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ARSENIC OCCURENCE IN DEEP WATER WELLS AND ITS REMOVAL USING A PILOT PLANT BASED ON LOW COST SOLAR COLLECTORS
(2014) Ramiro Escalera Vásquez; Mauricio Ormachea; Omar Ormachea; Miguel Heredia
CONTAMINACIÓN MINERA EN BOLIVIA: ALTERNATIVAS DE REMEDIACIÓN DE AGUAS ÁCIDAS
(2007) Ramiro Escalera Vásquez
Se efectúa una revisión exhaustiva de la literatura sobre la contaminación minera en Bolivia y su impacto sobre la calidad de las aguas de la Cuenca del Río Pilcomayo y de la Cuenca del Río Chayanta, ambas en el Departamento de Potosí. Se establecen dos tipos de fuentes principales: (a) los pasivos mineros (desmontes y residuos de colas), principalmente de las empresas de la antigua administración de COMIBOL, que generan aguas ácidas mineras, con altas concentraciones de metales pesados y arsénico, producto de la oxidación de minerales sulfurados y (b) los residuos de colas de los ingenios ubicados en la ciudad de Potosí, con altas concentraciones de metales pesados, que fueron evacuados directamente al Río de la Ribera durante aproximadamente 20 años y que fueron almacenados en el lecho del Río Pilcomayo, incluso en lugares situados hasta 200 km de la fuente.Las poblaciones pequeñas más afectadas por la contaminación en la cuenca del Río Pilcomayo, por la escasez de recursos hídricos alternativos al río son: Tuero Chico, Puente Mendez y Sotomayor, donde se recomiendan tratamientos de sedimentación y filtración para obtener aguas de calidad aceptable para el consumo humano. En la cuenca del Río Chayanta, la población de Quila Quila es la que tiene mayor riesgo por el alto contenido de cadmio en aguas infiltradas en el lecho del río, las cuales son consumidas en periodo seco.Se ha realizado una revisión de los procesos tecnológicos activos y pasivos comúnmente disponibles para el tratamiento o remediación de aguas ácidas mineras, donde se comparan sus ventajas y desventajas técnicas y económicas. Dentro de los sistemas activos, la comparación favorece a la oxidación solar por su capacidad de convertir el As (III) más soluble a As (V) menos soluble. En ausencia de As, la neutralización con caliza y posterior precipitación de metales pesados es más recomendable. Ambos procesos son simples y más económicos que las otras alternativas. El tratamiento pasivo más auto sustentable es el provisto por humedales o pantanos artificiales.
DEGRADACIÓN DE TINTES SINTÉTICOS ORGÁNICOS EN SOLUCIÓN POR FERRATO-HIPOCLORITO O HIPOCLORITO DE CALCIO
(2017) Pablo Marcelo Pérez García; Sandra L. Ibáñez-Calero; Ramiro Escalera Vásquez
DESARROLLO DE UN SISTEMA DE RECICLAJE DE AGUAS RESIDUALES TEXTILES COLOREADAS MEDIANTE LA UTILIZACIÓN DE UN FOTOREACTOR SOLAR
(2010) Andrés Zaconeta Piva; Ramiro Escalera Vásquez
Se ha desarrollado un sistema de reciclaje de aguas residuales provenientes de la etapa de adición de colorantes orgánicos en el proceso de teñido de jeans, a nivel de laboratorio, que consiste en dos procesos: la foto-degradación por el método foto-Fenton del color y de la materia orgánica, utilizando un foto-reactor solar tubular de sección semicircular de un solo eje y la precipitación/filtración de hierro remanente en las aguas foto-degradadas.El colector-concentrador solar, que posee una capacidad de concentración de radiación UV-A de 2,88 soles, fue construido reciclando materiales desechados: tubos de vidrio proveniente de lámparas de Ne y tubos de desagüe sanitario de 6” (PVC), recubierto por láminas de aluminio.Se realizaron pruebas de optimización del proceso de foto-degradación mediante un modelo estadístico factorial de multiniveles, dando como resultado concentraciones óptimas de Fe2+ 35 mgL-1 y de H2O2 1400 mgL-1, pH óptimo entre 2,35 a 2,40 e intensidad de radiación solar UV-A integral incidente entre 50 y 70 Wm-2 (radiación efectiva que recibe la solución entre 144 y 202 Wm-2).Aplicando las condiciones óptimas a soluciones de tinte (Negro, Azul Marino y Rojo Escarlata) preparadas en laboratorio se llegaron a porcentajes de remoción del 81%, 98% y 93% respectivamente. En cambio, en la foto-degradación de los licores reales de la industria se llegó a un porcentaje de remoción del 77% y una disminución de la DQO de 92%, reduciendo drásticamente el poder contaminante de este efluente.Se determinaron experimentalmente las constantes cinéticas de pseudo-primer orden y tiempos medios de proceso dando los siguientes resultados en las soluciones de tinte: Negro kapp 0,0336 min-1 y t1/2 20,63 min, Azul Marino kapp 0,0568 min-1 y t1/2 12,20 min y para el Rojo Escarlata kapp 0,0164 min-1 y t1/2 42,27 min. Para el licor se obtuvo: degradación del tinte kapp 0,0356 min-1 y el t1/2 es de 19,47 min y para la disminución de la DQO kapp 0,0196 min-1 y t1/2 35,4 min. Se trataron los efluentes foto-degradados mediante la precipitación del hierro residual con soda caustica comercial (0,75 gL-1) y una filtración hasta llegar a una concentración residual de hierro de 4,36 mgL-1. Pruebas de reutilización de los licores tratados en la etapa de adición de colorantes, a escala de laboratorio, demostraron que no existen diferencias en la calidad de los tejidos teñidos. Con estos antecedentes se puede concluir que el sistema de tratamiento y reciclaje propuesto es viable técnicamente.
