Introduccion_a_la_biologia_en_la_ingenie

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Introducción a la biología en la ingeniería ambiental
La biología es indispensable para los ingenieros ambientales ya que nos indica los conceptos teóricos básicos sobre seres vivos y su ciclo de vida, términos ecológicos como la trama alimenticia, los nichos ecológicos de las especies, los ciclos biogeoquímicos y el aumento de poblaciones.
En base a la identificación de especies de descomponedores se puede diseñar reactores para generar composta a partir de desechos orgánicos. Incluso conociendo especies vegetales se puede cooperar en el diseño de construcciones con paredes y techos verdes o huertos en azoteas.
Las ciencias biológicas en el campo de la biológia ambiental es de orden primario. La relación vida-ambiente esta tan definida que no puede pasarse por alto. La biología cuida de mantener el equilibrio dinámico y armónico entre las partes, en el entendido de la trama de la vida no negativa para las especies.
ALIANZA ENTRE LA INGENIERÍA Y LA BIOLOGÍA
"La naturaleza es sabia", afirma el adagio popular, y la ingeniería lo ha comprendido así; por eso se ha inspirado en la biología, la psicología y la ecología, entre otras disciplinas, para crear sistemas artificiales, herramientas que le ayudarán al hombre a dar el paso definitivo al siglo XXI.
	
Foto de Rev. Fronteras de la Ciencia y la Tecnología
	"La naturaleza es sabia", afirma el adagio popular, y la ingeniería lo ha comprendido así; por eso se ha inspirado en la biología, la psicología y la ecología, entre otras disciplinas, para crear sistemas artificiales, herramientas que le ayudarán al hombre a dar el paso definitivo al siglo XXI.
Adriana María Ochoa O.
Agencia AUPEC. 06-03-1998 
Por lo general, siempre hemos creído que la biología y la ingeniería son ciencias que no se complementan para nada. Pero en realidad esto no es así. Desde hace algún tiempo la ingeniería ha descubierto en los seres vivos dos características muy importantes para emular en los sistemas artificiales: la adaptabilidad en un medio cambiante y la autonomía en sus decisiones. 
Precisamente lo que busca una rama relativamente nueva de la ingeniería es explicarse cómo hace la naturaleza para diseñar el comportamiento de los seres vivos frente a diversas situaciones que se le presentan en su vida cotidiana. La idea de los investigadores es utilizar estas “inspiraciones biológicas” en la creación de nuevos elementos. 
Uno de los centros qe más ha trabajado en este tipo de invstigación es el Laboratorio de Sistemas Lógicos, de la Escuela Politécnica Federal de Lausanne, EPFL, en Suiza, el cual propuso un modelo de inspiración biológica basado en tres importantes características de la evolución y comportamiento de los seres vivos: la Philogéneseis, la Ontogénesis y la Epigénesis, o Modelo POE. 
La primera de ellas (philogénesis), se refiere al proceso por el cual a partir de unos antecesores comunes se obtienen especies distintans, como los chimpacés, orangutanes y el hombre. Siguiendo este proceso, desde el punto de vista de ingeniería se ha trabajado con algoritmos genéticos y programación evolutiva que permiten tener un grupo de posibles soluciones para un problema específico. 
"La idea es diseñar un programa evolutivo capaz de seleccionar las mejores soluciones, cruzarlas entre sí y conseguir una nueva, sin necesidad que intervenga ningún ser humano", afirma el ingeniero Carlos Andrés Peña, investigador colombiano que trabaja en la EPFL. 
Siguiendo el ejemplo de la Ontogénesis (segundo elemento del Modelo POE), se busca diseñar un sistema artificial cuyas células sean capaces, potencialmente, de realizar cualquier función, pero en el momento de trabajar cada una tenga una especialización definida. 
De esta manera se logra que cuando una célula falle, la siguiente en orden sea capaz de tomar su lugar y así sucesivamente, con lo que se consigue que el sistema quede fuera de funcionamiento sólo por un tiempo muy corto, cercano a los nanosegundos, y no definitivamente.
	
Foto de Rev. Innovación y Ciencia
	Qué pasaría si una nave similar a la Galileo, a millones de kilómetros de la Tierra, sufriera un desperfecto inesperado? Dependiendo de la seriedad del daño puede perderse irremediablemente. En casos similares, en los que el hombre no puede intervenir de manera directa y rápida, la Inteligencia Computacional es de gran ayuda. 
