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Libro Conmemorativo 2012

COMPILACIÓN DE LOS MEJORES PROYECTOS


Libro Conmemorativo 2012

COMPILACIÓN DE LOS MEJORES PROYECTOS

REALIZACIÓN


CoordiNACióN editoriAl Área de Responsabilidad Social Empresarial Odebrecht Perú diseño y diAgrAMACióN NegraPata SAC jurAdo iNterNo luisa Carrión Gerente de Salud, Seguridad y Medio Ambiente daniel Mayuri Gerente de Sostenibilidad en Consorcio Gestiones Viales del Norte humberto lópez Gerente de Sostenibilidad en Rutas de Lima paulo tassi Director de Propuestas jurAdo exterNo elvira gómez Directora del Programa Nacional de Conservación de Bosques del MINAM javier perla Gerente de Negocios Sostenibles de Libélula


PRESENTACIÓN


D

esarrollar negocios y producir de forma equilibrada y responsable, supone tomar decisiones inmediatas con una visión de futuro, respetando a la naturaleza, a la sociedad y a la vida.

La Sostenibilidad tiene por principios la valoración y la mejoría de las condiciones de vida de las personas, la reducción de los impactos ambientales, los controles sobre los peligros y riesgos de los procesos y el uso de tecnologías, materiales e insumos que reduzcan el consumo de recursos naturales, especialmente los no renovables. En Odebrecht, el compromiso con el desarrollo sostenible está presente desde la propia génesis de nuestra cultura y prácticas empresariales; y compartimos esa visión con el mundo a través de medios como el Premio Odebrecht para el Desarrollo Sostenible. Este premio se entrega en 10 países de Latinoamérica y también en Angola – África. Se desarrolla en el Perú desde 2009 y está dirigido a todos los estudiantes de pregrado de Ingeniería y Arquitectura, que piensan desde una perspectiva sostenible. Su objetivo es crear sinergia entre las actividades empresariales y la comunidad académica para beneficio de la sociedad, promoviendo la innovación y destacando la importancia de la ingeniería y la arquitectura en el desarrollo sostenible. Con gran satisfacción presentamos este libro, que compila los 5 mejores proyectos de la tercera edición. Saludamos y felicitamos a todos los jóvenes que han participado y también agradecemos a todos los miembros del jurado interno y externo, por haber contribuido con la evaluación de los proyectos. En Odebrecht entendemos que el desarrollo no puede parar y es nuestro gran desafío buscar soluciones que atiendan las necesidades de hoy sin comprometer a las generaciones futuras. En este sentido, llamamos a todos ustedes a contribuir con este objetivo.


SuMARIO

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PREMIO ODEbRECHT PARA EL DESARROLLO SOSTENIbLE


iMpleMeNtACióN de biodigestores pArA el desArrollo sosteNible de lAs CoMuNidAdes CAMpesiNAs del distrito de reQue

AproVeChAMieNto del AguA residuAl MediANte uN sisteMA Que trAbAjA A grAVedAd pArA su utiliZACióN eN ApArAtos sANitArios, AreQuipA

propuestA de sisteMA AlterNAtiVo de iluMiNACióN destiNAdo A ZoNAs de esCAsos reCursos Que CAreZCAN de redes de eNergíA eléCtriCA – eColAMp

teCNologíAs bAsAdAs eN MAteriAles de CAMbio de fAse pArA MitigAr el efeCto de lAs bAjAs teMperAturAs eN ViVieNdAs ANdiNAs del perÚ

AproVeChAMieNto sosteNible del bosQue de pAlMerAs del distrito de MoliNopAMpA – ChAChApoyAs

Compilación de los Mejores Proyectos

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IMPLEMENTACIÓN DE bIODIGESTORES PARA EL DESARROLLOSOSTENIbLEDELASCOMuNIDADES CAMPESINAS DEL DISTRITO DE REQuE

AuTOR Julio Edgard Melendez Elera ASESOR Luis Alberto vives Garnique Universidad Señor de Sipán

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PREMIO ODEbRECHT PARA EL DESARROLLO SOSTENIbLE


I. RESuMEN EJECuTIvO La falta de energía de bajo coste para abastecer la necesidad de los pobladores de zonas campesinas del distrito de Reque, se constituye como un problema con impacto ambiental debido a que la población recurre al uso de la madera proveniente de la tala indiscriminada para suplir esta necesidad. Lo cual viene causando deforestación del bosque seco ralo de llanura que existe en zonas aledañas al distrito y que sirve de habitad para especies animales y vegetales silvestres, y también como un sistema de protección de las riveras del rio Reque que se ven afectadas por la crecida de éste cuando aumenta el volumen de su caudal durante el Fenómeno del Niño, el Fenómeno de La Niña y lluvias que se dan en las zonas altas de la región. Este proyecto se inicia con la aplicación de la digestión anaeróbica (biodigestor), que permitirá la obtención de energía, con lo que se conseguirá bienestar económico, desarrollo social y cultura ambiental, mejorando la calidad de vida de las personas. Así mismo, podrá obtenerse energía limpia para utilizarla en iluminación, cocción de alimentos, y en el manejo de máquinas con poco uso de energía, tales como sistema de bombeo para succionar agua del subsuelo y alumbrado. Esto permitirá reducir la tala de algarrobos en el bosque seco ralo de llanura, así como el uso indiscriminado de recursos naturales para la obtención de energía en la zona; contribuyendo al desarrollo sostenible del distrito de Reque. Además, el uso del biol como fertilizante natural y sus excedentes pueden ser comercializados y los excesos se podrán comercializar mediante la formación de una asociación de productores, generando ingresos y mejorando su situación económica. Se brindará capacitación para el uso adecuado del biodigestor y del material (desperdicios) utilizado en el biodigestor. Así mismo, se capacitará para la comercialización del biol y para

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la formación de dicha asociación permitiéndoles generar un ingreso adicional y ahorrar en el uso de fertilizantes. Esto contribuirá a la reducción de gases tóxicos en su población, lo cual conlleva a mejorar la calidad de vida de la población beneficiaria.

II. ObJETIvO GENERAL Implementar un biodigestor que cumpla técnica y económicamente con las necesidades energéticas de las pequeñas comunidades campesinas presentes en las zonas rurales del distrito de Reque.,

III. ObJETIvOS ESPECífICOS »

Satisfacer las demandas en términos de servicio básico de energía de bajo coste y en condiciones adecuadas para el manejo de los residuos orgánicos que provienen de su actividad productiva.

»

Proporcionar tecnologías apropiadas, para lograr el uso racional de la madera proveniente del bosque seco ralo de llanura.

»

Maximizar el uso eficiente de residuos orgánicos provenientes de recursos naturales locales.

»

Reducir la dependencia como consumidor energético y de fertilizantes químicos, a través del desarrollo integral de una estrategia que involucre el ciclo productivo y social junto a residuos orgánicos aprovechables.

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PREMIO ODEBRECHT PARA EL DESARROLLO SOSTENIBLE


Iv. ALCANCE El proyecto se realizará en las comunidades campesinas rurales del distrito de Reque y con productores de alimentos para su propio consumo. Además de su problemática, la aplicación se hace viable por su clima seco, por ser una zona de producción ganadera, como también por estar cerca a los botaderos de Reque, lo cual constituirá un elemento importante para la viabilidad del proyecto.

v. fuNDAMENTO TEÓRICO ¿Qué es biodigestor (o digestor)? Un biodigestor es un sistema natural y ecológico (contenedor) que aprovecha la digestión anaeróbica o ausencia de oxígeno de las bacterias para convertir cualquier residuo orgánico en gas y fertilizante. objetivo del biodigestor: Transformar residuos orgánicos en gases y, a la vez, reducir las emisiones a la atmósfera con el propósito de obtención de energía, permitiendo bienestar económico, desarrollo social y cultura ambiental. Ventajas de un biodigestor: »

Produce biogás naturalmente, que es combustible.

»

Evita el uso de leña que contribuye a la deforestación.

»

Permite aprovechar residuos orgánicos.

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»

El lodo producido en el proceso genera fertilizante.

»

Promueve el desarrollo sustentable evitando la emisión de gases de efecto invernadero.

»

Elimina problemas de sanidad: evita malos olores, insectos y controla los microorganismos capaces de generar enfermedades.

»

Obtención de beneficios adicionales por la venta de bonos de carbono.

»

Cumple con la normatividad nacional e internacional.

»

Impide la contaminación de mantos acuíferos.

»

Permite tener personal especializado en esta rama.

»

Existe la opción de incursionar en proyectos de vanguardia.

¿Qué aspectos se deben considerar para el diseño de un biodigestor? Se debe determinar siete variables que influyen en el buen desempeño. 1ª. El monto de capital que se está dispuesto a gastar. 2ª. La cantidad y calidad de biogás que se quiere obtener. 3ª. El tipo de la materia prima con que se cuente. 4ª. El tamaño del biodigestor. 5ª. Las características del terreno. 6ª. El uso que se le dará al abono orgánico. 7ª. La temperatura del lugar donde se instalará ya sea a nivel de ambiente o invernadero. Dentro de los factores técnicos, se evalúa el residuo orgánico, la composición de acuerdo a la relación carbono-nitrógeno, la intensidad de agitado en el mezclado hasta que se tenga el pH de 7-7.2 y la existencia de baterías formadoras de metano conjuntamente con la temperatura del proceso de fermentación: Psicrofílica (15-18 °C), Mesofílica (28-33°C), Thermofílica (50-60 °C).

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¿Cuáles son los insumos o materias primas y sustitutos que utiliza un biodigestor; en qué estado de materia están naturalmente? La materia prima que se emplea en este equipo es específica, son residuos agrícolas que son todos los desperdicios agropecuarios y cultivos energéticos, residuos sólidos urbanos que son toda materia orgánica desechada, y productos que producen gases dentro de la basura, así como residuos industriales que no se aprovechan al máximo quedándole poder calorífico. Las aguas residuales son descarga a drenaje, las cuales llevan una cantidad de materia orgánica disuelta abundante que puede ser aprovechada. En su defecto, hay varios sustitutos, en el caso de contingencia se mezcla uno con otro ó todos, y se obtendrá el mismo resultado. Los estados de materia en que se encuentran son líquidos, semisólido y sólidos, siendo éstos de fácil manera de conseguir. estructura de un biodigestor: Constan de dos partes: a) Cámara de fermentación en donde la biomasa sufre la descomposición. b) Cámara de almacén de gas. Existen también las siguientes, pero varían según el tipo de biodigestor: » » » »

La pila de carga. Ingresa el residuo. La pila de descarga. Se obtiene el residuo usado. El agitador. Remueve los residuos. La tubería de gas. Salida para su uso.

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vI. PRObLEMáTICA A AbORDAR El uso indiscriminado de los recursos naturales (leña y otros) para la cocción de alimentos e iluminación de ambientes en la zona rural deriva en una fuerte criminalidad contra el Medio Ambiente. En la actualidad no se cuenta con un porcentaje total de energía eléctrica en zonas rurales (ver cuadro 1), que al no contar con ello u otra fuente alternativa de energía de bajo coste, utilizan kerosén y otros combustibles altamente peligrosos (Gasolina, diesel, velas y otros). En el siguiente cuadro se muestran algunos datos del nivel de pobreza del distrito de Reque: Cuadro 11.CoNteNido

CANtidAd

Población Total (Censo nacional 2005)

12,690

Población urbana

9,536

Población rural

3,154

Tasa de crecimiento

2,46

Nivel de pobreza

Pobre

Índice de carencias

0,1223

% de población sin agua

39

% de población sin desagüe/letrina

11

% de población sin electrificación

17

Nº de viviendas urbanas

2,648

Nº de viviendas rurales

1,016

Tipo de alumbrado

1

Plan de desarrollo concertad local Reque 2008-2015

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CoNteNido

CANtidAd

electricidad

2,327

Kerosene

293

Petróleo

2

vela

159

No tiene

49

La poca disponibilidad e ineficiencia de las actuales fuentes de energía en el área rural, para la iluminación y la cocción de alimentos, desemboca en que la población campesina incrementa su voracidad al medio ambiente, sin conocer que existen otras posibilidades tecnológicas que pueden resultar en esquemas sostenibles de manejo de los recursos naturales, y de los residuos humanos y animales. Estas costumbres implican una gran contaminación al medio ambiente, las emisiones de metano CH4, como gas de efecto invernadero GEI, contribuyendo al calentamiento global y al deterioro del medio ambiente mundial.

vII. METODOLOGíA Y HERRAMIENTAS MAteriAles pArA lA CoNstruCCióN de uN biodigestor de polietileNo El estilo de biodigestor a desarrollar es uno bastante sencillo y económico. Algunos pasos en la construcción requieren mano de obra pesada y ciertas capacidades para la construcción de tapial o colocación de adobes. Para facilitar una mejor comprensión de las instrucciones se incluye una breve descripción de los usos de los materiales en un biodigestor. Algunas cosas no incluidas no son esenciales para un biodigestor o son cambiables por otros materiales debido a sus preferencias y posibilidades.

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TABLA 1: Materiales para la construcción el Biodigestor MAteriAl

CANtidAd

Film negro UV (2x50 mts)

Polietileno UV, que servirá para hacer el biodigestor.

Film translúcido UV (2x50 mts)

Polietileno UV, que servirá para hacer el invernadero.

Tubería PEAD

Tubería para hacer conexión de gas

Codos

Para empalme en las conexiones

Tee

Conexión para la distribución del biogás

Llave bola Conexión

Para controlar salida de gas

Copla

Para empalme entre tubos.

Flange

Para empalme entre tubos.

Tubo 16 cm

Conexión para la salida de biogás en la cocina.

Herramientas:

Flexo 5m Cinta americana adhesivo Gomas (3 neumaticos/biodigestor) Alambre/cordel Alicates Selladora Manual Bombril (estropajo de acero) Teflón Tijeras Clavos Tarraja ½”

CoNstruCCióN de estruCturA pArA biodigestor Para construir un biodigestor de esta clase, hay que cavar un hoyo, éste deberá guardar las mismas dimensiones que el biodigestor. Se recomienda realizar la base en forma de U o V. Deben cavarse dos zanjas—una para el tubo de entrada y otra para el tubo de salida. La zanja de entrada se debe cavar a un ángulo de unos 45°, entrando el tanque lo más cerca posible del fondo, dejando no más de 30 centímetros entre el punto de la entrada y el fondo del tan-

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que. El tubo de entrada debe estar por encima del tanque por lo menos unos 40 centímetros. El tubo de salida se debe cavar a un ángulo de 30°. Una vez lista la estructura que contendrá el biodigestor (tomando en consideración los tiempos de secado del adobe y tapial), se procederá a la instalación del biodigestor y a la colocación de recipientes que faciliten la carga del material y la descarga del biol. iNstAlACióN del biodigestor Recortar el polietileno de acuerdo a las dimensiones establecidas. Este deberá ser de doble ancho a fin de conformar una capa más resistente. Se recomienda precaución en el manejo del polietileno, resguardarlo de hendiduras producidas por piedras u otro material, para este fin pueden extenderse sobre sacos de rafia o superficies limpias. iNstAlACióN de lA VálVulA de sAlidA de gAs Para la instalación de esta válvula, se utiliza un “pasamuros” de ½” y se requiere hacer una hendidura de un diámetro aproximado de 1 cm. Ésta se ubicará a 30 cm de donde se colocará la tubería de entrada. Esta brida debe instalarse por capas, introducir el dispositivo desde el interior del biodigestor junto a una goma de sujeción y un pedazo de caucho por dentro y fuera de las dos capas del biodigestor y ajustar con el soporte de plástico. Para instalar la manguera y la válvula para la salida de gas, se recomienda utilizar una válvula de bola. Esta válvula permitirá controlar la salida de gas hasta una válvula de seguridad, construida con una botella descartable, llena de agua, abierta lateralmente unos 5 cm. o colocando un tubo adicional para el paso de gas hasta su contacto con el agua. proCeder A iNstAlAr los tubos de eNtrAdA y sAlidA. La longitud de los tubos oscilan entre 1 y 1.20 m de largo. Es necesario forrar los tubos por fuera con una cinta de jebe de unos 3 ó 4 cm. de espesor, con el fin de proteger el biodigestor de las astillas producidas por el corte del tubo.

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La instalación de los tubos se realiza introduciendo unos 50 cm. de tubo a cada lado del biodigestor, doblar las esquinas en forma envolvente y sujetarlos bien con la cinta de jebe, sin dejar hendiduras a fin de evitar el ingreso de oxigeno. Trasladar el biodigestor hasta la estructura de cavada. Antes de colocarlo sobre la superficie, deberá cubrirse con capas de material aislante y de protección a hendiduras. Por ejemplo, se puede colocar primero, una cubierta con sacos de rafia en los laterales y en el fondo, además de una capa de paja. Instalado el biodigestor, medir el grado de inclinación de cada tubo con un nivel de carpintero u otra herramienta, se recomienda que el ángulo de inclinación deberá oscilar entre 30º y 45º, cuidando siempre de colocarlo de tal forma que al llenar el biodigestor con la mezcla, buena parte de ambos tubos quede cubierta y se cree un sello que no permita el paso de oxigeno. Una vez lograda la ubicación, sujetar los tubos a postes de madera, haciendo pasar por el centro del tubo un cordel o alambre, a fin de mantener esta posición. Posterior a este proceso, colocar los recipientes para entrada de mezcla y salida de biol. Existen muchas formas de realizar este proceso, que van desde hacer una entrada con cubierta de cemento, hasta colocar un embudo hecho de sobras de polietileno. Para la salida de material, puede cavarse un hoyo y colocar un recipiente para colectar el biol, inclusive cavar un canal hasta el sistema de regadío y utilizarlo de forma directa. Finalizado el proceso de colocación de aditamentos, se deberá instalar la tubería de conexión del biodigestor hasta el recipiente de recolección de gas, y de ahí hasta el punto de consumo. Se sugiere prever una distancia no mayor a 20 m. La cantidad de válvulas y codos dependerá de la distribución del uso: cantidad de hornillas para cocción, iluminación, etc. Un metro cúbico de biogás totalmente combustionado es suficiente para: »

Generar 1.25 kw/h de electricidad.

»

Generar 6 horas de luz equivalente a un bombillo de 60 watt.

»

Poner a funcionar un refrigerador de 1 m3 de capacidad durante 1hora.

»

Hacer funcionar una incubadora de 1 m3 de capacidad durante 30 minutos.

»

Hacer funcionar un motor de 1 HP durante 2 horas.

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CoNsiderACioNes pArA el diMeNsioNAdo y diseño: Para el diseño del biodigestor de polietileno, deberán tomarse en cuenta los siguientes criterios: »

Necesidades de biogás. Tiempos a usarse en cocción o en iluminación.

