Aprovecharán la luz solar para detener la contaminación del agua en Venezuela01-02-08, Por Ecoven *
El Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas ejecuta proyecto de investigación para sanear los lagos de Valencia y Maracaibo. Para ello, utilizará las radiaciones provenientes del Sol para destruir las sustancias tóxicas presentes en el vital líquido.
Un nuevo desafío se trazó el Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (IVIC) en septiembre de 2007: revertir el proceso de contaminación ambiental de nuestros ríos y lagos. Para ello, utilizará las radiaciones provenientes del Sol para destruir las sustancias tóxicas presentes en el vital líquido.
Millones de reacciones químicas ocurren a diario gracias a la energía solar; entre ellas, la descomposición de los alimentos, la combustión de los metales y las precipitaciones o lloviznas. Adicionalmente, si se le hace reaccionar con dióxido de titanio y carbón activado, la energía solar permite desarrollar uno de los sistemas más eficientes para el tratamiento y purificación de las aguas contaminadas donde se haya detectado o se sospeche de la presencia de partículas cancerígenas, metales peligrosos y microorganismos.
Este novedoso método se denomina fotocatálisis heterogénea, que consiste en la aplicación de luz solar (foto) como fuente de energía para degradar contaminantes hídricos a través del incremento en la velocidad de la reacción química (catálisis) entre los compuestos involucrados. "La energía solar destruye las moléculas orgánicas de carácter tóxico, las oxida, y se generan radicales libres que son capaces de provocar cáncer en nuestro cuerpo. Cuando tú oxidas, llevas la materia orgánica a su expresión química mineral: principalmente agua ultra pura y dióxido de carbono", explicó el Dr. Juan Matos Lale, jefe del Laboratorio de Fotocatálisis del Centro de Química del IVIC y líder del proyecto de investigación desarrollado conjuntamente con la República de Cuba para sanear, en principio, los lagos de Valencia y Maracaibo.
La propuesta binacional comenzó en septiembre de 2007 "y esperamos mostrar para mediados de 2008 los primeros prototipos de tratamientos de agua usando tecnología solar y materia prima venezolana", informó el especialista. El personal venezolano se abocará a la eliminación de los químicos tóxicos, mientras que los expertos cubanos se dedicarán al manejo de las moléculas microbiológicas como bacterias y virus.
De esta manera, el IVIC dará solución a problemas particulares de contaminación del agua en Venezuela, como la existencia de sustancias de origen industrial en el Lago de Valencia, y la presencia de fenoles (compuestos orgánicos altamente tóxicos para la salud del ser humano) y Lemna (o lenteja verde) en el Lago de Maracaibo debido a la actividad petrolera. De igual forma, la iniciativa criolla podrá solventar a largo plazo los efectos contaminantes de los metales pesados (como el mercurio y el cromo) que se hallan en los ríos del sur del país, producto de la actividad minera.
"Tenemos bastante agua potable pero lamentablemente mucha de ella está contaminada, ni hablar de todas las aguas que están alrededor de las grandes industrias como la petrolera, que prácticamente tienen un tratamiento muy bajo y un alto grado de contaminación", debido a la elevada concentración de cloruros y moléculas aromáticas. Estas aguas están tan contaminadas que sólo pueden ser tratadas con una combinación de técnicas, "la tecnología solar por sí sola no se da abasto porque es muy específica, es decir, trabaja con cantidades bajas de contaminantes", aclaró.
Como cualquier trabajo científico, se empezará a escala de laboratorio, donde se obtendrá un barrido de resultados, se optimizarán los sistemas y se aplicarán los conocimientos de ingeniería para finalmente realizar un escalamiento de lo que se quiere llevar a cabo en la práctica. El primer prototipo de reactor solar se instalará en el Laboratorio de Fotocatálisis del IVIC, que básicamente consistirá en una pequeña planta con una plancha de acero inoxidable pulido -"que es un excelente material refractor de luz- y un cilindro por donde pase el agua contaminada. Al fondo tendremos una bomba mecánica para mantener el sistema en continuo movimiento y cada cierto tiempo tomaremos muestras y veremos el comportamiento de este miniprototipo", añadió.
