecto de este tipo de herramientas en el aprendizaje de los  estudiantes. Los resultados fueron prometedores y auguraban un éxito en el uso de herramientas computacionales, para el mejoramiento de la calidad de la educación.

Con este mismo enfoque, existieron varios programas computacionales, inclusive de corte gratuito, pero que no cumplían las expectativas de los estudiantes y los docentes, especialmente porque no se tomaba en cuenta, los desafíos que implica ser nativos digitales y usuarios consuetudinarios de avanzadas tecnologías.

Cuando el Ministerio Coordinador de la Producción, Empleo y Competitividad (MCCPEC),  abrió los concursos de emprendimientos, se presentó una versión actualizada del programa Quark, su nombre fue “Quántika, laboratorio virtual de física”, un software que simula experiencias de laboratorio de física, mediante la utilización del lenguaje Modellus, especializado en modelar diversas situaciones físicas. El objetivo de esta primera fase de Quántika, fue mejorar la calidad de la educación y estaba dirigido para ser usado en escuelas y colegios fiscales,  tanto del Ecuador, como de países en vías de desarrollo de Latinoamérica, África y Asia. Como este emprendimiento fue ganador, entró en un proceso de incubación y se realizaron estudios de factibilidad de mercado, estudios de logotipo, estudios legales y financieros que mostraban que este emprendimiento era patentable en el extranjero. Lastimosamente era fácilmente copiable por expertos.

Una segunda fase del emprendimiento “Quántika”, tuvo que ver con la imbricación de sensores electrónicos para la obtención de datos de experiencias de laboratorio de física, en esta fase se trabajaron diversas propuestas pedagógicas con laboratorios de bajo costo.

La mejor propuesta fue la inclusión de los teléfonos celulares inteligentes,  con el programa original de laboratorio virtual, lo que resultó que el emprendimiento Quántika, se orientara hacia el desarrollo de un hardware para la utilización de los móviles en el laboratorio y en el desarrollo y utilización de las aplicaciones;  que de forma gratuita se las puede bajar de Google Apps. Aquí es donde el emprendimiento se une al esfuerzo de la empresa Google en promover el desarrollo de la ciencia, por medio de las aplicaciones del Journal Science de Google.

De esta manera, se logró desarrollar un emprendimiento que ayude a mejorar la calidad de la educación del país, sea interesante para los jóvenes y no sea hackeable, ya que el software se ofrece de forma gratuita, pero el laboratorio Quántika es un conjunto de circuitos que sirven de interface entre la aplicación computacional y el teléfono celular inteligente.

La imbricación de una aplicación gratuita, con un procesador de alta capacidad de cómputo que los la mayoría de estudiantes llevan en su bolsillo, permitió acortar la brecha entre el conocimiento académico (abstracto) y a veces reservado de la investigación, y una relación contextualizada de con uno de los artefactos de mayor presencia e impacto entre los jóvenes de hoy.

De esta manera,  se está logrando implementar una empresa de base tecnológica (I+D+i) dedicada al desarrollo de laboratorios científicos y proyectos multidisciplinarios con énfasis en ciencias y de bajo costo, de utilización en colegios y universidades.

La implementación y pruebas en campo del Laboratorio Quántika, fueron llevadas a cabo en los Laboratorios del Centro de Física de la Universidad Central del Ecuador, con estudiantes de la asignatura de Física I de la Facultad de Ciencias Químicas, quienes realizaron las mediciones correspondientes,  a las prácticas de laboratorio de física.

Métodos

Para la implementación del Laboratorio Quántika con estudiantes universitarios, se utilizaron diversas aplicaciones, que permiten registrar los valores medidos por los sensores de los teléfonos celulares inteligentes, en particular se utilizó la aplicación gratuita Androsensor, que registra los datos y posibilita descargar en una computadora y analizar con el programa Origin Pro, que genera gráficos de alta calidad y análisis de los datos recopilados.

Sensores que poseen los teléfonos celulares inteligentes.

Para experiencias de mecánica clásica avanzada, se utilizó la aplicación iMeca, especializada en registrar y analizar valores provenientes del acelerómetro de los teléfonos móviles. Las prácticas tuvieron que ver con temas de cinemática y dinámica de un sólido rígido, movimiento relativo y mecánica lagrangiana.

La aplicación Audia y Sensor Mobile, fueron ideales para prácticas relacionadas con ondas y sonido. Para prácticas de mecánica se utilizó el sensor Kinetics, que mide todas las componentes de las magnitudes vectoriales según los tres ejes, x,y,z orientados como si estuvieran dibujados sobre la pantalla del celular.

Las principales ideas de las prácticas de laboratorio con teléfonos celulares inteligentes se tomaron de revistas científicas de física, en particular de la columna iPhysLab que aparece mensualmente en la revista The Physics Teacher [Vogt, P. and Kuhn, J. 2012], también de los artículos relacionados con teléfonos inteligentes publicados en el American Journal of Physics [Vogt, P. and Kuhn, J. 2013] y en el European Journal of Physics.