DESARROLLO Y DESEMPEÑO DE UN PROCESO DE BENEFICIADO EN SECO DE VARIEDADES AMARGAS DE QUINUA BASADO EN LA APLICACIÓN DE UN LECHO FLUIDIZADO DE TIPO SURTIDOR (LFTS)
(2010) Ramiro Escalera Vásquez; Carla Quiroga Ledezma; Luis Arteaga Weill
Se ha desarrollado un proceso novedoso de beneficiado en seco de quinua, mediante el empleo de un lecho fluidizado de tipo surtidor (LFTS). Se estudiaron las características básicas de funcionamiento del lecho en la remoción de saponinas de 3 ecotipos amargos de quinua real provenientes de zonas productivas en los departamentos de Oruro y Potosí.Se construyeron dos reactores de vidrio a escala laboratorio de 7,5 y 20 cm de diámetro y boquillas de 1,4 y 3,4 mm y un prototipo piloto de sección rectangular de 10 cm de ancho por 40 cm de alto y 40 cm de largo, con una sección angular en la parte inferior donde se instalaron boquillas con una distancia entre ejes de 10 cm. Tanto los reactores de laboratorio como el reactor piloto, se alimentaron de aire a través de un compresor de 400 Lmin-1 de capacidad, provisto de un medidor de flujo de 10-100 Lmin-1 y de un filtro de humedad y aceite. Muestras de quinua fueron procesadas en estos equipos de acuerdo a un diseño experimental multifactorial, evaluándose el efecto de los factores: ecotipo, diámetro de reactor, diámetro de boquilla y altura de lecho sobre el porcentaje de remoción de saponinas, la calidad nutritiva (porcentaje de proteína), el porcentaje de pérdida de masa y el consumo específico de energía.Los factores más preponderantes sobre la remoción de saponinas son el diámetro del lecho y el diámetro de la boquilla, seguidos del ecotipo, lográndose valores de saponinas mínimos (0 - 0,02%), tanto para los ecotipos individuales como para sus mezclas, con la siguiente combinación: diámetro de boquilla 1,4-1,8 mm; diámetro de lecho 7,5-12,5 cm; altura de lecho de 12,5 cm y 30 min de tiempo. Ninguno de los factores estudiados tiene un efecto significativo sobre el contenido de proteínas y las pérdidas de masa.En general, tanto la remoción de saponinas como la pérdida de masa ocurren a mayor velocidad durante los primeros minutos. Las saponinas extraídas durante la desaponificación se recuperan en su totalidad. Los ecotipos más resistentes a la fricción entre granos de quinua son: (1) Toledo de Salinas de G. Mendoza; (2) Blanca de Uyuni; (3) Blanca de Salinas de G. Mendoza; (4) Amarilla de Uyuni y (5) Rosada de Uyuni, en ese orden.El desempeño de remoción de saponinas del prototipo piloto de paredes planas y sección rectangular es similar al del lecho de sección circular operado bajo las condiciones óptimas. Sin embargo, en ambos casos, el consumo específico de energía eléctrica es alto cuando se utiliza un compresor a pistón comercial (0,621 kWh/kg quinua procesada para prototipo piloto y 1,259 kWh/kg para condiciones óptimas de laboratorio). Como conclusión general se puede afirmar que la configuración del lecho fluidizado de tipo surtidor que no utiliza agua es idónea para la remoción de saponinas de diferentes variedades de quinua amarga en escala de laboratorio.
