Investigación & Desarrollo

DESARROLLO DE UN MICROSCOPIO DE EPIFLUORESCENCIA DE BAJO COSTO

La microscopía de epifluorescencia es una técnica poderosa con altos niveles de sensibilidad y resolución microscópica que se utiliza en varias áreas, particularmente en el campo biomédico.En este artículo se presenta el diseño y desarrollo de un microscopio de epifluorescencia de bajo costo basado en una fuente laser de excitación, un filtro barrera simplificado, y un sistema embebido (hardware y software) para la visualización y el control digital. El prototipo desarrollado utiliza un filtro barrera por absorción, basado en una solución de Rodamina 6G en alcohol etílico que absorbe de manera efectiva la radiación del láser de excitación y deja pasar la señal fluorescente de la muestra de interés. El poder de aumento del microscopio desarrollado es 100Xaproximadamente y permite identificar partículas fluorescentes del orden del 10 mm. Los resultados obtenidos con el prototipo desarrollado, muestran su viabilidad para unpotencialuso en aplicaciones biomédicas.

The epifluorescence microscopy is a powerful technique with high levels of sensibility and microscopic resolution that is applied in several areas, notably in the biomedical field.In this article, we present the design and development of a low-cost epifluorescence microscope based on laser excitation, a simplified barrier filter, and an embedded system (hardware and software) for digital visualization and control. The proposed prototype uses an absorption barrier filter based on a Rhodamine 6G dye solution (in ethylic alcohol), capable of absorbing effectively the laser excitation radiation and transmitting the fluorescence signal of the sample. The optical magnification of the prototype is around 100X and allows identifying fluorescent microparticles (~10 mm). The encouraging results obtained with the prototype, show its viability and potentiality for biomedical applications.

**MÓDULO DE ELASTICIDAD COMO CRITERIO DE REGULACIÓN HÍDRICA DEL FREJOL COMÚN (PHASEOLUS VULGARIS L.) BAJO REDUCCIONES CONTROLADAS DE RIEGO**

El propósito de esta investigación consistió en estudiar el efecto de reducciones controladas de riego sobre el módulo de elasticidad (εv) en plantas de frejol común (Phaseolusvulgaris L.) cultivadas en maceteros de respuesta hidrogravitrópica. Las plantas fueron sometidas a riego completo de raíces (RCR) y riego parcial de raíces (RPR), donde el agua asignada de acuerdo a la curva de retención agua-suelo permitió controlar y configurar cuatro tratamientos (RPR300, RPR500, RCR300 yRCR500 o control). Se monitoreó el potencial hídrico xilemático (Ψx) de las hojas, para luego construir la curva presión-volumen (P-V) y determinar εv. Los resultados mostraron que los diferentes volúmenes de agua aplicados generaron importantes variaciones en los niveles de εv; sin embargo,en los tratamientos configurados para llevar el suelo a capacidad de campo (RPR500 y RCR500) fue donde se obtuvieron los mejores desempeños de εv, efecto esperado principalmente antes de aplicar el riego a las plantas (15,63 y 15,34 MPA, respectivamente). Finalmente, aunque ambos tratamientos obtuvieron el mismo nivel de significancia de εv, RPR500 se destacó sobre el tratamiento control, porque los volúmenes de agua reducidos, combinados con el mantenimiento de diferentes valores de humedad en el suelo explorado por las raíces, pudieron ser claves en el favorecimiento de un ajuste elástico.

The purpose of this research was to study the effect of controlled irrigation reductions on the elasticity modulus (εv) in common bean plants (Phaseolus vulgaris L.) cultivated in hydrogravitropic response pots. The plants were submitted to complete root irrigation (RCR) and partial root zone-drying irrigation (RPR), where the water assigned according to the water-soil retention curve allowed to control and configure four treatments (RPR300, RPR500, RCR300 and RCR500 or control). The xylem water potential (Ψx) of the leaves was monitored, and then the pressure-volume curve (P-V) was constructed to determine εv. The results showed that the different volumes of water applied generated significant variations in the levels of εv; however, in the treatments configured to bring the soil to field capacity (RPR500 and RCR500) it was where the best performance of εvwas obtained, effect expected mainly before applying the irrigation to the plants (15,63 and 15,34 MPa, respectively). Finally, although both treatments obtained the same level of significance of εv, RPR500 stood out about the control treatment, because the reduced water volumes, combined with the maintenance of different moisture values in the soil explored by the roots, could be a key in favor of an elastic fit.