Datos para analizar el movimiento pendular.

Por el momento, el Laboratorio Quántika, posee tres módulos: mecánica, ondas y electromagnetismo, que están relacionados con el tipo de sensor presente en los teléfonos celulares inteligentes.

Para el módulo de mecánica, se utilizó el sensor de aceleración o acelerómetro, que son un conjunto de capacitores variables, con placas planas paralelas, cuyo efecto es similar al de una masa montada sobre un sistema de resortes, de tal manera que cuando el teléfono celular se acelera, cambia la distancia entre las placas paralelas, produciéndose una variación en la intensidad de corriente que atraviesa el condensador, cuyo efecto equivale a comprimir un resorte. A partir de esta variación de intensidad y luego de su calibración, con el software, se puede determinar la aceleración o fuerzas.

Con este módulo, se realizaron prácticas de laboratorio relativas a cinemática, dinámica, energía, rozamiento, impulso y cantidad de movimiento. El kit de Quántika para estos experimentos, consta de una regla de madera y un sujetador diseñado para colocar el teléfono sobre la regla, este dispositivo sujetador fue diseñado con este objetivo y realizado en una impresora 3 D.

Para este módulo, también se utilizó el sensor giroscópico, que está hecho de cerámicas piezoeléctricas, ubicadas en ejes perpendiculares, que si bien sirven para orientar la posición del teléfono, para este caso sirve,  para obtener datos que  se usa para el estudio de péndulos y del comportamiento de sistemas oscilantes en general.

Para el módulo de ondas, se utilizó el micrófono del celular, el cual sirvió para medir la velocidad del sonido en el aire, medir la frecuencia de un objeto en movimiento (efecto Doppler).

Para el módulo de electromagnetismo, se usó el magnetómetro incorporado en los celulares, el cual utiliza la fuerza de Lorentz, con el que se puede medir el campo magnético [g] de diferentes imanes, el efecto Hall, la intensidad, dirección, dependencia con la distancia y suma de campos, así como estudiar la variación del campo magnético, generado por una espira al variar distintos parámetros del sistema (distancia al centro, intensidad).

Actualmente, se encuentra en fase de desarrollo el producto estrella del Laboratorio: un osciloscopio que genera señales a partir de un circuito electrónico, conectado a un teléfono celular, cuyo precio de venta es una tercera parte de los osciloscopios para uso de laboratorio que existen en el mercado (v.g. Phywe).

El laboratorio Quántika, consta de un kit con los sujetadores par el celular, una regla de madera, una guía impresa para el profesor y las hojas para que los estudiantes trabajen con los distintos módulos. Un componente clave del laboratorio Quántika, es la capacitación para el uso de las aplicaciones, tanto a los profesores, como a los estudiantes. Como primer paso, este paquete se ofrece para prácticas de estudiantes de colegio.

Teléfono en el montaje para el laboratorio.

Para concluir se señala que, el Laboratorio Quántika es prometedor para su uso en varias carreras de ciencias tales como: Física, Matemáticas, Química, Geología y Biología, así como en todas las carreras de ingeniería, ya que el potencial de estos dispositivos se multiplica y el desarrollo de las aplicaciones va cada día en aumento, además si se observa el precio de estos aparatos disminuye y su disponibilidad crece exponencialmente en todo el mundo.

Resultados

El Laboratorio Quántika, ganó el concurso de emprendimientos tecnológicos organizado por el Ministerio Coordinador de la Producción, Empleo y Competitividad en su primera versión como software de laboratorio virtual para colegios, posteriormente se determinó que era conveniente desarrollar un kit con implementos desarrollados en impresoras 3D, así mismo se ofrece un hardware para el usuario y se oferta unacapacitación sobre la utilización del software libre que se encuentra en Google Play.

Como empresa, Quántika ha desarrollado un osciloscopio de baja intensidad como producto estrella, el mismo que es ofrecido a colegios y universidades, para la realización de prácticas de física. Al utilizar los teléfonos inteligentes de los propios estudiantes, los precios de los productos son altamente competitivos, pudiendo en precios con marcas extranjeras de laboratorios de física, que se encuentran posicionadas en el mercado desde hace varios años.

Otro punto importante del Laboratorio Quántika, es la calidad de la salida de los datos, ya que el uso de aplicaciones específicas para este fin ha hecho que se obtenga una calidad muy alta en los gráficos y resultados que arroja las pantallas digitales de los teléfonos celulares actuales.

En el transcurso de las experiencias de laboratorio realizadas, se utilizó un diseño experimental de dos grupos, uno fue el grupo experimental que trabajó las prácticas con los teléfonos celulares y el otro un grupo control sin uso de teléfonos celulares en las prácticas. A ambos grupos se les aplicó un pretest y un post-test referidos a habilidades de los temas de física tratados, el análisis de los Anova y de las regresiones pre y post-test, muestran una diferencia significativa (positiva) de 15% ± 5% relativa a un mayor desarrollo de habilidades definidas en el syllabus de Física.