DESARROLLO Y DESEMPEÑO DE UN PROCESO DE BENEFICIADO EN SECO DE VARIEDADES AMARGAS DE QUINUA BASADO EN LA APLICACIÓN DE UN LECHO FLUIDIZADO DE TIPO SURTIDOR (LFTS)
(2011) Ramiro Escalera Vásquez; Carla Quiroga Ledezma; Luis Arteaga Weill
Se ha desarrollado un proceso novedoso de beneficiado en seco de quinua, mediante el empleo de un lecho fluidizado de tipo surtidor (LFTS). Se estudiaron las características básicas de funcionamiento del lecho en la remoción de saponinas de 3 ecotipos amargos de quinua real provenientes de zonas productivas en los departamentos de Oruro y Potosí. Se construyeron dos reactores de vidrio a escala laboratorio de 7,5 y 20 cm de diámetro y boquillas de 1,4 y 3,4 mm y un prototipo piloto de sección rectangular de 10 cm de ancho por 40 cm de alto y 40 cm de largo, con una sección angular en la parte inferior donde se instalaron boquillas con una distancia entre ejes de 10 cm. Tanto los reactores de laboratorio como el reactor piloto, se alimentaron de aire a través de un compresor de 400 Lmin-1 de capacidad, provisto de un medidor de flujo de 10-100 Lmin-1 y de un filtro de humedad y aceite. Muestras de quinua fueron procesadas en estos equipos de acuerdo a un diseño experimental multifactorial, evaluándose el efecto de los factores: ecotipo, diámetro de reactor, diámetro de boquilla y altura de lecho sobre el porcentaje de remoción de saponinas, la calidad nutritiva (porcentaje de proteína), el porcentaje de pérdida de masa y el consumo específico de energía. Los factores más preponderantes sobre la remoción de saponinas son el diámetro del lecho y el diámetro de la boquilla, seguidos del ecotipo, lográndose valores de saponinas mínimos (0 - 0,02%), tanto para los ecotipos individuales como para sus mezclas, con la siguiente combinación: diámetro de boquilla 1,4-1,8 mm; diámetro de lecho 7,5-12,5 cm; altura de lecho de 12,5 cm y 30 min de tiempo. Ninguno de los factores estudiados tiene un efecto significativo sobre el contenido de proteínas y las pérdidas de masa. En general, tanto la remoción de saponinas como la pérdida de masa ocurren a mayor velocidad durante los primeros minutos. Las saponinas extraídas durante la desaponificación se recuperan en su totalidad. Los ecotipos más resistentes a la fricción entre granos de quinua son: (1) Toledo de Salinas de G. Mendoza; (2) Blanca de Uyuni; (3) Blanca de Salinas de G. Mendoza; (4) Amarilla de Uyuni y (5) Rosada de Uyuni, en ese orden.El desempeño de remoción de saponinas del prototipo piloto de paredes planas y sección rectangular es similar al del lecho de sección circular operado bajo las condiciones óptimas. Sin embargo, en ambos casos, el consumo específico de energía eléctrica es alto cuando se utiliza un compresor a pistón comercial (0,621 kWh/kg quinua procesada para prototipo piloto y 1,259 kWh/kg para condiciones óptimas de laboratorio). Como conclusión general se puede afirmar que la configuración del lecho fluidizado de tipo surtidor que no utiliza agua es idónea para la remoción de saponinas de diferentes variedades de quinua amarga en escala de laboratorio.
DESARROLLO Y VALIDACIÓN DE UN MÉTODO ESPECTROFOTOMÉTRICO/COLORIMÉTRICO PARA LA DETERMINACIÓN DE CROMO (III) EN LICORES RESIDUALES DE PIQUELADO-CURTIDO
(2006) Ramiro Escalera Vásquez; Luis Arteaga Weill; Rodrigo Vega
Dos métodos no destructivos fueron desarrollados y validados para la determinación de concentraciones de sales de cromo en licores residuales de curtido que se producen en la fabricación de cueros: Un método espectrofotométrico y un método colorimétrico derivado. Los dos métodos se basan en el análisis de espectros de absorbancia-longitud de onda generados por soluciones patrón que fueron preparadas con los mismos reactivos químicos comerciales utilizados por una curtiembre local, en el intervalo de longitud de onda de 190-800 nm (UV-visible). Ambos métodos satisfacen los criterios fundamentales de validación: proporcionalidad (buena linealidad y buena sensibilidad) dentro del intervalo de concentraciones de sales de cromo que se observa en los licores residuales de curtido; precisión (buena repetibilidad/reproducibilidad); exactitud (sin diferencias estadísticas respecto a métodos oficiales) y selectividad (buena especificidad para la sal de cromo). Estos métodos son prácticos por su simplicidad, bajo costo y rapidez. Requieren equipos de bajo costo (un espectrofotómetro de rango visible o un colorímetro fabricado manualmente), usan los mismos reactivos químicos que se aplican en procesos de curtido corriente y no requieren de condiciones de seguridad especiales ni personal especializado. Los métodos pueden ser utilizados para el control de reciclado directo de licores de curtido-piquelado, facilitando de esta manera la adopción de esta técnica de Producción Más Limpia por parte de los fabricantes de cueros, especialmente curtiembres de escala pequeña y mediana.
