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Análisis del sistema de tratamiento biológico (BTS) de afluentes industriales de la Cervecería Boliviana Nacional S.A. para la mejora del tratamiento
(Facultad de Ingenieria, 2022) Vergara Bravo, Estefani Lidia; Morales Maldonado, Santiago
En la industria cervecera como recurso natural más importante se tiene a el agua y el consumo del mismo es requerido en todas las etapas de producción, por lo cual la gestión de los mismos debes ser eficiente, pero debido a complejidad de los procesos productivos este recurso no es aprovechado de manera eficiente además de no contar con una gestión adecuada para el tratamiento de las descargas de afluentes industriales que garantice un eficaz tratamiento de los mismos para minimizar impactos ambientales respecto a descargas hídricas se refiere. En el presente proyecto se realizó el análisis de la gestión de afluentes industriales de la Cervecería Boliviana Nacional S.A. de la planta La Paz para la mejora del tratamiento donde se pudo constatar varios problemas en la gestión de estos afluentes industriales y en la toma de decisiones respecto al tratamiento las mismas, además de la falta de un plan de emergencia frente a descargas de afluentes con parámetros desviados que se pudo evidenciar en fugas masivas, perdidas de soluciones, descargas con elevado DQO, etcétera y por ende no logren ser tratados de manera correcta en la planta de tratamiento biológico de aguas industriales BTS (Biological Treatment System) lo que puede causar paradas o retrasos en el proceso de producción cervecera para lo cual se diseñó un sistema de gestión de afluentes industriales que proporciona una guía para el tratamiento de los mismos simulando los diferentes casos de descargas se puedan tener en planta con su respectiva respuesta que muestra una guía de cómo actuar frente a las mismas. Adicionalmente se presentó la propuesta un sistema de emergencia de secuestro de afluentes ante posibles contingencias de descargas de aguas en desuso industrial, logrando con un sistema de gestión, planes y estrategias preventivas y correctivas además del uso de software Visual Basic para aplicaciones de Excel que permitió la simulación de este proceso de recepción y tratamiento de afluentes porque calcula las acciones que se realizaría en caso de descargas que se entregaron a gerencia de planta y que es un apoyo ante contingencias de descargas hídricas producidas por los sectores de planta, asegurando así que ningún tipo de descarga líquida contaminada sea dirigida al sistema de alcantarillado municipal o a cuerpos hídricos cercanos a planta y que puedan ser redirigidas a este sistema de secuestro cuando sea necesario.
Aplicación de un modelo de dispersión atmosférica de metano en base a un sistema de medición de emisiones en estaciones de regasificación (ER) para la Agencia Nacional de Hidrocarburos (ANH).
(Facultad de Ingenieria, 2019) Grajeda García, Jaime Jesus; Morales Maldonado, Santiago
Las estaciones de regasificación de GNL son reguladas, supervisadas, controladas y fiscalizadas por la ANH y operadas por YPFB, la tecnología que usan estas estaciones es tecnología de fluidos criogénicos con composiciones de 93±5%v/v de metano, este hidrocarburo es el segundo gas de efecto invernadero que contribuye al calentamiento global y el riesgo que genera el manejo de un hidrocarburo criogénico, desde la etapa de licuefacción en Rio Grande hasta su regasificación en las estaciones correspondientes, es muy grande. El principal objetivo del presente trabajo dirigido es aplicar un modelo de dispersión atmosférica de metano en base a un sistema de medición de emisiones en la estación de regasificación “ER51-ACHACACHI”, el cual fue alcanzado por aplicación de simulación de dispersión atmosférica de metano con los modelos ISC3 y SCRREN3, y construcción del sistema de medición de emisiones adoptando el sistema de control propuesto por Bertoglio, mismo que es elaborado con norma UNE-ISO 31000 “Gestión del riesgo/ Principios y directrices”, IEC 61511 “Seguridad funcional-Sistemas instrumentados de seguridad para el sector de industria de procesos”, API RP 580 “Inspección basada en riesgo” y NTC-ISO 10012 “Sistemas de gestión de la medición. Requisitos para los procesos de medición y equipos de medición” para la identificación y construcción de los elementos del sistema. La simulación descarto el riesgo de asfixia por metano asumiendo acumulación del mismo en un tiempo de 25 años, peor escenario, se identificó a través de un análisis de riesgo HAZOP y clasificación SIL las áreas de mayor riesgo en la estación de regasificación (ER), se elaboró un protocolo de medición de emisiones de metano en ER, y se construyó el sistema de control recomendado por Bertoglio para controlar las emisiones de metano en ER. La ANH al haber seleccionado a la carrera de Ingeniería Química, por su programa de Ingeniería Ambiental, para la elaboración del presente trabajo dirigido, ha confiado en el perfil profesional del ingeniero ambiental formado en sus aulas especialmente por el conocimiento que se le imparte en procesos. El desarrollo del trabajo dirigido fue coordinado con los tutores designados tanto por la carrera de Ingeniería Química como también por parte de la ANH ejecutando actividades de inspección, supervisión, manejo de equipo de medición de emisiones fugitivas de metano y revisión de documentación en extenso, habiéndose invertido un tiempo de 8 meses para la elaboración, se puede hacer notar al lector que el presente documento servirá de guía para implementar en la ER que todavía se encuentran en etapa diseño conceptual
