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PROTOTIPO IONIZADOR DE FLUIDOS
RESUMEN.
En este proyecto de investigación siguiendo una metodología
sistémica de cinco fases, conceptualizamos el diseño del
prototipo y analizamos los diferentes materiales que se
podían utilizar para su construcción y caracterización.
Posteriormente se analizó las propiedades del agua ionizada
con el prototipo analizando tres variables principalmente:
pH, resistencia eléctrica y la cantidad de sales contenida
en el agua; utilizando el software SAS se hizo pruebas
estadísticas con resultados importantes. Actualmente se
está utilizando el prototipo en un invernadero ubicado en
el Colegio de Postgraduados de Montecillo Texcoco, Edo de
México para tratamiento del agua de riego en el cultivo del
rábano.
Introducción.
Resulta incuestionable la multiplicación de los impactos
negativos que en términos ambientales ha traído el empleo
de métodos químicos en la Agricultura que son
frecuentemente aplicados para tratamiento de la semilla,
plántulas, plantas, agua, suelo, etc. Existe contaminación
de ecosistemas debida al uso indiscriminado de plaguicidas,
herbicidas, fungicidas, auxinas y fertilizantes, la
deforestación de bosques y selvas, el agotamiento de mantos
acuíferos, la pérdida de biodiversidad genética, la erosión
del suelo, la salinización y anegamiento de suelos muy
irrigados, la extracción excesiva de combustibles fósiles y
la liberación de gases que producen el efecto invernadero.
Debido a esto, en el mundo hay en este momento una
tendencia creciente para detener procesos destructivos del
suelo, el ambiente, y en consecuencia la producción actual
y futura de la alimentación humana y animal, de tal forma
que se busca obtener y consumir productos inocuos generados
sin emplear agroquímicos, como insecticidas, herbicidas o
fertilizantes inorgánicos. Los Métodos que en el siglo XXI,
están tomando auge por su utilidad y beneficio son los
métodos biofísicos; los cuales se aplican en diferentes
etapas fenológicas de las plantas, en el agua o sustratos
empleados para su crecimiento. El diseño e instrumentación
de sistemas agroecológicos como participantes en el proceso
de producción agrícola para una Agricultura sustentable y
la adopción de alternativas tecnológicas beneficia tanto a
los Agricultores como a los consumidores.
El agua es considerada el solvente universal, debido a
la propiedad de disolver en mayor o menor grado, cualquier
sustancia inorgánica y muchas sustancias orgánicas con las
que llega a tener contacto. Esto debido esencialmente al
"momento dipolar" de su molécula, que le permite separar
las partículas formando iones, que se mantienen luego en la
solución.
En general, el agua puede provenir de dos tipos de fuentes:
subterráneas y superficiales. Las aguas subterráneas tienen
mayor cantidad de sólidos disueltos, menos materia
suspendida que las aguas superficiales, las cuales son
afectadas directamente por la lluvia y la erosión del
suelo, resultando así, el agua subterránea usualmente más
dura que el agua superficial de lluvia. El agua es muy
reactiva con las sales de calcio y magnesio. Constituyendo
los minerales responsables de la dureza del agua. A medida
que el agua dura circula por un recipiente (Tubería,
caldera, etc.) los iones disueltos son atraídos a la
superficie del recipiente formándose cristales
(incrustaciones) que tienen efectos negativos como por
ejemplo el de impedir la circulación o el de ser aislantes
térmicos, favoreciendo este proceso la temperatura alta del
agua. A nivel industrial, la dureza del agua constituye un
problema muy agudo, que limita el funcionamiento de muchos
equipos. El mayor constituyente de las incrustaciones
usuales es el carbonato de calcio : CaCO3 ,que cristaliza
en la forma de calcita (policristalino). Estas
incrustaciones se denominan usualmente "caliche" o "sarro"
y se caracterizan por la dureza de ligamiento al recipiente
afectado.
Los métodos tradicionales para el ablandamiento del agua
son el intercambio iónico y el tratamiento químico. En el
primer método se reemplaza los minerales que forman
incrustaciones (calcio, magnesio), por iones que no forman
incrustaciones (Na+, H+). El método iónico requiere de
paradas continuas del equipo e ingentes insumos de NaCl,
agua y energía eléctrica para la regeneración del medio de
intercambio iónico, además de un control permanente para
asegurar que el agua a la salida del sistema se mantenga
blanda. El método químico requiere un análisis preciso de
los minerales del agua que forma las incrustaciones,
seguidas por la dosificación de los productos químicos
necesarios para precipitarlos en forma de un lodo no
dañino. Los productos químicos típicos son mezclas de
hidróxido y aluminato de sodio, compuestos complejos,
quelatos, etc. Todos ellos, sin embargo, comparten el mismo
inconveniente: que se requiere constante análisis químico
del agua, que el dosaje debe realizarse exactamente, que
los productos químicos son caros, que contaminan el medio
ambiente y que en algunos casos no son saludables para los
usuarios.