DINÁMICA DE UN REACTOR DE BIOPELÍCULA ANAEROBIA TIPO INTERCAMBIADOR DE CALOR (RBAIC)
(2004) Ramiro Escalera Vásquez
Las características dinámicas de un reactor de biopelícula anaerobio tipo intercambiador de calor (RBAIC), usado para el tratamiento de aguas residuales de melazas, fueron estudiadas experimentalmente. Se realizaron experimentos para estudiar la respuesta del reactor a las sobrecargas orgánicas. También se estudiaron los efectos de los cambios de temperatura de las paredes calientes y las temperaturas ambientales, sobre la eficiencia del reactor, bajo condiciones de estado estacionario. Se demostró que el RBAIC es estable ante la ocurrencia de sobrecarga orgánica. Se concluyó que existe una separación de fases microbianas dentro del reactor, en condiciones normales de operación. Es decir, las bacterias acidogénicas predominan en la masa líquida recirculante y las heteroacetogénicas y metanogénicas lo hacen en la biopelícula adherida a las paredes calientes de transferencia de calor, lo cual implica que los cambios de la temperatura de la pared afectan de mayor manera a la eficiencia de remoción, que los cambios de temperatura del entorno. El RBAIC es una configuración novedosa, con características energéticas favorables para el tratamiento de aguas residuales de la industria alimenticia.
ELECTROCHEMICAL OXIDATION OF SYNTHETIC ORGANIC DYES BY FERRATE (VI), USING COMMERCIAL STEEL WOOL ELECTRODES
(2018) Ramiro Escalera Vásquez; Uli Nicol Hosse Pastor; Pablo Marcelo Pérez García
This paper deals with the in-situ electrochemical oxidation of Reactive Black 5 (RB-5), Reactive Blue 19 (RB-19) and Allura Red AC (AR-AC), using commercial steel wool as electrodes. At the optimal conditions (18 V and NaOH 0.33M), the decolorization of RB-19 (anthraquinone-type dye) is much more rapid than those of azo dyes RB-5 and AR-AC. The reaction rates based on a first order reaction model were 0.134 min-1for RB-19, 0.043 min-1 for RB-5 and 0.028 min-1 for AR-AC. Color removal efficiencies were higher than 95% achieved in 120 min. The analyses of spectra of the three dyes in the visible region indicate a complete cleavage of both azo and quinoid chromophores. In the case of RB-19 no new absorption peaks occurred in the UV region, showing a partial oxidation of aromatic groups without the generation of intermediates. In case of both azo-type dyes RB-5 and AR-AC, formation/accumulation of intermediates followed by their partial oxidation may have occurred. All these observations indicate that the predominant mechanism for decolorization was the oxidation of the three dyes. We conclude that that the electrochemical oxidation by ferrate (VI), under low voltages and low NaOH concentrations, using commercial steel wool as electrodes is an efficient and cost-effective alternative for the decolorization of azo and anthraquinone type dyes. For future studies a COD analysis should be made in order to correlate the decolorization and the elimination of the organic load in the dye solutions.
ELECTROCHEMICAL OXIDATION OF SYNTHETIC ORGANIC DYES BY FERRATE (VI), USING COMMERCIAL STEEL WOOL ELECTRODES
(2018) Ramiro Escalera Vásquez; Uli Nicol Hosse Pastor; Pablo Marcelo Pérez García
This paper deals with the in-situ electrochemical oxidation of Reactive Black 5 (RB-5), Reactive Blue 19 (RB-19) and Allura Red AC (AR-AC), using commercial steel wool as electrodes. At the optimal conditions (18 V and NaOH 0.33M), the decolorization of RB-19 (anthraquinone-type dye) is much more rapid than those of azo dyes RB-5 and AR-AC. The reaction rates based on a first order reaction model were 0.134 min-1for RB-19, 0.043 min-1 for RB-5 and 0.028 min-1 for AR-AC. Color removal efficiencies were higher than 95% achieved in 120 min. The analyses of spectra of the three dyes in the visible region indicate a complete cleavage of both azo and quinoid chromophores. In the case of RB-19 no new absorption peaks occurred in the UV region, showing a partial oxidation of aromatic groups without the generation of intermediates. In case of both azo-type dyes RB-5 and AR-AC, formation/accumulation of intermediates followed by their partial oxidation may have occurred. All these observations indicate that the predominant mechanism for decolorization was the oxidation of the three dyes. We conclude that that the electrochemical oxidation by ferrate (VI), under low voltages and low NaOH concentrations, using commercial steel wool as electrodes is an efficient and cost-effective alternative for the decolorization of azo and anthraquinone type dyes. For future studies a COD analysis should be made in order to correlate the decolorization and the elimination of the organic load in the dye solutions.