Aplicación del proceso Foto Fenton con mezcla en régimen hidráulico para la eliminación de materia orgánica no biodegradable dentro de la Industria Textil
(Facultad de Ingenieria, 2025) López Oporto, Guissel Fabiola; Morales Maldonado, Santiago
La industria textil es considerada una de las principales fuentes de contaminación ambiental debido a la complejidad de sus efluentes, los cuales contienen altas concentraciones de tintes y otros compuestos. En el presente proyecto de grado, se evaluó el tratamiento de aguas residuales textiles mediante el proceso de oxidación avanzada Foto-Fenton, con el propósito de optimizar la remoción de contaminantes bajo diferentes condiciones experimentales. Para ello, se diseñó una muestra sintética representativa de un efluente textil, diferenciada en dos tipos: aguas claras y aguas oscuras. Además, se ajustaron diversos parámetros operativos, incluyendo la velocidad de agitación (de 155 RPM a 310 RPM), el pH (3 y 5), la concentración de peróxido de hidrógeno (de 6,8 ml a 30 ml) y la relación molar entre el peróxido de hidrógeno y el hierro (1:10 y 1:20). En la fase experimental, se trataron 6 L de agua residual textil (3 L de cada tipo de muestra) mediante el proceso Foto-Fenton, siguiendo el diseño experimental establecido. Los resultados demostraron que la mayor eficiencia de tratamiento se obtuvo con un tiempo de residencia de 180 minutos, una velocidad de agitación de 310 RPM y un pH cercano a 3, con una relación molar de 1:20 entre el peróxido de hidrógeno y el sulfato de hierro. Bajo estas condiciones, se logró una remoción de DQO superior al 90% en ambas muestras, evidenciando la importancia de optimizar los parámetros operativos para maximizar la eficiencia del proceso.
Comparación de métodos de extracción de Beta-carotenos de microalgas nativas de la Laguna Colorada en medio natural y en fotobioreactores.
(Facultad de Ingenieria, 2024) Yujra Iturralde, Axel Mauricio; Morales Maldonado, Santiago
En el presente proyecto se realizó el estudio del crecimiento de microalgas nativas de la Laguna Colorada en medio artificial y medio natural a nivel laboratorio. Esta investigación realizada es del tipo aplicada, experimental y exploratoria. Esta se realizó en inmediaciones del Instituto de Investigaciones y Desarrollo de los procesos químicos (IIDEPROQ). Se observo la morfología de la microalga Dunaliella Salina, de muestras tomadas de la Laguna Colorada. Confirmando la presencia de la microalga. Además, el presente proyecto plantea la utilización del medio de cultivo F/2 Guillard como medio de cultivo artificial y un añadido de suero de leche para medio de cultivo natural. A partir de la metodología se realizaron la cuantificación de microalgas con la cámara de Neubauer. Además de la cuantificación de Clorofila A en diferentes periodos de tiempo. Al momento de terminar la fase exponencial de crecimiento se realizó el secado del medio de cultivo. Al realizar este se estableció que el medio de cultivo puede contener 11.06g de microalga por cada litro de medio de cultivo artificial, Por otro lado, por cada litro de medio de cultivo natural se obtuvo 8.52g de microalga. Tras la obtención de microalga seca, se realizó la extracción de Betacaroteno con diferentes concentraciones de solvente Acetona-Agua y Acetona-metanol. En la extracción en base seca con acetona-Agua 70/30 se obtuvo una cantidad de 2.04 mg de extracto por cada 100mg de microalga. Con Acetona-Metanol se obtuvo una cantidad de 2.6 mg de extracto por cada 100mg de microalga. Por otra parte, en la extracción en base húmeda con Acetona-Agua 70/30 se obtuvo 349 mg de extracto por cada litro de cultivo. Sin embargo, en la extracción Soxhlet se obtuvo 54.83mg de extracto por cada grado de microalga. Por consecuencia, se realizó la cuantificación por espectrofotometría en el extracto del método Soxleth resultado una concentración del 5.56mg de betacaroteno por cada 100mg de extracto. Se postulo 3 modelos matemáticos para la proyección del crecimiento algal, entre los 3 el que mayor correlación y menor valore de error cuadrático medio fue la de Baranyi-Robertz. Finalmente, con el software “SolidWorks” y con datos obtenidos en el presente proyecto se dimensiono un fotobioreactor con una capacidad de 50L para la producción de betacarotenos en condiciones ambientales de la ciudad de La Paz.