»

Necesidades de biol. Cantidad de fertilizante foliar requerido.

»

Necesidades medioambientales. Tipo de problema ambiental a solucionar

»

Límite de materia prima. Cantidad de estiércol a tratar diariamente.

a. Cálculo de cantidad de estiércol: Tabla 2: Estiércol disponible por tipo de animal ANiMAl

estiércol (Kg./100 kg. de peso vivo)

peso animal (Kg.)

estiércol diario (kg.)

Vaca

8

400

32

Cerdo

4

70

2.8

Cabra

4

60

2.4

Caballo

7

350

24.5

La cantidad de estiércol disponible depende del manejo del ganado en la zona; para el caso de ganado tabulado, el total de estiércol a aprovechar es del 100% y en el caso de ganado tabulado sólo por la noche, el estiércol a aprovechar es del 25%. b. Materia a digerir. » Para obtención de biogás: La mezcla de estiércol y agua deberá ser de 1:4. » Para la obtención de biol primordialmente: La mezcla deberá ser 1:3

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c. tiempo de retención: Es el tiempo que transcurre entre la carga y descarga del sistema. La velocidad de degradación depende en gran parte de la temperatura ambiente, pues a mayor temperatura el tiempo de retención requerido es menor. Tabla 3: Tiempos de retención teMperAturA º C

diAs

10

55

20

25

30

10

40

24.5

Ejemplo: Para un vol. liquido= 5,860 lts; serán equivalentes a Vol de biogás=2,051 lts Si una cocina de 2 fogones consume: 150 lts/hr; el biogás producido se consumiría en: + 13 hr. a. dimensiones: » La relación entre el diámetro y la longitud, deben guardar una relación entre 1: 5 y 1:10 (lo recomendable es de 1:8) » En el caso de biodigestores de polietileno, la fórmula base es: Vol= π x r2 x L Donde: r = radio L= Longitud

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loNgitud (M.)

rAdio (M.)

diáMetro

relACióN

10

0.48

0.96

+/- 1:10

8

0.54

1.08

+/- 1:8

6

0.62

1.25

+/- 1: 4.6

Los parámetros obtenidos, deben ceñirse a lo ofrecido en el mercado, quienes ofrecen el producto de acuerdo al “ancho de rollo”, con una longitud de 50 m. lineales:

Ancho de rollo (AR) = π2x r » Considerando una relación de 1:8, para un r= 0.54; el AR=1.96, siendo lo ofrecido en el mercado de: AR= 1.5 m.

e. Características finales del biodigestor:

Materia disponible: 2 vacas y un cerdo 6

Estiércol diario: 58.6 kg. Agua diario (mezcla 1:4): 234 lts. Vol. Total diario: 293 lts. Tiempo de retención: 25 días Vol. Líquido: 5860 lts

Considerando una Tº media de 20ºC

Vol. Gaseoso (+25% del vol. líquido): 1465 lts. Vol de biogás (+/- 35% del vol líquido) = 2051 lts. Vol. Total: 7325 lts.

Horas de cocción

13 horas Radio = 0.47 m.

Dimensiones

Longitud= 10.5 m. Relación= 1:9

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vIII. SOLuCIONES PROPuESTAS Se propone la construcción de biodigestor de polietileno, que sirva para la generación de energía y el uso del biol como fertilizante natural. La energía producida será utilizada para la iluminación, cocción de alimentos, como para algunos equipos eléctricos de poco consumo. Las pozas de agua subterránea serán bombeadas con la energía producida por el biodigestor, mejorando la calidad de vida en referencia a la escasez del agua en la zona. Así mismo se solucionaran otros problemas como: »

La alta contaminación ambiental local y se protegerá la salud de los niños y las mujeres al cocinar sus alimentos, de los gases tóxicos que emanan de la quema de estiércol seco y leña; y la contaminación por la falta de estrategias de manejo de residuos.

»

El poco abastecimiento de fuentes energéticas alternativas para la vivienda familiar.

»

Manejo inadecuado de residuos y vertido de efluentes humanos y de animales al medio ambiente, con los respectivos efectos negativos en la salud humana.

»

Deterioro del medio ambiente, por el uso irracional de los recursos naturales, en este caso la leña, tola u otros energéticos fundamentalmente de la zona. Con el peligro de deforestación y por ende la pérdida de biodiversidad en la zona.

»

Continuar con la pobreza y sus factores colindantes; la calidad de vida y la presión al medio, por la degradación y contaminación.

»

Deterioro de la calidad de vida en la zona, debido fundamentalmente al sistema de recolección de recursos que tiende a ser muy exigente, en cuestión de tiempo y trabajo, principalmente de las mujeres y niños .

»

La falta de fuentes energéticas de bajo coste, de fácil obtención para la cocción de alimentos e iluminación.

»

El alto costo económico y social con el uso de las actuales fuentes energéticas.

»

La alta contaminación de medio ambiente global por la emisión de gases de efecto invernadero como el Metano CH4.

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Ix. vIAbILIDAD Los biodigestores están diseñados para ser de bajo costo, tanto en su instalación como en sus materiales y repuestos, ya que va dirigido a comunidades rurales que carecen de medios económicos. Son materiales que pueden ser encontrados en cualquier comercio especializado. El uso del biol mejora la capacidad fertilizante del estiércol. Todos los nutrientes tales como nitrógeno, fósforo, potasio, magnesio así como los elementos menores son conservados en el efluente. En el caso del nitrógeno, buena parte del mismo, presente en el estiércol en forma de macromoléculas es convertido a formas más simples como amonio (NH4+), las cuales pueden ser aprovechadas directamente por la planta. Debe notarse que en los casos en que el estiércol es secado al medio ambiente, se pierde alrededor de un 50% del nitrógeno. El efluente es mucho menos oloroso, peligroso y contaminante que el afluente, siendo aun mucho más rentable económicamente, al entrar en un mercado de productos orgánicos, que es la visión de sostenibilidad económica de estos sistemas.

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x. CONCLuSIONES Para la implementación del proyecto se deberá capacitar a la comunidad en aspectos importantes tales como: »

Uso del material inorgánico que mejor se adecúe para el funcionamiento del biodigestor, debiendo también tener cuidado en el uso de algunos materiales tóxicos para el ser humano.

»

Funcionamiento y uso de la energía que emite el biodigestor.

»

Comercio y distribución del biol como micro comerciante.

xI. CONSIDERACIONES fINALES El uso de un biodigestor permitirá a las familias de zonas rurales, no solo mejorar su calidad de vida, también la calidad de su producción agrícola y aumentar sus ingresos económicos por parte de la venta de biol necesario como fertilizante. Así mismo es posible atacar la problemática en los botaderos de Reque, al comenzar a utilizar algunos de los residuos orgánicos, útiles en los biodigestores.

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xII. bIbLIOGRAfíA COMUN TIERRA (2011) Como construir un biodigestor de bajo costo, (http://www.youtube. com/watch?v=0gR1V2qn1cM) COSTA RICA RURAL (2007) Biodigestor Construcción & Diseño (http://www.ruralcostarica. com/biodigestor-2.html) BOTERO, Raúl y PRESTON, Thomas R., (1987) Biodigestor de bajo costo para la producción de combustible y fertilizante a partir de excretas, (http://www.produccion-animal.com.ar/ Biodigestores/04-biodigestores.pdf) BIODIGESTORES Y OTRAS SOLUCIONES ENERGÉTICAS, (http://biodigestores.org/)

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APROvECHAMIENTO DEL AGuA RESIDuAL MEDIANTE uN SISTEMA QuE TRAbAJA A GRAvEDAD PARA Su uTILIZACIÓN EN APARATOS SANITARIOS, AREQuIPA AuTOR ASESOR

Marco Eduardo Calla Calvo Carlos Arturo Damiani Lazo Univesidad Alas Peruanas - Filial Arequipa

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I. RESuMEN EJECuTIvO Con este proyecto de investigación pretendemos optimizar y reducir el consumo diario de agua en las viviendas, reutilizando el agua residual de las duchas, lavatorios y lavanderías que se encuentran en un piso superior para abastecer la limpieza de aparatos sanitarios (Inodoro) en un piso inferior, el análisis se hará en la ciudad de Arequipa. Para esto emplearemos un sistema de tuberías que en su inicio contará con un registro sumidero donde desagua la ducha para retener trozos de jabón, acumulación de cabellos, pedazos de esponja que se desprenden, u otros; habrá una red de tuberías de PVC que lleguen a un pequeño reservorio que se ubicará encima del inodoro, se utilizará la fuerza de gravedad para que funcione la bomba llenar el tanque. El ahorro de consumo de agua es pequeño pero pretendemos crear una conciencia en la población, se podría reutilizar cada día 180000 litros para el uso de aparatos sanitarios.

II. ObJETIvO GENERAL »

Contribuir a la preservación del medio ambiente, optimizando el uso del recurso hídrico, agua.

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III. ObJETIvOS ESPECífICOS »

Planificar un desarrollo urbano sostenible.

»

Reducir el gasto de agua en las viviendas, utilizando un sistema que trabaja a gravedad para reutilizar el agua residual de la ducha.

»

Promover planes de utilización racional del agua para concientizar a la población.

Iv. ALCANCE La zona de análisis es la ciudad de Arequipa de acuerdo al XI censo de población del año 2007, la provincia de Arequipa concentra el 75.5% de la población total de la región y la ciudad de Arequipa, capital del departamento, concentra el 70% de la población total y el 90% de la población urbana, con una población cerca al millón de personas para este año.La aplicación del proyecto es simple, se puede hacer en cualquier pueblo, ciudad, o país del mundo1.

v. fuNDAMENTO TEÓRICO La escasez del agua es una preocupación actual en todo el mundo. Se estima que aproximadamente el 70% del agua dulce es usada para agricultura. El agua en la industria absorbe una media del 20% del consumo mundial, empleándose en tareas de refrigeración, transporte y como disolvente de una gran variedad de sustancias químicas. 1

WIKIPEDIA (2013), Arequipa. Recuperado de http://es.wikipedia.org/wiki/Arequipa

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El consumo doméstico absorbe el 10% restante2. Aunque sea un porcentaje como es el 10% en uso doméstico, creo que la necesidad de aprovechar al máximo este recurso es una necesidad para el futuro. La zona de análisis es la ciudad de Arequipa, con el pasar de los años la población aumenta geométricamente así como la contaminación del rio Chili que es donde desembocan la mayoría de desagües de la ciudad. Sabemos que el agua es un recurso vital, pero la población no tiene conciencia del uso sostenible de este recurso, por ejemplo: En la duración y la frecuencia de uso de los aparatos sanitarios. En una encuesta realizada a personas comprendidas entre 5 y 40 años de edad y diferentes niveles socioeconómicos, se obtuvieron los siguientes resultados: La población en Arequipa se baña de 3 a 4 veces por semana, y se pierde un promedio de 6 litros de agua diariamente, esto genera una pérdida diaria de 180,000 litros3. Una lavadora gasta 60 litros de agua por ciclo para 4 kilogramos de capacidad. En un lavado de manos se utiliza 1,5 litros. Para este análisis tomaremos el agua que se pierde diariamente en la ducha 180,000 litros. El consumo de agua por persona en los países desarrollados puede alcanzar los 300 litros diarios, ante los 25 que se consumen en zonas subdesarrolladas, y los 80 litros que recomienda la Organización Mundial de la Salud (OMS), para las necesidades vitales e higiene personal. Considerando lo antes dicho, se podría utilizar esta pérdida de agua para 2,250 personas cada día.4

2

CENTRO DEL AGUA PARA AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE, Recursos Hidráulicos

3

PILCO, Verónica y PACHECO, David; Estudio de percepción sobre el uso del agua perdida de agua en una terma solar previa al uso de agua caliente y hábitos de consumo en la población.

4

CENTRO DE AGUA, INGENIERÍA Y DESARROLLO (WEDC) (2009), Guías Técnicas sobre Saneamiento, Agua y salud (OMS/OPS), Guía técnica No. 9.

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vI. PRObLEMáTICA A AbORDAR Todas las formas de vida conocidas necesitan agua para sobrevivir; pero a pesar de ser un recurso natural renovable, por formar parte del llamado ciclo hidrológico, en donde intervienen procesos naturales, como la evaporación, la condensación y la precipitación, estas reservas se están reduciendo. En la actualidad, el agua potable es un recurso limitado a causa del crecimiento de la población (disminución en el promedio mundial de abastecimiento de agua por habitante y desigualdad en cuanto al acceso a ésta), de la contaminación (falta de control sobre los contaminantes que se vierten a las aguas), del mal uso y del calentamiento global5. El 18% de la población mundial no tiene acceso a fuentes seguras de agua potable, y más del 30% carece de saneamiento adecuado. En los países en vías de desarrollo, más de 2.200 millones de personas, la mayoría de ellos niños, mueren cada año a causa de enfermedades asociadas a la falta de acceso al agua y al saneamiento adecuado.

vII. METODOLOGíA Y HERRAMIENTAS Para aprovechar y optimizar el uso del recurso hídrico, se necesitará que las personas que utilicen este sistema deban tener una cultura del uso adecuado del agua. Por eso se tomará las siguientes consideraciones: a) Una persona al bañarse gasta en promedio 20 litros. b) El tanque de almacenamiento para este proyecto puede tener una capacidad de 18 a 20 litros.

5

CONFERENCIA DE LAS NACIONES UNIDAD SOBRE EL MEDIO AMBIENTE Y EL DESARROLLO (1992) Agenda 21, Conservación y Gestión de los recursos para el desarrollo, Sección II.

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c) El inodoro necesita para su uso 6 litros. d) Todo el sistema tiene la capacidad de almacenar hasta 26 litros. e) Una persona usa el inodoro aproximadamente 2 veces al día, se gastarían 12 litros diarios, quedando 14 litros para utilizar. f)

Con esto una persona se podría bañar entre 3 o 4 veces a la semana y tendría el agua suficiente para la limpieza de su inodoro.

g) Este análisis variará de acuerdo a las personas que habitan una casa.

vIII. SOLuCIONES PROPuESTAS Para la implementación de este proyecto: »

Este sistema funciona gracias a la gravedad, aprovechando su capacidad para atraer los cuerpos al suelo.

»

Se utilizará el agua residual del uso de duchas, lavatorios, lavandería o de una lavadora, de un nivel superior para alimentar los aparatos sanitarios (Inodoro) de un nivel inferior, cada tubería de desagüe contará con rejillas o registro sumidero que sirve para retener partículas que podrían obstaculizar el proceso de llenado del inodoro.

»

Se instalará una red de tuberías y accesorios PVC de 2” conectadas a los aparatos sanitarios del piso superior.

»

En la parte superior del inodoro se colocará un tanque de 18 litros donde se controlará el agua para el uso del inodoro.

»

El tanque tiene una entrada de 2” y una salida de ¾” que se conectará al inodoro por medio de un tubo de asbesto.

»

Cabe resaltar que un inodoro usa 6 litros de agua.

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DESCRIPCIÓN Y/O ESPECIFICACIÓN El sistema esta empotrado en las paredes

Ducha

Dirección del agua Abrazaderas Tuberias PVC Registro Sumidero

NIVEL SUPERIOR NIVEL INFERIOR

PVC 2” La altura típica de entre piso es de 2.4 metros, entonces se contarácon 2.0 m.c.a para la presión del agua residual para llenar el inodoro.

Tanque 18 lts.

PVC 1/2”

Inodoro 6 lts. 0.40 m

Ix. vIAbILIDAD Ambientalmente la cantidad de agua reutilizada sería de 180,000 litros por día. La huella Hídrica es el volumen total de agua dulce que se utiliza para producir bienes y servicios consumidos por la población, así como los producidos por los comercios. Con base en lo anterior, la huella Hídrica de Perú es de 20.02x109 m3/año que equivale a un valor de 777 m3/hab/6./año (Hoesktra, 2008) por debajo del promedio mundial de 1,243 m3/hab./año. Esto sería 3.4 m3/hab./día, y comparado con los 0.006 m3/hab./día que se deja de reutilizar es pequeño pero es un inicio para el uso óptimo del agua. 6

HOEKSTRA, A.Y. y CHAPAGAIN, A.K. (2008) Globalization of water: Sharing the planet’s freshwater resources, Blackwell Publishing, Oxford, UK.

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El costo aproximado por la Instalación es de: Costos por iNstAlACióN del proyeCto uNid

CANtidAd

preCio

pArCiAl

HH

1.00

80.00

80.00

Registro Sumidero

Und.

1.00

9.00

9.00

Codo 90º 2”

Und.

2.00

*

7.50

15.00

Tubería de 2”

m

2.50

*

11.60

29.00

*

Mano de obra Operario Materiales

Tuberia de 1/2”

m

1.00

Pegamento

Und.

1.00

2.16

2.16

3.00

3.00

Abrazadera 2”

Und.

3.00

*

1.90

5.70

Abrazadera 1/2”

Und.

2.00

*

1.00

2.00

Conector de 2”

Und.

1.00

1.90

1.90

Conector de 1/2”

Und.

1.00

0.39

0.39

Tanque 18 litros

Und.

1.00

20.00

20.00

Cinta

Und.

1.00

2.90

2.90

Formador de empaque

Und.

1.00

6.00

6.00

3.00

2.40

equipo Herramientas manuales

%M.O.

totAl s/:

179.45

* Las cantidades pueden variar de acuerdo a la distancia de los aparatos sanitarios. Los precios de los materiales son de Maestro - Arequipa.

El costo es de S/. 179.45 Nuevos Soles. El mantenimiento del sistema es sencillo. Económicamente el costo del agua en la ciudad de Arequipa es S/. 2.309 Nuevos Soles por m3 (SEDAPAR). El gasto de agua de una persona es 6 litros, lo que equivale a 0.006 m3 con un costo por día de S/. 0.014 Nuevos Soles. La diferencia entre los costos de instalación del proyecto y del ahorro es grande pero como se dijo anteriormente es un inicio para ir creando conciencia, empezando por obtener casas, edificios, etc., con estructuras que sean a base de una construcción sostenible.

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x. CONCLuSIONES Es necesario culturizar sobre el cuidado y uso responsable del agua, exponiendo el valor de ésta en la vida de las personas y de las comunidades donde coexisten. Se conoce sobre las prácticas del cuidado del agua, pero no se toman en cuenta las debidas acciones para su uso eficiente, ya que se desconoce el real problema de este vital elemento.

xI. CONSIDERACIONES fINALES El análisis de esta propuesta se hizo en la ciudad de Arequipa, pero se puede ampliar a cualquier pueblo, ciudad, o zona del Perú ya que el costo de la implementación de una construcción sostenible es reducido y los beneficios tanto económicos y medioambientales son parte del inicio para una cultura de sostenibilidad.