EVALUACIÓN DE LA CALIDAD NUTRICIONAL Y MORFOLOGÍA DEL GRANO DE VARIEDADES AMARGAS DE QUINUA BENEFICIADAS EN SECO, MEDIANTE EL NOVEDOSO EMPLEO DE UN REACTOR DE LECHO FLUIDIZADO DE TIPO SURTIDOR
(2010) Carla Quiroga Ledezma; Ramiro Escalera Vásquez
La tecnología desarrollada para el beneficiado de variedades amargas de quinua en seco tiene per se varios beneficios respecto a las ofertas tecnológicas actuales: ahorro en el consumo de agua y recursos no renovables (gas), la no generación de efluentes contaminados con saponinas y la recuperación total de las saponinas. En este trabajo se evaluó la calidad de la quinua beneficiada, para ello, se realizaron pruebas experimentales en los equipos de laboratorio y prototipo piloto con 3 ecotipos de Quinua Real (Blanca, Amarilla y Rosada) de las zonas de Garci Mendoza y Uyuni. Muestras de quinua fueron procesadas de acuerdo a un diseño experimental, evaluándose el efecto de las variables: ecotipo, diámetro de reactor, diámetro de boquilla y altura de lecho en el porcentaje de remoción de saponinas, la calidad nutritiva (porcentaje de proteína y materia grasa) y cambios en la morfología del grano procesado.Los resultados muestran claramente que los factores preponderantes en la remoción de saponinas son el diámetro de reactor, el diámetro de la boquilla, seguido del ecotipo. Las condiciones óptimas de procesamiento se dan en los intervalos de 1,4 a 1,8 mm para el diámetro de boquilla y 7,5 a 12,5 cm para el diámetro de reactor y una altura de lecho de 12,5 cm, en estos intervalos los niveles del contenido de saponina en el grano están entre 0 y 0,02 %, niveles muy por debajo de lo que establece la Norma Boliviana NB NA 0038 (< 0,12 %). La calidad nutritiva de la quinua no sufre ningún deterioro, los porcentajes de proteína y materia grasa están por encima de los niveles mínimos establecidos en la norma anteriormente mencionada, > 10 % y > 4 % respectivamente, y tampoco hay signos de daños en la superficie de la microestructura del grano.Por tanto, se puede concluir que la quinua beneficiada en el reactor de lecho fluidizado de tipo surtidor tiene una calidad igual o mejor a la quinua que ha sido escarificada, lavada y secada durante el beneficiado.
EVALUACIÓN NUTRICIONAL DE LOS ÁCIDOS GRASOS DE ACEITE DE SEMILLAS DE PALQUI
(2015) Ramiro Escalera Vásquez; Francisco Caba
Se presenta una evaluación nutricional de los aceites extraídos de la semilla de palqui (Acacia feddeana Harms), una planta leguminosa de origen silvestre, que crece en zonas semi-desérticas templadas de la región sud de Bolivia y es consumida tradicionalmente por los campesinos productores, como semilla cocida o tostada.El aceite extraído de las semillas de palqui contiene, mayoritariamente, ácido oleico, 43,4%, un ácido graso mono-insaturado (AGMI) y ácido linoleico (AL), 35,8%.Tambien contiene pequeñas cantidades (1,46%) de ácido -linolénico (AAL). El ácido linoleico y el alfa-linolénico, ácidos grasos poliinsaturados (AGPI), son esenciales en la alimentación, como precursores de las familias de ácidos grasos de cadenas más largas, omega-6 y omega-3, respectivamente. Entre los ácidos grasos saturados (AGS), que constituyen el 18,3% restante, el ácido palmítico (10,3%) y el ácido esteárico (7,3%) son los mayoritarios.Los aportes energéticos, %E, de las proteínas, carbohidratos y la materia grasa, son: 37,4%E, 34,8%E y 27,7E%, respectivamente. El aporte calórico de la materia grasa, está por debajo de las recomendaciones de la FAO/OMS, siendo 5,08%E el de los AGS (< 10%E), 12,03%E el de los AGMI y 10,3%E el de los poliinsaturados, AGPI (< 11%E). Sin embargo, el aporte energético del AL, es mayor al máximo recomendado (9,9 > 9%E) y el del AAL, es menor al mínimo recomendado (0,4 < 0,5%E). Estos datos indican que existe un desbalance entre estos dos ácidos esenciales, haciendo necesaria la combinación en la dieta,con aceites ricos en AAL y otros omega-3 AGPI, como el de pescado.Tomando en cuenta los resultados de esta evaluación, se puede concluir que el consumo de semillas de palqui y su aceite, son beneficiosos y no riesgosos para la salud. Por consiguiente, la semilla de palqui puede ser industrializada como aceite comestible.
FORMACIÓN DE GRÁNULOS ANAEROBIOS SIN LODOS INOCULADOS EN UN REACTOR DE BIOPELÍCULA ANAEROBIA TIPO INTERCAMBIADOR DE CALOR (RBAIC)
(2012) Ramiro Escalera Vásquez
Se ha estudiado experimentalmente el fenómeno de la formación de gránulos anaerobios en la puesta en marcha de un Reactor de Biopelícula Anaerobia Tipo Intercambiador de Calor (RBAIC), utilizado en el tratamiento de aguas residuales provenientes de una planta de procesamiento de melazas de baja concentración, 0,45 g-C L-1. El reactor fue operado en modo de flujo ascendente de un solo paso a bajas temperaturas promedio del líquido (15° C a 25° C) y tiempos de retención hidráulica (TRH) de 16 h y 6,1 h. La granulación puede proceder sin la inoculación de grandes cantidades iniciales de lodo biológico anaerobio. La granulación es posible aún con concentraciones iniciales muy pequeñas de microorganismos, siempre y cuando los mismos estén bien aclimatados al tipo de agua residual y las condiciones ambientales. Es posible tratar tasas de carga orgánica volumétrica entre 1,8 y 3,3 g-DQO L-1 d-1 a temperaturas promedio menores a 25° C con concentraciones de biomasa tan pequeñas como 2 g-SSV L-1. En un RBAIC, se pueden formar gránulos de 0,5 – 2 mm de diámetro en tres meses a temperaturas promedio menores a 25° C.
