- Resumen
- Propuesta
- Instituciones involucradas
- Equipo de investigación
- Resultados esperados
- Equipamiento
- Proyecto vinculado
- Financiamiento
- Impacto
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Analizador de tamaño de partículas por difracción láser Mastersizer 3000
Registro: N.° 59237
Proyecto de equipamientoResumen
El proyecto Monitoreo de Sedimentos Ante Riesgos y Desastres (MoSARD) fue creado con el objetivo de formar un grupo de trabajo que estudie los procesos y la dinámica del transporte de sedimentos para saber cómo actuar frente a la presencia de eventos de riesgo. Dicha iniciativa fue creada por el Dr. Sergio Morera, la Dra. Elisa Armijos y el Dr. Raúl Espinoza, investigadores del Instituto Geofísico del Perú (IGP). La motivación surge por las necesidades actuales que atraviesa el Perú: el desarrollo económico origina la búsqueda de fuentes de energía, mayor consumo de agua, intensificación en las líneas de transporte fluvial, incremento de las obras hidráulicas, etc. Todas estas infraestructuras y ampliaciones requieren de estudios, datos y mediciones de campo para asegurar su vida útil, así como evitar desastres frente a fuerzas naturales. Uno de los parámetros necesarios para la proyección de estas obras es determinar la cantidad, calidad y tamaño de partículas que están siendo transportadas por los cauces naturales. Sin embargo, la mayoría de estos estudios son hechos con datos de muestras enviadas al extranjero para su análisis o con aproximaciones que no siempre reflejan la realidad. Otro de los motivos del proyecto es la investigación propia, debido a que, hasta el momento, las ecuaciones de transporte de sedimentos están orientadas con las condiciones de otros países, por lo que es necesario observar si estas son aptas para la realidad peruana. En ese sentido, el granulómetro láser que el IGP ha logrado obtener, gracias al FONDECYT y al Banco Mundial, es un equipo de última generación que va a permitir determinar el tamaño de las partículas arrastradas y llevadas por los ríos, lo que contribuirá con lo siguiente:
- Estudios de prevención de inundaciones con altas concentraciones de sedimentos que afectan tanto la costa como la selva del Perú.
- Mejorar el dimensionamiento de las futuras grandes obras hidráulicas, puentes, etc., y así evitar la pérdida de millones de soles a causa de la colmatación de los reservorios, por ejemplo, el Reservorio de Poechos o la Represa de Gallito Ciego.
- Modelar la respuesta natural del río relacionado al transporte de nutrientes y contaminantes que están adheridos a las partículas de un tamaño específico.
- Determinar las características de las partículas que serán dragadas para la hidrovía en los ríos amazónicos y los sedimentos que están siendo erosionados en la cuenca del río Madre de Dios, entre otros proyectos donde se está trabajando actualmente en cooperación con universidades, instituciones nacionales e internacionales, red de colaboración que se podrá ampliar con la compra del equipo.
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Analizador de tamaño de partículas por difracción láser Mastersizer 3000
Registro: N.° 59237
Proyecto de equipamientoPropuesta
Objetivo general
Dar soporte a las investigaciones en la línea de erosión y transporte de sedimentos en ríos con datos de alta precisión, que permitirán abrir nuevos campos en esta línea de investigación.
Objetivo específico 1
Adquisición del equipo y puesta en marcha.
Descripción
A pesar de la limitada disponibilidad de información sobre la erosión de los suelos y el transporte de sedimentos, expertos del IGP han publicado más de una decena de artículos científicos en revistas con alto factor de impacto. Entender la dinámica de los sedimentos en los ríos peruanos permitirá lo siguiente: i) prevenir inundaciones en las ciudades, puesto que estas se producen debido a los flujos con alta concentración de sedimentos, que a la vez facilitan una rápida sedimentación de los causes; ii) mejorar el dimensionamiento de las futuras grandes obras hidráulicas y, de esa manera, evitar la pérdida de millones de soles a causa de la colmatación de los reservorios, por ejemplo, Poechos o Gallito Ciego. Además, está comprobado que la granulometría se encuentra altamente relacionada con la capacidad de absorción de contaminantes y nutrientes en los ríos; iii) su entendimiento, entonces, permitirá modelar la respuesta natural del río para mitigar problemas de contaminación natural y antrópica, problemas que vienen acrecentándose en los últimos años en todas las ciudades.
