FIGEMPA: Investigación y Desarrollo

Arquitectura estructural y estratigráfica de la secuencia pre-aptiense de la cuenca oriente ecuatoriana

Resumen La configuración estructural y estratigráfica de la secuencia pre-Aptiense en la Cuenca del Oriente, se deriva del desarrollo de dos eventos tectónicos superpuestos. El primero pertenece a la aparición de un régimen extensional durante el Jurásico Medio-Valanginiense, representado por depresiones de hemi-graben y graben que constituyen los tres dominios tectónicos de la cuenca. En el graben Sacha-Shushufindi, el relleno sedimentario son representados por sedimentos volcaniclásticos continentales de la Formación Chapiza, parcialmente contemporáneos con la actividad del arco volcánico Jurásico Misahuallí (Tschopp, 1953), que se desarrolla en el margen occidental de la cuenca. Probablemente, la extensión está vinculada a los períodos de retroceso de un slab que se evidencia por el desarrollo de una zona de subducción y un control extensional en la región de arco posterior. El segundo episodio representa la inversión de fallas normales a inversas producidas a partir de una tectónica de compresión, lo que resulta en mega estructuras positivas (Anticlines Sacha y Shushufindi). La edad de la inversión podría estar relacionada con la época volcánica Hauteriviense de la Formación Chapiza Superior o Miembro Yaupi, que se desarrollan en una sola operación contra la estructura invertida de Sacha.

Abstract The structural and stratigraphic configuration of the pre-Aptian sequence in the Oriente Basin, is derived from the development of two overlapping tectonic events. The first, belongs to the appearance of an extensional regime during the Middle Jurassic-Valanginian, represented by half-graben and graben depressions that constitute the three tectonic domains of the basin. At the Sacha-Shushufindi graben the sedimentary filling is continental volcaniclastic sediments of the Chapiza Formation, partially contemporaneous whit the activity of the Jurassic Misahuallí volcanic arc (Tschopp, 1953), that is developed in the western margin of the basin. Probably the extension is linked to salb roll-back periods by the development of a subduction zone and an extensional control in the back-arc region. The second episode represents the inversion of normal to inverse faults produced from compressive tectonics, which results in mega positive structures (Sacha and Shushufindi Anticlines). The age of the inversion could be related to the Hauterivian volcanic of the Upper Chapiza Formation or Yaupi Member, which are developed in onlap against the Sacha inverted structure.

Optimización de una operación minera (geometalurgia) – caso de estudio Minereicis S.A.

Resumen La empresa minera MINEREICIS S.A ubicada en el cantón Ponce Enríquez provincia del Azuay radica sus labores en función de la extracción de minerales portadores de oro y cobre, ha detectado oro en los relaves finales, adicionalmente en los concentrados de flotación tienen un porcentaje de arsénico que es penalizado en la comercialización. Expuesto esto se realizó una investigación a detalle en puntos estratégicos de trabajo de interior mina y planta de beneficio durante un tiempo estimado de 8 meses previo la propuesta de optimización de la operación desde un enfoque geometalúrgico que proporciona información para la evaluación de recursos, definir los métodos de explotación y la técnica de beneficio de minerales. Se realizó la caracterización mineralógica del yacimiento muestreando de manera metodológica a las vetas para la formación de un composito para someterlos a los ensayos granulométricos, toda esta información suministró las variables que utiliza la geometalurgia para la optimización de un proceso minero. La hipótesis planteada es: realizando un estudio geometalúrgico aplicando protocolos de muestreo y análisis respectivos, permitirá optimizar identificar variables de optimización en el proceso metalúrgico de recuperación de oro y concentrado. Marco Referencial: geología minera del Distrito Bella Rica y estado actual de la Planta de Beneficio.