HIDROQUÍMICA DE LA PRESENCIA NATURAL DE ARSÉNICO EN AGUAS SUBTERRÁNEAS DE ÁREAS SUBURBANAS DE COCHABAMBA-BOLIVIA Y EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD TÉCNICA DE PROCESOS DE REMOCIÓN

Se ha realizado un análisis hidroquímico de 18 pozos ubicados en la zona periurbana oeste de la ciudad de Cochabamba. También se ha efectuado una evaluación de la viabilidad técnica de diferentes procesos de remoción de arsénico en función de los parámetros físicos y químicos de calidad de las aguas provenientes de los pozos más contaminados. Se han logrado los siguientes resultados importantes: La tendencia de evolución geoquímica hacia el tipo de agua Na-Ca-HCO3 puede ser causada por la mineralización y/o disolución de minerales tipo halita [NaCl], dolomita [CaMg(CO3)2], calcita [CaCO3] y/o magnesita [MgCO3]. El As disuelto presenta concentraciones variables en 3 órdenes de magnitud, desde 3 hasta 581,7 µg/L, lo que supone un alto riesgo a la salud por exposición. La variabilidad espacio-temporal en las concentraciones de arsénico se explica por la variabilidad litológica del lugar, donde las diferentes capas de arcilla, limo y/o arena contendrían composiciones heterogéneas y variables de As. La correlación positiva moderada entre el arsénico y el hierro presentes sugiere la disolución y/o mineralización de fases amorfas de oxi-hidróxido de hierro asociadas con el arsénico haciendo posible su movilización del As hacia el acuífero subterráneo. Las características físico-químicas de casi todos los pozos altamente contaminados, favorecen la viabilidad técnica de la mayoría los procesos comparados: coagulación con Fe(III) y Al(III), adsorción sobre alúmina activada, intercambio iónico, filtración en lechos de arena recubierta con óxido de hierro (IHE-ADART), Remoción de Arsénico Asistida por Oxidación Solar, RAOS, nano-filtración y osmosis reversa. El pozo con mayor contaminación y mayor salinidad presenta condiciones más desventajosas para su tratabilidad, siendo los procesos de membrana los más viables técnicamente; sin embargo, los procesos IHE-ADART, adsorción sobre alumina activada y RAOS también son potencialmente viables para este caso. En cada una de las OTBs afectadas, será necesario analizar comparativamente la viabilidad económica de la implantación de los procesos en función de sus costos de inversión, operación y mantenimiento, considerando una capacidad adecuada para la población servida.

This study deals on a hydro-chemical interpretation of groundwater samples from 18 deep wells located in the west suburban area of Cochabamba, Bolivia. We also evaluated the technical feasibility of different arsenic removal processes considering the groundwater physical and chemical characteristics of the most contaminated wells. The geochemical evolution tendency towards the Na-Ca-HCO3 type, indicates the mineralization/dissolution of halite [NaCl], dolomite [CaMg(CO3)2],calcite [CaCO3], and/or magnesite[MgCO3]. Dissolved As in groundwater spans over 3 orders of magnitude (3-582 µg/L), representing high health risks by As exposure. The seasonal-spatial high variability of arsenic concentrations can be explained by the lithological variability of the ground, where the different clay, lime and sand layers probably contain variable and heterogeneous As compositions. The moderate positive correlation between iron and arsenic suggests the dissolution/mineralization of amorphous phases of iron oxi-hydroxides associated with As, thus facilitating the mobilization of As species towards the aquifers.The physical and chemical nature of almost all the highly contaminated wells favors the technical feasibility of most of the compared arsenic removal processes: Fe(III) and Al(III) coagulation, activated alumina adsorption, iron coated sand filtration (IHE-ADART) process, nano-filtration and reverse osmosis. The most contaminated well which also has high salinity, presents the most unfavorable conditions for efficient arsenic removal. In this case, membrane processes could be technically feasible;nevertheless, the IHE-ADART, adsorption on activated alumina and Solar Oxidation Assisted Removal of Arsenic, SORAS processes are potentially feasible. It will be necessary to evaluate the economic feasibility of the implementation of the different processes, considering investment and operation/maintenance costs for an installation size adequate for the population served.