Referencias

  1. Treviño, E. et al. (2010). Factores asociados al logro cognitivo de los estudiantes de América Latina y el Caribe. Unesco-Llece.
  2. Vogt, P. and Kuhn, J. (2012). Phys. Teach. 50, 182
  3. Vogt, P. and Kuhn, J. (2012). Phys. Teach. 50, 439-440
  4. Vogt, P. and Kuhn, J. (2013). Phys. Teach. 51, 182

 

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Num.8-2017 | Abstract English Version

REDUCTION OF THE ENVIRONMENTAL IMPACT OF MILK INDUSTRY ORGANIC WASTE BY MEANS OF VALORIZATION OF WHEY

Thirty one percent of milk production in Ecuador is used to make cheese (Villegas, 2013).  Of the raw milk used for cheese, between 80-90% is whey, a residual product of the milk industry which has various nutritional characteristics, retaining an estimated 50-55% of all the nutrients of raw milk.  In addition, whey has a high organic load, reaching almost 35 kg of biochemical oxygen demand (BOD) per 100 liters of milk (Valencia y Ramírez, 2009).  Therefore,  this waste product requires pre-treatment prior to discharge to natural water bodies, thus generating high costs for the milk industry.  Because of its chemical composition, whey can be used as a raw material for production of useful substances for the industry in general,  such is the case for prebiotics (for example lactic acid, galacto-oligosaccharides (GOS)) and functional food products that have reported benefits for human and animal health.  This work aims to determine the value of whey as a prime material in the production of lactic acid, GOS and functional fermented beverages by using kefir granules.


 QUÁNTIKA: A POCKET PHYSICS LABORATORY

The Quntica enterprise is described, whose objective is to improve the quality of education in developing countries, by means of technical tools based on mobile units to teach physics.  Android applications are used to collect and process data from sensors which are found in intelligent cell phones and tablets for physics lab experiments, including the design of experiences that can be done both inside and outside traditional laboratories.

This enterprise originated as a winner of competitions and scientific talent organized by MCPEC and SENESCYT, as a result of which it received start-up support and was the subject of market, feasibility, social impact, innovation, and sustainability studies.

The advantage that students can do experiments with their own phones, allows them to confront their knowledge themselves, with the results of their measurements and to learn physics through observation of their daily environment, while allowing implementation of low-cost laboratories, in educational centers with large numbers of student or low budgets.  The device itself facilitates communication between students, facilitating the exchange of files and images, and other information.

The preliminary results show that the use of mobile devices increases student interest in physics, facilitates conceptual comprehension, increases independent work, and favors the exchange of results.


“EDUPRODUCTIVE” UNITS:  THE AGROINDUSTRIAL ENGINNERING DEPARTMENT MODERNIZES

Technology is developing faster than ever, releasing a series  of innovations and advances that have surprised the world.  The use of the internet, a basic tool for application of tecnhology, has made service to humanity possible in a thousand ways, reducing investment costs and time and guaranteeing the effective use of any product offered by the market.  To speak of technology is to refer to development, transformation, and globalization.   Applying technology in production systems guarantees semi-elaborate products that are pathogen-free,  offering consumers products that guarantee care and protection of health, and integrated development; these must be products that are appropriate for consumption, with an added value that is easy as well as economical to access.  This is what the “eduproductive”  units of the department of agro industrial engineering of the Universidad Técnica del Norte are developing. ¿Who doesn’t want to have a safe place where one can obtain their basic food products such as cheese, yogurt, “biscochos”, jams, and “dulce de leche”, with no preservatives which threaten people’s health?

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Num.5-2015 | Decenio Internacional para la Acción “El agua fuente de vida” 2005 – 2015

Decenio Internacional para la Acción “El agua fuente de vida” 2005 – 2015

Sania Ortega
Docente FICAYA
smortega@utn.edu.ec

Dada la magnitud de la tarea, en diciembre de 2003, la Asamblea General de las Naciones Unidas proclamó, a través de su resolución A/RES/58/217, el período 2005-2015 Decenio Internacional para la Acción «El agua, fuente de vida». El Decenio comenzó oficialmente el 22 de marzo de 2005, Día Mundial del Agua. La declaración de este período pone en alerta al mundo sobre la importancia de conservar el líquido vital que asegura la calidad de vida de los ecosistemas y todos los organismos que se desarrollan en él.

¿Pero por qué el agua?
Simplemente porque sin él se pondría en riesgo la vida. La problemática que circula en cuanto a la disminución del líquido vital en ciertos lugares del mundo se evidencia por los reportes de organizaciones y centenares de personas que han encendido alertas permanentemente. Según el Informe de las Naciones Unidas sobre el desarrollo de los recursos hídricos en el mundo, en el 2050, al menos una de cada cuatro personas vivirá en un país con escasez crónica o recurrente de agua, reporte que toma en cuenta al continuo crecimiento de la población que conllevará a un enorme aumento del consumo de agua y de la generación de residuos.