Sin embargo, siempre va a quedar un lugar vacante al final, por lo que es necesario tener células de repuesto. De acuerdo con el ingeniero Peña esto puede inflar los costos de producción, pero se debe tener en cuenta que a la larga esto no es un gasto sino una inversión, pues garantiza que el sistema no se pierda irremediablemente. 
Esta clase de tecnología es ideal para sistemas de alto desempeño, como los procesadores, con millones de circuitos en sus chips, o en naves que permanecen en el espacio y a las cuales el hombre no puede acceder inmediatamente para repararlas. 
Con la Epigénesis, el tercer elemento del POE, la idea es diseñar sistemas capaces de aprender. Hablando particularmente del hombre este proceso se realiza a través del cerebro y el sistema nervioso central; siguiendo este ejemplo se han creado sistemas de redes neuronales que copian cómo trabaja el cerebro humano. 
Junto a las rede neuronales y los algoritmos genéticos, que hacen parte del modelo POE, existe otra ténica llamada lógica difusa, inspirada en cómo la mente humana representa el conocimiento. La idea diseñar un mecanismo intermedio entre la forma en que el hombre exprea una idea y la forma en que el computador la entiende, sin la necesidad de que una persona invierta mucho tiempo para convertir esa información. 
Las ciencias biológicas en el campo de la biológia ambiental es de orden primario. La relación vida-ambiente esta tan definida que no puede pasarce por alto. La biología cuida de mantener el equilibrio dinámico y armónico entre las partes, en el entendido de la trama de la vida no negativa para las especies.
INGENIERÍA AMBIENTAL
Estudios de medio ambiente industrial
· Estudios de Impacto Ambiental de todo tipo: infraestructuras lineales, centrales térmicas, líneas eléctricas, subestaciones, instalaciones energéticas. 
· Diseño de soluciones ambientales y mejores técnicas disponibles para industrias. 
·  Autorización Ambiental Integrada para todo tipo de industrias. 
· Estudios Ambientales y Vigilancia Ambiental de plantas de tratamiento de residuos, canteras, explotaciones mineras, vertederos. 
· Estudios de Viabilidad Ambiental, Proyectos de Mejoras Ambientales y Vigilancia Ambiental de proyectos de energías renovables:     
· Cogeneraciones 
· Residuos. 
· Biomasa. 
· Plantas fotovoltáicas. 
· Plantas termosolares. 
· Parques eólicos on/offshore. 
· Estudios, Proyectos y Vigilancia Ambiental de obras y explotación para plantas de tratamiento de aguas, desaladoras, depuradoras, etc. 
· Inventarios y valoraciones de residuos. Planes de minimización de residuos. 
· Proyectos de restauración de terrenos y espacios degradados. 
· Estudios de suelos contaminados. 
· Planes de desmantelamiento. 
· Tramitaciones ambientales de proyectos. 
· Tramitación de expedientes sobre concesiones y autorizaciones de aguas. 
· Análisis de legislación aplicable. 
· Elaboración de proyectos para la Declaración de Utilidad Pública. 
· Procedimientos sancionadores. 
Gestión ambiental en la empresa e industria
· Consultoría ambiental estratégica. 
· Implicación de los Comités de Dirección de la empresa en los programas ambientales de las mismas. 
·  Información y educación a los clientes sobre las nuevas tendencias de la industria mediante Estudios de Referencia (benchmarking) e Informes de Gestión. 
·  Revisión y recomendación de sistemas de gestión más adecuados. 
· Establecimiento de objetivos sobre programas reales y realización de mediciones y su seguimiento. 
·  Recomendación e integración de sistemas informáticos de gestión de la información para la gestión de datos, cálculos de mediciones y generación de informes ambientales o de sostenibilidad.  
· ResponsabilidadSocial Corportiva. 
· Auditorias de due dilligence. 
· Memorias de Sostenibilidad (GRI). 
· Informes ambientales de empresa. 
· Sistemas de Gestión Ambiental (ISO 140001 y EMAS). 
· Auditorias de medio ambiente y/o seguridad. 
· Cumplimiento de requisitos ambientales. 
·  Formación en Sistemas de Gestión Ambiental. (Ver apartado de formación). 
· Outsurcing. 
 Análisis y evaluación de riesgos ambientales
· Identificación de contaminantes y rutas de exposición. 
· Evaluación de toxicidad. 
· Análisis de exposición. 
· Análisis probabilístico de riesgos. 
