FIGEMPA: Investigación y Desarrollo

Peligro de incendios forestales asociado a factores climáticos en Ecuador

Resumen Los incendios forestales producen severos impactos en Ecuador. El Ministerio del Ambiente de Ecuador señala que los incendios forestales destruyeron 21,570 hectáreas en este país en 2012. Esta temporada de incendios forestales le costó al Distrito Metropolitano de Quito, la capital de Ecuador, aproximadamente 50 millones de dólares. A pesar de las pérdidas que producen los incendios forestales, se desconoce como el clima influye en la ocurrencia de los mismos en Ecuador. Este estudio es la primera investigación acerca del clima que produce incendios forestales en la región tropical andina. Esta investigación cuantifica el peligro de incendios forestales en función de variables climáticas. Para este fin, se empleó el Índice de Peligro de Incendios Forestales (FFDI) de McArthur. Se empleó este índice debido a que no existe un índice local; por otra parte, el mismo está diseñado para bosques de Eucalyptus, los cuales son muy vulnerables ante la ocurrencia de incendios forestales en los Andes de Ecuador. Este estudio determinó que el Índice de Peligro de Incendios Forestales de McArthur es una métrica útil para evaluar el riesgo de incendios forestales en la región andina de Ecuador. Usando este índice, esta investigación establece por primera vez mediante un análisis cuantitativo que la temporada de incendios forestales en esta región abarca el período julio-noviembre. Este período reporta los valores más altos del índice FFDI acumulado (entre 750 y 1000 puntos aproximadamente) en la región Andina de Ecuador para el período 1997-2012.

Abstract Wildfires yield severe impacts in Ecuador. The Ministry of Environment of Ecuador declared that wildfires destroyed 21,570 hectares in this country in 2012. The same fire season cost to the Metropolitan District of Quito, the capital of Ecuador, approximately 50 million dollars. In spite of the losses that wildfires produce, it is still unknown how climate influences fire occurrences in Ecuador. This is the first investigation about fire weather in the tropical Andes. This research quantifies wildfire danger as a function of meteorological variables. The investigation used the McArthur’s Forest Fire Danger Index. Since there is no local fire weather index, the McArthur’s metric was considered a suitable choice because it was designed for Eucalyptus forests, which are dominant in wildfire-prone regions in Ecuador. This research concluded that the McArthur’s Forest Fire Danger Index is indeed a useful metric to evaluate wildfire risk in the Ecuadorian Andes. Using this index, the results show with a quantitative approach that the fire season in this region spans from July to November.

Efecto de la concentración de quitosano en la disminución de los sólidos suspendidos en el agua de ingreso a la planta de tratamiento de Bellavista

Resumen Una de las primeras etapas en la potabilización del agua superficial es la coagulación floculación de sólidos suspendidos. La presencia de sólidos altera las propiedades físico-químicas del agua, pudiendo afectar su color y sabor, generando, en algunos casos, contaminación microbiológica. El coagulante-floculante más utilizado es el sulfato de aluminio; sin embargo, la presencia de aluminio residual en el agua se ha asociado con trastornos en la salud de los consumidores, ya que el aluminio, como sal soluble, llega a ser biodisponible en el metabolismo humano. Por tanto, se plantea la posibilidad de reemplazar el sulfato de aluminio con biopolímeros no tóxicos como el quitosano. Así, se analizó, mediante pruebas de jarras, el agua que llega de diferentes vertientes a los tanques de almacenamiento de la planta de tratamiento de Bellavista en la ciudad de Quito. Se encontró que el quitosano en concentraciones de 8 ppm ocasiona un 19,7% de disminución en la turbidez del agua cruda; a esta misma concentración, el sulfato de aluminio genera el efecto contrario, produce un incremento de turbidez del 19,3%. Debido a este comportamiento, el quitosano puede convertirse en una alternativa viable para clarificar agua para consumo humano, además de su cualidad como polímero natural.

Abstract One of the first stages in the purification of surface water is the coagulation and flocculation of suspended solids. The presence of solids alters the physical-chemical properties of water, which can affect color, taste and in many cases generate microbiological contamination. The most commonly used coagulant-flocculant is aluminum sulphate, however, the presence of residual aluminum in water has been associated with health disorders in consumers, since aluminum as a soluble salt becomes bioavailable in the human metabolism. Therefore, the possibility of replacing aluminum sulphate with non-toxic biopolymers such as chitosan is considered. Thus, the water coming from different slopes to the storage tanks of Bellavista treatment plant in the north of Quito city, was analyzed by jar tests. It was found that chitosan in concentrations of 8 ppm causes a 19.7% decrease in turbidity of raw water; at this same concentration, aluminum sulphate generates the opposite effect, producing an increase in turbidity of 19.3%. Due to this behavior, chitosan can become a viable alternative to clarify water for human consumption, in addition to its quality as a natural polymer.