De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud, cada día mueren alrededor de 3 900 niños a causa del agua sucia y de la falta de higiene. Cuatro de cada diez personas en el mundo carecen de acceso a una simple letrina y casi dos de cada diez no tienen acceso a una fuente segura de agua potable. La escasez, la baja calidad del agua y un saneamiento deficiente afectan negativamente a la seguridad de los alimentos, agravando las situaciones de hambre y malnutrición sobre todo en los países más pobres.

El cambio climático y los desastres naturales relacionados con el agua como inundaciones, tormentas tropicales y tsunamis, también tienen un impacto importante sobre el desarrollo de las especies y ecosistemas vulnerables al cambio.

Publicaciones en el Centro de documentación de Naciones Unidas
sobre agua y saneamiento.
Foto: http://www.un.org/spanish/waterforlifedecade/background.
shtml

¿Cuál fue el gran desafío del Decenio?
Dirigir la atención hacia políticas y actividades proactivas que garanticen a largo plazo una gestión sostenible de los recursos hídricos, en términos tanto de calidad como de cantidad, y que incluyan medidas de mejora del saneamiento. Para lograr los objetivos del Decenio se requirió el compromiso, cooperación e inversión por parte de todos los agentes involucrados durante, no solo el decenio 2005-2015, sino más allá.

Para mayor información de la campaña, programas y publicaciones, visitar: www.un.org




Num.5-2015 | Presentación Carrera de Ingeniería en Recursos Naturales Renovables

Presentación Carrera de Ingeniería en Recursos Naturales Renovables

Ing. Jorge Granja
Coordinador Ingeniería en Recursos Naturales Renovables
cirnr@utn.edu.ec

Estudiantes de la Carrera durante una salida de campo
Foto: Gladys Yaguana

La carrera de Ingeniería en Recursos Naturales Renovables fue creada mediante Resolución del Honorable Consejo Universitario, el 28 de Octubre de 1996. Nació para atender el requerimiento de profesionales que a través de sus conocimientos contribuyan a la solución de problemas relacionados con la degradación de los recursos naturales, en áreas socialmente deprimidas en la Región
Norte del Ecuador.

Misión de la Carrera: Formar profesionales éticos, líderes y emprendedores contribuyendo al desarrollo sustentable y sostenible.

Visión de la Carrera: Ser el referente principal del país en la formación de talentos humanos para el manejo de los recursos naturales renovables.

Perfil Profesional: El accionar del ingeniero en Recursos Naturales Renovables, se ajusta a las necesidades del Plan Nacional de Buen Vivir y las Agendas Zonales, en lo relacionado con el manejo sostenible de los recursos. Posee valores éticos, conocimientos y habilidades para desenvolverse en el ámbito público y privado.

Proyectos de Investigación

“BONDADES MEDICINALES Y NUTRICIONALES DE LA JÍCAMA Y ESTUDIO ETNOBOTÁNICO DE PLANTAS MEDICINALES EN LA PROVINCIA IMBABURA”.

“TRATAMIENTO DE SUELOS CONTAMINADOS CON HIDROCARBUROS, CON BACTERIAS ANTÁRTICAS EN LA ESTACIÓN CIENTÍFICA PEDRO VICENTE
MALDONADO”.

“ESTUDIO DE LA DINÁMICA POBLACIONAL Y ADAPTACIÓN AL CAMBIO CLIMÁTICO DE MICROORGANISMOS ACUÁTICOS DE LOS CUERPOS DE AGUA DULCE EN LA ISLA DEE,
ISLAS SHETLAND DEL SUR”.

“ESTUDIO DE LA DINÁMICA POBLACIONAL DE LÍQUENES Y SU ADAPTACIÓN AL CAMBIO CLIMÁTICO EN LA ZONA ANTÁRTICA ECUATORIANA, ISLAS SHETLAND DEL SUR”.

“MANEJO SOSTENIBLE DE LOS LAGOS DEL NORTE DEL ECUADOR BAJO LAS CRECIENTES ACTIVIDADES ECONÓMICAS Y EL CAMBIO CLIMÁTICO”.

Proyectos de Vinculación

  • “REFORESTACIÓN CON ESPECIES NATIVAS EN COMUNIDADES Y ÁREAS DE ACCIÓN DE LA UNIDAD EDUCATIVA A DISTANCIA DE IMBABURA (UNEDI).

Modalidad Presencial – Campus Matriz
Av. 17 de Julio 5-21 y Gral. José María Cordova
email: cirnr@utn.edu.ec
www.utn.edu.ec/ficaya/carreras/recursos




Num.5-2015-Art.4 | Evaluación de la calidad y cantidad de agua de las juntas de agua potable del cantón Montúfar – Carchi

Evaluación de la calidad y cantidad de agua de las juntas de agua potable del cantón Montúfar – Carchi

Vanessa Chiles
Estudiante FICAYA / Recursos Naturales Renovables
glendavane@hotmail.com

Casi dos millones de personas se mueren al año por falta de agua potable. Es probable que en 15 años la mitad de la población mundial viva en áreas en las que no habrá suficiente agua para todos (Vargas, 2014; BBC, 2015).