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xII. bIbLIOGRAfíA »

WIKIPEDIA (2013), Arequipa. Recuperado de http://es.wikipedia.org/wiki/Arequipa

»

CENTRO DEL AGUA PARA AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE, Recursos Hidráulicos

»

PILCO, Verónica y PACHECO, David; Estudio de percepción sobre el uso del agua perdida de agua en una terma solar previa al uso de agua caliente y hábitos de consumo en la población.

»

CENTRO DE AGUA, INGENIERÍA Y DESARROLLO (WEDC) (2009), Guías Técnicas sobre Saneamiento, Agua y salud (OMS/OPS), Guía técnica No. 9.

»

CONFERENCIA DE LAS NACIONES UNIDAD SOBRE EL MEDIO AMBIENTE Y EL DESARROLLO (1992) Agenda 21, Conservación y Gestión de los recursos para el desarrollo, Sección II.

»

HOEKSTRA, A.Y. y CHAPAGAIN, A.K. (2008) Globalization of water: Sharing the planet’s freshwater resources, Blackwell Publishing, Oxford, UK.

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PROPuESTA DE SISTEMA ALTERNATIvO DE ILuMINACIÓN DESTINADO A ZONAS DE ESCASOS RECuRSOS QuE CAREZCAN DE REDES DE ENERGíA ELÉCTRICA - ECOLAMP AuTORES

ASESOR

Tomás Eduardo Pucutay Cubas Roberto fernando Hermoza Palomino José Miguel valentín Turriate Raúl Muñoz Sifuentes Pontificia Universidad Católica del Perú

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I. RESuMEN EJECuTIvO

El presente es un proyecto de innovación de producto cuya solución tecnológica está orientada a suplir de manera sostenible la carencia de redes de energía eléctrica que padecen muchas familias en diversas zonas rurales de Lima Metropolitana. El producto tecnológico es un sistema de lámpara ecológica, segura y económica para satisfacer dicha problemática social. El proyecto de innovación de producto brinda a las familias de escasos recursos un sistema de iluminación cuya fuente de activación, no sea por medio de energía eléctrica, pero provea de la intensidad luminosa necesaria para la realización de las actividades cotidianas de dicha población. Para el presente proyecto previamente se ha delimitado y definido las características, situación actual y necesidades del grupo al que va dirigido el producto. Algunos de los aspectos considerados para plantear la solución a la problemática inicial es crear un producto innovador, seguro y competitivo, ya que se observó que actualmente se utilizan diversos tipos de lámparas que brindan iluminación a base de elementos fósiles y que generan contaminación y son peligrosos durante su manipulación. Asimismo, en el diseño de la propuesta se toma en cuenta los aspectos tan actuales como los factores humanos para aminorar el riesgo o margen de error, vale decir, un diseño ergonómico para generar un producto que cuide la salud del público objetivo a quien va dirigido. Para definir las características y los aspectos más relevantes del producto se hizo uso de herramientas del Despliegue de Funciones de la Calidad (QFD) y del método de Análisis de los modos de fallo, efectos y criticidades del producto (AMFE), los cuales se presentarán más adelante. También se utilizó el Benchmarking como análisis de la competitividad

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fundamental en términos de innovación. Asimismo, se hizo una búsqueda de patentes para analizar al nivel del estado del arte y la ciencia las diversas variables relacionadas al problema y de esta manera conceptualizar un nuevo producto tecnológico para la realidad del público objetivo local. Finalmente, se realizó el diseño del producto, análisis de marketing especificando las dimensiones, las características técnicas, partes y modo de funcionamiento de la lámpara ecológica.

II. ObJETIvO GENERAL Este trabajo tiene como objetivo principal atender la necesidad de iluminación doméstica a familias que no tienen acceso al servicio eléctrico de una manera económica y ecológicamente sostenible.

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III. ObJETIvOS ESPECífICOS »

Crear una iluminación diferenciada para los distintas actividades domésticas básicas como: leer, estudiar, cocinar y coser; y otras como conversar o con una finalidad ambiental.

»

Brindar la seguridad necesaria para que no ponga en riesgo la integridad física de los usuarios, ya que el público objetivo incluye niños, esta debe ser resistente a caídas y rupturas.

»

Debe poder ser utilizado en habitaciones cerradas y cerca de materiales inflamables sin ocasionar ningún problema.

»

Debe proveer de una iluminación constante de por lo menos seis horas continuas; por ello, el sistema de almacenaje de energía deberá tener dicha capacidad.

»

Brindar una solución de iluminación ecológicamente amigable; para ello, debe permitir que su funcionamiento sea producto de energías limpias como la solar con el fin de aprovechar este recurso y permitir economizar a las familias.

»

Provisionar con un producto que sea sostenible a largo plazo; vale decir, duradero, de modo que sean adquiridos una sola vez y que solo requiere del usuario para su adecuado funcionamiento y mantenimiento del mismo.

»

El producto debe ser de accionamiento fácil en lo que respecta a la carga de batería, manipulación y mantenimiento de lámpara, conexión de las partes y encendido. Asimismo, debe ser ergonómicamente adecuado en todo su uso. Para las dimensiones de la lámpara considera la antropometría de los usuarios finales.

»

Entregar a los usuarios un producto accesible económicamente, pero que sea valorado por ellos. Por este motivo, se ha determinado que el producto debe ser adquirido por los usuarios finales a un precio razonable.

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Iv. ALCANCE Está dirigido a las familias del sector rural de Lima Metropolitana, específicamente al NSE E, donde existe mayor incidencia de la carencia de redes de energía eléctrica. El perfil del público objetivo PO de dicho nivel socioeconómico consta de lo siguiente1: CArACterístiCAs del jefe del hogAr »

El Jefe de hogar es un hombre de 46 años.

»

Es un campesino, obrero o vendedor ambulante.

»

Tiene un trabajo independiente.

»

Tiene el nivel escolar incompleto. Sin embargo, en su minoría, algunos sí lo han completado.

1

Cfr. Estudio NSE Perú 2011 de IPSOS Apoyo.

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desCripCióN de fAMiliA »

Está compuesto, en promedio, por 4.4 personas.

»

El 15% tiene familiares en el exterior

iNforMACióN eCoNóMiCA »

El ingreso familiar promedio declarado es de S/. 576 mensuales.

»

Manifiestan que requieren S/. 1,153 como mínimo para vivir.

»

Destinan el 75% del ingreso familiar para la alimentación.

desCripCióN de lA ViVieNdA »

Piso de tierra y, en pocos casos, de cemento.

»

Tiene en promedio 3 ambientes, de los cuales 2 son para dormir. Hay 3 personas por dormitorio, aproximadamente.

»

La mayoría declara contar con un baño, pero muchos carecen de servicios higiénicos apropiados.

»

Poco más de la mitad tiene servicio de agua y desagüe dentro del hogar.

»

Cocinan con gas y leña.

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distribuCióN del pÚbliCo objetiVo La cantidad de familias objetivo que podrían adquirir el producto, se ubican principalmente en los distritos de Villa María del Triunfo, Ate Vitarte, Puente Piedra y Ventanilla (Ver anexo 1), esta cantidad de familias asciende a 142 mil, dado que solo 35% no tiene redes eléctricas (Ver anexo 2). La cantidad final de alcance es de 49,700 familias para un proyecto piloto en dichos distritos. El perfil de los distritos es el siguiente2: Villa María del triunfo »

Fecha de fundación: 28-12-1961(fue creado por la Ley N° 13796).

»

Altura: 158 m.s.n.m.

»

Superficie: 70,57 km2 de extensión

»

Población estimada (2009): 329,057

»

Límites: San Juan de Miraflores (al norte); La Molina (al este); Pachacamac y Lurín (al sur); Villa El Salvador (al oeste).

»

Distribución por NSE: A(0.0%), B(1.1%), C(25%), D(35%) y E(38.9%)

»

NSE predominante: E y D.

Ate Vitarte »

Fecha de fundación: 13-02-1951 (fue creado por la Ley N° 11951).

»

Altura: 355 m.s.n.m.

»

Superficie: 77,72 km2 de extensión

»

Población (2007): 478,278

»

Límites: Lurigancho, San Juan de Lurigancho, Santa Anita y El Agustino (al norte); Chaclacayo (al este); La Molina, Cieneguilla y Santiago de Surco (al sur); San Luis y San Borja (al oeste).

2

Información obtenida de las páginas web oficial de cada una de las municipalidades de los distritos y la distribución de NSE del estudio “Perfiles zonales 2011” de IPSOS Apoyo.

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»

Distribución por NSE: A(0.0%), B(7.2%), C(38.4%), D(30%) y E(24.4%)

»

NSE predominante: C y D.

puente piedra »

Fecha de fundación: 14-02-1927 (fue creado por la Ley N° 5675).

»

Altura: 184 m.s.n.m.

»

Superficie: 71,18 km2 de extensión

»

Población (2007): 233,602

»

Límites: Ancón (al norte); Carabayllo (al este); Comas, Los Olivos y San Martín (al sur); Ventanilla (al oeste).

»

Distribución por NSE: A(0.0%), B(0.2%), C(6.6%), D(55.3%) y E(37.9%)

»

NSE predominante: D y E.

Ventanilla »

Fecha de fundación: 28-01-1969 (fue creado por la Ley N° 17392).

»

Altura: 21 m.s.n.m.

»

Superficie: 73,52 km2 de extensión

»

Población (2007): 277,685

»

Límites: Santa Rosa (al norte); Puente Piedra (al este); Cercado del Callao y San Martín (al sur); Océano Pacífico (al oeste).

»

Distribución por NSE: A(0.0%), B(2.6%), C(13.4%), D(61.2%) y E(22.8%)

»

NSE predominante: D y E.

Asimismo, en el NSE E, se ubican personas que perciben bajos ingresos y destinan un máximo de S/.65 para cubrir los servicios básicos (Ver anexo 3). Finalmente, las cuatro zonas de interés descritas anteriormente se encuentran, seleccionadas en el Gráfico 1.

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grรกfico 1. Mapa de Lima Metropolitana

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v. fuNDAMENTO TEÓRICO iNNoVACióN: Innovación es toda aquella novedad o cambio técnico que es introducido en la sociedad, de tal manera que satisface las necesidades de los usuarios y genera un impacto económico positivo. De esta forma, hay dos tipos de innovación: incremental y gradual. Así mismo, esta puede ser de producto o proceso. tipo de iNNoVACióN: Innovación en Producto: Como se mencionó, existe la innovación del producto porque brinda la iluminación necesaria para los distintos escenarios en los que se requiera. Además, el diseño aplicado es único y creativo, por lo que representa la simpleza con la que se encontró la solución. El presente proyecto es una innovación de producto y el cambio técnico en esta oportunidad está enfocado al desarrollo social, sobre todo en zonas de difícil acceso que carecen de energía eléctrica. A pesar de ello, hay presencia de energías limpias como la solar. Ésta es muy pocas veces utilizada de la mejor manera, por esta razón queremos crear un sistema eficiente que alumbre durante las 6 horas primordiales del día (6pm - 12am). Por último, ofreceremos la opción de distintos tipos de intensidad luminosa en un mismo producto (abierta y centralizada), lo que lo mostraría interesante para el público por su versatilidad en las diferentes actividades cotidianas. durACióN de lA fueNte de eNergíA diAriA: Para la definición del rango horario de 6 horas diarias de uso se ha tomado en cuenta que en Lima ya no se cuenta con suficiente iluminación en el interior de las viviendas y aún en horas de la noche las personas se encuentran realizando tareas domésticas y académicas, en el caso de los niños. Se ha tomado como referencia un estudio realizado en México, en ciudades en las que tienen similitud en cuanto a las estaciones con Lima (Ene-Mar: Meses de verano, Sep-Dic: Meses de primavera, más horas de iluminación natural):

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Puesta del sol

Noche

8:00

18:00

Día

23:00 24:00

Salida del sol 7:00

0:00

Noche

Ene Feb mar Abr May Jun

ILUMINACIÓN NATURAL

Jul Ago Sep Oct

I L U M I N A C I Ó N

A R T I F I C I A L

A H O R R O

Nov Dic

Inicio de labores

Término de labores

Hora de acostarse

Gráfico 23 – Iluminación natural y artificial

ergoNoMíA: Como se conoce, la ergonomía es la ciencia que tiene como objetivo la adaptación del hombre hacia el producto o puesto de trabajo, es decir, que los productos sean cómodos al momento de ser usados en las diversas labores, teniendo en cuenta las situaciones de mantenimiento y transporte. En este caso son los aspectos siguientes: »

Tendrá que iluminar con una intensidad moderada y justa para los ambientes abiertos y para los que son de lectura.

»

Se debe tener en cuenta los reflejos directos e indirectos para disminuir el cansancio y deterioro visual.

3

Tomado de: ARTICULO TECNICO (1997) Iluminación natural y artificial [imagen]. Vol. 7, Boletín IIE

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»

Durante la lectura, la lámpara debe estar colocada de forma estratégica con el fin de no interferir la visualización de la persona.

»

Las dimensiones y el peso del producto deben permitir su fácil movilización por personas tanto de tercera edad o como por niños.

»

La fuente de energía del producto que está determinado por la batería, no debe emitir algún tipo de vapor que sea dañino.

»

No se deben emitir ángulos de iluminación de 5°, 10°, 20° y 40°, pues impide una correcta visualización.

DESLUMBRAMIENTO 42%

40º

20º

58%

53%

47%

69%

31%

10º 5º

OJO LÍNEA DE VISIÓN

84%

OBJETO DE PRUEBA

16%

EFECTIVIDAD VISUAL

Las barras que aparecen señalan la porción de luminancia, es decir la luminosidad por área determinada.

Gráfico 3 – Ángulos de visualización de la iluminancia

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CoMpetitiVidAd: La competitividad es definida a través del nivel de satisfacción que genera en los usuarios ante un precio determinado; o la posibilidad del productor de ofrecer el producto a un menor precio y calidad aceptable. Los factores que influyen en la competitividad son los siguientes: calidad de producto y servicio, productividad e imagen de la empresa. En general, para ser competitivos se requiere mayor diferenciación, diversificación y conocimiento. Esto implica tener renovados modelos de gestión para los sistemas de ciencia, tecnología, innovación y calidad; adicionalmente, una estrategia de internacionalización y benchmarking. Existen distintas empresas que también tienen el objetivo de dar iluminación en zonas marginales. Sin embargo, los precios que ofrecen por el servicio son mayores, porque tienen un fin lucrativo y de alta tecnología. Por el contrario, la finalidad del empleo de la lámpara ECOLAMP es ofrecer iluminación a un nivel familiar aprovechando tecnología básica y de menor costo en el tiempo. ANtropoMetríA: La Antropometría es la ciencia que estudia las medidas del hombre. Por ende, se entiende que la antropometría está relacionada con la luminosidad en cuanto a la intensidad de luz que se pueda proporcionar, teniendo en cuenta el límite que podría tolerar el ojo humano y las dimensiones para el agarre. A continuación, se darán pautas a considerar: »

No producir deslumbramientos.- Esto se produce cuando el foco luminoso incide dentro del campo visual.

»

No fomentar los contrastes bruscos de intensidad.- El ojo humano es delicado, por lo que no debe exponerse a los cambios bruscos de intensidad de luz. Lo ideal es que el cambio sea gradual, desde las áreas con mucha iluminación a las oscuras.

»

La mirada siempre es atraía por cualquier fuente de luz y fuertes contrastes (atención fototrópica). Por ello, se debe tener en cuenta que los reflejos, la intensidad y que el contraste de luminosidad sean direccionados a un eje focal para la atracción visual. Los objetos que requieran mayor atención, deben estar bien iluminados.

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iNteNsidAd de iluMiNACióN reQueridA: La unidad de medida que se emplea para determinar la intensidad de iluminación es el lux (equivalente a lumen / m2). A continuación, se muestra la iluminancia requerida para ciertas áreas domésticas. Lo resaltado en gris es lo que se desea atender, ya que se plantea brindar una solución general para la realización de actividades domésticas. Tabla 14 – Iluminancias recomendadas según la actividad y tipo de local iluminancia media en servicio (lux) Viviendas

Mínimo

recomendado

óptimo

Dormitorios

100

150

200

Cuartos de aseo

100

150

200

Cuartos de estar

200

300

500

Cocinas

100

150

200

Cuartos de trabajo o estudio

300

500

750

eNergíA solAr: Perú es un país de alta radiación solar. Gracias a esto se puede aprovechar esta fuente de energía en tecnología de telecomunicaciones, minas, agricultura y otras industrias. La energía solar es importante para la electrificación rural, debido a que una gran parte de la población rural no goza de conexiones eléctricas. Al ser una fuente natural, ecológica y económica: y frente a una escasa densidad de población, se opta por esta energía para abastecer de manera sostenible a la población. El gobierno promueve esta forma de energía para la población rural aislada como, por ejemplo la creación de parques fotovoltaicos con la concesión de la empresa española Grupo T-Solar en Majes y Panamericana. 4

EDISON (2010) Conceptos de alumbrados de interiores [imagen]. Recuperado de http://edison.upc.edu

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Pese a las ventajas de la energía solar, el insuficiente conocimiento y la poca familiaridad con sistemas solares representan otras barreras para aceptar ampliamente esta tecnología. Perú se encuentra en una posición privilegiada por la cantidad de la radiación solar. En la página del Ministerio de Energía y Minas (MEM) se puede observar la herramienta ‘online’ del Atlas Solar del Perú, publicado en 2003 como parte de los programas para reforzar la electrificación rural con sistemas fotovoltaicos. En países como Alemania el nivel de radiación solar llega a 3 Kwh/m2 en promedio, pero en Perú el promedio es mayor a 5 Kwh/m2, por lo cual es una gran oportunidad el uso de esta fuente energética.

Gráfico 45 – Atlas Solar de Perú

5

DIRECCION GENERAL DE ELECTRIFICACION RURAL (DGER) (2003) Atlas solar del Perú [imagen]. Recuperado de http://dger. minem.gob.pe/atlassolar/#

50

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Dada su ventaja, se propone en este proyecto a la energía solar como potencial opción. A su vez, se busca usar sistemas de bajo consumo de energía. Los sistemas solares de baja capacidad de watts y poca duración requieren de los siguientes componentes: paneles solares, baterías de acumulación y switch de encendido. A diferencia de los grandes sistemas (mayores a 100 watts), este no requiere el uso de colectores e inversores solares adicionales. La interacción del aparato y la fuente de energía se esquematizan del siguiente modo:

PANEL SOLAR ILUMINARIA

BATERIA

Gráfico 5 – Interacción sistema solar

Para calcular las dimensiones de los componentes del sistema solar se hizo uso de la calculadora provista por la empresa Delta Volt S.A.C. Esta calculadora ha sido ajustada a los estándares de energía solar que presenta Perú. Las consideraciones que tiene en cuenta el modelo son las siguientes6: »

6

La batería utiliza un día de la autonomía en caso ocurra alguna desproporción en la cantidad solar recibida. Información obtenida de Delta Volt S.A.C

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»

Considera una pérdida del 16% por el sistema de cableado.

