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• Alber Anibal Andrade Rangel

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UNIDAD 2: FASE 2 - ESTRUCTURAR EL MARCO REFERENCIAL.

Luis Alberto Pachón Gómez Grupo 01 80549695

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD Escuela de Ciencias Básicas, Tecnología e Ingeniería Proyecto de Grado (Electrónica y Telecomunicaciones) 2019 16-06

Introducción En este trabajo se presenta la solución a la guía de actividades de la fase 2 del curso proyecto de grado. Se estructura el marco referencial para dar soporte al problema identificado en la fase 1, se dan posibles soluciones y se escoge una de ellas para ser implementada en las siguientes fases del curso. Se aplica lo estudiado en la unidad 2 Para redactar el marco teórico con 5 conceptos claves que se encuentren con la problemática identificada en la fase 1.

Actividades a desarrollar

Paso 1: Indagar y redactar para la construcción del marco teórico 5 conceptos claves sobre las temáticas involucradas en la problemática identificada en la fase 1. (Mínimo 8 líneas por concepto).

Conceptos Claves 1. Uso del agua El agua, se ha convertido rápidamente en una limitante generalizada en sectores urbanos y rurales de las zonas húmedas de América Latina, por lo menos en lo que respecta a calidad. A pesar de que la región latinoamericana es la mejor provista del mundo en cantidad de agua (Reiff 1990; FAO 1993), ésta se encuentra en peculiar distribución espaciotemporal y, debido a su voluminosidad, movilidad y requerimientos de calidad, es costoso manejarla. El crecimiento de la población, los fuertes incrementos en consumo (riego, industria, estándares de vida), la contaminación de fuentes y la alteración de los ciclos hidrológicos locales, incluyendo deforestación, mal manejo de cuencas y disminución de los niveles freáticos, repercuten en que la disponibilidad de agua sea menor, en donde más se ocupa.

2. Bioconstrucción Según Fundación Tierra (1994), en su publicación sobre la “Bioconstrucción, Gestión del Agua”, se dispone de múltiples tecnologías para el ahorro de agua. La instalación de reductores de caudal permite reducir el flujo de agua manteniendo su presión. Pueden instalarse en las duchas, aunque también se instalan fácilmente en cualquier grifo sustituyendo el filtro y/o el difusor y los tanques con regulación del caudal también permiten un ahorro de agua considerable.

3. Modelo de reuso. En esta situación, la idea de reutilizar se convierte en una alternativa de aprovechamiento y de ahorro, pues en lugar de desechar el agua de la lluvia y del segundo ciclo de lavado en la lavadora, es posible almacenarla para que se reutilice en labores de aseo de pisos y descarga de inodoros. Al reutilizar se reduce el uso de agua en labores de aseo y la cantidad de agua descargada en los inodoros. Al reutilizar el agua se logra un ahorro del recurso natural y un ahorro económico por estar consumiendo menos agua del servicio de acueducto municipal. Aunque es necesario encontrar la tecnología apropiada que alcance el nivel de eficiencia requerida, es posible, en la mayoría de los casos, encontrar esquemas de tratamiento orientados al reuso que sean rentables, en los cuales se logren ahorros considerables por un menor consumo de agua fresca. En la medida que la tecnología avance y los precios reales del agua se incrementen con el tiempo, el esquema de reutilización se volverá cada vez más atractivo, según García (1982). 4. Ahorro de agua en el hogar El ahorro de agua en el hogar es de gran importancia para economizar su uso en cualquier sociedad. Sobre todo, en algunas partes donde la prestación de este servicio público es costoso e inadecuado en salubridad y bienestar para la comunidad en general. Existen varias técnicas y tecnologías simples para obtener buenos resultados al querer ahorrar agua, sin afectar la calidad de vida de los consumidores. 5. Método de reuso del agua en una vivienda Es un método muy sencillo, pero requiere de previsión al momento de diseñar, rehabilitar o modificar una vivienda. Una persona consume entre 20 m3 y 25 m3 cada año de agua potable en el tanque del inodoro. Hay muchas maneras de reutilizar una parte del agua del abastecimiento, y una de las viables es