Valoración económica ambiental, producción de biomasa y carbono de un bosque nativo andino, frente a plantaciones forestales eucalyptus globulus y pinus patula, en la Provincia de Loja

Resumen En la investigación desarrollada sobre la valoración económica ambiental, producción de biomasa y carbono de un bosque nativo en la ciudad de Loja, se realizó una comparación con plantaciones forestales de Eucalyptus globulus y Pinus Patula; a través de un estudio se logró determinar que los bosques andinos nativos presentan un valor económico ambiental de 77783,4 USD/ha, el mismo que es superior al de las plantaciones forestales que tienen 46344,1 USD/ha y 45471,9 USD/ha. Por otro lado, también se encontró que la producción de biomasa es netamente superior en las plantaciones forestales que, en los bosques nativos (E. globulus 492,59 ton/ha, P. patula 333,8 ton/ha y Bosques nativos 151,91 ton/ha), con cantidades que superan más del 50% y que, además se ve reflejado en el almacenamiento de carbono, ya que las plantaciones forestales al tener mayor producción de biomasa, también retinen mayor cantidad de carbono (E. globulus con 246,30 ton/ha, P. patula con 166,93 Bosque y andino 75,96 ton/ha).

Abstract In the research carried out on the environmental economic valuation, biomass and carbon production of a native forest in the city of Loja, a comparison was made with forest plantations of Eucalyptus globulus and Pinus Patula; Through a study it was possible to determine that native Andean forests have an economic environmental value of 77,783.4 USD/ha, which is higher than forest plantations that have 46344.1 USD/ha and 45,471.9 USD/ha. On the other hand, it was also found that biomass production is clearly higher in forest plantations than in native forests (E. globulus 492.59 tons/ha, P. patula 333.8 tons/ha and Native forests 151, 91 t/ha), with amounts that exceed more than 50% and which is also reflected in carbon storage, since forest plantations have higher biomass production also retain more carbon (E. globulus with 246, 30 ton/ha, P. patula with 166.93 Forest and Andean 75.96 tons/ha).

Fabricación de material biodegradable a base de polímeros termoplásticos combinados con fibras cortas de lino

Resumen El presente estudio analiza las características y los parámetros necesarios para la fabricación de un material compuesto biodegradable mediante los procesos de extrusión, trituración e inyección con el fin de optimizar las propiedades mecánicas del material compuesto obtenido. Los polímeros termoplásticos utilizados como matriz polimérica son el ácido poli láctico (PLA), el Poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato)-(PHBV) y un termoplástico con base de almidón. Así también, se utilizó fibra corta de lino, como refuerzo, con una longitud inferior a 3mm de longitud. El proceso de obtención del material compuesto inicia con la transformación de la mezcla de biopolímero combinado con fibra de lino, en una extrusora de doble tornillo para termoplásticos, donde se obtiene un filamento de material bio-compuesto, el cual es triturado para obtener material granulado o pellets; el siguiente proceso ha sido transformar los pellets del material compuesto, mediante inyección, en chapas rectangulares con dimensiones de 180 x 200 mm y espesor de 2.5 mm. Para procesar el material en el husillo de mezclado de la extrusora, se debe mantener la temperatura de fusión del material de acuerdo al estudio realizado en los ensayos de calorimetría diferencial de barrido. La calorimetría diferencial de barrido (DSC), muestra un rango de temperaturas donde se presenta picos de flujo de calor, este ensayo consiste en elevar la temperatura progresivamente del material y comparar los procesos exotérmicos o endotérmicos presentes en el material, con este ensayo se obtienen las temperaturas de transición vítrea, de fusión y degradación de la matriz termoplástica, los valores adecuados de manipulación fueron: PLA (167,16°C), PHBV (178,62°C) y Compuesto de almidón (142,71°C), se determinan los parámetros de temperatura y presión de inyección, estas variables son esenciales para garantizar la fabricación de las diferentes muestras de material compuesto y en etapas posteriores se realizan ensayos destructivos para examinar el resultado en las propiedades mecánicas del material compuesto biodegradable.