»

Se realiza el cálculo para un foco LED de 7 watts, cuyo uso diario será de 6 horas. Finalmente el consumo diario será de 42 watts.

»

Se estima una carga mínima de 60% de la batería para cuidar su buen funcionamiento.

»

Se usa un potencial solar promedio para Perú equivalente a 5.2 KWh/m2.

Finalmente, la calculadora con batería de 6 A/h ofrece la solución del uso de un panel solar de 10 watts. Sin embargo, se debe considerar que un panel de dicha capacidad se usará si se considera que el aparato funciona las 24 horas del día. Dado que el producto funcionará durante un cuarto del tiempo diario se puede hacer uso de un panel de capacidad menor, hasta uno de 3 watts. trANsMisióN de eNergíA iNAláMbriCA: En el año 1891, el inventor Nikola Tesla se basó en estudios sobre voltaje y frecuencia del físico William Crookes. Es así que diseñó y fabricó una serie de bobinas con características de alto voltaje y frecuencia. La bobina de Tesla se comporta como un transformador resonante. Generalmente, estas bobinas generan tensiones de radiofrecuencia (RF) muy elevadas (de decenas de miles e incluso cientos de miles de voltios), por lo que dan lugar a coloridas descargas eléctricas en el aire de alcances que pueden llegar a ser del orden de pocos metros, lo que las hace muy espectaculares. Asimismo, las bobinas proporcionan corrientes muy bajas, aunque muy superiores a las que se podían obtener en dicha época. El bobinado en las bobinas de Tesla se refiere a envolver en forma espiral un elemento con un hilo conductor capaz de generar campos magnéticos. Se puede observar el bobinado en la siguiente imagen: El funcionamiento de una bobina de Tesla consiste en un bobinado con un alambre de inductancia conocido, ubicado en la fuente generadora (bobina primaria) y otro bobinado ubicado en el receptor (bobina secundaria), el esquema se observa en el siguiente gráfico:

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B

F

H A

A

E C D G

Gráfico 67 – Bobinado de un elemento

TORO SUPERIOR SUMINISTRO CORRIENTE ALTERNA

CONDENSADOR ALTA TENSIÓN

PRIMARIO

SECUNDARIO

CHISPERO

TRANSFORMADOR ALTA TENSIÓN

Gráfico 78 – Transmisión de energía a través de bobinas

7

FERNANDEZ, Fernando (2012) Bobina o carrete de Ruhmkorff [imagen]. Recuperado de http://www.ea1uro.com/eb3emd/Bobina_de_Tesla/Bobina_de_Tesla.htm

8

FERNANDEZ, Fernando (2012) Esquema típico de una bobina Tesla [imagen]. Recuperado de http://www.ea1uro.com/eb3emd/ Bobina_de_Tesla/Bobina_de_Tesla.htm

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El bobinado en la fuente generadora produce campos magnéticos que son capturados por el receptor para su uso, el ejemplo más común de transmisión de energía se da por medio de la inducción de campos magnéticos en los solenoides. La corriente inducida en relación con el número de vueltas de la bobina se da mediante la siguiente fórmula:

V= – N

∆Φ ∆t

Donde la diferencial del flujo magnético (Φ) respecto al tiempo (t) para bobinas de características idénticas en material, longitud de bobinado y área de la circunferencia producida, es la misma, por lo tanto el nivel de voltaje y el número de vueltas son directamente proporcionales.

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vI. PRObLEMáTICA A AbORDAR El problema principal a solucionar es la falta de acceso al servicio de electricidad que tienen las personas en condición de pobreza extrema los cuales, en su gran mayoría viven en zonas marginales y remotas. Las personas afectadas por este problema varían desde adultos mayores hasta niños pequeños. En este sentido, se aplicará la propuesta innovadora en aquellos lugares con acceso limitado o nulo a los servicios de electricidad. Y aun así cuando cuenten con acceso limitado a este servicio supone muchas veces un peligro para las personas residentes, pues en la gran mayoría de casos cuentan con conexiones deficientes o en malas condiciones que significan un gran riesgo para los aledaños. A su vez, la falta de iluminación en los hogares causa que no se aproveche el tiempo para actividades de diversa índole como realizar tareas del hogar, estudiar, leer, comer, efectuar actividades de recreación, entre otras.

Piso de tierra – sin iluminación nocturna

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Condiciones precarias

Habitaciones no permiten el paso de la luz.

Baja iluminaci贸n en actividades de talleres.

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vII. METODOLOGíA Y HERRAMIENTAS uso de ropp: Se empleó la técnica del registro observación participante producto ROPP para analizar el comportamiento de las personas en interacción con los objetos, en el uso mismo de quehacer cotidiano. A continuación, se muestra dicho análisis:

Gráfico 8 – Situación habitual de vivienda

Alto costo del equipo en el tiempo: - Costo de la estructura del aparato. - Costo regular de pilas / baterias Dimensiones, aproximadamente 20 centímetros, menor maniobralidad de la dimensión propuesta. Manipulación segura y evita emisión de gases perjudiciales a la salud.

Gráfico 9 – Comparativo con lámpara de estudio común

Compilación de los Mejores Proyectos

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Método de 5 pAsos de CoNCepto del produCto: a. Aclarar el problema. El problema consiste en la ausencia de redes eléctricas para iluminar viviendas en zonas de pobreza, deriva en sub-problemas críticos como menor aprovechamiento del tiempo que deriva en una poca productividad de actividades en el hogar como estudio de los niños o labores cotidianas de los padres como la lectura, el lavado de prendas, limpieza del hogar, etc. A partir de ello se definen variables de medición para el planteamiento de la solución. b. buscar externamente. Se realizará a través de los usuarios líderes, que estarían conformados por las personas que viven esta realidad de condición de pobreza y tienen la necesidad de iluminación en horario nocturno. Además, existen patentes que son sistemas de iluminación que cumplen con ser seguros y económicos, según las variables a medir. Asimismo, hay asociaciones que observan el tema de la pobreza con mayor enfoque que nos pueden proveer know-how para el planteamiento como Grupo Rural PUCP (Ver anexo 4) y Techo para mi país c. buscar internamente. Se realizó un brainstorming entre los integrantes del equipo para descubrir las necesidades del concepto del producto. Así mismo, aprovechamos el contacto con las familias de los miembros que participan del proyecto “Techo para mi país”, para obtener una lista de ideas de las principales necesidades reflejadas. Se planeó realizar un análisis QFD para los atributos encontrados, de modo que prioricemos los requerimientos técnicos más importantes para obtener una visión más clara del concepto. d. explorar Con el método previamente descrito resulta una lista de necesidades que se evaluará en base al QFD. Asimismo, se explora criterios ergonómicos de la ubicación del aparato en las viviendas de los asentamientos humanos.

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e. reflejarlo en las soluciones y el proceso. En base al QFD, se descubre que los requerimientos técnicos de mayor valoración, que serán los puntos de partida para el planteamiento de las soluciones de producto. Método del ANálisis de VAlor: El método del análisis de valor busca diseñar o rediseñar un producto o servicio, de tal forma que se incurra en el menor costo posible. Para lo cual, define todas las funciones que el cliente desea y está dispuesto a pagar, y únicamente éstas, con todas las exigencias requeridas y no más. Se utiliza principalmente para la identificación de oportunidades de mejora y, sobre todo, en el Diseño de soluciones. Asimismo, está estrictamente relacionado con otras herramientas, como son la tormenta de ideas, la recogida y análisis de datos, el diagrama de flujo y la matriz de planificación. Mediante este método se buscó establecer qué actividades serían claves para evaluar en los aspectos del nuevo producto. Dado que el contacto más valorado es en el que directamente se identifica la necesidad con el usuario final, se asignó un mayor peso a las entrevistas (40%). Asimismo, se evaluó las actividades para decidir cuál era la más importante. A cada una se le asignó un factor de importancia (FI) y el peso ponderado (N). Finalmente, como resultado de la suma de los pesos ponderados tenemos el siguiente análisis: Tabla 2 – Métodos de obtención de información FI

N

Estudios/Leer

Labores Domésticas

Alimentación

Entrevista

50

2000

25

1000

25

1000

40

Encuesta

50

1500

30

900

20

600

30

Focus Group

40

1200

25

750

35

1050

30

Sumatorio

4700

2650

2650

% Importancia

47%

27%

27%

%FI

10000

El principal enfoque del producto será resolver la necesidad de la actividad de estudios, que durante las horas de la noche no se dispone de iluminación.

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uso de Qfd: Quality Function Deployment QFD es un método para transformar las demandas del usuario en la calidad del diseño, la implementación de las funciones que forman la calidad y desplegar métodos para lograr la calidad del diseño en subsistemas y componentes, y en última instancia a los elementos específicos del proceso de fabricación. Se realizó una lista en base a un cuestionario por teléfono al público objetivo para determinar las necesidades sobre un aparato de iluminación. Así mismo, se pidió valorar cada ítem con números de acuerdo a la importancia. Y para obtener el valor de ponderación se colocaría como puntaje 1 si no era importante, si era algo importante sería puntaje 3 y muy importante puntaje 5. Finalmente se eligió alternativas de solución en base que podrían solucionar las necesidades y enfocarnos en ellas.

60

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Tabla 3 – Métodos de obtención de información CoMo’s Que`s

pond

tipo de material

peso de material

diseño ergonómico

Componentes del producto

intensidad de luz

seguridad

9

1

1

Que sea barato

5

9

Que sea portatil y liviano

1

3

Que no sea inflamable

5

3

Que tenga diseño atractivo

3

1

Con material durable y resistente

5

9

Con accesorios fáciles de conseguir

3

9

Que tenga fuerte iluminación

3

3

Fácil mecanismo de accionamiento

1

Que dé comfort

3

1

1

Que tenga un material aislante

1

9

1

evaluación preliminar

123

13

42

117

32

83

especificación técnica

Materiales resistentes a altas temp.

Peso menor a 2 kilos

Con agarraderas ergonómicas al tacto

Sujeto a evaluación de especialistas

Iluminación adecuada aprox. 20 vatios

Diseño a prueba de golpes

9

3

1 1

9

1

1 3

9

1

9

3

9

9

3

3

3

9

Las necesidades reflejan que el público objetivo principalmente requiere que el producto sea barato y que el material cumpla con condiciones de seguridad, para ello la propuesta de solución tiene que considerar un tipo de material necesario.

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uso de AMfe: El análisis modal de fallos y efectos (AMFE) es un procedimiento de análisis de fallos potenciales que pretende ubicar la gravedad de los potenciales fallos en un sistema. Este procedimiento se utiliza mayormente empresas manufactureras en varias fases del ciclo de vida del producto. Las causas de los fallos pueden ser cualquier error o defecto en los

Componente/ pieza/operación/fase

función

Modo/s potenciales de fallo

efecto/s potenciales del fallo

gravedad

Tabla 4 – Métodos de obtención de información

Lámpara

Iluminar

Que no ilumine suficiente

Esfuerzo de la visión insatisfacción del cliente

10

Que no transmita suficiente luz

Esfuerzo de la visión, evita que se realicen las labores nocturnas

8

Que se queme rapidamente

Insatisfacción por gastos de reparación

3

La posición de la placa no estga bien ubicada para que llegue la placa solar

Que no dure lo suficiente y necesario para el tiempo esperado de uso

7

Se rompa facilmente

Potenciales cortes al ser manipulado por el usuario

7

Alamcenar energía

No resista la humedad

Desgaste rápido del objeto

6

Proteger el foco (led) de la superficie (humedad polvo, etc)

Material frágil o no lo suficientemente resistete

Rotura del componente e inutilidad del foco

7

Expandir la luz

Expansión insuficiente

Iluminación insuficiente

4

Base de lámpara

Proteger de la superficie de apoyo

Mal agarre o ensamble

Desarme del objeto antes de tiempo

5

Interruptor de encendido y apagado

Encender y apagar lámpara

Que se tenga falso contacto y no funcione bien

Fallas al encender el objeto

6

Transportar lámpara

Mal agarre o ensamble

Falla al sujetarse/posible caída y toruta del objeto

6

Colgar lámpara

Mal agarre o ensamble

Falla al sujetarse/posible caída y rotura del objeto

6

Led

Transmitir luz

Placa solar

Almacenador de energía

Captar energía

Armazón

Asa de lámpara

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procesos o diseño, especialmente aquellos que afectan a los consumidores, y pueden ser potenciales o reales. El análisis de efectos se enfoca en crear planes de contingencia ante los fallos previstos por la herramienta.

ocurrencia

Verificacion(es) y/o ocurrencia(s) actual(es)

detección

Npr

En el análisis del producto de iluminación, se establecen acciones recomendadas a realizar ante posibles fallos, aún no se realizan resultado de las acciones debido a que no se han visto en la práctica que ocurriría.

Mala calibración en la intensidad de iluminación

6

Verificación de intensidad al fábrica / probar el objeto antes de adquirirlo

7

420

Asegurar que se calibre de forma correcta

Encargado de control de calidad

Que no haya la cantidad necesaria de LED’s para lograr la intensidad

5

Verificación de intensidad luminosa del objeto

6

240

Asegurar que la intensidad del foco sea la adecuada

Encargado de control de calidad

Gastos constantes en repuestos led

5

Verificación de la calidad de materiales

4

60

Cotactar proveedores del foco sea la adecuada

Área de compras

Mal ensamblaje del aparato

5

Inspección al ensablar el objeto

4

140

Asegurar el correcto ensamblaje del foco

Encargado de control de calidad

Materiales inadecuados o de baja calidad

5

Verificación de materiales usados

4

140

Contactar proveedores confiables y materiales de alta calidad

Área de compras

Materiales inadecuados o de baja calidad

6

Verificación de materiales usados

4

144

Contactar proveedores confiables y materiales de alta calidad

Área de compras

Materiales inadecuados o de baja calidad

7

Verificación de materiales usados

4

196

Contactar proveedores confiables y materiales de alta calidad

Área de compras

Materiale inadecuado

5

Verificación de materiales usados

4

80

Contactar proveedores confiables y materiales de alta calidad

Área de compras

Mal ensamble del objeto

7

Inspección al ensamblar el objeto

4

140

Asegurar el correcto ensamble del foco

Encargado de control de calidad

Mal ensamble del objeto

5

Inspección al ensamblar el objeto

4

120

Asegurar el correcto ensamble del foco

Encargado de control de calidad

Mal ensamble del objeto o materiales de baja calidad

6

Inspección al ensamblar el objeto

4

144

Asegurar el correcto ensamble del foco

Encargado de control de calidad

Mal ensamble del objeto o materiales de baja calidad

6

Inspección al ensamblar el objeto

4

144

Asegurar el correcto ensamble del foco

Encargado de control de calidad

Causa(s) potencial(es) del fallo(s)

Accion(es) recomendada(s)

área(s) persona(a) responsable(s)

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pAteNtes relACioNAdAs CoN lA soluCióN: Se tienen las siguientes patentes bajo las cuales se puede obtener una referencia para la solución propuesta: a. patente 1: Zl200420090175.8 Es un sistema de iluminación solar. Permite encender, graduar la intensidad de luz e inclusive ajustarla automáticamente. Es de bajo costo de instalación y mantenimiento. Libre de riesgos y contaminación ambiental. Actualmente, son utilizadas para iluminación municipal de caminos, paisajes urbanísticos, aparcamientos y residencias en lugares como Shangai y Seúl. b. patente 2: foco Cfl energy smart Es el producto de una serie de 12 patentes realizada por GE, posee componentes tecnológicos en el cuello del foco que le da características de un foco ahorrador, su presentación es como un foco convencional. Es maniobrable y la tecnología lo hace más barato durante su tiempo de vida que un foco ahorrador.

Gráfico 109 – Sistema de alumbrado con energía solar (Patente: ZL200420090175.8)

9

Gráfico 1110 – Imagen del foco CFL Energy Smart

SHANGHAI HONGYUAN ILUMINACIÓN & EQUIPOS ELÉCTRICOS (LVD) (2009) Almacenamiento Solar lámpara de inducción electromagnética. Recuperado de http://www.lvd.cc/en/lvd/default_9.html

10 Foco CFL Energy Smart]. Recuperado de http://culturewav.es/public_thought/75749

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beNChMArKiNg de produCtos: A continuación, se muestran los productos que buscan soluciones de iluminación para las personas con más bajos recursos. Tabla 5. Benchmarking de productos Variables a analizar

lámpara led Kenia

lámpara de huracán azul

bolsas de luz (luminAid)

Porque tiene éxito

Porque fue ideado para un nicho, zonas donde no había red eléctrica y si la necesidad de iluminación

Permite modificar la intensidad de luz según lo que desee el usuario y está ideado para campamentos (zonas de poca luz)

No usa materiales tóxicos, ya que usa tecnología LED, es de un tamaño pequeño y se carga por energía solar

Debilidades

Producción centralizada en Nairobi.

Es grande en tamaño, sus especificaciones son de aprox. 25cm de alto

La luz que emite no es tan potente y el tiempo de carga es muy bajo

Peso

Menor a 5kg

Menor a 5kg

Menor a 0.5 kg.

Manipulación segura

Si

Si

Si, pero incomoda la bolsa no tiene agarre

Imagen

Salud

Bueno

Bueno

Bueno

Energía

Solar

Kerosene

Solar

Material

Residuos (chatarra)

Aluminio

Plástico

Duración de la fuente

7-8 horas

15 horas

4-6 horas

Color de la Luz

Blanca

Blanca

Blanca

Tiempo de Vida

8-10 años

100,000horas

40,000 horas

Precio

20 dólares para el público después de ser menguado gracias a donaciones

5 soles

25 dólares (más 15 dólares por envío)

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vIII. SOLuCIONES PROPuESTAS En base a todo el análisis descrito anteriormente, el diseño conceptual del producto es un sistema de iluminación portátil tipo lámpara con una asidera superior para ser colgado en la parte superior de distintas habitaciones del hogar, será capaz de iluminar espacios independientes con una intensidad de luz suficiente para realizar actividades de lectura y estudio para los niños del hogar, se requiere mínimo 300 lux. Es importante mencionar que esta iluminación se aplicará exclusivamente al alumbrado de interiores. El concepto del producto debería atender las siguientes características que puedan aportar un valor agregado respecto a los demás, tales como: »

Componentes seguros (no inflamables y aislantes)

»

Componentes de buena calidad / durabilidad.