· Modelización de riesgos ambientales: suelos, atmósfera, aguas (superficiales y subterráneas). 
Estudios del medio atmosférico
· Estudios atmosféricos. 
· Modelización de la dispersión de contaminantes atmosféricos: ISC, AERMOD, ADMS, etc.
· Modelos de gases densos.
· Estudios de olores: olfatometrías e inspección en campo.
· Modelización y mapas de olores.
· Protocolo de Kyoto.
· Estudios y medición de fuentes de emisión de contaminantes a la atmósfera: puntuales, difusas y fugitivas.
· Inventario de emisiones.
· Diseño de Redes de vigilancia de contaminación atmosférica.
Estudios acústicos
· Elaboración de mapas de ruido.  
· Análisis de frecuencias. 
· Análisis y evaluación de riesgos industriales por impacto acústico. 
·  Desarrollo y diseño de sistemas de control y monitorización de contaminación acústica. 
· Evaluación y diseño de alternativas de reducción o eliminación de contaminación acústica. 
· Consultoría ambiental estratégica. 
OBJETIVOS 
•
Proporcionar a los estudiantes de las Carreras de I
ngenierías los conocimientos 
básicos de Biología, que les permitan la comprensió
n de los fenómenos biológicos y 
su relación con los procesos industriales. 
•
Entender los conceptos de célula, ser vivo y especi
e. 
•
Comprender las bases biológicas de los procesos bio
tecnológicos y sus aplicaciones. 
•
Entender las relaciones entre población, comunidad,
ecosistema y las fuerzas que 
los rigen. 
•
Identificar algunas de las perturbaciones ambiental
es, tanto de origen natural como 
antrópico, y sus impactos. 
•
Conocer los aspectos fundamentales de la legislació
n ambiental colombiana. 
•
Formar profesionales concientes de la necesidad de 
preservar la naturaleza, para 
lograr la subsistencia de la humanidad. 
•
Analizar el impacto económico de los avances biotec
nológicos 
•
Analizar el impacto de las decisiones económicas so
bre los sistemas biológicos. 
El proyecto educativo de la UNAD
El Modelo de Aprendizaje Autónomo y Colaborativo que presenta la UNAD en su Proyecto Académico Pedagógico Solidario (PAPS) es una estrategia de enseñanza y aprendizaje de gran oportunidad en la virtualidad moderna. Este modelo intenta replicar el ambiente bajo el cual usualmente se construye la ciencia, instaurando en diversas fases, aprendizajes vez más significativos, mejorando los antiguos, confrontándolos y dinamizándolos en estructuras cada vez más complejas. Obviamente, este es un proceso individual que depende de las condiciones propias de cada estudiante, cuestión que supone ritmos, logros y competencias diferentes. Esto considera entonces, un profesor guía, no más que un orientador y acompañante del proceso cognitivo de cada estudiante.
El aprendizaje de la biología en la Ingeniería Ambiental desde los Ambientes Virtuales de aprendizaje
Las nuevas tecnologías de comunicación (TIC´s) aportan al trabajo de los Ambientes Virtuales de Aprendizaje (AVA). Además, las herramientas de la WEB 2.0 y WEB 3.0 permiten además una interacción constante entre alumno profesor y entre alumnos propiamente.
Desde las aulas virtuales de aprendizaje diferentes componentes interactúan para lograr la meta de la adquisición de un conocimiento específico. En las ciencias biológicas, dado el objeto de estudio, existen numerosas aplicaciones que pueden interactuar en el aula. En la ingeniería Ambiental la biología tiene numerosas aplicaciones, que son susceptibles de enseñarse a través de Ambientes Virtuales de Aprendizaje:
Aire: Uso de bioindicadores de calidad del aire como los líquenes, briofitos y plantas vasculares
Agua: Bioindicadores de calidad de agua como macroinvertebrados y microalgas, microorganismos para el tratamiento de aguas
Suelo: Bioindicadores de calidad de suelo como microorganismos y macroinvertebrados, microorganismos fijadores de nitrógeno y solubilizadores de fósforo, micorrizas, 
Conservación ambiental: Como elemento final, el ambiente mismo, como elemento de conservación de las especies, como reservorio de la biodiversidad animal, vegetal, microbiana y fúngica.
