Paper semana 14 2010

NAI: 525
Línea de Acción: Energía.
Semana: 14
Tema Eje: Conservación de la cantidad de movimiento.
Región: Arequipa.
Actividad: Día Mundial de los océanos
Categoría: Manejo ambiental.

Titulo: Construcción de una planta de osmosis inversa para disminuir la contaminación del agua.

Objetivo: Construir una planta de tratamiento de agua a base de osmosis inversa para disminuir la contaminación del rio Chili producido principalmente por aguas residuales.

Variables:
Independiente: Construcción de una planta de tratamiento de agua a base de osmosis inversa.
Dependiente: Disminución de la contaminación en el rio Chili.

Hipótesis: Si se construye una planta de tratamiento de agua a base de osmosis inversa se disminuirá la contaminación del agua producida principalmente por aguas residuales.

Resumen: El tema eje que toco esta semana es Conservación de la cantidad de movimiento. La cantidad de movimiento o ímpetu representado por q(vectorial), de un cuerpo de masa (m) que se mueve con una velocidad representada por v(vectorial), está definida por la expresión; q(vectorial)=m.v(vectorial). En pocas palabras la cantidad de movimiento o ímpetu es una magnitud vectorial, de igual dirección y mismo sentido, cuyo símbolo en el SI es (Kgm/s) se define como el producto de la masa del cuerpo y su velocidad en un instante determinado.
Si es que hay fuerzas internas que actúan en un cuerpo, el cuerpo no va a sufrir una variación. Pero si es que hay fuerzas externas que actúan sobre él, el cuerpo si va sufrir una variación.
Para esta investigación se debe tomar en cuenta que la presión es la magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que actúa.
La relación con el tema eje es que para que el agua pase de una solución más concentrada (agua contaminada) a una mas diluida (agua purificada) por una membrana semipermeable, tiene que ejercerse una presión mayor que la normal. Está presión mayor va a cambiar de una cierta forma la velocidad v (vectorial) del agua (m) va a variar en un intervalo de tiempo. Además la presión que se ejerce es una fuerza externa a pesar de que este proceso se encuentre en un mismo sistema, si es que hay una fuerza externa sobre el agua va a ver una variación en este cuerpo representado por Q (vectorial).
La relación con la actividad que es le día Mundial de los Océanos, que tiene como objetivo fundamental preservar la Diversidad Biológica Marina que es amenazada por muchas formas (contaminación, sobrepesca y de alguna forma por el cambio de temperatura), lo cual lo relación porque la contaminación que se produce en este rio puede llegar al Océano Pacifico porque el cauce principal con el nombre de río Quilca o Chili rompe la Cordillera de la Costa para desembocar en el océano Pacífico, siendo que esto pueda ser, si es que a un no es un factor más para la contaminación que se produce en el Océano Pacifico
La relación con la región es que el rio Chili o Quilca que se forma por las confluencias de los ríos Sihuas (que como Arequipa se ubica en el punto donde se dividen el área andina central y el centro-sur andino, de modo que se incorporan a esta área los valles que están al sur del Río Sihuas) y Vitor y por la unión de los ríos Blanco y Sumba, está sufriendo una alto porcentaje de contaminación producido por aguas servidas que se arrojan al río que alcanzan los 35'829.000 metros cúbicos por año, de los cuales el 90% proviene de los colectores de desagüe que descarga la empresa de saneamiento Sedapar en el sector de Alata y Tiabaya.
-El propósito de este trabajo es disminuir la contaminación del rio Chili o Quilca producido por las aguas residuales de las empresas de saneamiento Sedapar en el sector de Alata y Tiabaya, construyendo una planta de tratamiento de agua a base de osmosis inversa, propongo esta solución a pesar de que la Arequipa ya cuente con una planta purificador de agua de Chilpinilla que solo procesa el 12% de las aguas residuales que van para este rio; la razón por lo que propongo esta planta purificadora de agua a base de osmosis inversa es que va reducir un 99%.

