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Premio Odebrecht 2013

Los 10 mejores


los 10 mejores  PROYECTO

DE ELABORACIÓN SOSTENIBLE DE BARRAS ALIMENTICIAS NUTRITIVAS A BASE DE LOS EXCEDENTES O DESECHOS AGRÍCOLAS DE BANANO, ARROZ, MAÍZ, CACAO Y SOJA EN LAS COMUNIDADES DE TAURA, PROVINCIA DEL GUAYAS

Maria José Molina y Tamara Herrera Prof. Orientador: Dr. Juan Manuel Cevallos | Escuela Superior Politécnica del Litoral

 FILTRO PARA AGUA CONTAMINADA A BASE DE CAÑA GUADÚA Ricardo Valencia, Ibeth Martinez y Karin Franco Prof. Orientador: Ing. Clara Glas | Universidad Católica de Santiago de Guayaquil

 DESARROLLO DE CÉLULAS SOSTENIBLES H2EXERGÍA, PARA EL APROVECHAMIENTO DEL HIDRÓGENO COMO VECTOR ENERGÉTICO, GENERADO A PARTIR DE ENERGÍA SOLAR

Tatiana Litardo y Fredy Llulluna Prof. Orientador: Dr. Álvaro Aguinaga | Escuela Politécnica Nacional

 VIVIENDA

SUSTENTABLE Y PARTICIPACIÓN COMUNITARIA. Desarrollo Sostenible… Sociedad - Medio Ambiente – Economía - Cultura

César Prado, Claudio Saa y César Sánchez Prof. Orientador: MGS Alexandra Moncayo | Universidad Técnica Particular de Loja

 DISEÑO DE SISTEMA PARA EL TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL EMITIDO POR CAMARONERAS APLICANDO ZEOLITA, CONTROL Y MONITOREO DEL NIVEL DE pH

Leonala del Rocío de la A, Maria Gabriela Franco y Mauricio Moreira Prof. Orientador: Ing. Sendey Vera | Universidad Estatal Península de Santa Elena

 VIVIENDA SOSTENIBLE DE CAÑA GUADUA EN COMUNA LA ENTRADA - SANTA ELENA Miguel Suárez y Linda Ordóñez Prof. Orientador: Ing. Juan Garcés | Universidad Estatal Peninsula de Santa Elena

 ANÁLISIS DE EFICIENCIA DE FITORREMEDIACIÓN DE DOS PLANTAS NATIVAS DEL ORIENTE ECUATORIANO PARA TRATAMIENTO DE AGUAS GRISES Y NEGRAS EN HUMEDALES ARTIFICIALES

Estefanía Carpio Prof. Orientador: Ing. Yasser González | Universidad de Las Américas

 ESTUDIO DEL POTENCIAL DE RECICLAJE DE LOS DESECHOS DE CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN EN LA CIUDAD DE GUAYAQUIL

Christian Cruz, Karen Contreras y Jonathan Arévalo Prof. Orientador: Ing. Carlos Rodriguez | Escuela Superior Politécnica del Litoral

 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO DE COCINA DOMÉSTICA POR ELECTRÓLISIS PARA LA GENERACIÓN DE HIDRÓGENO (HHO)

José Morales y Daniel Urrejola Prof. Orientador: Ing. Rolando Calero | Universidad Estatal Peninsula de Santa Elena

 MODELO DE EQUIDAD PRODUCTIVA PARA EL DESARROLLO Wilson Correa Prof. Orientador: Ing. René Rodríguez | Universidad de Especialidades Espíritu Santo


Premio Odebrecht 2013

Los 10 mejores proyectos

r e alizaci贸n


Premio Odebrecht 2013 LOS 10 MEJORES PROYECTOS Odebrecht Odebrecht Construtora Norberto Odebrecht S.A. Av. 12 de Octubre y Cordero Ed. World Trade Center Torre A | Piso 8 | Of. 808 Quito Ecuador Premio Odebrecht 2013: Los 10 Mejores Proyectos | María José Molina Miranda… (et. al.). 1ª ed. Quito: Odebrecht 2014 197p ; 23x16cm ISNB 978-9942-13-745-6 1. Ingeniería. 2. Arquitectura. 3. Agronomía. Molina Miranda, María José.

Coordinación editorial

Blanca Gallegos Revisión de Textos

Alejandro Delgado Margarita Medina Blanca Gallegos Gabriela Arrobo Proyecto Gráfico

Karyn Mathuiy Ana Vidal P r o d u cc i ó n G r á f i c a

Alejandro Delgado Margarita Medina Pamela Sandoval María Fernanda Barreno Impresión

Por definir E q u i p o P r e m i o O d e b r e c h t pa r a e l Desarrollo Sostenible ecuador 2013

Honório Brito Blanca Gallegos Gabriela Arrobo Gabriela Guerrero Felipe Pinzón Carolina Palacios Gabriela Espinoza Lorena Endara

Jurado

Lourdes Luque Jefa de Proyectos –CORPEI

Rosalia Arteaga

Presidenta Ejecutiva Fundación para la Integración y Desarrollo de América Latina – FIDAL

Bladimir Ibarra Mayorga

Secretario de Ambiente del Distrito Metropolitano de Quito

Jose Santos

Director Superintendente Odebrecht Ecuador

Honório Brito

Director de Sostenibilidad y Calidad Odebrecht Ecuador

Blanca Gallegos

Gerente de Sostenibilidad Odebrecht Ecuador

Todos los trabajos publicados en este libro son de entera responsabilidad de los autores. Impresión en papel 100% reciclado


Premio Odebrecht 2013

Los 10 mejores proyectos

r e alizaci贸n


Presentaci贸n


E

l Premio Odebrecht para el Desarrollo Sostenible tiene como principales objetivos incentivar y reconocer a los estudiantes y docentes universitarios que se proponen pensar en la ingeniería desde una perspectiva sostenible, además de generar conocimiento especializado para difundirlo entre la comunidad académica y la sociedad en general. A través de nuestro lema “Sobrevivir, Crecer y Perpetuar”, nuestro compromiso con el desarrollo sostenible está presente desde los orígenes de nuestra cultura empresarial y ha sido siempre una referencia para la actuación de los integrantes de Odebrecht en todo el mundo. En cada lugar en el que emprendemos nuestras obras, generamos oportunidades de desarrollo económico, humano y social para nuestros clientes, accionistas, integrantes y comunidades, a través de la construcción de proyectos de infraestructura necesarios para alcanzar el bienestar de la sociedad; manteniendo siempre el compromiso de contribuir con la inclusión social y la preservación del medio ambiente. Es con gran satisfacción que entregamos a la comunidad universitaria y a la sociedad ecuatoriana, la primera edición del Libro “Premio Odebrecht para el Desarrollo Sostenible: los 10 mejores proyectos”. Los proyectos finalistas de esta edición han sido seleccionados entre decenas de trabajos elaborados por estudiantes universitarios. Las propuestas presentadas fueron evaluadas por un prestigioso jurado compuesto por personalidades de la sociedad ecuatoriana, expertos e integrantes de nuestra organización. Agradecemos a las Universidades representadas por sus Rectores, quienes nos abrieron las puertas para concretar exitosamente esta iniciativa que reconoce a los Maestros, con su acumulado de experiencia y sabiduría; y a sus Alumnos, con su juventud, su ímpetu y argumentos para la innovación y desarrollo de nuevas propuestas. Estamos seguros que con el Premio Odebrecht para el Desarrollo Sostenible, hemos movilizado la inteligencia y creatividad de los estudiantes y profesores universitarios unidos por un solo objetivo superior: generar conocimiento y ponerlo al servicio del bien común, enfocado en una ingeniería comprometida con el hombre, la vida y su entorno. ¡Buena lectura!


Sumario


Ganadores

8 Proyecto de elaboración sostenible de barras

alimenticias nutritivas a base de los excedentes o desechos agrícolas de banano, arroz, maíz, cacao y soja en las comunidades de Taura, provincia del Guayas.

26 Filtro para agua contaminada a base de caña guadúa. 44 Desarrollo de células sostenibles h2exergía, para el aprovechamiento del hidrógeno como vector energético, generado a partir de energía solar.

64 Vivienda sustentable y participación comunitaria.

Desarrollo Sostenible… Sociedad - Medio Ambiente – Economía - Cultura.

88 Diseño de sistema para el tratamiento de agua

residual emitido por camaroneras aplicando zeolita, control y monitoreo del nivel de pH.

108

Vivienda sostenible de caña guadúa en comuna La Entrada - Santa elena.

128

Análisis de eficiencia de fitorremediación de dos plantas nativas del oriente ecuatoriano para tratamiento de aguas grises y negras en humedales artificiales.

146

Estudio del potencial de reciclaje de los desechos de construcción y demolición en la ciudad de Guayaquil.

166

Diseño y construcción de un prototipo de cocina doméstica por electrólisis para la generación de hidrógeno (HHO).

178

Modelo de equidad productiva para el desarrollo.


Proyecto de elaboración sostenible de barras alimenticias nutritivas a base de los excedentes o desechos agrícolas de banano, arroz, maíz, cacao y soja en las comunidades de Taura, provincia del Guayas Autores

María José Molina Tamara Herrera

Orientador

Dr. Juan Manuel Cevallos Escuela Superior Politécnica del Litoral Ingeniería en Alimentos - Nutrición 4º año

r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 19 ]


e

n el Ecuador viven alrededor de 5,3 millones de personas en estado de pobreza y casi el 26,0 % de los niños tiene desnutrición crónica. La falta de proteínas, carbohidratos y minerales son las principales causas de desnutrición. Varias zonas de alta pobreza basan sus ingresos en una agricultura poco sostenible y generadora de desechos aprovechables. La parroquia Taura del cantón Naranjal en la provincia del Guayas constituye una de las zonas más pobres de la provincia, pese a contar con cultivos de productos importantes como el banano, arroz, maíz, cacao y soja. La elaboración sostenible de una barra nutritiva representa una opción viable para la utilización de los excedentes y desechos aprovechables de estos cultivos. La elaboración del producto incluye una desecación y molienda manual del arroz, maíz y soja a fin de elaborar una harina. El banano se lo concentra en una olla hasta convertirlo en puré mientras que el cacao se somete a un proceso casero de elaboración de chocolate semi-amargo. La harina obtenida se mezcla con el banano para luego ser colocados en los moldes en los que se va a hornear para formar la barra (Figura 1) que luego será cubierta con el chocolate derretido para obtener el producto final (Figura 2). Pruebas realizadas por nuestro equipo demostraron la factibilidad de este proceso a nivel casero y semi-industrial, la aceptación del producto por un panel de evaluadores y el valor nutricional esperado contando con una concentración de proteína del 7%, superior al contenido proteico de la leche de vaca. Tras la aplicación de este proyecto se esperan obtener beneficios a la cadena de producción e ingresos económicos a los habitantes de Taura, así como mejorar parcial y directamente el nivel de nutrición de los habitantes de esta zona.

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OBJETIVOS ObJETIVO GENERAL Contribuir al desarrollo económico y mejoramiento nutricional de las comunidades pobres del Ecuador, comenzando por la parroquia Taura del cantón Naranjal de la provincia del Guayas, mediante la generación sostenible y ambientalmente amigable de productos alimenticios elaborados a base de excedentes de los principales cultivos de la región. ObJETIVOS ESPECÍFICOS •

Proporcionar una alternativa sostenible para la utilización de los excedentes de productos de exportación.

Conocer y dar conocer a los habitantes de las comunidades pobres del Ecuador información relevante sobre los productos agrícolas de la zona, incluyendo banano, arroz, maíz, soja y cacao; así como sus características nutricionales y métodos para proporcionar valor agregado.

Desarrollar un producto alimenticio con alto contenido proteico (superior al de la leche de vaca y mayor al 5%) a base de banano, arroz, maíz, soja y cacao utilizando un proceso simple y sostenible que pueda ser ejecutado por los pequeños agricultores de las comunidades pobres del Ecuador a fin de aprovechar los excedentes agrícolas y establecer un posible mercado para dicho producto.

Proponer aspectos relacionados a tópicos ambientales de tal forma que la incorporación de un proceso de producción no erosione el medio ambiente ni mitigue el marco legal e institucional.

r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 21 ]


ALCANCE Este proyecto pretende estudiar y analizar la producción de banano, arroz, maíz y cacao y sus excedentes para la realización de barras nutritivas de alto contenido proteico (mayor al 5%) en la parroquia Taura - Cantón Naranjal de la provincia del Guayas.

El proyecto se encuentra dirigido a personas sin restricciones en el rango de edad, es decir, cualquier persona podrá elaborar y consumir el producto sugerido (barra nutritiva de contenido proteico mayor al 5%).

Como se ha de esperar, no hay que prestar una atención especial en los niños y en los de mayor edad, porque muchas veces su organismo suele rechazar ciertos elementos que componen productos especiales pero esta no es la situación.

FUNDAMENTO TEÓRICO Consumo y producción de alimentos sostenibles Las tendencias y patrones de consumo y producción de alimentos son unas de las causas principales de presión sobre el medio ambiente. Para lograr un desarrollo sostenible, es indispensable que existan cambios fundamentales en la manera en que se producen, procesan, transportan y consumen los alimentos.

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El consumo y producción sostenible de los alimentos y la agricultura es un concepto holístico, impulsado por el consumidor que se refiere a la implementación integrada de patrones sostenibles de consumo y producción de alimentos, respetando las capacidades de carga de los ecosistemas naturales. Exige considerar todos los aspectos y fases en la vida de un producto, desde la producción al consumo, e incluye temas como estilos de vida sostenibles, dietas sostenibles, gestión de las pérdidas, desperdicios de alimentos y reciclaje, normas de sostenibilidad voluntarias, además de métodos y conductas ecológicamente adecuadas que reduzcan al mínimo los efectos adversos sobre el medio ambiente y no pongan en peligro las necesidades de las generaciones presentes y futuras. De estas normas, la gestión de las pérdidas, desperdicios de alimentos y reciclaje es la base de una producción sostenible de alimentos. Los conceptos de sostenibilidad, cambio climático, biodiversidad, agua, seguridad alimentaria y nutricional, derechos a la alimentación y dietas están estrechamente conectados. Los sistemas de agroalimentos se desarrollan dentro de una base finita de recursos y con frecuencia reducidos. Por lo tanto, es necesario que estos sistemas hagan uso de los recursos naturales de una manera ambiental, económica, social y culturalmente sostenible, con el fin de conservar el ecosistema. El crecimiento de sistemas de agroalimentos debe ser inclusivo; debe enfocarse en objetivos más allá de la producción, lo que incluye la eficiencia a lo largo de las cadenas alimentarias, y debe promover prácticas y dietas sostenibles. Las elecciones de los consumidores cumplen una función destacada para orientar la producción, dado que los consumidores seleccionan ciertos tipos de productos de acuerdo con su lugar de origen, procesos de producción o productor. Los consumidores también ejercen una fuerte influencia a través de la manera en que compran, transportan, conservan, cocinan y consumen sus alimentos. El consumo de alimentos se ve afectado por una amplia gama de factores, que incluyen la disponibilidad, accesibilidad y elección de los alimentos, los que a su vez pueden verse influenciados por la geografía, demografía, ingresos disponibles, situación socio-económica, urbanización, globalización, religión, cultura y actitudes de los consumidores y mercadeo. r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 23 ]


En la práctica, como un enfoque impulsado por los consumidores, el consumo y producción sostenible en la alimentación y agricultura intenta promover cambios sostenibles en los patrones de producción, que se originan de los patrones de consumo sostenibles de consumidores bien informados.

Excedentes y desechos agrícolas Uno de los paliativos que dan soporte para la implementación de la producción de barras energéticas, en la que su materia prima para la elaboración de las mismas, seria banano, arroz, cacao, maíz y soja desechado o de exceso. Existen grandes cantidades de desecho o excedentes en la región costa. El desecho ocurre por causa de efectos climatológicos y la madurez acelerada de la materia prima, lo que hace que el producto incurra en parámetros que limitan su exportación o comercialización, dando paso a que estos desperdicios o excedentes de producción, pasen a ser motivo de uso como materia prima para la elaboración de las barras energéticas y otros posibles derivados que se pueden obtener de las materia primas. Cabe recalcar que estos desechos son aprovechables, es decir que su contenido nutricional no se ve afectado significativamente y los problemas de palatabilidad son solucionados fácilmente durante el proceso. Nuestro equipo realizó un análisis de observación directa en haciendas de la parroquia Taura y preguntando a sus administradores cual es el promedio de desecho o excedente de los productos, estos respondieron que primordialmente se deterioran por efectos de manipuleo, sequias, a los cuales se suma la humedad, los efectos de temperatura y competencia de otros productores, lo que da un margen de desperdicio o excedente de un 13% de los productos, del total de la producción.

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Materias primas de la zona de Taura BANANO Los bananos y plátanos son cultivos perennes que crecen con rapidez y pueden cosecharse durante todo el año. Esta fruta tropical posee una excelente combinación de energía, minerales y vitaminas que la convierten en un alimento indispensable en cualquier dieta, incluidas las de diabetes y adelgazamiento. ARROZ Este cereal, es el alimento básico más importante para una gran parte de la población de todo el mundo. El arroz es el grano con la segunda producción más alta en todo el mundo, después del maíz. El arroz además de tener numerosos beneficios para la salud, es una fuente inmediata de energía para el cuerpo. No sólo es bueno para la piel, sino que también es bueno para el mantenimiento de los niveles de azúcar en la sangre. CACAO La absorción de los flavanoides del cacao en el intestino delgado es limitada posibilitando que la mayoría alcance el intestino grueso donde pueden ser metabolizados por la microbiota y así ejercer efectos benéficos a la salud; tales efectos incluyen estímulo del sistema inmunológico, síntesis de vitaminas e inhibición del crecimiento de patógenos, mientras que los efectos adversos incluirían producción de carcinógenos, diarrea, constipación e infecciones intestinales pero en este contexto existe un gran interés en modular la microbiota intestinal por medio de la dieta. r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 25 ]


MAIZ Alimento fundamental de la dieta de muchos países americanos, tanto por su alto valor nutricional, como por sus importantes propiedades medicinales. Se usa en la cocina de mil maneras diferentes: cocido, asado, guisado, macerado, tostado, en harina, en tortilla, en la forma de granos, harina o aceite de maíz, etc. Cerca de 85 tipos diferentes de antibióticos utilizan maíz en sus fórmulas. La fina capa que recubre las aspirinas y otros analgésicos está hecha de almidón de maíz. SOJA La soja es una leguminosa que constituye una buena fuente de fibra soluble e insoluble, cuyos efectos sobre el tránsito digestivo, la carcinogénesis cólica, la eliminación del colesterol y la glucemia son bien conocidos. La proteína de soja ha sido clasificada como alimento funcional por su función en la prevención y el tratamiento de algunas enfermedades como el cáncer y la osteoporosis. Debido a los efectos benéficos encontrados al consumo de soja, ha recomendado una ingestión diaria de 25 g/d de proteína de soja. Las materias primas mencionadas fueron escogidas en base a su valor nutricional como sigue: la soja por su alto contenido proteico; el banano por su gran aporte en potasio, fibra y magnesio; el maíz por su alto contenido de proteínas, fibra y vitaminas del complejo B; el arroz por su alta producción y contenido de fibra e hidratos de carbono y el cacao por su sabor (chocolate semiamargo) y su contenido de sustancias antioxidantes.

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Problemática a abordar Este proyecto se centra en el aprovechamiento de los excedentes, rechazos de producción del banano, cacao, maíz, soja y arroz de la parroquia Taura, la cual tiene un porcentaje de desnutrición y pobreza muy alto. El 70% de los pobres del Ecuador, de acuerdo con el último censo poblacional, vive en el campo; este porcentaje representa a alrededor de 5,3 millones de personas. Distribución de la malnutrición, en total, el 26,0 % de los niños ecuatorianos menores de 5 años tiene desnutrición crónica y de este total, el 6,35 % la tiene extrema. En contraste, la malnutrición general es casi inexistente: sólo el 1,7 % tiene bajo peso-por-talla y el 0,4 % la padece grave. El 2,24 % de los niños tiene desnutrición aguda. Casi todas estas deficiencias en peso-por-edad, a su vez, son el resultado de la desnutrición crónica. Los niños de entornos rurales tienen una probabilidad mucho mayor a tener desnutrición crónica (30,6%) o desnutrición crónica grave (9,4%) que aquellos que habitan las áreas urbanas (16,9% y 3,1%, respectivamente). Las cuatro regiones geográficas principales del país, Costa, Sierra, Amazonía y Archipiélago de Galápagos presentan tasas muy diferentes de malnutrición. Los niños que viven en la en la Costa 15,6% y 3,4% tienen probabilidades de registrar desnutrición crónica. En la parroquia Taura observamos casos de desnutrición y susceptibilidad a enfermedades, especialmente en las zonas rurales donde la agricultura es predominante. Los pequeños productores de Taura, poseen cultivos cuya producción no es aprovechada en un 100%, lo cual genera un impacto en el ecosistema y pérdidas económicas en esta zona de alta pobreza. Actualmente en Taura y otras regiones del Ecuador se producen una serie de productos agrícolas destinados al comercio internacional, el cual exige altos r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 27 ]


parámetros de calidad para aceptar la venta de estos productos en su comercio interno. El proceso de exportación de estos productos (banano, cacao, arroz, maíz, soja) comienza por su producción en las diferentes zonas agrícolas, es en las haciendas productoras donde se selecciona el producto a ser embalado y posteriormente exportado. El producto no seleccionado es destinado para el consumo interno, piensos, abono, etc. Estos pueden ser procesados obteniendo alimentos para el consumo humano. Por lo antes expuesto, este proyecto pretende abordar las tres problemáticas más sobresalientes de la zona de Taura: 1. La alta pobreza generada por los bajos ingresos que tienen los pequeños agricultores. Esto esta a su vez relacionado con el bajo aprovechamiento de los excedentes y desechos agrícolas. 2. La baja sostenibilidad de la producción agrícola, también relacionada a la generación excesiva de desechos aprovechables 3. Los altos niveles de desnutrición que se deben principalmente a la falta de proteínas, vitaminas y minerales.

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Metodología y Herramientas La parroquia Taura está provista de cultivos de banano, maíz, soja, arroz y cacao, productos en óptima calidad, sin embargo estudios realizados han demostrado que no todo el porcentaje de cosecha es utilizado; es por esto que se ha optado por el sometimiento de los productos a una serie de procesos que permitan generar valor agregado y mejorar su estabilidad. El producto escogido fue una barra nutricional de alto valor proteico, de vitaminas y minerales utilizando productos locales como la soja por su alto contenido proteico; el banano por su gran aporte en potasio, fibra y magnesio; el maíz por su alto contenido de proteínas, fibra y vitaminas del complejo B; el arroz por su alta producción y contenido de fibra e hidratos de carbono y el cacao por su sabor (chocolate semi-amargo) y su contenido de sustancias antioxidantes. Los materiales necesarios para su elaboración son de bajo costo. En su defecto el producto se lo puede hacer de forma artesanal pero se limitaría su producción. Materiales

Molino de disco para granos

Licuadora industrial

Cocina y horno industrial

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DIAGRAMA DE FLUJO DE BARRAS ENERGETICAS - NUTRITIVAS)

Recepción de materia prima

Maiz (100g), soja (200g), arroz (100g), banano (4U), cacao (1 Kg), huevos (2 U), azúcar (250g), agua (500ml), ac. cítrico (1%)

Cortar en rebanadas finas el banano

Sumergir rebanadas de banano en solución de ac. cítrico x 5 min

Limpieza

Hervir la soja, arroz x 10 min. lavar con agua fría (choque térmico), hervir x 10 min.

Moler maiz hasta obtener miga

Licuar arroz y soja cocidos

Mezclar licuado cernido con miga

Deshidratar a baja temperatura x 1h

Hornear a media temperatura x 30 min.

Adicionar huevos y azúcar

Enfriar

Trocear galleta

Mezclar trozos con rebanadas banano deshidratado

Moldear barrras

Chocolate a baño maría

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Cubrirlas con chocolate líquido


Soluciones propuestas El proyecto se ajusta a la producción sostenible de una barra energética nutritiva. La solución propuesta consiste en lo siguiente: Los excedentes agrícolas y desechos aprovechables de banano, cacao, arroz, maíz y soja serán recolectados y evaluados para determinar si son procesables y consumibles. Luego de esto, los cereales arroz, maíz y soja serán molidos y secados para elaborar una harina de alto contenido proteico. Así mismo el banano será procesado para ser transformado en puré y el cacao en chocolate semi-amargo. La harina obtenida será mezclada con el puré de banano para obtener una barra como se muestra en la figura 1:

Figura 1. Barra nutritiva elaborada a base de maíz, soja, arroz y banano

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Finalmente, el chocolate semi-amargo obtenido es derretido y aplicado como cubierta al producto, contribuyendo a su sabor, estabilidad y contenido de antioxidantes. La Figura 2 muestra el producto final:

Figura2. Barra nutritiva con la cubierta de chocolate semi-amargo. Bajo estas referencias se ha impulsado a realizar un estudio de factibilidad para determinar la viabilidad de instalar una pequeña planta para la producción de barras energéticas a base de banano, cacao, maíz y arroz para el consumo humano además de una posible inserción en los comedores escolares de la región con el afán de aprovechar los excedentes o rechazos de producción. De igual manera disminuir en un bajo impacto la deforestación de áreas verdes no destinadas a la agricultura y de tal forma se evitaría la erosión de los suelos y pérdida de biodiversidad y recursos energéticos. Ya que no se está sembrando los productos para su posterior cosecha y elaboración de las barras energéticas - nutritivas, sino que se estaría optimizando recursos. El importante valor nutricional que va a aportar a los pobladores de la parroquia Taura con el consumo de estos productos ya procesados en la barra.

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Ya que son buenos transportadores de vitaminas, minerales, fibra dietaria. Además proveen de carbohidratos, proteínas y calorías. Estos efectos nutricionales y promotores de la salud mejoran el bienestar humano y reducen el riesgo de varias enfermedades. Por ello la unión de estos productos en una barra son importantes para la nutrición, sugiriéndose una ingesta de una porción por día. Con la aplicación de este proyecto se ayudaría a combatir la pobreza del sector, ya que los pequeños agricultores venderían un producto con valor agregado a partir de desechos. Así mismo se ayudaría a mejorar el estado nutricional de sus habitantes y la sostenibilidad de la agricultura de Taura.

Viabilidad La ejecución de esta planta estará basada en la implementación de un proceso en el cual mediante diferentes técnicas tecnológicas podrán ser procesados estos productos de una manera amigable con el ambiente, usuarios y beneficiados lo cual conlleva a un aprovechamiento, optimización de recursos además de un factible ingreso económico. Es necesario determinar nuevas formas de explotación de los productos agrícolas de forma sostenible para buscar soluciones y conseguir mayores beneficios a los pequeños productores de banano, maíz, soja, cacao y arroz en la parroquia Taura. La pertinencia de la investigación ayudará a obtener mayores ingresos al sector productivo mediante la venta de la merma de producción que normalmente no es aprovechada en su totalidad. El proyecto es viable porque se considera diferentes aspectos de relevancia como el uso sostenible, equilibrado de los excedentes, rechazos de producción del banano, cacao, maíz, soja y arroz, disminuyendo la taza de desnutrición y pobreza lo cual son indicativos claves de las preferencias de los habitantes a la

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hora de obtener los beneficios basados en mejora de su parroquia Taura. Todas las materias primas necesarias se producen en la zona y la inversión inicial requerida es muy pequeña (se estima que es de $5000 por agricultor si se desean adquirir equipos semi-industriales) o nula (si se desea elaborar el producto de forma casera puede hacerse utilizando cocinas y licuadoras comunes). En lo que respecta a la clase social, una Barra como la que promovemos resultará económica (en su elaboración, y por ende en el precio), por lo que está orientado para todos ya que están en condiciones de pagarlo. Esto no delimita a personas que pertenezcan a clase social baja, media, media alta, y alta (con suficiente capacidad de compra).

Conclusiones El aspecto interesante de los proyectos de sostenibilidad es que pone a consideración la gran importancia que tiene el desarrollo equilibrado, sostenible e incluso de inversión con la elaboración de productos que incorporan elementos positivos tales como: generación de empleo, ya que se quiere lograr que la población de dicho sector tome conciencia que además de que existen varias alternativas aparte de vender su producto internamente, existen otras vías como el desarrollo de una microindustria, la cual surgirá a base de sus propias materias primas que darán lugar a la barra energética -nutricional lo que será un aporte monetario más al habitante de la población de Taura. Se cumplen los objetivos propuestos: Se proporciona una alternativa adicional para la utilización de los excedentes de productos de exportación mediante la elaboración de la barra energética nutricional. Los pobladores que habitan en la Parroquia Taura conocerán y serán testigos de los beneficios que les otorgará el consumo de la barra, teniendo un pre conocimiento de la información relevante al banano, arroz, maíz, soja y cacao. Se utilizará el banano, arroz, maíz, soja y cacao, en un producto completo [ 34 ] P R E M I O O D E B R E C H T 2 013


para la nutrición diaria de la población a través de la barra energética, a fin de aprovechar los excedentes de producción y establecer un posible mercado para esta nueva propuesta así como la inserción en los comedores escolares. Prevención y reducción de la prevalencia de anemia y malnutrición de la población objetivo. Resultados de laboratorio indican que nuestra barra tiene un contenido proteico de 7%, superior al de la leche de vaca. Este producto alimenticio aportará a la mejora de la problemática mundial que se vive hoy en día que es la desnutrición infantil. En nuestro país existen datos recopilados que dan constancia que esta problemática no cesa, siendo el sector de Taura uno de los cuales muestra índices altos. Lo que estamos planeando a futuro es erradicar esta problemática mediante nuestra barra, al haber realizado los estudios correspondientes, presentó un alto contenido proteico de 7,1%. Este valor aportará a los infantes, nutrientes necesarios para su crecimiento, vitalidad, etc.

