Boletín GRESIA_7 by FONDO EDITORIAL UNIVERSIDAD ANTONIO NARIÑO

Facultad de Ingeniería Ambiental

En este número: Editorial / Investigación: Análisis de riesgo por inundación en la localidad de Suba / Mediciones de material particulado y sus variaciones respecto al contexto ambiental / Evaluación de la calidad del bioetanol obtenido a partir de fermentos frutales / Punto de vista: De intercambio en la UAN / Acreditación: Hacía la re-acreditación del programa de Ingeniería Ambiental / Enlaces de interés

Fotografía tomada del Río Torca, tramo I, Bogotá D.C., Colombia.

Boletín N° 7 Enero - diciembre de 2014 ISSN: 2145-0846

Facultad de Ingeniería Ambiental Boletín N° 7 Enero - diciembre de 2014 ISSN: 2145-0846 Bogotá, Colombia

Directivos UAN Rectora Marta Losada Vicerrector Académico Víctor Hugo Prieto Vicerrector de Ciencia Tecnología e Innovación Carlos Arroyave Posada Secretaria General Martha Carvalho Directora Fondo Editorial Lorena Ruiz Serna Asistente Fondo Editorial Ana Palomino Decana Facultad Ingeniería Ambiental Diana Quintero Torres Editor y Director Unidad para el Desarrollo de la Ciencia y la Investigación AnÍbal Pérez García Consejo Editorial Diana Quintero Torres, Edwin González Rojas, William Lozano Rivas, AnÍbal Pérez García, Diego Escobar, Alcibiades Bohórquez, Juan Valderrama, David Aperador Corrector de estilo César Buitrago Diseñador Gráfico César Augusto Bran Tarazona Impresión Imagen Editorial Fotografias Autores Trabajamos con la comunidad en la búsqueda de soluciones ambientales

Editorial Ing. Diana Isabel Quintero Torres. Decana Facultad de Ingeniería Ambiental El Ingeniero Ambiental de hoy debe asumir nuevos retos, no solo en función de los avances científicos y tecnológicos sino de los mismos desafíos que la naturaleza nos impone, en especial como consecuencia de las acciones antropogénicas. Su misión no es solo afrontar problemas tradicionales como el saneamiento básico, la lucha por la inequidad entre lo urbano y lo rural, sino ir a la vanguardia de los nuevos conocimientos en pro de adoptar medidas de prevención, control, mitigación y compensación, acordes al contexto situacional y tecnológico en donde exista la problemática. Lo anterior marca la obligatoriedad de la inclusión de nuevas temáticas de formación en campos tales como la biotecnología, la simulación y la gestión del riesgo, con la intención de formar profesionales capaces de desempeñarse a escala local, regional, nacional e internacional. El Ingeniero Ambiental debe adquirir una condición glocal, especialmente cuando el mundo globalizado no solo facilita los procesos de comunicación y flujo de información, sino que exige un profesional flexible, capaz de aprender a aprender y conocedor de diversas culturas que lo retroalimenten como profesional y como persona. Todo esto ha conllevado a una reestructuración de los desafíos que debe enfrentar el programa de Ingeniería Ambiental de la Universidad Antonio Nariño y se han iniciado estrategias para reforzar los procesos de internacionalización, mediante intercambios estudiantiles. En la presente edición, el lector encontrará artículos en los cuales nuestros estudiantes plasman sus experiencias investigativas en temas como la contaminación atmosférica, la biotecnología y la gestión del riesgo, también encontrará un resumen sobre la experiencia que enriqueció a la comunidad del programa durante el trayecto y obtención de la Acreditación de Alta Calidad. Este reconocimiento entregado por el Ministerio de Educación, dividió el programa en dos; Aunque la obtención de la Acreditación de Alta Calidad es un proceso voluntario, el reconocimiento de lo que somos, de lo que queremos, de nuestras metas, de nuestras oportunidades de mejora, son tal vez las mayores ganancias que obtuvimos. Actualmente somos reconocidos como un programa de calidad, no solo por la formación de profesionales que contribuyen con el desarrollo sostenible, sino por la envergadura de los procesos de investigación, liderados por los docentes del programa y por nuestros estudiantes, por la infraestructura de nuestros laboratorios y por la pertinencia del programa, hecho ratificado por la experiencia de Mario López, estudiante de intercambio de la Universidad de Guanajuato, quien tuvo la oportunidad de aprender de la cultura colombiana y darnos a conocer sus costumbres mexicanas.

Análisis de riesgo por inundación en la localidad de Suba Jessika Ramos Molano1, Luis Raúl Echeverry2, Aníbal Pérez García3 Facultad de Ingeniería Ambiental Universidad Antonio Nariño

Introducción as inundaciones son fenómenos naturales que se presentan a nivel mundial, estos eventos ocurren periódicamente debido al desbordamiento de ríos o cuerpos de agua hacia su planicie de inundación. Cuerpos de agua como los ríos y sus planicies dan lugar a productivos complejos ecológicos, los cuales propiciaron el desarrollo de grandes culturas, sacando provecho de los suelos fértiles y de actividades como la pesca, así como el acceso a vías de comunicación. El hombre se adaptó al comportamiento de estos cuerpos de agua, desarrollando métodos de ingeniería para la adaptación a eventos de inundación.