simplemente reutilizar el agua del segundo ciclo de la lavadora y agua lluvia para emplearla en el tanque del inodoro. El tanque utiliza, comúnmente, agua potable, regularmente consume de 6 a 8 litros (depende del tipo de taza sanitaria utilizada). Reutilizando el agua de la lavadora y agua lluvia para su empleo en el tanque inodoro se pueden ahorrar aproximadamente quinientos litros a la semana, ya que más de un tercio del agua que se utiliza es para el inodoro (Ecoaigua, 1999). Recoger agua de lluvia y el agua del segundo ciclo de lavado de la lavadora y ser usada para realizar aseo de pisos o para las descargas de los inodoros. Un sistema con tres tanques (para agua lluvia, agua segundo ciclo lavadora y agua del acueducto principal) cada tanque tendrá bombas y electroválvulas para el control de llenado y vaciado. El sistema tendrá el control de que cada vez que se utilice la lavadora el agua del segundo ciclo será almacenada en un tanque y cada vez que se utilice los inodoros esta agua será enviada por una bomba para ser llenados nuevamente. Si no hay agua del según ciclo de la lavadora el sistema habilitara el uso de agua de la lluvia para los inodoros. Si el tanque de agua lluvia y agua lavadora están desocupados se habilitará el agua del acueducto principal. 6. Instrumentación La instrumentación relaciona a todos los elementos o el grupo de elementos que son utilizados para medir, convertir, transmitir, controlar o registrar variables de un proceso con el objetivo de optimizar los recursos aplicados. Otra parte importante de la instrumentación se refiere al correcto conocimiento y aplicabilidad de un conjunto de elementos encaminados a automatizar un proceso (J. S. Cruz Mejía,2017).

7. Sensores Los sensores son dispositivos capaces de transformar magnitudes físicas o químicas, también conocidas como variables de instrumentación, en magnitudes eléctricas, o señales eléctricas capaces de ser interpretadas. El tipo de sensor depende de la variable que vaya a medir, y pueden ser:      

De contacto. Ópticos. Térmicos. De humedad. Magnéticos. De infrarrojos.

8. Controlador Arduino Arduino es una plataforma de hardware libre, consta de una placa electrónica con un microcontrolador y terminales diseñadas para facilitar el uso de periféricos y elementos electrónicos. Cuenta con un lenguaje de programación bastante simple. Paso 2: Buscar en bases de datos confiables como: Scopus, Science, Scielo, Redalyc, EBSCO, u otras open Access. (5) publicaciones científicas relacionadas con la temática principal del problema, que demuestren posibles soluciones o avances en la temática principal, y que tengan máximo 7 años de antigüedad. 1. 2. 3. 4. 5.

https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=265433711021 https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=476748708004 http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0123-921X2016000400010&lang=es http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1794-24702016000200007&lang=es http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2007-24222015000600125

Redactar el estado del arte, tomando como base las publicaciones encontradas.