Una vez que se haya comprobado la efectividad del modelo, se tomarán muestras de agua de los lagos de Maracaibo y Valencia y se identificarán los agentes contaminantes allí presentes. Posteriormente, se instalarán plantas de tratamiento combinadas para la descontaminación -por separado- de los distintos tipos de contaminantes: orgánicos, inorgánicos y/o sedimentos.
Toda la población se beneficiará con la aplicación de esta novedosa tecnología, en particular aquellas comunidades aisladas que carezcan de métodos apropiados para el tratamiento de agua. "A largo plazo, la idea es sentar las bases para el desarrollo de nuestros propios prototipos solares. No vamos a inventar nada, vamos a implantar una tecnología conocida internacionalmente empleando nuestras materias primas; no tenemos que comprar acero inoxidable ni tuberías, tenemos suficiente desarrollo de vidrio e incluso de algunos tipos específicos de plástico que dejan pasar luz", precisó.
Para el transcurso de este año 2008 están previstos dos talleres de sensibilización, uno en Cuba y otro en Venezuela, acerca del uso de la energía solar para su empleo en la resolución de problemas medioambientales que impactan, indudablemente, en la salud de las personas. El objetivo: formar recursos humanos en el empleo de tecnologías alternativas y limpias para el desarrollo de proyectos asociados a la purificación de aguas contaminadas.
La fotocatálisis heterogénea forma parte de las tecnologías avanzadas de oxidación (TAO), las cuales utilizan los procesos fisicoquímicos para producir cambios sustanciales en la estructura química de los agentes contaminantes. A diferencia de los métodos tradicionales (como la incineración y biodegradación), las TAO suelen mejorar las propiedades del agua tratada, consumen menos energía y eliminan los efectos que sobre la salud del ser humano tienen los desinfectantes y en general las sustancias residuales. El fenol, por ejemplo, es fácilmente absorbido a través de la piel, el aire o el humo. Una vez en el organismo, es capaz de provocar estados de coma, convulsiones e incluso la muerte. Según el Dr. Juan Matos del IVIC, los fenoles pueden llegar a romper la estructura del Ácido desoxirribonucleico (ADN) y como consecuencia, generar cáncer.
lunes, 11 de febrero de 2008
viernes, 9 de noviembre de 2007
viernes, 14 de septiembre de 2007
TEORÍA DE LOS GRAFOS
Desafortunadamente no existe una terminología estandarizada en la teoría de los grafos, por lo tanto es oportuno aclarar que las presentes definiciones pueden variar ligeramente entre diferentes publicaciones de estructura de datos y de teoría de grafos, pero en general se puede decir que un grafo como indica su nombre lo indica es la representación (para nuestro caso) gráfica de los datos de una situación particular, ejemplo:
Los datos contienen, en algunos casos, relaciones entre ellos que no es necesariamente jerárquica. Por ejemplo, supongamos que unas líneas aéreas realizan vuelos entre las ciudades conectadas por líneas como se ve en la figura anterior (más adelante se presentaran grafos con estructuras de datos); la estructura de datos que refleja esta relación recibe el nombre de grafo.
Se suelen usar muchos nombres al referirnos a los elementos de una estructura de datos. Algunos de ellos son "elemento", "ítem", "asociación de ítems", "registro", "nodo" y "objeto". El nombre que se utiliza depende del tipo de estructura, el contexto en que usamos esa estructura y quien la utiliza.
En la mayoría de los textos de estructura de datos se utiliza el termino "registro" al hacer referencia a archivos y "nodo" cuando se usan listas enlazadas, arboles y grafos.
También un grafo es una terna G = (V,A,j ), en donde V y A son conjuntos finitos, y j es una aplicación que hace corresponder a cada elemento de A un par de elementos de V. Los elementos de V y de A se llaman, respectivamente, "vértices" y "aristas" de G, y j asocia entonces a cada arista con sus dos vértices.
Esta definición da lugar a una representación gráfica, en donde cada vértice es un punto del plano, y cada arista es una línea que une a sus dos vértices.
Los datos contienen, en algunos casos, relaciones entre ellos que no es necesariamente jerárquica. Por ejemplo, supongamos que unas líneas aéreas realizan vuelos entre las ciudades conectadas por líneas como se ve en la figura anterior (más adelante se presentaran grafos con estructuras de datos); la estructura de datos que refleja esta relación recibe el nombre de grafo.