En los últimos años, no obstante, ha surgido una nueva
técnica: el tratamiento magnético del agua, por medio del
cual se hace pasar el agua dura por un campo magnético alto
(del orden de 500 Gauss) a una velocidad media del orden de
algunos litros por minuto, luego de lo cual el agua
adquiere una propiedad singular: no produce incrustaciones.
La observación del efecto de campos magnéticos en el
tratamiento magnético de agua es conocido desde el siglo
XIX, aunque la actualización de esta Técnica se acredita a
Theo Vermeiren (US Patent 2652925). A nivel mundial, la
nueva tecnología de Magnetos de alta intensidad, está
posibilitando una cierta difusión comercial de la técnica.
No obstante, a pesar de existir el efecto bajo ciertas
condiciones explícitas, no existe aún una teoría coherente
que explique el efecto. El empleo del tratamiento de agua
de riego ha sido llevado a cabo en diversos países.
Actualmente se llevan a cabo congresos internacionales,
donde se presentan los resultados y se plantean las
diferentes explicaciones del fenómeno, la instrumentación y
sus efectos en diferentes cultivos agrícolas.
Este proyecto de investigación se ha centrado en el
desarrollo de un sistema ionizador de fluidos, para lo cual
se ha dividido en varias fases para el logro del objetivo
planteado en el proyecto investigación.
Fase 1. Elección de Materiales y Diseño del elemento
Ionizador.
Fase 2. Construcción del Elemento Ionizador.
Fase 3. Caracterización del Elemento Ionizador de Fluídos.
Fase 4. Caracterización del nivel de pH, la resistencia
eléctrica y la cantidad de sales del agua que se hace pasar
a través del elemento Ionizador, antes y después.
Fase 5. Aplicación en Pruebas Experimentales del elemento
ionizador de fluidos, para tratamiento del agua de riego de
semillas de rábano.
FASE I. CONCEPTUALIZACIÓN Y ELECCIÓN DE MATERIALES.
1.1. Ionización.
Un elemento que tenga la capacidad de ionizar fluidos es de
gran utilidad ya que puede permitir la eliminación de
impurezas en sus procesos de uso o ciclos naturales donde
por la gran contaminación ambiental existente impacta
cuando son para emplearse en el riego de cosechas.
El agua dulce es el recurso renovable más importante, pero
la humanidad está desperdiciando y contaminándolo; además
lo está utilizando sin dar tiempo a su recuperación.
Efectivamente, las aglomeraciones en las grandes ciudades,
“la mejora en la calidad de vida”, el rápido desarrollo
industrial, el incremento del turismo y la agricultura,
“las actividades de ocio”, entre otras acciones. Hacen que
este escaso porcentaje se vaya reduciendo de forma natural
y que su composición se vea notablemente alterada. Para
agravar el problema, el ciclo hidrológico es cada vez menos
previsible ya que el cambio climático altera los patrones
de temperatura establecidos en todo el planeta.
Los fenómenos que suceden en la materia y la transferencia
de energía entre sus enlaces atómicos en donde los átomos
donan electrones y el otro se vuelve receptor se denomina
ionización. La ionización es entonces el proceso químico o
físico mediante el cual se producen iones que pueden ser
desprendidos, estos son átomos o moléculas que tiene una
mayor carga eléctrica debido al exceso o falta de
electrones respecto a un átomo o molécula neutra. A la
especie química con más electrones que el átomo o molécula
neutra se le llama anión, posee una carga neta negativa, y
a la que tiene menos electrones catión, teniendo una carga
neta positiva. Hay varias maneras por las que se pueden
formar iones de átomos o moléculas.
La energía de ionización es la cantidad de energía
necesaria para separar completamente el electrón que está
más débilmente unido en la última orbita electrónica de un
átomo en su estado fundamental, de tal manera que en el
electrón arrancado no quede ninguna energía residual (ni
potencial ni cinética) en este caso se denomina primera
energía de ionización y el potencial eléctrico equivalente,
la energía dividida por la carga de un único electrón la
cual se conoce como el potencial de ionización. Estos
términos también se emplean para describir la ionización de
las moléculasT y los sólidos, pero los valores no son
constantes debido a que la ionización puede estar afectada
por factores como: la temperatura, la química y la
geometría superficial.