Junta Administradora de Agua Potable de San Cristobal Alto.
Sector Las Tres Lagunas
Foto: Vanessa Chiles

Según datos del Banco Mundial, el desfase entre oferta y demanda de agua se multiplicó por cinco durante el siglo XX y se pronostica que, de aquí en adelante, el reclamo se duplicará cada 20 años. El 45% de la población mundial carece de acceso directo al agua potable o su calidad es deficiente. La creciente necesidad de llegar a un equilibrio hidrológico que asegure el abasto suficiente de agua para la población se logrará armonizando la disponibilidad natural con las extracciones del recurso, mediante el uso eficiente del agua.

El Ecuador dispone de abundante cantidad de agua, pero distribuida de manera irregular. La cobertura de agua potable ha aumentado en los últimos años; sin embargo, en las comunidades
rurales existe una baja calidad, ineficiencia en el servicio y una inadecuada recuperación de costos (Da Ros, 1995).

En 2013, el Gobierno Autónomo Descentralizado del Cantón Montúfar, en la Provincia del Carchi propuso realizar un estudio sobre la calidad y cantidad de agua para consumo humano, que está a cargo de 34 Juntas Administradoras de Agua Potable (JAAP). La información fue útil para solucionar problemas existentes en la entrega de agua en las siete parroquias rurales del cantón.

La investigación se efectuó durante un año, en el período enero-diciembre 2014, con el fin de Evaluar la calidad y cantidad de agua de las Juntas Administradoras de Agua Potable del cantón, para diseñar un Plan de mejoramiento y aprovechamiento adecuado.

Los objetivos fueron

  1. Caracterizar los componentes bióticos, abióticos y socioeconómicos del sitio de estudio.
  2. Evaluar la cantidad y calidad de agua en relación con los valores establecidos en la norma INEN 1108 de agua potable;
  3. Diseñar un plan de mejoramiento y aprovechamiento adecuado de agua potable.
  4. Socializar el plan a los beneficiarios.

Con la colaboración activa de los miembros de las directivas de cada sistema, se realizó el inventario de las Juntas, fuentes de agua y ubicación de los sistemas que abastecen de agua potable.

Los resultados obtenidos permitieron generar la zonificación ecológica e hidrológica, fundamentales para un adecuado manejo de los recursos naturales e hídricos. Sobre esa base se propuso el
plan de mejoramiento y aprovechamiento adecuado, que consta de cuatro programas, ocho subprogramas con sus respectivos proyectos y medidas recomendadas.

La implementación y la adopción de soluciones sostenibles actualmente está contribuyendo con el bienestar de la población a través de la optimización de la calidad y cantidad de agua.

Unicef en mayo del 2015 informa que cerca de 1000 niños mueren todos los días a causa de enfermedades diarreicas asociadas con agua potable contaminada, saneamiento deficiente o malas prácticas de higiene. http://www.unicef.es

Captación de la Junta Administradora de Agua Potable
de Chután Alto
Foto: Vanessa Chiles

El estudio comprendió

– Caracterización del área de estudio: componentes bióticos, abióticos y socioeconómicos

La información se recopiló mediante recorridos de campo y observación in situ; encuestas a las personas encargadas del sistema de abastecimiento y usuarios; e, información secundaria procedente del INEN, INEC, INAMHI, IGM, SNI, PDOT Cantón Montúfar y SENPLADES. Se generó información básica sobre: flora, fauna, clima, uso actual del suelo, pendientes del terreno, cobertura vegetal, población, servicios básicos, educación, salud, actividad económica y aspectos culturales.

– Inventario de Juntas, fuentes de agua y ubicación de los sistemas de abastecimiento

Se efectuó de manera participativa de acuerdo con el cronograma establecido. Como resultado se elaboraron Mapas de Ubicación de los sistemas correspondientes a las JAAP, puntualizando cada una de las fuentes y sistemas.

– Análisis para determinar la calidad del agua

Los resultados de los análisis físicoquímicos y microbiológicos realizados en el laboratorio de EPMAPA (Bolívar), que utilizó parámetros y métodos establecidos según la normativa vigente (INEN1108).

Las muestras para los análisis físicoquímicos se tomaron en envases de un litro; y, para los microbiológicos, en envases estériles de 100 ml; en cada caso, tanto en la captación, planta de tratamiento y red de distribución de cada uno de los 34 sistemas. En cada muestra se colocó una etiqueta con la respectiva identificación, registro de campo, cadena de custodia y se verificó que los envases estén perfectamente cerrados. Se mantuvo los recipientes a una temperatura de 4°C durante el tiempo de su traslado hasta el laboratorio (como lo recomienda American Public Health Asociation, APHA; American Water Works Asociation, AWWA; y Water Pollution Control Federation, APCF 1992.

Un análisis elemental de biomasa permite calcular la cantidad de CO2 capturado de la atmósfera a través de la fotosíntesis durante su crecimiento. Con este dato, se puede calcular la contribución de las parcelas en la mitigación del cambio climático.