Problema: El problema del rio Chili que es fuente de vida del valle de Arequipa, que nace de la unión de los ríos Blanco y Sumba podría colapsar debido a la contaminación que producen las aguas servidas que a diario se vierten en él desde hace 50 años. Según la Dirección de Salud Ambiental de la Gerencia Regional de Salud de Arequipa este problema es producido ya que el volumen de aguas servidas que se arrojan al río alcanza los 35'829.000 metros cúbicos por año, de los cuales el 90% proviene de los colectores de desagüe que descarga la empresa de saneamiento Sedapar en el sector de Alata y Tiabaya.
Además se ha detectado que la empresa vierte al río aguas sin tratamiento, en donde se han hallado huevos y larvas de tenias y lombrices, además de bacterias como la salmonela, que producen infecciones gastrointestinales y generan virus que ocasionan la hepatitis A y el rotavirus, según representantes de Sedapar, la empresa no dispone de los US$ 50 millones que se requieren para construir una planta de tratamiento de aguas servidas. Un informe de la Gerencia Regional de Salud entregado a la Fiscalía de Prevención del Delito, a cargo de la fiscal Esther de Amat, revela que gran parte de la contaminación del Chili proviene también del Club Internacional, la Escuela de la Policía, algunos restaurantes y urbanizaciones descargan sus desagües directamente sobre el río.
Toda vía peor es la situación perjudicial para la vida de los pobladores de Arequipa, ya que sus aguas no solo se usan en las actividades agrícolas, sino que además son consumidas por 50.000 habitantes de los distritos de Tiabaya, Uchumayo y La Joya. Según reportes de la Gerencia de Salud, las enfermedades infecciosas intestinales pasaron de 19.667 casos en 1992 a 103.960 casos en el 2001. Se estima que la frecuencia de enfermedades diarreicas se incrementó en 212% durante ese período. Igualmente el Gerente de Agricultura del Gobierno Regional de Arequipa, advirtió que existe el peligro latente de un rechazo a los productos agrícolas de la región debido a que son regados con aguas contaminadas. Los niveles de coliformes fecales en el río han excedido los estándares establecidos por la Ley General de Aguas.

Solución: El sistema de purificación de agua por medio de osmosis inversa es el más utilizado en la actualidad ya que no produce contaminantes y purifica el agua a bajo costo además de utilizarse mucho en las playas para desalinizar el agua de mar para consumo de hoteles y barcos, ya que se utiliza el agua del mar para consumo humano.
Las etapas para armar una planta de purificación de agua son las siguientes:
Primera: Filtro multietapas o pulidor, este filtro nos sirve para eliminar del agua los sólidos disueltos.
Segunda: Filtro de carbón activado, este filtro nos sirve básicamente para quitar el cloro al agua y materia orgánica que produce mal olor y sabor al agua.
Tercera: Filtro de 1 micra para eliminar sólidos disueltos.
Cuarta: Osmosis Inversa, esta consiste en unas membranas que a alta presión le quitan al agua bacterias, sales y sólidos finos es importante que el agua no tenga cloro.
Quinta: Protección del agua contra bacterias con cloro o ozono.

Para entender el proceso de la ósmosis inversa, primero se debe saber cómo es la osmosis natural, que es mecanismo de transferencia de nutrientes en las células de los seres vivos a través de las membranas que la recubren. En tal sentido, cuando se ponen en contacto dos soluciones de diferentes concentraciones de un determinado soluto (por ejemplo sales), se genera un flujo de solvente (por ejemplo agua) desde la solución más diluida a la más concentrada, hasta igualar las concentraciones de ambas, el agua que atraviesa la membrana es "empujada" por la presión osmótica de la solución más salada y el equilibrio del proceso se alcanza cuando la columna hidrostática iguala dicha presión osmótica.
En el caso de la osmosis inversa es todo lo contrario (de una solución más concentrada a una mas diluida), el interés en el tratamiento es obtener una corriente de agua lo más diluida posible deberemos invertir el fenómeno, para ello hay que vencer la presión osmótica natural mediante la aplicación en sentido contrario de una presión mayor, cuando se logra invertir el fenómeno estamos en presencia de ósmosis inversa o invertida como se ha dado en llamarla. El principal aparato de este proceso es la membrana semipermeable que permite que el agua rechace sulfatos (98 %), Arsénico (99 %), Fluoruros (97 %), Nitratos (91 %), Bacterias, Virus y hongos más del 98 %.

Los resultados del proceso del osmosis inversa son:
• Permite remover la mayoría de los sólidos (inorgánicos u orgánicos) disueltos en el agua (hasta el 99%).
• Remueve los materiales suspendidos y microorganismos.
• Realiza el proceso de purificación en una sola etapa y en forma continua.
• Es una tecnología extremadamente simple, que no requiere de mucho mantenimiento y puede operarse con personal no especializado.
• El proceso se realiza sin cambio de fase, con el consiguiente ahorro de energía.
• Es modular y necesita poco espacio, lo que le confiere una versatilidad excepcional en cuanto al tamaño de las plantas: desde 1 m3/día, a 1.000.000 m3/día.

Requerimientos: Los requerimientos para la construcción de una planta de osmosis inversa son:
-Buena relación área de membrana/volumen del elemento.
- Diseño que le permite ser usado sin dificultades de operación en la mayoría de las aplicaciones, ya que admite un fluido con una turbiedad más de 3 veces mayor que los elementos de fibra hueca.

Conclusión: Se llego a la conclusión que construyendo una planta de tratamiento de agua a base osmosis inversa se disminuirá la contaminación del rio Chili que es producido principalmente por aguas residuales.

Investigación Futura: Construir esta planta de tratamiento a base de osmosis inversa en otras regiones del Perú que cuenten con los requerimientos necesarios para la construcción de esta planta de tratamiento de agua, y además que la construyan en un lugar donde no molestan a la población del lugar.