Esta energía de ionización está dado en las unidades del
sistema internacional, (SI) por J/mol, aunque se usan con
más frecuencia los KJ/mol, cuando se refiere a cantidades
molares y eV (electrón-voltio) cuando se refiere a átomos
individuales.
En los iones negativos, aniones y en cada electrón, del
átomo originalmente neutro, está fuertemente retenido por
la carga positiva del núcleo. Al contrario que los otros
electrones del átomo, en los iones negativos, el electrón
adicional no está vinculado al núcleo por fuerzas de
Coulomb, lo está por la polarización del átomo neutro.
Debido al corto rango de esta interacción, los iones
negativos no presentan series de Rydberg, pero sólo unos
pocos, de los que hay, son estados excitados asociados.
Estos iones positivos son de lo que forman la mayor parte
de los metales.
1.2 Tipos de Ionización: La ionización química y física
1.2.1 Ionización Química
En ciertas reacciones químicas la ionización ocurre por
transferencia de electrones de ciertos elementos más
ionizantes que otros, dona más fácilmente electrones
presentando diversos fenómenos como una fuerte diferencia
de electronegatividad entre los elementos que reaccionan,
efectos de mesomería que estabilizan la carga. Además la
ionización es favorecida por los medios polares que
consiguen la estabilización de los iones o presentan formas
molecular no iónica en medios poco polares en iones
disolventes polares
1.2.2 Ionización Física
En ciertos procesos físicos se suelen separar los
electrones de una molécula neutra. Para lograrlo se aporta
la energía necesaria. Esto es posible calentando hasta una
elevada temperatura, se suele formar un plasma, mediante
irradiación ionizante como luz ultravioleta, luz laser,
rayos-X, campos magnéticos, campos electromagnético,
irradiación radiactiva de tipo alfa, beta o gama, también
aplicando campos eléctricos fuertes o bombardeando una
muestra con partículas. Se genera de esta forma una
partícula con carga positiva (catión) además del electrón
liberado. Los procesos de ionización están implicados en la
formación de rayos durante las tormentas, en la generación
de luz en las pantallas de plasma, en los tubos
fluorescentes y son base de la espectroscopia.
La energía ionizante se puede originar a partir de tres
fuentes distintas: rayos Gamma, una máquina generadora de
electrones y rayos X. La fuente más común de los rayos
gamma es el cobalto 60.
Los rayos gamma se componen de ondas electromagnéticas de
frecuencia corta que penetran en los envases y productos
expuestos a dicha fuente, ocasionando pequeños cambios
estructurales en la cadena de ADN de las bacterias o
microorganismos, causándoles la muerte o dejándolas
inviables o estériles, sin capacidad de replicarse. La
tecnología permite el tratamiento de los productos en su
envase final.
La energía ionizante es factible de ser aplicada a una gran
variedad de productos, con el fin de esterilización o
reducción de carga microbiana, eliminando patógenos que
pueden ser dañinos para la salud. Entre los productos
tratados se encuentran: Alimentos, cosméticos, productos
médicos, yerbas medicinales, productos de laboratorio y
farmacéutico, alimento animal y embalajes. La tecnología
existe en forma comercial desde los años 50s y está
autorizada su uso en más de 30 países, para más de 50
productos alimentarios.
De la revisión de literatura llevada a cabo se estructuró
la propuesta teórica del diseño del prototipo ionizador de
fluidos, para lo cual se decidió emplear imanes permanentes
redondos perforados de ferrita y envolverlos en material de
cobre. Además se llevó a cabo la definición de variables a
medir que caracterizan al agua.