HIDROQUÍMICA DE LA PRESENCIA NATURAL DE ARSÉNICO EN AGUAS SUBTERRÁNEAS DE ÁREAS SUBURBANAS DE COCHABAMBA-BOLIVIA Y EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD TÉCNICA DE PROCESOS DE REMOCIÓN
(2017) Ramiro Escalera Vásquez; Mauricio Ormachea
Se ha realizado un análisis hidroquimico de 18 pozos ubicados en la zona periurbana oeste de la ciudad de Cochabamba. También se ha efectuado una evaluación de la viabilidad técnica de diferentes procesos de remoción de arsénico en función de los parámetros físicos y químicos de calidad de las aguas provenientes de los pozos más contaminados. Se han logrado los siguientes resultados importantes: La tendencia de evolución geoquímica hacia el tipo de agua Na-Ca-HCO3 puede ser causada por la mineralización y/o disolución de minerales tipo halita [NaCl], dolomita [CaMg(CO3)2], calcita [CaCO3] y/o magnesita [MgCO3]. El As disuelto presenta concentraciones variables en 3 órdenes de magnitud, desde 3 hasta 581,7 µg/L, lo que supone un alto riesgo a la salud por exposición. La variabilidad espacio-temporal en las concentraciones de arsénico se explica por la variabilidad litológica del lugar, donde las diferentes capas de arcilla, limo y/o arena contendrían composiciones heterogéneas y variables de As. La correlación positiva moderada entre el arsénico y el hierro presentes sugiere la disolución y/o mineralización de fases amorfas de oxi-hidróxido de hierro asociadas con el arsénico haciendo posible su movilización del As hacia el acuífero subterráneo. Las características físico-químicas de casi todos los pozos altamente contaminados, favorecen la viabilidad técnica de la mayoría los procesos comparados: coagulación con Fe(III) y Al(III), adsorción sobre alúmina activada, intercambio iónico, filtración en lechos de arena recubierta con óxido de hierro (IHE-ADART), Remoción de Arsénico Asistida por Oxidación Solar, RAOS, nano-filtración y osmosis reversa. El pozo con mayor contaminación y mayor salinidad presenta condiciones más desventajosas para su tratabilidad, siendo los procesos de membrana los más viables técnicamente; sin embargo, los procesos IHE-ADART, adsorción sobre alumina activada y RAOS también son potencialmente viables para este caso. En cada una de las OTBs afectadas, será necesario analizar comparativamente la viabilidad económica de la implantación de los procesos en función de sus costos de inversión, operación y mantenimiento, considerando una capacidad adecuada para la población servida.
MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS DE CROMO MEDIANTE LA APLICACIÓN DE UNA TÉCNICA DE RECICLADO DIRECTO DE LICORES DE PIQUELADO - CURTIDO EN EL PROCESAMIENTO DE PIELES
(2013) Ramiro Escalera Vásquez; Luis Arteaga Weill; Rodrigo Vega M.
Uno de los problemas ambientales confrontados por las curtiembres bolivianas es la emisión de residuos líquidos contaminados con cromo, del cual se desechan significativas cantidades en los procesos convencionales. Aunque este versátil metal pesado juega un rol importante en el metabolismo de plantas y animales, en bajas concentraciones, sus derivados oxidados, Cr (VI), son extremadamente tóxicos. Como alternativa de prevención de la contaminación, se ha realizado una investigación en torno a la aplicación del método de Reciclado Directo de Licores Residuales en la etapa de piquelado - curtido de pieles. Se ha demostrado mediante numerosas corridas experimentales realizadas en laboratorio y en planta, que el reciclaje directo de licores residuales de curtido es técnicamente viable para su implantación en las etapas de piquelado y curtido del proceso de fabricación de cueros al cromo en una curtiembre común. La calidad del cuero terminado no se deteriora con el re-uso directo de los licores de cromo hasta en 10 reciclos. El control del proceso puede realizarse con la medición de parámetros muy simples: La densidad de los licores, la fuerza iónica relacionada con la densidad, el grado de acidez (pH) y la concentración de cromo en los licores residuales. Se generan ahorros importantes en el consumo de reactivos químicos, entre el 9% y el 44%, y sobre todo, en consumo de agua, 77%. La mitigación del impacto ambiental producido por el contenido de Cr(III) en los licores de curtido, se traduce en una disminución de más de 70% de la masa desechada de Cr(III), cuando se usa el reciclado directo, respecto de la masa que se desecha en curtidos normales sin reciclo. La implementación del reciclado directo de licores de cromo es replicable a otras industrias similares, que existen en gran número en Bolivia.