Consideraciones finales El proyecto, de ser implementado, tendría una probabilidad de éxito muy alta debido a que la barra nutritiva gozó de una aceptación sorprendente en nuestros estudios preliminares. Además su alto valor nutricional y su bajo costo teórico (al utilizar desechos y excedentes agrícolas) beneficiarían su comercialización. Sin embargo es menester realizar un estudio económico para determinar su costo real. Otro problema potencial observado es que no todos los pequeños productores tienen los cinco cultivos requeridos en sus haciendas. La mayoría solo disponen de dos o tres de los cultivos requeridos. Por lo tanto debe también evaluarse la posibilidad y los costos asociados de transporte de los cultivos faltantes. En su defecto se puede colocar una pequeña planta en la zona de Taura que reciba los excedentes de todos los pequeños productores y los procese en un solo lugar para luego distribuir las ganancias equitativamente entre los pequeños productores que participen en el proyecto. r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 35 ]


Referencias bibliográficas •

Instituto Nacional de Estadísticas y Censos. Encuesta de superficie y producción agropecuaria continúa. [en línea]. Ecuador; 2011. [fecha de acceso 11 de Agosto del 2013]. URL disponible en: http://inec.gob.ec/espac_publicaciones/espac-2011/

Nutrinet.org. Las cifras de la desnutrición en el Ecuador. [en línea]. Ecuador; 2011. [fecha de acceso 14 de Agosto del 2013]. URL disponible en: http://ecuador.nutrinet.org/ecuador/ situacion-nutricional/58-las-cifras-de-la-desnutricion-en-ecuador

ANDRE ANGLADETTE, El Arroz, Editorial Blum, Primera Edición, 1969

ANZALDÚA ANTONIO, La evaluación sensorial de los alimentos en la teoría y la práctica, Editorial Acribia, 1994.

BANCO MUNDIAL; Insuficiencia Nutricional en el Ecuador.

GAMBOA V. VANNIA; “Diseño de Proceso para el Desarrollo de Barras energéticas como Subproducto en la obtención de Leche saborizada de soya” (Tesis, Facultad de Ingeniería Mecánica y Ciencias de la Producción, Escuela Superior Politécnica del Litoral) ,2007.

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FILTRO PARA AGUA CONTAMINADA A BASE DE CAÑA GUADÚA

Autores

Ricardo Valencia Ibeth Martinez Karin Franco

Orientador

Ing. Clara Glas Universidad Católica de Santiago de Guayaquil Arquitectura - Ingeniería Civil 3º y 4º año

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e

l uso sostenible del agua en los sectores rurales y de escasos recursos económicos constituye un desafío para los profesionales innovadores en el ámbito de la preservación ambiental y de la salud. Aunque existen empresas internacionales dedicadas a reutilizar el agua a diversos niveles, el presente proyecto busca hacerlo utilizando el agua de ríos, lagos, de reservas de aguas lluvias e incluso aguas grises, a través de su filtración por medio de la caña guadúa, facilitando que,los pobladores de sectores rurales y/o de escasos recursos económicos tengan acceso a este líquido vital de manera reciclada en forma natural, de tal modo que se contribuya a la utilización racionalizada de un recurso tan indispensable y finito. La singularidad de este estudio radica principalmente en que se utiliza un sistema de filtración con elementos naturales y de fácil acceso y, en segundo término se destina el producto para uso de la población vulnerable de campos y sectores marginales.

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OBJETIVOS ObJETIVO GENERAL Mejoramiento de la calidad de agua para consumo humano por medio de caña guadúa, sistema que puede ser implementado en sectores rurales y/o de escasos recursos económicos. ObJETIVOS ESPECÍFICOS •

Mejorar la calidad de vida de los sectores vulnerables.

Preservar la salud de los usuarios.

Usar productos reciclados.

Recolectar caña guadúa reciclada para la elaboración del filtro principal.

Diseñar el proceso de filtración de aguas grises o naturales.

Realización de análisis de laboratorio para probar la calidad del agua antes y después del filtrado, para determinar el grado de pureza del agua obtenida.

ALCANCE El presente proyecto es aplicable en varios sectores como pueden ser en fabricas, viviendas; pero sobre todo, está enfocado en el área rural o marginal habitada por personas de escasos recursos económicos que domésticamente utilizan el agua para actividades como: cocina, bebidas, limpieza y regadío. Las dimensiones de este filtro pueden abarcar varias medias ya que puede ser tan pequeño como una botella de plástico de 3 litros o puede ser algo más grande

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como son envases plásticos o tanques metálicos de cincuenta y cinco galones que se lo usa en las comunidades rurales. Lo antes explicado lo convierte en un sistema versátil y funcional.

FUNDAMENTO TEÓRICO Se define como concepto de reutilizar: utilizar algo bien, con la función que desempeñaba anteriormente o con otros fines1 , es decir, reutilizar el agua como por ejemplo el de la lluvia de los ríos para un fin más beneficioso para los seres humanos, sea este para el consumo o el riego, mejorando su calidad a través de un filtro. Pero ¿qué es un filtro? La filtración es un proceso en donde las partículas sólidas que se encuentran en un fluido líquido o gaseoso, se separan mediante un medio filtrante, o filtro, que permite el paso del fluido a través, pero retiene las partículas sólidas. A veces interesa recoger el fluido; otras, las partículas sólidas y, en algunos casos, ambas cosas2 . Una vez definido que es reutilizar y que es un filtro, se procede a definir ¿Qué es el bambú? ¿Dónde crece? ¿Qué se puede hacer con el bambú?. El bambú es una hierba. No es un árbol. Es una gramínea tal como el arroz, el trigo, o cebada3. El bambú crece en varias partes del mundo ya sea en el trópico o subtrópico como en las regiones de Asia, África, América Latina, al norte de Estados Unidos, China central, en la Patagonia y también en el norte de Australia4. “Con bambú se puede hacer TODO, lo que al hombre se le ocurra. Cada especie de bambú y cada parte de la planta, tiene uno o varios usos específicos. Así se puede hacer: medicinas, alimentos, tejidos para ropa, refrescos, cerveza, aviones, jabones, carbón activado, muebles, viviendas, papel, artesanías y mil cosas más.”(INTERNATIONAL NETWORK FOR BAMBOO AND RATTAN, 2013). Una referencia: Entrevista al Arq. Jorge Morán, Julio 2013.- . El Arq Jorge Morán Ubidia comenta: <<….en un viaje a dictar conferencias en Cuba en el año 2006… fui llevado

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a una comunidad peri urbana de La Habana para ver una plantación comunitaria de bambú… la misma que se encontraba junto a una laguna de oxidación. El inicio del riachuelo o desfogue que se desprendía de dicha laguna estaba lleno de natas, no se percibía el fondo, de un olor terrible y con líquido turbio y negro. A pesar de ello, los moradores habían plantado bambúes a las orillas del riachuelo de desfogue. A medida que caminaba aguas abajo y por las orillas del riachuelo el olor fue desapareciendo y luego de haber recorrido cerca de 100 metros, me encontré con que el agua era casi clara, podía ver el fondo y más adelante se veían hasta pequeños peces. Los pobladores no lo sabían a ciencia cierta, el porqué de ello, pero las plantaciones de bambú estaban filtrando el agua”. Menciona el Arq. Jorge Morán. Las propiedades físicas de la caña guadua son las siguientes: Tiene cualidades parecidas al sistema óseo del ser humano, cuenta con un dermis y epidermis luego hay una zona inmediata a la epidermis que está llena de haces fibrosos5 como lo podemos ver en la Ilustración 1: Vista aérea de la fibra de caña en donde se puede apreciar sus poros que van hacer los que filtren el agua, Ilustración 2: Vista microscópica de las fibras de la caña guadúa e Ilustración 3: Ampliación de vista microscópica de las fibras de la caña guadúa. La calidad del agua para el consumo humano se la puede considerar cuando la misma no está turbia y es salubre, es decir, cuando esté limpia de microorganismo o patógenos capaces de afectar la salud humana6. Es verdad que esto de la reutilización del agua a través de proceso no es algo nuevo en el mundo ya que varias empresas y países se están dedicando a esto; pero nadie utiliza la caña como un proceso natural para que el agua sea reutilizada lo cual potencia el proyecto como más innovador y sostenible que los procesos químicos que algunas empresas emplean, como son los filtros de nanotecnología, filtros a través de ozono, luz ultravioleta, entre otros. Actualmente se lo aplica en todos los ámbitos: domésticos e industriales e incluso existen empresas dedicadas a esto, mencionando por ejemplo la RWL.

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“El Arq. Jorge Morán comenta que un viaje a dar una conferencia a Cuba en el año 2001 fue llevado a una comunidad de este país, la cual estaba al lado de una laguna de oxidación y el riachuelo que estaba justo al lado tenía muchas contaminaciones, no había vida, a pesar de ello, los habitantes habían plantado con su propias manos plantaciones de bambú a los alrededores. Cuando el Arquitecto realizó su visita al sector y lo llevaron a ver el riachuelo contaminado, se llevó una gran impresión al ver que nisiquiera se podía respirar bien cerca, el agua era turbia y negra, a medida que avanzaba por las plantaciones el olor fue desapareciendo, y luego de haber recorrido 50 metros a través de las plantaciones y el riachuelo, se encontró con que el agua era casi clara y más adelante se veían hasta peces en el agua. “Los pobladores no lo sabían a ciencia cierta, pero las plantaciones de bambú estaban filtrando el agua” (Morán, 2013).

Problemática a abordar El problema a tratar es como reutilizar el agua o como utilizarla aparentemente pura, pero que sirva para el uso diario de las personas sin que esta cause enfermedades; dar una mejorar calidad de vida a las personas de escasos recursos y que éstas tengan el derecho de tener el agua que se merecen, a la vez que se la utiliza de manera sostenible.

Metodología y Herramientas metodología: pasos para la elaboración del filtro Se buscó información sobre las propiedades físicas y mecánicas de la caña guadúa, y al ver la capacidad de la misma para poder filtrar el agua, se pudo proceder a la elaboración de un filtro hecho con este mismo material.

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Primero se consiguieron 2 tanques metálicos de 55 galones, que son los mismos que tienen las comunidades rurales para su recolección de agua. Una plancha de Acrílico de 2 mm de espesor, para que se pueda observar el proceso de filtrado (esto se lo hizo para ver el proceso de filtración en este proyecto específico, pero no es necesario hacerlo.) 3 llaves con sus respectivos selladores de tanque para ir tomando las muestra en los diferentes puntos del proceso. Un neplo de 4 pulgadas para unir un tanque con el otro. 50 Kg de restos de caña de construcción para la realización de dos filtros. Luego se realizó un corte a uno de los tanques, para poner en cada mitad un filtro. (Ver ilustración 5). Una vez cortadas las mitades se colocó el acrílico en los tanques, para lo cual se realizó un corte en cada mitad de los tanques. (Ver ilustración 6). En cuanto a la elaboración del filtro se cortó entre los restos de caña pedazos de 10 cm, y se lo partió en más trozos pequeños, los cuales fueron pegados en forma de anillos concéntricos (Ilustración 10). El segundo tanque metálico se lo ubicó en una parte más alta a las otras dos mitades, se le dejó una pequeña llave al inferior, este tanque fue llenado de agua contaminada, para que pueda descender hacia la primera mitad más próxima (Ilustración 15). El diseño consiste en que una vez que el agua descienda hacia la primera mitad del tanque, pueda pasar por el primer filtro, colocar una llave a esa altura para determinar la calidad de esa cantidad de agua filtrada, luego, a través del neplo de 4 pulgadas pasaría esta misma agua hacia el otro tanque y por diferencia de presiones subirá por el otro filtro, una vez realizada esta segunda filtración se colocaría otra llave para tomar una muestra de la calidad del agua final. Una vez realizada la primera idea de filtración a base de tanques de recolección de agua se buscó realizar una idea más compacta que permita ver el proceso de filtración de una manera más práctica y mucho más accesible. Para lo cual se necesitó una botella plástica de 3 litros y un trozo de caña con el mismo diámetro de la botella. Se cortó la base de la botella y se introdujo el trozo

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de caña para que el agua que ingrese por la parte superior pase directamente por las paredes filtrantes de la caña, se tuvo que sellar los bordes de la botella con silicón y colocar trozos de caña más pequeños en el interior de la caña, para que esta también ayude a filtrar. En la realización del análisis en el laboratorio para probar la calidad de agua se utilizaron los siguientes instrumentos de laboratorio: •

pH-Métro para determinar el pH, que es una medida de acidez o alcalinidad de una disolución y debería oscilar entre 6.5 y 7.5.

Conductivímetro, para determinar el grado de conductividad del agua, es decir, la presencia de sólidos en la muestra, además de la salinidad medida en porcentaje.

Turbidímetro, para determinar el grado de turbiedad en la muestra, mientras más alto sea este número, el ejemplar tendrá más partículas suspendidos en un líquido.

Se realizaron dos pruebas de agua.. pH

SALINIDAD

CONDUCTIVIDAD

TURBIEDAD

Prueba 1: Río Chimbo

6.44

0.2%

344 us

9.9 NTU

Resultado

6.44

0.2%

766 us

9.9 NTU

Prueba 2: Agua con jabón

6.72

0.2%

512 us

9.9 NTU

Resultado

6.45

0.3%

1614 us

9.9 NTU

Tabla 1: Resultados obtenidos

El trabajo fue realizado con asesoría de expertos en el tema, pero la decisión de cambios y pruebas en los filtros fue idea de los estudiantes. Dichas actividades se realizaron en la planta de Eco-materiales, ubicada en Durán-Ecuador.

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Soluciones propuestas Crear un filtro con materiales naturales que sean accesibles a todo tipo de personas. Se utiliza la caña, ya que posee cualidades de filtración debido a su Micro-separación entre las fibras, y la aplicamos utilizando unos tanques metálicos que suele utilizarse para almacenamiento de alimentos cuando se los exporta, y el otro envase que se propuso fue la colocación de una botella de plástico de tres litros, en ambos casos de los envases se reutilizó lo cual lo hace económico y le da un uso diferente. Se contribuye a mejorar el medio ambiente y a darle una mejor calidad de vida a estas personas que no tienen el sistema de agua potable, o aun no ha sido instalado en su ubicación geográfica, esto permite que este sistema que se plantea sea más económico, accesible, fácil de elaborar, y los materiales al alcance de todos. Según la literatura investigada no hay alguna que use caña guadúa como filtro de agua y el mejoramiento de su calidad. Este proyecto es creativo debido a que el momento de hacer el filtro se emplea un material natural y se reutiliza otros materiales. E innovador debido a que existen varios tipos de filtros para agua, pero ninguno utiliza la caña del modo que aquí se aplica, por lo que es diferente. No necesita una inversión fuerte de dinero y se hace más amigable en todos sus sentidos.

Viabilidad En el aspecto ambiental el proyecto cumple con todos los parámetros que demande la reutilización de los materiales ya que, utilizamos una caña que en las construcciones las abandonan y desechan, como lo pueden ser botellas de plástico, o tanques metálicos, y la mayoría de las personas que viven en la zona

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rural ya cuentan con uno de ellos y lo único que tendría que hacer es adaptar el filtro donde almacenan el agua. En un futuro el filtro se lo podría colocar dentro de una llave, y el agua que salga de esta puede ser consumible directamente de la llave. En el ámbito económico una implementación de muy bajo costo, por lo que es de fácil acceso a las zona rurales en donde no tienen agua de buena calidad. Puede servir para varios sectores sociales y tener un efecto multiplicador. Una botella plástica de gaseosa de 3 litros cuesta $2.10 aproximadamente, una caña que se la encuentra abandonada como por ejemplo en un terreno baldío, o se puede sembrar una. Pero como en este caso se reutilizan los materiales no cuesta nada. En el ámbito social es un filtro que mejorará la calidad de vida a través del consumo de agua, además de reducir enfermedades de las personas.

Conclusiones La versatilidad del proyecto permite que pueda ser utilizado en varios ambientes o circunstancias en las que las personas deseen reutilizar el agua, debido a que el filtro puede ser empleado en campos como la industria, la agricultura y el hogar, por ejemplo cuando se lava la ropa, o recolección del agua de la lluvia que se estanca. Mientras más tupidos estén los trozos de la caña, la cantidad de agua que se filtre será mayor. Luego de haber elaborado los filtros se puede concluir que podemos mejorar la calidad del agua de una manera sostenible, no solo se va a mejorar la propiedades del agua sino que va abarcar un campo más amplio como el de mejorar la calidad de vida de las personas, el ahorro de este recurso no renovable y a contribuir con el medio ambiente a través del proceso de filtración.

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Como resultado de las pruebas obtenidas en laboratorio. (Tabla 1: Resultados obtenidos) se puede observar que en vez de mejorar la calidad de agua, aumenta su conductividad, es decir, incrementan la cantidad de sólidos, y la salinidad. Lo que quiere decir, que el filtro construido, en esta etapa de investigación no da los resultados esperados, debido a que existen fallas en la elaboración del filtro, que impiden que el agua en su totalidad pase por los microporos de la caña. Pero el proyecto seguirá en investigación. El bambú como una hierba en su estado natural absorbe el agua del suelo, ya que esta funciona como una bomba de succión. Si se planta un grupo de esta especie en un lugar contaminado de agua, la caña hará su función de filtro natural, sin necesidad de algún sistema externo. Si se favorecen estas plantaciones en los sectores rurales cerca de donde se almacena agua ya sea por acumulación de aguas lluvias o los desechos de aguas grises, puede contribuir a que la calidad de agua en estos sectores mejore, para lo que las personas que habitan en esta zona tengan el derecho de tomar agua limpia, sin afectar al medio ambiente, y sin invertir dinero en un sistema de potabilización o filtración de agua más complejo. Debido a esto el proyecto fue que se llevo a cabo.

Consideraciones finales En el momento de armado de filtro se debe tener en consideración que no queden espacios entre los trozos de caña, para que el agua que no se filtre sea mínima. Este proyecto deja las puertas abiertas para que se sigan haciendo nuevas investigaciones sobre la caña como medio de filtración en su estado como hierba, es decir, plantada. Si bien es cierto mejora la calidad; hasta ahora probada en aguas grises y de contaminación no tóxica, pero nadie impide continuar haciendo pruebas de

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calidad de agua, y determinar su grado máximo de pureza, y porque no pensar en una futura potabilización del agua a través de la caña, teniendo en cuenta que para experimentar esto se necesitan de más tiempo, como por ejemplo realizar pruebas anaeróbicas con la caña poniendo aguas negras o residuales en el filtro construido. Como mencionaba el Arq. Morán en su entrevista “…Y a medida que yo iba avanzando, el agua estaba ya clara, habían peces en el agua, había vida…”

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IMÁGENES

Ilustración 1: Corte transversal de un bambú en donde se puede apreciar sus poros que van a ser los que filtren el agua. (Arq. Morán, Jorge, 2007)

Ilustración 2: Vista microscópica de las fibras y micro agujeros de la caña guadúa (Arq. Morán, Jorge, 2007)

Ilustración 3: Ampliación de vista microscópica de las fibras de la caña guadúa. (Arq. Morán, Jorge, 2007)

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Ilustración 4: Esquema Inicial del filtro de caña realizado por los Concursantes Julio 2013

Ilustración 5: Tanques cortados en la mitad.Foto tomada por los concursantes Julio 2013

Ilustración 6: Colocación de acrílico a la mitad del tanque (Sólo como parte de este trabajo para observar el proceso de filtración). Foto tomada por los concursantes Julio 2013

Ilustración 7: Proceso de corte de trozos de caña. Foto tomada por los concursantes Julio 2013

Ilustración 8: Almacenamientos metálicos empleados para la recepción y del agua filtrada. Foto tomada por los concursantes Agosto 2013

Ilustración 9: Acercamiento de los tanques; apreciación de las llaves para la primera muestra del agua. Foto tomada por los concursantes Agosto 2013

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Ilustración 10: Vista aérea de los tanques de almacenamiento de agua. Foto tomada por los concursantes Agosto 2013

Ilustración 11: Vista aérea de los filtros de caña ya insertados en el tanque metálica.Foto tomada por los concursantes Agosto 2013

Ilustración 12: Filtro de caña. Foto tomada por los concursantes Agosto 2013

Ilustración 13: Vista frontal de los dos tanques con los filtros de caña. Foto tomada por los concursantes Agosto 2013

Ilustración 14: Vista frontal del sistema de filtración en general. Foto tomada por los concursantes Agosto 2013

Ilustración 15: Sistema de filtración completo. Foto tomada por los concursantes Agosto 2013

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Ilustración 16: Vista en perspectiva del funcionamiento del filtro. Foto tomada por los concursantes Agosto 2013

Ilustración 17: Muestra de agua que va a ser procesada a través de las fibras de caña. Foto tomada por los concursantes Agosto 2013

Ilustración 18: Filtro en un envase más pequeño y práctico. Foto tomada por los concursantes Agosto 2013

Ilustración 19: Filtro de caña. Foto tomada por los concursantes Agosto 2013

Ilustración 20: Vista inferior del filtro. Foto tomada por los concursantes Agosto 2013

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NOTAS 1.

Real Academia Española, 2013

2.

Vernet INC., 2013

3.

INTERNATIONAL NETWORK FOR BAMBOO AND RATTAN, 2013

4.

INTERNATIONAL NETWORK FOR BAMBOO AND RATTAN, 2013

5.

Arq. Morán, Jorge, 2007

6.

Ministerio de Sanidad , 2013

Referencias bibliográficas • (28 de Octubre de 2013). Obtenido de Ministerio de Sanidad : http://www.msssi.gob.es/profesionales/saludPublica/saludAmbLaboral/calidadAguas/consumoHumano.htm. • Arq. Moran, Jorge. (2007). Propiedades Fisicas y mecanicas del Bambu. Guayaquil. • INTERNATIONAL NETWORK FOR BAMBOO AND RATTAN. (28 de Octubre de 2013). Obtenido de INBAR : http://www.inbar.int/. • Moran, A. (10 de Octubre de 2013). Bambu. • Real Academia Española. (28 de Agosto de 2013). Obtenido de http://rae.es/rae.html. • Vernet INC. (28 de Octubre de 2013). Obtenido de Salon Hogar : http://www.salonhogar.com/ ciencias/naturaleza/elagua/filtrosdeagua.htm

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DESARROLLO DE CÉLULAS SOSTENIBLES H2EXERGÍA, PARA EL APROVECHAMIENTO DEL HIDRÓGENO COMO VECTOR ENERGÉTICO, GENERADO A PARTIR DE ENERGÍA SOLAR Autores

Tatiana Litardo Fredy Llulluna

Orientador

Dr. Álvaro Aguinaga Escuela Politécnica Nacional Ingeniería Ambiental - Mecánica 5º año

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e

l uso de los tradicionales vectores energéticos, basados en combustibles fósiles, ha producido impactos graves y perjudiciales en el medio ambiente por la emisión de gases de efecto invernadero responsables del calentamiento global que sufre nuestro planeta. Además, la dramática disminución de las reservas mundiales de petróleo llevará en pocos años a una crisis energética sin precedentes. Por esto es necesario que se transforme la matriz energética de los países con sistemas de producción de energía limpia, eficiente, confiable y con bajas emisiones de carbono, haciendo que el proceso de cambio de explotación de los recursos sea sostenible. Todo indica que el futuro de la energía pasa por hidrógeno, el combustible más limpio que existe, que transformará las relaciones sociales y económicas en todo el mundo hacia la conquista de una economía energética sostenida. En este sentido se propone desarrollar células sostenibles H2EXERGÍA, para el aprovechamiento del hidrógeno como vector energético, generado a partir de energía solar. En este Proyecto se demuestra la viabilidad técnica, ambiental y legal de desarrollar células sostenibles H2EXERGÍA por lo que se justifica: investigar, aplicar, innovar y difundir en el Ecuador el uso del hidrógeno como vector energético. Se presenta su diseño preliminar de las células sostenibles H2EXERGÍA describiendo sus componentes, tecnología fundamental y funcionamiento. También se desarrolla una metodología y procedimientos que posibilitarán la aplicación y comercialización de células sostenibles H2EXERGÍA en el Ecuador. En caso de contar con el apoyo de capital privado y/o público se podrán realizar proyectos de emprendimiento para producir y comercializar las células sostenibles H2EXERGÍA.

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OBJETIVOS ObJETIVO GENERAL Desarrollar células sostenibles H2EXERGÍA, de una potencia mínima de 1kW, para el aprovechamiento del hidrógeno como vector energético, generado a partir de energía solar. ObJETIVOS ESPECÍFICOS •

Demostrar la viabilidad y difundir en el Ecuador el uso del hidrógeno como vector energético.

Aportar al cambio o transformación de la matriz energética, en concordancia con la política estatal, hacia un sistema más eficaz, eficiente y amigable con el medio ambiente.

Sintetizar una metodología para el desarrollo, optimización y comercialización de células sostenibles H2EXERGÍA en el Ecuador.

Propiciar un proyecto de emprendimiento con capital privado y/o público para producir y comercializar las células sostenibles H2EXERGÍA.

Incentivar, en Universidades e Institutos de investigación, procesos de investigación tecnológica en la línea del hidrógeno como vector energético.

ALCANCE •

Se analizará, sintetizará y evaluará el aprovechamiento del hidrógeno como vector energético en el Ecuador y su sostenibilidad.

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Se presentará un diseño preliminar de las células sostenibles H2EXERGÍA describiendo sus componentes, tecnología fundamental y funcionamiento.

Se desarrollará una metodología a corto, mediano y largo plazo para la producción y comercialización de las células sostenibles H2EXERGÍA en el Ecuador.

FUNDAMENTO TEÓRICO

1, 2, 3, 11, 14, 16, 17

Las fuentes de energía se clasifican en renovables y no renovables. Las energías no renovables como el petróleo, el gas natural y el carbón se llaman así porque cuando se extrae estos combustibles de la tierra, no se los vuelve a reponer y su disponibilidad es cada vez menor. Las fuentes de energía renovables, en cambio, provienen de fuentes inagotables, principalmente del sol y la tierra y su disponibilidad no disminuye con el tiempo. La eólica y la solar son ejemplos de energías renovables, no contaminantes, pero lastimosamente discontinuas; la energía generada necesita ser almacenada para poder ser utilizada posteriormente. El hidrógeno es el elemento químico más abundante en el universo y el tercero más abundante en la tierra, generalmente presente en la naturaleza como un gas, en forma molecuar o iónica; se encuentra combinado en su mayor parte formando agua; no hay hidrógeno libre, el hidrógeno es un gas incoloro, inodoro, insípido, no presenta toxicidad y es altamente inflamable y reactivo; es el elemento de menor masa atómica y es más liviano que el aire; presenta un bajo calor de vaporización y posee la más grande energía de combustión por unidad de masa (poder calórico). El hidrógeno no es una fuente primaria de energía, ya que no se encuentra libre en la naturaleza, para separar hidrógeno se necesita energía, por lo cual no se considera a esta una fuente primaria sino un vector energético, es decir, un portador de energía. [ 58 ] P R E M I O O D E B R E C H T 2 013


Se debe producir hidrógeno de manera limpia, sin la emisión de gases de efecto invernadero, por ello, la producción de hidrógeno más eficiente es la que se realiza mediante la utilización de energías renovables y no contaminantes, como la eólica, solar u otras discontinuas, para su acumulación. En forma limpia el hidrógeno puede producirse por electrólisis, proceso mediante el cual se hace pasar una corriente eléctrica entre electrodos inertes sumergidos en agua, separarando sus moléculas en sus elementos constitutivos: hidrógeno y oxígeno, como se observa en la Figura 1.

El hidrógeno producido puede ser utilizado, como se presenta en la Figura 2, para ser combustionado en quemadores generando energía calórica para procesos de calentamiento y secado; también en motores de combustión interna y externa para producir energía mecánica o trabajo; y por reacción electroquímica, en una pila de combustible, a partir de la cual se produce energía eléctrica. Una pila de combustible, es un dispositivo electroquímico de conversión de energía similar a una batería, pero se diferencia de esta última en que está diseñada para permitir el reabastecimiento continuo de los reactivos consumidos; para este caso los reactantes típicos utilizados en una celda de combustible son hidrógeno en el lado del ánodo y oxígeno en el lado del cátodo. La exergía, término introducido por Rant en 1956, se define como la porción de energía que puede ser transformada en trabajo mecánico, la parte restante, sin utilidad práctica, recibe el nombre de anergía. La exergía es entonces la

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energía que efectivamente será útil para la vida y el desenvolvimiento de la sociedad, la anergía es desperdicio de energía que producirá un aumento de entropía o del desorden del universo, lo que conducirá a su muerte térmica. La exergía es la medida cuantitativa de la máxima cantidad de trabajo que puede obtenerse de un desequilibrio entre un sistema físico y el ambiente que lo rodea, o entorno; determina de forma cuantitativa el valor termodinámico de cualquier recurso y permite analizar rigurosamente el desperdicio de los recursos en las actividades de la sociedad, estableciendo pautas cuantitativas para su ahorro y uso eficiente. El mayor contenido de exergía, en un determinado tipo de energía, será lo más valioso desde el punto de vista tecnológico y económico.