Decisión multicriterio: aplicación en la selección de alternativas de generación de energía eléctrica de la economía ambiental a la economía ecológica
(Facultad de Ciencias Económicas y Financieras, 2018) Morales Maldonado, Santiago; Velásquez Castellanos, Iván Omar
Con el objetivo de seleccionar alternativas de generación de energía eléctrica desde el punto de vista de la Economía Ecológica en sustitución de la Economía Ambiental que no ha solucionado las emisiones de gases de efecto invernadero y el agotamiento de los recursos energéticos, se utilizó dos métodos de la decisión multicriterio (Análisis Jerárquico de Proceso AHP y programación multiobjetivo), como instrumentos de decisión para dirimir los conflictos entre los criterios: ambientales (emisión de gases de efecto invernadero expresado en CO2eq),social (generación de empleos), económicos (Costo normalizado de la energía, LCOE) e impacto (costo de los impactos sobre el medio ambiente, salud y otros), de nueve alternativas Termoeléctrica a Gas Natural, Nuclear, Hidroeléctrica Grande, Hidroeléctrica Pequeña, Solar Termoeléctrica, Solar Térmica, Solar Fotovoltaica, Eólica, Geotérmica, y Biomasa. Los resultados obtenidos con el AHP, y considerando solo las tecnologías que funciona con energías renovables basados en la Economía Ecológica, la Eólica tiene mayor porcentaje 26,1%, le sigue la Hidráulica Pequeña 19,6% y la solar Fotovoltaica con 17,4%. Las otras alternativas participan aproximadamente con 12%. Los resultados se basan en datos solo de los criterios. Por su parte con la Programación multiobjetivo, se determinó como una nueva matriz energetica seleccionada de: Eólica, 31%; Hidroeléctrica Pequeña, 18%,Solar Térmica, 18%, Solar Fotovoltaica, 16%, Geotérmica, 15% y Biomasa, 2%. Este método requirió los datos de los criterios, recursos energéticos disponibles y energía requerida. Concluyéndose que es posible generar una nueva matriz energética basada en recursos renovables con principios de la Economía Ecológica en sustitución de la Economía Ambiental, además minimizando los conflictos que cada alternativa tiene aplicando la teoría de la decisión multicriterio.
Determinación de la influencia de niveles de aireación en el proceso de nitrificación de lodo único para el tratamiento de aguas residuales con alto contenido de nitrógeno amoniacal
(Facultad de Ingenieria, 2020) Mamani Fernández, Jhannet Zoraida; Morales Maldonado, Santiago
Atendiéndose a la problemática mundial de que el flujo del nitrógeno y del fósforo al igual que el cambio climático y otros, es uno de los problemas ambientales que ya ha rebasado los límites planetarios, para reducir flujos con alto contenido de nitrógeno, se ha propuesto estudiar la influencia de niveles de aireación en el proceso de nitrificación de lodo único para el tratamiento de aguas residuales con alto contenido de nitrógeno amoniacal de procedencia industria láctea. Se estudió las aguas residuales lácteas de industrias “DELIZIA”, la misma se caracteriza por poseer una gran cantidad de materia orgánica, especialmente grasas y aceites, además de sólidos suspendidos y valores de pH que se salen de los rangos permisibles. También presenta una contaminación principalmente de carácter orgánico (DQO y DBO5 elevados), con una elevada concentración de nitrógeno. Se realizaron tres diseños a diferentes flujos de aire 3L/min, 6L/min y 40L/min, cada uno con tres repeticiones, manteniendo constante la agitación. Primeramente, Para el cultivo de las bacterias nitrificantes se utilizaron reactores batch discontinuo aproximadamente de 5 litros de capacidad en los cuales se instalaron agitadores con una capacidad de 180 rpm, una temperatura 26 °C. En la cual se hizo variar únicamente el flujo de aire. La muestra primeramente se filtra para sacar todo lo sólido, luego se llena a los reactores batch aproximadamente un volumen de 4 litros. El proceso tiene una duración de 10 a 21 días. Cada tres días aproximadamente se tomaron entre 30 a 50 ml de muestra de agua de los reactores batch, se filtran con papel 934-AHTM, el filtro fue para analizar la biomasa producida, el agua filtrada fue para analizar N-NH4, N-NO2 y N-NO3 por el método colorimétrico utilizando un espectrofotómetro Hitachi 1000. Asimismo, se analizó DBO5 y DQO por medición de oxígeno disuelto por el método Winkler y oxidación por permanganato de potasio respectivamente. Se observó al crecimiento de la biomasa aproximadamente 1090 µg/L. Al final de la investigación, los resultados obtenidos mostraron un buen desempeño del reactor batch frente a la nitrificación a diferentes flujos de aire lograron porcentajes de remoción cerca de 90% a 80% para N-NH4, N-NO2 y N-NO3 respectivamente. Por otra parte, en (Metcalf, 2010) se encuentra que la velocidad máxima de crecimiento de biomasa es de 0,312 [d^(-1)] a 0.3 〖[d〗^(-1)] a una temperatura de 30°C y en (USEPA, 2012) de 0.168 [d^(-1)] a 1.023 〖[d〗^(-1)] a una temperatura de 25°C. En este estudio realizado los valores encontrados fueron de 0,22 [d^(-1)] a 0.23 〖[d〗^(-1)] a una temperatura de 26°C. Por lo tanto, los resultados obtenidos en esta investigación coinciden con los datos de otras investigaciones. Por otra parte, por la contrastación estadística de los niveles de aireación son significativos en el proceso de la nitrificación. Este proceso también ha reducido DBO5 y DQO cerca al 90% asimismo se ha evidenciado que la razón DBO5/DQO se encuentran a 0,9 indicando que son aguas biodegradables.