OBTENCIÓN DE CARBOXIMETILCELULOSA A PARTIR DE LINTER DE ALGODÓN
(2007) Elizabeth Terán; Ramiro Escalera Vásquez
La carboximetilcelulosa (CMC) soluble en agua es el éter derivado de la celulosa más importante por sus aplicaciones en diversos rubros de la industria. Se produce por modificación química de la celulosa, mediante reacciones que son fácilmente aplicables a escala industrial.Sobre la base de estudios previos, se han realizado pruebas de obtención de CMC y se ha logrado definir condiciones óptimas para un proceso a escala laboratorio utilizando linter de algodón semi procesado y procesado.Se han definido tres etapas importantes: el hinchamiento de la celulosa, la eterificación y la purificación del producto para su comercialización. En las primeras dos etapas se realizaron variaciones en las condiciones del proceso (tiempo, temperatura, concentración), encontrando diferencias significativas en la calidad del producto final. Los resultados obtenidos muestran que se puede obtener CMC para distintas aplicaciones industriales, a partir de la misma materia prima.Bajo las condiciones óptimas de procesamiento se han obtenido productos de calidad superior en cuanto a los tres parámetros de calidad más importantes: el grado de sustitución (0.72 a 0.96); la viscosidad dinámica (11 000 a 21 000 cp a 11.3 s-1 de gradiente de velocidad) y pureza ( > 98 %). Esta calidad corresponde a CMCs de grado purificado hasta grado alimenticio/farmacéutico.
OPTIMIZACIÓN DEL CONSUMO ESPECÍFICO DE ENERGÍA EN EL PROCESO DE BENEFICIADO EN SECO DE VARIEDADES AMARGAS DE QUINUA, BASADO EN LA APLICACIÓN DE UN LECHO FLUIDIZADO DE TIPO SURTIDOR (LFTS)
(2011) Mauricio Obando Estrada; Ramiro Escalera Vásquez; Carla Quiroga Ledezma; Luis Arteaga Weill
Se ha minimizado el consumo específico de energía para el novedoso proceso de beneficiado en seco de quinua, mediante el empleo de un lecho fluidizado de tipo surtidor (LFTS). Se estudiaron las condiciones de operación y características básicas de funcionamiento del lecho, en la remoción de saponinas de la quinua real blanca, proveniente de zonas productivas en los departamentos de Oruro y Potosí.Se utilizaron dos reactores de vidrio a escala laboratorio de 7,5 y 20 cm de diámetro, boquillas de 1,4 a 5 mm de diámetro y alturas de lecho estático entre 12,5 y 17,5 cm. Los reactores de laboratorio se alimentaron de aire utilizando un compresor de 400 Lmin-1 de capacidad, provisto de dos medidores de flujo de 10-280 Lmin-1 y de un filtro de humedad y aceite. Muestras de quinua real blanca fueron procesadas en estos equipos de acuerdo a un diseño experimental, evaluándose el efecto de los factores: diámetro de reactor, diámetro de boquilla, altura de lecho y tiempo de proceso sobre el consumo específico de energía, el porcentaje de remoción de saponinas y el porcentaje de pérdida de masa.Los factores más preponderantes sobre el consumo específico de energía son: el diámetro de boquilla, diámetro de lecho, tiempo de proceso y altura de lecho, lográndose valores de consumo específico de energía mínimos (0,23 kWh kg-1) con la siguiente combinación: diámetro de boquilla 3 mm, diámetro de lecho 20 cm, altura de lecho de 12,5 cm y 60 min de tiempo. En estas condiciones se obtuvo un valor próximo a 0,01 % de saponinas y una pérdida de masa menor al 5%. Estos valores son inferiores a los obtenidos en estudios anteriores.Para calcular la caída de presión en el lecho fluidizado de tipo surtidor, se han obtenido nuevos valores de las constantes K y n de la ecuación de Lama: K = 9,2572 y n = 0,3308, para el lecho de 7,5 cm de diámetro y K = 12,8453 y n = 0,3451 para el de 20 cm El uso de estas constantes permitió calcular la caída de presión global del sistema con bastante aproximación, respecto de los valores experimentales obtenidos para diferentes diámetros de boquilla y alturas de lecho. En general, las caídas de presión globales, para esta configuración de LFTS, son pequeñas, comparadas con las observadas en el anterior estudio [11], lo cual permitiría utilizar sopladores más económicos, en lugar de compresores de más alto precio, aspecto que favorece la economía del proceso.
PRESENCIA DE ARSENICO EN AGUAS DE POZOS PROFUNDOS Y SU REMOCIÓN USANDO UN PROTOTIPO PILOTO BASADO EN COLECTORES SOLARES DE BAJO COSTO
(2015) Ramiro Escalera Vásquez; Mauricio Ormachea; Omar Ormachea; Miguel Heredia
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 g/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.
RECUPERACIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS CON ALTA CONCENTRACIÓN DE SAPONINAS DEL PROCESO DE BENEFICIADO EN SECO DE GRANOS DE QUINUA AMARGA, MEDIANTE LA APLICACIÓN DE UN LECHO FLUIDIZADO DE TIPO SURTIDOR (LFTS)
(2011) Carla Subieta Chinchilla; Carla Quiroga Ledezma; Ramiro Escalera Vásquez; Luis Arteaga Weill
Se han identificado las condiciones óptimas de operación para la recuperación de saponinas, dentro del beneficiado en seco de granos de quinua amarga, mediante la aplicación de un lecho fluidizado de tipo surtidor, desarrollado por los Centros de Investigación de la Universidad Privada Boliviana. Las pruebas experimentales se realizaron con 3 ecotipos de Quinua Real: Blanca, Amarilla y Rosada, en un reactor de vidrio a escala laboratorio, de 7,5 cm de diámetro, alimentado con aire por medio de un compresor de 400 Lmin-1, provisto de un filtro para eliminar la humedad y el aceite del aire. Se evaluaron los efectos de las variables: tiempo de procesamiento, diámetro de boquilla, ecotipo de Quinua Real y altura de lecho, en la calidad de los residuos sólidos colectados (contenido de saponinas) y en la calidad del grano de quinua (contenido de saponinas remanente y pérdida de masa). El contenido de saponinas en las muestras se cuantificó por el Método de la Espuma (afrosimétrico) y el Método Espectrofotométrico (colorimétrico).Para los ecotipos de Quinua Real Blanca y Amarilla, el tiempo óptimo para la recuperación de saponinas es de 5 minutos, con un diámetro de boquilla de 1,1 mm y una altura de lecho de 7,5 cm, obteniéndose concentraciones de saponinas de 4,88 % y 6,18 % respectivamente. Para el ecotipo de Quinua Real Rosada, el tiempo óptimo para la recuperación de saponinas es de 3 minutos, con una concentración en saponinas de 5,75 %. A estos tiempos de procesamiento, los granos de quinua han sufrido una pérdida de masa entre 2,5 – 3 %, y el porcentaje de saponinas aún está por encima de los niveles de aceptación para consumo humano, i.e. mayores al 0,12 %, por tanto, se debe continuar con el proceso de remoción de las saponinas del episperma de los granos de quinua hasta los niveles requeridos por el consumidor. El porcentaje de saponinas en los residuos sólidos incrementa cuando se trabaja con materia prima muy bien seleccionada, i.e. materia prima con la menor cantidad de impurezas posible. En todas las pruebas realizadas, los porcentajes de saponinas son mayores al de los residuos sólidos de la etapa de escarificado de las empresas beneficiadoras que usan el método convencional.El empleo de un lecho fluidizado de tipo surtidor en el beneficiado de ecotipos y variedades de quinua amarga, permite la recuperación total de las saponinas, obteniéndose fracciones de residuos sólidos con contenidos altos de saponinas, que tienen un mejor precio en el mercado. Siendo las principales variables de operación que se deben controlar en el proceso: el tiempo de procesamiento, el diámetro de boquilla y el ecotipo o variedad de quinua.
REMOCIÓN DE ARSÉNICO (V) ASISTIDA POR OXIDACIÓN UV SOLAR EN UN FOTO-REACTOR TUBULAR DE SECCIÓN CIRCULAR
(2009) Ramiro Escalera Vásquez; Omar Ormachea
Se ha construido y caracterizado un foto-reactor tubular de sección circular para su aplicación al tratamiento de aguas subterráneas contaminadas con Arsénico, As(V), utilizando las técnica de la Remoción de Arsénico por Oxidación Solar (RAOS). El concentrador solar que posee una capacidad de radiación equivalente a 2,8 soles, fue construido reciclando materiales desechados: tubos de vidrio proveniente de lámparas de Ne y tubos de desagüe sanitario de 6” (PVC), recubiertos por láminas de aluminio. Pruebas simultáneas sin agitación,realizadas aplicando la radiación UV solar a aguas sintéticas, demostraron que la remoción de As(V) en el foto-reactor es más rápida queen un tubo de vidrio sólo y en una botella PET de 2 litros, logrando remociones mayores al 98% en todos los casos. Los tiempos para la aparición de los flóculos de complejo Fe-citrato fueron de 40, 50 y 90 min respectivamente, para intensidades de radiación UVA integral (290-390 nm) entre 50 y 70 Wm-2. Pruebas de irradiación seguidas de agitación controlada a 30-33 s-1 de gradiente de velocidad, demostraron que el foto-reactor acelera el proceso de formación de flóculos fácilmente sedimentables al cabo de 20-30 min de agitación. Los tiempos de irradiación óptimos para el foto-reactor, el tubo y la botella son de 15, 25 y 60 min, respectivamente. Pruebas en régimen de flujo continuo en un foto-reactor de aproximadamente 1 m2 de área, con un tiempo de residencia hidráulica (igual al tiempo de irradiación) de 15 min, mostraron la formación inmediata de flóculos fácilmente sedimentables cuando se agitan a 33 s-1 durante 20-30 min, lográndose una remoción del 98,36% una concentración remanente de 16,5 mgL-1 de As(V) en aguas decantadas. Esto significa que se pueden tratar aproximadamente 130 Lm-2 en una jornada de 6 horas de radiación UVA de 50-70 Wm-2 de intensidad.