Este interesante objeto de estudio permite además diversos tipos de presentaciones, aplicaciones, laboratorios entre otros, que permitan al estudiante interactuar con prácticas virtuales que permitan el afianzamiento de las diferentes temáticas trabajadas en los cursos. 
https://prezi.com/gjfwjuz63n-q/biologia-para-ingenieria-ambiental/
http://www.powtoon.com/p/ggSmCwpIOB6/#.Uvegn9HXsBY.blogger
El uso de líquenes como bioindicadores de calidad del aire. Una visión general 
Por muchos años se ha debatido sobre la importancia de la contaminación y otros factores ambientales como la humedad, asociados con líquenes, pues la presencia o ausencia de líquenes en una región es un elemento natural importante que ofrece información acerca del estado de contaminación atmosférica y del estado de salud de los ecosistemas. Además las técnicas para valorar la contaminación son costosas, por lo que la utilización de líquenes como biomonitores se generaliza cada vez más, pues éstos permiten una medición inmediata de los niveles de contaminación en grandes áreas y por lo tanto, actúan como señales de alarma.
http://biologiaingenieriaambiental.blogspot.com/
http://es.slideshare.net/rumiway/introduccion-ingenieria-ambiental
http://www.aidis.org.br/PDF/biorremediacion.pdf
PRÓLOGO 
El propósito de este libro es proporcionar f
undam
e
ntos básicos relativos a la atenuación 
natural de m
a
teriales peligrosos en acuíferos, a pa
rtir de principios físi
co-quím
i
cos y biológicos y 
su conexión con el diseño y operaciones técni
cas de los sistem
as de biorrem
e
diación. El 
contenido de la obra está orientado a servir com
o
apoyo a los ingenieros y científicos 
am
bientales interesados en el diseño y operaci
ón de sistem
as de tratam
iento de acuíferos 
contam
inados con desechos peligrosos, f
unciona
rios de las instituciones que norm
a
n el control 
de la contam
inación, gerentes de proyectos am
bi
entales, docentes y estudiantes de pre- y post-
grado en Ingeniería Am
biental; especialm
e
nte a 
aquellos interesados en la biorrem
e
diación. Se 
asum
e que los lectores poseen conocim
ientos 
básicos acerca de m
é
todos convencionales de 
tratam
iento de aguas, diseño de procesos 
biológicos, quím
i
ca del agua, m
i
crobiología, e 
hidrogeología. 
El libro se basa en la experiencia de lo
s autores com
o
docentes, investigadores y 
conferencistas en el área de Ingeniería Am
biental,
así com
o
en sus actividades de consultoría en 
aspectos relacionados con la aplicación de pro
cesos biológicos para elim
inar contam
inantes 
am
bientales. A lo largo del texto se busca integrar
los fundam
e
ntos científicos con la experiencia 
ganada por expertos en biorrem
e
diación, enfa
tizando las aplicaciones y lim
itantes de los m
a
s 
recientes procedim
ientos de diseño. 
Es difícil escribir un libro sobre una tecnología 
que está en continuo desarrollo. En los últim
os 
10 años la biorrem
e
diación ha crecido desde un ni
vel insignificante hasta ubicarse com
o
la 
técnica de tratam
iento em
pleada en m
á
s del 15 % de
los sitios tratados. Si a esto se agrega el 
hecho de que la atenuación natural es el m
é
t
odo utilizado para lidiar con m
á
s del 50 % de los 
sitios contam
inados con fugas de gasolina, es fácil 
justificar la necesidad de elaborar y presentar 
m
a
teriales de apoyo que contengan la inform
ación esencial integrada de una m
a
nera coherente y 
entendible. Un texto de esa naturaleza no es sólo
necesario parala evaluación de la atenuación 
natural y la aplicación de la biorrem
e
diación, sino tam
b
ién para la aceptación de estas 
tecnologías innovadoras. Muchos profesionales pe
rciben los procesos biológicos en sistem
as 
naturales com
o
im
predecibles o no confiables; tal percepción, errónea, se origina en experiencias 
negativas -debido a aplicaciones inapropiadas-, o 
en la falta de conocim
iento sobre las reacciones 
biológicas fundam
e
ntales y el diseño del proces
o. Esperam
o
s que esta obra contribuya a cubrir 
dichas deficiencias. 
Agradecem
os de un m
odo m
uy especial el estím
ul
o, ayuda editorial, y contribuciones de los 
estudiantes de la Universidad de Iowa, 
Marcelo Mena, Nanh Lova
nh, Andy Craig, Alethia 
Vázquez; y de la Universidad de Carabobo Bl
anca Hernández y Ronald Farfan. Igualm
ente 
apreciam
os el apoyo intelectual y am
istad de lo
s colegas de Iowa Michelle Scherer, Richard 
Valentine, Jerry Schnoor, W
a
lter Illm
an, Richard Heathcote y Gene Parkin. 