Cada vez se hace más difícil el control y manejo de dichos fenómenos, puesto que, con el pasar del tiempo, se presentan con mayor frecuencia y mayor intensidad, a lo que podemos atribuir sucesos como el cambio climático a nivel mundial, usos inadecuados del territorio por deterioro de las cuencas por deforestación y erosión, así como por actividad antrópica del hombre y la inadecuada manipulación del suelo, es importante mencionar aspectos sociales como la desigualdad económica y la desequilibrada distribución del territorio. Todos estos factores influyen y hacen que cada vez que se presente el evento, traiga consecuencias aún mayores, agravadas por el hombre en su afán de modificar y gobernar todos los recursos naturales existentes en la tierra, sometiéndose a la exposición de determinada amenaza y siendo cada vez más vulnerables. Estudiante Estudiante 3 Docente – Investigador. PhD 1 2

INVESTIGACIÓN

Recurso hídrico

Colombia es un país que permanentemente enfrenta retos que amenazan su desarrollo, retos como la situación socio-económica que, por tratarse de un país propenso a la ocurrencia de fenómenos naturales tanto por acciones humanas como por las condiciones ambientales como inundaciones, aumentan el riesgo de la población a sufrir daños, físicos y económicos. Por esto es importante desarrollar medidas y acciones que mejoren la gestión de riesgo y que contribuyan a reducir la afectación de la población y el impacto económico de los desastres, con ayuda del gobierno nacional. Es necesario crear herramientas de análisis que mejoren las acciones de respuesta, con el fin de generar medidas de control y prevención a dichos eventos, es por esto que en este trabajo se desarrollará un análisis de riesgo por inundación en la Unidad de Planeamiento Zonal, UPZ 71 Tibabuyes, que pertenece a la localidad de Suba, la cual representa una zona de la ciudad que se ha visto afectada por inundaciones en repetidas ocasiones, hechos que han generado pérdidas tanto materiales como ambientales. Este análisis contempla la modelación hidráulica del cauce, la generación de mapas de inundación y una cuantificación económica de pérdidas materiales.

Riesgo, amenaza y vulnerabilidad Las inundaciones son eventos que generan impactos negativos, estos impactos traen consigo situaciones de amenaza, entendiendo la amenaza como el peligro latente de un evento físico, que puede ser de origen natural o causado por la intervención humana, el cual suele causar grandes daños y no se puede controlar (Prieto, J. Ramos, A. & Villadiego, J., 2007). Una vez definida la amenaza es necesario mencionar la vulnerabilidad como factor determinante de la amenaza, ya que la vulnerabilidad está asociada con el grado de exposición y la fragilidad física, económica, Universidad Antonio Nariño

social y ambiental de una comunidad ante dichos sucesos (Yamin, L. Bernal, G. World Bank y Universidad de los Andes., 2013). Desde esta perspectiva, se puede decir que el riesgo se obtiene al relacionar la amenaza y la vulnerabilidad, dando como resultado pérdidas o daños en diferentes ámbitos, estas pueden ser, pérdidas económicas, por infraestructura, bienes y servicios, afectación humana y daños ambientales (Maskrey, A. & R. de E. S., 1993). En ese sentido, la vulnerabilidad es la pérdida social o económica esperada, luego de la ocurrencia de un solo evento con el potencial de causar daño, y determinará la fragilidad o susceptibilidad de afectación por eventos adversos, obteniendo perdidas económicas, sociales y ambientales, de acuerdo por la exposición de los elementos (Prieto, J. Ramos, A. & Villadiego, J., 2007). Cuantitativamente podemos expresar el riesgo como la pérdida social o económica promedio anual, debido a la ocurrencia de todos los eventos posibles que pueden causar daño (Prieto, J. Ramos, A & Villadiego, J., 2007). El riesgo lo podemos encontrar en todas las dimensiones de la vida y en nuestras acciones, como la posibilidad de sufrir pérdidas, que está asociado a la probabilidad de que el evento adverso ocurra con un determinado potencial de daño (Yamin, L. Bernal, G. World Bank y Universidad de los Andes., 2013). Modelación de la amenaza Las inundaciones son eventos naturales propios de la dinámica de las cuencas hidrográficas, estos eventos se caracterizan por la acumulación de aguas fuera del cauce de los ríos, y son generados por la combinación de factores naturales como, lluvias intensas y cambios en las condiciones de flujo del curso del agua (Burgos, V. & Maza, J., 2013). También pueden ser generados por intervención del

hombre como, fallas en los sistemas o estructuras de regulación hidráulica, procesos de urbanización inadecuada, manejo inadecuado de residuos e invasión de la ronda hidráulica (Yamin, L. Bernal, G. World Bank y Universidad de los Andes., 2013)

Los modelos permiten establecer relaciones entre el periodo de retorno de determinado evento climático y los parámetros de intensidad de la inundación. Para determinar la amenaza por inundación en esta investigación es necesario llevar a cabo las actividades que a continuación se describen.

Protocolo de modelación - Fuente: Adaptado de Yamin, L. Bernal, G. World Bank y Universidad de los Andes., 2013

CASO DE ESTUDIO Suba, la localidad 11, está ubicada al noroccidente de la ciudad de Bogotá limitando al norte con el municipio de chía, al sur con la localidad de Engativá, al oriente con la localidad de Usaquén y al occidente con el municipio de Cota4. Esta localidad está compuesta por 1.162 barrios, los cuales se distribuyen en 12 UPZ dentro de las cuales se encuentra la UPZ 71 Tibabuyes, esta es la segunda UPZ más extensa de la localidad con un área de 726 Ha5 y una densidad poblacional de 329,83 habitantes/Ha. Esto indica que la población existente en la UPZ 71 Tibabuyes es

de 239.454 habitantes, el mayor porcentaje de habitantes de la UPZ están entre 15 y 34 años de edad con un porcentaje de 34,3 %6 de la población total . La UPZ 71 Tibabuyes, desde hace muchos años ha presentado problemas de inundación, específicamente en la zona de invasión de la ronda hídrica del río Bogotá, afectando la población, especialmente en la temporada invernal a causa del aumento en el nivel de lluvias y el desbordamiento del río.