Cabe señalar que la granulometría es el parámetro principal sobre el cual se basan las leyes de transporte de sedimentos y contaminantes en cuerpos de agua. Las ecuaciones fundamentales de la hidráulica requieren conocer el tamaño de las partículas que son llevadas por los ríos hacia lagunas, embalses y océanos. Actualmente, en el Perú, esta línea de investigación viene siendo impulsada por el IGP. Se cuenta con lo siguiente: a) la única red de monitoreo de sedimentación en ecosistemas (páramos, jalca, bofedales) a lo largo de los Andes; b) se posee un semillero de investigadores en transporte de sedimentos (15 tesistas de pregrado, maestría y doctorado); c) una base inédita del monitoreo de los sedientos durante El Niño costero que permitirá mejorar el modelado de las inundaciones durante eventos extremos.
Resulta importante mencionar que una de las preocupaciones hace referencia a la necesidad del desarrollo de obras hidráulicas y el control de desastres por erosión/sedimentación/transporte. Sin embargo, varios de los estudios realizados se basan en aproximaciones o en muestras que se envían a laboratorios extranjeros para ser analizados. El tener un granulómetro láser único en el Perú va a fortalecer la investigación en esta línea, debido a la disminución de costos y tiempo de análisis de muestras. Además, se brindará el siguiente apoyo: 1) los 11 proyectos hidráulicos especiales, los cuales necesitan desarrollar infraestructura hidráulica adecuada al clima, hidrología, topografía y uso de suelo; 2) los centros de investigación en ciencias de la tierra y océano, tales como INGEMET, IPEN, SENAMHI, IMARPE e INAIGEM; 3) reforzar la investigación en las universidades a nivel nacional. Finalmente, las futuras publicaciones sobre la erosión y el transporte de sedimentos tendrán mayor impacto si se analiza el tamaño de la partícula del sedimento (granulometría). El trabajo sólido realizado permitirá generar políticas locales y nacionales en busca del bienestar y desarrollo del Perú, al mejorar la capacidad de respuesta y mitigación de los riesgos y desastres del país.
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Analizador de tamaño de partículas por difracción láser Mastersizer 3000
Registro: N.° 59237
Proyecto de equipamientoInstituciones involucradas
Institución responsable del equipamiento
Instituto Geofísico del Perú (IGP)
RUC: 20131367008
Razón social tipo de entidad: Instituto o centro de investigación
Tipo de entidad: Instituto o centro de investigación
Régimen: Público
Tipo de organización: Sin fines de lucro
Departamento: Lima
Provincia: Lima
Distrito: Ate Vitarte
Dependencias: Subdirección de Ciencias de la Atmósfera e Hidrósfera, Subdirección de Ciencias de la Tierra Sólida
Instituciones asociadas
Institut de Recherche pour le Développement
RUC: 20384936475
Tipo de entidad: Instituto o centro de investigación
Régimen: Público
Departamento: Lima
Provincia: Lima
Distrito: San Isidro
Entidad colaboradora de interés de uso
Proyecto Especial Binacional Puyango Tumbes
RUC: 20154446738
Tipo de entidad: Empresa
Régimen: Público
Departamento: Tumbes
Provincia: Tumbes
Distrito: Tumbes
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Analizador de tamaño de partículas por difracción láser Mastersizer 3000
Registro: N.° 59237
Proyecto de equipamientoEquipo de investigación
Investigador principal
Nombres: Sergio Byron
Apellido paterno: Morera
Apellido materno: Julca
Entidad: Instituto Geofísico del Perú (IGP)
Dependencia: Subdirección de Ciencias de la Atmósfera e Hidrósfera
Coinvestigadores
Nombres: Raúl Arnaldo
Apellido paterno: Espinoza
Apellido materno: Villar
Grado Académico: Doctorado
Entidad: Instituto Geofísico del Perú (IGP)
Dependencia: Subdirección de Ciencias de la Atmósfera e Hidrósfera
Nombres: Juan Carlos
Apellido paterno: Gómez
Apellido materno: Avalos
Grado académico: Licenciado
Entidad: Instituto Geofísico del Perú (IGP)
Dependencia: Subdirección de Ciencias de la Tierra Sólida
Nombres: Elisa Natalia
Apellido paterno: Armijos
Apellido materno: Cárdenas
Grado académico: Doctorado
Entidad: Instituto Geofísico del Perú (IGP)
Dependencia: Subdirección de Ciencias de la Atmósfera e Hidrósfera
Nombres: Jean Loup
Apellido paterno: Guyot
Grado académico: Doctorado
Entidad: Institut de Recherche Pour le Developpement
Dependencia: Geociencias Medio Ambiente Toulouse (GET)
Coordinador administrativo
Nombres: César Antonio
Apellido paterno: Huincho
Apellido materno: Taipe
Grado académico: Doctorado
Entidad: Instituto Geofísico Del Perú (IGP)
Dependencia: Geociencias Medio Ambiente Toulouse (GET)
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Analizador de tamaño de partículas por difracción láser Mastersizer 3000
Registro: N.° 59237
Proyecto de equipamientoResultados esperados
Meta Indicador 3 Investigadores capacitados en el uso del equipo. 6 Proyecto de investigación, desarrollo tecnológico y/o innovación tecnológica adicional al proyecto financiado, que empleen el equipo. 2 Artículos científicos presentados o aceptados para publicación en revistas indizadas. 2 Tesis de pregrado o posgrado presentada que conlleven a la obtención de títulos o grados académicos en universidades peruanas. -
Analizador de tamaño de partículas por difracción láser Mastersizer 3000
Registro: N.° 59237
Proyecto de equipamientoEquipamiento
Equipamiento mayor
Un equipo mayor es un equipo altamente sofisticado de un valor superior a S/. 600,000.00 que, por la relevancia de su uso en la investigación científica, tiene la capacidad de generar impacto regional y/o nacional en relación con la disponibilidad de tecnología. En ese sentido, la adquisición del equipo permitirá cubrir necesidades de acceso a tecnologías de investigación de alto costo que, por una parte, no se encuentran suficientemente desarrollados (por debajo de estándares nacionales); y, por otra parte, aún no se hallan disponibles en la región o el país.
