Proyecto de Innovación Tecnológica2015

DATOS DEL PROYECTOTítulo del Proyecto: “Diseño y Construcción de un Sistema de Potabilización de Agua de la Laguna de Ciudad Universitaria para el uso del Equipo de Ósmosis Inversa”

Disciplina: Tecnología Ambiental

Tiene una solicitud de patente: No ( x ) Si ( ) Número de solicitud:

Título de la invención:

Nombre del Responsable: José Ignacio Becerra Ponce de León

Si colaboran más integrantes mencionarlos:

Ing. Javier Méndez MendozaDr. Jaime Cid Monjarraz

Nombre del estudiante becario: Ana Laura García CruzMatricula: 201234592Programa Académico: Facultad de Ciencias de la Electrónica

Nombre del estudiante becario: Joceline Andrea Márquez VivaldoMatricula: 201224166Programa Académico: Facultad de Ciencias de la Electrónica

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Indique el Área de aplicación

( ) Salud ( x ) Energía y Medio Ambiente

( ) Electrónica, Computación y Comunicaciones

( ) Agroalimentación ( x ) Biotecnología ( ) Materiales

( ) Otro ______________

INFORMACIÓN DEL PROYECTO

Resumen: En la naturaleza, en los lagos y lagunas el agua fluye siguiendo las pendientes más favorables, y por lo mismo son transportadas sustancias disueltas y en suspensión, estas sustancias a su vez tienen origen tanto en los procesos naturales como en las acciones humanas que se desarrollan en la cuenca del drenaje. Algunas de las sustancias transportadas pueden resultar en cantidades relativamente pequeñas, beneficiosas para el estado ambiental de una laguna situada agua abajo, como nitrógeno y fósforo. Pero cuando estos nutrientes llegan a la laguna en grandes cantidades, encontramos estados ricos (eutrófico) y muy ricos (hipertrófico) en nutrientes, que generalmente no son deseadas por la mayoría de los usuarios; sin embargo las diversas acciones que realizamos los humanos en nuestras diarias actividades conducen a la producción y vertido a los lagunas sustancias que son tóxicas para la vida y en especial la vida acuática y por lo mismo son nocivos para el estado ambiental de la laguna. En otras palabras, toda laguna para el cual su drenaje esté siendo intensamente utilizado, necesariamente tenderá a presentar un estado de baja calidad ambiental (agua, sedimento y biótica). Desde este estado de alto deterioro la laguna puede ser recuperada a través de la aplicación de una serie de tecnologías que son tanto de carácter externo como interno. En los procesos de recuperación y manejo de la laguna debe comenzar por la identificación del problema, ya que el objetivo es recuperarla. Los lagunas urbanas son usualmente muy someras, altamente artificiales y de tamaño relativamente pequeño, con característica hipertrófica, por la actividad humana en contacto, provocando que sus orillas estén erosionadas, aguas poco transparentes y las condiciones de hipertroficidad implica un alto crecimiento de vegetación acuática y en algunos casos, el excesivo crecimiento de vegetación acuática (desarrollo de algas microscópicas), que proporciona un aspecto turbio del agua.

Palabras Claves: Lagunas Urbanas, Aguas Residuales, Tratamientos de Agua, Potabilización del agua

Planteamiento del problema a resolver: En ciudad universitaria se encuentra una laguna tipo urbana, porque está completamente en contacto con la diaria actividad humana y animal, la cual se ve claramente la calidad ambiental y en particular la calidad del agua, que requiere de identificar desde la cuenca del drenaje donde llegan los nutrientes y sustancias tóxicas que polucionan la laguna. El estado del alto deterioro de la laguna es que puede ser recuperada a través de la aplicación de una serie de tecnologías para eliminar sustancias objetables que contiene el agua y transformarlas en sustancias inocuas para los humanos, animales y flora acuática.

Antecedentes del Proyecto a desarrollar: La laguna de ciudad universitaria está contaminada con aguas residuales por la misma actividad humana de su entorno, vegetal y animal. Las actividades que interactúan con los humanos, animales, vegetación y medio ambiente, han traído como consecuencia la contaminación de sus aguas superficiales con sustancias nocivas (químicas y microbiológicas) modificando su aspecto estético.

Fundamentación del Proyecto: El paso importante para sanear la laguna de ciudad universitaria es reducir la carga de contaminantes del vertido y convertirla en agua inocua para el medio ambiente. Para cumplir con estos fines se utilizan distintos tipos de tratamiento dependiendo de los contaminantes que arrastra el agua, como la localización de la planta depuradora, el clima, ecosistemas afectados, etc. Se puede tener sencillos procesos físicos (desbaste, desengrasado, sedimentación, flotación, filtración, evaporación, adsorción, desorción, extracción) hasta complicados procesos químicos (coagulación-floculación, precipitación química, oxidación-reducción, reducción electrolítica, intercambio iónico, ósmosis inversa) y biológicos (lodos activados, filtros bacteriológicos, biodiscos, lagunas aireadas, degradación anaeróbica y aeróbica).

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Objetivo: Fijar las características mínimas de calidad del agua dependiendo de su uso, definiendo la propuesta de captación, almacenamiento, tratamiento y distribución de agua potable desde un sistema de laguna urbana. Clasificar un acuerdo a criterios físicos, químicos y biológicos que permitan establecer los distintos usos específicos de las aguas tratadas en: a) agua para consumo humano, b) agua para consumo animal, c) agua para riego y d) agua para recreación y estética.