Se suelen usar muchos nombres al referirnos a los elementos de una estructura de datos. Algunos de ellos son "elemento", "ítem", "asociación de ítems", "registro", "nodo" y "objeto". El nombre que se utiliza depende del tipo de estructura, el contexto en que usamos esa estructura y quien la utiliza.
En la mayoría de los textos de estructura de datos se utiliza el termino "registro" al hacer referencia a archivos y "nodo" cuando se usan listas enlazadas, arboles y grafos.
También un grafo es una terna G = (V,A,j ), en donde V y A son conjuntos finitos, y j es una aplicación que hace corresponder a cada elemento de A un par de elementos de V. Los elementos de V y de A se llaman, respectivamente, "vértices" y "aristas" de G, y j asocia entonces a cada arista con sus dos vértices.
Esta definición da lugar a una representación gráfica, en donde cada vértice es un punto del plano, y cada arista es una línea que une a sus dos vértices.
viernes, 31 de agosto de 2007
TIPO DE SUELO
TIPO DE SUELO
La clasificación del USDA (United States Department of Agriculture) reconoce varios órdenes de suelos, cuyos nombres se forman anteponiendo una partícula descriptiva a la terminación –sol.
ORDEN
Características
ENTISOL
Casi nula diferenciación de horizontes; distinciones no climáticas: aluviones, suelos helados, desierto de arena...
VERTISOL
Suelos ricos en arcilla; generalmente en zonas subhúmedas a áridas, con hidratación y expansión en húmedo y agrietados cuando secos.
INCEPTISOL
Suelos con débil desarrollo de horizontes; suelos de tundra, suelos volcánicos recientes, zonas recientemente deglaciadas...
ARIDISOL
Suelos secos (climas áridos); sales, yeso o acumulaciones de carbonatos frecuentes.
MOLLISOL
Suelos de zonas de pradera en climas templados; horizonte superficial blando; rico en materia orgánica, espeso y oscuro.
ALFISOL
Suelos con horizonte B arcilloso enriquecido por iluviación; suelos jóvenes, comúnmente bajo bosques de hoja caediza.
SPODOSOL
Suelos forestales húmedos; frecuentemente bajo coníferas. con un horizonte B enriquecido en hierro y/o en materia orgánica y comúnmente un horizonte A gris-ceniza, lixiviado.
ULTISOL
Suelos de zonas húmedas templadas a tropicales sobre antiguas superficies intensamente meteorizadas; suelos enriquecidos en arcilla.
OXISOL
Suelos tropicales y subtropicales, intensamente meteorizados formándose recientemente horizontes lateríticos y suelos bauxíticos.
HISTOSOL
Suelos orgánicos. depósitos ogánicos: turba, lignito.... sin distinciones climáticas.
La clasificación del USDA (United States Department of Agriculture) reconoce varios órdenes de suelos, cuyos nombres se forman anteponiendo una partícula descriptiva a la terminación –sol.
ORDEN
Características
ENTISOL
Casi nula diferenciación de horizontes; distinciones no climáticas: aluviones, suelos helados, desierto de arena...
VERTISOL
Suelos ricos en arcilla; generalmente en zonas subhúmedas a áridas, con hidratación y expansión en húmedo y agrietados cuando secos.
INCEPTISOL
Suelos con débil desarrollo de horizontes; suelos de tundra, suelos volcánicos recientes, zonas recientemente deglaciadas...
ARIDISOL
Suelos secos (climas áridos); sales, yeso o acumulaciones de carbonatos frecuentes.
MOLLISOL
Suelos de zonas de pradera en climas templados; horizonte superficial blando; rico en materia orgánica, espeso y oscuro.
ALFISOL
Suelos con horizonte B arcilloso enriquecido por iluviación; suelos jóvenes, comúnmente bajo bosques de hoja caediza.
SPODOSOL
Suelos forestales húmedos; frecuentemente bajo coníferas. con un horizonte B enriquecido en hierro y/o en materia orgánica y comúnmente un horizonte A gris-ceniza, lixiviado.
ULTISOL
Suelos de zonas húmedas templadas a tropicales sobre antiguas superficies intensamente meteorizadas; suelos enriquecidos en arcilla.
OXISOL
Suelos tropicales y subtropicales, intensamente meteorizados formándose recientemente horizontes lateríticos y suelos bauxíticos.
HISTOSOL
Suelos orgánicos. depósitos ogánicos: turba, lignito.... sin distinciones climáticas.
