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ANÁLISIS DE CONCENTRADOS MINEROS CON UN SISTEMA LIBS PORTABLE DE BAJO COSTO
(Inv. y Des., 2018) Ormachea, Omar; Villazón, Alex; Terceros, Iván
La identificación de minerales en concentrados, requiere de técnicas costosas y preparación previa de muestras, lo que limita su análisis inmediato. En este artículo presentamos el desarrollo de un sistema LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) portátil y de bajo costo, para la identificación de elementos atómicos en concentrados mineros in-situ y en tiempo real. El sistema está compuesto por un láser pulsado del tipo YAG:Nd+++, un espectrómetro de difracción óptico; y una pistola de medición compuesta por el cabezal laser y un sistema óptico para la recolección de luz. Se desarrolló un software de adquisición, análisis y procesamiento de datos donde se almacenaron las líneas espectrales principales proveniente de fuentes referenciales, para los elementos atómicos seleccionados (Cu, Pb, Ag, Au, Li, Zn). Se compararon los espectros obtenidos experimentalmente con nuestro sistema, con los datos de referencia, encontrando una afinidad espectral alta. Finalmente, se realizaron pruebas en muestras reales de concentrados de una empresa minera, donde se detectó la presencia de Zn analizando el espectro característico obtenido.
CONTROL INALÁMBRICO DE UN SISTEMA LIBS PORTÁTIL BASADO EN TECNOLOGÍA BLUETOOTH
(Inv. y Des., 2014) Terceros, Iván; Ormachea, Omar
Se presenta el desarrollo de un sistema de control inalámbrico, basado en tecnología bluetooth, para un sistema LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) que utiliza un prototipo láser Nd: YAG+++ portátil de una potencia estimada de 10 MW/cm², un espectrómetro de difracción de 0.27 nm de resolución y 76.9 nm de ancho espectral (prototipos construidos y desarrollados en el CIOE). Se optimizaron los circuitos electrónicos de control, potencia, fuente y batería del láser, obteniendo un menor tamaño y peso para el sistema LIBS. Se instalaron todos los componentes electrónicos en placas impresas generadas en una máquina de Control Numérico por Computadora TK-CNC. El sistema es capaz de funcionar tanto con una batería del tipo LiPo (Lithium Polymer) como con la red convencional de energía eléctrica. Se diseñó y construyó un primer prototipo de una pistola de medición compuesta del cabezal laser, un sistema de sincronización electrónica entre el láser y el sensor del espectrómetro (trigger) y un sistema óptico para la recolección de la luz de la muestra ablacionada por radiación. El sistema inalámbrico permite controlar al láser portátil desde un computador, haciendo posible el cambio de parámetros de funcionamiento del láser tales como la frecuencia, la energía de disparo y la toma sincronizada de datos del espectrómetro. El sistema completo que consta de un láser pulsado, un espectrómetro y el sistema de recolección de luz; tiene un peso relativamente bajo (aproximadamente 6kg) y un costo menor en un 30% de sistemas similares portátiles.
DESARROLLO DE UN MICROSCOPIO DE EPIFLUORESCENCIA DE BAJO COSTO
(Inv. y Des., 2017) Ormachea, Omar; Villazón, Alex
La microscopía de epifluorescencia es una técnica poderosa con altos niveles de sensibilidad y resolución microscópica que se utiliza en varias áreas, particularmente en el campo biomédico.En este artículo se presenta el diseño y desarrollo de un microscopio de epifluorescencia de bajo costo basado en una fuente laser de excitación, un filtro barrera simplificado, y un sistema embebido (hardware y software) para la visualización y el control digital. El prototipo desarrollado utiliza un filtro barrera por absorción, basado en una solución de Rodamina 6G en alcohol etílico que absorbe de manera efectiva la radiación del láser de excitación y deja pasar la señal fluorescente de la muestra de interés. El poder de aumento del microscopio desarrollado es 100Xaproximadamente y permite identificar partículas fluorescentes del orden del 10 mm. Los resultados obtenidos con el prototipo desarrollado, muestran su viabilidad para unpotencialuso en aplicaciones biomédicas.
DESARROLLO DE UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN ELECTRÓNICA, BASADA EN UN CIRCUITO DE IONIZACIÓN DE CORRIENTE SIMMER, PARA UN LÁSER PULSADO DEL TIPO YAG:Nd+++
(Inv. y Des., 2016) Ormachea, Omar; Maidana, Juan
El siguiente trabajo presenta la implementación de una fuente de alimentación electrónica, basada en un circuito de ionización de corriente simmer, aplicado a una lámpara flash con Xe, para la excitación de un cristal del tipo YAG:Nd+++. Para el diseño y dimensionamiento de este circuito se utilizaron elementos comerciales de bajo costo. La ventaja de utilizar el circuito de corriente simmer, consiste en la aplicación de alto voltaje (aproximadamente 20 kV) solo una vez, para ionizar la lámpara flash y mantenerla ionizada de manera continua, con una corriente mínima de 40 mA. Este régimen de trabajo de la lámpara flash, permite trabajar al sistema, con frecuencias de disparo hasta los 10 Hz. La aplicación de este circuito en la fuente de energía para los sistemas láseres del tipo YAG:Nd+++ no solo adopta una medida de seguridad importante, al evitar el alto voltaje frecuentemente, sino que también alarga el tiempo de vida de las lámparas utilizadas e incrementa la estabilidad de la salida óptica entre pulsos láser.