»

Que los repuestos sean fáciles de conseguir /estandarización.

»

Que tenga los componentes necesarios (pocos y que le agregan valor)

»

Materiales livianos (para un fácil transporte).

»

Materiales baratos.

»

Material con posibilidad a ser reciclado.

»

Intensidad de Iluminación adecuada.

»

Utiliza la energía solar.

Dadas las características descritas se establecerá como estándar el uso de un sistema ahorrador, de modo que la configuración de energía solar sea del menor tamaño posible, para esto se recurrirá al uso de la tecnología LED. A continuación, se presentan todas las variaciones y características posibles que la lámpara LED puede atribuir: »

Forma de diseño exterior estético: Esférica, cúbica, prisma, diamante.

»

Material anti-golpes que permita paso de la luz: Acrílico, Vidrio reforzado, resina.

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»

Material de asa para colgar: Tela, cable de metal, cinta plástica.

»

Forma de accionamiento del diodo: Switch, botón, solenoide.

»

Color de luz: Blanca, amarilla.

»

Tipo de energía: Pilas de reloj, energía solar.

propuestA fiNAl de produCto Para decidir el diseño del producto final debemos tener en cuenta las características anteriormente definidas, la lámpara será la siguiente: a. Características del aparato de iluminación » Material de la estructura: Acrílico, resistente al golpe. » Foco: LED » Forma de la estructura: Esférica, permite el paso uniforme de luz. » Color de la estructura: Gris 60% (50% del alto de la esfera), transparente (última sección de 50%). » Forma de activación: Por solenoide. » Color de luz: Blanca » Obtención de energía: Solar b. descripción del aparato de iluminación esfera acrílica El aparato de iluminación consistirá en una esfera de acrílico de 14 cm de diámetro, dicha esfera a su vez tendrá en el exterior (al 50% de su altura) una ranura para una placa metálica con perfil roscado. Además la sección superior será removible, de manera que ante algún fallo de las luces LED esta área sea un fácil acceso a corregir el fallo (Ver figura 1). El color de la esfera será de 2 tipos, los cuales son: Gris 60% (50% del alto de la esfera), transparente (última sección de 50%). El fin es lograr distintos tipos de intensidad luminosa (Ver figura 3). La sección interna de la esfera contendrá un elemento de sujeción integrado para el foco LED. (Ver figura 2)

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VISTA FRONTAL A

B 14

COLOR

14

15

0

Sección removible

VISTA “A”

2 FIGURA 1

FIGURA 2

FIGURA 3

Para estimar el costo aproximado de la esfera acrílica se plantea lo siguiente: » El volumen de la esfera es aproximadamente la superficie de diámetro 14. El elemento de sujeción se puede considerar despreciable respecto al tamaño de la esfera.

Superficie = 4/3 * π * (radio exterior3 - radio interior3) Superficie = 4/3 * π * (0,0703 – 0.0683) = 0.00012m3 » El costo del metro cuadrado de acrílico con 2mm de espesor es de $3011 Volumen = 1m * 1m * 0.002 m = 0.002 m3 Aproximadamente de 1 metro cuadrado de acrílico se pueden realizar 15 esferas, el costo de materia prima por esfera es de $2, el costo de la manufactura de extrusión no debería exceder del 100% del costo de la materia prima, finalmente la esfera tendría un costo de $4, equivale a S/10.20 (más IGV). foco led El foco LED será de tipo piñón LED de 600 lúmenes, se elige de tipo piñón dado que son varios focos LED independientes, de manera que si fallan no deje de funcionar todo el aparato y el intercambio de piezas sea sencillo de realizar. La intensidad luminosa para una altura de 1.2m sobre el usuario proyecta lo equivalente a equivalente de 600 lm / (1.2m)2, es decir 417 lux para una luz de trabajo que es un valor por encima del mínimo y cercano a lo recomendable para un área de estudio. Este foco usa la cantidad de 7 watts por hora.

11 Costo de acrílico: http://www.santafe-conicet.gov.ar/nautisur/febrero00/acrilico.htm

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Su precio es de 24 soles en México. El precio de importación por libra desde México es de aproximadamente $1012. Las características de dicho foco son las siguientes13: » » » » » » » » »

Peso: 58g Dimensiones: 110 x 35 mm (altura x diámetro) Cantidad de Leds: 108 piezas Color del Led: Blanco Tipo de Base: E27 Voltaje de Entrada: 110v Consumo: 7.0W Fluido Lumínico: 600 Lumens Vida Promedio: 30,000 horas

El peso del foco (58g), equivale a 0.127 libras, el valor añadido de importación es de $1.27 c/u, cuyo similar en soles es de S/3.30 El valor unitario final del foco es de S/27.30 (más IGV)

110

32

12

035 025

Gráfico 12 – Foco LED 12 Precios de importación de materiales (Fuente: APOYO Consultoría) 13 Foco LED: http://articulo.mercadolibre.com.mx/MLM-407847419-foco-lampara-ahorrador-108-leds-7w-600-lumens-idd-_JM

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Este foco se activará por medio de un bobinado de cobre roscado a su base, adicionalmente la batería solar exterior contará con un bobinado adicional para transmitir la energía por inducción. El amperaje de la batería es de 6Ah, definido anteriormente en el fundamento teórico, las características de la batería son las siguientes14: » Lugar del origen: China (continente) » Marca: Btr, tice o un oem » Número de Modelo: 12v batería de litio recargable » Especificación: Normal » Uso: Industrial » Peso: 450g. » Voltaje de Salida (V): 12v » Potencia de Carga (W): 12w » Tiempo de Trabajo (h): 6-8 » Tipo: de litio de la batería recargable » Voltaje nominal: 12v » Capacidad nominal: 6ah » Tamaño ( l*ºw*h ): 110*54*70mm » Embalaje externo: Azul PVC. » Salida de la batería: Los cables, conectores » Tipo de célula: Forma cilíndrica o prismático de la batería de litio » Autenticación: Iso9001:2008, iso14001:2004, ce, rohs, ul, un38.3

14 Información debaterías 6Ah tomadas de : http://spanish.alibaba.com/product-gs/12v-6ah-lifepo4-battery-for-solar-lighting-ledlight-emergency-light-alarm-monitoring-488254495.html

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El precio FOB de la batería (incluye importación) es de S/38.00 (más IGV)

Gráfico 1315 – Batería solar Dicha batería será conectada a un panel solar externa a la esfera. El panel solar elegido que cumple las condiciones anteriormente establecidas en el cálculo energético es el siguiente16: » Lugar de origen: China (continente) » Marca: RESUN » Número de modelo: Rs156-300w p » Material: Silicona policristalina » Tamaño: 185*185*17mm » Número de celdas: 18 (2*9) » Máximo poder: 3W » Peso: 520g.

15 ALIBABA (2013) Batería Solar [imagen]. Recuperado de: alibaba.com 16 Información del Panel solar 3W obtenida de: http://spanish.alibaba.com/product-gs/cheap-mini-pv-poly-3w-solar-panel-manufacturer-china-673581548.html

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El costo del panel es de $3.95 por pieza (equivalente a S/10.00). Se estima que la importación desde China no encarecerá más del doble del precio del producto, por lo que se asumirá que el precio final es de S/20.00 (más IGV). Cabe resaltar que el pedido mínimo de paneles debe ser de 100 piezas.

Gráfico 1417 – Panel solar

17 ALIBABA (2013) Panel solar [imagen]. Recuperado de: alibaba.com

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estructura de soporte Material de la estructura: Madera plástica Qauchu Kullu. Forma de la estructura: Cónica. Color de la estructura: Versátil (puede ser color sólido o algún diseño). Tipo de asa: Tela plástica. Para el soporte, se decidió por el material Qauchu Kullu, creado en base a una combinación de restos de madera capirona o bolaina y fundición de tapas plásticas. Éste material fue creado en base a una investigación realizada por la PUCP en coordinación con la Universidad Agraria La Molina. El material Qauchu Kullu es económico, ecológico y de valiosas cualidades físicas, además de que contribuye a disminuir las cantidades de desperdicios provenientes de las industrias que trabajan con plástico y madera. Asimismo, las propiedades del material son muy versátiles y puede ser usado de diversas formas, como por ejemplo, puede fabricarse tableros, paneles, bloques. Además, es posible moldearlo de forma similar a los polímeros y de esta forma se pueda usar en la fabricación productos de un mayor grado de complejidad y así darle valor agregado con propiedades mecánicas comparables a las de materiales comerciales en el mercado como el plástico. Las especiales características del material desarrollado en la PUCP (Qauchu Kullu), permiten incorporar al proceso productivo de piezas y partes de muebles que requieren formas complejas, un sencillo proceso de moldeo a baja temperatura cuyos bajos costos permitirán desarrollar un proceso de moldeo viable económicamente. Cualquier configuración del material ocurre en los pasos de fabricación secundaria. Típicamente incluye el maquinado y los pasos de ensamblado, los cuales producen pérdidas y trabajo intensivo. Los procesos de extrusión utilizados para producir compuestos de plástico-madera comercial se han concentrado en la producción de piezas lineales muy contorneadas (Laver 1996; Puppin 1999). Esta técnica proporciona el coste del material definido y las ventajas del proceso mediante la reducción de varios pasos de postfabricación los cuales aumentan el costo del producto final. Los compuestos de termoplásticos-madera tienen muchas ventajas de procesamiento cuando se los compara con los termoplásticos rellenos con sintéticos y minerales. Las fibras de madera proporcionan un refuerzo suficiente a un costo mucho menor que las fibras

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sintéticas, mientras que la densidad del producto compuesto es mucho menor que la de los termoplásticos rellenos con sintéticos y minerales. Cuando los rellenos de sintéticos y minerales son usados, el desgaste de la máquina y el daño del equipo de procesamiento son mucho mayores que con rellenos de madera. El daño de la fibra durante el procesamiento es enormemente reducido cuando se emplea madera, lo cual permite el reciclaje de residuos de producción sin comprometer la calidad de la misma. El costo del material es de 148 soles para una plancha existente de 2400 * 1220 * 30mm con un volumen de 87840 cm3. El bosquejo del soporte es el siguiente:

VISTA FRONTAL

VISTA 16º Q146 R140

15

8

116 1526

8

0252 FIGURA 4

FIGURA 5

El concepto del soporte se puede apreciar en la figura 5, posee un borde roscado en la parte superior que permitirá a la esfera permanecer fija. A demás las secciones internas que se observan son destinadas a albergar la batería y el panel solar de modo que el sistema sea completo. El volumen que dicha superficie es de 20,5 (cuello superior con borde roscado) + 283 (superficie lateral oblicua) + 161,7 (corona inferior que albergará panel y batería) + 60,3 (borde interno lateral de compartimento de batería) = 525,5 cm3. Considerando un desperdicio aproximado de 5% en una plancha de Qauchu Kullu, se pueden obtener alrededor de 150 piezas.

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Por lo tanto, el costo unitario del material para una pieza es de S/1.00, considerando que el proceso de ensamble (engomado) para obtener la pieza necesaria, el precio unitario de la pieza propuesta ascendería a S/1.50 (más IGV). El diseño del soporte contempla agujeros de modo que no obstruya el paso de la luz y sea decorativo.

Gráfico 16 – Ejemplo de los agujeros decorativos para permitir paso de luz Nota adicional Para la transmisión por energía inducida a través de bobinas de cobre se debe realizar el siguiente cálculo: Voltaje fuente / Voltaje receptor = nº de vueltas (Fuente) / vueltas (receptor) La fuente es la batería solar y el receptor es el foco LED. 12V / 110 V = nº de vueltas (Fuente / receptor) La relación de número de vueltas debe ser proporcional a 6 para la fuente y a 55 para el receptor. Dada la cantidad de vueltas y para que no se aproveche mucha longitud en el foco, se usará un cable de cobre de 0.05 mm de diámetro, lo cual resultará en una longitud roscada de 2.75 cm en la base del foco LED (para 55 vueltas) y 0.3 cm en la batería (para 6 vueltas). La banda metálica en perfil de rosca que se acoplará a la esfera y la tira plástica que irá unida al soporte se consideran despreciables en costo a comparación de los demás implementos. Para realizar la carga del producto se desmonta la esfera y ubica en una posición favorable para que el panel reciba la luz solar y cargue la batería.

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Modos de uso: a) luz de ambiente Cuando el aparato de iluminación se encuentra por encima de la estructura, empalmado a través de la rosca, puede reflejar luz directamente a los usuarios. Aprovechará el 50% que se encuentra en difuminado (color gris 60%). Para esta modalidad se debe poner el aparato encima de la mesa.

Gráfico 17 – Ejemplo luz de ambiente b) luz de trabajo Cuando se encuentra colgado del techo a través de asa de plástico, en esta modalidad aprovecha el 50% de la altura de la esfera que tiene acrílico transparente y permite el paso completo de la luz. Se decide montarlo de manera roscada para que el ángulo de iluminancia sea el mayor posible. Cabe resaltar que debe estar colgado a una altura de 1.2m sobre el área de trabajo (mesa del usuario).

Gráfico 18 – Ejemplo luz de trabajo

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Ix. vIAbILIDAD Ambiental Evitar las emisiones dañinas (gases, radiación, etc). Productos de fuente de iluminación o energía que perjudicarían la salud de las personas expuestas, que a su vez pueden contener gases como es el caso de los tubos fluorescentes que al romperse causan problemas respiratorios a largo plazo. En el caso de utilización de lámparas de kerosene o petromax, al funcionar con combustibles (kerosene), emite gases tóxicos como el dióxido de carbono. Como se ha definido que el uso es de iluminación de interiores, por lo tanto cerradas, esto incrementa el riesgo de concentración de gases contaminantes.

Tabla 6 – Tecnología de iluminación LED foco led Energía necesaria para lograr iluminación comparable en cono de 60°

5w

Energía en forma de luz

95%

Vida útil de del foco

3 años-+

Apertura del flujo luminoso

120°

Asimismo, el uso de la tecnología de iluminación LED genera un ahorro en el consumo de fuentes energéticas. Además, no genera calor hacia la atmósfera haciéndolo muy conveniente. La tecnología de energía solar nos da una solución natural, ecológica y benéfica. Ésta posee ventajas de uso frente a energías de fuentes no renovables dada la cantidad de radiación solar que recibe Perú. El uso de la madera plástica contribuirá con la reducción de los residuos generados en la industria del mueble, pues se hará la utilización de materiales plásticos reciclados y desechos de madera como materia prima para la producción de las maderas “capirona” y

Compilación de los Mejores Proyectos

77


“bolaina”. De este modo, contribuye contra la alta producción de materiales aglomerados y alto consumo de energía. Además, el menor uso de velas o lámparas de kerosene menguará el impacto ambiental de la emisión de gases tóxicos. soCiAl La falta de iluminación artificial afecta las actividades domésticas en las familias lo que ocasiona menor aprovechamiento del tiempo. El beneficio social de este proyecto es el aprovechamiento de las horas nocturnas para la realización de las actividades. Abarca un beneficio de ahorro a largo plazo, ya que evita la compra continua de velas y pilas alcalinas que son dañinas para el medio ambiente. Genera una mejor productividad en los hogares, ya que los padres podrán disponer de su tiempo para realizar trabajos, lectura, etc. Así mismo, niños mejorarían el aspecto de educación al disponer de más tiempo para realizar sus tareas y estudios. El uso de la tecnología LED ofrece beneficios para los usuarios, dado que trabaja con bajas tensiones y ofrecen un alto tiempo de vida útil, lo que genera un ahorro a largo plazo en los usuarios. A su vez son prácticos y estéticos para un mejor confort del usuario. No existen barreras al ingreso de los sectores rurales desatendidos, dado que no es un proyecto que tenga consecuencias negativas a nivel de medioambiente o con la población. sosteNibilidAd El proyecto origina ahorros al público objetivo al que va dirigido, esto se refiere específicamente al aprovechamiento de la energía solar y el foco LED, ya que al ser el foco de bajo consumo se requiere un panel solar de menor capacidad y menor costo. Es gracias a ello que se origina un producto cómodo y sostenible en el tiempo. El proyecto tiene buena perspectiva a futuro, debido a que actualmente se usan paneles solares de gran capacidad, pero existe una tendencia de usar sistemas integrados de paneles portátiles y los aparatos respectivos.

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Además, aprovecha el uso de recursos reciclables como el plástico ABS para el soporte del producto, que resulta del reciclaje de aparatos electrónicos. Los avances tecnológicos acelerados permiten que cada vez se desechen más rápido estos aparatos y, por consiguiente existe la disponibilidad de materia prima en el largo plazo. La publicidad del producto se realizaría principalmente a través de auspicios a ONG´s que realicen labor social directamente con el público objetivo, de manera que durante estas labores ellos repartan publicidad directa a las familias. De este modo, se mantiene el flujo de ventas del producto y a su vez se contribuye con la solución de problemas a las zonas menos favorecidas desde distintos ámbitos. Finalmente, es beneficioso en cuanto a costos, ya que perdura luego de la fecha de venta, debido a que una de sus características con la que fue diseñada es la seguridad del aparato. Con ello queda resuelto el problema de la iluminación y a la vez se resuelven las necesidades del público objetivo, lo que genera su aceptación. Por ende, se puede catalogar al producto como sostenible. eCoNóMiCA Los costos de los componentes se han desarrollado en la propuesta de solución y se resumen en el siguiente cuadro: Tabla 7 – Tabla resumen de costos Costo sin igV

Costo con igV

Esfera acrílica

10,2

12,0

Foco Led

27,3

32,2

Batería solar

38,0

44,8

Panel solar

20,0

23,6

Soporte

1,5

1,8

Otros

10,0

11,8

totAl

107

126

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El apartado “Otros” es un estimado que considera la compra de cables, de la tira plástica para el soporte, el perfil roscado que se acopla a la esfera, etc. El precio de venta, considerando un margen de 3% es de S/130.00, comparativamente es competitivo a nivel del LuminAID y el “Phocos” (Ver entrevista – Anexo 4), siendo ambos sistemas solares. La ventaja del producto propuesto es la seguridad, maniobrabilidad y variación de intensidad de luz.

x. CONCLuSIONES »

Gracias a esta lámpara las familias de pocos recursos podrán iluminar sus hogares óptimamente. Ésta tendrá una vida útil de 5 años como mínimo, por lo cual no causará preocupación por este servicio brindado. Además, estarán contribuyendo al medio ambiente por el ahorro de energía eléctrica convencional.

»

Con este proyecto estamos incentivando a que las empresas apoyen proyectos con fines de ayuda social. Con ello, podrán ver que sí son sostenibles estos tipos de proyecto, tanto económicamente como técnicamente.