A los profesores Joaquín Casanova, Judith de
Fuentes, María Luisa de Arm
a
ndo y Auxilia 
Malía, nuestro profundo agradecim
i
ento por la revisión del m
a
nuscrito. 
Al Consejo de Desarrollo Científico y Hum
a
ní
stico de la Universidad de Carabobo (CDCH-
UC) nuestro especial reconocim
iento por el apoyo financiero que nos ha brindado para la edición 
de los prim
eros 500 ejem
plares de la obra. 
vii
viii
La información contenida en este libro ha si
do obtenida de las referencias y experiencias 
indicadas. Sin embargo, ni el Editor ni los autores
garantizan su precisión ni el alcance de su 
contenido, y por lo tanto no se responsabilizan 
por cualquier error, omisión o daño que pueda 
resultar del uso de dicha información. Esta obra 
es de carácter informativo, no intenta prestar 
servicio de ingeniería o profesional. Si dichos
servicios fueran requeridos por el lector, se 
deberá buscar la asistencia técnica necesaria
. 
Los autores 
Sumario sobre el libro 
Biorremediación y Atenuación Natural 
de Acuíferos Contaminados 
por Sustancias Químicas Peligrosas
por 
Pedro J. Alvarez, Ph.D., P.E., DEE, Catedrá
tico de Ingeniería Civil y Ambiental de la 
Universidad de Rice, Houston, Texas, USA. 
y 
Edilberto Guevara, Ph.D. es Catedrático 
de Ingeniería Civil y Ambiental de la 
Universidad de Carabobo, Valencia, Venezuela. 
Acuíferos (latín, aqua = agua y fer = 
tener, portar) son formaciones geológicas 
subterraneas cuyos espacios porosos están prin
cipalmente rellenos de agua, con suficiente 
permeabilidad como para transmitir agua a fuentes y pozos. Los acuíferos son 
sumamente importantes como recursos de agua pues almacenan más del 98% de toda el 
agua dulce que existe en nuestro planeta. 
Lamentablemente, los acuíferos están siendo 
rápidamente contaminados con sustancias t
oxicas como derrames de gasolina, lixiviados 
de basureros, percolación de pesticidas y 
otras actividades humanas, con costos de 
tratamiento que podrían exceder 1 trillón de 
dólares en EEUU y 1.5 trillones de dólares 
en Europa. Por consiguiente, es importante 
desarrollar medidas preventivas y tecnologías 
de saneamiento de acuíferos que sean efectivas y económicas. 
La biorremediación es un proceso espontáneo 
o estimulado, basado en la aplicación de 
microorganismos y las enzimas que ellos producen, para degradar y eliminar desechos 
químicos peligrosos que contaminan al medio 
ambiente, principalmente acuíferos. Este 
libro es la primera obra escrita en español que
describe esta nueva tecnología, y se enfoca 
sobre los fundamentos físico-químicos, biol
ógicos, y matemáticos básicos y su conexión 
con el diseño y operaciones técnicas de los si
stemas de biorremediación. El libro se basa 
en la vasta experiencia de los autores como 
docentes, investigadores y conferencistas en 
el área de Ingeniería Ambiental, así como en
sus actividades de consultoría en aspectos 
relacionados con la aplicación de la biotecnol
ogía ambiental. A lo largo del texto se 
integran los fundamentos científicos con 
la experiencia ganada por expertos en 
biorremediación, enfatizando las aplicaciones y limitantes de los mas recientes 
procedimientos de diseño. Aunque el enf
oque es técnico y científico, los aspectos 
gerenciales, legislativos, epistemológicos 
y políticos de la biorremediación son también 
discutidos. 
Es difícil escribir un libro sobre una tecnol
ogía que está en continuo desarrollo. En los 
últimos 10 años la biorremediación ha cr
ecido, desde un nivel insignificante hasta 
ubicarse como una de las la técnicas de 
tratamiento más efectivas y económicas para 
limpiar acuíferos contaminados con desechos t
óxicos. Por lo tanto, es fácil justificar la 
necesidad de elaborar y presentar materi
ales de apoyo que contengan la información 
esencial integrada de una manera coherente y 
entendible. Un texto de esa naturaleza, no 
es sólo necesario para la evaluación de 
la atenuación natural y la aplicación de la