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Reinterpretan zonificación sísmica del Valle de México: UNAM

 
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22 de octubre de 2015

Los distintos suelos del Valle de México no responden igual ante un sismo. Existen zonas con rocas o suelos generalmente firmes, otras con blandos, de muy baja resistencia, y otras más, llamados de transición, en los que se observan secuencias erráticas de estos materiales disímiles. Continue reading Reinterpretan zonificación sísmica del Valle de México: UNAM

La sedimentación, suelo útil que inutiliza presas en México: UNAM

 
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presa

03 de julio de 2015

La sedimentación de embalses en México es un problema cuya solución compete tanto a la ciencia como a la sociedad, pues reduce el almacenamiento de agua para usos vitales, advirtió Jesús Gracia Sánchez, investigador del Instituto de Ingeniería (II) de la UNAM. Continue reading La sedimentación, suelo útil que inutiliza presas en México: UNAM

Obtienen electricidad e hidrógeno de aguas residuales

 
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Investigadores de la Unidad Académica Juriquilla del Instituto de Ingeniería, trabajan en el desarrollo de una nueva tecnología para obtener energía eléctrica sustentable, hidrógeno como combustible, y agua limpia, a partir del tratamiento del líquido residual.
Investigadores de la Unidad Académica Juriquilla del Instituto de Ingeniería, trabajan en el desarrollo de una nueva tecnología para obtener energía eléctrica sustentable, hidrógeno como combustible, y agua limpia, a partir del tratamiento del líquido residual.

14 de enero de 2012

• Un grupo de investigación del Instituto de Ingeniería de la UNAM, campus Juriquilla, recurre a métodos biológicos que utilizan bacterias presentes en el medio ambiente

Ante la degradación ambiental del planeta, y una más que probable crisis energética en el futuro, investigadores de la Unidad Académica Juriquilla del Instituto de Ingeniería (II) de la UNAM, trabajan en el desarrollo de una nueva tecnología para obtener energía eléctrica sustentable, hidrógeno como combustible, y agua limpia, a partir del tratamiento del líquido residual, con bacterias presentes en el medio ambiente.

En las plantas tradicionales, la materia orgánica que causa la contaminación es degradada por bacterias. Si el proceso es aerobio se inyecta aire para permitir la oxidación y así se obtiene dióxido de carbono, agua y más microorganismos. Si es anaerobio no se requiere aire; en este caso, se transforma en metano, dióxido de carbono y más bacterias.

En estas reacciones ocurre una transferencia de electrones, llamadas reacciones de óxido-reducción, porque en ellas hay sustancias que se oxidan y otras que se reducen.

Ante la interrogante de qué sucede si, en lugar de transferir los electrones en las reacciones químicas, las bacterias los transfieren a un ánodo, que es un electrodo negativo, Germán Buitrón Méndez, coordinador del Laboratorio de Investigación en Procesos Avanzados de Tratamiento de Aguas (LIPATA) de la unidad académica, explicó que se generan electrones que pueden ser ‘cosechados’.

Cosecha de electrones

Este proceso se puede llevar a cabo en una celda de combustible microbiana, dispositivo que puede convertir, mediante microorganismos, energía bioquímica, en eléctrica.

Para obtenerla, las bacterias transfieren electrones desde un donador de éstos, como el agua residual (materia orgánica), a un aceptor de electrones, como el oxígeno.

En esas celdas, las bacterias no los transfieren directamente a un aceptor final de electrones característico, sino a un electrodo, es decir, a un ánodo.

Posteriormente pasan, a través de una resistencia u otra carga, a un cátodo, por lo que los electrones generados en la reacción son “cosechados” y convertidos directamente en energía eléctrica. El carbono orgánico es transformado en dióxido de carbono.

Para cerrar el ciclo, los protones migran hacia el cátodo en aerobiosis, donde se combinan con el oxígeno para formar agua. “Nuestro objetivo es obtener, a partir del tratamiento de las residuales, líquido limpio, pero también otros productos. Con el tratamiento convencional se obtiene, por medio del suministro de energía, agua tratada. Con esta nueva tecnología logramos un valor agregado: energía eléctrica, hidrógeno y metano”.