PROBLEMÁTICA A ABORDAR

1, 3, 4, 5, 9, 13, 17

La energía es fundamental para posibilitar la vida de la humanidad, las sociedades la requieren prioritariamente para sustentar el modo de vida de miles de millones de personas que demandan una calidad y expectativas de vida acorde con el desarrollo alcanzado por la humanidad. La situación energética mundial es crítica actualmente, con gravísimos problemas de contaminación, cambio climático, conflictos internacionales motivados por el acceso a los recursos, y agotamiento de combustibles fósiles. El uso de los tradicionales vectores energéticos, basados en combustibles fósiles, para la generación de energía, ha venido generando a lo largo del tiempo impactos al medio ambiente constituyéndose en el principal causante de la emisión de gases de efecto invernadero (COx, NOx, SOx), responsables del efecto de calentamiento global que sufre nuestro planeta. Además, la dramática disminución de las reservas mundiales de petróleo llevará en pocos años, si no se encuentra una solución, a una crisis energética sin precedentes que obligará a cambiar drásticamente el actual modo de vida. Por esto es necesario a nivel mundial y en nuestro país que se implementen nuevas medidas políticas,

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tecnológicas y ambientales; para lograr así la producción de energía limpia, eficiente, confiable y con bajas emisiones de carbono, haciendo que el proceso de cambio de explotación de los recursos sea sostenible. Dentro de estas medidas está el uso de energías renovables, como el aprovechamiento de la energía solar tanto en base a energía térmica concentrada, como también, con paneles fotovoltaicos; la radiación solar que recibe la tierra en 10 días supera la cantidad de energía acumulada de las reservas de combustible fósiles estimadas en todo nuestro planeta. La ubicación del Ecuador favorece totalmente este aprovechamiento puesto que el valor medio de radiación anual es de los mas altos del mundo, igualmente se esta incursionando, en nuestro país, en otra fuente de energía renovable, la eólica. La energía solar y eólica ofrecen grandes ventajas, lastimosamente estas energía no son continuas, la radiación solar que incide sobre los paneles y los vientos que mueven las turbinas eólicas no son permanentes, por lo que cuando hay disponibilidad se requiere almacenar la energía. Normalmente el almacenamiento de esta energía se lo realiza en acumuladores de electricidad o baterías que contienen metales pesados que son sustancias contaminantes y nocivas que representan un peligro potencial para la salud y el medio ambiente, siendo necesario usar métodos eficientes, limpios y sostenibles de almacenamiento y posterior uso en la generación de energía. En la actualidad, el modo más aceptado, eficiente y eficaz de almacenamiento y posterior uso de energía es mediante el hidrógeno. Otra forma de energía renovable es la procedente de las pequeñas centrales hidroeléctricas (potencia menor a 20MW), en este caso es importante indicar que, en horas en que existe muy poca demanda de energía, además del desperdicio de energía, se producen pérdidas considerables de eficiencia y problemas mecánicos de cavitación y golpe de ariete, por la regulación para caudales bajos, lo que provoca desgaste y disminución de la vida útil de los equipos mecánicos. Se solucionaría este problema de regulación, en horas de baja demanda, manteniendo la carga constante y almacenando la energía, por ejemplo, mediante el hidrógeno.

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Normalmente la generación de energía eléctrica es centralizada, es decir se genera energía eléctrica en centrales de pequeña, mediana y gran potencia, para luego transportar y distribuir esta energía, por ejemplo por el sistema nacional interconectado de nuestro país. En el transporte y distribución de energía eléctrica se producen pérdidas considerables, que pueden ser evitadas si se dispone de generación local, es decir a una distancia muy corta de donde será utilizada. Una alternativa actual que busca solucionar esta problemática de la humanidad es el empleo de un nuevo vector energético, el hidrógeno, como una fuente potencial de energía renovable, la cual es clave para evitar aún más el deterioro de nuestro medio ambiente, sea que se lo utilice en procesos de combustión o para generar energía eléctrica en las pilas de combustible. Todo indica que el futuro de la energía pasa por hidrógeno, el combustible más limpio que existe, es versátil y muy eficaz, un combustible revolucionario, ya que transformará las relaciones sociales y económicas en todo el mundo, también supone una esperanza en la conquista de una economía energética sostenida. Las ventajas de la utilización del hidrógeno como carburante son patentes, es una fuente de energía abundante y su combustión sólo origina vapor de agua y calor, además de ser un sistema energético no contaminante y silencioso. Además, en las pilas de combustible, el hidrógeno puede producir electricidad con una gran eficiencia (alta exergía) y teniendo como único residuo agua pura. Como se indicó el mejor método de almacenamiento de energía es mediante el hidrógeno, siendo necesario que la generación sea descentralizada, produciendo localmente el hidrógeno que se necesite en módulos relativamente pequeños. Estas tecnologías tienen una amplia aplicación en diferentes órdenes del quehacer humano, a nivel doméstico, en la transportación y a nivel industrial, por lo que la asimilación, transferencia, adaptación y generación de estas tecnologías es de una singular importancia en nuestro país y en todo el planeta. Indudablemente que existen inconvenientes en el uso del hidrógeno como nuevo vector energético, entre los más importantes hay que señalar

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que es un gas muy inflamable y que serían muy costosos los sistemas para su aprovechamiento. Sin embargo justamente ese es el papel de la investigación tecnológica: dar solución a estos problemas para obtener sistemas seguros y a precios accesible, basta mencionar el ejemplo de los aviones que utilizan un combustible sumamente inflamable y en la actualidad son el medio de transporte más seguro; o, el caso de los teléfonos celulares, que inicialmente tenían precios inalcanzables y en la actualidad pueden ser adquiridos a costo accesible para la mayoría de la sociedad.

METODOLOGÍA Y HERRAMIENTAS Existen experiencias anteriores de investigaciones científicas aplicadas, innovaciones y prototipos desarrollados en la Universidad proponente de este proyecto, varias de ellas de autoría del Profesor Tutor de este trabajo (no se han incluido en la referencia bibliográfica por las condiciones del Concurso, pero que pueden ser verificadas en cualquier momento), en la línea del aprovechamiento del hidrógeno como vector energético, que permiten plantear la hipótesis: que es posible desarrollar células sostenibles H2EXERGÍA, para el aprovechamiento del hidrógeno como vector energético, generado a partir de energía solar y así cumplir con los objetivos general y específicos propuestos que permitirán dar una solución a la problemática planteada en el punto anterior y poder aportar en la dirección de una economía energética sostenida. La metodología y herramientas que se plantean para el cumplimiento de los objetivos y la solución de la problemática es la siguiente: 1. En el presente proyecto se presenta un diseño preliminar de la célula sostenible H2EXERGÍA que permitirá explicar e ilustrar la caracterización tecnológica fundamental de estos dispositivos (componentes, funcionamiento, etc.) y su viabilidad técnica y ambiental. 2. Realizar los diseños definitivos de las células sostenibles H2EXERGÍA y construir un prototipo que posibilite variar sus parámetros r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 63 ]


operacionales, instrumentar el prototipo y optimizarlo; este proceso se plantea realizarlo en doce meses. Para los diseños definitivos y la construcción del prototipo se utilizarán las experiencias, investigaciones científicas aplicadas, innovaciones y prototipos desarrollados anteriormente en la universidad proponente de este proyecto. Una vez construido el prototipo, se procederá a su optimización, la misma que se la realizará mediante la utilización de modelamiento matemático y simulación computacional; y principalmente generando una red neuronal con tecnologías de inteligencia artificial, consiguiendo conjuntos de entrenamiento en el prototipo debidamente instrumentado para el aprendizaje de la red. En caso de resultar este proyecto ganador del concurso, los diseños definitivos y la optimización del prototipo, se financiarán parcialmente con el dinero del premio correspondiente a nuestra universidad y facultad, pero será necesario buscar otras fuentes de financiamiento, públicas y/o privadas. 3. Se patentará el prototipo optimizado y se difundirán los resultados de la investigación en revistas científicas y tecnológicas nacionales e internacionales. 4. Paralelamente, se realizará un Proyecto de Factibilidad y Plan de Negocios para la implementación por etapas de una Empresa de Producción y Comercialización de las células sostenibles H2EXERGÍA, con capital privado y/o público, este proceso se podrá realizar en seis meses. 5. En caso de demostrarse la viabilidad financiera se procederá al emprendimiento, cuya implementación se supone en seis meses, es decir en un mínimo de dos años se podría producir en serie y comercializar las células sostenibles H2EXERGÍA.

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SOLUCIONES PROPUESTAS La solución propuesta ante la problemática expuesta, es el desarrollo de las células sostenibles H2EXERGÍA, como la indicada en la Figura 3, por lo que a continuación se presenta su diseño preliminar describiendo sus componentes, tecnología fundamental y funcionamiento.

Figura 3: Célula Sostenible H2EXERGÍA

En la Figura 4 se indican los componentes de la célula sostenible H2EXERGÍA.

Figura 4: Componente de la céula sostenible H2EXERGÍA

r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 65 ]


La célula sostenible H2EXERGÍA es un sistema autónomo y descentralizado que funciona con energía eléctrica producida a través de paneles solares parabólicos y orientables. Está conformada por un electrolizador que separará el hidrógeno y el oxígeno del agua líquida. Los gases se dirigen a un compresor compacto de jeringa, elevando la presión para su posterior almacenamiento en tanques de hidruros metálicos. El hidrógeno y el oxígeno almacenados alimentan la pila de combustible en la que se generará de una manera eficiente (con la mayor exergía posible) y limpia energía eléctrica. Todo el proceso será controlado por un controlador inteligente fuzzy (difuso). El panel solar es el primer medio, por el cual se transforma energía, mediante el efecto fotovoltaico. La luz solar que contiene fotones incide en una célula fotovoltaica, los cuales pasan a través de la misma, o bien son reflejados o absorbidos. La energía de los fotones absorbidos se transfiere a un electrón de la célula fotovoltaica generando electricidad, la misma que será conducida al electrolizador. El panel solar será parabólico lo que le da mayor eficiencia y tendrá los correspondientes servomotores que le posibilitarán orientarse y seguir la luz solar. El electrolizador propuesto, como se distingue en la Figura 5, está formado por tubos concéntricos separados capilarmente por una membrana polimérica, la misma que ayuda al proceso de electrólisis. Los tubos concéntricos están dispuestos en el interior de un cilindro de tal manera que se maximice la producción de hidrógeno haciendo más Figura 5: Planta y lateral de célula sostenible H2EXERGÍA eficiente el electrolizador. Los tubos concéntricos están dispuestos en el interior de un cilindro de tal manera que se maximice la producción de hidrógeno haciendo más eficiente el electrolizador.

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Los tubos internos, cátodos, están conectados a un distribuidor, el cual conduce al hidrógeno, producto de la separación, hacia el compresor de jeringa. El compresor de jeringa es un dispositivo compacto el cual es capaz de elevar la presión de los gases, por lo cual los gases generados por electrólisis son comprimidos para su posterior almacenamiento en tanques de hidruros metálicos. La pila de combustible, como se distingue en la Figura 5, es un dispositivo electroquímico que transforma la energía química del combustible en energía eléctrica de manera directa, su principio de funcionamiento se da por el intercambio de carga electrolítica entre una placa de ánodo y otra de cátodo por medio de una membrana polimérica que permite el paso sólo de protones. El combustible que utiliza es el hidrógeno, el cual reacciona con el oxígeno, produciendo vapor de agua y energía eléctrica en forma de corriente continua y calor. Para controlar automáticamente el funcionamiento de la célula sostenible H2EXERGÍA se utilizará un PLC (Controlador Lógico Programable). Los procesos que se realizan en el interior de la célula son complejos y en tiempo real, por lo cual el control convencional PID (Proporcional, integral y Derivativo) no puede ser aplicado, por lo que se programará en el PLC un control inteligente fuzzy (difuso), el mismo que es antropomórfico y robotizará la célula. Cabe indicar que como alternativa a los componentes desarrollados, de autoría propia, existen en el mercado: paneles solares, electrolizadores, compresores de jeringa, tanques de hidruros metálicos y pilas de combustibles que pueden ser ensamblados en el equipo.

VIABILIDAD

6, 7, 8, 9, 10

Debido a la serie de efectos causados al ambiente, para 1987 en la Comisión Mundial para el Medio Ambiente y Desarrollo, se presentó el informe “Nuestro

r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 67 ]


Futuro Común”, definiendo el término Desarrollo Sostenible como: Proceso de cambio en el cual la explotación de los recursos, la orientación de la evolución tecnológica y la modificación de las instituciones están acordes y acrecientan el potencial actual y futuro para satisfacer las necesidades y aspiraciones humanas. El sistema planteado que considera la aplicación de energías renovables, como la energía solar y el hidrógeno como vector energético convierte a este proyecto en una solución viable, pues en su mayoría los impactos ambientales son positivos, como se detallan en la Tabla 1. Factor Ambiental

Impacto Ambiental SIGNO

INTENSIDAD

EXTENSIÓN

RECUPERACIÓN

Atmósfera

+

Alta

Puntual

NA

Contribución a la disminución de gases efecto invernadero.

Agua

+

Baja

Puntual

NA

Disminución lluvia ácida.

Suelo

+

Baja

Puntual

NA

Disminución de contaminantes químicos en el suelo.

+

Baja

Puntual

NA

Reducción de la toxicidad y contaminantes en los ecosistemas.

NA

NA

NA

NA

Componente Biótico Ruido

Mitigable

Inicialmente demanda de inversión inicial fuerte, que se puede amortiguar a largo plazo, con mantenimiento a bajo costo.

Componente Socio-

+

Alta

Parcial

OBSERVACIÓN

Económico

Infraestructura y Estética

_

Baja

Puntual

Reversible

La instalación se realizaría en los techos de las edificaciones, generando un impacto visual y espacial para las personas que demanden de este espacio.

Salud y Seguridad

_

Baja

Puntual

Mitigables

El hidrógeno gaseoso es inflamable, pero tomando las medidas necesarias no existe riesgo de explosión.

NOTA: Signo (+: impacto positivo, -: impacto negativo). Intensidad: alta, media y baja. Extensión: puntual, parcial, medio, crítico. Recuperación: irrecuperable, reversible, mitigables, recuperables. NA: No aplica. Tabla 1: Impactos Ambientales del Proyecto

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Este sistema no afecta a los factores bióticos y abióticos, tampoco existen emisiones de ruido, residuos sólidos o líquidos que puedan contaminar el ambiente. Es evidente que el entorno visual se vería afectado debido a la instalación de la célula sostenible H2EXERGÍA, por lo que se propone instalarlo en los techos de las edificaciones, además la célula sustentable será pintada de un color amigable al ambiente que lo rodea, con el fin de mitigar los impactos visuales. Buenas Prácticas

Descripción de la medida

Manejo de derrames y fugas

Eliminar toda fuente de ignición. Evacuar la zona de peligro. Eliminar el vapor con agua pulverizada.

Manejo contra incendios

Evitar las llamas, no producir chispas y no fumar. Disponer de un extintor.

Medidas para el manejo adecuado al mover y cambiar los cilindros

Evitar que se pueda caer. Eliminar posibilidades de auto-ignición. Añadir un manual con las respectivas indicaciones. Los cilindros deben almacenarse fuera y lejos de puertas, ventanas, y construcciones de toma de aire. Almacenamiento en instalaciones especialmente diseñadas.

Medida de almacenamiento espacial

Medio de Verificación Sensores de presión y temperatura

Visual por personal capacitado

Consultado con Higiene Industrial, el Grupo de Seguridad y Grupo de Gestión de Riesgo

Los cilindros deben estar protegidos contra el calor, atmósfera corrosiva, la lluvia, la acumulación de luz solar directa. El área de almacenamiento debe de fácil acceso. Evitar que los cilindros se puedan caer asegurándolos con dispositivos aprobados por las normas de seguridad.

Visual. Personal capacitado

El hidrógeno debe estar separado de gases oxidantes al menos a 6 m y con una barrera de fuego de 1,5 m de altura. Tener una ventilación adecuada para manejar la mayor fuga de hidrógeno anticipada o derrame. Medidas de ventilación y alarmas

El sistema de alarma debe programarse para que suene cuando la concentración de hidrógeno alcanza el 30% del límite inferior de inflamabilidad. Los sensores deben ser colocados inmediatamente por encima del punto de fuga esperada.

Verificación del personal técnico

La alarma debe calibrarse anualmente o dependiendo del riesgo. Tabla 2: IMedidas de Manejo Ambiental aplicadas al uso de Cilindros de Almacenamiento de gas Hidrógeno

r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 69 ]


Con respecto a la salud y seguridad, se deben tomar todas las medidas que permitan operar al sistema de manera segura, de manera particular a los cilindros de almacenamiento de gas hidrógeno, las mismas que se mencionan en la tabla 2. Entre las ventajas del hidrógeno como vector energético se pueden enumerar las siguientes: no es cancerígeno, no es tóxico, no produce productos de combustión peligrosos, no es contaminante, tiene un contenido de energía equivalente a 0.34 litros de petróleo por metro cúbico, no se autoinflama, no es radioactivo, no se descompone, es mucho más liviano que el aire y se disipa rápidamente en el mismo. A continuación se presentan algunas fortalezas, oportunidades, debilidades y amenazas del proyecto. (FODA). Como fortalezas del proyecto se han identificado: El conocimiento y desarrollo técnico para implementar este tipo de sistema de una fuente renovable como la fotovoltaica y libre de emisiones, lo que hace a la célula H2EXERGÍA sostenible, que la producción de energía será local y descentralizada, que se suplirá energía en momentos de mayor demanda, para disminuir el consumo de energía eléctrica proporcionada por la red, y cuando el suministro eléctrico decaiga; y, el conocimiento sobre las políticas actuales del Gobierno Nacional referente al manejo y gestión integral de la biodiversidad y los recursos naturales. Como oportunidades se tienen: El desarrollo de proyectos con energía renovable, impulsados por el Gobierno Nacional, el poder diversificar la generación de la energía producida por combustibles fósiles a energías renovables, cambiando de esta forma la matriz energética de nuestro país, la conservación del medio ambiente, la creación de nuevas plazas de trabajo especializado y capacitación del personal, la implementación del sistema propuesto, en el que se pueda producir el propio combustible necesario para abastecer localmente, sin necesidad de transportarlo, la implementación de sistemas más eficientes, ya que el hidrógeno tiene un potencial energético tres veces mayor que la gasolina y a la vez es más económico a largo plazo; y, asegurar el acceso universal a la red eléctrica a las poblaciones más apartadas. Como debilidades se pueden mencionar: la escasez de proyectos ejecutados, el bajo desarrollo tecnológico que ha creado dependencia tecnológica internacional y una inversión inicial alta. [ 70 ] P R E M I O O D E B R E C H T 2 013


Como amenazas al Proyecto se han identificado: Que no exista el apoyo de instituciones públicas y/o privadas, necesario para que pueda desarrollarse este Proyecto. En el ámbito legal es necesario indicar que el desarrollo de fuentes energéticas renovables que contribuyan a crear un modelo sustentable de generación de energía eléctrica está garantizado por la Constitución del Ecuador de 2008, la cual establece en su Art. 413 que “El Estado promoverá la eficiencia energética, el desarrollo y uso de prácticas y tecnologías ambientalmente limpias y sanas, así como de energías renovables, diversificadas, de bajo impacto y que no pongan en riesgo la soberanía alimentaria, el equilibrio ecológico de los ecosistemas ni el derecho al agua.” El Reglamento General de la Ley de Régimen del Sector Eléctrico en su Art.63 indica que el Estado fomentará el desarrollo y uso de los recursos energéticos no convencionales a través de los organismos públicos, la banca de desarrollo, las universidades y las instituciones privadas. Además el Consejo Nacional de Electricidad, CONELEC asignará fondos a proyectos de electrificación rural a base de recursos energéticos no convencionales tales como energía solar, eólica, geotérmica, biomasa y otras de similares características. Se considerarán tarifas preferenciales para la generación eléctrica a partir de recursos renovables, las cuales competirán con la generación tradicional. El Código Orgánico de la Producción, Comercio e Inversión publicado en el Registro Oficial N°. 351 del 29/12/2010, en sus Artículos 233, 234, 235 establece la implementación de procesos productivos que sustituyan gradualmente su tecnología a tecnologías más limpias, con un manejo sustentable y valoración adecuada de los recursos naturales. De la misma manera, se otorgarán preferencias a la iniciativa privada y a la economía popular para la prestación del servicio público de energía eléctrica, cuando la demanda no pueda ser cubierta por empresas públicas. Por lo tanto, por lo expuesto, después de haber realizado el análisis de impactos ambientales, exponiendo sus ventajas y desventajas y las del ámbito legal, se afirma que el sistema es viable ambiental y legalmente, en su totalidad.

r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 71 ]


CONCLUSIONES •

Con el análisis, síntesis y discusión presentada en este Proyecto se ha demostrado la viabilidad técnica, ambiental y legal para desarrollar células sostenibles H2EXERGÍA por lo que se justifica: realizar investigación tecnológica, aplicar, innovar y difundir en el Ecuador el uso del hidrógeno como vector energético.

El aprovechamiento del hidrógeno como vector energético aportará significativamente a la transformación de la matriz energética en nuestro país, en concordancia con las políticas estatales.

Se ha desarrollado una metodología e indicado las herramientas que posibilitarán la aplicación y comercialización de células sostenibles H2EXERGÍA en el Ecuador.

En caso de contar con el apoyo de capital privado y/o público se podrán realizar proyectos de emprendimiento para producir y comercializar las células sostenibles H2EXERGÍA.

CONSIDERACIONES FINALES Tomando en cuenta lo presentado en este Proyecto, analizando las fortalezas, amenazas, debilidades y oportunidades, sintetizando la mayoría de aspectos positivos, como son: el apoyo del gobierno respecto a la producción de energías alternativas, la posibilidad de generar energía eléctrica localmente, conservación del medio ambiente, diversificar la matriz energética, creación de plantas de trabajo, suplir de energía eléctrica en los momentos de mayor demanda, la oportunidad de expandir y mejorar el sistema en un futuro, por lo que se recomienda apoyar investigaciones y emprendimientos sobre la implementación de este tipo de sistemas renovables en el Ecuador y Latinoamérica.

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"VIVIENDA SUSTENTABLE Y PARTICIPACIÓN COMUNITARIA" Desarrollo Sostenible… Sociedad - Medio Ambiente – Economía Cultura Autores

César Prado Claudio Saa César Sánchez

Orientador

Mgs. Alexandra Moncayo Universidad Técnica Particular de Loja Arquitectura 3º y 5º año

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L

a industria de la construcción absorbe el 50% de todos los recursos mundiales, lo que la convierte en la actividad menos sostenible del planeta. Los primeros trastornos medioambientales producidos por las prácticas constructivas actuales harán su aparición en las ciudades; es en ellas donde se sentirán antes los efectos como la contaminación, la falta de alimentos, la escasez de energía, o los problemas de salud debido a la contaminación del agua. Las ciudades son un abanico de impactos ambientales que generan una enorme cantidad de residuos. La desfragmentación de los ecosistemas, promueven una devastadora e incontrolada forma de habitar en un medio. Para mitigar la cantidad de impactos, proponemos un diseño de viviendas que provoquen el menor impacto ambiental, que estén sujetas a principios fundamentales de la sostenibilidad como son: Sociedad, Medio ambiente, Economía y Cultura, que genere desde su implantación ecosistemas amigables con los ecosistemas colindantes. Proponemos la Agricultura urbana para la sustentación de la comunidad; planteamos una visión inclusiva, participativa por parte de los habitantes. Recolectamos y purificamos las Aguas lluvias para ser distribuidas a sus habitantes. Tratamos las aguas residuales para luego ser reutilizadas en los sistema de riego de su agricultura; además utilizamos para la construcción de las viviendas materiales reciclables, reutilizables que provoquen menor contaminación ambiental.

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OBJETIVOS ObJETIVO GENERAL Diseñar un conjunto de viviendas comunitarias, aplicando las bases fundamentales de la Sostenibilidad de bajo impacto ambiental en un contexto de inclusión, participación y equidad comunitaria. ObJETIVOS ESPECÍFICOS •

Crear un diseño sistemático que se fundamente en las bases de un ecosistema y que este en estrecha relación con los ecosistemas colindantes.

Diseñar viviendas bajo principios bioclimáticos pasivos, tomando en cuenta el recorrido normal del sol, solsticios, equinoccios, materialidad, ventilación cruzada, que propicie confort y habitabilidad.

Sustentar el consumo de agua a través de la recolección de aguas lluvias dándole un proceso de purificación, tratamiento de aguas residuales, reutilización y cuidado consciente.

Incorporar el manejo de agricultura urbana, para crear un asentamiento humano sostenible, integrando diseño, ecología y paisaje para el sustento diario de la comunidad.

Crear un diseño usando materiales que no perjudiquen el medio ambiente y que busquen un equilibrio con la naturaleza, manteniendo la cultura e identidad del lugar.

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Arquitectura Sostenible La Arquitectura Sostenible es aquella que satisface las necesidades de sus ocupantes, en cualquier momento y lugar, sin por ello poner en riesgo el bienestar y el desarrollo de las generaciones futuras. •

Garantiza el máximo nivel de bienestar, desarrollo de los ciudadanos.

Posibilita el mayor grado de bienestar y desarrollo de las generaciones venideras.

Se integra con los ciclos vitales de la naturaleza.

Busca aprovechar los recursos naturales minimizando el impacto ambiental de las construcciones sobre el ambiente natural y sobre los habitantes.

Es eficiente en cuanto al consumo de energía.

Componentes

Figura 1 Desarrollo mundial antes de 1987

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Figura 2 Desarrollo mundial después de 1987. (Comisión de Brundtland)

Figura3 Visión desarrollo mundial actualmente


Los cinco pilares en los que se fundamenta la arquitectura Sostenible. (Según Luis de Garrido) 1. Optimización de los recursos y materiales. 2. Disminución del consumo energético y fomento de energías renovables. 3. Disminución de residuos y emisiones. 4. Disminución del mantenimiento, explotación y uso de los edificios. 5. Aumento de la calidad de vida de los ocupantes.

Ubicación Loja- Barrio Chontacruz- Sector Las Rosas

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Entorno Artificial En el sector existe una cantidad de viviendas de tipo tradicional, para el proyecto se tomó como referencia las mismas desde una concepción contemporanea, para mantener la identidad arquitectónica, materialidad y tradición del lugar; el portal como patrón de diseño, que congrega, reúne y permite el encuentro comunitario.

Entorno natural

clima •

Temperatura media de 16.3 ºC. Vientos de 0.9 a 3.0 m/s.

Lluvia anual de 900 mm (900 litros por m2). A 4º de latitud sur.

Al Sur de la Región Interandina (Sierra) Sudamérica. A 2100 msnm.

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Soleamiento y Vientos

Esquema: Soleamiento, Vientos, Ventilación Cruzada, Solsticios- Equinoccios

Ecosistema- Síntesis El proyecto se fundamenta en un ecosistema, compuesto por tres elementos fundamentales como son: Elementos vivos (los vegetales, animales, y el hombre); no-vivos (minerales, agua suelo) flujos de energía (el sol). Para que funcione un ecosistema es necesario el tercer componente, sin esta fuente de energía no puede coexistir.

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Implantación General La propuesta de implantación se basa en la fusión de los 3 elementos: Elementos vivos (representado por la producción agrícola, el hombre y el medio natural), no vivos (las viviendas y toda la construcción) y la fuente de energía (la plaza como el corazón del proyecto, el punto de encuentro, energía comunitaria, que vincula y fortalece a la comunidad), es el componente generador del desarrollo sostenible. En el caso de un ecosistema decíamos que, “no puede existir si no hay la fuente de energía” (el sol); en el caso del proyecto, no puede existir desarrollo sostenible si no hay una fuente energía, fuerza humana que en comunidad genere su autodesarrollo, por esta razón proponemos la plaza como creadora de atractores (basado en la teoría de Edward Lorenz) en la que la sociedad interactúe íntegramente. Espacios como: el portal entre las viviendas como antesala de la plaza; la plaza que además de lugar de encuentro es un espacio deportivo, servirá también para hacer las ferias libres en donde sus habitantes exponen sus productos, agrícolas y artesanales; se fortalece esta actividad mediante la ubicación de mobiliario urbano generador de la interacción social.

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Planos: Plantas, Fachadas, Cortes

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Planos Unidades de Viviendas: Plantas, Fachadas, Cortes,

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En cuanto a la Sociedad Atractores comunitarios “Un espacio público es bueno cuando en él tienen lugar muchas actividades no indispensables, cuando la gente sale al espacio público como un fin así mismo, a disfrutarlo”… Jan Gehl. No nos serviría de nada si a la gente que estamos proyectando la vivienda sustentable no conoce su significado o hayan reflexionado sobre el impacto de las actividades humanas en el planeta. Para lograr este fin usamos elementos como: columnas hinchadas ubicadas en lugares estratégicos nos servirá para dirigir y atraer a los habitantes hacia un lugar de encuentro en la plaza; piedras agrupadas en forma circular las personas optan por sentarse en ellas para conversar, jugar, descansar, tocar guitarra, etc. Practicando las tradiciones; Piedras que forman espacios deportivos en donde jugarán niños, jóvenes. Se pretende que la población interactúe, comparta, se integre y reflexionen de lo importante que es vivir en comunidad alcanzando un desarrollo colectivo; si se logra este objetivo es muy fácil obtener resultados en cuanto al resto de producción ya sea agrícola, artesanal, etc. Pues se ha creado vínculos comunitarios a través de la plaza.