Objetivos específicos: Aprovechar el recurso disponible de agua residual para su potabilización y recarga artificial de la laguna, mejorando sus características fisicoquímicas, cumpliendo con los fines máximos establecidos en las NOM (normas mexicanas) aplicables. NOM-014-CONAGUA-2003 como requisito para la recarga artificial de acuíferos con carga residual tratada. La confiabilidad primordial es lograr obtener una laguna de recarga de agua potable en donde pueda soportar granjas piscícolas (trucha arcoíris) y crecimiento de flora natural sustentable para convivencia ecológica del medio ambiente humano, animales oriundos y aves migratorias.

Metodología: Las aguas residuales de la laguna se pueden someter a diferentes niveles de tratamiento, dependiendo de la naturaleza del agua del efluente, como el tratamiento primario (eliminación de sólidos suspendidos por cualquier técnica), secundario (estación de bombeo, rejas, cimbras, desarenador, aireadores, decantación, sedimentación, cloración, lodos activados, flotación, coagulación-floculación, metales pesados) y terciario (la forma de pulir el efluente del tratamiento secundario para eliminar elementos como nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y otros). Es importante mencionar un tratamiento preliminar destinado a evitar la obstrucción de tuberías, para lo cual se utilizan las rejas, los desmenuzadores, los desengrasadores, los tanques de compensación y los desarenadores. Esta breve descripción plantea un tratamiento de cuatro etapas: 1.- Pretratamiento (Físico), 2.- Tratamiento Primario (Fisicoquímico), 3.- Tratamiento Secundario (Químico), y 4.- Tratamiento Terciario (Biológico).

Desglose de presupuesto:

Descripción CantidadEquipo y Materiales:Bombeo:

1 Bomba sumergible de achique

1. Bomba Dosificadora para inyectar coagulante

Almacenamiento:

2 Tanques de almacenamiento tipo cisterna

Equipo de tratamiento:

1. Bombas sumergibles

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1 Tanques de almacenamiento tipo

Cisterna de 2.5 m³ de polietileno

Equipo Hidroneumático:

2 Bombas centrifugas

1 Filtro Turbidex para la disminución de sólidos suspendidos y turbiedad

1 Filtro de Carbón Activado

Tanques de almacenamiento tipo Cisterna

1. Bombas centrifugas

1. Válvulas selenoides

10 Porta filtro azul

2 Lámpara de rayos ultravioleta

3 Bomba Dosificadora para inyectar cloro

2 Columnas extra de resinas aniónica y catiónica

4 Bombas centrifugas para resinas 2 Sistema para eliminación de cationes y aniones y regeradoras

$245,000.00

Herramientas de Mano: Taladro, juegos desarmadores, juegos de llaves, juegos de brocas, machuelos, manerales, pulidora de disco, tornillo de banco, cortadores de tubo, sierras eléctricas, martillos, pinzas de sujeción, pericos, juego de dados, caretas de seguridad, guantes de uso rudo, etc.

$40,000.00

Computadoras:

Automatización, control, toma de variables físicas por medio de tarjetas de adquisición de datos y sensores

$80,000.00

Becarios:

5 alumnos ($1,250.00 por alumno.

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9 meses ($22,500.00)

Total: $387,500.00

Bibliografía: “Wastewater Stabilization Ponds”, Frank R. Spellman and Joanne E. Drinan. CRC Press Taylor & Francis Group, Boca Raton, London, New York (2014).

Otros:

METAS COMPROMISO A LA CONCLUSIÓN DEL PROYECTOLos compromisos del presente proyecto son: Diseñar y construir un equipo que proponga solución en aguas residuales estancadas.

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METAS COMPROMISO DE TIPO DE DESARROLLO

( ) Proceso o metodología ( x ) Equipo o dispositivo( ) Otro (especificar)

INDIQUE EL GRADO A ACANZAR DEL ENTREGABLE AL FINALIZAR

( ) Metodología ( ) Diseño ( ) Prototipo de laboratorio

( x ) Diseño industrial o para escalamiento ( ) Modelo escala real ( ) Otro ______________

INFORMACIÓN DE POTENCIAL COMERCIAL

VENTAJAS POTENCIALESEquipo económico con capacidad para ser escalable y producir agua 100% potable

COMPARACIÓN CON OTROS DESARROLLOS TECNOLÓGICOS O INNOVACIONES RELACIONADAS

Equipo pequeño con reducido costo y materiales en comparación a los equipos comerciales bastante lucrativos.

NECESIDADES DEL MERCADO QUE CUBRE LA TECNOLOGÍA O INNOVACIÓN

Equipo pequeño que puede ser transportado para tratar aguas residuales en lagunas y lagos, comunidades pequeñas,

ANÁLISIS DE COMPETENCIA (Información sobre competidores, así como de productos y/o tecnologías competitivas)

La competencia dependerá de la innovación y diseño de materiales.

USUARIOS Y/O CLIENTES POTENCIALES

Nacional:

Todo usuario potencial para el tratamiento de aguas que requiera servicios en comunidades, poblaciones, tratamiento de lagunas de recreación y estética.

En el extranjero:

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