DEGRADACIÓN DE TINTES SINTÉTICOS ORGÁNICOS EN SOLUCIÓN POR FERRATO-HIPOCLORITO O HIPOCLORITO DE CALCIO

This study investigated the use of ferrate - hypochlorite solution or solid Ca(OCl)2 as treatment options to remove color and COD from solutions of the synthetic organic dyes: Reactive blue 19, Allura red and Reactive black 5. It was found that doses around 1000 ppmCa(OCl)2 had color removal efficienciesaround 90 % for all the dyes after 15 minutes reaction time; this treatment had a COD removal efficiency of 97 % forazo dyeAllura red. The ferrate - hypochlorite (0.06 mM - <400 ppm) treatment resulted in a 50% color removal for Reactive blue 19 dye after 1 hour reaction time. The COD removal of Reactive blue 19 dye was improved from 40% to 84% when the ferrate - hypochlorite solution was used.

Este estudio investigó el uso de una solución de ferrato - hipoclorito o Ca(OCl)2 sólido como opciones de tratamiento para la remoción del color y de la DQO de soluciones de los tintes orgánicos industriales: Reactive blue 19, Allura red y Reactive black 5. Se encontró que dosis de alrededor 1000 ppm de Ca(OCl)2 generaron eficiencias de remoción de color de alrededor el 90 % para todos los tintes luego de 15 minutos de reacción; este tratamiento tuvo una eficiencia de remoción de la DQO de 97 % para el tinte azoAllura Red. El tratamiento con ferrato - hipoclorito (0.06 mM - <400 ppm) resultó en una remoción de color de 50 % para el tinte Reactive blue 19 después de 1 hora de reacción.La remoción de la DQO del tinte orgánico industrial Reactive blue 19 fue mejorado del 40% al 84% cuando la solución ferrato - hipoclorito fue utilizada.

EVALUACIÓN DEL POTENCIAL DE BIOGAS DE RELLENOS SANITARIOS EN BOLIVIA PARA PRODUCIR ELECTRICIDAD

The potential to produce electricity using landfill biogas in Bolivia was studied in this article. There important locations (Santa Cruz, La Paz and Cochabamba) and their solid waste disposal characteristics were considered. LandGem first-order degradation model was used to quantify the biogas production from the landfill. Recommend values of k and Lo available in the open literature were used since in Bolivia there are few landfills and no specific data are available (humidity, nutrients, pH, temperature, etc.). An average of 55.2% of the total solid waste in Bolivia is organic waste that can be used in landfills. The results showed that Santa Cruz can produce more landfill biogas than La Paz and Cochabamba. Using the methane obtained from the landfill biogas in reciprocating combustion engines, it was found that Santa Cruz can produce more electricity (265 GWh) than La Paz (175 GWh) and Cochabamba (110.4 GWh). The current electricity price in Bolivia (35 U$D/MWh) was used to evaluate the prefeasibility of the project, representing an average income of 281,061.0 U$D/y for Santa Cruz and 161,000.0 U$D/y for La Paz and Cochabamba, respectively. However, the economic analysis showed that IRR of 6.2%can be achieved for Santa Cruz and 7.9% for La Paz and Cochabamba, respectively, also higher payback periods were obtained (more than 9 years). La Paz and Cochabamba had the higher IRR and less payback period since only one reciprocating engine was chosen to cover the largest period of methane production while Santa Cruz used two. The economic indicators can be improved if international electricity prices are applied. The results presented in this article could provide valuable information to the solid waste management industry, policy makers and investors.