Recordemos que el fenómeno de inducción de corriente
eléctrica por un campo variable es el de caída libre de un
imán y de un objeto por un tubo. Al comparar el tiempo de
caída de un objeto no magnético con el de un imán
permanente por un tubo. Primero se hacen caer ambos por un
tubo de plástico y se verifica que el tiempo de caída es
prácticamente el mismo. Luego se hacen caer por un tubo
metálico no magnético (de cobre) y se observa lo que
sucede. En el caso de la caída del imán por el tubo
metálico tarda mucho tiempo más debido al fenómeno de
inducción magnética. Al caer por el tubo metálico el imán
induce una corriente eléctrica que a su vez produce un
campo magnético que se opone a la caída. Este campo
magnético produce una fuerza que contrarresta parcialmente
la fuerza gravitatoria. En el presente proyecto de
investigación lo que se realizó fue emplear el tubo de
cobre y forrarla con este material un grupo de imanes
permanentes redondos perforados superpuestos, de tal manera
que el agua pase a través del cobre, por la parte perforada
y la parte externa, dando un espacio más para envolver con
pvc y así permitir también el paso del fluido en
movimiento, para permitirse llevar a cabo la ionización
1.3 Imanes permanentes
De los imanes permanentes que se comercializan actualmente
se eligieron los de ferrita, ya que los de Neodimio a pesar
de su existencia en el mercado con las características
necesarias para la aplicación de este proyecto de
investigación, tienen un precio más elevado. Los imanes de
ferrita tienen además de la ventaja del costo de
producción, también puede trabajar a temperaturas elevadas
y posee fácil magnetización.
La Ferrita está compuesta por una mezcla de óxido de Hierro
y óxido de estroncio. Tiene una excelente resistencia a la
corrosión y puede trabajar a temperaturas desde -40°C a
300°C.
Cualquier tipo de imán, ya sea natural o artificial, posee
dos polos perfectamente diferenciados: uno denominado polo
norte y el otro denominado polo sur.
Una de las características principales que distingue a los
imanes es la fuerza de atracción o repulsión que ejercen
sobre otros metales las líneas magnéticas que se forman
entre sus polos. Cuando enfrentamos dos o más imanes
independientes y acercamos cada uno de ellos por sus
extremos, si los polos que se enfrentan tienen diferente
polaridad se atraen (por ejemplo, polo norte con polo sur),
pero si las polaridades son las mismas (polo norte con
norte, o polo sur con sur), se rechazan.
Cuando aproximamos los polos de dos imanes, de inmediato se
establecen un determinado número de líneas de fuerza
magnéticas de atracción o de repulsión, que actúan
directamente sobre los polos enfrentados.
Un imán es un material capaz de producir un campo magnético
exterior y atraer el hierro (también puede atraer al
cobalto y al níquel). Los imanes que manifiestan sus
propiedades de forma permanente pueden ser naturales, como
la magnetita (Fe3O4) o artificiales, obtenidos a partir de
aleaciones de diferentes metales.
Desde hace tiempo es conocido que una corriente eléctrica
genera un campo magnético a su alrededor. En el interior de
la materia existen pequeñas corrientes cerradas debidas al
movimiento de los electrones que contienen los átomos, cada
una de ellas origina un microscópico imán o dipolo. Cuando
estos pequeños imanes están orientados en todas direcciones
sus efectos se anulan mutuamente y el material no presenta
propiedades magnéticas; en cambio si todos los imanes se
alinean actúan como un único imán y en ese caso decimos que
la sustancia se ha magnetizado.
En este prototipo desarrollado se encerró en cobre la serie
de imanes permanentes. El cobre, de símbolo Cu, es el
elemento químico de número atómico 29. Se trata de un metal
de transición de color rojizo y brillo metálico que, junto
con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia
del cobre, caracterizada por ser los mejores conductores de
electricidad. Gracias a su alta conductividad eléctrica,
ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material
más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros
componentes eléctricos y electrónicos.
FASE 2. CONTRUCCION DEL ELEMENTO IONIZADOR DE FLUIDOS
En el presente proyecto de investigación lo que se realizó
fue emplear el tubo de cobre y forrarla con este material
un grupo de imanes permanentes redondos perforados
superpuestos, de tal manera que el agua pase a través del
cobre, por la parte perforada y la parte externa, dando un
espacio más para envolver con pvc y así permitir también el
paso del fluido en movimiento, para permitirse llevar a
cabo la ionización. Se superpusieron imanes permanentes
colocados del lado de polos diferentes para que sean
atraídos y las líneas de fuerza de atracción que se
establecieron entre los polos de los imanes permanentes se
incrementaron. Comprobado el incremento del nivel de
inducción Magnética al medirlo a través de un medidor de
campo magnético (Gaussómetro)
2.1 Materiales y Métodos.
Se emplearon imanes permanentes (20), lámina de cobre de
2mm, tubo de cobre de ½”, tuvo de PVC 6” hidráulico, tubo
de PVC 2” hidráulico, coples de 6” a 2” hidráulico, coples
de 2” a 1” hidráulico, coples de rocas de 1” llaves de paso
para conexión, soldadura para ductos de cobre, pegamento
para PVC, punta para gas para soldar. Se procedió a la
construcción del prototipo ionizador de fluidos. Los imanes
fueron cubiertos en su totalidad por lámina de cobre.