– Métodos para evaluar la cantidad de agua

La determinación y cálculo de la cantidad de agua se hizo con el molinete hidráulico digital o por aforo directo, dependiendo del caudal y de las condiciones topográficas.

Método de molinete

Se utilizó el molinete The global water flow probe 800-876-1172 cuando el caudal y las condiciones topográficas del lugar fueron adecuadas (profundidad y velocidad del río). Se seleccionó un tramo del río o quebrada lo más uniforme posible y se realizaron tres mediciones en cada punto para mayor confiabilidad de los datos. En concordancia con lo propuesto por Hudson (1997), para el cálculo se aplicó la siguiente fórmula:

Q=V*A

Dónde:
Q= Caudal
A= Área de la sección
V= a + bn (velocidad del agua en m/s)
n= Número de revoluciones/s

Método de aforo directo

Usado para caudales pequeños o donde no se puede utilizar el molinete. Con un recipiente debidamente calibrado en litros se hizo hasta cuatro repeticiones para tener mayor precisión. Para los cálculos se aplicó la siguiente fórmula:

Q = V / t

Dónde:
Q = Caudal en litros por segundo, l/s
V = Volumen en litros, l
T = Tiempo en segundos, s

Cálculo de demanda hídrica

Para estimar las condiciones actuales y futuras de demanda de agua, se aplicó la siguiente fórmula:

Pf=Pa (1+n)r

Dónde:
Pf = Población futura
Pa = Población actual
N = Tasa de crecimiento
R = Años a los que se proyecta la población

– Elaboración del Plan de Mejoramiento y Aprovechamiento adecuado

Se realizó teniendo en cuenta los resultados obtenidos en los análisis de laboratorio y, las opiniones de los usuarios y miembros de las directivas.

Se identificaron los programas de manejo y las actividades relevantes para ejecutar acciones que permitan cumplir con los objetivos del Plan, mismo que fue socializado a los beneficiarios mediante un taller participativo al que asistieron los actores involucrados.

Aspectos Importantes

La vegetación nativa ha disminuido en las zonas media y baja de las microcuencas, debido principalmente al avance de la frontera agrícola, sin embargo, aún existen remantes de bosque natural en pendientes muy inclinadas.

Las especies de mamíferos, más representativas, resultaron ser el Lycalopex culpaeus Molina., (lobo de páramo), Mustela frenata Lichtenstein., (chucuri), Didelphis albiventris Lund., (raposa),
Conepatus semistriatus Boddaert., (zorrillo), Sylvilagus brasiliensis L., (conejo silvestre) y Coendou quichua Thomas., (erizo)

Entre las aves más conocidas se encontraron: Accipiter sp., (gavilán), Penelope montagnii Bonaparte., (pava de monte), Turdus serranus Tschudi., (chiguaco), Pyrocephalus rubinus Boddaert., (pájaro brujo) y Ensifera ensifera Boissonneau., (quinde).

En relación con el componente abiótico, el cantón Montúfar presenta dos tipos de climas: clima ecuatorial de alta montaña y ecuatorial mesotérmico semihúmedo; su presencia explica la variedad
de formaciones vegetales, de flora y de fauna; y, por lo tanto, su incidencia en la calidad y cantidad de agua. Los meses que registran la mayor precipitación son abril y noviembre. La temperatura oscila entre 6°C a 12°C. El suelo se ubica dentro de los órdenes entisoles, inceptisoles y mollisoles.

Se identificaron zonas ecológicas e hidrológicamente homogéneas, que permiten hacer una intervención sobre los recursos naturales de forma sostenible.

Se estableció cinco áreas ecológicas: protección, agroforestal, producción agropecuaria, forestal productora y protectora, producción agropecuaria para conservación y restauración ecológica; y, tres áreas de zonificación hidrológica: de recarga hídrica, de protección y de restauración.

Calidad de agua. Se determinó que en el 70% de las JAAP los parámetros físico-químicos se encuentran dentro de las normas establecidas (INEN 1108 y TULSMA); a diferencia de los análisis microbiológicos que indican contaminación por coliformes totales y fecales con presencia de Escherichia coli

En cuanto a la coloración de las muestras se detectó la presencia de color amarillo, en el agua que administra la Junta de Fernández Salvador.

De acuerdo con los análisis de laboratorio es posible que se deba al contenido de manganeso; al igual que el hierro causa manchas rojizas y cafés que se acumulan en los tubos de cañería.

Se determinó la presencia de altos contenidos de hierro en el agua que entrega la Junta Administradora de Agua Potable de Huaquer, a pesar de que a la fecha del estudio ya se había subido la captación aproximadamente 200 m más arriba del sitio en que se encontraba anteriormente.

En alrededor del 50% del agua potable que administran las Juntas en estudio, se evidenció la presencia de coliformes fecales en niveles superiores a los permitidos por la Norma INEN 1108 (< 2 UFC/100ml). Después de analizar los resultados de este parámetro, se planteó la necesidad de buscar posibles soluciones ya que la contaminación del agua por coliformes fecales representa un problema de salud para las personas que la consumen, ya que indica un alto riesgo de adquirir enfermedades entéricas.