Secretaría Distrital de Planeación, “Conociendo la localidad de Suba, Diagnóstico de los aspectos físicos, demográficos y socioeconómicos, 2009” 5 Secretaria de Hábitat “ Diagnostico Localidad de Suba Sector Hábitat, 2011” 6 Secretaria de Hábitat “ Diagnostico Localidad de Suba Sector Hábitat, 2011” 4

GRESIA - Facultad de Ingeniería Ambiental

Definición del área de estudio Por lo anterior, y para efectos de este trabajo, se escogió el sector de la UPZ 71 en el que se pronuncian dos meandros (como se observa en la figura que se muestra a continuación), entre la carrera 147, al este en el barrio Berlín y la calle 132 en el barrio Santa Cecilia, con el fin de realizar el análisis de riesgo completo. En este sector se cuenta con análisis de amenaza previos e información cartográfica acerca de zonas de riesgo por inundación, los cuales se usaron para definir el área de influencia. Debido a los problemas que se han presentado en esta UPZ, en años anteriores, especialmente en la zona de delimitación de la investigación, se puede tomar como un área potencialmente inundable.

En cuanto al cuerpo hídrico que comprende este estudio, se define el río Bogotá, ya que su cauce se encuentra muy cercano al área potencial inundable, esta área pertenece a la cuenca media del río Bogotá, la cual recibe las aguas de los ríos Salitre y Fucha, también recibe la mayor parte de las aguas negras y desechos sólidos que las hacen aguas altamente contaminadas. La cuenca media del río Bogotá comprende desde puente La Virgen en Cota, hasta antes del embalse del Muña en Alicachín, cuenta con una longitud aproximada de 90Km , y las principales corrientes naturales que cruzan la ciudad son el río juan amarillo o salitre, el río Fucha y el río Tunjuelo.

Delimitación de la zona de estudio donde se observa el tramo del río Bogotá - Fuente: google earth

6 Universidad Antonio Nariño

Para conocer el tipo de construcciones que predominan en la UPZ 71 Tibabuyes y determinar el tipo de material característico en sus construcciones se realiza un reconocimiento del área en el que se obtuvieron las fotografías que se presentan a continuación.

Fotografías tomadas en el barrio Lisboa en campaña de reconocimiento de campo - Fuente: Autor

Caracterización hidrológica Para el desarrollo de la simulación de la dinámica del río Bogotá, en la ubicación descrita anteriormente, se solicitó información a la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca CAR, sobre los caudales registrados por la estación limnimetrica Puente la Virgen, ubicada en las coordenadas geográficas 04°48´10.2” N longitud 74°11´ 99.8”

W con una elevación de 2.5608 msnm sobre el cauce del río Bogotá, puesto que esta es la estación más cercana al área de influencia, y de la cual, se obtuvieron datos para la simulación. Se solicitaron datos históricos de los caudales y los niveles de agua alcanzados por el río Bogotá en esta estación, desde el año 2007 hasta el año 2014.

7 GRESIA - Facultad de Ingeniería Ambiental

Modelación hidrológica Para utilizar la información hidrológica se debe llevar a cabo un análisis de crecientes, con el fin de establecer los caudales y periodos de retorno que permitirán realizar la simulación, basada en la información plasmada por la estación. Mediante este análisis se determina la relación que existe con la cantidad de agua que escurre hacia los cauces y que, en caso de ser excesiva, produzca la inundación (Consorcio Evaluación de Riesgos Naturales América Latina). Para llevar a cabo el análisis de crecientes del cauce del río Bogotá, se aplicó el método de distribución de caudales máximos “Método de Fuller” con la información obtenida de la estación hidrológica, y con el fin de organizar la información y calcular caudales y periodos de retorno, que para el presente estudio serán las variables a controlar en la simulación. A partir de este método se obtienen los caudales para diferentes períodos de retorno los cuales se muestran en la tabla 1. Tabla 1. Caudales y periodos de retorno para la simulación PERIODO (Años)

CAUDAL ( m3/s)

48,80

200

80,16

500

89,75

1000

97,00

Modelación hidráulica En la modelación hidráulica se usó el software HEC-RAS, el cual trabaja con extensiones de ArcGis y HEC-GeoRAS. Para llevar a cabo la modelación se debe contar con la información topográfica de la zona a simular, esto incluye el cauce del cuerpo de agua, así como la llanura de inundación, algunos de los criterios utilizados fueron:

• Se toma una longitud de 3.638 metros del cauce del río Bogotá sobre la zona de estudio. Universidad Antonio Nariño

• A lo largo del cauce escogido se tomaron 26 secciones transversales para el desarrollo de la simulación. En este análisis se desarrolla la simulación para cuatro escenarios, cada uno de estos con un periodo de retorno y un caudal específico, buscando observar la dinámica del río Bogotá en el área de estudio y así poder divisar los posibles daños al generarse una inundación que cumpla con las condiciones propuestas para la simulación. Primer escenario: Simulación para un periodo de retorno de 10 años, con un caudal de 48.8-m3/s, en esta simulación se observa una afectación de 3.570 casas en el área de estudio y una altura de lámina de agua promedio de 0.23 metros. Segundo escenario: Simulación para un periodo de retorno de 200 años, con un caudal de 80.1-m3/s, en esta simulación se observa una afectación de 4.391 casas en el área de estudio y una altura de lámina de agua de 0.66 metros. Tercer escenario: Simulación para un periodo de retorno de 500 años, con un caudal de 89.7-m3/s, en esta simulación se observa una afectación de 4.393 casas en el área de estudio y una altura de lámina de agua de 0.68 metros. Cuarto escenario: Simulación para un periodo de retorno de 1000 años, tomado como un escenario extremo, con un caudal de 97-m3/s, en esta simulación se observa una afectación de 4.526 casas en el área de estudio y una altura de lámina de agua de 0.76 metros. Resultados A continuación se presentan los resultados para los diferentes periodos de retorno. En estos se puede observar el cambio del área inundada para los caudales del río Bogotá. También se puede apreciar el alcance de los impactos y posibles daños materiales.