Utilización del modelo 3-PG
Modelo 3-PG. El modelo 3-PG es un modelo de crecimiento basado en procesos. De acuerdo a la descripción de Landsberg y Waring (1997), el modelo tiene la siguiente estructura:
i) Estima la Producción Primaria Bruta (PG) a partir de la radiación fotosintéticamente activa utilizable ( p।a.u) y el quantum de eficiencia del dosel ( C). El valor de p.a.u se obtiene por una reducción del valor de la radiación fotosintéticamente activa ( p.a.) a través de factores modificadores adimensionales cuyos valores varían entre 0 y 1. Los coeficientes modificadores reflejan las condiciones impuestas sobre p.a.u debido al cierre de estomas, causados por altos niveles de déficit de presión de vapor (D), sequías hídricas y estado nutricional del suelo. La sequía del suelo está definida por la proporción de agua en la zona radicular con respecto a la máxima cantidad de agua disponible ( ) o por temperaturas de congelamiento.
ii) Estima la Productividad Primaria Neta (PN) a partir de PG। Para ello el modelo utiliza la proporción PN/PG=Cpp, la que se ha estimado en 0,47 ± 0,04 SD. Este valor ha demostrado ser relativamente constante para diversos tipos de bosques y localidades geográficas (Waring et al. 1998).
iii) Para estimar el carbono localizado en la biomasa de raíces, utiliza relaciones simples derivadas de información proporcionada por la literatura actual para evaluar el crecimiento radicular, la tasa de recambio de raíces finas y los efectos de las condiciones del sitio sobre el crecimiento radicular। Para ello se han considerado dos relaciones básicas: i) la relación inversa entre el crecimiento fustal y la fracción de PN localizada en el suelo (Beets y Whitehead 1996) y, ii) el efecto ambiental causado por condiciones de sequías, régimen de temperatura y nutrición, que incrementan la localización anual del carbono en biomasa de raíces entre un 25% y 60% (Santantonio 1989, Beets y Whitehead 1996).
iv) El modelo 3-PG utiliza un submodelo, que ha sido derivado de la ley de autorraleo y de las tasas de crecimiento fustal, que permite calcular los cambios en la densidad del rodal con el tiempo (ley de –3/2 o de autorraleo)।
v) Para determinar la localización del carbono en los diversos componentes del árbol como follaje, fuste y raíces, se utilizan relaciones alométricas, de la forma:
Wi = aiWNi
En que W es la biomasa total del árbol e i es el componente del árbol। El parámetro Ni refleja las características genéticas de la especie.
vi) Para estimar el efecto del decrecimiento de la biomasa aérea del bosque con la edad, el modelo usa la relación lineal entre conductividad hidráulica y PN (Mencuccini y Grace 1996)। Esta relación sustenta la hipótesis de que la conductancia del fuste declina con la edad induciendo una menor gc. Para incorporar este efecto, Landsberg y Waring (1997) utilizaron una función de decrecimiento de la biomasa aérea con la edad.
Antecedentes del sitio para la aplicación del Modelo 3-PG. Las variables temperatura máxima, mínima y media mensual, entre los años 1983 y 1999, se obtuvieron de la estación meteorológica ubicada en el predio Tanumé, contigua al área de estudio. El déficit de presión de vapor mensual se estimó mediante la diferencia de presión de vapor saturado (Pvs), utilizando la temperatura máxima (T1) y mínima mensual (T2) en ºC, de acuerdo a la fórmula de Runing et al. (1987), en que:
Pvs, kPa = 0,61078 * exp(17,269*(T1/T2+273,3) (1) La radiación solar diaria se derivó de los datos de temperatura máxima y mínima de Tanumé, de acuerdo al procedimiento descrito por Bristow y Campbell (1984)। Estos valores fueron corregidos con antecedentes de localización, latitud, longitud y altitud y considerando una superficie plana del área de estudio, obteniéndose el máximo potencial de radiación solar। Este potencial se corrigió mediante la variación mensual del ángulo de declinación solar sobre la superficie terrestre (Waring 2000)। La influencia de nubes y la constante neblina en el área de estudio, por su cercanía al mar, reduce el potencial de radiación solar। Para estimar esta reducción se utilizaron las ecuaciones desarrolladas por Bristow y Campbell (1984) y corregidas por Waring (2000)। Se asumió un valor 0,15 para la proporción entre la radiación difusa y directa, valor que es considerado constante durante el año
i) Estima la Producción Primaria Bruta (PG) a partir de la radiación fotosintéticamente activa utilizable ( p।a.u) y el quantum de eficiencia del dosel ( C). El valor de p.a.u se obtiene por una reducción del valor de la radiación fotosintéticamente activa ( p.a.) a través de factores modificadores adimensionales cuyos valores varían entre 0 y 1. Los coeficientes modificadores reflejan las condiciones impuestas sobre p.a.u debido al cierre de estomas, causados por altos niveles de déficit de presión de vapor (D), sequías hídricas y estado nutricional del suelo. La sequía del suelo está definida por la proporción de agua en la zona radicular con respecto a la máxima cantidad de agua disponible ( ) o por temperaturas de congelamiento.