»

La solución propuesta establece el aprovechamiento de energías limpias renovables, como la energía solar, que aporta una gran cantidad de carga para el sistema de iluminación.

»

El proyecto es aceptable, porque satisface directamente las necesidades identificadas del público objetivo. Además, un proyecto piloto en los 4 distritos mencionados abarcaría a la cantidad de 50 mil familias, por lo que se estima un óptimo flujo de ventas.

»

El producto proyecto busca reutilizar los insumos a partir del reciclaje para evitar el gasto de nuevos recursos, tal y como es el caso del plástico ABS para el soporte de la esfera.

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xI. bIbLIOGRAfíA IPSOS APOYO, Estudio NSE Perú 2011 IPSOS Apoyo, Perfiles Zonales 2011 INSTITUTO NACIONAL DE ESTADISTICA E INFORMÁTICA, ENAHO 2010 BOLETIN INSTITUTO DE INVESTIGACIONES ELÉCTRICAS-IEE (1997) Iluminación natural y artificial [imagen], Vol. 7 DIRECCION GENERAL DE ELECTRIFICACION RURAL - DGER (2003) Atlas solar del Perú (http://dger.minem.gob.pe/atlassolar/#) FERNANDEZ, Fernando (2012) Bobina o carrete de Ruhmkorff (http://www.ea1uro.com/eb3emd/Bobina_de_Tesla/Bobina_de_Tesla.htm) SHANGHAI HONGYUAN ILUMINACIÓN & EQUIPOS ELÉCTRICOS (LVD) (2009) Almacenamiento Solar lámpara de inducción electromagnética. (http://www.lvd.cc/en/lvd/default_9. html) APOYO CONSULTORÍA (2013) Información de costos de importación. Lima GENEVOIS, Ramiro. ¿Acrílico o Policarbonato compacto? (http://www.santafe-conicet.gov.ar/ nautisur/febrero00/acrilico.htm) DELTA VOLT (2013) (http://deltavolt.pe/calcsolar) Página web oficial de la empresa Delta Volt SAC. Ofrece información de energía renovable MINISTERIO DE ENERGIA Y MINAS (MINEM) (2003)( http://dger.minem.gob.pe/atlassolar/) Sitio web que ofrece el atlas de Energía Solar del Perú. HERNÁNDEZ, Fernando (2012) Las bobinas de Tesla (http://www.ea1uro.com/eb3emd/Bobina_de_Tesla/Bobina_de_Tesla.htm)

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ANExOS ANexo 1: priNCipAles distritos segÚN el perfil Nse e18 En el siguiente cuadro se muestra la cantidad de manzanas de hogares por distrito, que pertenecen al NSE E2 (condición de pobreza) y la cantidad de hogares, los 4 distritos más importantes que abarcan el 40% del total son Villa María del Triunfo, Ate Vitarte, Puente Piedra y Ventanilla. Tabla 1 – Distritos según NSE E2 – Fuente: “Perfiles Zonales 2011” IPSOS Apoyo región

distrito

Nº manzanas

Nº hogares

% del total

Lima Sur

Villa María del Triunfo

1800

43200

12%

Lima Este

Ate Vitarte

1417

34008

10%

Lima Norte

Puente Piedra

1278

33228

9%

Callao

Ventanilla

1189

32103

9%

Lima Este

San Juan de Lurigancho

1147

27528

8%

Lima Norte

Carabayllo

811

21086

6%

Lima Sur

Villa El Salvador

677

16248

5%

Lima Sur

San Juan de Miraflores

621

14904

4%

Lima Norte

Comas

543

14118

4%

Lima Sur

Pachacamac

530

12720

4%

Lima Norte

Independencia

484

12584

4%

Lima Centro

Rímac

249

12201

3%

Lima Sur

Chorrillos

410

9840

3%

Otros (36)

Otros (36 distritos)

1857

48548

15%

18 IPSOS Apoyo – Perfiles zonales 2011

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ANexo 2: tipo de AluMbrAdo segÚN CoNdiCióN eCoNóMiCA Principalmente el alumbrado de las personas en condición de pobreza es a través del alumbrado público, como se muestra en la siguiente gráfica:

65%

ENERGÍA ELÉCTRICA

50% 23% 31%

VELA

18% 26%

KEROSENE PETRÓLEO/GAS

2% 3%

OTRO

2% 3%

NO UTILIZA

1% 2%

GENERADOR

0% 0% 0%

20%

40%

POBRE POBRE EXTREMO

60%

80%

Gráfico 1 - Fuente: Elaboración propia a partir de datos ENAHO 2010

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ANexo 3: distribuCióN del presupuesto MeNsuAl Nse e (liMA MetropolitANA) El presupuesto mensual que declaró el NSE E en Lima Metropolitana es el siguiente: Tabla 2 – Fuente: Elaboración propia a partir de datos IPSOS datos

Nse e

Ingreso declarado (S/.)

S/. 890

Gastos del hogar (S/.)

S/. 819

Disponible para otros gastos (S/.)

S/. 71

Recibe remesas (%)

2%

Los gastos del hogar (S/. 819) son repartidos entre los siguientes rubros:

5%

6%

8%

7%

ALIMENTACIÓN TRANSPORTE 61%

13%

SERVICIOS BÁSICOS** EDUCACIÓN OTROS GASTOS CORRIENTES*

Gráfico 2 – Fuente: Elaboración propia a partir de datos IPSOS Los servicios básicos comprenden gastos en luz, agua, internet y celular, en caso hubiera; el 8% del presupuesto es asignado a este gasto (S/65.6).

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ANexo 4: eNtreVistA “grupo Apoyo Al seCtor rurAl” Entrevista a Cristina Rodríguez (Representante del “Grupo de Apoyo al Sector Rural” lugar día entrevistador entrevistado

: : : :

“Tiendecita Verde” - PUCP Miércoles 21-11-12 (10.10am – 10.28am) José Valentín Cristina Rodríguez

J: Hola, ¿cómo estás? Soy alumno de décimo ciclo de la Facultad de Ingeniería Industrial y junto a mi grupo estamos formulando un proyecto de iluminación en zonas de extrema pobreza en Lima como Ventanilla, San Juan de Lurigancho entre otros, crees que pueda hacerte una pequeña entrevista? C: Sí claro dime. ---J: Como te comentaba, nosotros estamos buscando la mejor manera de iluminar Sectores de extrema pobreza que no cuentan con sistemas eléctricos, de iluminación cercanos y tienen que estar adquiriendo constantemente lámparas y esto también implica de una u otra manera una inseguridad y contaminación al medio ambiente. C: Ok, claro. Bueno mira, te informo que para instalar paneles solares tienes que hacer toda una evaluación. En las zonas de allá, es un poco difícil instalar este tipo de equipos. Porque mira, si me estarías hablando de zonas de provincia como Iquitos, Arequipa, Piura, donde el sol es constante y puede abastecer no habría problemas, pero aquí en Lima existen problemas porque el clima es muy variado y no tendrían la misma potencia en todo el año. ---J: Ok, entonces me estás diciendo que en temporadas como invierno y hasta otoño, no podríamos tener tanta iluminación para los hogares, ¿no? C: Claro. Es más complicado por ese tema. ----

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J: Y ¿sabes cuál es el precio de estos equipos? C: Eso depende mucho de la carga energética que quieras. Yo te puedo dar la información de para un foco. Por eso te digo, la carga energética nos dice el rango de qué cantidad de paneles solares, qué dimensiones y qué potencia es la que vas a necesitar. ---J: Mira, lo que nosotros buscamos básicamente es alumbrar desde las 6pm hasta la media noche por ahí. Osea abastecer 6 horas de alumbrado diario. Solo queremos ponerle un solo foco que alumbre a toda la casa. Como que esté colgado en sus hogares, en la sala por decirlo así no? C: Ok, quieres una iluminaria. Mira con sistemas solares grandes es un poco difícil, no te va a convenir. Mira acá tengo un panel solar a la mano. El panel solar que tiene es chiquito aproximadamente un cuadrado de 30cm x 30cm y esto se cuelga, como te digo. La lámpara se prende por el tacto en esta parte y tiene hasta 3 potencias. En la caja dice cuánto dura en tiempo por cada potencia (ver figura N°1). (Potencia mínima: 16 horas // Potencia Intermedia: 11 horas // Potencia máxima: 5 horas). Mira te explico un poco más, qué sucede en estas zonas, si pones un panel grande, con la batería, los accesorios, el controlador y todo eso, la mayoría de veces se lo roban y si no se lo roban la mayoría de veces la misma gente lo vende porque cuesta. En cambio, con este sistema pequeño es más difícil de vender, es menos visible para los demás y carga muy bien y están usando sistemas LEDS y esto les está bordeando aproximadamente, para precio público, aproximadamente 300 soles. Que es lo más económico, que incluye el panel obviamente. ---J: Ok, y esto constantemente tiene que estar recargándose, ¿verdad? C: Es que tiene que estar constantemente recargando. Como te digo, en estas épocas del año de repente es bueno pero hay inviernos que son cerrados. Te pongo un número, si en el Verano te carga como 100 en el Invierno en Lima te va a cargar 50. Por eso, si antes tenías iluminación desde las 6 de la tarde hasta las 12 de la noche luz, esta vez tendrías que ahorrar mucho más energía para que tengas de 6 de la tarde a 9 ó 10 de la noche porque la carga no es óptima. ----

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J: ¿Y dónde conseguiste esa lámpara? Te las traen ¿verdad? Porque no son muy comunes en el mercado. C: Yo tengo un proveedor. Como te digo, yo te estoy dando un precio público, pero si ustedes dentro de su proyecto quieren comprar más cantidad, entonces el proveedor les puede dar a otro precio. ---J: Ok, podría ser después que hable con mi grupo. C: Sí claro. Como te digo, te recomiendo esta porque es más duradera, más sensible, más transportable y tiene garantía comprar. De repente encuentras otros productos más baratos, pero son productos chinos y no muy recomendables. En este sistema sí, ya estamos recomendándolo. ---J: Ok, y estos aparatos tienen un tiempo inicial de cargado? C: No, los aparatos funcionan al mismo que empiezan a cargarse. Esta lámpara podría estar cargándose para la noche, por ejemplo. El panel de luz solar estaría en el techo y este aparato como tiene una batería internamente podría estar cargándose sin dificultad. ---J: Claro, sí. C: Ahora, tienes uno más barato y más simple que es este modelo que como ves es mucho más pequeño y de menor intensidad. Su panel solar también es más pequeño (de 18cm x 18cm). ---J: Podríamos decir que es más utilizado para lectura. C: Sí, pero esto también es más flexible y lo puedes colgar, estirar, mover sin problemas. ----

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J: ¿Y cuál es el precio? C: Este está 130 soles incluido todo. ---J: ¿Sabe el tiempo de duración para ambas lámparas? C: Todo lo que son paneles solares, te va a durar 20 años. Ahora lo que varía es la batería. Eso quiere decir que en este de acá te estará durando de 3 a 4 años y la de allá igual. De allí tienes que cambiar. ---J: ¿Tú me recomiendas los “Phocos” verdad? C: Sí te recomiendo ese, porque es más potente, te cubre más áreas --

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Compilaci贸n de los Mejores Proyectos

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TECNOLOGíAS bASADAS EN MATERIALES DE CAMbIO DE fASE PARA MITIGAR EL EfECTO DE LAS bAJAS TEMPERATuRAS EN vIvIENDAS ANDINAS DEL PERÚ. AuTOR ASESOR

Jesús Alberto Chuquiano Agreda Abel Aurelio Gutarra Espinoza Universidad Nacional de Ingeniería

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I. RESuMEN EJECuTIvO En el Perú, aproximadamente seis millones y medio de personas viven a más de 3,000 m.s.n.m. en condiciones de pobreza, soportando temperaturas por debajo de 0 oC durante varios meses del año. Este proyecto propone usar materiales que permitan una alta acumulación de calor y su adecuado suministro al interior de las viviendas para minimizar el efecto del frío sobre la salud de los pobladores. Paradójicamente, estas poblaciones que sufren el frío extremo, disponen una considerable potencia de radiación solar que puede ser aprovechada para usar tecnologías adecuadas de conversión de la radiación y acumulación de calor. La propuesta de este proyecto es usar materiales de cambio de fase para aprovechar la radiación solar disponible y el calor generado por la combustión de leña en las cocinas. Los materiales de cambio de fase tienen la propiedad de acumular gran cantidad de calor mediante la conversión de su fase sólida a su fase líquida al ser calentados. Cuando cesa el calor que produce el cambio de fase, el material realiza el proceso inverso. Es decir, regresa a su fase sólida con la característica que lo hace a temperatura casi constante. De esta forma, durante las horas frías del día, el material de cambio de fase se convierte en una fuente de calor en la vivienda. En este proyecto se proponen dos aplicaciones para estos materiales: un piso radiante y una cocina mejorada.

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Para el piso radiante se usará como fuente de calor el agua de una terma solar. Por medio de una bomba se hará circular el agua caliente hacia unos tubos cerámicos cargados con parafina (material de cambio de fase) que se ubicarán a unos centímetros por debajo del piso de una habitación. El calor acumulado en los tubos será transmitido al piso que se convertirá en un radiador de calor al interior de la habitación. En el caso de la cocina mejorada (con poca emisión de humos), los materiales de cambio de fase serán colocados en las paredes cercanas al fogón. El calor de combustión de la leña se transmitirá a los cerámicos con parafina produciendo el cambio de fase y luego, cuando se apague el fogón el calor acumulado se radiará hacia el interior del ambiente en el que se encuentra la cocina. La difusión de esta tecnología será de gran alcance y relativamente rápida si se logra incorporarla a programas existentes de cobertura nacional o regional, debido a que la logística que permite la identificación y seguimiento de los beneficiarios ya se tiene estructurada.

II. ObJETIvO GENERAL En este proyecto se propone evaluar el uso de materiales acumuladores del calor como elementos constructivos en las viviendas andinas expuestas a fríos extremos.

III. ObJETIvOS ESPECífICOS 1.

Implementar y evaluar un prototipo de piso radiante con material de cambio de fase, para un módulo de vivienda de adobe.

2.

Implementar y evaluar un prototipo de cocina radiante con material de cambio de fase.

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Iv. ALCANCE Esta tecnología está pensada para ser aplicada en poblaciones rurales que por condiciones geográficas están expuestas gran parte del año a temperaturas entre - 20 oC y 10 oC. Se calcula que aproximadamente seis millones y medio de personas en el Perú viven en estas condiciones.

v. fuNDAMENTO TEÓRICO MAteriAles de CAMbio de fAse (MCf) Un MCF cambia de fase sólida a líquida recibiendo calor del medio. La cantidad de calor que acumula por unidad de masa al cambiar de fase, es en mayor proporción debido al calor latente. En la Figura 1, se muestra la energía acumulada como calor sensible por una masa de agua (línea verde) y la acumulada por una masa de parafina como calor sensible y por calor latente (línea roja). El intervalo de comparación es entre 40˚C y 60˚C. La línea vertical azul, muestra cualitativamente, la diferencia de energía acumulada entre los dos materiales. Un MCF típico, como la parafina, tiene un calor latente de 160 kJ/kg. En comparación, una roca acumula calor sensible típicamente de 1kJ/(kg*K). Cuando el MCF se enfría, libera este calor al medio a temperatura casi constante. Para este tipo de aplicaciones es importante que la temperatura de cambio de fase del MCF se encuentre en el rango que se puede alcanzar con el agua de una terma, esto es, entre 50˚C y 80˚C. Se dispone de numerosas referencias sobre MCF y sus aplicaciones. B. Zalba et.al. reportan un listado de 150 MCFs indicando las propiedades termofísicas de cada una1. En este proyecto se usará la parafina por ser de bajo costo y con propiedades termofísicas (conductividad térmica y temperatura de fusión) bien conocidas.

1

ZALBA, Belen y otros (2003). Review on thermal energy storage with phase change: materials. Heat transfer analysis and applications, pp. 251-283. Applied Thermal Engineering. 23˚ ed.

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Energía ( KJ/m3 )

Parafina

QL = mL

Agua

mL

C (60 - 40) QC = mCP(t2-t1) 40

60

Temperatura (ºC) Figura 1. Curva de comparativa que muestra el cambio de temperatura vs. la energía térmica entre-

gada a una masa de agua y a un cuerpo que experimenta cambio de fase. En el intervalo de 40-60oC, la energía acumulada por calor latente es mucho mayor que la que gana el agua por calor sensible.

vI. PRObLEMáTICA A AbORDAR Todos los años, durante los meses de mayo a setiembre, se reportan numerosos casos de pobladores de las zonas altoandinas que se enferman o fallecen debido al frío extremo. Según el Instituto de Defensa Civil (INDECI)2 las regiones que fueron atendidas con prioridad en el 2012 fueron: Ayacucho, Apurímac, Huancavelica, Puno y Cusco. Aunque señalan en el mismo informe que debido a cambios bruscos de temperatura, también se registran casos de infecciones respiratorias agudas (IRA) y neumonías en Arequipa, Cajamarca, Junín, Huánuco, Loreto, Ucayali, Moquegua, Pasco, Lima y Tacna. 2

PRESIDENCIA DE CONSEJO DE MINISTROS (2012) Plan nacional para enfrentar los efectos de la temporada de heladas y friaje.