Mapas de inundación para T= 10, 200, 500 y 1000 años – Fuente: Autor

A partir de los mapas anteriores, se obtienen tanto las áreas inundadas como las alturas promedio de inundación para cada período de retorno, lo que permite estimar el número de viviendas afectadas y cuantificar los daños materiales. En la tabla 2 se muestran las alturas y el número de viviendas afectadas para cada escenario.

Tabla 2. Número de casas afectadas y alturas de inundación para cada periodo de retorno, T # casas afectadas

h (altura en metros)

T (años)

3.570

0,2

4.391

0,7

200

4.393

0,7

500

4.526

0,8

1000

9 GRESIA - Facultad de Ingeniería Ambiental

Para el cálculo de las pérdidas causadas por los diferentes escenarios de inundación se toma como referencia la curva elemental de daños y el avalúo real promedio de un predio en la zona de estudio. De este análisis se obtuvieron los valores de pérdidas presentados a continuación:

Valores de las pérdidas – Fuente: Autor

Conclusiones Para lograr disminuir las situaciones de riesgo que se presentan en torno a fenómenos de inundación, es importante generar estudios y análisis que evalúen el riesgo al que pueden estar expuestas las personas, y tomar estos como línea base para la generación de normativa que rija el ordenamiento territorial, para evitar así eventos catastróficos que amenacen la integridad de las personas, además de evitar pérdidas económicas de gran cuantía que afectan la economía de todo un país.

Para llevar a cabo un análisis de riesgo es necesario contar con la información adecuada y detallada de la zona de estudio, importante Universidad Antonio Nariño

para lograr resultados reales y datos confiables acerca de las posibles situaciones que se puedan presentar en el futuro, y así implementar y desarrollar acciones de respuesta eficientes ante estas situaciones. Este tipo de análisis debe convertirse en una necesidad para las autoridades ambientales, ya que son la base para la implementación de planes de gestión de riesgo que disminuyan las perdidas y el riesgo al que se expone la población. Esto es agravado en un país donde existe una gran desigualdad social que obliga a los más pobres a habitar tierras en zonas de alto riesgo.

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12 Universidad Antonio Nariño

Mediciones de material particulado y sus variaciones respecto al contexto ambiental Deisy Quijano B. Estudiante Facultad de Ingeniería Ambiental Universidad Antonio Nariño

Introducción Con la urbanización e industrialización de las ciudades el medio ambiente se ha visto comprometido, se han presentado cambios significativos en las variables meteorológicas como el viento y la humedad relativa por lo que mediante el uso de diversos equipos para mediciones atmosféricas se puede inferir el nivel de contaminación de gases y material particulado. La finalidad de este artículo es comparar la presencia de partículas de 0.5 micras y 5.0 micras de tamaño, el porcentaje de humedad relativa y la temperatura en interiores y en exteriores alterando las condiciones en los puntos en los que se realizarán las mediciones, teniendo en cuenta la normatividad de la ciudad y el contexto social de las mismas. Metodología Inicialmente se realizó la medición de material particulado en una de las aulas de la Universidad Antonio Nariño, lugar en el que eventualmente se conoce que no hay flujos de viento, se realizaron tres mediciones: la primera para evaluar las condiciones normales o sin alteraciones significativas, la segunda con dispersión de talco, la tercera bajo emisión procedente de un cigarrillo y la cuarta con emisión de dos ci-

garrillos. Para las mediciones en el exterior el punto elegido fue cerca de una vía principal o de mayor tránsito en la ciudad (Av. primera de Mayo.), en horas de la tarde cerca de las 6:00 pm con alto flujo de viento, las mediciones indudablemente fueron bajo las mismas condiciones que las realizadas en el aula y en el mismo orden. Para las mediciones de material particulado se usó un equipo denominado Aerocet S, calibrado para medir partículas de 0.5 y 5.0 micras de tamaño y que adicionalmente permite inferir el porcentaje de humedad relativa y la temperatura en °C a la que se encuentra.

Equipo para mediciones de material particulado. “Aerocet S” Fuente: Enviromental Technology Online

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Marco Teórico El material particulado ha sido uno de los inconvenientes ambientales que potencializan la propagación de enfermedades, llegando así a convertirse en uno de los principales problemas a tratar. En ciudades como Bogotá donde hay un constante crecimiento poblacional, el transporte se convierte en un servicio indispensable pero de gran impacto ambiental debido a los contaminantes emanados; dado que el presente artículo se enfoca en emisiones provenientes de cigarrillo y talco se puntualiza que las emisiones por cigarrillo pueden ser realmente significativas al detallar los resultados de las mediciones y realmente importantes en el momento de tomar conciencia, si se reconoce que alrededor del 15.9-% de la población en Bogotá son fumadores (Ministerio de la Protección Social. Bogotá 2007. Encuesta nacional de salud). Aunque en este artículo se hace énfasis en el material particulado, es importante tener en cuenta que tanto las diversidades del tráfico como las emisiones del humo del cigarrillo generan diferentes gases que son considerados contaminantes y, por lo tanto, de alto riesgo para la salud. Para que el lector pueda conocer o hacer medida de la importancia del material particulado generado por diversas actividades, se anexa a continuación los límites máximos permisibles de material particulado respecto al tiempo de exposición (Tabla 1) y adicional, se anexan los factores de emisión estipulados para fuentes móviles, las cuales se tienen en cuenta en el momento de analizar y discutir los resultados obtenidos de las mediciones en el exterior (Tabla 2).