ii) Estima la Productividad Primaria Neta (PN) a partir de PG। Para ello el modelo utiliza la proporción PN/PG=Cpp, la que se ha estimado en 0,47 ± 0,04 SD. Este valor ha demostrado ser relativamente constante para diversos tipos de bosques y localidades geográficas (Waring et al. 1998).
iii) Para estimar el carbono localizado en la biomasa de raíces, utiliza relaciones simples derivadas de información proporcionada por la literatura actual para evaluar el crecimiento radicular, la tasa de recambio de raíces finas y los efectos de las condiciones del sitio sobre el crecimiento radicular। Para ello se han considerado dos relaciones básicas: i) la relación inversa entre el crecimiento fustal y la fracción de PN localizada en el suelo (Beets y Whitehead 1996) y, ii) el efecto ambiental causado por condiciones de sequías, régimen de temperatura y nutrición, que incrementan la localización anual del carbono en biomasa de raíces entre un 25% y 60% (Santantonio 1989, Beets y Whitehead 1996).
iv) El modelo 3-PG utiliza un submodelo, que ha sido derivado de la ley de autorraleo y de las tasas de crecimiento fustal, que permite calcular los cambios en la densidad del rodal con el tiempo (ley de –3/2 o de autorraleo)।
v) Para determinar la localización del carbono en los diversos componentes del árbol como follaje, fuste y raíces, se utilizan relaciones alométricas, de la forma:
Wi = aiWNi
En que W es la biomasa total del árbol e i es el componente del árbol। El parámetro Ni refleja las características genéticas de la especie.
vi) Para estimar el efecto del decrecimiento de la biomasa aérea del bosque con la edad, el modelo usa la relación lineal entre conductividad hidráulica y PN (Mencuccini y Grace 1996)। Esta relación sustenta la hipótesis de que la conductancia del fuste declina con la edad induciendo una menor gc. Para incorporar este efecto, Landsberg y Waring (1997) utilizaron una función de decrecimiento de la biomasa aérea con la edad.
Antecedentes del sitio para la aplicación del Modelo 3-PG. Las variables temperatura máxima, mínima y media mensual, entre los años 1983 y 1999, se obtuvieron de la estación meteorológica ubicada en el predio Tanumé, contigua al área de estudio. El déficit de presión de vapor mensual se estimó mediante la diferencia de presión de vapor saturado (Pvs), utilizando la temperatura máxima (T1) y mínima mensual (T2) en ºC, de acuerdo a la fórmula de Runing et al. (1987), en que:
Pvs, kPa = 0,61078 * exp(17,269*(T1/T2+273,3) (1) La radiación solar diaria se derivó de los datos de temperatura máxima y mínima de Tanumé, de acuerdo al procedimiento descrito por Bristow y Campbell (1984)। Estos valores fueron corregidos con antecedentes de localización, latitud, longitud y altitud y considerando una superficie plana del área de estudio, obteniéndose el máximo potencial de radiación solar। Este potencial se corrigió mediante la variación mensual del ángulo de declinación solar sobre la superficie terrestre (Waring 2000)। La influencia de nubes y la constante neblina en el área de estudio, por su cercanía al mar, reduce el potencial de radiación solar। Para estimar esta reducción se utilizaron las ecuaciones desarrolladas por Bristow y Campbell (1984) y corregidas por Waring (2000)। Se asumió un valor 0,15 para la proporción entre la radiación difusa y directa, valor que es considerado constante durante el año
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