Determinación de la influencia del pH y dosis en la utilización del almidón de papa como coagulante para remover la turbidez en el proceso de coagulación-floculación y sedimentación aplicado a aguas residuales domésticas
(Facultad de Ingenieria, 2023) Cusi Leon, Mariela; Morales Maldonado, Santiago
En el presente trabajo de investigación se utiliza el almidón de papa como coagulante, con el fin de determinar la influencia del pH y la dosis del coagulante en los procesos de coagulación-floculación y sedimentación para remover la turbiedad de muestras de agua residual doméstica. En primer lugar, para la obtención del almidón por vía húmeda se logró un rendimiento del 17% y una humedad del 11%. Para medir el efecto de las diferentes combinaciones de dosis y pH se utilizó el ensayo de prueba de jarras, encontrando una dosis óptima de coagulante de 16000 [mg/L] obteniendo una remoción de turbidez del 31%. Se aplicó el diseño experimental al azar 22 (Factor A: pH; Factor B: concentración de coagulante de almidón de papa), para determinar el efecto de cada factor sobre la turbidez final, resultando que el pH y la interacción de este conjunto con la dosis de coagulante son factores que tienen gran relevancia. Se encontró que el mejor tratamiento fue para pH 10 con una dosis de 20000 [mg/L] de coagulante, alcanzando una remoción de turbiedad del 41% y para muestras de agua residual previamente sedimentada se alcanzó una remoción del 75% a pH 10 y 18000 [mg/L] de coagulante de almidón de papa.
Determinación de la toxicidad de tres detergentes domésticos a través de bioensayos en trucha arcoíris (oncorhynchus mykiss)
(Facultad de Ingenieria, 2019) Chambi Butron, Severo Leo; Morales Maldonado, Santiago
La contaminación de cuerpos de agua provoca serios problemas ambientales como la muerte de organismos acuáticos y otros que dependen de estos. En general la contaminación se debe a factores externos, uno de los más relevantes son las aguas residuales domésticas, las cuales pueden tener un efecto mortal por la toxicidad de los residuos que contienen. En el presente Proyecto de Grado se ha realizado la determinación de la toxicidad de tres detergentes domésticos utilizando como organismo de prueba: trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss). El lugar de realización del mismo fue en instalaciones del Centro Piscícola de Tiquina. El experimento consistió en someter a grupos de alevines de trucha a diferentes concentraciones de detergente durante un periodo de 48 horas. Y con los datos de mortalidad de cada grupo se procedió a calcular la concentración letal media (CL50) del detergente. En una primera instancia se determinó la sensibilidad de los alevines a los detergentes mediante pruebas preliminares, con el fin de conocer el rango certero de concentración de los detergentes a usarse. Con el rango de concentraciones halladas se procedió a las pruebas experimentales para cada detergente. Y con la data obtenida se calculó el CL50, utilizando para ello el método Probit. Los resultados fueron: 4,8 mg/L para el primer detergente, 16,1 mg/L para el segundo, y 23,9 mg/L para el tercero.
Determinación del coeficiente de transferencia de oxigeno (KLA) para aguas residuales en sistemas con aireación del tipo tanque agitado
(Facultad de Ingenieria, 2024) Puente Choquehuanca, Tania Roxana; Morales Maldonado, Santiago
El presente trabajo de investigación se centra en el estudio del fenómeno de transferencia de oxígeno disuelto (OD) en biorreactores con aireación del tipo tanque agitado, en muestras de agua residual obtenidas del Centro de Faeneo de la ciudad de La Paz (Matadero Municipal). Específicamente, se busca determinar el coeficiente de transferencia de oxígeno (KLa) bajo distintas condiciones de operación. La parte experimental está basada en la determinación de la cantidad de oxígeno disuelto en el agua, en un tanque agitado, en que se analizó, Tres niveles de Agitación (100 RPM, 250 RPM y 400 RPM), Tres niveles de Flujo de aire (4 LPM, 8 LPM y 16 LPM), con dos arreglos de impulsores, del tipo Hélice Marina (HM) y Turbina Rushton (TR). Se usó el método de sulfito para agua cruda, y el método dinámico para agua residual. Con un sensor de oxígeno disuelto se tomaron datos cada 10 segundos desde una concentración cercana a 0 mg/L y hasta que se alcanzaba un nivel cercano a la saturación de 100% en el caso del método de sulfito y para el método dinámico se tomó datos a partir de 2 mg/L, luego de la reincorporación de la aireación y agitación hasta alcanzar el estado saturado. A estos datos de oxígeno disuelto en función del tiempo se les hizo un tratamiento sencillo con la ecuación propuesta por Lewis y Whitman, y se las graficó en función del tiempo para obtener el valor de KLa, como la pendiente de dichas gráficas.