Columnas hinchadas

La calle como espacio deportivo de los niños

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En cuanto al Medio Ambiente Bioclimática El emplazamiento de las viviendas por su distribución presentan la creación de varios ecosistemas amigables con los ecosistemas colindantes; mientras más ecosistemas se pueda crear en el terreno menor impacto se producirá a los ecosistemas vecinos. Los cultivos ayudan a crear ecosistemas. Se tomó en cuenta lo siguiente: •

El emplazamiento se relacionó directamente con el ecosistema. Asentándonos por la topografía menos conflictiva.

Uno de los objetivos fue reducir ese impacto ambiental, ya que todo asentamiento o intervención humana produce un impacto ambiental

Para reducir los impactos ambientales se realizó un estudio de los componentes de ese ecosistema. (Estudio del componente ecológico, estudio del lugar).

Acondicionamiento Térmico Debido a que las condiciones climáticas del sitio no son extremas 16.3ºC, no se pretendió proponen Principios de Arquitectura Bioclimática como: muro trombe, efecto invernadero o elementos que capten calor); lo que se consideró es la correcta orientación tomando en cuenta, solsticios, equinoccios y dirección

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de los vientos. Se propone crear un aislamiento térmico con el clima exterior de las viviendas. La composición de sus paredes (porosidad) a través de paneles ecológicos servirán como aislante.

En cuanto a la Economía La sociedad de esta comunidad se podrá sustentar económicamente a través de la Agricultura Urbana, con conciencia clara de la relación y respeto de los ecosistemas colindantes que maneja cultivos propios de la cultura Lojana. Por la composición del terreno se puede cultivar, (plantas aromáticas, legumbres como habas frijoles, calabazas como melón, hortalizas, cultivos de secano como el maíz, papa, cultivos bajo plástico). Además de la permacultura y árboles frutales anaerobios La permacultura Es una filosofía y una manera de usar la tierra, que combina microclimas, plantas anuales y perennes, animales, suelos, uso del agua y necesidades humanas, para crear comunidades productivas y cohesionadas. El objetivo es crear sistemas que sean ecológicamente sanos y económicamente viables, que produzcan lo necesario para satisfacer sus propias necesidades, que no exploten sus propios recursos o los contaminen y que por tanto sean sostenibles a largo plazo, en la ciudad o en el campo, y en el menor espacio posible.

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Árboles frutales anaerobios Los árboles frutales anaerobios se alimentan de aguas residuales, nos ayudan con el tratamiento de estas a través de las bacterias anaerobias, estas bacterias no utilizan oxígeno en su metabolismo (Para algunas de ellas es tóxico).

Esquema: Agricultura Urbana: Permacultura, Árboles frutales Anaerobios Cultivos de, Bambú

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Almacenamiento y tratamiento de Aguas lluvias La recolección de aguas lluvias se hace a través de las cubiertas y se deposita en 4 tanques impermeabilizados de 150m3. Sabemos que la lluvia anual es de 900 mm (900 litros por metro cuadrado), antecedente que nos ayuda a entender que existen épocas de sequía en las cuales debemos reciclar el agua para consumo y riego. Los tanques constan de filtración, floculación, cloración, almacenamiento y distribución; Luego de ser utilizada se le da un tratamiento para ser desechada. (Los detalles ver en los gráficos siguientes). Almacenamiento de Aguas Lluvias y Purificación

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Tratamiento de Aguas Residuales- Ă rboles frutales anaerobios.

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Sistema Constructivo y Materiales En el proyecto se aplica las cuatro erres: reciclar, para la elaboración del panel usamos materiales reciclados; reutilizar, la descomposición de este panel se puede volver a utilizar; reducir, el proceso de elaboración del panel reduce el consumo de energía y la cuarta rehabilitar que es la última que se ha añadido, ya que ahora es imprescindible reparar los daños que ha causado la contaminación, sobre todo en las ciudades. Es por esta razón que el proyecto se enfoca en reducir el impacto en la ciudad, reparando los ecosistemas. Panel Ecológico Un panel elaborado con papel, restos de plástico, y una pequeña porción de cemento.

Cortamos en pedazos pequeños todo el papel que será usado como materia prima.

Se coloca en un recipiente con suficiente agua y se lo deja remojar por una noche. Luego sacamos el papel del agua de remojo.

Cernimos el papel para retirarle el exceso de agua.

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Finalmente se pone en un recipiente, donde se lo mezcla con los residuos sólidos (vidrios y plásticos pequeños) y con una pequeña cantidad de cemento para darle consistencia. Cuando la masa queda uniforme se coloca en moldes y se deja secar.

El enlucido también es ecológico. Se utiliza la misma mezcla con la que se fabricaron los paneles, pero sin colocarle los restos de plástico y vidrio.

El Bambú o Guadúa ¿Porque La guadúa y no el acero? La guadúa es acero vegetal. “La guadúa no solo es sismo resistente sino sismo indiferente”. La estructura del proyecto es de guadúa, formando un concepto de sustentabilidad en donde la una depende de la otra, en la estructura cada una de sus piezas es indispensable Ejemplo comparativo: Cortar un árbol no es lo mismo que cortar una guadúa, la guadúa es sustentable por su reproducción asombrosa. Sembramos, en 2 terrenos de 10 ha cada uno (100 000 m2):

Una plántula de cedro

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Una plántula de guadúa


Al cabo de 20 o más años, regresamos a ver las dos plantitas…y Observamos con Asombro!!!!!!!

El árbol de cedrón

El mar de guaduas

Balance del cultivo iniciado hace 20 años… • EL ÁRBOL DE CEDRO 94 m3 De materia bruta para aprovechamiento En los 20 años llegó, a 30 m de altura y a 2 metros de diámetro. • LAS GUADÚAS 10 000 m3 De materia bruta para aprovechamiento En cada m2 hay dos guadúas maduras, es decir 200 000 culmos. Aprovechamos el 50 % y estimamos 10 culmos de 6m por c/m3

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Detalles Constructivos

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Iluminación Foco de Agua (mejorado)

La iluminación consiste en lámparas construidas sólo con una botella de plástico, agua y un poco de cloro. (Inventado por Alfredo Moser). El invento sólo requiere llenar una botella grande con agua limpia, dos tapas de cloro, y un frasco vacío de rollo de fotografía que se coloca sobre la taparrosca de la botella. Exponiendo la botella al sol, el agua clorada comienza a irradiar luz. Estos económicos focos pueden instalarse fácilmente en casas perforando sus techos de lámina o cualquier material de que estén fabricados, de tal forma que los rayos del sol caigan sobre la tapa cubierta con el frasco del rollo de fotografía, de tal manera que en el interior de la habitación habrá luz suficiente. El resultado es una iluminación equivalente a una lámpara de 60 Watts.

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Perspectiva

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Conclusiones Finalizado el proyecto surgen consideraciones importantes traídas desde el análisis como de la práctica realizada, por tratarse de un proyecto que promueve la Sostenibilidad. •

Es un proyecto que enfrenta los problemas actuales de Mayor Impacto Ambiental, y por tal razón los reduce, basándose en principios básicos de Sostenibilidad.

El proyecto hace énfasis al ecosistema, por ser el componente básico del Medio Ambiente ya que nos enseña a ser más conscientes con el planeta y su problema actual de contaminación.

Se aplica conocimientos de Arquitectura Bioclimática Pasiva, para no hacer uso de aparatos mecánicos que generen contaminación.

Se analiza el ciclo normal del agua, para hacer un uso consciente de la misma.

Se plantea la agricultura urbana como solución al déficit de alimentos en las ciudades.

Rescata la cultura y tradición del lugar por tratarse de la identidad que genera desarrollo local.

Estas consideraciones se dan por cuanto aquí se exponen los recursos en general con sus capacidades y potencial iniciales, proponiendo soluciones para su aplicación, para concluir sería necesario valorar primeramente experiencias en la arquitectura local.

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Diseño de sistema para el tratamiento de agua residual emitido por camaroneras aplicando Zeolita, control y monitoreo del nivel de pH Autores

Leonela Del Rocío De La A. María Gabriela Franco Mauricio Moreira

Orientador

Ing. Sendey Vera Universidad Estatal Península de Santa Elena Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones 5º año

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A

ctualmente las Zeolitas se usan exitosamente en el tratamiento de aguas negras y residuales. Las zeolitas son ampliamente utilizadas en la industria para la purificación del agua, como catalizadores, son minerales de origen volcánico, forman parte del grupo de silicatos (compuesto de aluminio y silicio), cuya estructura atómica molecular produce redes de canales microscópicos interconectados entre si lo que permite la circulación del agua entre ellos. El agua es uno de los recursos naturales hoy en día muy susceptible a la contaminación por innumerables químicos y sustancias utilizadas. Este proyecto propone el diseño de un sistema para el tratamiento de aguas residuales basado en Zeolitas y que consiste en el control de aplicación de reactivos, sedimentación, filtración, control de sólidos y eliminación de bacterias. A través de la recepción de aguas contaminadas desechadas por empresas camaroneras, se realiza el previo tratamiento del H2O, monitoreo y control del nivel de pH mediante determinadas fases, en el cual se aplican ciertas cantidades de reactivos químicos. La comuna Jambelí actualmente tiene el problema de contaminación de aguas residuales de las camaroneras que desembocan hacia el mar, estas contienen químicos desechados, que afecta, al medio ambiente y a la población. Este proyecto propone el diseño de un sistema para el tratamiento de aquellas aguas residuales.

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OBJETIVOS ObJETIVO GENERAL Diseñar un sistema de purificación con zeolita de las aguas residuales de laboratorios de larvas utilizando la herramienta LabVIEW para el control y monitoreo del nivel del pH del agua para reutilizarlas para el consumo de la población de la Zona Norte de La Provincia de Santa Elena (Jambelí). ObJETIVOS ESPECÍFICOS •

Identificar las diferentes etapas del purificador de agua.

Diseñar interfaz para recolección de datos por medio de los tipos de sensores.

Diseñar el sistema de control que permita manipular la cantidad de flujo del líquido que va a causar las reacciones con el agua tratada.

Diseñar la programación grafica de la simulación de eventos que ocurren por cada etapa de procesos de purificación del agua aplicando LabVIEW.

Identificación de los tipos de Hardware a utilizar en una implementación práctica en la cual se consideran los parámetros y características de cada dispositivo para el diseño de purificador de agua.

Diseño del sistema purificador de agua y dosificación de la Zeolita aplicando programación gráfica para controlar y monitoreo del nivel de pH en cada proceso de la purificación.

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ALCANCE Este proyecto tiene como alcance reducir las sustancia tóxicas que desechan las camaroneras y que están ubicadas en las cercanías de la población de Jambelí, en la Provincia de Santa Elena, la dimensión aproximada del volumen del agua a tratar es de unos 60 metros cúbicos. La dimensiones de los tanques y reservorios y los equipos de medición, se incrementa en la medida de la cantidad de volumen de líquido a tratar, se puede aplicar el sistema en los diferentes sectores de la provincia con el mismo o similar problema para la reutilización del agua.

FUNDAMENTO TEÓRICO El agua de las piscinas camaroneras debe estar en condiciones aceptables para que pueda realizarse cualquier tipo de actividad con la misma, es así que debe cumplir con condiciones físicas y químicas que regulen la contaminación inevitable que es producida por diferentes factores como el sol y la lluvia. El agua después de haber sido utilizada para los procesos de crías en las camaroneras, se la desecha y por lo general va a desembocar hacia los mares más cercanos causando así la contaminación del medio marítimo, se pretende que esta agua en vez de ser desechada y cause contaminación, sea reutilizada con el propósito de contribuir con otros fines como la agricultura. En el purificador para el tratamiento de aguas residuales se va a utilizar el mineral aluminosilicato microporoso más conocido como zeolita ya que este mineral tiene propiedades altamente cristalinas en sus poros que al realizar su función da como resultado un líquido más transparente y limpio, la zeolita que se va a utilizar varía dependiendo del grado de contaminación del agua entre ellas tenemos la zeolita M1 malla 20/30 , zeolita M2 malla 10-20 , zeolita M3 malla 1/8-1/4. El pH en el agua en las [ 102 ] P R E M I O O D E B R E C H T 2 013


piscinas deberá ser el indicado según los estudios, el intervalo del pH deberá estar entre 6,5 y 8, si los valores del pH del agua son inferiores a 6.5 ó exceden de 8 al momento de aplicarle cloro, este no realizará su función, es así que cuando el agua no cumple con estas condiciones es desechada mediante tuberías hacia el mar. Para el sistema de control y monitoreo del purificador se utilizará LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) que es un herramienta con lenguaje de programación gráfico para el diseño de sistemas de adquisición de datos, instrumentación y control, interfaces de usuario mediante una consola interactiva basada en software. En este caso LabVIEW se utilizará para el monitoreo del nivel de pH del agua, y el monitoreo de la temperatura de la mezcla de agua y cloro hasta que se obtenga el resultado deseado del agua con el nivel del pH pueda utilizarse en el riego de sembríos e inclusive para consumo de la población.

DESARROLLO Durante el desarrollo se presentan etapas previas de la purificación de aguas residuales a base de zeolitas. 1. El ingreso del agua al sistema de purificación contiene un agua que ya ha sido eliminada sus desechos de mayor tamaño y ha pasado por una etapa de sedimentación, esta agua se la considera como agua bruta, proveniente de camaroneras ubicadas en la comuna Jambelí, esta agua puede contener alto contenido químico, nivel de pH no apto, materia orgánica e inorgánica. El agua bruta es almacenada en el primer tanque que luego va a hacer bombeada y enviada por tubería hacia el segundo tanque donde se realiza la disolución aplicando cierta cantidad de polímero. El polímero se lo va utilizar como disolvente para el proceso de purificación del agua, el cual tiene propiedades corrosivas razón por la que es almacenado en un tanque hecho de cemento, la tubería y la bomba que se utiliza para trasladar este químico son específicamente diseñadas para el polímero. La materia prima que se utiliza para su fabricación, el

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ácido clorhídrico (HCLO3) y el hidróxido de aluminio AL (OH)3 estas dos sustancias químicas se mantienen en el tanque a una temperatura adecuada, que mientras se la agita produce el policloruro de aluminio. La disolución se va a almacenar en un tercer tanque en el que al agua bruta se le va a añadir cierta cantidad de químico para eliminar olores, residuos. 2. La disolución de agua bruta y polímero, ahora pasará a través de las tuberías a someterse al siguiente proceso de purificación, la floculación. La floculación es el proceso químico mediante el cual, con la adición de sustancias denominadas floculantes, se agrupan las sustancias coloidales presentes en el agua, facilitando de esta forma su decantación y posterior filtrado. La disolución de agua bruta y químico ahora se almacenará en otro tanque en la que se aplica una dosis de policloruro de aluminio ALM (OH) NCLN.2-3H2HO, para reducir el volumen de lodos provenientes de la disolución. 3. Realizada la floculación el agua, se deben separar las partículas sólidas del agua donde se encuentran retenidas. Para resolver esto, se necesita de dos combinaciones que son: Sedimentación y filtración con zeolita. La sedimentación y la filtración deben considerarse como procesos complementarios para la purificación del agua. La sedimentación es el proceso mediante el cual se acumulan las partículas sólidas, que consiste en dejar reposar el agua en un contenedor para que los sólidos que posee la mezcla, se separen de las partículas más densas, se sitúan en el agua para que se dirijan al fondo del tanque de sedimentación. La filtración, en cambio va a separar aquellas partículas de una densidad próxima a la del agua, que son suspendidas por cualquier causa y, que por esto, no son removidas en la sedimentación. La zeolita es un sustrato filtrante de origen natural con grandes aplicaciones para la filtración de agua, su rendimiento es claramente superior a la obtención de filtros de carbón y arena. La zeolita posee una estructura a base de minerales volcánicos y minerales que funcionan como intercambio de iones, a su vez, poseen canales de minerales microporosos.

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En el intercambio de iones los canales absorben los elementos contaminantes del agua purificándola y filtrándola, utilizando los siguientes elementos para el proceso de filtrado con zeolita: Piedras de rio, zeolita, arena, carbón activado. Estos elementos son necesarios en el proceso de filtrado para la purificación de pH del agua. La zeolita equilibra el pH orgánico, para evitar la dispersión de iones ácidos y tiene un efecto antioxidante y estimulante. Se trata por tanto de un suplemento totalmente natural y no tóxico, ideal para uso seguro a largo plazo. El carbón activado es un término genérico que describe una familia de absorbentes carbonáceos altamente cristalinos y una porosidad interna altamente desarrollada. El carbón activado se utiliza en la extracción de metales, la purificación de tratamiento de aguas residuales, en filtros de purificación entre otros. La filtración, en cambio separa aquellas partículas de una densidad próxima a la del agua que son suspendidas por cualquier causa y, que por esto, no son removidas en la sedimentación. 4.En la etapa final después del proceso de filtrado con zeolita, el agua pasa a la etapa de cloración en donde se va a añadir unas dosis de cloro, para eliminar por completo los virus, bacterias, que no son eliminados en su totalidad en los procesos anteriores, los valores de cloro que se añadan al agua dependen del uso final que se le vaya a dar a la misma, en este caso se agregara un valor de cloro establecido entre 0.5-1 ppm, el Dicloro Cl2 se disuelve en agua, se hidroliza rápidamente para generar ácido hipocloroso y ácido clorhídrico.

Cl2 + H2O

HClO + HCl

En el caso de los hipocloritos, se produce la disociación de ambas sales de acuerdo a las ecuaciones:

NaClO + H2O

Ca (ClO)2 + 2H2O

NaOH + HClO Ca (OH)2 + 2HClO

Así pues, en cualquiera de los casos: cloro, hipoclorito sódico e hipocloritocálcico, se acaba formando ácido hipocloroso, que es realmente la especie desinfectante. El ácido hipocloroso es una molécula neutra, por lo cual le es más fácil penetrar la pared bacteriana y conseguir que estas sean destruidas.

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PURIFICACIÓN DEL AGUA Imagen del panel frontal de LabVIEW, en donde se aprecia el proceso de purificación. Los tanques con cada uno de los procesos por los que atraviesa el agua bruta.

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NIVEL DE DISOLUCIÓN

En este proceso realizamos la mezclas del AGUA BRUTA y el POLIMERO que va a servir para disolver las bacterias, cierta cantidad de líquidos se agregan hacia el tanque de las mezcla de disolución activándose posteriormente el agitador y obtener un volumen de los elementos, estos producirán una reacción química en las cuales quedarán sustancias que en el siguiente proceso serán recogidas. En el diagrama realizado en LabVIEW se representa una simulación del proceso en el que consiste en incrementar o disminuir el nivel de los tanques basado en lazos de operaciones matemáticas y el control de detención basado en comparadores, y las condiciones del Filp flop. Con este ícono vamos a utilizar retardo de tiempo para poder visualizar el nivel de llenado de los tanques. Este tanque contiene agua que ya ha sido tratada previamente y, que en estas han sido eliminados los residuos de mayor tamaño. Al abrir las válvulas y bombas del tanque de agua bruta este líquido es transferido hacia el tanque de mezcla bajo las siguientes condiciones de programación que son las operaciones de sumador y restador del circuito.

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En esta representación gráfica tenemos las condiciones necesarias para visualizar el flujo de líquidos a través de las tuberías.

Mediante la siguiente condición se procede a la detención, en esta etapa de procesos.

Existen varias opciones de reducción y tratamiento de este tipo de emisiones, en función de la fuente de la que proceden y de sus componentes. En general, las aguas brutas pueden llevar compuestos de materia química. En este proceso se accionaron agitador para reducción de químicos y tratamiento del agua bruta en el tanque de disolución. NIVEL DE FLOCULACIÓN A continuacion en esta etapa la representación gráfica del proceso muestra el tratamiento del agua, el cual consiste en hacer incrementar o disminuir el nivel del tanque basado en lazos de operaciones matemáticas mencionadas anteriormente y el control de detención que incluye comparadores, y las condiciones del Filp flop para que se visualice el flujo de líquido a través de las tuberías hacia la mezcla de disolución.

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Con este ícono vamos a utilizar retardo de tiempo para poder visualizar el nivel de llenado de los tanques para el siguiente proceso a realizar. En esta representación gráfica tenemos las condiciones para observar el flujo de líquidos a través de las tuberías hacia el tanque de mezcla de floculación.

En esta etapa se utiliza el agua del tanque de la mezcla de disolución mediante la activación de válvulas y bombas que van a permitir el paso del flujo del líquido. Se llena parcialmente al tanque de mezcla de floculación, que con la medición respectiva del pH se determina un volumen de líquido adecuado del poli cloruro que se va a aplicar para completar la mezcla en el tanque de floculación. ETAPA DE FILTRADO En esta etapa obtenemos la mezcla de floculación previamente ya realizada en la etapa de sedimentación y luego a la etapa de filtración, que pasa por distintos minerales como grafito, carbón activo, arena gruesa, arena fina para purificar el agua. Principalmente en este proceso tenemos el filtrado con el mineral de zeolita que actualmente es usado en el tratamiento y la purificación del agua.

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En esta última etapa el agua tratada con la zeolita se mezcla con una cantidad de cloro esto ocurre en el tanque de agua purificada, esto lo hace mediante el encendido de las electroválvulas y bombas y finalmente actúa el agitador para tener una mezcla uniforme del agua purificada. Obteniendo a la salida del proceso un nivel de pH adecuado, que es un nivel promedio de 7,0 cumpliendo con el estándar requerido para el consumo de la población.

Desarrollo con Arduino e interfaz LabVIEW® La implementación del diseño de este proyecto basado en la programación gráfica de LabVIEW se ha seleccionado los siguientes elementos, para lectura de nivel del tanque se deben utilizar sensores ultrasónicos SFR04 de distancia. Para la medición del valor del pH del agua se deben utilizar este tipo de sensor Sensolyt Sea/ SEA SE que permite la medición del pH además de otras características importantes del agua, y obtener el nivel de pH adecuado previos a normativas establecidas o estándares; en el caso que se requiera monitorear temperaturas se utiliza el sensor PT100 para determinar el rango de temperatura. Para las electroválvulas y bombas se van a utilizar 110 V por lo tanto se necesita una interfaz de fuerza para alimentar a estos dispositivos. Tanto las entradas de control como las salidas son manipuladas por la programación que es realizada en el Software de LabVIEW y el hardware Arduino Mega, esto involucra el uso de los toolkits de Arduino, su interface respectiva para el control, y el micro controlador respectivo para este proyecto.

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Panel Frontal y Programación del Purificador de Aguas Residuales

resultados El agua bruta que atraviesa el proceso de tratamiento de purificación en donde se aplica procesos químicos como la desinfección, floculación, sedimentación, filtración, cloración, se entrega como producto final un líquido vital que cumple con el estándar establecido; el nivel de pH estará en el rango permitido esto es un promedio de 7 útil para el consumo humano, también cumple con los objetivos propuestos para este proyecto, para el medio ambiente también tiene beneficio, al disminuir la contaminación que es producida por causa del desecho de estas aguas residuales.

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PROBLEMÁTICA A ABORDAR El agua contaminada y desechada de una camaronera puede ser útil si es tratada, el proyecto se trata de descontaminar el agua de desechos de una camaronera para que pueda ser útil para el consumo de la población cercana.

METODOLOGÍA Y HERRAMIENTAS En el proyecto se aplican métodos investigativos, cuantitativos que permiten que la propuesta de solución se desarrolle con bases tecnológicas, de tal manera que se pueda llegar al diseño del sistema. Los conocimientos obtenidos acerca del proceso de purificación se obtuvieron de investigaciones de los diferentes procesos de tratamiento de agua, con lo que se aclararon todas las características de los procesos. El diseño del sistema de purificación tiene etapas en las que en cada una de ellas se va a realizar una reacción química diferente que finalizará con la obtención del producto purificado. Como herramienta para la programación, control de procesos, y visualización de mediciones se utilizó LabVIEW, que consta de un panel frontal en donde se visualiza todo el proceso por el que atraviesa el agua bruta hasta que la misma llega al final del proceso obteniendo agua purificada, en el diagrama de bloques se realiza la programación del control del sistema de purificación. La intervención de los sensores en el diseño del sistema de purificación es fundamental, debido a que son estos los encargados de realizar las diferentes mediciones de las sustancias y arrojar datos con mínimo margen de error para que la sustancia pase al siguiente proceso con los niveles requeridos para la purificación.

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SOLUCIONES PROPUESTAS La visión de este proyecto es disminuir el impacto ambiental de la contaminación. Por tanto en el proceso del tratamiento del agua se utiliza la zeolita como elemento que contribuye al proceso ecológico del tratamiento de agua residual. Filtros para piscinas camaroneras: La zeolita natural se considera un medio ideal de filtración de piscinas, y está empezando a sustituir la arena como mejor alternativa para esta aplicación. Debido a su estructura extremadamente porosa, la zeolita natural es mucho más densa que la arena y por lo tanto necesita menos cantidad de zeolita para obtener el mismo efecto. Dada la capacidad de intercambio iónico, la zeolita tiene una ventaja añadida que es la eliminación de contaminantes que los filtros de tierras de diatomeas no pueden eliminar, como el amoníaco en disolución. Ventajas de la zeolita natural Los filtros de arena eliminan partículas de un tamaño de hasta 40 micras. Los filtros de zeolita eliminan partículas de hasta 4 micras que equivalen a la capacidad de filtración de la tierra de diatomeas. Las zeolitas eliminan iones de amoníaco en disolución por intercambio iónico, cosa que no es posible con la arena ni con la tierra de diatomeas. El amoníaco en disolución reacciona con el cloro para formar cloraminas que causan irritación ocular y malos olores. Las zeolitas necesitan menos ciclos de lavado que los filtros de arena y los ciclos son más cortos, lo que puede reducir en un 30% la cantidad de agua necesaria para el mantenimiento. Las zeolitas tienen una gran durabilidad y su vida útil es mucho más larga que la de la arena.

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Para la realización del presente proyecto se utilizó Arduino y el programa de LabVIEW, este es una plataforma y entorno de desarrollo para diseñar sistemas, con un lenguaje de programación visual gráfico. Recomendado para sistemas hardware y software de pruebas, control y diseño; simulado o real y embebido, pues acelera la productividad.

viabilidad Este proyecto es viable porque ayudaría a disminuir la contaminación del medio ambiente al no derramar contaminantes químicos hacia el mar, generados por camaroneras aledañas de la población. Además es factible el uso de la programación en LabVIEW para monitorear y controlar los niveles de pH del agua en cada etapa del tratamiento. Es rentable el desarrollo de este proyecto de purificación para un volumen aproximado de agua a tratar de 60 m3 en comparación con otros sistemas de purificación en el cual se utilizan otros tipos de elementos resulta ser más económico lo que plantea nuestro proyecto. Beneficiando a la comunidad, dándole otra opción de abastecerse de agua que no son de la red potable pública.

conclusiones •

El purificador reduce la contaminación que era causada por las aguas residuales que eran desechadas hacia el mar.

El proceso de purificación de agua residual a base de zeolita es más rentable que otros procesos de purificación.

El agua tratada tiene el nivel de pH dentro del rango permitido para el

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consumo humano, cumpliendo con las normativas, características organolépticas, microbiológicas y químicas estandarizadas. La purificación del agua residual da como resultado un líquido vital apto para el consumo de la población y otras aplicaciones. •

Para el purificador de aguas residuales se utilizó LabVIEW porque es el software más completo para procesos de control y automatización.

El manejo inadecuado del sistema de purificación influirá en el resultado final del agua tratada, de tal manera que si se aplican dosis que no sean las indicadas se corre el riesgo de tener un líquido vital con un pH diferente al permitido para el consumo y otras aplicaciones, para evitar esto se deben aplicar los valores que indique la interfaz de LabVIEW.

CONSIDERACIONES FINALES •

Utilizar dosis necesarias para el llenado de los tanques del agua bruta y de cada uno de las sustancias químicas que vayan a intervenir en el proceso de purificación, la cantidad de la sustancia será visualizada en el panel frontal de LabVIEW.

Realizar mantenimiento anual al sistema de purificación de agua, para evitar que se acumulen residuos en las tuberías.

Para este proyecto se debe tener cuidado en elegir los dispositivos, los sensores como las sustancia a utilizar, se deben evitar menores cantidades de ruido en las líneas para que los sensores no capten señales falsas y tener una lectura más cercana al valor real.

Para las etapas de salida del encendido de electroválvulas y bombas, el cableado de cada uno de los motores, debe estar bien estructurado para evitar problemas de contacto en el sistema de control y transferencia de datos.

En la programación gráfica se debe tener presente el tipo de hardware en el control y optimizar los toolkits de LabVIEW para cada parte del proceso.