En el presente artículo se estudió el potencial de producción de electricidad con biogás de rellenos sanitarios en Bolivia. Se consideraron las ciudades más importantes (Santa Cruz, La Paz y Cochabamba) y sus características de eliminación de residuos sólidos. Se utilizó el modelo de degradación LandGem de primer orden para cuantificar la producción de biogás del relleno sanitario. Se usaron valores recomendados de k y Lo disponibles en la literatura abierta ya que en Bolivia hay pocos rellenos sanitarios y no hay datos específicos sobre la característica del desecho (humedad, nutrientes, pH, temperatura, etc.). Un promedio de 55.2% del total de desechos sólidos en Bolivia son residuos orgánicos que se pueden usar en rellenos sanitarios. Los resultados mostraron que Santa Cruz puede producir más biogás en vertederos que La Paz y Cochabamba. Usando el metano obtenido del biogás de relleno sanitario en motores de combustión interna, se encontró que Santa Cruz puede producir más electricidad (265 GWh) que La Paz (175 GWh) y Cochabamba (110.4 GWh). Se utilizó el valor actual de la electricidad en Bolivia (35 U$D/MWh) para evaluar la factibilidad del proyecto, lo cual representó un ingreso promedio de 281,061.0 U$D/año para Santa Cruz y 161,000.0 U$D/año para La Paz y Cochabamba. Sin embargo, el análisis económico mostró que un TIR de 6.2% se puede lograr para Santa Cruz y 7.9% para La Paz y Cochabamba respectivamente, también se obtuvieron mayores períodos de recuperación (más de 9 años). La Paz y Cochabamba tuvieron la TIR más alta y menos periodo de recuperación de la inversión, ya que sólo se eligió un motor de combustión interna para cubrir el período más largo de producción de metano, mientras que Santa Cruz utilizó dos. Los indicadores económicos pueden mejorarse si se aplican los precios internacionales de electricidad. Los resultados presentados en este artículo podrían proporcionar información valiosa a la industria de gestión de residuos sólidos, a los encargados de formular políticas y a los inversionistas.

EL MERCADO INMOBILIARIO EN EL ÁREA METROPOLITANA DE COCHABAMBA-BOLIVIA: CARACTERÍSTICAS E INFLUENCIAS EN LA CONFIGURACIÓN URBANA

El artículo expone resultados parciales de un trabajo de monitoreo del mercado inmobiliario del Área Metropolitana de Cochabamba desarrollado entre el año 2013 y 2017 coordinado por la Dirección del Centro de Investigaciones en Arquitectura y Urbanismo. A través de la sistematización de un conjunto amplio de datos alfanuméricos y geográficos, se expone la situación del mercado inmobiliario metropolitano de Cochabamba desde la dimensión de la oferta especializada. En ese marco, el artículo da luces sobre un posible estancamiento y/o desaceleración de la dinámica inmobiliaria regional, lo que sugiere la conclusión del proceso expansivo del sector de la construcción en la última década. En su dimensión geográfica el artículo presenta un análisis que expone algunas particularidades del comportamiento espacial de la oferta de inmuebles en el área de estudio, seguido de una evaluación de características e influencias en la configuración urbana y la segregación socio espacial. Se parte de la hipótesis de que la dinámica del mercado inmobiliario influye más que la planificación en la configuración urbana de la región.

The paper presents partial results of a long work of the real estate market monitoring on in the Metropolitan Area of Cochabamba developed between the year 2013 and 2017 coordinated by the Research Center in Architecture and Urbanism. Through the systematization of a wide set of alphanumeric and geographical data, the paper exposes the partial situation of the metropolitan real estate market of Cochabamba from the spatialized offer dimension. In this context, the article gives light on a possible stagnation and / or deceleration of the regional real estate dynamics, which suggests the conclusion of the boom of the last decade. The geographic dimension presents an analysis that exposes our hypotheses about the spatial behavior of the supply of real estate in the study area, followed by an evaluation of characteristics and influences in the urban configuration and socio spatial segregation. It is based on the hypothesis that the dynamics of the real estate market influences more than the planning in the urban configuration of the region.

REVISIÓN DE LAS EXPERIENCIAS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS MEDIANTE REACTORES UASB EN COCHABAMBA-BOLIVIA COMPARADAS CON LAS DE LATINOAMÉRICA, INDIA Y EUROPA

El proceso de tratamiento anaeróbico es cada vez más reconocido como opción viable para la protección del medio ambiente y la conservación de los recursos y representa, combinado con otros métodos adecuados, un sistema de tratamiento de aguas residuales sostenible y apropiado para los países en vías de desarrollo. El tratamiento anaeróbico de aguas residuales se está utilizando con éxito en los países tropicales desde la década de los 80, y con resultados alentadores en las regiones subtropicales y templadas. En este estudio se revisan las principales características del tratamiento de aguas residuales domésticas, con énfasis en el Reactor Anaeróbico de Mantos de Lodos de Flujo Ascendente (RALF) o Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB de su sigla en inglés). Se revisaron las aplicaciones del proceso UASB en Europa, Asia y las Américas. En Latino América y en particular en Bolivia el uso de esta tecnología ha incrementado considerablemente debido a la pequeña demanda de terreno requerida para su implementación y a sus atractivos costos de inversión y operación. La revisión mostró, en base a la experiencia de operación de distintas plantas de tratamiento ubicadas en los valles de Cochabamba, que los reactores anaerobios de mantos de lodos de flujo ascendente apropiadamente diseñados, son adecuados para el tratamiento de aguas residuales domésticas en las regiones de los valles y llanos de Bolivia debido a que presentan condiciones ambientales que hacen que el uso de esta biotecnología anaerobia sea favorable bajo la perspectiva del desarrollo sostenible.