Diseño y construcción de un captador de energía solar para el calentamiento de agua de uso industrial.
(Facultad de Ingenieria, 2024) Chambi Lucana, Vidal Alex; Morales Maldonado, Santiago
El presente proyecto tiene como objetivo el diseño, la construcción y la evaluación del rendimiento de un captador solar, abordando la importancia de la energía solar en la industria y la necesidad de reducir la dependencia de combustibles fósiles. El diseño se fundamenta en modelos matemáticos que describen la trayectoria solar y los principios de transferencia de calor. Consta de ocho anillos reflectores los cuales concentran los rayos solares en un punto focal; en este punto se ubica un receptor térmico destinado a calentar 1.5 litros de agua hasta su punto de ebullición; para monitorear este proceso, se desarrolló un medidor de temperatura, utilizando componentes electrónicos, y un software especializado para el registro de datos. La implementación del captador se lo realizó en la Comunidad Chacaltaya, ubicada a 21 km de la ciudad de La Paz a 4367 m.s.n.m, que tuvo como fin calentar agua destinada al lavado y teñido de fibra de camélido, mientras que se llevaron a cabo pruebas para evaluar su rendimiento. Los resultados arrojaron una eficiencia del 15.9%, con una pérdida por radiación del 82.6% y una pérdida por convección del 1.5%, en base a estos resultados, se propuso un escalamiento teórico a nivel industrial para la comunidad, que implica la construcción de cuatro captadores de 7,2 metros de diámetro, capaces de producir 5,0 metros cúbicos de agua caliente diariamente, suficientes para el lavado de 2.6 kilogramos de lana al día.
Diseño y simulación del proceso de tratamiento de aguas residuales provenientes de industria textil, utilizando el método de oxidación avanzada, ozono/peróxido de hidrógeno/uv.
(Facultad de Ingenieria, 2023) Huchani Laura, Leticia; Morales Maldonado, Santiago
El proyecto tiene como objetivo realizar el diseño y la simulación del proceso de oxidación avanzada combinando O3/H2O2/UV, para el tratamiento de agua residual proveniente de una industria textil. Se realizó un análisis experimental en función al pH (acido 3; básico 10; in-natura) [ad] y DOT (dosis transferida de ozono) (0.34; 0.6; 1) [mg/h], para determinar el pH optimo al proceso y la relación de DOT/Volumen de agua residual. Reduciendo así el tiempo de reacción y hacer el máximo aprovechamiento del ozono trasferido, hemos utilizado el método de Rungge Kutta de 4to orden para la modelación matemática de las ecuaciones diferenciales planteadas para un reactor semicontinuo, tomando como reactivo limitante el ozono, determinándose la constante cinética de reacción del ozono y por consiguiente el volumen óptimo de agua residual, para así poder llegar a la simulación en el software ASPEN HYSYS. Los resultados obtenidos acerca del pH y DOT, de los medios analizados como acido, básico e in-natura, se tiene un proceso eficiente para un medio in-natura y DOT 0.6 [mg/h], que tiene como volumen óptimo de reacción de 39 [L], alcanzando una remoción total de DQO del 85% y reduciendo el tiempo de reacción de 180 minutos a 120 minutos para llegar a condiciones adecuadas que establece la norma, en donde establece los parámetros y valores máximo de vertimiento. La modelación matemática en el software Matlab dio como resultado la constante cinética, la cual nos permitió realizar la simulación del proceso verificando así la eficiencia.
Efectos de la aireación natural con volteos mecánicos manuales y la de aireación forzada con inyección de aire en el compostaje de residuos sólidos orgánicos provenientes del Municipio de El Alto
(Facultad de Ingenieria, 2025) Chávez Apaza, Gerson Gustavo; Morales Maldonado, Santiago
El presente proyecto analiza dos métodos de compostaje de residuos orgánicos municipales, uno clásico con volteos manuales mecánicos y el otro con aireación forzada con inyección de aire, en la ciudad de El Alto, se comparan los métodos de volteos manuales mecánicos y de inyección de aire, evaluando los parámetros clave como temperatura, humedad, pH de ambos métodos el tiempo de evaluación es un aproximado de 60 a 75 días, también se analizó la muestra de ambos métodos en el laboratorio de IDEPROQ de la carrera de Ingeniería Química, Ambiental, Alimentos, para un respectivo análisis. Dada la menor presión atmosférica y las bajas temperaturas características del lugar se armó un micro clima como un vivero para así aislar de las fuertes condiciones climáticas en el cual se realizó la comparación de los métodos, el estudio busca determinar cuál de los dos métodos es más eficiente en estas condiciones, para también así poder gestionar los residuos orgánicos municipales.
Elaboración y automatización del prototipo de un sistema de cloración y monitoreo de turbidez, pH y cloro residual para potabilizar el agua de un tanque almacenador.