Nombre del equipo mayor
Granulómetro por difracción láser Malvern/Astersizer 3000
Descripción condiciones técnicas
El analizador de tamaño de partículas por difracción láser Mastersizer 3000 proporciona distribuciones de tamaño de partículas rápidas y precisas, tanto en dispersiones secas como húmedas, con el mínimo de esfuerzo. Este aparato, que mide gamas de tamaños de partículas desde nanométricas a milimétricas, cuenta con un rendimiento excepcional en el tamaño de superficie más pequeño, y proporciona mediciones independientes del operador en las que todos pueden confiar.
Lugar donde se instalará el equipo
Instalaciones del IGP, sede Mayorazgo.
Equipamiento secundario
Un equipo secundario asegura el correcto funcionamiento y operatividad del equipo mayor. Dicho equipo puede ser necesario para la preparación de muestras, para que el ambiente esté controlado, y demás condiciones. Entre los equipos mencionados, se encuentran termocicladores, cámaras de flujo laminar, aire acondicionado, estabilizadores de energía y computadoras.
Nombre del equipo secundario
Granulómetro de campo
Descripción condiciones técnicas
A diferencia del granulómetro de laboratorio, este instrumento puede ser sumergido en las aguas y realizar mediciones en el mismo medio natural. Un factor que dificulta fuertemente la medición de la granulometría viene a ser la floculación de las partículas. Estas pueden ser dispersadas con la utilización de aparatos de ultrasonido, pero las partículas se encuentran conglomeradas entre sí en el estado natural.
Nombre del equipo secundario
Destilador de agua
Descripción condiciones técnicas
Un problema en los laboratorios de calidad de aguas es la de contar con agua destilada de buena calidad y en cantidades suficientes para lo requerido por los análisis. Actualmente, el Monitoreo de Sedimentos Ante Riesgos y Desastres no cuenta con un destilador propio y con la adquisición del granulómetro láser las necesidades de agua destilada se incrementarán.
El equipo tiene lo siguiente:
- Estructura en acero inox calidad 304
- Válvula solenoide
- Panel de control timer análogo digital
- Piloto indicador de calefacción
- Conexión a 220V
Nombre del equipo secundario
Sonda multiparamétrica
Descripción condiciones técnicas
Con la instrumentación en el río (estaciones hidrosedimentológicas), se logrará determinar el impacto de los eventos de El Niño. El equipo adquirido permitirá un monitoreo de mayor precisión al contar con un pluviómetro de pesaje, así como equipos para monitorear la cantidad y calidad de agua.
La sonda multiparamétrica hará posible registrar/monitorear el paso de sustancias contaminantes o trazadores durante el estudio de las fuentes de agua y contaminantes en la cuenca Puyango – Tumbes. Asimismo, se instalará en el río para monitorear el aporte del agua subterráneo al río durante época de estiaje.
Proyección de uso
Para dar mantenimiento a la red de monitoreo de sedimentos, se requiere aproximadamente 600 horas anuales, además de otros estudios (aproximadamente 200 horas anuales), haciendo un total aproximado de 800 horas anuales. Los equipos serán utilizados en investigación, estudiando el transporte de sedimentos con datos científicos de calidad, requeridos en todas las cuencas y subcuencas del Perú para comprender y modelar el funcionamiento de los sistemas y dinámica de sedimentos. El uso interno del equipo será aproximadamente de un 85%; y el 15% restante de uso externo, siendo principalmente para proyectos de hidrología de otras entidades (proyectos hidráulicos especiales, INGEMET, IPEN, SENAMHI, IMARPE e INAIGEM, ANA, MTC, DRTC – Amazonas, universidades).