14 Universidad Antonio Nariño

Tabla 1. Niveles máximos permisibles para contaminantes criterio. Resolución 601 de 2006, art. 4 Contaminante

Unidad

Límite máximo permisible

Tiempo de exposición

PST

:g/m3

100

Anual

300

24 horas

Anual

150

24 horas

PM10

:g/m3

Tabla 2. Factores de emisión para fuentes móviles en ruta, en países en vía de desarrollo

Resultados Tanto las mediciones en el aula como las realizadas en el exterior se llevaron a cabo el mismo día en horas de la tarde (alrededor de las 6:00 pm – Lunes 20 de abril de 2015). Los resultados obtenidos de las mediciones correspondientes al aula de la universidad y el punto exterior se ilustran en las tablas 3 y 4 respectivamente, la diferencia de concentraciones se ilustra fácilmente en la gráfica 1 y en la gráfica 2, donde es posible apreciar el comportamiento al que obedecen las variaciones de las concentraciones de contaminante al ir variando las condiciones. Es posible rescatar y visibilizar la diferencia entre los distintos puntos de medición, donde el punto exterior se comporta de forma creciente con ligeros cambios respecto a las mediciones dentro del aula y las mediciones del exterior, siguiendo el

orden establecido, presentan cambios abruptos. En las condiciones normales se pueden observar cambios ligeros o no tan significativos en cada una de las variables medidas; no obstante, al ir modificando las condiciones ambientales se observan importantes, siendo excepciones la humedad relativa y la temperatura, que se comportaron de forma constante o simplemente no tuvieron cambios significativos. Inicialmente se esperaba que fuera el aula el contexto en el que se presentaran las concentraciones de material particulado más altas dado que, a diferencia del punto externo, en este no había flujo eólico; de los resultados obtenidos, y teniendo en cuenta lo anteriormente descrito, se afirma que no se obtiene lo que se esperaba en todas las condiciones. Cabe anotar que la condición normal y la de dos cigarrillos son las que muestran resultados más controversiales.

Gráfica 1. Representación en diagrama de barras de las mediciones realizadas. La letra “I” indica las mediciones realizadas en el interior y la letra “E” indica las realizadas en el exterior. A la izquierda partículas de 0.5 µ y a la derecha partículas de 5.0 µ.

Tabla 3. Resultados obtenidos tras la medición en el aula (Interiores)

Gráfica 2. Representación lineal del comportamiento de las emisiones. La letra “I” indica las mediciones realizadas en el interior y la letra “E” indica las realizadas en el exterior. A la izquierda partículas de 0.5 µ y a la derecha partículas de 5.0 µ.

Condición

Aula Hr (%)

T °C

MP (*109)( µ /m3) 0.5 µ

5.0 µ

Normal

2386

Talco

108544

52982

1 Cigarrillo

100726

1072

2 Cigarrillos

276041

1038

Tabla 4. Resultados obtenidos tras la medición realizada en el exterior Condición

Hr (%)

T °C

Exterior 0.5 µ

5.0 µ

Normal

2784

MP (*109)( µ /m3)

Talco

92245

32552

1 Cigarrillo

2 Cigarrillos

227184

842

15 GRESIA - Facultad de Ingeniería Ambiental

Discusión Como bien se mencionó anteriormente los resultados obtenidos muestran controversia; inicialmente se esperaba que las condiciones de material particulado en el aula fueran más altas que las del exterior, atribuido a los flujos y direcciones del mismo; pero según los resultados, las condiciones normales o de control revelan que las concentraciones de MP se comportan de manera contraria a lo esperado, siendo más altas en el exterior. Al realizar la primera alteración con talco, los resultados imponen controversia respecto a los obtenidos en condiciones normales, dado que son más altas las concentraciones de material particulado, procedente del talco, en el aula que en el exterior, lo cual es normal según la literatura. Con relación a la siguiente medición, correspondiente a la de emisión por un cigarrillo, los resultados arrojan cambios abruptos, siendo las concentraciones en el exterior (en el punto de medición), exageradamente bajas comparadas con las del aula; finalmente para la medición en condiciones de emisión precedente de dos cigarrillos, los resultados revelan cambios significativos, siendo, nuevamente, las concentraciones en el aula más altas (por encima de 45000*109 µ/m3), que las halladas o medidas en el punto del exterior.

las únicas mediciones para las que las concentraciones fueron mayores en el aula son las medidas de partículas de 0.5 µ en el caso de un cigarrillo y de 5.0 µ para todas las condiciones bajo alteración, lo que posiblemente se atribuya al peso de las partículas y su dispersión en relación a la corriente eólica, lo cual es totalmente coherente dado que en el aula no fluye corriente de viento pero en el exterior existe mayor exposición de material particulado. También es importante recalcar que al comparar los resultados obtenidos con lo establecido en la norma, anteriormente adjunta, las exposiciones de material particulado superan lo permitido en todos los casos, siendo mayores exageradamente; dichas exposiciones al contaminante objeto resultan perjudiciales para la salud, pero falta crear conciencia de este problema para que realmente se pueda mitigar o hacer control de las emisiones y así acatar la norma y mejorar la calidad de vida.

Conclusiones La diferencia en los resultados, para las condiciones normales, es posible atribuirse al hecho de que el punto exterior elegido para las mediciones se encuentra aledaño a una vía principal y por lo tanto de alto tránsito, tal como se mencionó anteriormente; debido a esto hay mayor concentración de material particulado pero así mismo el flujo del viento es mayor y ostenta turbulencia ya que la dirección del viento se ve afectada por la gran actividad que se presenta en ese punto; dicho esto, se puede decir que todos los resultados deben ser más altos que los obtenidos en el aula, no obstante los resultados indican que

Rodríguez J., Ruiz F., Peñaloza E., Eslava J., Gómez LC.,

Universidad Antonio Nariño

Referencias BRITISH COLUMBIA. (2014). Material particulado y contaminación del aire exterior. 7 de mayo de 2015, de British Columbia Sitio web: http://www.healthlinkbc.ca/healthfiles/ bilingua/spanish/hfile65e-S.pdf Resolución 601 de 2006, Art. 4. Niveles máximos permisibles para contaminantes criterio.

Sánchez H., Amaya JL., Arenas R., & Botiva Y. (2009). Encuesta Nacional de Salud 2007. 7 de mayo de 2015, de Ministerio de Protección Social Sitio web: http://www.minsalud. gov.co/salud/Documents/Bogot%C3%A1.pdf ANÓNIMO. Estimación de fuentes de la calidad del aire.

