MODELACIÓN AMBIENTAL UTILIZANDO HERRAMIENTAS DE BALANCE DE MATERIA EN RÉGIMEN NO ESTACIONARIO (ENE)

Canales Manchuria, Angel Fabrizzio

PRÁCTICA N° 2 MODELACIÓN AMBIENTAL UTILIZANDO HERRAMIENTAS DE BALANCE DE MATERIA EN RÉGIMEN NO ESTACIONARIO (ENE) Caso: Fotosíntesis y productividad lodea sp. primaria en E lodea OBJETIVO GENERAL 

Hallar la PPN de una raíz de en

E lode lodea sp

OBJETIVOS ESPECÍFICOS ESPECÍFICOS  

Hallar PPB y la Respiración Medir el OD en un tiempo estimado

INTRODUCCION La tierra y los ecosistemas son la principal fuente de materia aprovechada por el hombre. El sol es la fuente principal de energía para que esos ecosistemas sean productivos, es así que con la ayuda de la fotosíntesis se puede lograr esto. La fotosíntesis es definida como un proceso en virtud del cual los organismos son clorofila, como las plantas verdes, las algas y algunas bacterias capturan energía en forma de luz y la l a transforman en energía química es decir es un proceso físico-químico, se trata de un proceso fundamental para la vida sobre la tierra y tiene un profundo impacto sobre la atmosfera y el clima terrestre: cada año los organismos con capacidad fotosintética convierten en carbohidratos más del 10% del dióxido de carbono atmosférico. El conocimiento básico de este proceso es esencial para entender las relaciones entre los seres vivos y la atmosfera, así como el balance de la vida sobre la tierra. Este proceso consta de dos fases importantes; la fase luminosa también llamada foto dependiente, porque se da solo en presencia de luz, en esta ocurren dos procesos bioquímicos necesarios necesarios para síntesis la de glucosa: La reducción de NADP a NADPH.

Facultad de Arquitectura, Ingeniería Civil y del Ambiente Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental

con los hidrógenos de la molécula de agua y la sostenéis de ATP. En la fase oscura también llamada fase de fijación de CO2 se trata de un conjunto de reacciones que se denominan creaciones del carbono o metabolismo del carbono en la fotosíntesis. Los balances de masa se basan en la ley de la conservación de la materia, que establece que la materia no se crea ni se destruye. Los balances de masa son utilizados en el diseño de un nuevo proceso o en el análisis de uno ya existente. Los procesos químicos pueden clasificarse en intermitentes, continuos o semi intermitentes y como estacionarios (en régimen permanente) permanente) o transitorios

RESUMEN El presente artículo científico pretende poner en práctica la interpretación análisis y evaluación del comportamiento de un factor biótico en un sistema ambiental cerrado, diferenciando el proceso en una primera fase la cual será luminosa esta depende de la luz solar y convierte esta energía lumínica en energía química en forma de ATP y NADH, en la segunda fase fase denominada denominada oscura utiliza la energía química obtenida en la fase luminosa y el CO2 obtenido del aire, también se describirá el comportamiento de un sistema ambiental en el fenómeno de la fotosíntesis de plantas acuáticas foto tróficas en un sistema ambiental cerrado. El uso de balance de materia medirá la capacidad, capacidad, habilidad y destreza de modelar matemáticamente un sistema en estado no estacionario (ENE) además de la habilidad en la utilización de herramientas computacionales como la hoja de cálculo MS-Excel.

MARCO TEÓRICO Los balances de masa y energía se pueden aplicar a diferentes escalas. Por ejemplo, a nivel molecular, microscópico o bien, a nivel macroscópico. Este último nivel es el que nos interesa en este curso, y consiste en considerar una unidad de proceso como un sistema homogéneo. En otras palabras, las


temperaturas, presiones, densidades, concentraciones, etc., no dependen de la posición dentro del equipo. Estado no estacionario un proceso se considera como estacionario cuando todas las variables del proceso [Tª, P, F, Xi] son independientes del tiempo. Por lo tanto, si una de las variables del proceso depende del tiempo, el proceso es no estacionario. En este caso, el término de acumulación en la ecuación de balance de masa o de balance de energía no es nulo. Un proceso puede ser considero como estacionario del punto de vista del balance de masa y no del punto de vista del balance de energía

MATERIALES

seguidamente se encendió el agitador magnético para que se dé un mezclado perfecto en la cámara interna del tanque de fotosíntesis, se encendió la lámpara y se hizo el registro de datos por 15min , con los datos obtenidos se hace un Spread-sheet para la realización de la gráfica de OD en función al tiempo. Cuando finalizo este proceso se realizó el siguiente, rápidamente se procedió a cubrir el tanque y apagar la lámpara para simular un ambiente oscuro, de igual manera se registró datos de OD por 15min y se introduce estos datos al Spread-sheet, para la elaboración de la segunda grafica.