FIGURA 1. Imanes y laminación de cobres de recubrimiento
Procediendo a soldar para sellar los imanes con el cobre,
ya que estos no deben tener contacto directo con los
fluidos y los tubos de cobre como soporte del elemento para
el libre paso de los fluidos, para posteriormente ser
cubierto con el tubo de PVC el cual ya se había
dimensionado para el prototipo.
FIGURA 2. Parte interior ensamblada del prototipo
FIGURA 3. Montaje en el PVC del elemento
FIGURA 4. Prototipo ionizador de fluidos
FASE 3. CARACTERIZACIÓN DEL PROTOTIPO IONIZADOR DE FLUIDOS
Se procedió a la caracterización de 20 imanes permanentes
para obtener su rango de radiación de campo magnético y su
intensidad. Los imanes permanentes están apilados formando
un tubo con todos ellos.
FASE 4. CARACTERIZACIÓN DEL AGUA MAGNETIZADA
En esta investigación se estudió el cambio de algunas
propiedades del agua al pasar por un dispositivo ionizador
formado por imanes permanentes, encapsulados en cobre y
el cobre cubierto por pvc; ya que dependiendo de las
propiedades del agua y del elemento ionizador, los
resultados son positivos o negativos al tratar el agua con
campo magnético en la Agricultura. Las medias de los
valores de pH de 30 muestras de agua tratada
magnéticamente y agua no tratada fueron 7.610 y 7.604
respectivamente con un coeficiente de variación de 0.1703.
Los resultados no tuvieron diferencias estadísticas
significativas. La cantidad de sales recuperada en muestras
tratadas y sin tratar, después de la evaporación de
muestras de 100 ml fue de 29.5 mg y 29.7 mg
respectivamente, de acuerdo al análisis estadístico, el
coeficiente de variación fue de 5.039 y las medias no
fueron diferentes estadísticamente. Para la resistencia
eléctrica, las medias obtenidas de 30 muestras fueron
231.933 KΩ y 207.523 KΩ, para agua tratada y sin tratar
respectivamente, de acuerdo a la prueba de Tukey (α
0.05), hubo diferencias estadísticas significativas y estas
diferencias se modificaron de acuerdo a la velocidad de
paso del agua por el elemento ionizador magnético.
Tres variables fueron medidas:
a) El pH,
b) La resistencia eléctrica y
c) La cantidad de sales contenidas en el agua.
4.1 Medición del pH.
La calidad del agua y el pH son a menudo mencionados en la
misma frase. El pH es un factor muy importante, porque
determinados procesos químicos solamente pueden tener lugar
a un determinado pH. Por ejemplo, las reacciones del cloro
solo tienen lugar cuando el pH tiene un valor de entre 6,5
y 8.
El pH es un indicador de la acidez de una sustancia. Está
determinado por el número de iónes libres de hidrógeno (H+)
en una sustancia.
La acidez es una de las propiedades más importantes del
agua. El agua disuelve casi todos los iones. El pH sirve
como un indicador que compara algunos de los iones más
solubles en agua. El resultado de una medición de pH viene
determinado por una consideración entre el número de
protones (iones H+) y el número de iones hidroxilo (OH-).
Cuando el número de protones iguala al número de iones
hidroxilo, el agua es neutra. Tendrá entonces un pH
alrededor de 7. El pH se expresa con un número y puede
estar comprendido entre 1 y 14, pero en el 99% de los casos
está entre 3 y 9.
El pH del agua puede variar entre 0 y 14. Cuando el pH de
una sustancia es mayor de 7, es una sustancia básica.
Cuando el pH de una sustancia está por debajo de 7, es una
sustancia ácida. Cuanto más se aleje el pH por encima o por
debajo de 7, más básica o ácida será la solución.
El pH es un factor logarítmico; cuando una solución se
vuelve diez veces más ácida, el pH disminuirá en una
unidad. Cuando una solución se vuelve cien veces más ácida,
el pH disminuirá en dos unidades. El término común para
referirse al pH es la alcalinidad.
El mejor pH para la mayoría de las plantas oscila entre 6.5
y 7, es decir, neutro. Algunas, llamadas acidófilas, lo
prefieren inferior a 6, y otras (calcícolas), son felices
con un pH superior a 7
Cabe aclarar que se realizó el estudio del pH en el agua;
aunque cuando se siembra se puede determinar el pH del
suelo, del sustrato y del agua de riego.