Evaluación de la calidad del bioetanol obtenido a partir de fermentos frutales Mario Humberto López Araiza Valencia, Leidy Natalia Zapata Restrepo Estudiantes Facultad de Ingeniería Ambiental Universidad Antonio Nariño

Resumen Anualmente, miles de millones de toneladas de contaminantes son liberados a la atmósfera resultado de los procesos de combustión de los vehículos automotores y en procesos industriales que utilizan hidrocarburos como fuente de energía. Una de las opciones de energías no convencionales para sustituir el uso de combustibles fósiles, es el bioetanol, el cual se produce por la fermentación de los azúcares contenidos en los tejidos vegetales.

hydrocarbons as energy source. One of the nonconventional energies options to replace the fossil fuels, is bioethanol, produced by the fermentation of the content of sugar in the plants tissue.

Se llevó a cabo un proceso de destilación para obtener bioetanol a partir de distintos fermentos como mora, piña, yuca y mezcla de residuos orgánicos. Asimismo se evaluó la calidad del bioetanol y los grados Brix de los productos teniendo como resultado un rendimiento aceptable a partir del obtenido de piña, en comparación con los otros.

Keywords: Bioethanol, ferments, quality.

Palabras clave: Bioetanol, fermentos, calidad. Abstract Every year, billions of tons of pollutants are released to the atmosphere as a result of the combustion of motor vehicles and industrial processes using

By a distillation process to obtain bioethanol from different ferments like berries, pineapple, yucca and organic waste, quality of bioethanol and degrees Brix were evaluated, having the result of an acceptable performance by the pineapple’s bioethanol, compared to the others.

Introducción El alcohol etílico o etanol es un producto químico que se obtiene por la fermentación de azúcares contenidas en los organismos vegetales, como los cereales, la caña de azúcar, gran cantidad de frutas y verduras, así como la biomasa. Las plantas crecen por el proceso de fotosíntesis, el cual implica a la luz solar, el dióxido de carbono presente en la atmósfera, nutrientes de la tierra y agua, los cuales por los diversos procesos químicos forman moléculas de naturaleza orgánica complejas como los carbohidratos. El bioetanol se usa en mezclas con la gasolina en concentraciones

GRESIA - Facultad de Ingeniería Ambiental

del 5 o 10 %, E5 y E10 respectivamente, que no requieren modificaciones para los motores actuales. (Bioetanol, 2001-2008. Miliarium. Madrid, España. Miliarium.com. Recuperado de http://www.miliarium.com).

o tope, el alcohol (78.3 °C) (Alem N., Leandro, 2009. Producción de bioetanol. Buenos Aires, Argentina. Alconoa. Recuperado de http://www.alconoa.com.ar). Los grados Brix (°Bx) miden el cociente total de sacarosa disuelta en un líquido. Una solución de 25 °Bx tiene 25-g de azúcar (sacarosa) por 100-g de líquido o, de otra forma, habría 25-g de sacarosa y 75-g de agua en 100-g de solución. Los grados Brix se miden con un sacarímetro, que mide la gravedad específica de un líquido o con un refractómetro. El principio de medición se basa en la refracción de la luz creada por la naturaleza y la concentración de los solutos. (Equipos y laboratorios de Colombia, 2011-2015. Qué son los grados Brix. Medellín, Colombia. Equipos y laboratorios de Colombia. Recuperado de http://www.equiposylaboratorio.com).

El proceso se inicia con la molienda de la planta, fruta o vegetal del que se piensa que genere bioetanol. El jugo que se obtiene de la molienda se procesa para obtener azúcares y alcoholes. Se lleva a cabo una fermentación del jugo o pulpa para que las bacterias anaeróbicas lleven a cabo la generación del alcohol. En los procesos de destilación, la diferencia de puntos de ebullición marca la pauta y el éxito de los mismos, los cuales se ubicarán de mayor a menor desde la base de la columna hasta el tope o cabeza de la misma. El agua es eliminada por la parte inferior de la columna recuperadora (p.e. 100 °C), yendo a la cabeza

Método y materiales Fermentar dos litros de jugo de fruta. (15-28 días)

Colar el jugo fermentado

Introducir termómetro al matraz

Medir 600 ml de jugo fermentado en una probeta

Colocar el jugo fermentado en un matraz de destilación

Conectar tubo de circulación de agua para enfriamiento

Ajustar parrilla de calentamiento debajo del matraz

Obtención de grados Brix

Destilación. (74 °C)

Prueba de eficiencia del bioetanol con respecto de gasolina

18 Universidad Antonio Nariño

Medir volumen de alcohol obtenido

Cálculos de concentración de alcohol

Metodología para la obtención y evaluación de la calidad del bioetanol a partir de fermentos frutales

Tabla 1. Resultados de la experimentación con bioetanol Volumen inicial de concentrado (ml)

Bioetanol (ml)

% Rendimiento (ml)

Residuos orgánicos

300

2.33

Yuca

500

4.2

Mora

600

1.33

Piña

600

11.16

Gráfico 1. Sustancia y rendimiento en la producción de bioetanol (ml)

Destilación de fermento – Fuente: Autor

Resultados Se utilizó la siguiente fórmula para obtener el rendimiento del bioetanol de piña, moras, yuca y residuos orgánicos. (Producto generado (ml)) Rendimiento=----------------------------------- x 100 (1) (Producto consumido (ml))

Dando como resultado la siguiente tabla con los respectivos valores para cada uno de los fermentos utilizados.

Al realizar la evaluación de la calidad del bioetanol se observó que ninguno cumple con el mínimo del porcentaje de 50 % de concentración de alcohol, ya que al entrar en contacto con una llama incandescente, ésta se apagó al instante, indicando que no había entre las muestras una capaz de encenderse y consumirse. Grados Brix Mora: 8.0 % Piña 12 % Mezcla frutas y verduras: 15 % De acuerdo con los indicadores de porcentaje de grados Brix, el que contiene menor cantidad de grados es la mora y el mayor, la mezcla de frutas y verduras, que puede tomarse como el de residuos orgánicos.