El 72 % de las Juntas Administradoras de Agua Potable no cumplían la norma respecto del cloro residual o no usan la cantidad recomendada para el agua tratada. Asimismo, aunque se clora el agua en la planta de tratamiento en la red no se mide cloro residual y en algunos ya no se registra ningún valor al final de la entrega al usuario, poniendo en riesgo la salud de la población que la consume.

Cantidad de agua. Al analizar el consumo y el índice de crecimiento poblacional dentro de los próximos 25 años, la zona de estudio no presentará déficit de agua en los próximos años.

Este dato proyectado fue concordante con los resultados obtenidos en el estudio: Estado situacional del Ecuador en cuanto al manejo de los recursos hídricos realizado por la Secretaria Nacional del Agua en 2011.

El consumo de agua estimado en la zona de estudio fue de 50 l/hab/día en la zona rural; y, 120 l/hab/día, en la urbana, valores comparables con estudios similares realizados por el INEC en 2012 y los de Análisis estadístico de la distribución de los servicios básicos de cada provincia a nivel nacional efectuado por Matamorros y Sandoya en al año 2000.

Una proyección a futuro que calculó el estudio demuestra que ¡¡¡dentro de los próximos 25 años, “el cantón no tendrá déficit del líquido vital”.

Conclusiones

Aunque la vegetación nativa ha disminuido en las zonas media y baja de las microcuencas; la diversidad florística aún es amplia. Esa diversidad de flora es importante conservar para el mantenimiento de los caudales de agua.

Es necesario un adecuado mantenimiento de las plantas de tratamiento, como la de Cumbaltar y San Cristóbal, para mejorar los niveles de calidad del agua potable entregada a los usuarios.

El 44% de las Juntas Administradoras de Agua Potable, sobrepasan el límite establecido por la Norma 1108 para coliformes fecales, por lo que se plantea la necesidad de mejorar el tratamiento del
agua y realizar una correcta cloración para evitar riesgos en la salud de los habitantes.

Las actividad económica prevalente entre los miembros de la Juntas son agropecuarias en la modalidad de jornal o peón lo que repercute en el pago oportuno de las tarifas por concepto de agua potable ya que son personas de bajos ingresos.

La implementación del plan de mejoramiento y aprovechamiento adecuado, consta de cuatro programas que permitirán la adopción de soluciones sostenibles que contribuya al bienestar de la población y optimicen la calidad y cantidad de agua.

La socialización del Plan de mejoramiento y aprovechamiento adecuado, contó con la participación activa del Gobierno Autónomo Descentralizado del Cantón Montúfar y las directivas de las Juntas Administradoras de Agua Potable, adoptándolo como un instrumento para poner en práctica los programas, subprogramas y proyectos, con el fin de dotar agua segura en cantidad y calidad a la población.

Los resultados del estudio son de suma importancia para al Gobierno Autónomo Descentralizado del Cantón Montúfar, que conociendo el crecimiento poblacional y la cantidad de agua disponible podrá tomar medidas correctivas a través de la implementación de las ordenanzas necesarias.




Num.5-2015-Art.3 | Optimización de sistemas de tratamiento de aguas residuales

Optimización de sistemas de tratamiento de aguas residuales

Gonzalo Andrés Farinango
Estudiante FICAYA / Recursos Naturales Renovables
andres_v88@hotmail.es

Tratamiento terciario con humedales en la planta de tratamiento
Número 4 Huaycopungo Norte
Foto: Gonzalo Andrés Farinango

La planta de tratamiento de aguas residuales de Huaycopungo Norte es una de las 11 plantas de tratamiento biológico implementadas por el Gobierno Municipal de Otavalo en el sector del Lago San Pablo. Esta planta de tratamiento está compuesta de pre-tratamiento: rejillas y caja de captación; tratamiento primario: tanque sedimentador; tratamiento secundario por medio de un filtro anaerobio de flujo ascendente; y, tratamiento terciario para remoción de nutrientes, por medio de humedales de flujo superficial. El tratamiento de los lodos removidos de los procesos se realiza mediante lechos de secado.

El objetivo general de este trabajo constituye en analizar y recomendar criterios de optimización en la operación de sistemas de tratamiento de aguas residuales de la Planta N°4 Huaycopungo Norte, para un eficiente proceso de depuración y reutilización del efluente.