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Referencias bibliográficas •

www.labrujula.com.ni/noticia/194

http://es.wikipedia.org/wiki/Zeolita

http://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/3379/1/T-ESPEL-0509.pdf

http://www.gedar.com/PDF/Piscina/GEDAR_Tratamiento_Quimico_agua_piscina.pdf

http://www.superrobotica.com/s320111.htm

http://www.ingecozs.com/pt100.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/PH-metro

Http://Www.Wtw.De/Es/Productos/En-Linea/Phorp/Sensores-Para-Phorp-Sensolytr.Html

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VIVIENDA SOSTENIBLE DE CAÑA GUADúA EN COMUNA LA ENTRADA-SANTA ELENA Autores

Miguel Suárez Linda Ordóñez

Orientador

Ing. Juan Garcés Universidad Estatal Península de Santa Elena Ingeniería Civil 5º año

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E

l proyecto considera el diseño de una vivienda familiar sostenible, de un piso en la comuna La Entrada, Norte de Santa Elena, la cual es una zona de fácil producción de la caña guadúa angustifolia, elemento estructural poco aprovechado en la actualidad, pero con características constructivas de alta efectividad. La vivienda será en base a estructura de albañilería reforzada con cañas guadúa, terminada interior y exteriormente con caña guadúa picada revestida de mortero y pintura, piso de madera y pisos interiores de baños con acabados de cerámica, revestimientos de muros de baños y cocina en cerámica, y artefactos sanitarios. Para el aprovechamiento de las aguas residuales se empleará un sistema de ahorro de agua que servirá para el riego y reutilización en inodoros. Todos estos factores implican que los materiales a usar sean considerados amigables con el medio ambiente, tanto por el ahorro y economía que representan sus elementos en los habitantes del sector.

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OBJETIVOS ObJETIVO GENERAL Diseñar una vivienda sostenible, sustentable y de bajo costo como alternativa de construcción a la tradicional. Con materiales renovables, como la caña guadúa en su mayor parte. ObJETIVOS ESPECÍFICOS •

Concientizar a la comunidad sobre la importancia de este tipo de construcciones, sobre todo en comunas que tengan al alcance materiales de construcción sostenibles como es la caña guadúa.

Diseñar viviendas sostenibles a bajo costo, con características de sismo-resistentes.

Optimizar el uso de recursos naturales en la construcción de viviendas sostenibles.

ALCANCE La situación actual de las construcciones en las poblaciones rurales del cantón Santa Elena de la provincia y el país, denota un alto índice de riesgo en cuanto a los materiales y sistemas de construcción utilizados, edificaciones que no cuentan con técnicas adecuadas de construcción, siendo precarias las condiciones en las que viven las poblaciones rurales de dicho cantón. No existiendo una planificación urbana ni infraestructura que asegure la calidad de vida a los pobladores, quienes a su vez viven en malas condiciones dando un uso ineficiente a los recursos, notándose en las viviendas hacinamiento a pesar de contar con espacios disponibles.

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Basándose en el diagnóstico a la población de 900 personas aproximadamente, el resultado fue que el 84% de las personas de la comuna La Entrada trabaja en actividades, cuyas culturas preponderantes son: Agricultura.- esta producción está relacionada con frutos como toronja, naranja, café, tagua, cade, caña guadñua, paja toquilla, y madera como: laurel, cedro, jigua y caimito. Pesca.- el 25% de los hombres trabajan acompañados por vecinos y familiares. En esta comuna, donde el nivel de vida de sus habitantes es de extrema pobreza, la inadecuada educación básica, los bajos ingresos, el desconocimiento del manejo de nuestras riquezas: pesquera, agrícola, artesanal, turística y el deficiente manejo ecológico que se le da al sector, son factores que han impedido el desarrollo integral de la comuna, razón por la cual se hace imprescindible el abordar esta problemática.

FUNDAMENTO TEÓRICO La caña guadúa es una gramínea, de rápido crecimiento, resistente, liviana y apta para múltiples usos, a la cual se le está otorgando en los últimos tiempos la atención e importancia que merece por su versatilidad. Desde épocas precolombinas la caña guadúa o bambú del nuevo continente ha estado ligada a la cultura de los pueblos de la América tropical, habiendo contribuido de manera decisiva a la expansión de la presencia del ser humano en la región. En general la guadúa es cilíndrica hueca, con entrenudos que en la base son cortos y a medida que crece se van alargando. En cada nudo existe una doble raya blanca que sirve para identificar a las guadñúas de otro tipo de bambú. Además, es un recurso renovable y sostenible. Tiene una velocidad de crecimiento muy alta, reportando un incremento de 10 cm de altura por día. El bambú o caña guadúa tiene fibras naturales muy fuertes que permiten desarrollar productos industrializados como aglomerados, laminados, pisos,

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paneles, esteras, pulpa y papel; por lo que su aprovechamiento se da en el campo de la construcción, en la fabricación de muebles y artesanías, entre otras industrias. En el Ecuador la guadúa representa una enorme riqueza ambiental, ya que es un importante fijador de dióxido de carbono (CO2) 17 toneladas métricas / hectárea / año, la producción de oxígeno y captación de carbono tiene un aporte de biomasa de 35 toneladas métricas / hectárea / año, su madera no libera a la atmósfera el gas retenido después de ser transformado en elemento o ser usada en construcción, ya que éste queda fijo en las obras realizadas con ella. Se destaca también por sus propiedades estructurales como la relación resistencia/peso. La capacidad para absorber energía y admitir una mayor flexión, hacen que el bambú sea un material ideal para construcciones sismoresistentes. Además, sabiendo que las viviendas sostenibles son aquellas cuyas técnicas de construcción buscan minimizar en lo posible el impacto sobre el medio ambiente a la hora de construirlas, así como el que tendrán las actividades de sus usuarios sobre los recursos naturales y la calidad de vida de otras personas, la inclusión de la caña guadúa como elemento estructural en la fabricación de viviendas las hace esenciales para el desarrollo de la sostenibilidad dentro de la sociedad actual y generaciones futuras.

PROBLEMÁTICA A ABORDAR Con el proyecto de vivienda sostenible se pretende disminuir el uso de materiales no renovables en la construcción de viviendas y disminuir el consumo de agua, aprovechándolo de una mejor manera.

r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 123 ]


METODOLOGÍA Y HERRAMIENTAS La vivienda acogida a este proyecto es de 1 piso, con un área de construcción de 72 m2, constará de 2 dormitorios con sus respectivos clósets, un baño, cocina y sala en la parte interior. En la parte exterior se ubicará un fregadero. Para su construcción se tomará en cuenta lo siguiente: OBRAS PRELIMINARES Las obras preliminares constarán de movimientos de tierra, limpieza de terreno, trazado y niveles, como en todo proyecto de construcción. CURADO Y CONTROL DE CALIDAD DE LOS CULMOS AL PIE DE OBRA SECADO Y CURADO El secado consiste en disminuir el % de contenido de humedad (CH) de los culmos, hasta un contenido de humedad (CHE), denominado contenido de humedad de equilibrio, en referencia al medio ambiente de la zona o región donde va a ser usada en construcción. SECADO Al AIRE LIBRE O SECADO NATURAL •

El secado al aire libre, también denominado natural se realiza en patios cubiertos y con ventilación natural.

El material debe estar protegido de la lluvia.

Los culmos serán colocados en caballetes, tal cual se lo expone en la norma NEC-11: 17.M.10.1.

El contenido de humedad, mediante este sistema alcanza entre 12% y 15% del CH, en función de las características del clima.

Siendo el material de carácter higroscópico, la protección contra la lluvia o humedad ambiental es necesaria para la durabilidad del material.

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PRESERVACIóN Y CURADO Tipos de preservantes: Los preservantes pueden ser Oleosolubles e Hidrosolubles. •

Preservantes oleosolubles, tales como: creosota alquitranada, creosota alquitranada libre de cristales, aceite de antraceno, creosota obtenida por la destilación de la madera, aceite y vapor de agua, soluciones de creosota, nafteno de cobre.

Preservantes hidrosolubles, son sales disueltas en agua.

CONTROL DE CALIDAD DE LOS CULMOS AL PIE DE OBRA Es recomendable que los culmos sean entregados y recibidos en una bodega o sitio cubierto y ventilado, con piso o contra piso de cemento y que permita un adecuado almacenamiento, control de calidad permanente y sobre todo el predimensionamiento y corte de los componentes estructurales para un recomendado proceso de prefabricación. Sin embargo, a la recepción de los culmos, se deberá examinar y comprobar de manera inmediata los siguientes aspectos: •

Las dimensiones contratadas tanto en longitud como en diámetro y conicidad.

La rectitud de los culmos. (NEC-11 : Ver: 17.M.8.a)

La conicidad.(NEC-11 : 17.M.8.b)

El contenido de humedad mediante el uso de un hidrómetro.

El contenido de humedad admitido como máximo debe ser del 20%, para prevenir la ausencia de ataque de hongos, la proliferación de insectos y una potencial deformación futura. CIMIENTOS Y VIGAS DE HORMIGóN ARMADO DE AMARRE INFERIOR Realizado el trazado y las excavaciones, las obras de cimentación se ejecutarán de acuerdo a las normas de hormigón armado, según las características de resistencia del suelo, establecido en el estudio de suelo y reflejados en planos estructurales.

r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 125 ]


Todas las fundaciones de acuerdo a planos, dosificadas con 170 Kg de cemento por m3, con un 40% de bolón desplazador. Se considera una dimensión de fundaciones máxima de 40 cm de ancho por 70 cm de profundidad. Si la calidad del suelo requiere mayor profundidad de cimientos, esta ampliación de obras será de costo extraordinario. SOBRECIMIENTOS Los culmos no pueden estar enterrados, apoyados en el suelo o inmersos en la masa del concreto de la cimentación o en cualquier otro componente de hormigón. Los culmos deben estar alejados del suelo y apoyados sobre zócalos, pedestales o pilaretes de hormigón armado, que servirán como sobre cimientos. La superficie de los apoyos, antes mencionados -zócalos, pedestales o pilaretesdebe estar cubierta con una capa anticapilar de asfalto, brea o similares, para evitar el ascenso de la humedad por capilaridad. En este proyecto se consideran sobrecimientos tipo cuyas medidas son 0,34x0,34x0,60 cm. Si existe posibilidad de la presencia de termitas, se recomienda que sobre la capa anticapilar, se coloque una plancha metálica de 2 mm de espesor, que cubra la cabeza del sobrecimiento y sobresalga 2 mm de los bordes de aquel. Esta plancha metálica será protegida con anticorrosivos.

ANCLAJE DE CULMOS A LOS SOBRECIMIENTOS MEDIANTE VARILLAS DE ACERO •

Las varillas se inician en el cimiento y sobresalen en la cabeza del sobrecimiento, para cumplir las funciones de anclaje entre el sobre cimiento y los culmos.

El sistema posibilita el apoyo de, uno o más culmos, en la cabeza del sobrecimiento.

El o los culmos debe(n) apoyarse a 2 o 3 cm por abajo del nudo.

Antes de introducir el o los culmo(s) en las varillas, eliminar el diafragma interior de los dos nudos inmediatos y extraer los restos del diafragma.

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Con la sierra de copa o saca bocados, realizar una abertura de 2,5 cm de diámetro en el entrenudo del culmo a 30 cm del sobrecimiento.

El diámetro de los anclajes que penetran en los culmos, está en función de la altura de las columnas, pero en todo caso no deben ser menores a 3/8 de pulgada ni mayores a 3/4 de pulgada.

Los anclajes que sobresalen del zócalo o pedestal deben ser no menos de 30 cm de longitud.

La varilla roscada tendrá un diámetro mínimo de 3/8 de pulgada, es fabricada de 1 – 3 metros de longitud, se procederá a cortar los tramos de varillas dependiendo del diámetro de los culmos a unirse más 2-3 cm para colocar las tuercas correspondientes de lado y lado.

La lámina de metal será de las dimensiones del sobrecimiento de H. A. establecidas en el plano estructural con un espesor no menos de 4 mm. Se debe proteger de la capilaridad, recubriendo la superficie de H. A. con una capa de betún asfáltico o brea.

CONSTRUCCIóN DE COLUMNAS •

La construcción de columnas demanda su apoyo en zócalos, de acuerdo al diseño.

El anclaje de los culmos en sus apoyos se expone en la norma 17.C.6

El número de los culmos en las columnas serán 3, cuidando de la carga axial a soportar, todo esto para evitar posibles flexiones o pandeos de las mismas.

La unión de los culmos serán sujetos mediante pernos que aseguren su estabilidad.

MAMPOSTERíA - CONSTRUCCIÓN DE PANELES CON ESTRUCTURA DE CULMOS DE BAMBÚ La construcción de paneles o tabiques se puede realizar de varias maneras, diferenciadas entre sí por el tipo de estructura del panel, la misma que puede ser de culmos y de listones de madera semidura como se deberá detallar en los planos.

r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 127 ]


Para construir un panel con estructura de culmos de bambú se deberá considerar lo siguiente: •

Se recomienda elaborar paneles con máximo 3 m de longitud y de 3.5 m en su punto más alto, por el peso del mismo, que hará difícil su manipuleo y puesta en obra.

Los culmos intermedios y los laterales, serán asegurados a los culmos de la solera superior e inferior, mediante la unión boca de pez y asegurados con pernos de anclaje y tensores.

Los culmos intermedios se colocarán espaciados a no más de 0.6 m entre ejes.

En cada uno de los espacios extremos, se debe colocar un culmo en diagonal para dar rigidez al panel. Estos dos culmos deben ser asegurados con la unión pico de flauta.

La estructura del panel puede ser modificada en función de la necesidad de colocar puertas o ventanas.

Si el panel va a ser ubicado sobre un zócalo o sobrecimiento, habrá que descontar la altura de estos elementos de las medidas de altura de la puerta y del antepecho de ventanas.

UNIONES DE BOCA DE PEZ Son innumerables las soluciones que permiten asegurar un culmo con boca de pez a otro culmo de manera que se mantenga la perpendicularidad entre sus ejes. Se han seleccionado como ejemplos dos clases de aseguramiento: UNIÓN BOCA DE PEZ MEDIANTE PERNO TENSOR Y ANCLAJE Realizada la boca de pez en el extremo de un culmo y preparada aquella para acoplarse a otro culmo en sentido ortogonal, se procede de la siguiente manera: •

El culmo que tiene la boca de pez es despojado de su diafragma inmediato e interior, cuyo despojos son extraídos.

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En el culmo que tiene la boca de pez, se introduce una varilla roscada de 10 mm, a 3 o 4 cm por debajo del nudo, la misma que se asegura mediante arandelas y tuercas. Lo denominamos perno de anclaje.

En el culmo a acoplarse, se realiza una perforación transversal, de manera perpendicular a sus fibras y que atraviese el culmo.

Se prepara un perno -llamado tensor- que en un extremo tenga un gancho y en el otro el hilo o rosca para la tuerca.

Verificar que este perno tensor tenga una medida tal que, alcance con su gancho el perno de anclaje y que el otro extremo sobresalga por la superficie del culmo ortogonal.

Finalmente, se engancha el perno tensor al perno de anclaje y se introduce su otro extremo por las perforaciones realizadas en el culmo de acople, hasta asegurar con arandela y tuerca el extremo mencionado.

RECUBRIMIENTOS DE PARED CON MORTERO DE ARENA – CEMENTO Los paneles antes descritos, se pueden recubrir con morteros de arenacemento, mediante el siguiente procedimiento: •

Los paneles son recubiertos con caña picada, colocada de forma ortogonal a la estructura de los paneles.

La caña picada de manera previa ha sido desprovista de la parte blanda o denominada “tripa”.

La caña picada puede ser ubicada sobre una o dos caras del panel, con la parte interna o dermis hacia el exterior del panel.

La caña picada será asegurada de tal manera que no quede completamente cerrada, sino dejando aberturas por donde se engrampe el mortero de arena-cemento.

Antes de colocar la caña picada ubicar las tuberías sanitarias hasta 2 pulgadas, los conductores eléctricos y las cajas de toma corrientes e interruptores.

La caña picada se coloca alternando: una parte ancha con una parte delgada, para compensar la diferencia de conicidad.

El aseguramiento se hace con clavos de 1 ½ pulgadas, pre clavados r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 129 ]


primero, luego enlazados por alambre galvanizado No 18, para finalmente realizar el clavado definitivo. El recubrimiento con mortero de arena-cemento se realiza en dos capas: 1ra capa •

Humedecer el recubrimiento de caña picada.

Colocar una lechada de cemento (agua: cemento 3:1)

Colocar la primera capa de mortero en la relación Cemento: Arena 1: 3, con espesor de 1cm.

Procurar que la primera capa de mortero sea guiada por maestras para que el espesor de la capa de mortero sea uniforme.

Hidratar este recubrimiento durante 8 días.

Si hay fisuras no resanarlas.

2da capa •

Hidratar la superficie.

Colocar la segunda capa de mortero: Cemento: Cal: Arena 1:1:3, con espesor de 1.5 cm.

Hidratar el recubrimiento.

ASEGURAMIENTO DE LOS PANELES •

Los paneles se aseguran entre sí, mediante pernos o clavos según sea el material de su estructura.

El aseguramiento de los paneles con el sobrecimiento se realiza mediante varillas roscadas dejadas previamente en la riostra o viga del sobrecimiento.

Presentados los paneles ante la riostra de sobrecimiento se marcan los sitios donde se hallan las varillas roscadas.

Se perforan las soleras sean estas de culmos o de madera.

Se ubican las varillas roscadas en las perforaciones y se aseguran con anillos y tuercas.

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acabados En lo que respecta a los trabajos de acabado de la vivienda, estos serán ejecutados de forma tradicional. SISTEMA DE TRATAMIENTO Y REUTILIZACIóN DEL AGUA El sistema consiste en recolectar el agua proveniente de: lavamanos, ducha, fregadero y lavaplatos, para que mediante un sistema de filtración ubicado en la parte exterior de la casa, el agua pueda dirigirse hacia un ariete que será el encargado de elevar el agua hacia una altura necesaria para almacenarla en un depósito y su posterior utilización en el tanque del inodoro. El agua restante será utilizado para riego de plantas. SISTEMA DE FILTRACIóN Consistirá en un recipiente de plástico (polipropileno) hermético compuesto de cámaras que se encargarán de la filtración; el recipiente contará con un diámetro de entrada y salida de 2 pulgadas y 1 pulgada respectivamente. La filtración consistirá en hacer pasar el agua por las cuatro cámaras que alojarán en su interior grava, arena y otros materiales filtrantes seleccionados. ARIETE HIDRáULICO Una vez filtrada, el agua pasa por un tubo de alimentación de 1 pulgada de diámetro, donde se acelera hasta alcanzar una velocidad suficiente como para que se cierre la válvula de salida. Entonces se crea una fuerte presión al detenerse el agua bruscamente. Este golpe de presión abre la válvula superior del sistema del ariete hidráulico y hace pasar un pequeño chorro de agua al depósito, que será una botella de plástico, hasta que se equilibran las presiones. En ese momento, la gravedad abre la válvula de salida y se cierra la válvula del sistema del ariete hidráulico, repitiéndose de nuevo el ciclo. El agua, a cada golpe de aire hace fluir la misma con continuidad, por la manguera de elevación. Hay que tener en cuenta que el agua que se acelera en el tubo de alimentación, es la que provoca el “golpe de ariete”, por lo que este ha de tener una longitud, inclinación y diámetro adecuados, sin curvas ni estrechamientos que provoquen pérdidas de carga por rozamiento. r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 131 ]


Los componentes están diseñados para soportar muchos años de servicio, por lo que el mantenimiento de la máquina se reduce a una limpieza periódica. En caso de romperse algún elemento, su sustitución es sencilla, ya que estos son materiales que se encuentran disponibles en el entorno. RENDIMIENTO (R) El rendimiento del ariete hidráulico representa el porcentaje de agua que se puede bombear en relación al total de la canalizada por el ariete, y varía en función del cociente H/h. Al aumentar el valor resultante, el rendimiento disminuye. En la tabla siguiente puede verse cómo varía el rendimiento energético.

H/h= R=

2

3

4

6

8

10

12

0,85

0,81

0,76

0,67

0,57

0,43

0,23

LA ALTURA DE ELEVACIÓN (h) Como se puede deducir de la tabla anterior, a partir de 12 veces la altura (h), el rendimiento de los arietes disminuye en gran medida, este detalle no debe desalentar. Aunque solo subamos a gran altura un 1% del agua que pasa por nuestro ariete, este funciona las 8.760 horas del año, y lo más importante, no existe el uso de combustible para su funcionamiento. INSTALACIONES ELÉCTRICAS Y SANITARIAS Tanto las instalaciones eléctricas y sanitarias serán empotradas en las paredes, cuidando que su montaje no afecte la fabricación de los paneles que servirán de paredes, y respetando sus ubicaciones con respecto al plano de instalación respectivo. CUBIERTA La estructura de sostenimiento de la cubierta será de caña guadua, dispuestas de tal manera que formen un elemento estructural tipo cercha o armadura triangular, siendo de este tipo en total tres, asentadas transversalmente sobre los

[ 132 ] P R E M I O O D E B R E C H T 2 013


ejes de las columnas, y una armadura rectangular dispuesta longitudinalmente en el eje central. Ambos tipos de cerchas serán de 1 metro de altura en su punto más alto, en donde sus uniones estarán fijas con sujetadores de aluminio como los usados en los paneles anteriormente expuestos. Así mismo, el curado y mantenimiento de la caña será similar al de los paneles, salvo excepción que será recubierta por una capa de barniz para protegerla de la intemperie, asegurando su durabilidad.

soluciones propuestas Con el proyecto de vivienda sostenible se pretende fomentar el uso de materiales renovables como la caña guadua, sobre todo en comunas donde la producen, ya que además de ser sostenibles y sustentables son más económicas que las viviendas con materiales tradicionales (hierro y hormigón), en su parte estructural mayoritariamente, además de reutilizar las aguas residuales, optimizando el consumo de agua.

viabilidad Hace 50 años existían 2000 millones de habitantes ahora existen 7000 millones. Este incremento exponencial de habitantes hace que se necesite de más energía, alimentos, agua, recursos naturales, lo que produce más contaminación y la depredación de los recursos naturales. Con ese crecimiento exponencial de habitantes y el consumo de los recursos naturales que esto implica, después de 50 años se habrán consumido los recursos de dos planetas tierra, por lo que es imprescindible el consumo de recursos renovables. Tomando en cuenta los principios básicos de la sostenibilidad, como r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 133 ]


optimizar el desarrollo urbano-rural, conservaciรณn y protecciรณn del agua y el uso de materiales que no afecten el medio ambiente, el beneficio es que cuanto mรกs adaptada estรฉ la vivienda al entorno, serรก mรกs funcional y tendrรก un impacto ambiental menor; ademรกs habrรก un porcentaje de ahorro significativo. Los siguientes cuadros comparativos representan el ahorro de recursos, tanto econรณmicos como ambientales: Los siguientes cuadros comparativos representan el ahorro de recursos, tanto econรณmicos como ambientales: Cuadro Comparativo 1.- Cantidades Vivienda Tradicional

Vivienda Sostenible

Ahorro

Costos por m2 de construcciรณn ($)

250

180

70

Cantidad de hierro empleado (kg)

900

400

500

Cemento (sacos)

200

120

80

Piedra (m3)

5,7

3,45

2,25

Arena (m3)

18

12

6

Agua (m3)

7

4

3

Agua reutilizable (%)

0

60

60

Parรกmetros

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En la gráfica de Porcentajes de Consumos y Ahorros, se refleja el ahorro por vivienda, que si es multiplicado por el número de familias que pueden acceder a este sistema constructivo, el porcentaje de ahorro sería significativo.

PORCENT AJES DE CONSUMOS Y AHORROS

60%

60.53% 40%

39.47%

100% 66.67%

33.33%

57.14% 42.86%

Agua (m3)

Costos por m2 de construcción ($ )

28%

55.56% 44.44%

Piedra (m3)

72%

AHORRO

100%

100%

Cemento (sacos)

100%

VIVIEN DA SOSTENIBLE

100%

Cantidad de hierro empleado (kg)

100%

Arena (m3)

VIVIEN DA TRADICIONA L

Nota: Datos estimados de una vivienda de 72 m2 Tomando en cuenta las reservas de estos materiales, tanto locales como extranjeras, el ahorro es un tema de suma importancia para preservar los lugares de acopio naturales y ambientados por la actividad humana. Todos estos parámetros hacen viable la implementación de un proyecto de vivienda sostenible con caña guadúa para los habitantes de las comunas.

CONCLUSIONES •

Este tipo de construcciones además de ser más económicas que las tradicionales, es sostenible y sustentable, ya que se utiliza mucho menos hierro, arena, piedra, cemento, agua, y se fomenta el uso de materiales renovables al alcance de la comunidad y de bajo costo, como la caña guadúa. r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 135 ]


El desarrollo sostenible no constituye un proyecto ideológico de una sociedad futura: nadie conocerá el futuro, aunque todos estamos implicados en su creación. Sin embargo la sostenibilidad se encuentra con una serie de principios rectores y objetivos fundamentales, en particular, la aceptación de límites y la prelación para superar la pobreza.

Lo anterior requiere reducir la generación de entropía, esto abarca el uso de la más adecuada tecnología, materiales de construcción sostenibles como la caña guadua y procesos de producción para tender a conseguir cero emisiones de carbono y uso mínimo de recursos no renovables a menor costo.

Tenemos que hacer más con menos, al tiempo que reducimos nuestro impacto sobre la naturaleza en órdenes de magnitudes significativas.

CONSIDERACIONES FINALES Es importante que la construcción esté apegada con las normas NEC-11, capítulo 17, que trata sobre “La utilización de la Guadúa Angustifolia Kunth en la Construcción”, y de la metodología de construcción propuesta, esenciales para que la vivienda planteada cumpla con las características de sismo-resistencias que todo proyecto sostenible así lo requiere.

[ 136 ] P R E M I O O D E B R E C H T 2 013


referencias bibliográficas •

Norma Ecuatoriana de la construcción, NEC-11, Capítulo 17, UTILIZACIÓN DE LA GUADUA ANGUSTIFOLIA KUNTH EN LA CONSTRUCCIÓN, 2011.

Proyecto “PROMOVER EL DESARROLLO TURÍSTICO COMUNITARIO A TRAVÉS DE UN PARADOR TURÍSTICO EN LA COMUNA LA ENTRADA”, Agosto 2008.

http://www.angytagua.net/canaguadua.php

h t t p : / / w w w. e l f i n a n c i e r o c r. c o m / b l o g s / s o s t e n i b l e / v i v i e n d a - s o s t e n i b i l i d a d beneficios_7_285641436.html

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http://www.terra.org/data/ariete_super.pdf

http://www.slideshare.net/aldomnaranjo/vivienda-sostenible-13352183

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ANÁLISIS DE EFICIENCIA DE FITORREMEDIACIÓN DE DOS PLANTAS NATIVAS DEL ORIENTE ECUATORIANO PARA TRATAMIENTO DE AGUAS GRISES Y NEGRAS EN HUMEDALES ARTIFICIALES Autores

Estefanía Carpio

Orientador

Ing. Yasser Gonzalez Universidad de las Américas Ingeniería - Ambiental 5º año

r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 139 ]


S

e evaluaron tres especies diferentes de plantas, dos nativas del Parque Nacional Yasuní: Cyperus odoratus (totorilla) y Hymenachne amplexicaulis (canutillo), y una introducida: Echinochloa polystachya (pasto alemán); éstas fueron sembradas en humedales artificiales construidos a pequeña escala para analizar su efecto como agentes de fitorremediación. Para conocer las características iniciales del agua cruda y establecer los criterios de diseño a considerar en la construcción y flujo de las unidades experimentales se realizaron análisis de laboratorio en el efluente del tanque sedimentador con lo que se estableció que el agua contenía: 427 mg L-1 de materia orgánica, pH de 6,2, 53 mg L-1 de nitrógeno y 30°C. Luego se realizó el diseño y construcción de las unidades experimentales. El análisis experimental consistió en cuatro tratamientos con dos replicas así: tres unidades con cada especie evaluada y un tratamiento testigo, compuesto únicamente por sustrato (sin vegetación). Las unidades experimentales pretendían simular los procesos que se desarrollan en el humedal artificial existente en un campamento localizado en el PNY utilizado para la depuración de aguas negras y grises generadas en el mismo lugar. El caudal de ingreso para cumplir con la legislación establecida y determinado a partir del modelo K - C* fue de 564 L día-1. Los efluentes de cada unidad se muestrearon cinco veces durante tres meses para analizar parámetros físicos, químicos y biológicos en el agua tratada; se observó un promedio de remoción del 77% de materia orgánica, 37% de nitrógeno, reducción de 180 µS cm-1 y alcalinización del agua entre 0,4 – 0,6. El tratamiento testigo mostró buen nivel de remoción; sin embargo, las plantas alcanzaron una mejor eficiencia global.

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OBJETIVOS ObJETIVO GENERAL Evaluar la eficiencia de tratamiento de aguas residuales domésticas utilizando dos plantas nativas del Oriente Ecuatoriano en humedales artificiales. ObJETIVOS ESPECÍFICOS •

Proponer dos especies vegetales nativas como alternativa para su aplicación en el humedal artificial permitiendo que la descarga cumpla con los parámetros legales requeridos para el sector petrolero.

Evaluar la eficiencia de dos plantas nativas del Oriente ecuatoriano como agentes de biorremediación a través del análisis estadístico.