GRESIA - Facultad de Ingeniería Ambiental

Conclusiones Dados los experimentos realizados, se concluye que el fermento más eficiente fue el de piña debido a que presentó un 11.16 % de rendimiento, de acuerdo con el volumen de sustancia y el obtenido de bioetanol, gracias a un adecuado proceso de fermentación en tiempo justo y de manera natural, alrededor de 28 días. El de menor rendimiento fue el de la mora con 1.33 %, cuyo tiempo de fermentación fue de 15 días con administración de levadura.

liza la destilación, se deben hacer las pruebas para analizar la concentración y eficiencia del alcohol, ya que si se conserva etanol en algún sitio durante largos periodos, puede llegar a evaporarse y la eficiencia registrada disminuirá o será nula.

Las muestras demostraron tener menos del 50 % de concentración de alcohol en el volumen obtenido de bioetanol, ya que ninguna se encendió al entrar en contacto con fuego.

Espinosa, M y Behrentz, E. (2007). “Caracterización de los

El número de grados Brix corresponde al rendimiento obtenido, siendo la piña con 12 % el segundo más alto, relacionando un 11.16 % de bioetanol correspondiente al mayor porcentaje resultó en los experimentos. Los grados Brix de la mora, 8 % corresponden a su vez con el más bajo rendimiento de la experimentación, 1.33 %. Esto se relaciona con la cantidad de azúcares contenido en los frutos, en los cuales la piña tiene mayor cantidad que la mora. El mayor porcentaje de grados Brix le corresponde a la mezcla de frutas y verduras con el 15 %, sin embargo, lo que se utilizó para la experimentación contenía además otros componentes orgánicos de desechos de alimentos lo cual disminuyó el rendimiento del bioetanol que se obtuvo.

EQUIPOS Y LABORATORIOS DE COLOMBIA. (2011-

Con el ejercicio llevado a cabo se demuestra que el rendimiento de bioetanol a partir de fermentación de frutas y verduras es bajo y se requieren grandes cantidades de jugo o pulpa para que se tenga una cantidad significativa de bioetanol. Aunado a esto, los tiempos de fermentación deben ser justos para que se genere la mayor cantidad de bioetanol posible en concentración adecuada para que lleve a cabo procesos de combustión. Una vez se reaUniversidad Antonio Nariño

Referencias Alem N., Leandro, (2009). “Producción de bioetanol.” Buenos Aires, Argentina. 13-05-2015, de Alconoa Sitio web: http://www.alconoa.com.ar

Rangos de Exposición a Contaminantes Atmosféricos en Bogotá: estudio piloto.” Tesis de Maestría. Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia.

2015). “Qué son los grados Brix”. Medellín, Colombia. 1305-2015, de Equipos y laboratorios de Colombia. Sitio web http://www.equiposylaboratorio.com. (Fecha de consulta 13-05-2015). MILIARIUM. (2001-2008). Bioetanol. 12-05-2015, de Miliarium.com Sitio web: http://www.miliarium.com

Mario Humberto López Araiza Valencia Estudiante Universidad de Guanajuato, México

Estudié un semestre de Ingeniería Ambiental en la Universidad Antonio Nariño en la ciudad de Bogotá, D.C. en Colombia. Es una experiencia que sin duda alguna te hace crecer como persona, porque estando lejos de tu familia, tus amigos y las personas que conoces, te das cuenta de que tienes la gran oportunidad de conocer más de ti y al mismo tiempo encontrarte con una cultura nueva, con personas nuevas que poco a poco se convierten en tu familia y amigos del lugar en el que estás. La UAN me ofreció algunas asignaturas revalidables, es decir, que equivalían a otras que estaría cursando en mi noveno semestre normal en la Universidad de Guanajuato, pero a su vez otras adicionales que te pueden servir en tu formación profesional para reforzar tus conocimientos en otras áreas de tu carrera. Adicionalmente a las tres materias por revalidar que seleccioné de mi plan de estudios (Energías No Convencionales, Ordenamiento Territorial, Metodología de la Investigación), cursé las asignaturas de Salud Pública y Biotecnología Ambiental; las cuales son muy interesantes porque es muy importante enfocarse en el factor salud para las problemáticas ambientales, ya que ambas mantienen una relación muy estrecha, debido a que estos problemas en el entorno medio ambiental impactan directamente a la salud de las personas y los organismos, ya sea a corto, mediano o largo plazo. De igual forma, la Biotecnología Ambiental es un área específica que se concentra en procesos a nivel molecular, bioquímico y microbiológico para tratar situaciones del medio de forma eficaz y puntual. En la UAN las personas han sido muy atentas, los profesores están bastante preparados y participan en proyectos de impacto regional o nacional. Los compañeros son muy cordiales y rápidamente se convierten en tus amigos. Se te ofrecen también actividades extracurriculares como talleres culturales, idiomas y deportes.

PUNTO DE VISTA

De Intercambio en la UAN

La gastronomía es otra parte interesante de descubrir porque presenta algunas similitudes con México, por ejemplo, en el chocolate, los tamales (con preparación, sabor, color y consistencia diferente, eso sí), tés, café (que sin duda es muy bueno y único su sabor en el mundo), entre otros. Las diferentes formas gastronómicas de Colombia son deliciosas de degustar, algunos de sus platillos más representativos son: Bandeja paisa, caldo de ajiaco, tamales santandereanos y tolimenses, caldo de costilla, empanadas, papa aborrajada, arepas, etc. En Colombia se tienen tres comidas principales, aunque se diferencia mucho de México por los horarios: El desayuno es muy temprano como por las 6 o 7 a.m. y después la comida o almuerzo a las 12:00 del día. Finalmente, una cena a las 6:00 de la tarde y es todo.

nes, etc. Es algo incomparable porque son nuevos retos en tu vida que te hacen crecer como persona, que te enfrentan a tus miedos para vencerlos y seguir aumentando tu experiencia. Visitar otro país y hacer un intercambio es algo que recomendaría a cualquier estudiante de la UAN y de cualquier otra parte, porque los beneficios que esto trae son muchísimos: aprendes, enriqueces tu historial académico y curricular, te diviertes, te encuentras a ti mismo, aprendes a valorar a tu familia, a tus amigos, a tener nuevas personas en tu vida y contactos que perdurarán, degustar nuevas comidas, bebidas y visitar lugares. Hacerlo durante la etapa universitaria es una oportunidad irrepetible que sin duda marca la vida para siempre.