(Facultad de Ingenieria, 2023) San Miguel Flores, Jhonny; Morales Maldonado, Santiago
En la comunidad Yaurichambi que se encuentra en el municipio Batallas del departamento de La Paz, algunos habitantes indican tener problemas de salud ocasionados por el agua que consumen, la cual proviene de un estanque almacenador de 15 m3 de capacidad. Se realizó la evaluación del agua del estanque y se identificaron las características propias de la zona. Analizadas las muestras, se identificó la existencia de bacterias coliformes totales; el valor obtenido fue 25 NMP/100ml; por lo cual, el objetivo del presente estudio es elaborar el prototipo automatizado de un sistema de desinfección y monitoreo de agua. Se seleccionó la cloración como mejor alternativa para la desinfección, utilizando para este propósito hipoclorito de calcio en solución. Consecuentemente, se estableció que los parámetros a monitorear en la cloración son: pH, turbidez y cloro residual libre; además, se definió que los rangos permisibles son: 6.5 – 8.0, 0 - 5 NTU y 0.2 – 1 mg/l respectivamente. Por otra parte, se determinó que el valor de Ct (concentración del desinfectante residual multiplicada por el tiempo de contacto) para el presente estudio es de 15 mg/l.min. Asimismo, se estableció que el agua cruda del estanque en estudio, necesita una dosis de 2.5 mg de hipoclorito de calcio por litro, para que el cloro residual libre, se encuentre dentro del rango permisible, teniendo en cuenta que la demanda de cloro libre es de 0,99 mg/l. Se diseñó el prototipo cuyo sistema de control es de lazo cerrado, siendo el cloro residual libre la variable controlada. Para el proceso se estableció un tanque de distribución y otro de almacenamiento con capacidades de 14 y 17 litros respectivamente. Se calibraron los sensores de pH, turbidez y ORP (Oxidation Reduction Potential), obteniendo la ecuación de la curva de calibración para cada uno de ellos; además, se realizó el programa del sistema en la plataforma Arduino IDE. Se elaboró el sistema diseñado con los siguientes componentes: a) una placa Arduino Mega 2560, para el procesamiento y control; b) los tres sensores calibrados, para medir los parámetros en estudio; c) dos mini bombas, una electroválvula y un agitador, como actuadores; d) dos fuentes de alimentación, una de 5V (PC) y una de 12V (conmutada); y e) una pantalla LCD (Liquid Crystal Display), para mostrar los datos. Finalmente, con las diferentes pruebas realizadas se comprobó el correcto funcionamiento del sistema elaborado; además, se verificó que la potabilización del agua cruda se realizó de manera efectiva, debido a que, después del tratamiento se eliminó el 97% de los coliformes totales.
Estudio básico del cultivo de microalgas no axenica para la producción de biomasa útil en la obtención de bioetanol
(Facultad de Ingenieria, 2025) Huanca Fernández, Jhoel; Morales Maldonado, Santiago
La producción de bioetanol a través de microalgas nace como alternativa innovadora para producir combustibles renovables, aprovechando el consumo de dióxido de carbono por parte de las microalgas para su crecimiento mediante la fotosíntesis. reduciendo la emisión de gases de efecto invernadero que son un problema de contaminación constante. Por lo tanto, y debido a las circunstancias planteadas, el objetivo del proyecto fue realizar un estudio sobre el cultivo de microalgas para la producción de biomasa, así de esta manera obtener bioetanol. En este entendido se estudió la influencia de los nutrientes utilizados para el cultivo, en este caso fosfato y ácido acético, como los más influyentes en la producción de biomasa. Se elaboraron cuatro medios de cultivo, uno de control y otros tres, variando la concentración de fosfato, ácido acético y una mezcla de ambos. La fase de cultivo de las microalgas fue en un periodo aproximado de un mes en condiciones óptimas. Durante este tiempo se evaluó la concentración de fosfato 〖PO〗_4^(-3) y ácido acético AcOH, para evaluar la influencia de ambos en la producción de biomasa. Del tratamiento realizado se hizo un análisis de varianza para determinar si existe diferencia significativa entre los medios de cultivo, para la producción de biomasa, en este se utilizó el análisis de un solo factor y mediante el método de Dukey. Se cuantificó la biomasa producida por el método de clorofila, evaluándose de esta manera el crecimiento de microalgas en la fase de cultivo; para la obtención de bioetanol se realizó un pretratamiento de hidrolisis ácida a la biomasa obtenida, para concentrar los azucares fermentables; este se efectuó con ácido sulfúrico H_2 〖SO〗_4. Preparada la biomasa se pasó al proceso fermentativo con la levadura Saccharomyces Cerevisiae; los azucares consumidos durante la fermentación alcohólica fueron determinados mediante el método Fenol–Sulfúrico; finalmente se hizo una destilación simple para la obtención de etanol.