Alfabetización Funcional (FODA):

-Fortaleza: Disminución de un 99% de la contaminación del rio Chili producido principalmente por aguas residuales de la empresa de saneamiento Sedapar en el sector de Alata y Tiabaya.

-Oportunidad: Que los pobladores ya no sufrirían de enfermedades gastrointestinales producidos por las aguas contaminadas que se han descubierto que contienen huevos y larvas de tenias y lombrices, además de bacterias como la salmonela, que producen infecciones gastrointestinales y que además generan virus que ocasionan la hepatitis A y el rotavirus. La reducción de estas bacterias y virus serian un 98%.

- Debilidades: La principal debilidad seria la falta de dinero para la construcción de esta planta de tratamiento de osmosis inversa ya que parece, que no tienen el dinero necesario o no quieren aportar; la otra debilidad que ya e mencionado en otros trabajos es el costo de energía que es de 3000 y 4000 watts de electricidad por hora.

-Amenazas: La principal amenaza es la falta de conocimiento sobre el tema, de forma que piensen que por lo que necesita requerimientos difíciles de tener no se tomo en cuenta esta solución y la otra es que los que manejen esta planta de tratamiento puedan causar un problema mayor.

Origen y motivo de la investigación: El origen de esta investigación es la preocupante contaminación del rio Chili que es producido por aguas residuales de la empresa de saneamiento Sedapar en el sector de Alata y Tiabaya; y el motivo es darle una solución a este problema que si no se resuelve puede ir aumentando y como se sabe esta agua pude llegar al Océano Pacifico porque el cauce principal con el nombre de río Quilca o Chili rompe la Cordillera de la Costa para desembocar en el océano Pacífico.

Viabilidad de la Región: La viabilidad de la región es que como el departamento de Arequipa es la segunda región con el mayor Producto Bruto Interno (P.B.I) a nivel nacional, puede financiar esta planta de tratamiento en forma económica. Pero según parece no quieren dar solución a este problema hasta que esperan que este problema sea crítico, pero cuando pase puede ser demasiado tarde.

Palabras Claves (5 mínimos):

Aguas Residuales: Las aguas residuales son materiales derivados de residuos domésticos o de procesos industriales, los cuales por razones de salud pública y por consideraciones de recreacióneconómica y estética, no pueden desecharse vertiéndolas sin tratamiento en lagos o corrientes convencionales.

Osmosis Inversa: La osmosis inversa es todo lo contrario (de una solución más concentrada a una mas diluida), el interés en el tratamiento es obtener una corriente de agua lo más diluida posible deberemos invertir el fenómeno, para ello hay que vencer la presión osmótica natural mediante la aplicación en sentido contrario de una presión mayor, cuando se logra invertir el fenómeno estamos en presencia de ósmosis inversa o invertida como se ha dado en llamarla. El principal aparato de este proceso es la membrana semipermeable que permite que el agua rechace sulfatos (98 %), Arsénico (99 %), Fluoruros (97 %), Nitratos (91 %), Bacterias, Virus y hongos más del 98 %.

Cantidad de movimiento: En pocas palabras la cantidad de movimiento o ímpetu es una magnitud vectorial, de igual dirección y mismo sentido, cuyo símbolo en el SI es (Kgm/s) se define como el producto de la masa del cuerpo y su velocidad en un instante determinado.

Arequipa: El departamento de Arequipa está ubicado al sur del País, limita al norte con Ica, al sur con Moquegua, al este con Cuzco y Puno y al oeste con el Océano Pacifico. Tiene 8 provincias que son: Arequipa, Camana, Caraveli, Castila, Caylloma, Condesuyos, Islay y la Unión.

Rio Chili: El rio Chili o Quilca que se forma por las confluencias de los ríos Sihuas (que como Arequipa se ubica en el punto donde se dividen el área andina central y el centro-sur andino, de modo que se incorporan a esta área los valles que están al sur del Río Sihuas) y Vitor y por la unión de los ríos Blanco y Sumba.

Páginas Web de Consultas:

http://www.peruecologico.com.pe/lib_c23_t01.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Cantidad_de_movimiento
http://www.decamana.com/historia/rio-de-quilca-hidrografia
http://www.monografias.com/trabajos11/agres/agres.shtml
http://es.wikipedia.org/wiki/Departamento_de_Arequipa
http://www.google.com.pe/imgres?imgurl=http://2.bp.blogspot.com/_P6kLzxjICc0/RzfMlJqwSBI/AAAAAAAAAKY/u4NpE8uEhF0/s320/Contaminacion%2Bdel%2Brio%2BChili.jpg&imgrefurl=http://jfgomezu.blogspot.com/2007/11/contaminacion-del-rio
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Datos Personales:
Apellidos y Nombres: Claudio Domínguez Joao Hans
Año de estudio: 2de Secundaria.
Correo Electrónico: joaoclaudio.dominguez@gmail.com