Abstract The mining company MINEREICIS SA located in the canton of Ponce Enríquez province of Azuay dedicated to the extraction of gold and copper bearing minerals has detected gold in the final tailings, additionally in the flotation concentrates it has a percentage of arsenic, which penalizes its commercialization. Having explained this, a research was carried out to optimize the operation from the geometallurgy. The geometallurgy characterization of the deposit, provides the information for the evaluation of resources, to define the methods of exploitation and the technique of benefit of minerals. The mineralogical characterization of the deposit was carried out by sampling methodically the veins for the formation of a composite to submit them to the metallurgical tests. All this information does not derive from the variables that geometallurgy uses for the optimization of the mining process. The hypothesis is: conducting a technical - scientific research will optimize the metallurgical process of recovery of gold and concentrate. Referential Framework: mining geology of the Bella Rica District, current status of the Benefit Plant. Theoretical Framework: parameters of the veins, comminution operations.

Perspectiva para zonificación del riesgo por deslizamientos para el cantón Riobamba

Resumen El objetivo principal de este trabajo es zonificar el riesgo por deslizamientos para el cantón Riobamba, empleando procedimientos de estadística multivariada y Sistemas de Información Geográfica (SIG) como una alternativa metodológica que permita a autoridades y entes gubernamentales encargados de la Gestión del Riesgo Cantonal tomar decisiones óptimas en pro del beneficio de la ciudadanía que habitan las zonas más riesgosas así como para el entorno en general. Asimismo, se presenta una metodología desarrollada por el equipo científico de Infraestructura de Datos Espaciales en Europa (INSPIRE, 2012) que relaciona variables clave para el análisis de información entre ellos: Vulnerabilidad, Exposición y Riesgo; para el cantón Riobamba el 13% de su superficie tiene un alto riesgo de ocurrencia de fenómenos de remoción en masa.

Abstract The main objective of this work is to zonify the landslide risk for the canton of Riobamba, using multivariate statistical procedures and Geographic Information Systems (GIS) as a methodological alternative that allows authorities and governmental entities in charge of Cantonal Risk Management to make decisions optimal for the benefit of citizens who live in the riskiest areas as well as the environment in general. Likewise, a methodology developed by the scientific team of Spatial Data Infrastructure in Europe (INSPIRE, 2012) is presented, which relates key variables for the analysis of information among them: Vulnerability, Exposure and Risk; for the Riobamba canton, 13% of its surface has a high risk of occurrence of mass removal phenomena.

Tratamiento de desechos orgánicos empleando microorganismos celulíticos

Resumen La presente investigación utilizó un diseño experimental completamente al azar (DCA), con 3 tratamientos (T1, T2 y T3) y un blanco (TB) como referencia, cada uno con 3 repeticiones, con un total de 12 pilas de compost, ubicadas en la parroquia de Amaguaña. Cada pila contenía 132 Kg de estiércol y contenido ruminal provenientes del camal de faenamiento familia Aldaz; 30 g de urea, 4L de melaza y 4Kg de aserrín; se inocularon para el tratamiento T1 con 30 x 109 UFC de Proteus mirabilis, T2 con 30 x 109 UFC de Citrobacter freundii, T3 con 356 x 103 células Penicillium spp. y TB sin adición de microorganismos. Se tomaron mediciones de temperatura, pH y humedad a los 3 días de creación de las pilas (tiempo de adaptación de microorganismos a su nuevo hábitat). El análisis de varianza (ANOVA), determinó que no existieron diferencias estadísticamente significativas entre tratamientos, por ello para seleccionar el mejor tratamiento se emplearon indicadores cuantitativos y cualitativos. Como resultado T2 fue el mejor tratamiento con una reducción en la cantidad de desechos orgánicos del 80,97%; una T máx. de 46°C, materia orgánica del 80,02%, produciendo un sustrato orgánico marrón oscuro altamente salino con pH 9,04, nitrógeno total (4%), fósforo total (0,02%), potasio (0,73%) y libre de patógenos fecales.