The anaerobic treatment process is increasingly recognized as the basic method of advanced technology for the protection of the environment and the conservation of resources and, together with other appropriate methods, represents a sustainable and appropriate wastewater treatment system for developing countries. Anaerobic wastewater treatment has been successfully implemented in tropical countries since the 1980s, with encouraging results in subtropical and temperate regions. This paper reviews the main characteristics of domestic wastewater treatment, with special emphasis on the Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB). It reviews the application of the UASB process to the direct treatment of domestic wastewater, with examples from Europe, Asia and the Americas. In Latin America and Bolivia in particular, the use of this technology has increased considerably due to the small requirement of emplacement area and its attractive investment and operating costs. The review showed, based on the operating experience of different treatment plants located in the valleys of Cochabamba, that properly designed anaerobic upflow sludge blanket reactors are suitable for the treatment of domestic wastewater in the regions of valleys and plains of Bolivia because they present environmental conditions that make the use of this anaerobic biotechnology favorable from the perspective of sustainable development.

PRÓTESIS DE MANO DE RIGIDEZ VARIABLE: UNA REVISIÓN SISTEMÁTICA DEL ESTADO DEL ARTE

Prosthetics is an important field in engineering due to the large number of amputees worldwide and the associated problems such as limited functionality of the state of the art. An important functionality of the human hand is its capability of adjusting the stiffness of the joints depending on the currently performed task. For the development of new technology it is important to understand the limitations of existing resources. As part of our efforts to develop a variable stiffness grasper for developing countries a systematic review was performed covering technology of body powered and myoelectric hand prosthesis. Focus of the review is readiness of prosthetic hands regarding their capability of controlling the stiffness of the end effector. Publications sourced through three different digital libraries were systematically reviewed on the basis of the PRISMA standard. We present a search strategy as well as the PRISMA assessment of the resulting records which covered 321 publications. The records were assessed and the results are presented for the ability of devices to control their joint stiffness. The review indicates that body powered prosthesis are preferred to myoelectric hands due to the reduced cost, the simplicity of use and because of their inherent ability to provide feedback to the user. Stiffness control was identified but has not been fully covered in the current state of the art. In addition we summarise the identified requirements on prosthetic hands as well as related information which can support the development of new prosthetics.

El estudio de prótesis es un campo importante en la ingeniería debido al gran número de amputados en todo el mundo y los problemas asociados. Entre estos problemas están las limitaciones en funcionalidad de las prótesis modernas. Una funcionalidad importante de la mano humana es su capacidad de ajustar la rigidez de las articulaciones dependiendo de la acción realizada. Es importante entender las limitaciones de los recursos existentes para poder proponer algún desarrollo tecnológico en el área. Como parte del trabajo para desarrollar una garra de rigidez variable para los países en desarrollo, se realizó una revisión sistemática de la tecnología que cubre las prótesis de mano mecánicas y mioeléctricas. El eje de esta monografía es la disponibilidad de prótesis de manos con respecto a su capacidad de controlar la rigidez del efector final. Se ha usado la metodología PRISMA para hacer una revisión sistemática de documentos obtenidos a través de tres bibliotecas digitales diferentes. Se presenta una estrategia de búsqueda, así como la evaluación PRISMA de los registros resultantes que abarcó 321 publicaciones. Se evaluaron los registros obtenidos y se presentan los resultados de la evaluación de la capacidad control de rigidez de los dispositivos. La revisión indica que las prótesis mecánicas son preferidas respecto a las manos mioeléctricas debido al coste reducido, la simplicidad de uso y sobre todo a su capacidad inherente para proporcionar retroalimentación al usuario. Se ha identificado el control de la rigidez en algunos registros, pero no se ha estudiado completamente en esta monografía. Finalmente, los requisitos del usuario para prótesis de manos han sido identificados, así como información sobre tecnología relacionada capaz de impulsar el desarrollo de nuevas prótesis que satisfagan estos requerimientos.