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El Gobierno Central emitió el Decreto de Urgencia Nº 015-2012 para luchar contra el frío con un presupuesto de S/. 36´148,178.00. Sin embargo, las soluciones no son las más adecuadas. Parte de este presupuesto se usó para distribuir cerca de 170,000 frazadas en las zonas más críticas, siendo ésta una medida muy poco eficaz para combatir el frío. A temperaturas por debajo de -10˚C no se alcanza el confort térmico con textiles convencionales. Durante los días más fríos los habitantes de las viviendas se reúnen en el ambiente más caliente de la casa, que generalmente es la cocina, aprovechando el calor acumulado durante la cocción de los alimentos. Y con el calor residual, duermen. Cuando se unen las condiciones de baja temperatura, precariedad en la alimentación y falta de sanidad, se originan los problemas de salud que recurrentemente enfrentamos todos los años en las zonas rurales del Perú.

vII. METODOLOGíA Y HERRAMIENTAS ANteCedeNtes Se han desarrollado varias tecnologías para la acumulación y almacenamiento de la energía solar. La radiación transmitida por el techo a través de calaminas transparentes es una alternativa adecuada para bajas latitudes como las del Perú. F. Huaylla3 demostró que sólo la colocación de claraboyas en el techo de una vivienda en Ayacucho incrementó hasta 4oC la temperatura media de la sala. En nuestro medio, se han hecho varios ensayos para captar la radiación solar en muros opacos de fachadas orientados hacia el norte. Las experiencias más significativas son los muros Trombe construidos por la Pontifica Universidad Católica del Perú (PUCP) y el Servicio Nacional de Capacitación para la Industria de la Construcción (SENCICO). El muro Trombe combina la superficie absorbente con una cubierta de vidrio o plástico, entre los cuales se calienta una masa de aire que ingresa al interior de la vivienda por movimiento convectivo. En el Perú, los muros Trombe no son una alternativa eficiente debido a que las superficies verticales, en latitudes 3

HUAYLLA, Fredy (2010). Evaluación experimental de cambios constructivos para lograr el confort térmico en una vivienda altoandina del Perú (tesis de Ingeniería Física). Lima: Universidad Nacional de Ingeniería (UNI)

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como las nuestras (cercanas al Ecuador), ofrecen áreas efectivas muy bajas para la radiación. Juan Natividad et. al.4 han demostrado, por simulación numérica, que una superficie horizontal en Puno y Cuzco, reciben mayor radiación casi todo el año que una superficie vertical. Se ha avanzado considerablemente en el uso de termas solares en las viviendas para fines de lavado e higiene personal. El 2006 se reportaban unas 30,000 termas en el Perú5. Sin embargo, la masa de agua caliente acumulada en la terma también puede ser canalizada hacia la vivienda para obtener zonas calientes en el interior. Una de las formas más comunes de hacerlo, es por medio de los pisos radiantes. Con ésta técnica, el agua calentada durante el día es bombeada a través de un circuito de mangueras ubicadas a pocos centímetros bajo el suelo de una habitación. Se han encontrado dos referencias de trabajos sobre pisos radiantes en el Perú. César Rivasplata6, construyó un pequeño cubículo de madera de 1.16m x 1.24m x 2.30m con una superficie radiante metálica (placa colectora de terma solar) sobre el suelo y una terma solar como fuente de agua caliente; Davy Olivera7, realizó los cálculos de transferencia de calor de un piso radiante asociado a una terma solar de una sala de 12 m2 para una vivienda en la comunidad de Langui en Cusco, aunque no realizó la construcción y evaluación del sistema. Hasta donde se ha investigado, no se han realizado trabajos de investigación ni desarrollos de sistemas de acumulación de calor usando materiales de cambio de fase. resultAdos preVios obteNidos por el grupo de iNVestigACióN Uno de los últimos desarrollos por el grupo de investigación es la fabricación de cerámicos tubulares porosos con la capacidad de retener hasta el 45% en peso de parafina. Para evitar el escurrimiento de la parafina en fase líquida, se desarrolló una técnica de vidriado del cerámico que lo hace impermeable. Ver Figura 2.

4

NATIVIDAD, Juan; OCUPA, Daniel y MANFRED, Horn (2010) ¿Los muros Trombe sirven en el Perú? Conferencia Latinoamericana de Energía Solar, Cusco.

5

MANFRED, Horn (2006) Los retos enérgicos del Perú. En: Revista Perú Económico, vol. XXIX, No.11.

6

RIVASPLATAS, César (2008) Diseño experimental de un suelo radiante para calefacción ambiental. Simposio Peruano de Energía Solar, Cajamarca.

7

OLIVERA, Davy (2011) Diseño energético de un suelo radiante para una sala de 12m2 ubicada a 4000 m.s.n.m en Langui, Cusco. (Tesis de Ingeniería Mecánica). Lima: Pontificia Universidad Católica del Perú.

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a.

b.

a.

b.

Cerámico Cerámico con PCM con PCM Vidriado Vidriado

Figura 2. (a) Estructura del tubo cerámico mostrando la sección transversal que contiene la parafina.

Las superficies interiores y exteriores (en azul) tienen un recubrimiento impermeable cuyo aspecto visual se aprecia en (b).

deMostrACióN experiMeNtAl de lA CApACidAd de ACuMulAr CAlor de los CeráMiCos CoN pArAfiNA. La capacidad de acumular calor de los compuestos cerámico-parafina se midieron en muestras con forma de disco que fueron preparados con los mismos materiales y proceso con que se hacen los tubos. Se fabricaron cuatro discos cerámicos que contenían diferentes cantidades de parafina (debido a sus porosidades) y se calentaron a 70˚Cpor varios minutos para asegurar que todos alcanzaran el equilibrio térmico. Luego, se sacaron del horno y se dejaron enfriar a temperatura ambiente mientras se tomaban imágenes infrarrojas de los discos a diferentes tiempos, como se muestra en la Figura 3 (a). Con estas imágenes se pueden conocer las temperaturas de cualquier punto de los discos con una resolución de 0,1oC. En la Figura 3 (b) se han graficado las curvas de enfriamiento de la parte central de dos discos cerámicos, uno sin parafina y el otro, de las mismas características, con 35% en peso de parafina. Se observa claramente el efecto de acumulación de calor por cambio de fase. La parafina se solidifica alrededor de 57˚C y obliga al disco que lo contiene (curva de color azul) a mantener una temperatura de hasta 25˚C mayor que el disco sin parafina (curva de color rojo) por varios minutos.

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%Parafina

Tiempo (min)

0 2.4 6.7 10.4 13.1

27

30

35 56.5 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 28 27.0

65

2T CC 2T SC

60

Temperatura (°C)

26

Con parafina

55 50 45

Sin parafina

40 35 30 25 0

10

20

30

40

50

60

Tiempo (min)

Figura 3. (a) Imagen térmica de cuatro discos durante su enfriamiento hasta la temperatura ambiente.

El disco con 35% de parafina, tarda más en enfriarse. (b) Curvas de enfriamiento de dos discos similares con y sin parafina.

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vIII. SOLuCIONES PROPuESTAS Como se mencionó antes, la innovación de este proyecto consiste en utilizar los materiales de cambio de fase y los soportes cerámicos desarrollados en nuestro laboratorio para lograr una mayor acumulación de calor en dos sistemas: (a) Un piso radiante y (b) una cocina radiante. Se explicará con más detalle cada sistema propuesto. (A) ApliCACióN de MAteriAles de CAMbio de fAse eN uN piso rAdiANte La Figura 4 muestra los componentes principales del piso radiante que se piensa construir en este proyecto. La fuente de calor será el agua caliente de una terma solar convencional. El agua se conducirá por tuberías hacia el piso radiante dentro de un módulo cerrado con puerta lateral. Un controlador electrónico, leerá la temperatura del piso radiante Ts y la temperatura Th a una altura h del piso radiante. Además, el controlador tendrá salidas con las que puede activar las electroválvulas (V1 y V2) y encender o apagar la bomba centrífuga. Tanto el controlador como la bomba pueden ser alimentados con un panel solar fotovoltaico. Durante el día, V1 y V2c están cerradas y la bomba está apagada; V2b y V2a están abiertas, de modo que la terma calienta el agua del tanque por termosifón. Durante la noche, se cierra V2a y se abren V2b, V2c y V1. Si la diferencia de temperaturas Ts – Th es menor que un valor referencial, se enciende la bomba y el agua caliente circula hacia el piso radiante. Si la diferencia de temperaturas es mayor que el valor referencial, la bomba se apaga. (b) ApliCACioNes de MAteriAles de CAMbio de fAse eN uNA CoCiNA rAdiANte Se construirá una cocina mejorada (baja emisión de humo) y en las paredes laterales se colocarán cerámicos con parafina, como se puede ver en la Figura 5. El calor del fogón calentará la parafina hasta fundirla. De ser necesario, se colocarán láminas metálicas desde las zonas más calientes hasta las paredes de los cerámicos para mejorar la conductividad del calor. El número de placas y su ubicación dependen de la forma, materiales y dimensiones de cada cocina en particular. En cada caso, se tratará de cubrir la mayor área de las paredes que puedan radiar hacia el interior del ambiente donde se ubican.

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TH

TERMA SOLAR

CONTROLADOR

MÓDULO

V1 COLECTOR SOLAR

B V2

A

C

BOMBA

TS

Figura 4. Sistema del piso radiante – terma solar que será montado en el presente proyecto. Los

colores rojo y azul representan el contenido de agua caliente o fría que son conducidos dentro de los tubos cerámicos calentando el piso.

Figura 5. Modelo de una cocina mejorada con placas de cerámico con parafina. El calor del fogón es acumulado en las placas y durante la noche es irradiado calentando el ambiente.

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Ix. vIAbILIDAD Existen varias experiencias en la construcción de viviendas en las zonas altoandinas del Perú con elementos constructivos que mejoran el confort térmico. El Centro de Energías Renovables de la UNI (CER-UNI) han desarrollado prototipos de casas térmicas en Ayacucho (Raymina), Puno (Vilcallamas Arriba) y Huancavelica. Si se lograse incluir los pisos radiantes dentro de los expedientes técnicos de las futuras casas, tendríamos una excelente oportunidad de difundir masivamente esta propuesta. De una manera similar, uno de los programas sociales más exitosos es el de implementación de cocinas mejoradas en zonas rurales en casi todas las regiones del país. Según la iniciativa “Un Perú sin humo” que agrupa organizaciones no gubernamentales, empresas privadas y el Estado, se han instalado alrededor de un millón de cocinas mejoradas. El 2011 fueron 500,000 y hasta junio de 2012 se registraban 235,236 . Estas cocinas, construidas en su mayoría de adobe de fabricación local, minimizan la emisión del monóxido de carbono originado por la combustión de la leña, la emisión de material particulado al aire y mejoran la eficiencia de cocción. A pesar que SENCICO tiene un protocolo para certificar estas cocinas, aún se discuten variantes técnicas para validar estos procedimientos. La propuesta del proyecto es que en las cocinas mejoradas diseñadas para las zonas expuestas a fríos extremos se incorpore una superficie radiante en una de sus paredes. Este calor mejorará las condiciones térmicas de las personas que se agrupan en el ambiente donde se ubica la cocina, que como es tradicional en las comunidades andinas, es un punto de encuentro familiar y de socialización con los vecinos.

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x. CONCLuSIONES Este proyecto propone una solución tecnológica para un problema de salud que afecta a poblaciones que viven en condiciones de frío extremo y que se agrava por su condición de pobreza. La propuesta es innovadora porque no se han hecho trabajos con materiales acumuladores de calor por cambio de fase destinados a mejorar las condiciones térmicas en viviendas altoandinas en el Perú. La realización del proyecto tiene el respaldo instrumental de un grupo de investigación de trayectoria reconocida, que cuenta con equipos especiales para el trabajo como son: cámara térmica (infrarroja), analizador térmico para la medición de conductividad y efusividad de los materiales, microscopio electrónico de barrido, difractómetro de rayos X, etc.

xI. CONSIDERACIONES fINALES Un aspecto importante a tener en cuenta para la difusión de esta propuesta es la aceptación de los pobladores andinos por la incorporación de nuevas tecnologías en sus hábitos de vida. Sin embargo, los últimos años se han hecho grandes avances en este tema por parte de ONGs y programas estatales. La ventaja de este proyecto es que no exige que el usuario cambie hábitos ni costumbres. Además, no son necesarios mayores mantenimientos o reparaciones. Aunque la parafina es uno de los materiales de cambio de fase más usados, se está trabajando para reemplazarlo por un biomaterial degradable. Hay grandes posibilidades de reemplazarlo por ligninas o grasas de animales.

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xII. bIbLIOGRAfíA »

ZALBA, Belen y otros (2003). Review on thermal energy storage with phase change: materials. Heat transfer analysis and applications, pp. 251-283. Applied Thermal Engineering. 23˚ ed.

»

PRESIDENCIA DE CONSEJO DE MINISTROS (2012) Plan nacional para enfrentar los efectos de la temporada de heladas y friaje.

»

HUAYLLA, Fredy (2010). Evaluación experimental de cambios constructivos para lograr el confort térmico en una vivienda altoandina del Perú (tesis de

»

NATIVIDAD, Juan; OCUPA, Daniel y MANFRED, Horn (2010) ¿Los muros Trombe sirven en el Perú? Conferencia Latinoamericana de Energía Solar, Cusco.

»

MANFRED, Horn (2006) Los retos enérgicos del Perú. En: Revista Perú Económico, vol. XXIX, No.11.

»

RIVASPLATAS, César (2008) Diseño experimental de un suelo radiante para calefacción ambiental. Simposio Peruano de Energía Solar, Cajamarca.

»

OLIVERA, Davy (2011) Diseño energético de un suelo radiante para una sala de 12m2 ubicada a 4000 m.s.n.m en Langui,Cusco. (Tesis de Ingeniería Mecánica). Lima: Pontificia Universidad Católica del Perú.

»

COCINAS MEJORADAS POR UN PERU SIN HUMO (2009) (http://www.cocinasmejoradasperu.org.pe/index.htm.) página oficial de la campaña “Medio Millón de Cocinas Mejoradas. Por un Perú sin Humo.

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APROvECHAMIENTO SOSTENIbLE DEL bOSQuE DE PALMERAS DEL DISTRITO DE MOLINOPAMPA - CHACHAPOYAS AuTORES

ASESOR

Gerardo Alejandro Portilla Tuesta Steve Arthur Masquez Castillo Christian Andree Tezen Hernandez Jorge Cronwell Montaño vásquez Universidad Católica Santo Toribio de Mogrovejo

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I. RESuMEN EJECuTIvO En el presente trabajo se resalta la importancia del bosque de palmeras del género Ceroxylon Quindinense ubicado en el distrito de Molinopampa - Chachapoyas en una área de 10,000 Has, bosque que puede proporcionar bienes y servicios para beneficiar a los habitantes de dicho centro poblado y a los consumidores finales. Actualmente la comunidad extrae de manera insostenible y poco eficiente los productos que ofrece dicho bosque, degradándolo y generando ingresos insuficientes por lo que las familias no pueden mejorar su calidad de vida. La siguiente investigación tiene como objetivo proponer la extracción de nuevos productos de mayor calidad, y a la vez asegurar su sostenibilidad en el tiempo. Para ello se tomó muestras de la cera de la palmera, se hizo encuestas a los pobladores del distrito de Molinopampa y experimentos en laboratorio. Se determinó la viabilidad técnica de la elaboración de jabón natural, y una bebida alcohólica, a la cual llamamos vino de palma, cada producto no genera residuos contaminantes lo que hace ambientalmente amigable el proyecto. Se propone la reforestación como alternativa a la sostenibilidad del proyecto y la utilización de materiales propios de la zona como el “trapiche a toros” y los barriles hechos de la madera de la palmera; por lo que es socialmente inclusivo. Las ganancias estimadas son de 1’120.4 millones de Nuevos Soles al año con la venta de los productos, haciendo del proyecto una gran alternativa para el desarrollo sostenible de la comunidad campesina del distrito de Molinopampa - Chachapoyas.

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II. ObJETIvO GENERAL Impulsar las medidas necesarias para garantizar que el aprovechamiento del bosque de palmeras del distrito de Molinopampa - Chachapoyas, sea sostenible, considerando a las comunidades originarias que dependan de él y procurando la minimización de los efectos ambientales negativos.

III. ObJETIvOS ESPECífICOS »

Determinar los productos que se pueden obtener de la palmera.

»

Desarrollar métodos para que la extracción de los productos sea sostenible en el tiempo.

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Iv. ALCANCE A. seCtor produCtiVo: Con el aprovechamiento sostenible del bosque de palmeras de Molinopampa se busca beneficiar a los habitantes de dicho centro poblado hasta los consumidores finales, con los productos que se puedan obtener de la Palma de cera (Ceroxylon Quindinense).

Foto 01: Palmeras de cera de Molinopampa (ceroxylon quindinense) S贸lo como antecedente, la comunidad extrae de manera artesanal y poco eficiente la Cera de Palma generando ingresos muy bajos.

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b. espACio geográfiCo: El Bosque de Palmeras (G. Ceroxylon) ubicado en la Comunidad Campesina Taulía Molinopampa, con un área representativa de 10,000 Has. (Arellanos 2012), es un espacio de importancia única para el mundo puesto que alberga gran biodiversidad de flora y fauna. El valor actual del bosque está subestimado a consecuencia del poco conocimiento sobre los recursos naturales y de la importancia de éste para la vida humana ya que no se valoran los bienes y servicios que puede brindar. La Comunidad Campesina Taulía Molinopampa ocupa territorialmente toda el área del distrito de Molinopampa (figura N°1), cuenta con 10 centros poblados: Puma Hermana, Ocol, San José, Izcuchaca, Santa Cruz del Tingo, Aynara, Huscazala, Espadilla, Huamazán y Casmal. Hasta la fecha tiene un aproximado de 2,501 habitantes con una densidad poblacional de 7.5 habitantes por Km2, de los cuales 1,843 viven en la parte rural, siendo en su mayoría migrantes provenientes del Departamento de Cajamarca (INEI, 2007). En el bosque destacan las palmeras de Género Ceroxylon: C.quindiuense, C. parvifrons y C. peruvianum (Galeno et al., 2008).

Figura 01: Espacio geográfico del bosque de palmeras (10 000ha) Fuente: Arellanos 20

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C. teMporAlidAd: Las actividades a realizarse para el desarrollo del proyecto se muestran en la tabla 1, respecto a meses; y en la tabla 2 respecto a años, y se puede observar que todo sucede en ciclos de 70 años renovables ya que ese es el tiempo de crecimiento de la palmera. Tabla 1: Actividades realizadas en meses Meses

Actividades

Mes Mes Mes Mes Mes Mes Mes Mes Mes Mes Mes Mes 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Extracción Charla de Planificación Acondicionamiento del terreno Talado de Palmeras (143 Ha) Obtención de frutas y hojas Extracción de Cera Obtener la madera de palma para la elaboración de barriles extracción de la médula de la palma para la elaboracion del vino elaboración de jabón de la cera de palma Reforestación Técnicas de Reforestación Producción de viveros Recolección y manejo de semillas Preparación del sustrato Siembra Transplante Transporte Reforestación de los 143 Ha

Tabla 2: Actividades realizadas en años Actividades

Año Año Año Año Año Año Año ............. Año Año Año Año Año Año Año ...... Año Año 1 2 3 4 5 6 67 68 69 70 1 2 3 69 70

Extracción Talado de Palmeras (143 Ha) Extracción de Cera Utilizar de la médula de palma para la elaboración de vino Elaboración de jabón Jabón de Palma de Cera Reforestación Técnicas de Reforestación Reforestación de los 143 Ha

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v. fuNDAMENTO TEÓRICO A. pAlMA de CerA (CeroxyloN QuiNdiueNse) Las palmeras de Ceroxylon se encuentran entre los árboles de mayor talla del mundo con troncos de hasta 60Mts. de alto. A menudo forman grupos monoespecíficos que consisten en cientos de individuos. Lo impresionante de la naturaleza en estos lugares captó la atención de naturalistas y exploradores europeos del siglo XVIII, asignándoles un estado casi legendario (Diversidad y usos de palmeras andinas 2012) Durante siglos las especies de Ceroxylon fueron la mayor fuente de cera para elaborar velas y otros productos. La cera se presenta en una capa fina, tanto en troncos como en la superficie inferior de las hojas. De acuerdo al diccionario Webster (1913) la cera derivada de Ceroxylon alpinum consiste en dos tercios de resina y un tercio de cera, que al ser derretida con un tercio de grasa produce excelentes velas. Este producto llegó a los mercados mundiales. A partir de los 70 años la palma de cera llega a medir de 60 a 70 metros de altura con un diámetro en tronco de 50 cm (Palma de cera 2012).