Abstract The present investigation used a completely randomized experimental design (DCA), with 3 treatments (T1, T2 and T3) and a target (TB) as reference, each with 3 repetitions, with a total of 12 compost piles, located in the parish of Amaguaña. Each pile contained 132 kg of manure and rumen content from the Aldaz family slaughterhouse; 30 g of urea, 4 L of molasses and 4 Kg of sawdust; were inoculated for T1 treatment with 30 x 109 CFU of Proteus mirabilis, T2 with 30 x 109 CFU of Citrobacter freundii, T3 with 356 x 103 cells Penicillium spp. and TB without addition of microorganisms. Measurements of temperature, pH and humidity were taken 3 days after the creation of the batteries (time of adaptation of microorganisms to their new habitat). The analysis of variance (ANOVA), determined that there were no statistically significant differences between treatments, so to select the best treatment quantitative and qualitative indicators were used. As a result, T2 was the best treatment with a reduction in the amount of organic waste of 80,97%; a Tmax of 46 °C, organic matter of 80,02%, producing a highly saline dark brown organic substrate with pH 9.04, total nitrogen (4%), total phosphorus (0,02%), potassium (0,73%) and free of fecal pathogens.

Empleo de biocatalizadores en la degradación de material lignocelulósico: principales impactos

Resumen El presente trabajo explica los esfuerzos actuales para desarrollar una tecnología accesible, rentable y limpia para el aprovechamiento de residuos lignocelulósicos para la obtención de etanol y otros derivados mediante procesos fermentativos de los diferentes azúcares y subproductos que resultan de la degradación de la celulosa. La biomasa, cuyo principal componente es la celulosa, es la materia prima más abundante del planeta, y su aprovechamiento racional produciría enormes beneficios económicos y ecológicos. La hidrólisis ácida de la celulosa es costosa y contaminante. Por lo tanto, se intenta llevar a escala industrial la hidrólisis enzimática, mediante enzimas producidas por varias especies de hongos (Trichoderma, Aspergillus, etc.), bacterias y otros organismos, y buscando otras fuentes industrialmente útiles para una biorrefinería. Es ecológicamente beneficiosa, y potencialmente mucho más económica, pero es necesario reproducir a escala industrial la actividad observada en laboratorio. La ingeniería genética ayuda a diversificar la producción de enzimas o aumentar la cantidad producida por los organismos. La hidrólisis enzimática completa usa enzimas celulolíticas: endoglucanasas, exoglucanasas y ß-glucosidasas, difícilmente producidas en cantidades industrialmente interesantes por un solo organismo, siendo necesario combinar varios de ellos. Además, técnicas como reciclaje o recirculación de enzimas dentro del biorreactor ayudarían a un aprovechamiento integral. Otra línea de investigación es la modelación matemática de la producción de los crudos enzimáticos con simuladores como Superpro Designer y otros. La gran variedad de productos obtenidos a partir de biomasa vegetal, desde etanol hasta ácido cítrico, ácido láctico, ácidos urónicos, ácido acético, etc., respaldan los beneficios económicos, sociales, industriales y ecológicos que generaría esta tecnología.

Abstract The present work explains the current efforts to develop an accessible, profitable and clean technology for the utilization of lignocellulosic residues to obtain ethanol and other derivatives through fermentative processes of the different sugars and by-products that result from the degradation of cellulose. Biomass, whose main component is cellulose, is the most abundant raw material on the planet, and its rational use would produce enormous economic and ecological benefits. Acid hydrolysis of cellulose is expensive and pollutant. Therefore, it is intended to escalate to industrial levels the enzymatic hydrolysis of cellulose, by means of enzymes produced by several species of fungi (Trichoderma, Aspergillus, etc.), bacteria and other organisms, and looking for other industrially useful sources for a biorefinery. It is ecologically beneficial, and potentially much less expensive, but it is necessary to reproduce to an industrial scale the activity observed in laboratory conditions. Genetic engineering helps to diversify the production of enzymes or increase the amount produced by organisms. The complete enzymatic hydrolysis uses cellulolytic enzymes: endoglucanases, exoglucanases and ß-glucosidases, hardly produced in industrially interesting amounts by a single organism, being necessary to combine several of them. In addition, techniques such as recycling or recirculation of enzymes within the bioreactor would help an integral use. Another line of research is the mathematical modeling of the production of enzymatic crudes with simulators such as Superpro Designer and others. The great variety of products obtained from plant biomass, from ethanol to citric acid, lactic acid, uronic acids, acetic acid, etc., support the economic, social, industrial and ecological benefits that this technology would generate.