Seleccionar la alternativa, que mediante el análisis de resultados, demuestre ser la óptima para el tratamiento.

alcance El alcance es el análisis comparativo de tratamiento de aguas residuales provenientes de un campamento petrolero ubicado actualmente en el Parque Nacional Yasuní mediante el uso de diferentes especies de plantas de la región Amazónica del Ecuador en humedales artificiales de flujo sub-superficial. El área que se utilizó para el estudio se ubica cerca del humedal artificial existente dentro de las instalaciones del campamento ocupando aproximadamente 30m2.

r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 141 ]


fundamento teórico

humedales artificiales: Los humedales artificiales como sistemas de tratamiento de aguas residuales funcionan con el mismo principio de los procesos que ocurren en humedales naturales; sin embargo su diseño se basa en la disposición adecuada del conjunto de compuestos que lo conforman, como son: agua, sustrato, vegetación y microorganismos, los cuales cumplen las funciones de depuración del agua mientras el afluente pasa a través del sistema. Estos humedales pretenden lograr que el agua tratada en este sistema cumpla con las características y parámetros determinados para la eliminación de aguas en cauces naturales de manera que el cauce y el ecosistema en general no se vean afectados. El tratamiento de las aguas residuales en pequeñas poblaciones se afronta a problemas hidráulicos como la variabilidad de los caudales, por cese de actividades o incrementos drásticos debido a las lluvias, produciendo alteraciones que las tecnologías convencionales son incapaces de resolver; sin embargo, los humedales pueden solucionar eficazmente estas condiciones. (Rodríguez, Molina, Jácome, y Suárez, p. 224). En los últimos años los humedales artificiales han sido utilizados para el tratamiento de aguas residuales, en su mayoría domésticas; esta tecnología ha generado un gran interés en investigadores y la población en general debido a su bajo consumo energético en comparación a depuradoras convencionales, además de su baja producción de residuos, bajo impacto ambiental auditivo y buena integración en el paisaje. (Krantzberg, Tanik, Antunes do Carmo, Indarto, y Ekda, 2010, p. 123). Existen algunos parámetros en el diseño de estos sistemas que se deben analizar con principal importancia, como: características del agua residual afluente a tratar, tamaño y distribución de partículas del sustrato, tiempo de retención del sistema y tipo de vegetación a utilizar. La mejora en la calidad del agua en humedales naturales ha sido observada por científicos e ingenieros

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durante muchos años, lo que ha llevado al desarrollo de humedales artificiales. (Lichtfouse, 2011, p. 94) Los humedales artificiales pretender simular los procesos de descontaminación que se dan en los humedales naturales, debido a esto son sistemas que requieren de la ingeniería para ser diseñados y construidos apropiadamente; necesitan también el uso de plantas adecuadas, el sustrato que funcionará como filtro y sus interacciones con los microorganismos. (Wang, Tay, Lee Tay, & Hung, 2010, pág. 321) Estos sistemas son también denominados sistemas verdes, pasivos o tecnologías no convencionales, se caracterizan por lograr la mayor parte de la depuración de las aguas residuales aprovechando la interacción de distintas comunidades de organismos, por lo tanto se trata de un proceso natural que no necesita de aportes externos de energía. (Sánchez, 2011). Como menciona Oscar Delgadillo y otros (2010, p. 63) los humedales artificiales son sistemas pasivos de depuración, poco profundos, en donde los procesos de descontaminación físicos, químicos y biológicos se producen simultáneamente. Su funcionamiento se fundamenta es tres principios básicos: 1. La actividad bioquímica de microorganismos 2. El aporte de oxígeno a través de los vegetales durante el día 3. El apoyo físico de un lecho inerte que sirve como soporte para el enraizamiento de los vegetales además de servir como material filtrante. Los humedales construidos son unidades plantados con vegetales propios de zonas húmedas; el funcionamiento de los humedales artificiales es similar a los filtros convencionales por goteo donde existe una combinación de zonas aerobias y anaerobias que se crean alrededor de las raíces de las plantas; los contaminantes que se encuentran en las aguas residuales se tratan al ser filtrados en la zona de la raíz de las macrófitas del humedal y mediante la combinación de las plantas, el suelo o sustrato y las bacterias. (IIEC, 2009, pág. 2) (Corzo Hernández y García Serrano, 2008, p. 2). El papel de la vegetación: Las plantas utilizadas en los humedales artificiales dependen del tipo de humedal que se vaya a establecer; suelen ser de diferentes especies y sus hábitos

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de enraizamiento también son disímiles; se puede tener plantas emergentes, flotantes y/o sumergidas. El clima, salinidad, profundidad son algunos de los parámetros que van a definir las especies que se vayan a utilizar en el humedal, para lo cual también se recomienda utilizar especies locales y adaptadas a las condiciones del área. Por lo general la vegetación a utilizar debe soportar variaciones de nivel de agua y reproducirse en condiciones con bajos niveles de oxígeno disuelto. (Romero, Colín, Sánchez y Ortiz, 2007, p. 158; Vymazal, 2011, p. 133, p.135-139). Wang, Tay, Lee Tay y Hung (2010, p.328) en su artículo afirman que la vegetación existente en el humedal contribuyen al tratamiento del agua residual y escorrentía de varias maneras: • Estabilizan el sustrato y limitan la canalización del flujo • Actúan como canales de transporte de gases a la atmósfera (CO2, CH4) • Dan lugar a velocidades de agua bajas y permiten que los materiales suspendidos se depositen • Toman el carbono, nutrientes y elementos traza y los incorporan a los tejidos de la planta • La transferencia de oxígeno desde las estructuras sub superficiales de las plantas oxigena otros espacios dentro del sustrato • El tallo y los sistemas de la raíz dan lugar a sitios para la fijación de microorganismos Las raíces y rizomas permiten que se establezca la película microbiana, además pueden transferir oxígeno desde la atmósfera a través de hojas y tallos hasta el medio donde se encuentran las raíces y a la fase acuosa del humedal; este oxígeno crea regiones aerobias que los microorganismos aprovechan para producir diversas reacciones de degradación de materia orgánica y nitrificación, no obstante también existen zonas anaerobias lo cual permite la existencia de mayor variedad de microorganismos. (Khattar, Singh, y Kaur, 2009, p. 229). En los estudios de Kadlec y Knight (1996) se demuestra que los rendimientos de depuración son mayores cuando los humedales tienen plantas en ellos y no solamente el lecho granular. “Es recomendable que las plantas utilizadas en la implementación del humedal sean nativas de la localidad donde se vaya a establecer, para evitar introducir especies exóticas que puedan modificar

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de manera negativa la distribución y la abundancia de la flora y fauna local” (Burciaga, 2008, p. 8). El humedal artificial de flujo subsuperficial (HAFSS) consiste en un cubeto o canal debidamente impermeabilizado de manera que se eviten filtraciones y relleno con material pétreo (arena y/o grava de grosor variable) como sustrato, el que provee de cierta porosidad al medio de manera que el agua pueda fluir a través del lecho; este además es el medio de soporte o sostén de la vegetación y permite que el agua residual circule a través del sistema radicular de las macrófitas. En inglés son denominados como subsurface flow constructed wetlands. (Farooqi, Basheer y Chaudhari, 2008, p. 1005). Las buenas propiedades estéticas que tiene este tipo de humedal además de sus buenas capacidades de tratamiento los hacen sistemas adecuados para implementar en comunidades pequeñas o en general a pequeña escala; el flujo subterráneo de este tipo de humedales evita las condiciones de cría de moscos y reduce olores desagradables. En los humedales de flujo subsuperficial no existe contacto del agua residual con la atmósfera, esto junto con la alta demanda de oxígeno del afluente produce condiciones principalmente anaeróbicas en la columna de agua del humedal. (Gormley, 2010, p. 7). En este tipo de humedales los sólidos son eliminados por procesos físicos como filtración y sedimentación, la materia orgánica suele ser reducida por estos procesos físicos pero en su mayoría es removida por biodegradación. Aquí el tratamiento biológico es en su mayoría anaeróbico y en menor proporción aeróbico gracias a la difusión de la atmósfera en la superficie del humedal y el suministro de las raíces en el lecho. Los humedales de flujo subsuperficial ofrecen varias ventajas frente a los sistemas de flujo libre o superficial, ya que, al mantenerse la lámina de agua bajo la superficie el riesgo de malos olores, exposición y mosquitos es bajo. Se cree además que el sustrato proporciona mayor área de contacto para el tratamiento del agua. (Singh y Narayan, 2003, p. 65).

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Mecanismos de remoción de contaminantes en humedales artificiales: En los humedales artificiales ocurren varios procesos de remoción o eliminación de contaminantes, principalmente de materia en suspensión y materia orgánica los cuales son eliminados por procesos biológicos, químicos y físicos que tienen lugar en el sistema. La eliminación de nutrientes en los últimos años también se considera un aspecto importante en los humedales artificiales debido a la eutrofización que estos podrían causar en los cauces donde son descargados. En este sentido los principales mecanismos de remoción que ocurren en los humedales de flujo subsuperficial son:

Contaminante Materia Orgánica

Mecanismo de remoción Degradación microbiana aerobia Degradación microbiana anaerobia Sedimentación

Coliformes fecales

Filtración Depredación por bacteriófagos

Sólidos en suspensión

Sedimentación Filtración Amonificación, nitrificación y desnitrificación

Nitrógeno

Asimilación por parte de las plantas Absorción en el lecho Volatilización del amoniaco

Fósforo

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Absorción por parte del lecho Asimilación por parte de las plantas


Marco legal: REGLAMENTO AMBIENTAL PARA LAS OPERACIONES HIDROCARBURÍFERAS EN EL ECUADOR (RAOHE) En esta ley se determinan las disposiciones reglamentarias que norman la gestión ambiental en las actividades hidrocarburíferas. Art. 12.- Los sujetos de control deberán realizar el monitoreo ambiental interno de sus emisiones a la atmósfera, descargas líquidas y sólidas CAPÍTULO III.- Art. 21.- Actividades prohibidas.- De acuerdo con la Ley Forestal y de Conservación de Aéreas Naturales y Vida Silvestre, se prohíben las actividades de caza y pesca así como la recolección de especies de flora y fauna, el mantenimiento de animales en cautiverio y la introducción de especies exóticas y animales domésticos. Art. 29.- Toda instalación deberá contar con un sistema de drenaje, de forma que se realice un tratamiento específico por separado de aguas lluvias y de escorrentías, aguas grises y negras y efluentes residuales garantizando su adecuada disposición. e) Aguas negras y grises Todas las aguas servidas (negras) y grises producidas en las instalaciones y durante todas las fases de las operaciones hidrocarburíferas, deberán ser tratadas antes de su descarga a cuerpos de agua, de acuerdo a los parámetros y límites constantes en la Tabla No. 5 del Anexo 2 de este Reglamento. Parámetro

Expresado en

Unidad

Valor límite permisible

Potencial hidrógeno

pH

--

5< pH < 9

Demanda química de oxígenos

DQO

mg/L

< 80

Colonias

Col/100 ml

< 1000

Cl2

mg/L

< 2,0

Coliformes fecales Cloro residual

Tomado de: Reglamento Ambiental para las Operaciones Hidrocarburíferas del Ecuador (2001)

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Problemática a abordar La problemática radica en la introducción de especies en áreas ambientalmente sensibles o protegidas, en este caso la introducción de Echinochloa polystachya conocida comúnmente como pasto alemán en el tratamiento de aguas residuales, debido al riesgo de proliferación y competencia con las especies nativas de la zona. Este pasto es una especie herbácea no nativa del parque e invasora, su rápida proliferación, causada tanto por agentes físicos como bióticos, pone en riesgo el ecosistema sensible que encontramos en esta área protegida.

Metodología y Herramientas

Modelo de diseño K – C*: El modelo K-C* ha sido utilizado para el diseño de varios proyectos y estudios a escala piloto, como por ejemplo el realizado por Ari M. Ferro y otros (2002, p. 4). Este mismo modelo será utilizado para el desarrollo metodológico del presente estudio.

Donde: Cout = Concentración del contaminante en el efluente (mg L-1) Cin = Concentración del contaminante en el afluente (mg L-1) KT = Constante de reacción de primer orden en base volumétrica, depende del contaminante y de la temperatura (d-1) t = Tiempo de retención hidráulica (d)

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La vegetación y los procesos en general que ocurren dentro del humedal aportan con una cierta cantidad de carga orgánica, debido a esto en el diseño con este método se debe considerar una concentración residual o de fondo, la misma que existirá así el tiempo de retención hidráulica fuera infinito. Este valor asintótico es el coeficiente de concentración residual (C*) y varía de acuerdo al contaminante analizado (Apolo, 2010, pág. 34), este valor varía en el rango de 2 a 7 mg L-1 (Mena et al., 2008, p. 15), entonces la ecuación quedaría así:

El tiempo de retención hidráulica en un humedal de flujo subsuperficial puede calcularse con la siguiente ecuación:

Donde: As = Área superficial del humedal (m2) h = Profundidad de la celda del humedal n = Porosidad del medio, porcentaje expresado como decimal Q = Caudal medio que circula a través del humedal (m3 d-1) Como se había mencionado anteriormente, el parámetro KT está directamente influenciado por la temperatura y se lo representa así:

La Environmental Protection Agency (EPA, 1993, pág. 6.7) recomienda el valor 1.104 d-1 para la constante K20 como un valor conservador, por otro lado (Crites y Tchobanoglous, 1998, pag. 603) mencionan que el valor de la velocidad de eliminación aparente de DBO5 constante a 20°C es aproximadamente 1.1 d-1, este último valor es el que se utilizó como base para los cálculos necesarios del presente estudio.

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Ensayo experimental El experimento fue instalado junto al área de humedales artificiales del campamento, éste consistió en ocho unidades experimentales: cuatro de estas conformaron el primer experimento y las otras cuatro su réplica; lo cual se realizó con el fin de lograr mayor credibilidad en los datos. Las unidades experimentales se distribuyeron de la siguiente manera:

Cada experimento estaba conformado de la siguiente manera:

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SOLUCIONES PROPUESTAS La propuesta que se estableció para combatir la problemática de la introducción de especies vegetales para el tratamiento de aguas residuales en áreas sensibles fue la investigación de plantas nativas del Parque Nacional Yasuní, que mediante un análisis experimental, demuestren cumplir con las características de depuración de aguas residuales establecidas para el sector petrolero. Fue así como, partiendo de la bibliografía investigada y de las características de las plantas utilizadas en humedales artificiales hasta la actualidad, se identificó dos especies nativas del PNY que poseían estas particularidades Cyperus odoratus y Hymenachne amplexicaulis conocidas como totorilla y canutillo respectivamente. Estas plantas fueron puestas a prueba para observar sus capacidades depurativas, necesarias para el tratamiento de aguas negras y grises.

resultados Materia orgánica

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pH

nitr贸geno

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viabilidad El proyecto es claramente viable considerando la sustentabilidad y el ahorro energético que involucra el uso de humedales artificiales como técnica de depuración de aguas negras y grises frente al uso de técnicas convencionales que implican gasto energético, uso de químicos, alta invasión, contaminación auditiva, visual, entre otros. Adicionalmente, se debe considerar que a pesar de no ser una técnica muy difundida en nuestro país, la implantación de un sistema de humedales artificiales para tratamiento de aguas residuales es mucho más económica en relación a otras técnicas utilizadas hasta la actualidad. El uso de las especies nativas propuestas sería viable, ya que al ser plantas que forman parte del ecosistema del parque no provocarían alteración a las condiciones naturales del lugar, adicionalmente la disponibilidad de las especies optimizaría tiempo y recursos económicos, ya que no se requiere trasladar las plantas, sino únicamente recolectarlas, establecer un vivero donde se desarrollen y posteriormente implantarlas para el tratamiento en el humedal artificial.

conclusiones Conforme a los resultados obtenidos de cada tratamiento se puede determinar que todos los tratamientos, a pesar de haber mostrado diferentes grados de eficiencia, han expuesto resultados satisfactorios en cuanto a la remoción de contaminantes. Comparando los resultados obtenidos en la presente investigación con los de investigaciones previas se puede decir que la experiencia confirma los datos alcanzados por otros autores. El tratamiento con Cyperus odoratus (totorilla) mostró resultados efectivos en cuanto a la disminución de los contaminantes medidos en el agua, a pesar de esto se identificó que la planta no es la adecuada para el tratamiento debido a su corto tiempo de vida, lo que afecta directamente al proceso al incrementar la cantidad

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de materia orgánica en el lecho por la caída de hojas y tallos de las plantas que mueren. La especie Echinochloa polystachya (pasto alemán) a pesar de ser la planta implementada en el sistema actual y estar adaptada a las condiciones climáticas y a las características del agua residual no mostró resultados óptimos en cuanto a la remoción de elementos contaminantes del agua El tratamiento que arrojó los mejores resultados en la eliminación de los diferentes contaminantes analizados en el agua fue el sistema plantado con Hymenachne amplexicaulis (canutillo), especie nativa del Parque Nacional Yasuní. Por otro lado, el tratamiento testigo, mostró eficiencia en la remoción de materia orgánica, lo cual fortalecería la teoría sugerida por varios autores que afirman que la vegetación no cumple un papel importante en los humedales artificiales; sin embargo, en cuanto a la remoción de otros contaminantes el tratamiento testigo fue el de menor desempeño.

Consideraciones finales Es importante mencionar que para la instalación de las unidades experimentales se colocó una cubierta de malla sarán al 60% para favorecer a la adaptación de las plantas a las condiciones experimentales, de manera que la radiación solar no sea directa y evite que las plantas sufran de estrés antes de su adaptación al agua residual.

Referencias bibliogrÁficas • •

Burciaga, M. (2008). Tesis de maestría: Uso de humedales como alternativa en el tratamiento de efluentes de la industria láctea. Corzo, A., y García, J. (2008). Depuración con Humedales Construídos. Guía práctica de diseño, construcción y explotación de Sistemas de Humedales de Flujo Subsuperficial. Cataluña, España: Universidad Politécnica de Cataluña.

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Delgadillo, O., Camacho, A., Pérez, L., y Andrade, M. (2010). Depuración de aguas residuales por medio de humedales artificiales. Cochabamba, Bolivia: Nelson Antaquera Durán. Farooqi, I., Basheer, F., y Chaudhari. (2008). Constructed Wetland System (CWS) for wastewater treatment. The 12th World Lake Conference (pp. 1004-1009). Aligarh: Sengupta. Gormley, J. (2010). Guidance Document for Farmyard Soiled Water and Domestic Wastewater Applications. IIEC. (2009). ANNEXURE 6: Eco-friendly and non energy intensive technologies for waste water treatment. Recuperado el 25 de julio de 2012 de Ecohousing India. Khattar, J., Singh, D., y Kaur, G. (2009). Algal Biology and Biotechnology. Krantzberg, G., Tanik, A., Antunes do Carmo, J., Indarto, A., y Ekda, A. (2010). Advances in Water Quality Control. Lichtfouse, E. (2011). Alternative Farming Systems, Biotechnology, Drought Stress and Ecological Fertilisation. Romero, M., Colín, A., Sánchez, E., y Ortiz, M. (2007). Tratamiento de aguas residuales por un sistema piloto de humedales artificiales: Evaluación de la remoción de la carga orgánica. Recuerado el 18 de septiembre de 2012 de Revista Internacional de Contaminación Ambiental. Sánchez, R. (2011). Evaluación del humedal artificial de la hostería cuicocha, utlizado para el tratamiento de aguas residuales domésticas. Singh, R. (2008). Hybrid Membrane Systems for Water Purification: Technology, Systems Design and Operation. Vymazal, J. (Ed.) (2011). Plants used in constructed wetlands with horizontal subsurface flow: a review. Hydrobiología, 133-156. Wang, L., Tay, J., Lee, S., y Hung, Y. (2010). Environmental Bioengineering.

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Estudio del Potencial de Reciclaje de los Desechos de Construcción y Demolición en la Ciudad de Guayaquil Autores

Christian Cruz Karen Contreras Jonathan Arévalo

Orientador

Ing. Carlos Rodríguez Escuela Superior Politécnica del Litoral Ingeniería Civil 2º y 4º año

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L

a contaminaciรณn por desechos sรณlidos de construcciรณn y demoliciรณn constituye un problema en Ecuador, en determinados lugares de la ciudad de Guayaquil hay botaderos clandestinos, los cuales se acumulan de estos desechos, generando un problema social y ambiental. Con el objetivo de reducir el porcentaje de materiales vรญrgenes explotados desde รกreas verdes y la contaminaciรณn que implica obtenerlos, procesarlos y distribuirlos, planteamos como soluciรณn tomar muestras de desechos de hormigรณn de uno de estos botaderos, para analizar su potencial de reuso como agregado. De modo que ayude al ambiente y sea econรณmicamente sustentable, es decir evitar la contaminaciรณn generando ingresos. La muestra obtenida pasรณ por un proceso de separaciรณn mecรกnica, trituraciรณn y tamizado para obtener un material que cumple con la norma ASTM C33 para agregados de concreto gruesos y finos. Luego de ello se procediรณ a elaborar una dosificaciรณn para hormigรณn estructural con una resistencia especificada igual a 180 kg/cm2, de la que luego se ensayรณ su resistencia a la compresiรณn simple. El resultado fue un hormigรณn de resistencia moderada apto para emplearse en la construcciรณn de elementos no estructurales y estructurales de baja importancia. Este concreto, producto de agregados de hormigรณn reciclado presenta un excelente potencial para ser usado en viviendas de interรฉs social, construcciรณn de aceras, bordillos y otro tipo de aplicaciones estructurales, no estructurales y ornamentales.

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OBJETIVOS ObJETIVO GENERAL Analizar el potencial de reusar los desechos de construcción y demolición en la ciudad de Guayaquil, Ecuador. ObJETIVOS ESPECÍFICOS •

Identificar los principales lugares en la ciudad de Guayaquil que sean afectados por botaderos de material de construcción o demolición.

Obtener muestras de los desechos de construcción en la ciudad.

Realizar ensayos de laboratorio para separar la muestra en sus componentes básicos.

Producir hormigón estructural a partir de los desechos de contrucción o demolición.

Reducir la cantidad de materiales vírgenes que se utilizan para elaborar concreto.

Generar una alternativa para diseñar hormigón reciclado.

Transformar la cultura de la disposición de los desechos de construcción o demolición.

Establecer las bases para desarrollar una industria del hormigón reciclado.

ALCANCE El presente estudio está enfocado en utilizar los desechos de construcción y demolición, específicamente el concreto producto de demoliciones. El estudio

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se sitúa en la ciudad de Guayaquil, abarcando un área aproximada de 344 kilómetros cuadrados. La población indirectamente afectada constituye todos los habitantes de la ciudad, que de acuerdo al último censo de población supera los dos millones de habitantes. El estudio se desarrolló durante tres meses, el primer mes se recaudó información para establecer el marco teórico y se recogieron las muestras de desechos de hormigón, durante el segundo mes se hicieron los ensayos de los materiales que constituyeron el hormigón reciclado, finalmente, durante el tercer mes se analizaron los resultados y se elaboró el presente informe. Al especializarnos en reciclar hormigón, nos enfocaremos en el sector de construcción. Sin embargo nuestra proyección no se limita en su producción, ya que el ciclo incluye el potencial de plazas de trabajo al buscar personas encargadas de recolectar la materia prima y su distribución.

FUNDAMENTO TEÓRICO La Norma Técnica Ecuatoriana INEN, en su capítulo correspondiente, define a hormigón como un material compuesto por un medio aglutinante en que están embebidas partículas y fragmento de áridos, a su vez los áridos los constituyen materiales granulares como arena, grava y piedra triturada que se usa con un cementante para elaborar hormigón de cemento hidráulico. La arena constituye el árido fino resultante de la desintegración natural, abrasión de la roca o del procesamiento de la arenisca, en el caso de la costa ecuatoriana se obtiene del lecho de los ríos. El árido fino es además aquel que la mayoría de sus partículas pasa el tamiz No. 4 (4.75 mm) y es retenido en el tamiz No. 200 (75 μm). El agregado grueso está constituido por gravas, resultante de la desintegración natural y abrasión de la roca o procesamiento de un conglomerado débilmente ligado. Por su granulometría, el agregado grueso se lo distingue porque la mayoría de sus partículas quedan retenidas en el tamiz No. 4 (4.75 mm). La mezcla de [ 160 ] P R E M I O O D E B R E C H T 2 013


cemento y agua forma una pasta aglutinante que conforma el ligante entre la pasta y los agregados. El uso del hormigón se remonta al antiguo Egipto, en donde se utilizaron diversas pastas de arcilla, yeso o cal disueltas en agua y combinadas con piedra triturada para poder unir bloques de piedra; como los que aún perduran. Hacia el siglo 500 a.C., los antiguos griegos mezclaban compuestos de caliza calcinada combinados con agua, arena, piedra triturada, tejas rotas o ladrillos, originando el primer hormigón de la historia. A los antiguos romanos se les atribuye el uso del primer cemento puzolánico, al emplear cenizas volcánicas, conocidas como puzolanas, con altos contenidos de sícile y alumina. Sus construcciones usando este hormigón son evidentes a lo largo de todo el imperio romano, que tras su caída, fue poco utilizado. No se encuentran muestras de su uso hasta el siglo XIII. No fue sino hasta el siglo XIX que se patento el cemento Portland obtenido de caliza arcillosa y carbón calcinado a alta temperatura, lo que abrió la puerta hacia el auge de la industria del hormigón armado y las mega estructuras. Sin embargo, los agregados han dependido siempre de minerales naturales. Ya a finales del siglo XX surgen las adiciones al hormigón, estos son compuestos químicos como son los plastificantes, fluidificantes, acelerantes, retardantes o reductores de agua que buscan modificar, de acuerdo a las necesidades, las propiedades de fluidez, resistencia y trabajabilidad del hormigón. El método del American Concrete Institute, Método ACI 211, para el diseño de mezclas de concreto, se basa en tablas empíricas mediante las cuales se determinan las proporciones volumétricas de los componentes de la mezcla. Se parte determinando la relación agua/cemento en base a la resistencia deseada. A continuación se determina el tamaño máximo del agregado grueso en función de la dimensión mínima de la sección del hormigón terminado, esto para permitir que la mezcla fluya a través de las armaduras. El siguiente paso consiste en determinar la fluidez basada en el rango de asentamiento medido en el ensayo del Cono de Abrahams en relación con el tipo de construcción. Con los valores de trabajabilidad y tamaño máximo del agregado del paso anterior se procede a determinar la dosis necesaria de agua y con esto la dosis de cemento al obtener el cociente de la proporción de agua para la relación agua/cemento. Para obtener la proporción de árido grueso se recurre a una tabla que está en función del

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tamaño máximo del agregado y el módulo de finura de la arena. Siendo el módulo de finura la suma de los porcentajes acumulados en las mallas: No. 4, 8, 16, 30, 50 y 100 y dividiendo el total entre cien. Finalmente se obtiene la dosis requerida de arena, ya sea por el método volumétrico o el método de densidad se parte asumiendo que la suma de los volúmenes absolutos de los componentes es igual a un método cúbico, ello permite definir el volumen absoluto de la arena, lo cual multiplicado por el peso específico de la arena conduce al valor de la dosis de arena. Existen escasos antecedentes, dentro de la literatura, del reciclaje de desechos de construcción en el Ecuador. Según estadísticas mineras del Sistema de Administración de Derechos Mineros, en el Ecuador existen 87 empresas destinadas a la explotación de minas y canteras. El último dato del año 2011 reporta 10’890,472.26 metros cúbicos de producción de materiales pétreos de construcción. Lo cual ha venido en ascenso durante los últimos 10 años como se puede evidenciar en el Gráfico 1. Evolución de la producción de materiales pétreos en el Ecuador. Gráfico 1.

Gráfico 1: Evolución de la producción de materiales pétreos en el Ecuador

La explotación de minas y canteras es una industria que, de acuerdo a cifras proyectadas para el año 2012, representa un mercado de un poco más de 104

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millones de dólares, lo que representa el 0.31% de Producto Interno Bruto del país. Las contaminaciones asociadas a la explotación minera están relacionadas a la contaminación del aire por partículas suspendidas, desertificación del suelo y contaminación de fuentes de agua cercanas a la explotación. Dentro del Plan Nacional del Buen Vivir del Ecuador proyectado para el quinquenio 2013 – 2017, el objetivo número 7 es el de garantizar los derechos de la naturaleza y promover la sostenibilidad ambiental, territorial y global. Este objetivo cuenta como política el prevenir, controlar y mitigar la contaminación ambiental en los procesos de extracción, producción, consumo y post-consumo. Específicamente el lineamiento estratégico relacionado está enfocado en fomentar el uso de tecnologías limpias y actividades económicas alternativas sustentables a la extracción de los recursos naturales para disminuir la contaminación.

Problemática a abordar Las rocas, de las cuales provienen los agregados para la construcción, se consideran un recurso no renovable. Aunque en algunas zonas es abundante, es un recurso limitado, y en algunos casos es escaso. Su explotación requiere una intervención directa a los ecosistemas, que conlleva contaminación al aire y al suelo, constituyendo un impacto ambiental del proceso de la obtención del material de construcción, desde que viene de la cantera hasta su tiempo de vida útil en la obra civil. Los áridos están constituidos por minerales, considerados recursos no renovables y requieren generar estrategias que garanticen su uso sostenible. Uno de los objetivos de esta investigación es usar material de demolición de construcción para, a partir de él, obtener agregados fino y grueso para construcción, de esta manera se reduce la dependencia de explotar fuentes no renovables de minerales para obtener agregados. Por otro lado, los desperdicios que se generan durante las obras de construcción y más aún, los desechos de demoliciones o reparaciones generan

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residuos sólidos que usualmente no son dispuestos adecuadamente. Para los habitantes de la ciudad no existe una cultura de adecuada recolección de desechos de construcción, lo que genera que su disposición final se la efectúe de manera informal en terrenos vacíos que se han convertido en botaderos públicos. Además, la empresa que tiene concesionados los servicios de recolección de basura, no tiene bajo su responsabilidad la recolección de desechos líquidos, peligrosos ni de construcción y demolición. Por su parte el municipio ha manifestado que el costo para el cabildo de recolectar estos desechos es muy elevado, y para solucionar esta situación se ha establecido una tarifa de $19 por cada tonelada de este material que debe cancelar el usuario que desee desecharlos. Sin embargo los ciudadanos no están dispuestos a pagar por esto, por lo que, en algunos casos optan por verter los desechos de construcción clandestinamente. Nosotros hemos visto en este problema una oportunidad, proponemos una solución sostenible tanto ambiental como económicamente. Tratamos de reducir los botaderos, evitando así los problemas que generan, tanto social como ambiental, en los respectivos lugares de la Ciudad.