Las costumbres del descanso y de despertarse son de ir a la cama a las 10-11 de la noche para despertarse 5 o 6 de la mañana, la mayoría por trabajo y estudios. Las personas tienen una forma de ser agradable, cálidos, confiables y comunicativos. Rápidamente se convierten en tu nueva familia por la confianza y cercanía que inspiran. Colombia tiene paisajes únicos y, la ventaja de estar cerca del Ecuador, es que gran parte de su territorio está lleno de vegetación y biodiversidad y así mismo se tienen distintos climas. Cualquier lugar que se visite tendrá muchas cosas que ver, tanto en flora, fauna, historia, población, gastronomía, formas del lenguaje, etc. Algunos de los mejores lugares para visitar son: Santander, Medellín, Casanare y Cartagena.

El aprendizaje no solo es académico sino también personal. Enfrentarte tú mismo a otra realidad donde todo empieza a partir de ti: tú eres el responsable de cuidar tu salud, de tu seguridad, de tu alimentación, tus hábitos, diversioUniversidad Antonio Nariño

Con mi equipo de clase de Biotecnología Ambiental y el prototipo de reactor de lodos activado

Vista a la zona de los embalses desde el Peñón de Guatapé, Antioquia

El programa de Ingeniería Ambiental fue acreditado en alta calidad por cuatro (4) años por el Ministerio de Educación Nacional mediante resolución 9137 del 11 de junio de 2014, se destacan las siguientes fortalezas:  La estructura curricular que ofrece la formación en Ingeniería Ambiental con adecuada fundamentación teórica, orientación a la formación integral, la interdisciplinariedad, la creatividad y la flexibilidad, de tal manera que el programa responde al modelo pedagógico integral concebido en el PEI y el PEP.  El alto grado de inserción de los egresados en el sector público y privado, lo cual habla bien de la calidad de la formación recibida y de la pertinencia de la misma ante las exigencias del medio que logran impactar.  La infraestructura física que cuenta con adecuada dotación de aulas, oficinas, computadores, aulas informáticas, campus agreement, laboratorios y disponibilidad de equipos audiovisuales; actualmente el programa cuenta con MATLAB y el nuevo Laboratorio de Aguas de Ingeniería Ambiental.  La participación en acciones de cooperación nacionales e internacionales, entre las cuales se encuentran la Red Colombiana de Formación Ambiental, el Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander Von Humboldt y la Autoridad Nacional de Licencias Ambientales. Igualmente las alianzas establecidas en el Centro de Investigación e Innovación sobre la Biodiversidad del Chocó Biogeográfico — BIOINNOVA, creado por la Universidad Antonio Nariño, junto con la Gobernación del Chocó, la Universidad Tecnológica del Chocó, el Instituto de Investigaciones Ambientales del Pacífico y la Universidad Autónoma de Occidente.  La producción académica de los profesores que en los últimos 5 años alcanza 31 artículos publicados en revistas, de los cuales 4 en revistas indexadas internacionales y 3 en revistas nacionales indexadas, 1 libro y 3 capítulos de libros.

ACREDITACIÓN

Hacia la re-acreditación del Programa de Ingeniería Ambiental

 La planta docente integrada por 11 profesores, de los cuales 8 tiene dedicación de tiempo completo, 1 de medio tiempo y 2 de cátedra; del total 3 tienen título de doctor, 6 de maestría y 3 son especialistas, para atender una población estudiantil cercana a los 150 estudiantes  La existencia del Grupo de Investigación GRESIA (categoría C de Colciencias en 2010), con las líneas de investigación en recurso hídrico, Biotecnología, métodos y procesos no convencionales en ingeniería y Atmósfera y cambio climático y la vinculación de un número significativo de estudiantes al proceso de investigación formativa y de innovación a través de los semilleros; se destaca la Coordinación Científica Colombiana de la Red Eureka SD y la participación en proyectos que han recibido financiación del Fondo de Ciencia, Tecnología e Innovación del Sistema General de Regalías.

ENLACES DE INTERÉS MASSACHUSETTS CLEAN ENERGY CENTER http://www.masscec.com/

ENVIRONMENTAL SCIENCE TECHNOLOGY http://pubs.acs.org/journal/esthag

Actualmente estamos trabajando en pro de la re-acreditación del programa, para lo cual se han desarrollado las siguientes actividades:  Implementación de un plan de choque (2014 – 2016).  Desarrollo de tres proyectos (Procesos académicos, Investigación e Infraestructura), que responden a las necesidades de alta calidad en los desarrollos de las funciones sustantivas del programa (Docencia, Investigación y Extensión – Proyección social).  Socialización de autoevaluación a la comunidad académica del programa.  Participación activa por parte de docentes (100 %) y estudiantes (86 %) en el proceso de autoevaluación docente.

Facultad de Ingeniería Ambiental

Calle 20 Sur No. 13-61, Tel: 239 8763 Correo electrónico: gresia@uan.edu.co Bogotá, Colombia

DOCUMENTO DE INTERÉS URBAN RIVERS AS HOTSPOTS OF REGIONAL NITROGEN POLLUTION http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ s0269749115002651