El pH influye en el suelo o sustrato en varios aspectos,
pero el más significativo es en la disponibilidad de
nutrientes. Es decir, la influencia del pH en la mayor o
menor cantidad de nutrientes (Fósforo, Potasio, Hierro,
Cobre, Boro... hasta 13) que hay en para que lo puedan
tomar las raíces de las plantas.
En un suelo puede haber mucho Fósforo, pero si no está
soluble, a la planta no le sirve para nada ya que no lo
puede tomar. Pues el pH influye en la solubilidad del
Fósforo y de los demás minerales y, siguiendo con el
ejemplo, en suelos alcalinos, hay una gran parte de Fósforo
insolubilizado y en estos suelos existe mayor riesgo de
carencias de este elemento que uno que sea ácido o neutro.
Los pH's extremos pueden (no necesariamente) provocar la
escasez de unos u otros nutrientes y las plantas se
resentiran amarilleando las hojas, floreciendo menos, dando
menos frutos, disminuyendo el crecimiento, etc., etc. El
problema se agrava si son pH's más fuertes, tanto muy
ácidos (pH=5 o menor) como muy alcalinos (pH=8 o mayor).
4.2 Resistencia eléctrica
La conductividad eléctrica, se define como la capacidad que
tienen las sales inorgánicas en solución
(electrolitos) para conducir la corriente eléctrica.
El agua pura, prácticamente no conduce la corriente, sin
embargo el agua con sales disueltas conduce la corriente
eléctrica. Los iones cargados positiva y negativamente son
los que conducen la corriente, y la cantidad conducida
dependerá del número de iones presentes y de su movilidad.
En la mayoría de las soluciones acuosas, entre mayor sea la
cantidad de sales disueltas, mayor será la conductividad,
este efecto continúa hasta que la solución está tan llena
de iones que se restringe la libertad de movimiento y la
conductividad puede disminuir en lugar de aumentar, dándose
casos de dos diferentes concentraciones con la misma
conductividad.
Algunas sustancias se ionizan en forma más completa que
otras y por lo mismo conducen mejor la corriente. Cada
ácido, base o sal tienen su curva característica de
concentración contra conductividad.
Son buenos conductores : los ácidos, bases y sales
inorgánicas: HCl, NaOH, NaCl, Na2CO3 ....etc.
Son malos conductores: Las moléculas de sustancias
orgánicas que por la naturaleza de sus enlaces son no
iónicas: como la sacarosa, el benceno, los hidrocarburos,
los carbohidratos.... etc, estas sustancias, no se ionizan
en el agua y por lo tanto no conducen la corriente
eléctrica.
Un aumento en la temperatura, disminuye la viscosidad del
agua y permite que los iones se muevan más rapidamente,
conduciendo más electricidad. Este efecto de la temperatura
es diferente para cada ión, pero tipicamente para
soluciones acuosas diluidas, la conductividad varía de 1 a
4 % por cada °C.
Conociendo estos factores, la medición de la conductividad
nos permite tener una idea muy aproximada de la cantidad de
sales disueltas. El contenido de sales en el agua no son
buenas para el riego a largo plazo, ya que se van
acumulando en el terreno. Por lo que en este proyecto de
investigación fue otra de las variables que fueron
analizadas. Se realizaron los siguientes análisis del
fluido al pasar a través del prototipo ionizador de
fluidos, llevando a cabo mediciones de resistencia
eléctrica y el pH del agua.
Las muestras de agua fueron de 130 ml tratada y sin
tratar, las muestras después de tratarse fueron colocadas
en vasos de precipitado de cristal para determinar la
resistencia eléctrica y el pH.
Después se analizó la resistencia eléctrica a baja
temperatura, las muestras fueron tomadas en la temperatura
ambiente y colocadas en un refrigerador hasta que el agua
tuviera una temperatura de 8-10 ºC.
Y finalmente se tomó una muestra a una velocidad de flujo
de 10 litros por segundos y 70 litros por segundo en donde
el gasto del agua fue el paso de un litro en 70 segundos y
en otro caso de un litro en 10 segundos. La temperatura del
agua fue 20 grados Celsius y 9 grados Celsius.
4.3 Análisis de sales contenidas en el fluido
Se realizó la siguiente prueba experimental para analizar
las sales recuperadas después de la evaporación de las
muestras de agua del grifo tratada magnéticamente y el agua
sin tratar. Se tomaron cinco muestras de 100 ml de agua del
tratada magnéticamente y agua sin tratamiento todo esto a
temperatura ambiente, fueron colocados en vasos de
precipitado de vidrio (previamente pesado) que después se
calienta en una placa para que el agua se evapore. A
continuación, los vasos de precipitado se pesan nuevamente
y así obtener el peso de las sales recuperadas en los
vasos.