El estudio comprendió

  1. Visitas de campo para valorar las condiciones físicas de los sistemas de tratamiento y para revisar el registro de mantenimiento de las unidades.
  2. Estudio del crecimiento físico de la especie de Eichhornia crassipes Mart., (Jacinto de agua) en los humedales artificiales. Para ello se depositó plantas etiquetadas en cuadrantes distribuidos a lo largo de cada estanque, se analizó el crecimiento de las plantas, se registró el peso durante 21 días y se graficaron los promedios de crecimiento del lechuguín, estableciendo la capacidad de carga operacional y rendimiento máximo de la biomasa.
  3. Muestreo y análisis de calidad de agua residual que interviene en cada fase de tratamiento. Se utilizó un Ecokit portátil para medición de los siguientes parámetros: pH, temperatura, conductividad, STD. Mediante el análisis de muestras en un laboratorio certificado se determinó el nivel de sólidos, DBO (demanda bioquímica de oxígeno), DQO (demanda química de oxígeno), amoniaco, nitratos, nitritos, fosfatos, sulfuros, metales pesados, y coliformes a la entrada de la planta (afluente) y a la salida del sedimentador (efluente), filtro y descarga, y, se lo comparó con la normativa vigente.
  4. Con base en los resultados se desarrolló estrategias recomendadas para optimizar el funcionamiento de la planta de tratamiento desde una perspectiva sustentable.

    Eichhornia crassipes. – lechuguín
    Foto: Gonzalo Andrés Farinango

Evaluación de las condiciones de los sistemas

  1. Condiciones físicas de los sistemas de tratamiento y su mantenimiento.
    Al inicio del estudio, la planta estaba físicamente en buen estado, pero con mal mantenimiento:
    • El tanque sedimentador se encontró rebosando.
    • El manejo de lodos de sedimentadores y filtros se hacía de modo improvisado.
    • El flujo de agua por el filtro anaerobio detenido.
    • El lechuguín se había acumulado exageradamente, impidiendo el buen funcionamiento del tratamiento terciario. Con la participación de operarios del Municipio de Otavalo se realizó la limpieza de rejillas, caja de captación del afluente y brazos distribuidores del caudal.
    • Mantenimiento del tanque sedimentador y filtro anaerobio; mediante bombeo se extrajo los lodos acumulados.
    • Cosecha del exceso de lechuguín de agua propagado en los estanques.
    • Limpieza de los lechos de secado.
    • Limpieza general exterior.
  2. Estudio del crecimiento físico de la especie de E. crassipes.
    Se determinó que el crecimiento diario del cultivo alcanza valores de 43,2 g/m² a 53,5 g/m², que la capacidad de carga operacional ideal es 1600-1700 g/m²; y, que 357,04 kg es la masa fresca por cosecha que se obtiene de todos los estanques cada dos semanas, lo que equivale a 7140,8 kg/año (7,14 ton/año).
  3. Muestreo y análisis de calidad de agua residual en cada fase de tratamiento.
    Comparando los datos obtenidos de calidad de agua con el límite máximo permisible por las normas, la planta cumple con los requisitos de tratamiento en todos los parámetros, con la excepción de los niveles de coliformes totales y fecales, cuya disminución es significativa en la planta de tratamiento (97,91% de coliformes fecales), pero no alcanzan a los niveles (99,99% de remoción para coliformes fecales) exigidos en el Texto Unificado de Legislación Ambiental (TULSMA).
    Los resultados indican que los procesos de degradación que ocurren en el sedimentador y el filtro de flujo ascendente se ejecutan de manera adecuada, brindando condiciones óptimas para que las bacterias oxiden y estabilicen la mayor cantidad de materia orgánica.
    Los procesos de degradación aerobios producidos en los humedales artificiales con lechuguines de agua se ejecutan de manera eficiente, puesto que cumplen con su principal función: degradar la mayor concentración de nutrientes presentes producto de la fotosíntesis, adsorción o absorción por rizomas y por acción de bacterias nitrificantes presentes en los estanques.

Prueba de coliformes utilizada como indicador de patógenos en agua, es de bajo costo y rápida.
Foto: http://hoopmanscience.pbworks.com/w/page/47828206/Water%20Monitoring%3A%20%20Coliform

Conclusiones

Las aguas residuales procesadas en la planta, presentan una carga orgánica en DBO5 de 6,64 kg/ha/día, con una relación DBO5/DQO de 0,30; fácilmente tratables mediante procesos biológicos.

La planta registra un tiempo de retención de 9,41 días con resultados satisfactorios, situación que determina una capacidad de reserva para operaciones futuras. El crecimiento diario del cultivo de E. crassipes alcanza valores de 43,2 g/m² a 53,5 g/m².

El funcionamiento óptimo de los humedales artificiales se logra con una cosecha del cultivo realizada 15 a 18 días, para evitar el aumento de carga orgánica innecesaria.

La planta de tratamiento opera satisfactoriamente dentro de los límites permisibles de descarga, excepto en la reducción de coliformes cuya población se mantiene variable.

Recomendaciones

Estudiar las características de mecánica de fluidos en los estanques orientado a mantener un crecimiento uniforme de la especie en todos los estanques.

Investigar técnicas eficientes para la eliminación de coliformes, con el fin de mantener controlada permanentemente la población bacteriana.

Analizar la acumulación de lodo en el sedimentador, filtro y estanques.

Implementar proyectos de compostaje y biodigestores para el tratamiento de lodos y materia orgánica en general, siguiendo un adecuado control de calidad. A su vez también desarrollar proyectos para la producción de abonos.