Abstract The present study analyzes the characteristics and the parameters necessary for the manufacture of a biodegradable composite material through the processes of extrusion, crushing and injection in order to optimize the mechanical properties of the composite material obtained. The thermoplastic polymers used as polymer matrix are polylactic acid (PLA), Poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) and a thermoplastic with starch base. Also, short flax fiber was used as reinforcement, with a length less than 3mm in length. The process of obtaining the composite material begins with the transformation of the biopolymer mixture combined with flax fiber, in a twin screw extruder for thermoplastics, where a filament of bio-composite material is obtained, which is crushed to obtain granulated material or pellets; the next process has been to transform the pellets of the composite material, by injection, into rectangular sheets with dimensions of 180 x 200 mm and thickness of 2.5 mm. To process the material in the mixing screw of the extruder, the melting temperature of the material must be maintained according to the study carried out in the differential scanning calorimetry tests. The differential scanning calorimetry (DSC), shows a range of temperatures where heat flow peaks occur, this test consists in progressively raising the temperature of the material and comparing the exothermic or endothermic processes present in the material, with this test they are obtained the glass transition, melting and degradation temperatures of the thermoplastic matrix, the appropriate handling values were: PLA (167.16 ° C), PHBV (178.62 ° C) and Starch Compound (142.71 ° C) , the parameters of temperature and pressure of injection are determined, these variables are essential to guarantee the manufacture of the different samples of composite material and in later stages destructive tests are carried out to examine the result in the mechanical properties of the biodegradable composite material.

Incidencia del gasto tributario del Impuesto Ambiental a la contaminación vehicular en el PIB del Ecuador, durante el periodo 2015-2017

Resumen El objetivo del presente artículo es determinar la pérdida de ingresos mediante la estimación del gasto tributario en lo correspondiente al impuesto ambiental por la contaminación vehicular y su incidencia que tiene en el PIB del Ecuador durante el periodo 2015-2017. El método utilizado es una investigación descriptiva fundamentado en cifras del período antes mencionado, de igual manera y tomando en consideración que se trata de una investigación exploratoria, se basará en la participación que tiene este rubro en el PIB, utilizando los micro datos disponibles en varias bases estadísticas del Ministerio de Economía y Finanzas (MEF) así como del Servicio de Rentas Internas (SRI). Luego se procede a realizar un análisis relacional de la representación del IACV con relación al Gasto Total otros Impuestos y por último se concluye y analiza con la cuantificación de este rubro que por este concepto no se contribuye al PIB de Ecuador.

Abstract The goal of this article is to determine the loss of income through the estimate of the expenses of the tax expediture corresponding the Environmental Tax for the Vehicular Pollution and its impact in the GDP of Ecuador during the period 2015-2017. The method used is a descriptive investigation based on numbers for the period afore mentioned, like this, taking into account the fact that this is an exploratory research, it is going to be based on the participation of this sector in the GDP, using the micro data available in many Statistic Databases of the Ministry of Economy and Finance (MEF) as well as in the Internal Revenue Service (IRS). After that, we proceed to do a relational analysis of the representation of the ETVP regarding the Total Expense other Taxes, and finally it is concluded and analyzed with the quantification of this sector that in this concept it is not attributed to the GDP of Ecuador.

Eficiencia de encapsulación de carotenoides extraídos de Capsicum annuum en nanopartículas de Zeina

Resumen Se sintetizaron nanopartículas de zeína para encapsular carotenoides y determinar la eficiencia de la encapsulación en condiciones experimentales controladas. Se extrajeron cuantitativamente los carotenoides de muestras preacondicionadas de Capsicum annuum, mediante agitación en frío con cloroformo. Los carotenoides totales, expresados como concentración de β−caroteno se cuantificaron por mediciones espectrofotométricas, que se relacionaron con unidades ASTA de color. Las nanopartículas de zeína se sintetizaron por el método de coacervación y se las caracterizó mediante mediciones de tamaño de partícula, polidispersión y potencial Z. El colorante fue encapsulado durante el proceso de síntesis. Utilizando un diseño factorial completo 23 al 95% de confianza, se determinó que las condiciones en las que se maximiza el porcentaje de inclusión del colorante en las nanopartículas de zeína, hasta un 88,94% fueron: concentración de zeína del 2%, temperatura de 20°C y pH 8.

Abstract Zein nanoparticles were synthesized to encapsulate carotenoids and determine the efficiency of the encapsulation under controlled experimental conditions. Carotenoids were quantitatively extracted from preconditioned samples of Capsicum annuum by cold agitation with chloroform. The total carotenoids, expressed as concentration of β−carotene, were quantified by spectrophotometric measurements, which were related to ASTA units of color. The zein nanoparticles were synthesized by the coacervation method and characterized by measurements of particle size, polydispersity and Z potential. The dye was encapsulated during the synthesis process. Using a complete factorial design 23 at 95% confidence, it was determined that the conditions in which the inclusion percentage of the dye in the zein nanoparticles is maximized, up to 88.94% were: zein concentration of 2%, temperature of 20 °C and pH 8.