Uso de suelos calcinados para minimizar la eutrofización mediante adsorción de fosfatos en Chone, Ecuador

Resumen Los fosfatos presentes en la Presa Multipropósito Chone han ocasionado problemas de eutrofización en la cuenca del río Grande que provoca afectaciones del tipo social, ambiental y económico para la zona. Una solución es el uso de tecnosoles que son suelos propios de lugar a los cuales se les adiciona elementos ajenos para mejorar su capacidad de remoción de un contaminante específico, sin embargo, este estudio se basó únicamente en la modificación del suelo de Chone mediante su calcinación y así simular un tecnosol capaz de remover fosfatos en soluciones acuosas mediante su calcinación, proceso que provoca un cambio en las propiedades físicas y químicas al tiempo de volatilizar los compuestos orgánicos presentes. Para esto, se realizó una disolución con concentración de 1.25 mg/L de fosfato monobásico de potasio, semejante a la concentración presente en el río. Las concentraciones del adsorbato contenidas en el agua ya filtrada a través del suelo modificado fueron medidas con espectrofotómetro en 4 sesiones continuas a intervalos de 2 horas, la máxima adsorción fue del 92% al cabo de 7 horas de filtrado; la cinética de la adsorción estuvo dada por una reacción de primer orden, además, se obtuvo un mejor ajuste con la isoterma de Langmuir que representó una adsorción en monocapa de fosfatos. Se modeló el comportamiento de la adsorción del fosfato en software libre con el que se estimó un tiempo de saturación del adsorbente de 14 horas. Como conclusiones del trabajo se tiene que los valores de adsorción de fosfatos son mayores con el suelo modificado (92%) que con el suelo natural (40.05%); la calcinación del suelo proporcionó una reactividad de los compuestos férricos presentes en el adsorbente con un incremento de su área superficial, intercambio catiónico y por ende una mayor adsorción del contaminante.

Abstract The phosphates present in the Presa Multipropósito Chone have caused eutrophication problems in the Rio Grande basin, causing social, environmental and economic impacts for the area. One solution is the use of technosols, which are soil added with foreign elements to improve their ability to remove a specific contaminant. However, this study was based on the modification of the Chone soil and thus simulated a technosol able of removing phosphates in aqueous solutions through its calcination, process that causes a change in the physical and chemical properties at the time of volatilizing the organic compounds present. For this, a solution with concentration of 1.25 mg/L of potassium phosphate monobasic was done, similar to the concentration present in the river. The concentrations of the adsorbate contained in the water already filtered through the modified soil were measured with a spectrophotometer in 4 continuous sessions at intervals of 2 hours, the maximum adsorption was 92% after 7 hours of filtering; the kinetics of the adsorption was given by a first-order reaction, in addition, a better fit was obtained with the Langmuir isotherm, which represented an adsorption in monolayer of phosphates. The behaviour of the adsorption of phosphate was modelled using free software, which was estimated an adsorbent saturation time of 14 hours. As conclusions of the work, phosphate adsorption values are higher with modified soil (92%) than with natural soil (40.05%); the calcination of the soil provided a reactivity of the ferric compounds present in the adsorbent with an increase in its surface area, cation exchange and therefore a greater adsorption of the contaminant.