Estado del arte

La disminución en el mundo de la cantidad de agua potable existente cada vez es más crítica, pone en peligro el suministro de este preciado liquido y ocasionando sequias, aumento en el costo del servicio, dificultades para la producción agropecuaria en cultivos, sector ganadero, entre otras. Gran parte de esto se debe al impacto del hombre sobre la naturaleza, especialmente al mal uso de los recursos hídricos. El diseño de viviendas basadas en el ahorro o reúso de los recursos naturales es un campo que enfoca muchos estudios, especialmente en Europa, puesto que el viejo continente ya sufre las consecuencias de la explotación descomunal de recursos hídricos y la contaminación de las fuentes no renovables (Comision Europea, 2012). Dentro de las aplicaciones tecnológicas se pudo encontrar la desarrollada para un edificio ubicado en la zona urbana de la ciudad de Madrid – España-, donde las actividades diarias realizadas por los habitantes de la edificación generaban alrededor de 40 a 60 litros /día de agua gris proveniente de lavados. A través del sistema construido, se dio una implementación que permite tomar las aguas provenientes de duchas y lavamanos, llevarlas a una planta especial dedicada al tratamiento de aguas MBR (Bioreactor de Membrana) (Velasco & Solar, 2011), el cual representa la última generación en tecnologías compactas para el tratamiento de aguas residuales. Esta máquina fue ubicada en la parte inferior de la edificación. La planta de tratamiento consiste en un sistema compuesto por dos partes integradas en una sola: por un lado, el reactor biológico, responsable de la depuración biológica y, por otro, la separación física de la biomasa y el agua mediante un sistema de filtración directa hecha con membranas. Una de las unidades interiores se encarga de la desinfección (cloro), debido a que en las zonas urbanas las aguas grises contienen basuras y lodo. Una vez el agua ya se encuentra tratada, es subida a través de una bomba a la parte más alta de la edificación, almacenando dicha agua en un tanque, para que de esta manera se pueda abastecer los sanitarios mediante la acción de gravedad. (Friedler & Hadari, Gwri-ic.technion.ac.il, 2006).

La Universidad de Santa Catarina, en Florianñapolis – Brasil desarrolló en el laboratorio de Eficiencia Energética (LabEEE), una torre que se encarga de realizar la

recolección de aguas lluvias, ideado para hogares ubicados en sectores rurales de Brasil de escasos ingresos, que presentan dificultad en la obtención del recurso hídrico. Este proyecto se realizó con un estudio de eficiencia energética buscando soluciones tecnológicas que no impliquen costos elevados. En el diseño de dicho proyecto, la recolección de aguas lluvias se da a través de canales especiales ubicados alrededor de la vivienda, que por medio de tuberías especiales para el sistema son conducidas a un tanque estas son calentadas a través de un panel solar para eliminar agentes patógenos habientes en el agua lluvia recolectada (Medeiros, 2011) Adoptando un sistema de ahorro de recursos hídricos para el hogar, se puede mitigar este tipo de riesgo y brindar una alternativa que estimule el uso de soluciones sostenibles, promoviendo una conciencia ecológica del manejo racional de tan importante servicio. Las innovaciones tecnológicas deben de ir de la mano con el medio ambiente, es necesario que se implementen y desarrollen pensando siempre en el impacto que generarán sobre el ecosistema, y por qué no, sobre el desarrollo de tecnologías que contribuyan al ahorro de recursos y al aprovechamiento de estos. (Gramkow, 2011).

Paso 3: Redactar los objetivos (principal y específicos) necesarios que permitan dar solución al problema planteado.

Objetivos Objetivo General 

Realizar el diseño de un proyecto de aprovechamiento de aguas lluvias y del segundo ciclo de lavado de la lavadora de fácil implementación y uso eficiente del agua que sensibilice a los hogares sobre la importancia del cuidado del líquido.

Objetivo específico 

Hacer una investigación bibliográfica de dispositivos ya existentes que este encaminado al ahorro de agua, obteniendo material de respaldo para la realización del prototipo.



Diseñar el sistema y los componentes a utilizar.



Desarrollar un sistema de aprovechamiento de aguas lluvias y agua del segundo ciclo de la lavadora como alternativa para usos no potables (sanitarios, lavado de pisos, entre otros).

Paso 4: Proponer 2 soluciones al problema identificado en la fase 1.



Solución 1 Campañas de información pública donde se alerte de escasez, incentivación al uso eficiente del agua, proporcionar información masiva para reducir el uso.