Esquema más atractivo

La cantidad de energía eléctrica producida mediante esta nueva tecnología depende de las bacterias adheridas al ánodo; así, entre más haya, y mayor sea la superficie de este último, se originará en mayor medida.
Su generación no es suficiente para alumbrar grandes ciudades, por ejemplo, pero el esquema resulta mucho más atractivo si se puede conseguir hidrógeno con ella.

“Este último elemento contiene un poder calorífico dos y media veces más elevado que el metano. Además, al quemarse sólo produce agua, es decir, no contamina”, señaló Buitrón Méndez.

En fase de perfeccionamiento

Si en una primera etapa del tratamiento de aguas residuales la materia orgánica se fermenta en anaerobiosis, es posible producir hidrógeno y subproductos como ácidos grasos volátiles (acético, propiónico, butírico), que pueden alimentar a una celda electroquímica microbiana para que produzca más hidrógeno.

“Esa celda funciona de una manera diametralmente opuesta a como lo hace una de combustible microbiana: necesita energía eléctrica para transformar la materia orgánica en hidrógeno; en este dispositivo, las bacterias colonizan también un ánodo”.

Con ayuda de los electrones suministrados, los ácidos grasos se transforman en hidrógeno. Es en este punto donde la energía eléctrica generada por la celda de combustible microbiana puede aprovecharse en la celda electroquímica; de este modo, ya no es necesario recurrir a energía eléctrica externa.

Los investigadores estudian cómo incrementar la producción de hidrógeno obtenido por la fermentación de la materia orgánica y con una celda electroquímica microbiana. “Esta tecnología se encuentra en desarrollo. Los retos son diseñar y configurar ambos tipos de celdas con materiales no costosos, y hacer que la de combustible microbiana genere la mayor cantidad posible de energía eléctrica; y la electroquímica, de hidrógeno.

“Es importante también abordar aspectos más básicos, como qué clase de bacterias colonizan el ánodo y bajo qué condiciones”, concluyó.

Buitrón Méndez y sus colaboradores mantienen permanente colaboración con Katy Juárez, del Instituto de Biotecnología, campus Morelos, de la UNAM (quien trabaja con bacterias del género Geobacter); con investigadores de la Arizona State University en Estados Unidos, y con integrantes del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICYT), todos relacionados con temas de este proyecto.
Créditos: unam.mx/boletin/026/2012

Necesario, coordinar acciones para diseñar políticas de prevención de desastres

 
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13 de septiembre del 2011

Eduardo Botero Jaramillo, David Muriá Vila, Jorge Aguirre González Gerardo Aguilar Ramos y Jorge Arturo Ávila Rodríguez.
Eduardo Botero Jaramillo, David Muriá Vila, Jorge Aguirre González Gerardo Aguilar Ramos y Jorge Arturo Ávila Rodríguez.

• Universitarios visitaron la zona afectada por el sismo del 11 de marzo en Japón, con el fin de recabar información sobre el suceso, sistemas de alarma temprana para temblores y tsunamis, y del proceso de recuperación

En México, es urgente coordinar esfuerzos para establecer lineamientos y políticas públicas, orientadas a mitigar y prevenir daños ocasionados por desastres naturales, coincidieron académicos del Instituto de Ingeniería (II) de esta casa de estudios.

Gerardo Aguilar Ramos, Jorge Aguirre González, Jorge Arturo Ávila Rodríguez, Eduardo Botero Jaramillo y David Muriá Vila, visitaron las zonas afectadas por el sismo de Tohoku, en Japón, del 11 de marzo de 2011, para obtener información relevante, de primera mano y en adición a la que se ha hecho pública en Internet, sobre el desempeño de estructuras y de la infraestructura japonesa durante el sismo, así como del proceso de recuperación.

El grupo, encabezado por Muriá Vila, coordinador de Estructuras y Materiales de la entidad universitaria, constató, en las prefecturas de Miyagi y Chiba, que los códigos de construcción y la cultura de prevención en la nación asiática fueron fundamentales para minimizar las consecuencias de la catástrofe.

Al respecto, advirtió que es indispensable establecer en nuestro país un trabajo coordinado entre las instancias relacionadas con la prevención de desastres, realizar más investigación en este campo, y orientar recursos para la formación de especialistas, para que México esté mejor preparado ante eventos sísmicos.