Metodología y Herramientas Se partió por identificar los sitios de la ciudad de Guayaquil en donde se nota acumulación de desechos de construcción. Estos sitios están identificados en la Figura 1, se encuentran dispersos en toda la ciudad corresponden a sectores marginales de la ciudad como son: Bastión Popular y Prosperina, además de zonas consolidadas como: Guayacanes, Sauces, Alborada, Acuarela del Río y al sur El Guasmo. A continuación se procedió a tomar muestras de desechos de demolición, se escogió el botadero ubicado en la Prosperina, específicamente en la salida del viaducto ubicado en el Km 40 de la vía Perimetral, el mismo que conduce desde la avenida Tanca Marengo hacia la vía Perimetral. En este lugar, como se puede

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apreciar en la Figura 2, se encontraron desechos de todo tipo, pero principalmente desechos de construcción y demolición. De este lugar se procedió a tomar muestras de concreto de demolición de lo que parece ser una losa de concreto. En total se recolectaron 310 libras de muestra.

Figura 1: Lugares de la ciudad de Guayaquil donde se acumulan desechos de construcción.

Figura 2: Botadero clandestino ubicado en el Km 40 de la Vía Perimetral.

El material recogido fue sometido a un proceso inicial de separación manual mediante un combo, para luego pasar por un proceso de trituración mediante un triturador de mandíbulas, luego de este proceso se obtuvo un material similar a la grava, mediante este proceso se puede triturar cerca de 100 lbs de material por hora.

Figura 3: Proceso de pesado, separación manual y trituración de la muestra.

r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 165 ]


Una vez triturado el material se procedió a hacer varios análisis de la misma con el fin de determinar su idoneidad para ser usado como agregado de concreto. Los ensayos realizados constan en la Tabla 1 y sus resultados se encuentran resumidos en el ANEXO 1. La granulometría del material, tal como salió de la trituradora, se lo comparó con los requerimientos para agregados grueso y fino de la norma ASTM C33 obteniendo los resultados de la tabla Tabla 2 y Gráfico 2. Como se puede observar esta granulometría no cumple con la norma, por lo que se procedió a conformar un stock de diferentes tamaños de granos, para a continuación realizar una dosificación para fabricar agregado grueso con piedra 3/4"(Piedra 67) y agregado fino (arena) según la NORMA ASTM C 33-02. Ensayo

Referencia

Humedad Natural

NTE INEN 862

Análisis granulométrico

NTE INEN 696

Densidad, densidad relativa y absorción del agregado fino

NTE INEN 856

Densidad, densidad relativa y absorción del agregado grueso

NTE INEN 857

Peso volumétrico suelto y varillado

NTE INEN 857

Tabla 1: Ensayos efectuados a los agregados.

Análisis Granulométrico Agregado Grueso Tamiz

% Pasante

1”

100

100

100

3/4”

98

90

100

1/2”

69

55

77

3/8”

47

20

55

N4

25

0

10

N8

25

ASTM C33 3/4”

0

5

Análisis Granulométrico Agregado Fino Tamiz

% Pasante

ASTM C33 ÁRIDO FINO

3/8”

100

100

100

N4

100

95

100

N8

62

80

100

N16

35

50

85

N30

19

25

60

N50

12

10

30

N100

7

2

10

Tabla 2: Análisis Granulométrico Inicial del Agregado Grueso y Fino del material triturado.

[ 166 ] P R E M I O O D E B R E C H T 2 013


Gráfico 2: Granulometría inicial de los agregados grueso y fino del material triturado.

De esta manera se pudo obtener una material con una clasificación granulométrica que cumple con las Norma ASTM C33 tanto para su uso como agradado grueso y como agregado fino (Tabla 3 y Gráfico 2). Además de mantener un stock de material clasificado del cual se pueden proporcionar otras mezclas. Análisis Granulométrico Agregado Grueso Tamiz

% Pasante

ASTM C33 3/4”

1”

100

100

100

3/4”

98

97

100

1/2”

69

62

77

3/8”

47

42

55

N4

25

6

10

N8

25

3

5

Análisis Granulométrico del Agregado Fino Tamiz

% Pasante

3/8”

100

100

100

N4

96

95

100

N8

85

80

100

N16

55

50

85

N30

30

25

60

N50

15

10

30

N100

8

2

10

ASTM C33 ARIDO FINO

Tabla 3: Análisis Granulométrico Ajustado del Agregado Grueso y Fino del material triturado.

Figura 4: Granulometría final de los agregados grueso y fino del material triturado.

r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 167 ]


Con este material clasificado y con los resultados de los ensayos de humedad, densidad, densidad relativa, absorción y peso volumétrico se procedió a calcular la dosificación para fabricar un hormigón convencional, compuesto únicamente por cemento, arena, piedra y agua; con una resistencia a la compresión simple especificada a los 28 días f’c = 180 kg/cm2. Se obtuvo un hormigón liviano con una densidad de diseño igual a 2,029.42 kg/m3. La dosificación se muestra en la Tabla 4. Pesos S.S.S

Condiciones de los Materiales

Pesos secos

Kg / m

% Absorción

% Humedad

Kg / m

Kg / m3

Cemento

316.44

---

---

316.44

316.44

Piedra

926.40

6.29

5.09

871.61

915.97

Arena

554.56

16.96

10.43

474.14

523.60

Agua

232.03

---

---

367.23

273.41

Σ

2,029.42

2,029.42

3

Pesos reales

Materiales

Σ

3

2,029.42

Tabla 4: Dosificación por Corrección por Humedad y Absorción. Diseño 180 kg/cm . 2

Con esta dosificación se preparó una mezcla de hormigón con la cual se elaboraron cilindros estándar de 100mm de diámetro y 200mm de alto, estos cilindros fueron sometidos al ensayo de resistencia por compresión simple, obteniendo resistencias a los 7, 14, 21 y 28 días. Los resultados de estos ensayos se muestran a continuación:

Figura 5: Cilindros de hormigón reciclado antes y después del ensayo de resistencia por compresión simple.

[ 168 ] P R E M I O O D E B R E C H T 2 013


Edad (días)

Área (cm2)

h (cm)

Peso (g)

P. Volumétrico (kg/m3)

Carga Aplicada

Resistencia Kg/cm2

7

78.54

20.00

3377

2149.65

5,670

72.2

14

78.54

20.00

3396

2161.75

8,074

102.8

21

78.54

20.00

3406

2168.33

10,030

127.7

28

78.54

20.00

3410

2170.87

13,006

165.6

Tabla 5: Resultados del promedio de tres cilindros ensayados por ruptura a la compresión simple.

Gráfico 3: Evolución de la resistencia del hormigón reciclado.

Soluciones propuestas La solución es simple pero a la vez tiene un gran potencial de ayuda al ambiente y a la sociedad. La solución sería reciclar los materiales de desechos de construcción o demolición para poder reusarlos y así ayudar al ambiente. Proponemos la creación de una empresa de reciclaje y fabricación de elementos estructurales y ornamentales de hormigón reciclado. De esta manera generamos empleo y solucionamos un problema ambiental y social. Podemos usar este hormigón para diversas aplicaciones estructurales y no estructurales. Se puede usar este hormigón reciclado para construir aceras, contrapisos, replantillos, columnas de viviendas de no más de un nivel, bancas prefabricadas, bolardos, divisiones de carriles y otras aplicaciones en estructuras no esenciales. r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 169 ]


Por medio del reciclado de los desechos de demolición en construcción se reemplaza el uso de agregados naturales para la construcción, reduciendo así el uso de materiales vírgenes por cada metro cúbico de hormigón.

Viabilidad El reciclaje de los desechos de construcción y demolición en la ciudad de Guayaquil es un proyecto sostenible y se desarrolla dentro de los tres ámbitos de la sustentabilidad: Ambiental Se desenvuelve en lo sostenible y en lo sustentable ya que, al utilizar los desechos de construcción y demolición como agregados para hormigón, estamos ayudando a que disminuya la explotación de un recurso natural como es la piedra, preservándola para futuras generaciones, sin olvidarse de las necesidades económicas y sociales que tenemos ahora, sumándole a esto el resultado de un ambiente sano para la actual generación. Ayudaríamos a que estos botaderos con desechos de construcción y demolición se reduzcan, mejorando así el paisaje y la condición ambiental, contribuyendo de esta manera al turismo. Social Al fomentar el reciclaje de los desechos de construcción y demolición en la ciudad de Guayaquil, evitaríamos los problemas que se generan entre vecindarios por la acumulación de dichos desechos. Se crearía un centro de acopio para facilitar el transporte de estos desechos de construcción y demolición, que con una llamada se de solución a este problema a las personas afectadas por estos botaderos. Sabemos que un cambio no sucede de la noche a la mañana, por eso es necesario un proceso de cambio de valores, conductas y estilo de vida en

[ 170 ] P R E M I O O D E B R E C H T 2 013


las personas, que podría ser evaluado en unos cinco años, por medio de este proyecto veríamos si hay un cambio en la sociedad para bien del ambiente y de la vecindad. Económico Generando un mercado para estos materiales de desechos de construcción y demolición en la ciudad de Guayaquil, que a su vez se lo proyectaría para el resto del país, se crearía fuentes de trabajo, que van desde la recolección hasta el producto obtenido a partir del material reciclado, teniendo en cuenta la capacitación al personal en cada uno de los procesos, haciendo que la economía crezca internamente. El proyecto muestra viabilidad económica ya que en el costo del hormigón, sólo se incluiría una parte del agregado, correspondiente a la recolección de los desechos y a su trituración en planta. Hemos estimado, de acuerdo a precios de mercado, que el costo por metro cúbico del hormigón de resistencia f’c = 180 kg/cm2 es de $122.36, de los cuales $49.80 corresponden a los materiales (cemento, arena, piedra y agua). De acuerdo a nuestro análisis de precio unitario, el costo del mismo hormigón reciclado sería $112.38 por cada metro cúbico siendo $41.48 la parte que corresponde a los materiales. Esto significa un ahorro del 17% en materiales y cerca de $10 por cada metro cúbico de hormigón puesto en obra. Lo que convierte a estos productos atractivos económicamente. Además, se ha estimado que la ciudadanía está dispuesta a pagar hasta un 10% más por productos que sean amigables con el medio ambiente (Conferencia CIMA Ecuador, 2013), sin embargo nuestra propuesta incluso costaría menos que su contraparte convencional.

r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 171 ]


conclusiones •

Por medio del reciclado de hormigón a partir de desechos de demolición pudimos fabricar un hormigón con un contenido de material reciclado del 74% y una resistencia cercana a f’c = 180 kg/cm2.

Gráfico 4: Porcentaje en peso de los materiales utilizados para fabricar hormigón reciclado.

Podemos reemplazar el 100% de los agregados para la fabricación de hormigón con material reciclado.

Durante el proceso encontramos que el porcentaje de absorción en los agregados es mayor a lo normal, por lo que se ha recomendado que estén superficialmente saturados al momento de hacer la mezcla para obtener hormigón.

Nos dimos cuenta que no toda la propiedad cementicia del cemento se había perdido en el hormigón reciclado.

Pudimos observar que el hormigón fabricado a partir de desechos de demolición reciclados tiene un proceso de endurecimiento más lento que el hormigón convencional, obteniendo resistencias a los 7, 14, 21 y 28 días iguales al 40%, 57%, 71% y 91% de la resistencia final, respectivamente.

[ 172 ] P R E M I O O D E B R E C H T 2 013


Vemos que existe un gran potencial para usar este hormigón reciclado en diversas aplicaciones.

Identificamos lugares en la ciudad de Guayaquil donde existe gran cantidad de desecho de construcción y demolición.

En el Ecuador, la inversión actual en construcción es un rubro muy significante en la economía, desde nuestra propuesta contribuimos a que esta inversión sea más amigable con el medio ambiente.

Creemos que este proyecto se puede extrapolar a otras ciudades del país convirtiéndose en un plan nacional.

Consideraciones finales •

Creemos que, aunque conceptualmente, la presente propuesta es sencilla, posee un gran potencial para cambiar la manera que fabricamos hormigón.

Futuras investigaciones, a partir de este trabajo, pueden considerar un estudio de las propiedades reológicas del material, para lo cual se requieren recursos y tiempo adicionales.

Se puede considerar que, las construcciones y edificios existente, son “desechos en tránsito”, la gran mayoría de ellas no ha cumplido aún su ciclo de vida, una estrategia clara y efectiva de reciclaje ayudaría a prever la generación de desechos de este tipo en el futuro.

Existe una resistencia en la sociedad al usar materiales reciclados, necesitamos cambiar el paradigma de que “reciclado” no significa “usado”.

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anexo 1 RESULTADOS DE LOS ENSAYOS EFECTUADOS A LOS AGREGADOS RECICLADOS Determinación de la densidad, Densidad relativa y Absorsión del Agregado Grueso (NTE INEN 857: 2010) Masa en aire de la muestra seca en el horno (g)

A=

3818

Masa en aire de la muestra saturada superficialmente seca (g)

B=

4058

Masa aparente en agua de la muestra saturada (g)

C=

2356

Densidad relativa SECA AL HORNO:

2.24

Densidad Relativa SATURADA SUPERFICIALMENTE SECA:

2.38

Densidad Relativa Aparente:

2.61

Densidad SECA AL HORNO (kg / m3):

2238

Densidad SATURADA SUPERFICIALMENTE SECA (kg/m3):

2378

Densidad Aparente (kg/m3):

2605

Absorción, %:

6.29

Peso Volumétrico Suelto Agregado Grueso

Peso Volumétrico Varillado Agregado Grueso

Re (Lb)

12.3

Re (Lb)

12.3

Peso suelto 1(Lb)

23.5

Peso suelto 1(Lb)

26

Peso suelto 2(Lb)

24

Peso suelto 2(Lb)

26

Peso suelto 3(Lb)

24

Peso suelto 3(Lb)

26

Peso promedio (Lb)

24

Peso promedio (Lb)

26

Peso promedio (Kg)

10.88616

Peso promedio (Kg)

11.79334

Diametro (m)

0.2

Diametro (m)

0.2

Altura (m)

0.3

Altura (m)

0.3

Volumen (m3)

0.00942

Volumen (m3)

0.00942

PVS (Kg/m3)

1155.06

PVV (Kg/m3)

1251.31

[ 174 ] P R E M I O O D E B R E C H T 2 013


Determinación de la densidad, Densidad Relativa y Absorsión del Agregado Fino (NTE INEN 856:2010) A=

342

Masa del Picnometro lleno con agua (g)

B=

682

Masa del Picnometro lleno con agua y muestra (g)

C=

898

Masa de la muestra superficialmente seca (g)

S=

400

Densidad Relativa SECA AL HORNO:

1.86

Densidad Relativa SATURADA SUPERFICIALMENTE SECA:

2.17

Densidad Relativa Aparente:

2.71

Densidad SECA AL HORNO (kg/m3):

1854

Densidad SATURADA SUPERFICIALMENTE SECA (kg/m3):

2168

Densidad Aparente (kg/m3):

2708

Absorción, %:

16.96

referencias bibliograficas •

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r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 175 ]


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DISEÑO Y CONSTRUCCIóN DE UN PROTOTIPO DE COCINA DOMéSTICA POR ELECTRóLISIS PARA LA GENERACIóN DE HIDRóGENO (HHO) Autores

José Morales Daniel Urrejola

Orientador

Ing. Rolando Calero Universidad Estatal Península de Santa Elena Ingeniería - Industrial 3º año

r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 177 ]


L

a tecnología del hidrógeno estudia el uso de este elemento químico como combustible limpio para generar energía eléctrica o térmica. Su gran ventaja medioambiental radica en la reducción de emisiones contaminantes de CO2, óxidos de nitrógeno y azufre, no consume recursos naturales y es abundante en el universo. El hidrógeno no es fuente primaria de energía, no es un combustible que podamos extraer directamente de la tierra como el gas natural. La fuente más común de hidrógeno es el agua. Se obtiene por la descomposición química del agua en oxígeno e hidrógeno a partir de la acción de una corriente eléctrica (electrólisis). Este proceso divide el agua, produciendo oxígeno puro e hidrógeno. El hidrógeno representa energía almacenada, se puede quemar como cualquier combustible para producir calor, impulsar un motor, o producir electricidad en una turbina. Lo novedoso de esta tecnología es que la producción de hidrógeno es realizada a partir de fuentes de energías renovables. La sustitución de cocinas a gas debido al alto costo de combustible ha motivado a buscar en el hidrógeno y más específicamente en el gas HHO una posibilidad de generación de calor para la utilización en cocinas, disminuyendo los costos eléctricos y de combustibles. Este proyecto consiste en el acoplamiento de un sistema de electrolisis mediante celdas para obtener gas HHO (hidrogeno- Oxigeno) El mismo que será utilizado como combustible en cocinas domésticas para la cocción de alimentos, disminuyendo en si el uso de gas y electricidad, abaratando costos en el uso de energías mucho más caras.

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OBJETIVOS ObJETIVO GENERAL Diseñar y construir un sistema de cocina doméstica acoplada a un sistema generador de hidrógeno por medio de electrólisis, utilizando agua como recurso primario de combustible. ObJETIVOS ESPECÍFICOS •

Diseñar un modelo de electrólisis económicamente viable para utilizarlo como fuente de calor en una cocina doméstica.

Construir mediante elementos comunes de ferretería un aparato de electrólisis capaz de generar una fuente de hidrógeno para ser utilizado como fuente de calor en una cocina doméstica.

ALCANCE Debido a que en el Ecuador cerca del 90% de los hogares utiliza gas como fuente de calor en las cocinas domésticas, hay que tomar en consideración que este gas se encuentra subsidiado en cerca del 80 %. Últimamente se están haciendo intentos por eliminar este subsidio por lo que el precio en el que actualmente se encuentra, de cerca de 1, 60$ podría elevarse a precios internacionales de cerca de los 20 $, lo cual sería un golpe a las economías populares que necesitan el gas para sus cocinas. También se ha contemplado cambiar el sistema a un modelo de cocinas eléctricas, debido a la construcción de hidroeléctricas que eventualmente abaratarían el costo del kW hora de energía, donde de todos modos el precio de consumo de energía eléctrica sería muy superior al promedio de ingreso por habitante en el Ecuador. r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 179 ]


Es por esto que nuevas alternativas como usar el Hidrógeno como fuente de calor en cocinas domésticas se presenta como una idea viable de bajo costo que se podría introducir en la mayoría de los hogares de escasos recursos, viendo sostenibilidad a largo plazo, además de ser un recurso renovable no contaminante sin generación de CO ni NOx. La viabilidad de este proyecto se basa en presentarlo a las empresas públicas y privadas para hacer conocer esta propuesta que generaría ahorro en el sistema energético nacional que se podría invertir en áreas críticas de desarrollo y educación.

FUNDAMENTO TEÓRICO El subsidio a cada cilindro de gas en el Ecuador es de aproximadamente $14,50, este valor representa para el estado pérdidas de $377.000 mensuales, y anuales de $4´524.000, debido al contrabando, solo en la provincia del Carchi. Algunos datos dicen que en el Ecuador el subsidio al gas de uso doméstico bordea los USD 500 millones al año. Favoreciendo más a la gente de mayores recursos. En el Ecuador, el precio del cilindro de gas de uso doméstico es de USD 1,60 por un tanque de 14 kilogramos, mientras que en Colombia el mismo cilindro cuesta entre USD 15 y 20. Según las autoridades, el Ecuador pierde millones de dólares por contrabando de gas y combustibles que salen por las fronteras. Un estudio de Energías, de Colombia, afirma que al menos 26 mil cilindros de gas ecuatoriano subsidiado ingresan mensualmente a Colombia por 37 puntos fronterizos clandestinos, con lo cual el Estado pierde alrededor de USD 5 millones anuales. Algo parecido sucede en la frontera sur, con Perú. Otro dato de importancia es acerca del uso de la energía eléctrica en cocinas, aunque el consumo en una estufa eléctrica es variable, una estufa eléctrica puede consumir lo mismo que 10 o 20 lámparas de luz, dependiendo de

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la potencia. Cada quemador consume de 1000W a 1500W, donde solo se debe multiplicar por el número de quemadores que se está usando al mismo tiempo y se obtendrá el consumo total. El quemador del horno es el doble. En el Ecuador el costo promedio del kw/hora es de $ 8,43 centavos hasta los 500 kw de consumo y para los que consuman hasta 700 kW/h, el valor es de aproximadamente $ 9,77. Si registra 700 kW/h será $9,10; por los 1.000 kW/h $ 10,42 y por 1.500 kW/h $ 12,31. Una cocina utilizándola una hora al día promedio gasta aproximadamente 171 kw hora al mes lo que saldría de 15 a 16 dólares mensual por consumo. Por eso es que se hace indispensable el desarrollo de nuevas tecnologías proponiendo nuevas fuentes para su uso corriente. En este propósito estudiantes de Ingeniería Industrial han diseñado un prototipo de cocina a gas HHO como una alternativa altamente ventajosa en términos de eficiencia y economía debido a los bajos costos de electricidad que se requiere además su bajo índice de contaminación que posee. Como antecedente se cuenta que el gas HHO o Hidroxi (hidrogeno- Oxigeno) consiste en la composición de dos partes de hidrógeno y una parte de Oxígeno. Debido a que este tiene los mismos elementos y la misma proporción que una molécula de vapor de agua, lo que hace único el gas Hidroxi HHO es que este se produce en la celda y sale en forma de átomos individuales de hidrógeno H+ y Oxígeno O-, lo que al hacer combustión y combinarse para formar una molécula de agua, se producen un retorno de energía 3.8 veces mayor, que si se hace combustión con moléculas de hidrógeno H2 y oxígeno O. Por tanto la producción del gas hidroxi, para ser consumido inmediatamente en el motor produce mucha más energía, que si introdujéramos solo hidrógeno H2. Este proyecto consiste en el acoplamiento a una cocina doméstica a gas a la celda generadora de gas Hidroxi HHO realizado en el laboratorio de Ingeniería Industrial. Se trata de un sistema de cocina a base de hidrógeno, realizado por el grupo de alumnos para el concurso Odebrecht. Se realizó esta investigación centrada en las necesidades del uso de una energía limpia no contaminante no dependiente de los combustibles fósiles y barato ya que utiliza muy poco consumo eléctrico.

r e c o p i l a c i ó n d e l o s m e j o r e s p r o y e c t o s [ 181 ]


La cocción a base de hidrógeno tiene como beneficios: •

Economía; energía renovable y de costo reducido

Seguridad; no se forman depósitos ni traslados de sustancias inflamables

Sustentabilidad

Portabilidad

funcionamiento En este electrolizador el agua descompone los átomos de H y O produciendo una ionización en el agua, donde la carga de energía eléctrica produce en el agua para la liberación de los gases Hidrogeno y Oxígeno. Al liberar estos dos gases se ayuda a la combustión, siendo que el oxígeno es un comburente y el hidrógeno un carburante estos desprenden una gran cantidad de energía, manifestándose visualmente como una llama. La ventaja de este electrodoméstico, cocina, a hidrógeno consiste en la carencia de emanaciones de monóxido de carbono, con lo que se asegura que esté alimentada por una energía limpia cuya combustión no produce residuo alguno ni malos olores por el gas hidrógeno, lo que permite regular la llama a voluntad, de forma instantánea y manual, de la misma forma se enciende y sin tener que esperar que la cocina se caliente.

Problemática a abordar El uso de energías alternativas para problemas comunes como el uso doméstico en las casas para calefacción o cocción de alimentos, se presenta como una solución a los altos costos que presentan los combustibles fósiles de donde se obtienen el gas GLP de refinerías; en el Ecuador el uso del gas licuado se encuentra subsidiado generando pérdidas de cerca de 5 millones de dólares anuales lo que una parte de este gas se conduce por contrabando a países

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vecinos en donde el precio del gas está por encima de los 18 a 20 dólares, por esta razón el gobierno plantea la eliminación de este subsidio. La alternativa de generar cocinas a hidrógeno o también HHO producto de hidrólisis del agua se presenta como una opción viable para este problema, además de ser una fuente renovable y limpia sin daño al ambiente y altamente económica para familias de bajos recursos que no podrían pagar el precio de un gas sin subsidio y tampoco utilizar cocinas eléctricas por el alto consumo eléctrico.

Metodología y Herramientas Para la realización de este proyecto se utilizaron los siguientes insumos: •

Unión Z 110mm

Tapón roscable de 110mm

Neplo flex bronce 5/16

Manguera para gas industrial

Abrazadera de acero inoxidable torro 8-12mm

Tapón macho roscable 1¨

Neplo roscable 1 ½ ¨ * 3

Tapón hembra roscable 1 ½ ¨ PP

Neplo acero inoxidable ½*3

Reducción acero inoxidable ½* ¼

Unión bronce ¼ NPT

Platinas de acero inoxidable 80*50mm

Platinas de acrílico 110*40mm

Nailon para pescar 0.70mm

Teflón alemán /DUPONT 19mm

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Permatex

Perno acero inoxidable milimétrico 6*30mm

Perno acero inoxidable milimétrico 6*10mm

Tuercas milimétricas inoxidables 6mm

Anillos planos inoxidables ¼

Mano de obra

Como primer paso se procedió a armar la unión Z con dos tapas roscables para formar un cilindro hermético en la tapa superior del recipiente que se utilizará para el depósito donde se llevará a cabo la electrólisis. Se procede a realizar una perforación en el centro en donde se va adaptar el Tapón macho roscable 1¨, en la espiral superior del tubo a perforar y situar un Neplo flex bronce 5/16, donde se sujetará una abrazadera con una manguera de salida al exterior, para luego en la parte inferior realizar dos orificios de 6mm con unos 70mm de separación aproximadamente, en el cual va ir empotrado dos pernos 6*30mm que sostendrán la chapas que llevarán la tensión a las placas. En el armado de la celda se coloca un perno en cada extremo centro del acrílico, con la finalidad de darle forma de sanduche, a continuación se separa con trozos de polímero sintético para colocar la primera placa que va a tener que ser una negativa con oreja en el extremo, divididos con tres pedazos de nailon por igual en cada placa, Se estructura en el orden siguiente: 3 neutras 1 positiva en sentido contrario la oreja de las negativa, 3 neutras y la última una negativa con la oreja en sentido de la primera, separar de nuevo con trozos de polímero sintético, y ubicar el acrílico en los pernos para formar nuestro sanduche para situar luego los anillos y las tuercas. Se acopla un puente del mismo material de acero en las orejas de las placas negativas, donde se coloca un perno 6*30mm, luego se ubica la chapa que será el negativo de entrada de la celda, en el perno del puente , situar un anillo y una tuerca. En el armado de la otra chapa será el mismo con la positiva, debe quedar todas las conexiones perfectamente ajustadas ya que se podría producir una chispa por un paso contacto que podría explotar la celda.

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Seguido tenemos que empotrar las chapas en la tapa roscable inferior del cilindro con pernos pasantes conectados a un trasformador de 12 V. Para el burbujeador de seguridad utilizar un Neplo roscable 1 ½ ¨ * 3, donde en cada extremo ira un tapón hembra roscable 1 ½ ¨ PP, en la tapa superior se debe perforar dos orificios uno para Neplo flex bronce 5/16, y el otro para unión bronce ¼ NPT, en la unión incorporar dos Neplo flex bronce 5/16, dos neplo flex bronce deben quedar la vista y uno interno en el cilindro. La unión de bronce con los dos neplo flex sujetará una abrazadera con la manguera que viene del tanque en su superficie, el otro neplo flex sujetará con una abrazadera al trozo de manguera que va al árestallamas. En el arrestallamas utilizar un Neplo acero inoxidable ½*3, que se ubica en un extremo con una reducción de acero inoxidable ½* ¼ con un Neplo flex bronce 5/16, previamente a esto se debe colocar una malla de acero inoxidable dentro del habitáculo de la rosca para que actue de filtro. Se procede primero a llenar con el vidrio molido hasta 1/3 dar unos golpes para que se asiente, luego 1/3 de arena, y al final vidrio hasta completar ubicar de nuevo un malla de acero en el habitáculo del otro extremo, enroscamos firmemente la Reducción acero inoxidable ½* ¼ con un Neplo flex bronce 5/16. En cualquier extremo sujetar con una abrazadera el trazo de manguera que llega del burbujeador. recomendaciones En cada unión con rosca colocar teflón y permatex para evitar fugas.

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Soluciones propuestas Los alumnos participantes, lograron crear una cocina utilizando como energía la descomposición electrolítica del agua obteniendo Hidrógeno y Oxígeno por separado mediante celdas de acero inoxidable el cual mediante la inducción de una pila fomentaron la formación de Hidrógeno y oxígeno por separado (HHO) el cual se conectó a una cocina común de gas para la generación de la llama el cual puede ser utilizado para uso doméstico. Este modelo presenta grandes ventajas como: es la ausencia de combustibles fósiles en la generación de la llama, el uso del agua como generador de hidrógeno, el uso de energías limpias sin formación de CO ni CO2 contaminantes, así como ventajas económicas en su uso debido a que no utiliza gas (GLP) y el costo de energía eléctrica es muy bajo si es que se utilizará un adaptador de corriente eléctrica. Este prototipo podría ser comercializado sin grandes inconvenientes generando ahorros económicos en las inversiones del sistema energético nacional que podría ser utilizado en otros proyectos como salud, educación y otros de desarrollo humano. Generaría mano de obra para la fabricación en serie de estos prototipos, además de ser un modelo de creación de estudiantes involucrados en nuevas energías y generaría bases para la investigación del hidrógeno en otros proyectos afines.