Modelo de simulación matemática para la evaluación de inyección de agua de baja salinidad en la arenisca U Inferior del campo Paka Norte, B15

Resumen El propósito del presente estudio es establecer si la aplicación de la inyección de agua de baja salinidad (LSW) es efectiva para las condiciones de reservorio y de fluido de la arenisca U Inferior del Campo Paka Norte del B15. Además, busca evaluar la rentabilidad que podría generar un proyecto con esta técnica de recuperación mejorada de petróleo. Para el desarrollo de este proyecto se consideró un flujo de trabajo con el objetivo de procesar y validar la información, construir el modelo dinámico, realizar el ajuste histórico de presión y producción, generar varios casos pronóstico y su respectivo estudio económico. Se estimó un valor de petróleo original en sitio de 79 millones de barriles. La producción del caso base señala que el campo produciría 7,49 millones de barriles de petróleo hasta el año 2028 con un factor de recobro de 10,56%. Los escenarios de producción señalaron que, en el mejor de los casos, se podría duplicar la producción acumulada y alcanzar un factor de recobro cercano al 20%. Los casos de baja salinidad en general mostraron factores de recobro adicionales de entre 0,5 a 0,6% con respecto a los mismos casos, pero de alta salinidad. El análisis económico determinó que, en todos los escenarios analizados, la inyección de agua de baja salinidad presentaba mayores VAN y TIR, con menores PRI.

Abstract The purpose of the present study was to establish if the application of the low salinity water injection (LSW) is effective for the reservoir and fluid conditions of the lower U sandstone in the Paka Norte oilfield of B15. In addition, it was looked for evaluating the profitability that oilfield could generate with this EOR technique. For the development of this project a workflow was considered with the objective of processing and validating the information, building the dynamic model, making the historical adjustment of pressure and production data, generating several forecast cases and their respective economic study. Reservoir model shows that Original Oil in Place was 79 million barrels. The base case pointed out that the oilfield would produce 7.49 million stock tank barrels of oil until 2028 with a recovery factor of 10.56%. Production scenarios indicated that accumulated production could be doubled and a recovery factor of around 20% could be reached. Low salinity cases showed additional recovery factors of 0.5 to 0.6% contrasted with high salinity cases. The economic analysis determined that low salinity water injection had higher NPV and IRR than high salinity water injection.

Aplicación de la teoría de Buckley-Leverett en la recuperación mejorada por inyección de solvente en el campo VHR

Resumen Este estudio presenta los resultados de laboratorio de la inyección de solvente en muestras obtenidas del reservorio M-2, campo petrolífero VHR de la región amazónica ecuatoriana. El objetivo fue determinar el aumento del factor de recuperación en núcleos saturados con aceite de 29.2 °API. Este estudio consistió en tres etapas: en la primera etapa, varios métodos EOR que potencialmente pueden aplicarse a núcleos, que se obtuvo de la arenisca M-2, fueron analizados. En la segunda etapa, se realizó un desplazamiento de petróleo utilizando agua de formación, este resultado se usó como punto de referencia. En la tercera etapa, se procedió a desplazar el petróleo con solvente y se comparó con el resultado de la segunda etapa. Para la segunda y tercera etapa, se desarrolló un modelo simple basado en la teoría de Buckley-Leverett. Este modelo ayudó a cuantificar el aumento en el factor de recuperación. Los criterios de selección determinaron que las condiciones eran apropiadas para la inyección de solvente. El punto de referencia dio un factor de recuperación del 25.7%. Por otro lado, el aceite desplazado después de usar solvente fue de 43.77%. Este resultado significa un aumento del 18.07% en el factor de recuperación. El método numérico dio un factor de recuperación de 49.97%, que es 6.2% más alto que los valores experimentales. El experimento permitió concluir que la opción de inyectar solvente es muy práctica para usarlo en un proyecto piloto para el reservorio M-2 del campo VHR de la región amazónica ecuatoriana.

Abstract This study presents the laboratory results of the solvent injection in samples obtained from reservoir M-2, the VHR oil field of the Ecuadorian Amazon region. The objective was to determine the increase of the recovery factor in cores saturated with oil of 29.2 API degree. This study consisted of three stages: in the first stage, several EOR methods that can potentially be applied to cores, which was obtained from the M-2 sandstone, that ones were analyzed. In the second stage, an oil displacement was made using formation water, this result was used as a reference point. In the third stage, the oil was displaced with solvent and compared with the result of the second stage. For the second and third stages, a simple model based on the Buckley-Leverett theory was developed. This model helped to quantify the increase in the recovery factor. The screening criteria determined that the conditions were appropriate for solvent injection. The reference point gave a recovery factor of 25.7 percent. On the other hand, the displaced oil after using solvent was 43.74 percent. This result means an increase of 18.04% in the recovery factor. The numerical method gave a recovery factor of 49.97 percent, which is 6.23 percent higher than the experimental values. The experiment allowed to conclude that the option of injecting solvent is very practical for use in a pilot project for the M-2 reservoir of the VHR field of the Ecuadorian Amazon region