Estudio de la carboxilación de cascara de yuca con ácido cítrico para la bioadsorcion de metales pesados pb (ii) y cu (ii) en aguas residuales mineras
(Facultad de Ingenieria, 2023) Morales, Carla Isabel; Morales Maldonado, Santiago
La contaminación del agua con metales pesados representa un problema ambiental critico debido a la toxicidad y persistencia. Este estudio aborda la bioadsorción de iones plomo Pb (II) e iones de cobre Cu (II) utilizando cáscara de yuca modificada con ácido cítrico como adsorbente natural en aguas residuales mineras. La cáscara de yuca fue recolectada y sometida a un lavado, secado, molido y tamizado. Se determinó la relación biomasa (cáscara)/ácido y se realizaron diferentes pruebas viendo que las variables que más afectan el proceso son el pH y la cantidad de masa. Para la determinación de la capacidad de adsorción se realizaron pruebas con soluciones sintéticas preparadas a diferentes concentraciones de metales, las cuales se pusieron en contacto con la biomasa (cáscara de yuca modificada) durante 30 min a 400 RPM. Además, se realizó el estudio de la cinética de adsorción, sometiendo soluciones diferentes concentraciones y tiempos. La relación biomasa/ácido que mejores resultados proporcionó fue la relación 2:5, que presentó porcentajes de remoción de 78% de plomo y 81% de cobre. Para determinar de los valores de pH y masa se realizó un diseño experimental que indicó que los valores de pH y masa son de 8 y 0,25g, respectivamente, lo que resulta en porcentajes de remoción del 84% de plomo y 81% de cobre. En la capacidad de adsorción se obtuvo una capacidad máxima de 26,04 mg/g para el plomo y 5,21 mg/g para el cobre. El estudio de la cinética de adsorción revelo que, en todos los casos, nuestro proceso se ajusta más al modelo matemático de pseudo segundo orden. Con todos estos datos obtenidos, se puso en contacto una muestra de aguas residuales mineras del río Huanuni con cáscara de yuca modificada, obteniendo porcentajes de remoción de 79% para el plomo y 76% para el cobre. La carboxilación de la cáscara de yuca con ácido cítrico mejora significativamente su capacidad para la bioadsorción de iones de Pb (II) y Cu (II) en aguas residuales mineras. Estos resultados destacan el potencial de la yuca modificada como un adsorbente efectivo y sostenible para la remoción de metales pesados en ambientes contaminados.
Estudio de la digestión anaeróbica de agua residual domestica con la adición de hierro metálico para contribuir en el rendimiento de la producción de biogás y la reducción de materia orgánica
(Facultad de Ingenieria, 2025) Chambi Choque, Mary Kely; Morales Maldonado, Santiago
Bolivia, específicamente en La Paz, el agua proviene principalmente de glaciares y represas, pero su calidad se ve afectada por actividades mineras, urbanas e industriales. Las aguas residuales, de origen doméstico, industrial, hospitalario y minero, contaminan la cuenca del río La Paz debido a la falta de sistemas de drenaje diferenciados y de tratamiento adecuado. El tratamiento de aguas residuales busca convertirlas en efluentes seguros al menor costo posible. En especial, las aguas residuales domésticas (ARD) contienen residuos humanos y químicos no aptos para consumo humano. Entre los tratamientos existentes, el sistema anaeróbico destaca por su eficiencia, sostenibilidad y bajo costo. La producción de metano a través de la digestión anaerobia, según investigaciones anteriores, puede alcanzar valores alrededor de 50% en concentración; esto debido a la serie de reacciones microbianas. La presencia del Fe (metálico) favorece las condiciones anaeróbicas, acelerando la hidrólisis y acidogénesis, estabilizando el pH y reduciendo el efecto tóxico. Con una concentración de 10 g/mL Fe0 en forma de lana de acero (SW) se logró obtener la máxima concentración de metano (78,6 %). Además de reducir los parámetros DBO - 5, DQO, nutrientes y la estabilización del pH en el ARD. Y la obtención de un lodo residual con optimas concentraciones en carbono, nitrógeno y fosforo.
Estudio de la producción de hidrógeno a partir de microalgas nativas del altiplano (Chlamydomona Reinhartti)
(Facultad de Ingenieria, 2019) Nina Laura, Fanny Monica; Morales Maldonado, Santiago
Con la finalidad de obtener hidrogeno como energía limpia se estudió diferentes muestras de microalgas obtenidos de aguas provenientes del Altiplano Boliviano. Se realizó una caracterización de estas muestras hallándose la presencia de las microalgas: Chlorella, Euglena, Dangeardinia, Chlamydomona sp, cianobacterias y otras microalgas que fueron estudiadas en forma no axénico en fotobiorreactores observándose que en consorcio estas generan hidrogeno y se realiza una comparación con la microalga Chlamydomona Reinhartti. Además se estudiaron los factores que influyen en el crecimiento de las microalgas y en la obtención del hidrogeno. Así también se evaluó la producción de H2 que llegó a registrarse valores entre 2,4 a 9,4 [ppm] a nivel laboratorio implementándose un sistema de registro de hidrogeno utilizando el sensor de gas MQ-8 y el Arduino con programación en LabVIEW.