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO PARA LA REMOCIÓN DE ARSÉNICO DEL AGUA DE CONSUMO EN EL ALTIPLANO Y VALLES DE BOLIVIA
(Inv. y Des., 2020) Escalera, Ramiro; Ormachea, Omar; Ormachea, Mauricio; García, José Luis; Suso, Jesús; García, María Eugenia; Pérez, Fernando; Hornero, Jorge; Fernandez, Oscar; Zelaya, Ana; Huallpara, Lizángela
La presencia de elevadas concentraciones de arsénico encontradas en el agua de consumo de dos sitios geográficamente distantes en Bolivia, ha requerido el diseño, la construcción y la implementación de un sistema de remoción de arsénico para así obtener agua más segura para su consumo. Uno de los sitios se encuentra en una unidad educativa de la zona periurbana de la ciudad de Cochabamba y el otro en una escuela rural en la población de Quillacas en el departamento de Oruro dentro del área del Altiplano boliviano. El sistema consta de dos procesos de remoción de arsénico que funcionan en serie: i) el proceso RAOS que requiere una etapa de aireación y dosificación con sulfato ferroso y citrato de sodio automáticamente controlado con el flujo de agua, 6 fotoreactores provistos de tubos de acrílico de alta transmitancia emplazados en colectores solares tipo Fresnel (con capacidad colectora equivalente a 17,5 soles) y ii) el proceso IHE-ADART que utiliza filtros de arena recubierta con óxido de hierro, IOCS, seguidos de una microfiltración con filtros de polipropileno de 5 y 1 micras dispuestos en serie. El sistema es capaz de remover el arsénico total (particulado y disuelto) hasta concentraciones menores a lo requerido por la guía de la Organización Mundial para la Salud (OMS) y la norma boliviana para agua potable (NB 512) (10 μg/l) en ambas unidades educativas, aun cuando las características hidroquímicas de las aguas tratadas fueron sustancialmente diferentes. Las características del agua de pozo en Cochabamba, favorecen la remoción de arsénico hasta en un 75% por ambos procesos, especialmente el pH, el potencial óxido-reducción y las bajas concentraciones de aniones competidores (cloruros, sulfatos y nitratos) por los sitios de adsorción que están sobre la superficie de los microflóculos de hidróxido férrico o de la capa de óxido férrico que recubre la arena de los filtros IOCS. Por otra parte, las elevadas concentraciones de cloruros, boratos y sulfatos presentes en el agua de pozo que usa la unidad educativa de Quillacas y su alta salinidad no afectan significativamente a la capacidad de adsorción de la arena IOCS, permitiendo elevadas eficiencias de remoción de arsénico (mayores al 90%). En conclusión, el sistema es adecuado, desde el punto de vista técnico para la remoción de arsénico natural presente en aguas subterráneas del valle bajo de Cochabamba y de la zona sur colindante con el lago Poopó en el altiplano boliviano.
Hidroquímica de aguas subterráneas en el municipio de San Pedro, Santa Cruz, Bolivia: Determinación de fluoruro
(Rev. Bol. Quim, 2021) Huallpara, Lizangela; Ormachea, Mauricio; Escalera, Ramiro; Ormachea, Omar; García, José Luis; Suso, Jesús; García, María Eugenia; Hornero, Jorge; Pérez, Fernando; Robles, Virginia
El agua subterránea es la principal fuente de consumo en muchos centros urbanos y áreas rurales de Bolivia, tal es el caso del Municipio de San Pedro ubicado en el departamento de Santa Cruz. El presente estudio se realizó con la finalidad de determinar la calidad fisicoquímica del agua subterránea de consumo en 16 comunidades rurales ubicadas dentro del municipio de San Pedro. Los resultados mostraron valores de pH ligeramente alcalinos comprendidos entre 7,8 y 8,6 y la conductividad eléctrica mostró valores en un rango que va de 313,3 a 1189 µS/cm. Las aguas son predominantemente del tipo Na-HCO3 y contienen elevadas concentraciones de fluoruro (F-) en un rango que va de 2,1 a 6,4 mg/L excediendo el valor máximo recomendado por la Organización Mundial para la Salud (OMS). Cálculos de índice de saturación (IS) muestran que la fase mineral que podría dar origen al elevado contenido de F- en agua es la (F-Apatita).