Una vez realizadas todas las pruebas se llevó a cabo el
análisis estadístico. Los valores del pH, la resistencia
eléctrica, y las sales contenidas de este porcentaje de
datos fueron sometidos a análisis de varianza entre los
tratamientos mediante la prueba de Tukey realizada por el
programa SAS 9.1 (SAS 9.1, 2003), la prueba fue con
α 0.05.
4.4. Resultados de las Pruebas Experimentales
El peso de las sales recuperadas tras la evaporación de 100
ml de muestras de agua del grifo tratada magnéticamente
(29.5 mg) y agua (29.7 mg) resultó similar, de acuerdo con
el análisis estadístico realizado y con el coeficiente de
variación de 5.039336, los valores en las medias no
presentaron diferencias mínimas significativas. Como se
muestra en los resultados obtenidos de programa SAS.
Grifo de Agua Tratada Magnéticamente
Grifo de Agua Fecha y Hora
31.0 29.5 November 9
29.5 30.0 2008
28.0 29.0 Friday 10.56
29.5 27.5
29.5 32.5
The SAS System
The GLM Procedure
Tukey's Studentized Range (HSD) Test for Y
NOTE: This test controls the Type I experimentwise error rate, but it generally has a higher
Type II error rate than REGWQ.
Alpha 0.05
Error Degrees of Freedom 8
Error Mean Square 2.225
Critical Value of Studentized Range 3.26115
Minimum Significant Difference 2.1755
Coeff var 5.039336
Means with the same letter are not significantly different.
Tukey Grouping Mean N TRAT
A 29.7000 mg 5 2 Tap water
A
A 29.5000 mg 5 1
Magnetically treated tap water
El pH y la resistencia eléctrica. Los medios de los valores
de pH de 30 muestras de agua tratada magnéticamente y el
agua sin tratamiento es 7.610000 y 7.604333,
respectivamente, y el coeficiente de variación 0.170321.
Como en el caso anterior, la diferencia de estos resultados
no muestran diferencias mínimas significativas.
Se muestran los resultados que proporciona el programa SAS
pH Magnetically treated tap water Tap wat
The GLM Procedure
Tukey's Studentized Range (HSD) Test for Y
NOTE: This test controls the Type I experimentwise error rate, but it generally has a higher
Type II error rate than REGWQ.
Coef de var 0.170321
Alpha 0.05
Error Degrees of Freedom 58
Error Mean Square 0.000168
Critical Value of Studentized Range 2.83093
Minimum Significant Difference 0.0067
Means with the same letter are not significantly different.
Tukey Grouping Mean N TRAT
A 7.610000 30 1 Magnetically treated
A 7.604333 30 2 Tap water
Para el tercer caso: la resistencia eléctrica. En los
experimentos que se realizaron con agua a temperatura
ambiente y las muestras fueron tomadas cada dos minutos.
Las medias obtenidas a partir de 30 muestras se obtuvieron
los siguientes datos 231.933 kΩ para el agua tratada
magnéticamente y 207.523 kΩ para agua sin tratamiento.
Según el análisis, estos resultados muestran diferencias
mínimas estadísticamente significativas y con una
diferencia significativa de separación. La diferencia entre
estos dos valores es de sólo 24.41 kΩ.
Es importante investigar si esta diferencia puede
aumentarse al modificar la temperatura del agua y el
período de tiempo con que el agua pasa a través del
dispositivo ionizador de fluidos.
Los resultados del análisis del SAS se presentan a
continuación.
The GLM Procedure
Tukey's Studentized Range (HSD) Test for Y
NOTE: This test controls the Type I experimentwise error rate, but it generally has a higher
Type II error rate than REGWQ.
Alpha 0.05
Error Degrees of Freedom 58
Error Mean Square 1293.086
Critical Value of Studentized Range 2.83093
Minimum Significant Difference 18.586
Means with the same letter are not significantly different.
Tukey Grouping Mean N TRAT
A 231.933 30 1 Magnetically treated tap water
B 207.523 30 2 Tap water
Number of observations 60 (ALWAYS)
Means with the same letter are not significantly different.
10seg-20 oC vs 10seg-9 oC
Tukey Grouping Mean N TRAT
A 248.783 30 2
B 187.783 30 1
Means with the same letter are not significantly different.