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Viabilidad La creación de cocinas a base de HHO presenta alta viabilidad técnica y comercial debido a los materiales a ser utilizados y la poca complejidad de creación que representa. Considerando que el hidrógeno que se genera no es almacenado sino que es utilizado directamente, y por lo tanto no se necesitaría inversión costosa como en tanques de almacenamiento del gas hidrógeno. Podría generar trabajo directo a través de pequeños talleres artesanales para la producción de cocinas dando oportunidad de desarrollo local en provincias.

Conclusiones En definitiva el presente proyecto es una opción viable sin demasiado costo tanto técnico como económico, utilizando elementos simples de ferretería. Se presenta como una opción viable para su utilización en relación a los costos de uso del gas y energía eléctrica para uso doméstico en calefacción y cocinas. No presenta daño al ambiente, promete ser una alternativa ecológica sin comprometer la naturaleza del efecto dañino producido por la presencia de CO2 y CO en la quema de combustibles fósiles. Su uso masivo representaría ahorro energético al Ecuador de aproximadamente 500 millones de dólares, dinero que podría ser utilizado para otros fines como la construcción de escuelas, hospitales y otros, que contribuyan al desarrollo humano y el buen vivir.

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Consideraciones finales Los estudiantes que participaron en este proyecto son estudiantes de Ingeniería Industrial cursando el tercer año de la carrera y han presentado este proyecto que consideran viable desde el punto de vista técnico y económico y que se convertirá en una alternativa competitiva frente a los sistemas de cocinas utilizados en la actualidad.

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Modelo de Equidad Productiva Para el Desarrollo Autores

Wilson Correa

Orientador

Ing. René Rodríguez Universidad de Especialidades Espiritu Santo Ingeniería en Ciencias Empresariales 5º año

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E

l presente proyecto propone implementar un sistema de desarrollo sostenible e inclusión social en el sector pesquero, basado en el fortalecimiento de la cadena productiva a través de la incorporación de un nuevo modelo de gestión denominado: Modelo de Equidad Productiva. Con ello se busca fortalecer la figura del pequeño productor o productor artesano; a través de la aplicación de tres pilares o factores fundamentales: 1. Estandarización de precios y condiciones de compra, con la finalidad de disminuir la brecha económica que existe entre el pequeño productor y el empresario que vende al consumidor final (con valor agregado). Esta brecha se genera a partir del proceso de intermediación. 2. Construcción de infraestructura colectiva (de uso público), con ello se propone zonificar, tecnificar y unificar al pequeño productor, permitiéndole así ser competitivo en el mercado. 3. Acopio y distribución unificada, con ello se busca crear asociaciones de productores, con la finalidad de generar ventas en bloque y marcar un contrapeso frente al sector empresario. La finalidad de la venta en bloque es lograr que el pequeño productor tenga mayores y mejores oportunidades de venta, con la finalidad de mejorar su calidad de vida, y permitir su desarrollo como pequeño empresario, generando así inclusión social y desarrollo sostenible a través de un plan del buen vivir (basado en una propuesta del actual gobierno). El Modelo de Equidad Productiva se especializa en bienes de consumo primario, donde la cadena de producción es extensa (muchos intermediarios) y generalmente existe inequidad entre los pequeños y medianos productores (materia prima). Para efectos del proyecto se ha tomado como piloto un recinto pesquero de la provincia de Manabí, denominado Puerto López.

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OBJETIVOS ObJETIVO GENERAL Disminuir la brecha social que existe entre los pequeños productores de materias primas, intermediarios y empresas generadoras de valor agregado, a través de la aplicación de un nuevo modelo de gestión (Modelo de Equidad Productiva). Creando así un mercado inclusivo, mejorando las condiciones del pequeño productor, y otorgándole oportunidades de crecimiento, guiadas hacia el buen vivir. ObJETIVOS ESPECÍFICOS El Modelo de Equidad Productiva busca cumplir con los siguientes objetivos, basados en El Plan Nacional del Buen Vivir: (Ecuador, 2009) •

Determinar la cadena de producción en el sector pesquero artesanal en la localidad de Puerto López.

Determinar la brecha social que existe entre cada eslabón de la cadena productiva.

Establecer los elementos y lineamientos dentro del Modelo de Equidad Productiva, basado en mecanismos integrales de cooperación y unificación.

Transferir el Modelo de Equidad Productiva a otros sectores productivos de la sociedad, tomando como primer eslabón de la cadena al pequeño productor.

Integrar el concepto de Modelo de Equidad Productiva con planes actuales del gobierno como: Nueva Matriz Productiva, Plan de Seguridad Alimentaria, Plan Nacional del Buen Vivir (PNBV).

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alcance El presente proyecto propone realizar un plan piloto en el sector pesquero ecuatoriano, específicamente en la provincia de Manabí, en la localidad de Puerto López. El objetivo de esta sección del documento será establecer las principales necesidades del sector, con miras hacia la aplicación del Modelo de Equidad Productiva como motor del desarrollo. Visión global del sector La pesca costera y oceánica, son consideradas de alto potencial, sin embargo hace falta definir políticas y estrategias viables que permitan el crecimiento a través de un plan de desarrollo sostenible. Los sectores considerados con alto potencial según la FAO son el atún y el camarón. Si consideramos estadísticas del año 2012 obtenemos que el Ecuador superó las 400 mil toneladas de pescado, en su mayoría atún, la meta actual del país es superar las 500 mil toneladas para llevar a niveles similares a los de Tailandia (600 mil ton año). En la actualidad hay más de 50.000 plazas de empleo en el Ecuador generadas por la actividad pesquera, si contamos las generadas por la industria y las cadenas productivas superan las 100.000 plazas de empleo (Agro, 2013). En cuanto a pesca artesanal, se estima que en la actualidad operan alrededor de 15.000 embarcaciones de pesca artesanal, la mayor cantidad se encuentra en la provincia de Manabí, ocupando 62% (Diario, 2011) es por ello que hemos establecido como foco del estudio esta provincia, específicamente el sector de Puerto López. En un reporte generado por la Secretaría del Mar a través de Diario El Comercio en el 2012, se indicó que para el 2011 el Ecuador invirtió 2,2 millones en investigación, sin embargo esta cifra es mínima en representación a los recursos que deja la pesca al año, estos rondan los 900 millones promedio (Comercio, 2012).

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Pesca en Manabí “En Ecuador existen aproximadamente 200 caletas pesqueras, de las cuales 43 se encuentran entre los 350 Km de playa que hay en Manabí, desde Pedernales hasta Puerto López “. (Manavisión, 2013). La actividad pesquera es el principal motor de la economía de Manta, Jaramijó, Puerto López, Sucre, San Vicente, Jama y Pedernales (todas localidades de Manabí). El caso de Manta es muy particular, ya que ha presentado un desarrollo industrial importante, que ha permitido un gran crecimiento, aproximadamente 12 mil personas laboran sólo en las industrias atuneras. Dentro de la misma provincia ocurren situaciones extremas, un ejemplo es Manta con procesos tecnificados e industrialización y por otro lado Puerto López que maneja pesca artesanal. Cuando nos referimos a disminuir la brecha social que existe entre ricos y pobres a través del Modelo de Equidad Productiva, nos referimos a estos casos. El cambio es posible a través de la inclusión social, la diversificación de producción y la asociación gremial como un factor de contrapeso frente a la empresa. Pesca en Puerto López (sector piloto) Al ser Puerto López nuestro plan piloto se realizó un análisis profundo de la situación social, económica y ambiental, con la finalidad de conocer más acerca del sector y poder captar las necesidades básicas de sus habitantes; para con ello establecer los fundamentos del Modelo de Equidad Productiva a partir del alcance. En lo económico, la sociedad labora en actividades relacionadas con la pesca artesanal, sin embargo el 90% de las personas entrevistadas asegura no completar lo suficiente para alcanzar la canasta básica (USD 500 aproximadamente). La familia promedio está conformada por 5 personas, y en ocasiones incluso habita más de una familia por vivienda. Como actividad complementaria a la pesca los entrevistados mencionaron que se dedicaban al comercio informal. En lo social, Puerto López tiene aproximadamente 21.000 habitantes. En entrevistas realizadas ellos comentaban que eran una sociedad que priorizaba el concepto de familia, incluso hablaban de patriarcas al referirse a sus padres y abuelos.

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En el análisis ambiental, Puerto López es una localidad con mucho potencial, tiene un amplio malecón y vías que lo conectan a las principales carreteras. Actualmente se han generado proyectos para reactivar el turismo en la localidad, sin embargo los habitantes confirman que no han sentido los beneficios.

Fundamento Teórico El Modelo de Equidad Productiva planteado como solución recoge las principales necesidades de la población, por un lado trabajo digno y posibilidades de desarrollo, y por otro lado el fortalecimiento del aparato social, a través de un mecanismo de cooperación y unificación, que va desde lo social y ambiental hacia lo productivo. Este nuevo modelo productivo se basa en tres factores que para efectos de este proyecto han sido considerados básicos para el desarrollo de la sociedad: • Estandarización de precios y condiciones de compra y venta de materia prima (en beneficio del pequeño productor). • Construcción de infraestructura colectiva (de uso público) y mecanismos de asociación gremial para la venta de materia prima en bloque y unificada. Con ello estandarizar la producción y lograr obtener un precio justo, basado en un estudio de las necesidades del productor. • Plan para el buen vivir, basado en educación y capacitación al sector productivo artesano, plan de vivienda digna, inclusión y reinserción social. Estos cambios en el modelo productivo son necesarios previamente a la elaboración del Plan Nacional del Buen Vivir, que el gobierno del Ecuador lleva promoviendo desde el 2009, y que incrementa su desarrollo en el 2013. El plan está orientado hacia la materialización de un proyecto de cambio (Ecuador, 2009). El Modelo de Equidad Productiva (MEP) planteado en este proyecto es vital para el desarrollo sostenible del Plan Nacional del Buen vivir, ya que engrana objetivos o factores que de ser alcanzados darán sostenibilidad al proyecto a partir de la cadena productiva, favoreciendo a la especialización de la producción, tecnificación y desarrollo.

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Para generar el desarrollo sostenible es necesario poner a disposición estas herramientas de manejo al alcance de la sociedad civil y capacitarla para el uso de ellas. El gobierno debe actuar como ente regulador, sin embargo no debe caer en paternalismos. Es importante que el cambio parta de la sociedad y que de esta forma se genere crecimiento orgánico y sostenible. Restableciendo el sector productivo de manera sostenible; es posible acortar la brecha social entre ricos y pobres de manera significativa. El pequeño productor podrá vender sus productos a precio justo y participar de asociaciones productivas. A medida que incrementa sus niveles de producción, el MEP le va otorgando beneficios en su desarrollo. Otros planes con los que el Modelo de Equidad Productiva guarda relación son: Plan de Soberanía Alimentaria y Nueva Matriz Productiva.

ProblemÁtica a abordar La situación actual del pequeño productor en la cadena productiva es crítica, sus productos son comprados a costos menores que en el mercado, e incluso los ingresos fruto de la venta no cubren los costos operativos del esfuerzo pesquero, de esta forma el pescador artesanal sale en muchas ocasiones en contra. La demanda del producto pesquero es alta, sin embargo la empresa privada sigue siendo la encargada de poner el precio de compra, de esta manera las grandes empresas generan altas utilidades, y el 90% de los pescadores artesanales no llega a cubrir la canasta básica con las ganancias de su labor (resultados en base a encuesta realizada en Puerto López). Si se mantiene la estructura actual; el artesano jamás podrá desarrollarse y se verá en la obligación de buscar fuentes alternativas de ingresos (fuera de su oficio). Es necesario por ello restablecer un esquema equitativo de producción y sentar las bases para un proceso de desarrollo, desde lo estructural y urbano hasta lo social. El MEP busca disminuir esta brecha social restableciendo la estructura de la cadena de producción, tomando como foco principal el primer eslabón de la cadena (pequeño productor y artesano), mejorando sus condiciones

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de vida y generando vías de desarrollo. Para dar sostenibilidad a la cadena de producción, en necesario partir de un precio unificado, creación de asociaciones y mejorar las condiciones de producción del pequeño productor.

Metodología y Herramientas EL MEP es un mecanismo de cooperación e integración social, es una solución en cadena y debe ser visto como un todo. Es por ello que la metodología deberá establecer el mecanismo capaz de completar con éxito los objetivos del proyecto: 1. Determinar la cadena de producción en el sector pesquero artesanal en la localidad de Puerto López. Para ello es necesario iniciar con un proceso de observación de campo y entrevistas a los principales involucrados (productores, intermediarios, empresa de consumo masivo). 2. Determinar la brecha social en función del mercado, y a partir de la cadena productiva. Tras establecer la cadena de producción (punto 1), se procederá a realizar un análisis vía entrevistas y encuestas, con la finalidad de medir indicadores sociales básicos (acceso a la educación, vivienda, movilización, ingresos familia promedio, acceso a la salud), niveles de satisfacción en función de: actividad productiva (costos y beneficios), disposición al cambio para mejora, índice de optimismo (progresivo y regresivo). 3. Establecer los lineamientos dentro del Modelo de Equidad Productiva, basado en mecanismos integrales de cooperación y unificación. Sobre la base establecida en puntos anteriores, se procederá a modelar escenarios estableciendo lineamientos como: • Estandarización de precios y condiciones de compra: Estructurado a partir de un análisis de costos de producción (productor), costos de traslado o intermediación y precio actual de mercado (consumo final). La ecuación de estandarización de precios y condiciones de compra deberá además tomar en cuenta los siguientes factores:

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efectos de inflación, producción máxima y mínima, finalmente aspectos relacionados con la conservación del medio ambiente y buenas prácticas de manejo. • Construcción de infraestructura colectiva (de uso público): El primer paso es crear las estructuras necesarias para facilitar la labor del pequeño productor, esto incluye la construcción de muelles, centros de acopio y corte, además de vías de acceso. La infraestructura deberá ser de tipo ecológica y acorde a las características del sector, esta además será de uso compartido para los miembros de la comunidad que deberán asociarse en gremios. La administración de esta infraestructura será mixta, estableciendo una relación entre empresa privada y empresa pública. • Acopio y distribución unificada: Los administradores del recinto pesquero serán los encargados de consolidar la producción y colocarla a través de convenios con empresas demandantes. Los compradores deberán estar registrados en la asociación y cumplir con una serie de requisitos. Con ello se pretende generar ventas en bloque bajo contratos de adquisición, la finalidad es acelerar el proceso de crecimiento del pequeño producto y mejorar las condiciones de venta. 4. Transferir el MEP a otros sectores productivos de la sociedad. A partir de los indicadores de gestión y desarrollo generados en el plan piloto en Puerto López, se establecerá un modelo macro de equidad productiva que podrá ser replicado a cadenas productivas en otros sectores (agricultura, ganadería, textil, etc). Este proceso final del MEP pretende dar nuevas posibilidades de crecimiento al pequeño productor. 5. Integrar el concepto del MEP con planes actuales del gobierno. Se considera este nuevo modelo como el paso previo a la planificación social y desarrollo. Macro proyectos como la Nueva Matriz Productiva, Plan de Seguridad Alimentaria, Plan Nacional del Buen Vivir (PNBV) impulsados por el Gobierno Nacional serán desarrollados con éxito, siempre y cuando se logre disminuir la brecha social que existe entre los más ricos y los más pobres.

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Soluciones propuestas Este proyecto pretende ir más allá de la construcción de una estructura sostenible y de uso público. Considera que es posible transformar un país a través de un cambio en la matriz productiva. Esto basado en la integración de un nuevo elemento dentro de la balanza productiva llamado equidad productiva. propuesta de Solución en el sector pesquero de puesto lópez Una vez identificadas las necesidades básicas de la población se estructurará el Modelo de Equidad Productiva: 1. Estandarización de precios y condiciones de compra: • Se convocará una asamblea de pequeños productores, con la finalidad de definir precio de venta en función de los costos del esfuerzo pesquero y el precio de mercado. Además se establecerán productos de especialización, sobre los cuales se trabajará en procesos de tecnificación y mejora productiva. 2. Se creará la primera asociación de pequeños productores y se elegirán representantes. Esta asociación será la encargada de crear y someter a votación un código de compra y venta, con reglamentos que protejan al pequeño productor. 3. Construcción de infraestructura colectiva (de uso público): Puerto López necesita avanzar hacia el desarrollo, actualmente corre en desventaja frente a otras poblaciones que ya poseen un muelle especializado en pesca y vías alternas que permiten el traslado del producto sin pasar por el centro del poblado. Es por ello que se han tomado las siguientes consideraciones: • Creación de un muelle artesanal especializado en pesca, que cuente con los siguientes elementos considerados necesarios por la FAO (Food and Agriculture ONU). • Zona de manipulación del pescado para su descarga.

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• • • • • • • • •

Zona de servicio para mantenimiento de embarcaciones. Muelle de atraque con una profundidad mínima de 2 m. Varadero con un cabrestante. Punto artesanal de reabastecimiento de combustible. Separación y eliminación de aceite de desecho y residuos. Zona de amarre para embarcaciones. Servicios y cuartos de baño Eliminación de aguas residuales procedentes del desembarcadero. Lonja para separar, embalar, comercializar y congelar el pescado, incluyendo un almacén de hielo. • Almacén para las redes de los pescadores, piezas de repuesto para motores, etc. (bodegas) “. (FAO, 1996) El muelle estará ubicado a pocos metros del centro de acopio y demás instalaciones del proyecto de infraestructura colectiva, separado del muelle actual, destinado únicamente para el turismo y el avistamiento de ballenas. A continuación boceto del muelle (ver Figura 3) y criterios de construcción.

Figura 3: Boceto Muelle de pesca

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MUELLE DE PESCA ARTESANAL Objetivos Establecer un punto donde los artesanos puedan desembarcar lo pescado

Tener una zona de amarre para embarcaciones

Contar con un punto de reabastecimiento cercano a las embarcaciones

Tener zonas destinadas al almacenamiento de herramientas para la actividad pesquera

Establecer puntos de servicio y cuartos de baño Motivar a los pescadores a seguir desarrolando su actividad laboral (desarrollo de la pesac artesanal)

Criterios Creer espacios destinados especificamente a las recepción del producto Crear un punto de fácil acceso para las embarcaciones Diseñar una zona que se utilice únicamente para el establecimiento de las embarcaciones Crear una zona de espera, así el pescador tiene el tiempo necesario de transportar su producto hasta el punto de recepción Establecer cerca del muelle un punto donde se recepte lo pescado y se lo lleve al centro de acopio Implementar el muelle con las herramientas necesarias para un desembarcado rápido Destinar bodegas en diferentes puntos del muelle cerca de la zona de amarre Crear espacios donde los pescadores puedan depositar diariamente sus herramientas, sin ningún riesgo Contar con cuartos de baño y zonas para cambiarse de ropa exclusivas para los pescadores. Diseñar un muelle que deposite confianza y motivación en los usuarios Construir un proyecto que aumente el autoestima de la población

Construcción de un centro de acopio para producción artesanal Para el diseño del centro de acopio se tomarán en cuenta parámetros establecidos por la ley de pesca y desarrollo pesquero vigente: • El centro de acopio deberá estar ubicado en un área autorizada por el cantón o parroquia en el que vaya a ser construido. • Los pisos deberán estar revestidos con materiales impermeables y tener los declives adecuados. • Las paredes de igual forma que los pisos deberán estar revestidas de algún material que facilite su limpieza e higiene.

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Dentro del centro debe haber suficiente: agua, ventilación, iluminación e instalaciones sanitarias. • Debe estar implementado con áreas de congelación (frigoríficos). • Debe existir áreas de servicio (tanto para administrativos como para los pescadores). • La construcción del centro debe contaminar lo menos posible el medio ambiente, incluyendo los materiales que se vayan a utilizar. (Ecuador G. d., 1974) El centro de acopio será ubicado al suroeste de la parroquia Puerto López, en el área más saliente del perfil costanero. En la actualidad el terreno delimitado en color rojo se encuentra a la venta, en el análisis efectuado fue considerado ideal para el plan de desarrollo del sector (ver Figura 1).

Figura 1: Vista del terreno disponible para proyecto MEP

Partiendo de la ley de pesca y desarrollo pesquero vigente, se establecieron los criterios de construcción y boceto (ver Figura 5):

Figura 5: Boceto centro de acopio (construcción con membrana)

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CENTRO DE ACOPIO Objetivos 1. Mantener el concepto cultural

2. Rescatar el concepto de puerto artesanal pesquero

Criterios Diseñar un centro de acopio que no interfiera con la arquitectura tradicional del sector (utilización de materiales del sector) Crear un centro que se acople con la naturaleza y características de su ubicación Crear un centro de acopio que priorice la actividad pesquera artesanal Generar oportunidades a los pescadores con la creación de este centro de unificación

3. Promover y atraer el turismo desde el enfoque de valorar la pesca artesanal histórica

Mediante un diseño orgánico atraer turistas a visitar el centro de acopio, en consecuencia generar interés por la actividad que se lleva a cabo dentro de la edificación.

4. Generar un hito

El centro de acopio será el punto principal de comercio del sector, en consecuencia se convertirá en un punto relevante

5. Crear un centro de unificación de compra-venta (precio unificado)

6. Debe funcionar tanto para pesca de venta directa como para almacenamiento frío temporal 7. Debe acoplarse a la regeneración de Puerto López

8. Establecer un punto base para una red de distribución

Diseñar dentro del centro de acopio espacios tanto para los compradores (industrias) como para los pesacadores (recepción de pesca, almacenamiento, limpieza, etc.) Crear un punto específico donde las industrias compren directamente por toneladas el producto El centro de acopio debe abarcar todas las instancias por las que el producto debe pasar hasta llegar a manos del comprador Diseñar una edificación que sume al cambio que se esta dando en Puerto López, debe continuar con el desarrollo del sector El centro debe guardar relación con los demás proyectos ya construídos en el sector Crear un punto establecido donde las industrias puedan encargar el producto sin necesidad de ingresar a las playas o negociar con el pescador, sino que de forma directa con la asociación y a un precio establecido

acopio y distribución unificada El MEP plantea como estrategia de desarrollo el dar valor agregado al producto en los centros de acopio. Además plantea promover la venta y distribución en bloque, es decir bajo la figura de asociación pesquera. Para ello es importante completar los siguientes objetivos: • Concesionar a través de un concurso el centro de acopio (bajo condiciones favorables tanto para el productor como para la empresa). La empresa acreedora de la concesión deberá encargarse de colocar la producción pesquera a través de la venta en bloque y responder ante la entidad pública correspondiente, se plantea un modelo de administración mixta.

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Negociar con el gobierno la creación de beneficios tributarios, direccionados hacia aquellas empresas que compren a través de los centros de acopio, ya que son zonas que promueven la inclusión social y el desarrollo. Establecer una campaña de capacitación al pescador artesano.

plan de desarrollo y buen vivir Como fue mencionado en apartados anteriores, es importante poner las herramientas del desarrollo a manos de la sociedad, es por ello que el MEP incluye un plan de desarrollo y buen vivir basado en lo siguiente: • Programa de Educación y Capacitación: Es importante orientar la educación hacia las actividades productivas del sector, es por ello que dentro del diseño del centro de acopio se construirán áreas de estudio, en las cuales se capacitará en temas relacionados con la cultura pesquera, pero además se involucrarán otros temas importantes para el desarrollo como: economía familiar, desarrollo sostenible y medio ambiente. • Programa de Vivienda Digana: Actualmente se ha producido un crecimiento desordenado en Puerto López, debido a la desorganización, al crecimiento irregular de las familias, y a la falta de recursos. En la visita realizada se observaron viviendas sobrepobladas y en ocasiones al borde del colapso. El programa de vivienda digna plantea lo siguiente: • Establecer zonas específicas para la creación de ciudadelas. • Construir viviendas de tipo social (ver Figura 2), en las cuales se incluyan áreas para el desarrollo de actividades laborales (con miras hacia la inclusión de la mujer), aprovechamiento de los vientos, soleamiento, además de ello contacto con la naturaleza.

Figura 2: Vistas de la casa modelo, hecha de materiales económicos

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El diseño de las viviendas es de tipo modular, con ello el usuario podría ampliarla sin alterar el concepto original y a bajo costo. Los miembros de la asociación de pescadores podrán acceder a estas viviendas a bajo costo (menor a USD 3000) a través de préstamos o planes de ahorro programados.

Viabilidad Las bases de este proyecto se sentaron sobre modelos sostenibles: ambiental • A través de un sistema de administración mixta se logrará tener un control sobre los desembarcos, y junto con ello generar un historial estadístico pesquero, esto permitirá realizar de mejor manera el manejo de recursos pesca. • Existirá un control de desechos y subproductos de la pesca para su adecuada deposición y manejo (utilización de subproductos y desechos para materia prima de alimentos balanceados, producción de fertilizantes orgánicos a través de ensilaje de productos pesqueros). • La construcción de infraestructura bajo criterios ecológicos y guardando relación con el tipo de arquitectura y paisaje del sector. • Habrá un sistema de capacitación al pescador artesanal. social • Mejorarán las condiciones de vida de la población e integración de los elementos de la cadena productiva. • A través de la tecnificación de procesos, aprovechamiento de subproductos y creación de infraestructura se generarán plazas de empleo. • Los proyectos que nacen a través del MEP son de carácter inclusivo, es decir, buscan reinsertar en la matriz productiva sectores que habían sido olvidados como el pesquero artesanal.

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económico • El proyecto busca reducir la pobreza a través de la restructuración de la cadena productiva, a partir del pequeño productor o artesano. • La estandarización de precios favorecerá al pequeño productor mejorando sus ingresos, de forma que la actividad pesquera se torne atractiva. • El aprovechamiento de subproductos y desechos serán manejados de forma tal que genere ingresos.

Conclusiones •

La cadena productiva está conformada por el pequeño productor o pescador artesanal, intermediarios (comerciantes, mayoristas, distribuidores), empresas procesadoras, y comercializadoras. El 90% de los pescadores artesanales en la zona de Puerto López, no logra cubrir los costos de la canasta básica a través de su actividad económica. La venta muchas veces no logra cubrir los costos del esfuerzo pesquero, siendo los beneficios inferiores. La estandarización de precios, creación de asociaciones, infraestructura y administración mixta, coadyuvarán a la reducción de la brecha social que existe dentro de la cadena productiva. El enfoque holístico del MEP mejora la situación económica y social del pescador, y contribuye a dignificar la actividad pesquera-artesanal, y junto con ello las condiciones de vida de los que buscan en la actividad una forma de subsistir. El MEP se integra coherentemente con modelos de desarrollo social impulsados por el gobierno ecuatoriano relacionados con: Plan Nacional del Buen Vivir, Plan de Soberanía Alimentaria, Nueva Matriz Productiva.

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Consideraciones finales El éxito de la propuesta radicará en las alianzas estratégicas que se puedan establecer entre la entidad reguladora del gobierno y las asociaciones creadas. Es relevante además mencionar la importancia de la cooperación por parte de los pescadores artesanos (en las asociaciones) y la administración mixta de recursos (empresa privada-gobierno) en los convenios de concesión. Se lograrán resultados óptimos si la información a recaudar en relación al funcionamiento de la cadena productiva es veraz, por ello es importante que exista compromiso por parte de los involucrados hacia una mejora continua.

referencias bibliográficas •

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En Odebrecht asumimos el desafío de buscar soluciones que atiendan las necesidades del presente sin comprometer a las generaciones futuras. En este camino hacia la sostenibilidad, el Premio Odebrecht para el Desarrollo Sostenible tiene como principales objetivos incentivar y reconocer a aquellos estudiantes y docentes universitarios que se propongan pensar en ingeniería desde una perspectiva sostenible, y generar conocimiento sobre la temática para difundir entre la comunidad académica ecuatoriana y la sociedad en general. Con esta iniciativa profundizamos nuestro vínculo con las universidades, fuentes inagotables de talento y creatividad, invitándolas a generar valiosas contribuciones para el desarrollo sostenible.


 Proyecto de elaboración sostenible de barras alimenticias nutritivas a base de los excedentes o desechos agrícolas de banano, arroz, maíz, cacao y soja en las comunidades de Taura, provincia del Guayas.  Filtro para agua contaminada a base de caña guadúa.  Desarrollo de células sostenibles h2exergía, para el aprovechamiento del hidrógeno como vector energético, generado a partir de energía solar.  Vivienda sustentable y participacion comunitaria. Desarrollo Sostenible… Sociedad - Medio Ambiente – Economía - Cultura.  Diseño de sistema para el tratamiento de agua residual emitido por camaroneras aplicando zeolita, control y monitoreo del nivel de pH.  Vivienda sostenible de caña guadua en comuna La Entrada - Santa elena.  Análisis de eficiencia de fitorremediación de dos plantas nativas del oriente ecuatoriano para tratamiento de aguas grises y negras en humedales artificiales.  Estudio del potencial de reciclaje de los desechos de construcción y demolición en la ciudad de Guayaquil.  Diseño y construcción de un prototipo de cocina doméstica por electrólisis para la generacion de hidrógeno (HHO).  Modelo de equidad productiva para el desarrollo. www.premioodebrecht.com.ec

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Premio odebrecht los 10 mejores  

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