PRESENCIA DE ARSENICO EN AGUAS DE POZOS PROFUNDOS Y SU REMOCIÓN USANDO UN PROTOTIPO PILOTO BASADO EN COLECTORES SOLARES DE BAJO COSTO
(Inv. y Des., 2014) Escalera Vásquez, Ramiro; Ormachea, Mauricio; Ormachea, Omar; Heredia, Miguel
Se ha realizado un relevamiento de la calidad físico-química y presencia de arsénico en aguas de pozos con profundidad mayor a 50 m, ubicados en la zona periurbana oeste de la ciudad de Cochabamba, mediante muestreos llevados a cabo durante dos periodos diferentes (húmedo y seco). Por otra parte, se ejecutó un estudio de desempeño de una planta piloto de tratamiento para la remoción de arsénico (As) basado en la aplicación de colectores solares de bajo costo, construidos con materiales reciclables de fácil accesibilidad. Las aguas subterráneas son del tipo calcio-bicarbonato (Ca-HCO3) por su predominancia sobre otros cationes y aniones, son ligeramente alcalinas (pH 7,4 - 8,3) y sus concentraciones de hierro Fe (II) y manganeso Mn (II) disueltos son relativamente altas, variando entre <0,1 y 2,1 mg/L y <0,1 y 1,2 mg/L, respectivamente. Son moderadamente reductoras, con potencial óxido-reducción (ORP) entre -12,5 y 69 mV. Existe una significativa presencia natural de As. Cerca de la mitad de las muestras presentan valores superiores al valor requerido por la Norma Boliviana de Agua Potable (NB 512) de 10 mg/L. En el periodo seco (8 meses) cerca del 40% de las muestras la superan en más de 10 veces. El desempeño del sistema de tratamiento piloto, mediante el proceso de Remoción Asistida por Oxidación Solar (RAOS), fue satisfactorio incluso en días nublados con remociones mayores al 80%, logrando reducir la concentración de As hasta valores muy por debajo de lo requerido en la Norma Boliviana de agua potable. Existe una remoción muy significativa de As (cerca del 75%) en la trayectoria que va desde la boca de pozo hasta la entrada al sistema de tratamiento. La remoción puede explicarse por la presencia de incrustaciones de óxidos de hierro (III) y manganeso (IV) depositadas en la superficie de la línea de distribución, que incluye tuberías y tanques de almacenamiento, que pueden adsorber los arseniatos formados por la aireación en el trayecto. La aireación con aspersores comerciales domésticos puede lograr efectivamente la oxidación de arsenitos a arseniatos.
SRESLi: SISTEMA DE ILUMINACIÓN VIAL INTELIGENTE CON ENERGÍA RENOVABLE
(Inv. y Des., 2019) Cañipa, Fabiana; Arnez, Fabio; Ormachea, Omar; Rivero, Armando; Dozio, Gian Carlo; Escobar, Erick
Los sistemas convencionales de iluminación vial no permiten el control de la intensidad de luz en función del tráfico de peatones o vehículos, sólo tienen dos modos de operación automático (prendido/apagado) dependiendo de la luz del día, y consumen una gran cantidad de energía eléctrica. En este artículo se describe el diseño, desarrollo, e implementación de un nuevo sistema de iluminación vial inteligente basado en tecnología LED, un dispositivo electrónico embebido inalámbrico (hardware) de bajo consumo energético desarrollado desde cero, y energía solar fotovoltaica. El dispositivo embebido incluye firmware especializado y un protocolo de comunicación inalámbrico energéticamente eficiente, que permite conformar una red de sensores infrarrojos de detección de peatones y vehículos, para el control y regulación de intensidad de las luminarias LED. Un piloto fue instalado en una calle aledaña al campus de la Universidad Privada Boliviana en la ciudad de Cochabamba, Bolivia, donde se realizaron medidas del consumo energético del sistema, que confirman un ahorro energético del 72.8% gracias al control inteligente desarrollado.
TRANSMISIÓN INALÁMBRICA DE SEÑALES MEDIANTE EL ESPECTRO DE LUZ VISIBLE
(Inv. y Des., 2015) Riva, Alvaro; Ormachea, Omar
Se presenta el desarrollo de un prototipo de comunicación inalámbrica de señales mediante el uso del espectro de luz visible con un ancho de banda de 5 MHz (aproximadamente 80 Mbps) y una distancia de 15 cm, el sistema desarrollado permite la transmisión de señales de audio & video de forma inalámbrica mediante un LED (luz blanca). La luz que emite un diodo emisor, se encuentra dentro del espectro electromagnético de luz visible (400-700 nm.), en este rango espectral, se tiene un potencial de ancho de banda de aproximadamente 322 THz, mucho mayor al que se usa en la transmisión de datos inalámbricos mediante ondas electromagnéticas de radio frecuencia (5 MHz para la tecnología 3G). Se instalaron todos los componentes electrónicos en placas impresas dentro de armazones para su uso de forma sencilla. El sistema funciona con fuentes de voltaje simétricas de +9, -9 voltios. El diseño final consta de un transmisor y un receptor de video. El sistema permite variar la intensidad del LED y de esta forma aumentar o reducir la distancia de transmisión; asimismo, es posible regular la ganancia tanto en el transmisor como en el receptor y, por último, se tiene una etapa sumadora y restadora en el transmisor y receptor, respectivamente, para efectivizar la calidad de transmisión de la señal. El sistema tiene un costo menor en un 80% en comparación con sistemas de transmisión de señales por luz visible comerciales.