70S20G VS 70S9G
70 seg 20oC vs 70 seg 9oC
Tukey Grouping Mean N TRAT
A 295.897 30 2
B 202.390 30 1
Means with the same letter are not significantly different.
10S20G VS 70S20G
10 seg 20 oC vs 70 seg 20 oC
Tukey Grouping Mean N TRAT
A 202.390 30 2
B 187.783 30 1
Means with the same letter are not significantly different.
10 seg 9 oC vs 70 seg 9 oC
10S9G VS 70S9G
Tukey Grouping Mean N TRAT
A 295.897 30 2
B 248.783 30 1
FASE 5. APLICACIÓN EN PRUEBAS EXPERIMENTALES DEL ELEMENTO
IONIZADOR
En este trabajo de investigación se aplicó el elemento
ionizador para tratamiento del agua de riego para el
cultivo del rábano.
El rábano pertenece a la familia de las Crucíferas. En ella
se engloban 380 géneros y unas 3.000 especies propias de
regiones templadas o frías del hemisferio norte. En las
crucíferas también se incluyen verduras como las coles y
los berros. La importancia de esta familia de hortalizas
reside en que contienen unos compuestos de azufre,
considerados como potentes antioxidantes que ayudan a
prevenir enfermedades. Se conoce la existencia de seis
especies de rábano, pero tan sólo se cultiva el conocido
con el nombre científico de Raphanus sativus.
El rábano es un alimento con un bajo aporte calórico
gracias a su alto contenido en agua. Tras el agua, su
principal componente son los hidratos de carbono y la
fibra.
De su contenido vitamínico destaca la vitamina C y los
folatos.
La vitamina C tiene acción antioxidante, interviene en la
formación de colágeno, huesos y dientes, glóbulos rojos y
favorece la absorción del hierro de los alimentos y la
resistencia a las infecciones. Los folatos colaboran en la
producción de glóbulos rojos y blancos, en la síntesis de
material genético y la formación de anticuerpos del sistema
inmunológico.
Los minerales más abundantes en su composición son el
potasio y el yodo, que aparece en cantidad superior a la de
la mayoría de hortalizas. Contiene cantidades
significativas de calcio y fósforo. El magnesio está
presente, pero en menor proporción.
Por su importancia como alimento, su alto contenido en agua
y por ser una raíz se eligió el rábano para la prueba
experimental. Se estableció en un invernadero ubicado en el
Colegio de Postgraduados de Montecillo Texcoco, Edo de
México. La comparación de las muestras de control con las
regadas con el agua proveniente del prototipo irradiador
mostró efectos estadísticamente distintos en la variable de
peso seco, pero todavía no se tienen las conclusiones
finales del experimento.
CONCLUSIONES e IMPACTO SOCIAL.
El proyecto de construcción del primer prototipo del
elemento ionizador de fluidos se ha concluido con éxito y
los experimentos de prueba preliminares son interesantes.
Se analizaron tres variables importantes: el Ph, la
resistencia eléctrica y la cantidad de sales del agua
ionizada, se utilizó análisis de variancia a cada caso. El
peso de las sales recuperadas tras la evaporación de 100 ml
de muestras de agua del grifo tratada magnéticamente (29.5
mg) y agua (29.7 mg) resultó similar, de acuerdo con el
análisis estadístico realizado y con el coeficiente de
variación de 5.039336, los valores en las medias no
presentaron diferencias mínimas significativas. Los medios
de los valores de pH de 30 muestras de agua tratada
magnéticamente y el agua sin tratamiento es 7.610000 y
7.604333, respectivamente, y el coeficiente de variación
0.170321. Como en el caso anterior, la diferencia de estos
resultados no muestran diferencias mínimas significativas.
En los experimentos que se realizaron con agua a
temperatura ambiente y las muestras fueron tomadas cada dos
minutos. Las medias obtenidas a partir de 30 muestras se
obtuvieron los siguientes datos 231.933 kΩ para el agua
tratada magnéticamente y 207.523 kΩ para agua sin
tratamiento. Según el análisis, estos resultados muestran
diferencias mínimas estadísticamente significativas y con
una diferencia significativa de separación. Es importante
investigar si esta diferencia puede aumentarse al
modificar la temperatura del agua y el período de tiempo
con que el agua pasa a través del dispositivo ionizador de
fluidos. Finalmente el diseño e instrumentación de
sistemas agroecológicos y aplicación de métodos biofísicos
como participantes en el proceso de producción agrícola
dará una Agricultura sustentable y beneficiará tanto a los
Agricultores como a los consumidores.
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