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Analizador de tamaño de partículas por difracción láser Mastersizer 3000
Registro: N.° 59237
Proyecto de equipamientoProyecto vinculado
Implementación del Monitoreo de Sedimentos Ante Riesgos y Desastres (MoSARD)
Tipo de proyecto: Investigación aplicada
Sectores: Ambiente
Tipo de sector: General
Área de conocimiento OCDE: Ciencias Naturales
Sub área de conocimiento OCDE: Ciencias de la Tierra y Medioambientales
Disciplina de conocimiento OCDE: Geociencias (multidisciplinario)
Departamento: Tumbes
Provincia: Tumbes
Distrito: Tumbes
Descripción
En el Perú, son pocos los estudios de la dinámica de sedimentos, a pesar de tener una alta tasa de erosión tanto en la cuenca del Pacífico como la cuenca del Amazonas, incrementándose fuertemente en los eventos del ENSO. En el IGP, se vienen desarrollando investigaciones enfocadas en el transporte de sedimentos y su dinámica. En los últimos años, se han publicado varios artículos en revistas importantes sobre el transporte de sedimentos en los ríos tanto amazónicos como costeros, describiendo las cantidades de material que son acarreados por los ríos y la influencia de El Niño.
Para un mejor entendimiento, y realizar modelos capaces de estimar los volúmenes de sedimento en determinados eventos extremos, resulta necesario conocer las características de las partículas, siendo la principal característica la granulometría. Muchas de las leyes que permiten estimar la cantidad de sedimentos se basan en el tamaño de las partículas, un factor de suma importancia, ya que de ello depende si las aguas pueden acarrear la partícula o esta se depositará en el fondo del río, dependiendo de la velocidad de las aguas y del caudal. Anteriormente, para este tipo de estudios, las muestras eran enviadas a laboratorios de Francia o Brasil, lo que incrementa enormemente los costos de análisis, sin contar las dificultades de la exportación de muestras de agua al extranjero. Si se cuenta con el equipo de granulometría, se podrían analizar muestras durante todo el ciclo hidrológico y, sobre todo, durante los eventos extremos. Con estos nuevos datos, será posible calibrar las ecuaciones de transporte de sedimentos a los ríos peruanos y servirán para el diseño de obras hidráulicas, tales como represas, canales, desarenadores, bocatomas, etc. Muchas de ellas sufren problemas de sedimentos.
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Analizador de tamaño de partículas por difracción láser Mastersizer 3000
Registro: N.° 59237
Proyecto de equipamientoFinanciamiento
N.° Contrato 011-2018-FONDECYT-BM N.° Propuesta 59237 Entidad Aporte no monetario (valorizado) Aporte monetario Aporte total S/ S/ S/ Institut de Recherche Pour le Developpement 103,250.00 0.00 103,250.00 Instituto Geofísico del Perú (IGP) 615,720.00 0.00 615,720.00 FONDECYT 0.0 1,351,028.00 1,351,028.00 Aporte total 718,970.00 1,351,028.00 2,069,998.00 -
Analizador de tamaño de partículas por difracción láser Mastersizer 3000
Registro: N.° 59237
Proyecto de equipamientoImpacto
El IGP viene consolidando un grupo técnico y científico especializado en estudios de erosión y transporte de sedimentos. La implementación del MoSARD permitirá enriquecer las investigaciones al incorporar elementos que faciliten la interpretación de los procesos de sedimentación y erosión en las cuencas peruanas. A partir de la ejecución de este proyecto, se sumará un nuevo grupo de investigación sobre la hidrología y la erosión de los suelos. Además, se pretende firmar nuevos convenios con universidades e instituciones de investigación en busca de desarrollar nuevas líneas de investigación relacionadas a la granulometría de los sedimentos.
Impactos económicos
Los desastres naturales (inundación y sequías) causan pérdidas de millones de soles al año. Estas últimas podrían ser más recurrentes como respuesta al cambio climático. El estudio de la granulometría de los sedimentos hará posible mejorar el dimensionamiento de futuras obras hidráulicas. Ello con el fin de prolongar el tiempo de vida útil de futuras infraestructuras.
Impactos sociales
Las inundaciones y los deslizamientos causan pérdidas millonarias en el Perú. Los riesgos y desastres que se originan de ambos serán mitigables si se logra entender los procesos que controlan dichos procesos.
Impactos ambientales
Los contaminantes y nutrientes son captados por los sedimentos. Mientras más pequeños los sedimentos, incrementan su capacidad para transportar los contaminantes y nutrientes. Entender el ciclo diurno de la granulometría y su relación con los flujos a nivel de cuenca permitirá interpretar y detectar algunas fuentes de contaminación y aporte de nutrientes en los ríos monitoreados.