Solución 2 Implementar un sistema automatizado de aprovechamiento de aguas lluvias y agua del segundo ciclo de la lavadora como alternativa para usos no potables (sanitarios, lavado de pisos, entre otros) y uso eficiente del agua que sensibilice a los hogares sobre la importancia del cuidado del líquido.

Paso 5: Seleccionar unas de las 2 soluciones propuestas y justificar su selección para cada uno de los criterios definidos en la fase 1. El realizar campañas para el cuidado y ahorro del agua causan efectos importantes en las personas, pero lamentablemente no todas adquieren esa cultura o disciplina para llevar a cabo esas recomendaciones importantes que nos van a ayudar a tener un mejor cuidado y ahorro al momento de hacer uso del agua. Por tal motivo selecciono la

solución dos que es una idea tecnológica basada en reducir el consumo de agua en los hogares por medio de un sistema automatizado. Con esta solución se busca implementar un sistema donde se apliquen los conocimientos adquiridos en el programa de ingeniería electrónica y de paso lograr cambios en el comportamiento de la población con relación al uso del agua.

Paso 6: Establecer el cronograma de actividades para el diseño e implementación de la solución.

https://drive.google.com/open?id=1ls4q6W4ekegi_9TB7tQa6G1n1HOnjx7N (planillaexcel.com, 2017)

Paso 7: Definir el presupuesto necesario para la implementación de la solución.

Conclusiones

Bibliografía

Radulovich, R. (1997). Sostenibilidad en el uso del agua en América Latina. Revista Forestal Centroamericana (CATIE)(no. 18) p. 13-17.

Ecoaigua (1999). Depuración y Reutilización de Aguas Grises. Manuscrito Inédito. Organización Mediterránea. Barcelona: Edita. (En red). Disponible en: www.ecoaigua.com/3.html

Fundación Tierra (1994). Bioconstrucción. Gestión del Agua. Manuscrito Inédito. Protectorado del Ministerio de Educación Cultura. Barcelona: Edita (En red). Disponible en: www.terra.org/html/s/rehabilitar/bioconstruccion/criterios/gestion_agua.html García Orozco, Jorge (1982). El Reuso del Agua y sus Implicaciones. Manuscrito Inédito. Vanderbilt University. Estados Unidos: Edita. (En red). Disponible en: www.mty.itesm.mx/die/ddre/transferencia/Transferencia52/eli4-52.html GRAMKOW C.L., PRADO. P.G. Politica Ambiental - Economia verde, desafios y oportunidades. Brasil: Grupo de Desing Grafico Ltda., 2011, no 8. ISSN 1809-8185

COMISION EUROPEA. Escazes de agua y sequia en la Union Europea [on line]. agosto. 2010 [Recuperado el 25 de Abril de 2013] disponible en internet: http://ec.europa.eu/environment/ pubs/pdf/factsheets/water_scarcity/es.pdf

MEDEIROS G., V. Avaliação da torre sustentável em Florianópolis. Florianópolis. Graduação em engenharia civil. Florianópolis. Universidad Federal de Santa Catarina, 2011. 112p.

FRIEDLER, E., & HADARI, M. Economic feasibility of onsite greywater reuse in multistorey buildings. En: ELSEVIER. Desalination. 2006, no 190,. p.221–234

GRAMKOW C.L., PRADO. P.G. Politica Ambiental - Economia verde, desafios y oportunidades. Brasil: Grupo de Desing Grafico Ltda., 2011, no 8. ISSN 1809-8185 J. S. Cruz Mejía and A. D. Rodríquez Rodríguez, “Diseño y fabricación de un sistema hidráulico de presión constante,” Universidad Santo Tomás, 2017. Arduino,“ArduinoNano,”Buy,2018.[Online].Available:https://store.arduino.cc/usa/ardu ino-nano. [Accessed: 08-Jul-2018]. planillaexcel.com. (28 de 11 de 2017). Obtenido de https://www.planillaexcel.com/calendario-de-proyecto-en-excel