Estudio de la sedimentación y proceso de precipitación para reducir la dureza en aguas de vertiente en el Municipio Luribay.
(Facultad de Ingenieria, 2023) García Gonzales, Bebly; Morales Maldonado, Santiago
En época de lluvias el agua del Municipio Luribay, presenta una alta turbidez de 1184 NTU, lo que resulta en la generación de lodos ocasionando que la captación presente deficiencias en el riego y los diferentes usos. Para reducir la turbiedad, se realiza un estudio al comportamiento de la sedimentación de solidos suspendidos, sedimentables y granulometría del lodo generado. En base a los parámetros más influyentes, se realiza el diseño de un Sedimentador a una velocidad de sedimentación de 6,22 mm/min, hallada por el método columnas de sedimentación, caudal 3,9 m3/h, área mínima de 10,3 m2 y tiempo de retención de 18 horas. En época de estiaje se observa costras blanquecinas a lo largo del curso que sigue el agua, se realiza un análisis para determinar el tratamiento adecuado, presentando elevada dureza de 557,66 mgCaCO3/L y conductividad de 1,33 mS/cm, pasando los límites normativos de agua de riego OMS/OPS y Riverside, la cual afecta a los equipos de riego, tanques de elaboración de vinos y obstrucción de tuberías. Se plantea un método fisicoquímico de precipitación con cal y cal-soda ash, se opta por el tratamiento con cal a una concentración de 400 mg de cal/L ya que el tratamiento cal-soda ash incrementa la conductividad además de su costo elevado. Obteniéndose una conductividad de 0,983 mS/cm, remoción de dureza del 42%, (cal-soda ash 76%) y 100 NTU de turbiedad. Mejorando así la calidad del agua para uso doméstico y agrícola, reduciendo los problemas actuales y satisfacer mejor la demanda existente de suministro.
Estudio de precipitación selectiva para la reducción de cromo, plata y mercurio como tratamiento de los residuos de DQO del Gabinete Municipal de Monitoreo Ambiental (GMMA) del Gobierno Autónomo Municipal de La Paz (GAMLP)
(Facultad de Ingenieria, 2023) Espinal Ponce, Pamela Dalcy; Morales Maldonado, Santiago
En Bolivia, no existen empresas que ofrezcan el servicio de tratamiento adecuado para los residuos originados por los métodos de determinación de DQO en aguas residuales, lo cual se convierte en un problema para los laboratorios ambientales, ya que los obliga a almacenar grandes cantidades de residuos de este tipo, ya sea en su envase original o acumulando el líquido en otros recipientes. Siendo que se genera alrededor de 2 litros al año de residuos del análisis de DQO por método colorimétrico en el Gabinete Municipal de Monitoreo Ambiental (GMMA), que son acumulados y almacenados en las instalaciones del laboratorio y que el descuido o error del personal representa un grave riesgo tanto para el personal del laboratorio, como para el medio ambiente, por contener compuestos tóxicos y potencialmente cancerígenos, se plantea una metodología sencilla y con pocos reactivos para tratar los iones de cromo hexavalente, cromo trivalente, plata y mercurio de estos líquidos. A partir de la precipitación selectiva, se identificó las dosis óptimas y tiempos de agitación para obtener concentraciones finales debajo de lo establecido por el Reglamento en Materia de Contaminación Hídrica (RMCH): 150 miligramos de azúcar comercial al 50% por litro de residuo de DQO a agitación constante por 60 minutos para reducir el Cr (VI) a Cr (III); 2 gramos de NaCl por litro de residuo por un tiempo de 5 minutos para reducir los iones de plata; 10 gramos de FeS por litro de residuo con agitación de 60 minutos para reducir el mercurio; y 30 miligramos de fosfato trisódico con 110 gramos de NaOH al 50% por litro de residuo líquido a relación 1:4 con agua destilada para reducir el Cr (III).
Estudio de secado solar de materia orgánica doméstica a diferentes niveles de carga orgánica, para disminuir la producción de lixiviados.
(Facultad de Ingenieria, 2024) Espinoza Ibañez, Roxana; Morales Maldonado, Santiago
Se ha realizado el estudio de secado de materia orgánica domestica a diferentes cargas en secador experimental para disminuir la producción de lixiviados para luego determinar parámetros que influyen en el diseño de un secador solar, previa caracterización de los residuos recolectados. Con los parámetros obtenidos se realiza el diseño en escala bench. En la actualidad se manejan diferentes métodos para el aprovechamiento de los residuos orgánicos destinados al relleno sanitario, procesos que son largos y costosos, lo que se propone en este estudio es el aprovechamiento de las energías renovables mediante el proceso de secado para el tratamiento de los residuos orgánicos y darle una aplicación al producto final obtenido. En el diseño en escala bench se determinan las dimensiones del secador, para tener una mayor cantidad de materia orgánica seca y así poder aprovechar mejor el producto final y usar en la siembra de nuevos productos orgánicos. De esta manera también logramos reducir la cantidad de lixiviados que se produce en el relleno sanitario.