RESULTADOS Tabla n°1: Datos

MATERIALE EQUIPO S

REACTIVO S

Vagueta

Agua destilada Bicarbonato de sodio

Balanza analítica Probeta de 1Lt Termómetr o digital Paño negro Tanque de opaco fotosíntesis Agitador magnético Lámpara de luz blanca (100W) Oximetro


MÉTODOS

Figura n°1: Configuración del Sistema Ambiental El arreglo experimental ya estaba listo por lo que se inició con la recolección de datos,

T(seg)

FASE FASE LUM(OD, OSC mg.O2/l) (OD, mg.O2/l)

15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 375

4.97

5.44

4.67

5.46

4.63

5.47

4.58

5.47

4.6

5.47

4.62

5.47

4.63

5.47

4.66

5.48

4.66

5.5

4.669

5.49

4.71

5.51

4.74

5.51

4.76

5.52

4.78

5.52

4.8

5.54

4.81

5.54

4.84

5.56

4.85

5.55

4.87

5.56

4.88

5.56

4.9

5.58

4.91

5.59

4.94

5.59

4.95

5.6

4.95

5.58


390 405 420 435 450 465 480 495 510 525 540 555 570 585 600 615 630 645 660 675 690 705 720 735 750 765 780 795 810 825 840 855 870 885 900 915


4.98

5.61

5

5.61

5.02

5.61

5.03

5.62

 = 4.97

5.04

5.63

 = 5.4

5.06

5.64

5.07

5.64

5.09

5.63

5.09

5.65

5.12

5.66

5.12

5.65

5.13

5.66

5.14

5.66

5.16

5.66

5.18

5.66

5.19

5.68

5.2

5.69

5.21

5.71

62 + 20−> 6126 + 02

5.22

5.7

5.23

5.68

5.26

5.69

5.27

5.69

Durante todo el experimento se observó un cambio en la presencia de oxígeno, durante la fase luminosa El CO2 del ambiente ha sido tomado para formas glucosa y liberar O2.

5.28

5.69

5.29

5.7

5.3

5.71

5.31

5.71

5.31

5.7

5.33

5.72

5.34

5.71

5.36

5.71

5.36

5.72

5.37

5.71

5.37

5.71

5.38

5.72

5.38

5.71

5.4

4.63

 =  − 

 = 4.63 1)  −  = 5.4 − 4.63 = 0.77 →  2)  −  = 4.97 − 4.63 = 0.34 → 3) −  = 0.77 − 0.34 = 0.43 4) = 0.43. / Durante la fase luminosa la reacción que sucede es la siguiente:

Durante la fase oscura la reacción que sucede es la siguiente

6126 + 2−> 62 + 20 En esta parte sucede al revés, Se consume Glucosa juntamente con Oxígeno para liberar CO2 y agua, es por eso que el Grafico n°2 mostro una variación durante ambas fases, durante la cual en la fase luminosa el OD iba incrementando, en la fase oscura poco a poco iba decayendo.

Grafico N°2: fase Oscura y luminosa OD(fx) tiempo 7 6

l 5 / 2 O . 4 g m3 , D O2

FASE LUMINOSA FASE OSCURA

1 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 1 9 6 4 1 9 6 4 1 9 6 4 1 9 6 1 2 3 3 4 5 6 6 7 8 9 9 0 1

T(Seg)

0 4 1 1

5 1 2 1

0 9 2 1

5 6 3 1

0 4 4 1

5 1 5 1

0 9 5 1

5 6 6 1

0 4 7 1

5 1 8 1



DISCUSIÓN Durante el experimento se presentaron diferentes obstáculos que impidieron que el experimento diera resultados mejores, como la falta de un oximetro, inclusive la falta de tiempo, debido a que se tomó 15 minutos para cada fase, los datos no pueden ser tomados como reales, pero si esto se mantenía como por 12 horas por fase, los datos mostrados hubieran sido significativos y mostrarían la variabilidad de OD que hay entre las 2 fases.

CONCLUSIONES 





Se logró hallar la PPN de elodea sp. la cual fue de 0.45 OD, mg/L. Se logró calcular el PPB y R de elodea sp los cuales fueron 0.77mg/L y 0.34mg/L respectivamente lo cual ayudo a hallar el PPN Se logró calcular y graficar el OD durante las dos distintas fases, tanto luminosa y oscura, mostrando que si el experimento hubiera durado mucho más, los resultados serían mejores.

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BIBLIOGRAFÍA 

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Anexos

Imagen n°1: Elodea sp.

Imagen n°2: Inicio de la Fase Luminosa

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