Aprender para prevenir

El temblor, registrado frente a la costa del Pacífico de la región de Tohoku en Japón, provocó un tsunami cuya máxima altura alcanzó, en algunos sitios, los 40 metros.

Puede ser definido con tres palabras: inmenso, inesperado e instrumentado, apuntó Jorge Aguirre González, coordinador de Ingeniería Sismológica del Instituto de Ingeniería.

El mapa de peligros sísmicos de aquel país está sustentado en el consenso entre los expertos, quienes cuentan con gran número de datos, recabados en los últimos 400 años. Con estos antecedentes, evalúan el nivel de riesgo, revisan reglamentos y estructuras. Cualquier daño detectado, es reparado.

“Estaban preparados para afrontar el sismo, antes de que sucediera. De haber tenido los indicios de un gran tsunami a tiempo, los japoneses hubieran actuado en consecuencia”, apuntó.

Lecciones de Tohoku

Los especialistas coincidieron en que, a pesar del tamaño y las consecuencias del sismo, aquella nación se encuentra en camino a una rápida recuperación, gracias a sus reglamentos de construcción, sistemas de alertamiento y cultura de prevención.

Hubo 15 mil 698 muertos, cuatro mil 666 desaparecidos y cinco mil 717 heridos y fue necesario desalojar a más de 130 mil personas. El impacto económico del suceso se ha estimado en, al menos, 140 mil millones de dólares, aproximadamente el 2.5 por ciento del PIB de Japón.

Muriá Vila refirió que el desempeño estructural de los edificios de concreto y acero, puentes y viaductos ubicados en la zona afectada por el sismo y posterior tsunami, resultó satisfactorio, ante la magnitud de los movimientos.

A su vez, Eduardo Botero Jaramillo, de la Coordinación de Geotecnia del Instituto, informó que el grupo encontró problemas relacionados con efectos de sitio y de licuación en arenas extensas. Los daños fueron significativos en algunas viviendas unifamiliares, en la prefectura de Chiba.

El experto destacó que los estragos contemplados en los mapas de riesgo no se presentaron, en gran parte, por los cambios en los códigos de construcción, implementados a partir de 1981.

Fue un gran sismo, con muy pocos percances, por el diseño de las estructuras, contemplado en la normatividad que funciona desde hace tres décadas, expuso Jorge Ávila, adscrito a la Coordinación de Estructuras y Materiales de la misma instancia.

Al relatar su experiencia, Gerardo Aguilar Ramos, del mismo departamento, informó que las construcciones anteriores a 1981 fueron las más dañadas por los fenómenos. En Sendai, ejemplificó, encontraron salas y auditorios con fallas de plafones.

Japón está bien preparado para afrontar una emergencia de este tipo, porque cuenta con reglamentos de construcción actualizados, basados en la investigación realizada por instituciones públicas y privadas. Las estrategias gubernamentales y la educación de la población, les permiten actuar de manera eficiente para mitigar los daños.

Al respecto, Jorge Aguirre González, también presidente de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Sísmica, recordó que, gracias a la iniciativa de la comunidad científica en Japón, después del temblor de Kobe en 1995, el país cuenta con los mejores sistemas de instrumentación, indispensables para recabar datos relevantes para la sismología mundial.

Créditos: unam.mx/boletin/542/2011

Proponen nuevas soluciones a tratamiento de aguas

 
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2 de septiembre del 2011

En 2010, se trataba sólo el 44.8 por ciento del total de los líquidos residuales, la meta es llegar al 60 por ciento de aquí a tres años.
En 2010, se trataba sólo el 44.8 por ciento del total de los líquidos residuales, la meta es llegar al 60 por ciento de aquí a tres años.

• Expertos de diversas entidades se dieron cita en el Instituto de Ingeniería de la UNAM para explorar alternativas que permitan, en menos de tres años, que el 60 por ciento del líquido residual sea saneado, sin recurrir a privatizaciones

Ingenieros de diversas especialidades plantearon nuevas soluciones al tratamiento de aguas residuales en México —iniciativas que ya forman parte de experiencias a nivel nacional e internacional— al destacar la urgencia de que, en el corto plazo, se logre una cobertura de saneamiento del 60 por ciento.