Modelo para dosificación de mezclas de hormigón utilizando lógica difusa

Resumen El hormigón, mezcla de cemento Portland, agua, y agregados, es comúnmente utilizado en la industria de la construcción con un alto porcentaje de fabricación in-situ. Las proporciones de cada uno de los componentes de la mezcla es de mucha importancia para asegurar la calidad producto (esfuerzo de compresión). Actualmente, varios métodos empíricos para el diseño de mezclas de hormigón son utilizados; sin embargo, éstos son basados en su mayoría en ecuaciones, tablas y/o correlaciones, sin considerarse experiencias pasadas y/o datos experimentales. El presente estudio ilustra la aplicación de la teoría de lógica difusa para desarrollar un modelo que permite estimar las proporciones de los componentes del hormigón al peso, sin utilizar aditivo. Las variables independientes (datos de entrada) seleccionadas fueron las que comúnmente se usan para diseño de mezclas. Datos históricos experimentales y la experiencia del técnico de hormigón fue empleada para la construcción de las funciones de membresía (FMs) y las reglas difusas. El sistema de inferencia lógico (SIL) Mamdani fue escogido para construir el modelo en razón de que éste permite trabajar con varias salidas (relación agua – cemento y agregados). Los resultados indican que el SIL es capaz de estimar las proporciones de una mezcla de hormigón de manera aceptable (R2=95.1%); sin embargo, el modelo se lo puede mejorar a medida que se disponga de mayor conocimiento del sistema. Además, el modelo puede hacer uso de la información que reposa en archivos y las experiencias personales de los técnicos para la elaboración de modelos particulares para cada proyecto.

Abstract Concrete, a mixture of Portland cement, water and aggregates, is commonly used in the construction industry with high percentage of in-situ fabrication. The proportions of each mixture component is very important to ensure its quality (i.e., compressive strength). Nowadays, several empirical mixture design procedures are utilized; however, the majority of them are based on equations, tables and/or correlations, without considering past experiences and/or experimental data. The present study illustrates the application of fuzzy logic theory for developing a model for estimating concrete mixture proportions by weight, without admixtures. The selected independent variables (input data) were those that are commonly used for concrete mixture design. Historical experimental data and concrete technician’s experience were utilized for creating membership functions (FMs) and fuzzy rules. Mamdani fuzzy inference system (SIL) was used for developing the model since this allows to have several outputs (e.g., water – cement ratio and aggregates). The results indicate that the SIL is able to estimate concrete mixture proportions very well (R2=95.1%); however, the model can be improved as long as new knowledge of the system is available. Furthermore, the model is able to use stored data and technical personal experience in order to develop particular models for each project.

Estudio de un compuesto cementante fotoluminiscente y su aplicación en la construcción

Resumen Hoy en día, la necesidad de desarrollar materiales que fomenten el ahorro de energía eléctrica de manera eficiente ha sido uno de los temas trascendentales estudiados alrededor del mundo. Con esta primicia, la presente investigación determinó que la inclusión de Aluminato de Estroncio co-dopado con Europio y Disprosio en mezclas a base de Cemento Portland; no solo produce el fenómeno de fotoluminiscencia, sino que mejora también sus propiedades mecánicas, mediante la realización de diversas pruebas de laboratorio físico-mecánicas como la resistencia a compresión en probetas, además de análisis químicos con XRF en distintas muestras de mortero. La investigación encontró además que la proporciones 0.3:1 del compuesto con respecto al cemento permite obtener el efecto fosforescente más óptimo. Finalmente, mediante la realización de un análisis económico se demuestra que el costo/beneficio de aplicar el compuesto cementante fotoluminiscente como señalética vial a largo plazo es mucho más rentable que el empleo de la luminaria convencional.

Abstract Nowadays, the need to develop materials that promote efficient energy savings has been one of the transcendental topics studied around the world. With this novelty, the present investigation determined that the inclusion of Strontium Aluminate co-doped with Europium and Dysprosium in binders based on Portland cement not only produces the photoluminescence phenomenon but also improves its mechanical properties; through the accomplishment of diverse physical-mechanical laboratory tests like the compressive strength in test pieces, besides chemical analyzes with XRF in different samples of concrete. The research further found that the 0.3:1 ratio of the compound to the cement allow obtaining the most optimal phosphorescent effect. Finally, by means of the economic analysis it is shown that the cost/benefit of applying the photoluminescent cementitious composite as a long-term road sign is much more cost effective than the use of the conventional luminaire.

Influencia de la automatización de ensayos de flujo luminoso total en el cálculo de incertidumbre combinada y en el tiempo de ejecución del ensayo

Resumen El cálculo de la incertidumbre combinada de ensayos de flujo luminoso realizados en una esfera integradora es importante para la acreditación bajo los estándares de la norma ISO/IEC 17025. Los valores de los equipos de medición usados dentro del ensayo debían ser registrados de manera manual por el operador, por lo cual se implementó un sistema de adquisición de los datos automático mediante la integración de los equipos en una aplicación desarrollada en LabVIEW que incluye el cálculo de la incertidumbre basado en el modelo desarrollado por el mismo laboratorio y la generación de informes. El presente trabajo analiza la influencia de la automatización del proceso de adquisición, análisis y uso de los datos para el cálculo de la incertidumbre, comparando un ensayo designado de una lámpara de alta descarga usando el sistema manual y el sistema automatizado además de la reducción del tiempo del ensayo para cubrir una mayor demanda

Abstract The calculation of the combined uncertainty of luminous flux tests carried out in an integrating sphere is a very important value for the accreditation of INER’s Lighting Laboratory under the ISO/IEC 17025 standard. The values of the measurement devices used within the test should be registered manually by the operator, for which an automatic data acquisition system was implemented by integrating the devices into an application developed in LabVIEW that includes a real-time analysis of the luminous flux stabilization of the lamp and the calculation of the uncertainty based on the model developed by INER’s Lighting Laboratory. The present work analyzes the influence of the automation of the process of acquisition, analysis and use of the data for the calculation of the uncertainty, comparing a designated test of a high discharge lamp using the manual system and the automated system for the calculation of the combined uncertainty of the luminous flux test within an integrating sphere.

Problemáticas en la función investigativa desde la perspectiva del profesor novel universitario

Resumen En la actualidad el estudio de las problemáticas del profesorado novel universitario resulta importante para la generación de propuestas que permitan contribuir a su desarrollo profesional. El objetivo propuesto, permitió establecer las problemáticas del profesorado novel universitario en su función investigativa. La investigación, responde a un enfoque cualitativo. Los sujetos investigados, fueron 68 docentes noveles de la Universidad Central del Ecuador. En la metodología, se recurrió al análisis de entrevistas, mediante una guía de base estructurada con la intención de comprender e interpretar el significado de los relatos de los protagonistas. Los resultados alcanzados, permitieron develar que, del total de participantes, se comprobó que un 65,84% de profesores noveles, manifestó que sus problemáticas en la función investigativa, se deben a condicionantes institucionales. Mientras que un 29,19% de protagonistas, afirmó que sus problemas responden a condicionantes personales. Finalmente, un 4,97% de participantes, mencionaron no tener problemas. Se concluyó, que los problemas del profesorado novel universitario en sus funciones investigativas, son: la baja cultura investigativa que prima en la comunidad universitaria, la falta de apoyo de las autoridades institucionales para asignar presupuestos requeridos y la falta de formación académica que tiene el profesorado en la metodología de la investigación científica.

Abstract At present the study of the problems of the university novel teacher is important for the generation of proposals that contribute to their professional development. The proposed objective allowed to establish the problems of the new university teaching staff in their investigative function. The research responds to a qualitative approach. The subjects investigated were 68 new teachers from the Central University of Ecuador. In the methodology, the analysis of interviews was used, through a structured base guide with the intention of understanding and interpreting the meaning of the stories of the protagonists. The results achieved, allowed to reveal that, of the total of participants, it was found that 65.84% of novice teachers, said that their problems in the investigative function, are due to institutional constraints. While a 29.19% of protagonists, said their problems respond to personal constraints. Finally, 4.97% of participants mentioned having no problems. It was concluded that the problems of the university novel faculty in their investigative functions are: the low research culture that prevails in the university community, the lack of support from the institutional authorities to allocate required budgets and the lack of academic training that teachers have in the methodology of scientific research.