En la mesa de discusión Experiencias, Avances y Oportunidades en el Tratamiento de Aguas Residuales, organizada por el Instituto de Ingeniería (II) de la UNAM, se señaló la necesidad del uso de tecnologías innovadoras y, al mismo tiempo, el cambio en la participación de empresas privadas en este rubro, con el objetivo de obtener líquido más limpio en más regiones del país.

La contaminación de los mantos freáticos, desperdicio por fugas, sobreexplotación de los acuíferos, agotamiento de fuentes suministradoras, infraestructura obsoleta para su administración y escasos recursos para la operación, obligan a establecer medidas especiales para el desarrollo de proyectos que brinden mejores resultados, sin que ello implique privatizaciones, y con el propósito de que, en menos de tres años, se llegue al 60 por ciento de agua residual tratada.

En su intervención, Simón González Martínez, investigador y coordinador del área de Ingeniería Ambiental del instituto, dijo que hasta hace 30 años este proceso de saneamiento no se conocía. No obstante, las condiciones actuales obligan a que el líquido exhiba ciertas características para que la población no corra riesgos.

En el encuentro realizado en el Auditorio José Luis Sánchez Bribiesca de la Torre de Ingeniería, explicó los métodos usados y se refirió a la planta instalada en Ciudad Universitaria, que consiste en un sistema rotatorio para la limpieza hídrica, en cuyo fondo se inyecta aire a presión y en el que se evita la acumulación de microorganismos en las estructuras.

Al respecto, subrayó que ésta, como otras instalaciones en México, son muestra de las innovaciones tecnológicas, con éxito comercial, realizadas por universitarios.

González Martínez indicó que en 1980 se abrieron los procesos anaerobios en las plantas y actualmente son los que se usan en casi todo el mundo, y refirió que Brasil es el que cuenta con más instalaciones de este tipo.

En su intervención, Roberto Contreras Martínez, titular del Programa de Agua Limpia de la Comisión Nacional del Agua (Conagua), dijo que para el 2010 se trataba sólo el 44.8 por ciento del total de los líquidos residuales, y reconoció que la meta es llegar al 60 por ciento en el corto plazo.

Sin embargo, calculó que de acuerdo a las nuevas plantas proyectadas, para 2013 se alcanzará un 63 por ciento, debido a que uno de los principales retos es mejorar la planeación y condiciones que persisten en varias regiones del país, como la península de Baja California, donde se registra una deficiencia importante, pues aún se usan fosas sépticas.

Entre los retos, aseveró, figuran el fomentar acciones que permitan reestablecer el equilibrio ecológico, realizar programas a largo plazo, eliminar la regulación innecesaria e inhibidores de inversión, simplificar los procesos de contratación que permitan impulsar proyectos de rentabilidad social, utilizar esquemas de financiamiento privados (como complemento de los recursos federales) y aprovechar la capacidad instalada.

En su exposición sobre el Fondo Nacional de Infraestructura. Inversión Público-Privada en Infraestructura para el Tratamiento de Aguas, Rafael Guerrero Flores, del Banco Nacional de Obras y Servicios Públicos (Banobras), comentó que la Secretaría de Hacienda y Crédito Público (SHCP) constituye un fondo que administra la institución para el desarrollo de proyectos en comunicaciones, transporte, agua, medio ambiente y turismo.

Guerrero Flores aclaró que en el caso de los proyectos de agua se hacen aportaciones por parte de Banobras, pero no espera recuperar el dinero, pues se trata de una subvención, y respecto a las empresas privadas participantes, tienen un plazo de hasta 20 años para operar la planta y rescatar sus inversiones.

En los próximos tres años, el gobierno federal invertirá 15 mil 145 millones de pesos para 14 plantas, y con ello, se espera alcanzar una cobertura de saneamiento de 60 por ciento.

Fernando González Cáñez, de la empresa Degremont, reconoció que la inversión privada en plantas de tratamiento es altamente rentable, mientras que los organismos operadores (como los municipios) han registrado en los últimos 10 años problemas por la falta de recursos para infraestructura de este tipo.

Créditos: unam.mx/boletin/2011_517