CUADRO DE CRECIMIENTO

METROS

100 10 1

0 5

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

0,1 AÑOS

Figura 02. Cuadro de crecimiento del ceroxylon quindiuense.

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b. téCNiCAs de reforestACióN Es tarea de todos mantener y aumentar la población de palmeras en el bosque de Molinopampa; si se adquiere conciencia de ello, estaremos cooperando para lograr la existencia de las generaciones futuras. En muchos países, los gobiernos han implementado proyectos de reforestación que han tenido éxito en mayor o menor grado y con ello la recuperación de muchas hectáreas de bosques que habían desaparecido por la tala indiscriminada. Pero la reforestación no solo debe verse como la simple recuperación de los árboles perdidos, la visión de este asunto debe ser más completa (Técnicas de Reforestación 2012). Aunque deforestar es muy fácil y productivo, la reforestación es un proceso complicado, lento, lleno de escollos y en muchas ocasiones conduce al fracaso. No obstante, si no se intenta, jamás se logrará. En este proceso intervienen muchos factores que deben ser considerados a la hora de escoger los tipos y variedades de árboles o plántulas a sembrar. Algunos de estos factores son: » » » » » » » » » »

Clima Régimen de lluvia Naturaleza del terreno Altura Exposición solar Árboles concomitantes Densidad de la población Profundidad del suelo Fertilidad Recolección y manejo de las semillas

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C. lA sApoNifiCACióN En la actualidad la Saponificación es un proceso importante para la fabricación de un jabón. Hace 3000 años a.C. los sumerios, hervían diversos álcalis juntos y utilizaban su residuo para lavarse. La saponificación es una reacción química entre un ácido graso (o un lípido saponificable, portador de residuos de ácidos grasos) y una base o álcali, obteniéndose como principal producto la sal de dicho ácido y de dicha base. El método de saponificación en el aspecto industrial consiste en hervir la grasa en grandes calderas, añadiendo lentamente sosa cáustica (NaOH), agitándose continuamente la mezcla hasta que comienza esta a ponerse pastosa. (Sosa,A; et.al , 2012) La reacción que tiene lugar es la saponificación y los productos son el jabón y la glicerina: Grasa + sosa cáustica → jabón + glicerina

CH 2 CH CH2

O O O

CO CO CO

ACEITE

R R

+ 3 NAOH

R + SODA

CH 2

OH

CH

OH + 3 R

CH 2

OH

GLICERINA+

Figura 03: Reacción en la Saponificación Fuente: Sosa, A. 2012

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CO

JABÓN

ONa


d. lA ferMeNtACióN AlCohóliCA La fermentación alcohólica es una bíorreacción que permite degradar azúcares en alcohol y dióxido de carbono. La conversión se representa mediante la ecuación 1: C 2H 12o 6 → 2C 2H 5OH + 2CO 2 Fuente: Vázquez 2007

Las principales responsables de esta transformación son las levaduras. La Saccharomyces cerevisiae, es la especie de levadura usada con más frecuencia. La fermentación alcohólica tiene como finalidad biológica proporcionar energía anaeróbica a los microorganismos unicelulares (levaduras) en ausencia de oxígeno, para ello disocian las moléculas de glucosa y obtienen la energía necesaria para sobrevivir, produciendo el alcohol y CO2 como desechos, consecuencia de la fermentación. Las levaduras y bacterias causantes de este fenómeno son microorganismos muy habituales en las frutas y cereales y contribuyen en gran medida al sabor de los productos fermentados. Una de las principales características de estos microorganismos es que viven en ambientes completamente carentes de oxígeno (Yuan Kun Lee 2006). La presencia de azúcares asimilables superiores a una concentración sobre los 0,16 g/L produce invariablemente la formación de alcohol etílico en proceso de crecimiento de levadura (Saccharomyces cerevisiae) incluso en presencia de exceso de oxígeno (aeróbico), este es el denominado efecto Crabtree, tomado en cuenta a la hora de estudiar y tratar de modificar la producción de etanol durante la fermentación (JT Pronk 1993 ).

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vI. PRObLEMáTICA A AbORDAR El aprovechamiento desordenado y agresivo de los sistemas naturales, está llevando a una disminución drástica de la biodiversidad tanto de la flora como de fauna (Figura 04), debido al cambio de las condiciones del hábitat de las especies, contribuyendo al incremento de plagas y enfermedades en los cultivos. Por muchos años, los productos que ofrece el bosque han sido la fuente de ingreso para muchas personas de los tres principales centros poblados: Ocol, San José y Puma Hermana, que se encargan de la transformación y venta de los mismos. Sin embargo, muchos de los productos han sido subestimados a lo largo del tiempo debido a que han sido considerados prácticamente gratuitos, tal es el caso de productos de los árboles como madera, resinas, ceras, animales silvestres, plantas comestibles, medicinales y ornamentales (orquídeas), entre otros. Las actividades productivas en la Comunidad Campesina Taulía Molinopampa se desarrollan de manera no sostenible, degradando el Bosque de Palmeras y generando pérdida de biodiversidad.

DISMINUCIÓN APROXIMADA DEL ÁREA DEL BOSQUE DE PALMERAS SEGÚN VERSIONES ORALES Y ESTUDIOS RECIENTES 25,000

23,000 20,000

H E CT Á RE AS

20,000

16,000

15,000

10,000

10,000 5,000 0

1960

1980

1995

AÑ O

Figura 04: Depredación del Bosque de Palmeras Fuente: IIAP 2005

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2005

2011


Se propone como alternativa, la reforestación, para el desarrollo sostenible de la explotación del bosque, como también la extracción de dos productos, con más demanda en el mercado: el jabón natural de tocador, el cual es posible obtener de la cera natural de la palmera, y la producción de una bebida alcohólica mediante la fermentación del jugo extraído de la médula de la palma.

vII. METODOLOGíA Y HERRAMIENTAS A. iNVestigACióN doCuMeNtAl El tipo de investigación documental que se expone en el trabajo (Reforestación) es informativa, ya que ofrece una vista ampliada sobre el tema específico. Se utilizaron fuentes confiables para obtener todos los datos relevantes sobre el tema. b. estudio explorAtorio Para la producción del jabón y vino se utilizó el estudio exploratorio, debido a que solo se encontró bibliografía de elaboración con otras especies y no concretamente de la palma Ceroxylon Quindiuense. Esta clase de estudios son comunes en la investigación del comportamiento, sobre todo en situaciones donde hay poca información. (Sampieri , R.; et.al ,1997). C. herrAMieNtAs Como herramienta se utilizaron páginas web, papers y libros digitales tales como el Manual de Reforestación de América Latina elaborado por el Instituto Internacional de Dasonomía Tropical, quien tiene un programa dedicado a la investigación, del que surge este manual. En el mismo se indican los fundamentos para una buena administración forestal desarrollando prácticas de cultivo que promuevan aumentos duraderos en la productividad de los ecosistemas forestales tropicales y su vida silvestre nativa.

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Respecto a los datos de campo, éstas son algunas de las formas de investigación que se llevaron a cabo: »

Observaciones realizadas en el mismo terreno de Molinipampa – Chachapoyas donde opera el aspecto que va a estudiarse.

»

Se realizaron encuestas para recabar los datos directos que permitió tener información de primera mano. La encuesta fue oral con preguntas abiertas y las respuestas solo dependían de las experiencias de cada uno de los encuestados.

Los instrumentos utilizados del laboratorio de química para la elaboración del jabón, fueron: Cubeta de vidrio, Colador, La balanza granataria, Calentador eléctrico de laboratorio, Vaso precipitado de 500 ml y 600 ml, Matraz Erlenmeyer o cónico de 250 ml, Embudo de Vidrio, Filtro de Tela y Varilla para agitar.

vIII. SOLuCIONES PROPuESTAS La solución que se plantea en el presente trabajo es la elaboración de nuevos productos extraidos de la palmera, con mayor demanda en el mercado, productos totalmente nuevos y que tienen su origen en este tipo de palmera. Se empieza con la tala de la palmera de la cual se extraen las semillas para la reforestación del bosque y así asegurar la sostenibilidad en el tiempo del proyecto. Luego se extrae la cera del tronco para la elaboración de un jabón natural, lo que fue demostrado experimentalmente en la investigación. Posteriormente, la madera exterior de la palmera es trabajada para la elaboración de barriles, extrayéndose luego la médula de la palmera para poder exprimirla en un trapiche y el jugo azucarado para ser fermentado en los barriles. El resultado de la fermentacion es el vino de palma. En la fig 05 se muestra el diagrama de flujo. Así mismo, cada uno de los procesos seran explicados a continuación.

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REFORESTACIÓN

ELABORACIÓN DEL JABÓN EXTRACCIÓN DE CERA

SODA CÁUSTICA

JABÓN

BOSQUE DE PALMERAS

TALA DE PALMERAS

ELABORACIÓN DEL VINO DE PALMA BOSQUE DE PALMERAS

EXTRACCIÓN DEL JUGO DE LA MEDULA DE LA PALMA

VINO DE PALMA

Figura 05: Diagrama de flujo FUENTE : Elaboración propia

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A. reforestACióN Como se observa en la Fig 02, la palmera alcanza los 60 metros a los 70 años, una altura apropiada según los textos, para su explotación, el área total del bosque palmera es de 10,000 Has. y ésta se divide en 70 unidades para que cada unidad sea explotada en un año.

142.85 ha 7

1

2

3

4

5

....

119.50

11.95

11.95 hm

10

10,000 ha

.... 68 69 70 83.65

FIgura 06: Representación de la división de las 10000 ha de palma de cera Fuente: Elaboración propia

En la fig. 06, se observa como se hace la división de las 10,000 Has., en 70 unidades cada una de un sector de 142.85 Has.; la densidad de palmeras es de 800 palmeras (IIAP 2005) por hectárea, por lo que cada sector tiene aproximadamente 114,280 palmeras, que serán taladas en un año. Una vez que se tala el primer sector, se pasa al segundo en el segundo año, a la vez que se reforesta el sector 1, así hasta talar el último sector en el año 70. Cuando se haya terminado se vuelve a empezar, ya que en el primer sector las palmeras habrán cumplido 70 años, pudiendo ser aprovechables nuevamente, así aseguramos las sostenibilidad en el tiempo, del bosque de palmeras de Molinopampa.

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b. proCeso de elAborACióN del jAbóN de pAlMA de CerA UNIDAD DE JABON DE 50 GRAMOS ingredientes: » » » » »

30 g de Cera de Ceroxylonquindiuense 0.094 de Valor de SAPONIZACIÓN para la Cera 40 g de Soda Cáustica (Hidróxido de Sodio). 7,6 g de Cloruro de sodio 45 ml de Agua destilada

elaboración: Siguiendo los pasos según el fundamento teórico tenemos: 1. Se obtiene la cera de palma raspando el tronco de la palmera Ceroxylon quindiunse.

Foto 02 y 03: Obtención de la cera del ceroxylon mediante raspado por parte del alumno Alejandro Portilla Tuesta

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Con el colador se separa la cera de las impurezas y luego se pesa la cantidad de cera obtenida en 100 cm de la Palma de Cera.

Foto 04. Ing. Cronwell Monta帽o y el alumno Steve M谩squez, quitando las impurezas de la cera, antes de iniciar el proceso de fabriaci贸n del jab贸n.

Foto 05. Pesando la cera sin impurezas

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2. Se prepara una solución que contiene 40 g de Soda Cáustica y 45 ml de Agua destilada en un vaso precipitado de 600 ml., se vierte siempre la soda cáustica en el agua, nunca al revés, y luego se revuelve con una varilla agitadora, por apenas un minuto o dos, hasta que quede clara y lista para el siguiente paso.

Foto 06. Solución de sosa más agua destilada. 3. Se coloca la cera de palma en un vaso precipitado de 500 ml, que se calienta en un calentador eléctrico de laboratorio, a unos 60°C hasta que la cera quede fundida.

Foto 07. Alejandro Portilla en el proceso de derretido de la cera.

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Foto 08. Vaso precipitado con la cera derretida 4. Cuando la Cera se ha fundido se retira el vaso precipitado de 500 ml del calentador, se le agrega lentamente 5,8 ml de la soluci贸n preparada en el paso 1 (Soda c谩ustica + Agua destilada) y se agita, evitando siempre el contacto de la piel con la mezcla.

Foto 09. Vaso precipitado con la cera derretida despues de agregarle la soluci贸n de soda c谩ustica y agua destilada.

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5. La agitación se continúa hasta obtener la saponificación total, que se puede verificar midiendo la alcalinidad con un papel de pH. 6. Se agrega una solución de sal común (NaCL) para que el jabón se separe y quede flotando sobre una solución acuosa. Se deja en reposo 24 horas hasta que se observen las dos capas.

Foto 10. Vaso precipitado donde se observa las dos capas (jabón y glicerina sin purificar). Fuente:propia 7. Pasado el tiempo de reposo se observa la capa superior que es jabón y la capa inferior que contiene agua, sal y glicerina, donde la glicerina debe ser procesada para separarla del agua. Se utiliza un embudo de vidrio y un filtro de tela para separar ambas capas y extraer el jabón.

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Foto 11. Filtrando el producto de la saponificación para separar el jabón de la glicerina. Fuente:propia 8. El jabón recogido se seca, si se desea se le puede dejar con un contenido en agua entre 12 y 14% para poder agregarle perfumes, colorantes, extractos, vitaminas o ingredientes dependiendo del uso que se le quiera dar. Pero para nuestro caso no se le agregó ningún aditivo, ya que la propia cera de Ceroxylon tiene un aroma agradable impregnado en el jabón de palma, bastante similar al del jabón Heno de Pravia. 9. Si se desea utilizar aditivos, se ingresará a un molino donde se homogenizará el color, para después pasar a un compresor donde se obtendrá una barra que es cortada a la medida requerida y luego entrar a ser estampado, envuelto y empacado para la venta. En este experimento se obtuvo un jabón de 100 gramos, no se le agregó ningún aditivo, sólo se recogió, secó y se comprobó su utilidad.

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Figura. 07. Muestra de como sería el jabon palma de cera para la venta. FUENTE: Elaboración propia

10. Por otra parte, para purificar la glicerina recogida se requiere de otro proceso y equipos específicos. La glicerina puede venderse a la industria farmacéutica, cosmética y química en general, (practicando previamente análisis químicos de laboratorio para garantizar su calidad) y emplearse como materia prima para resinas, celofán, explosivos, acondicionamiento de tabaco, disolvente, lubricante, humectante y otros usos, dependiendo de la calidad que se obtenga. C. elAborACióN del ViNo de pAlMA Pese a que no existen antecedentes de la elaboración de un vino de la especie de palmera (Ceroxylon Quindiuense), surgió la inquietud de obtenerlo ya que existen experiencias con la especie Palma Real (Ceroxylon Alpinum) y la Palma del vino (Raphia Vinifera). Para ello fue importante saber si ésta contaba con una sustancia azucarada -como se mencionó en el marco teórico- para ser extraído y fermentado, formando así una bebida alcohólica. En este caso se entrevistó a los pobladores de la comunidad campesina del distrito de OcolMolinopampa, indagando que uso le daban a la palmera; uno de los comuneros ante la pregunta respondió lo siguiente: “Nosotros hacíamos nuestro barril o tonel de palmera, para la construcción se tenía que tumbar la palmera y utilizar el tronco maduro; se le trabajaba en tablitas para poder darle forma,

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en la unión de cada uno de las tablitas del tronco se le echaba la cera diluida, con la finalidad de que no gotee y su utilización sea eterna. Así mismo, no se desperdiciaba el corazón de la pona (médula), éste era comido por el ganado o el chancho porque tenía un sabor dulce” (Juan Tafur Vargas). Como se mencionó en la afirmación del señor Juan Tafur Vargas, “la pona” de la palmera es la médula del tronco, tiene un sabor dulce, lo cual indica que contiene azúcares, estos pueden ser extraidos mediante el trapiche, propio de la zona. Esta labor es ejercida por la fuerza de toros como se ve en la foto 12 , lo que la hace socialmente inclusivo. Luego es fermentado en los barriles, que son contruidos de madera de la palma , como se observa en la fig 13.

Foto 12: Trapiche de la zona Fuente: propia

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Foto 13: Barril elaborado de la palmera ceroxylon quindiuense en molinopampa Fuente : propia La cantidad de vino que se puede extraer de la palmera, se estimará según el volumen de la médula, considerando un 30% de humedad, un valor relativamente bajo en comparación con otras fuentes de bebida alcohólica. Se puede observar en la fig 08, que la médula tiene un diámetro aproximado de 29,3 cm, y sabiendo que la altura de la palmera es de 60 m, se obtiene un volumen total de 4.067, dando como resultado que la cantidad de jugo que se puede extraer es el 30 % , lo cual es 1.22 equivalente a 1220.132 litros/palmera.

CORTEZA EXTERNA

50

El volumen estandar de una botella de vino es de 750 ml, por lo que con esa cantidad de vino extraida de la palmera se obtendria 1,626 botellas de vino /palmera .

MÉDULA

ø293.7

ø500

8

Figura 08. Corte transversal de la palmera Fuente : elaboración propia (unidades mm)

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Ix. vIAbILIDAD La viabilidad socio-económica y ambiental de los Subproductos de la palmera Ceroxylon Quindiuense está sustentada en los estudios de caracterización de los sistemas de producción, en nichos ecológicos representativos de las áreas con mayor potencial como Molinopampa. Esta información se complementa, a su vez, con información económica, social y ambiental que permite evaluar el impacto de diferentes escenarios de desarrollo en la evolución del sistema y en su capacidad para generar producción, empleo e ingresos para los productores del lugar. El proyecto tiene como finalidad brindar información que contribuya a comprender el valor y la importancia del área y de este modo crear conciencia y mayor sensibilidad para el aprovechamiento sostenible del bosque. Por otro lado, focalizar la venta de productos con valor agregado, que son elaborados por los pobladores de la comunidad, incentivando la promoción e innovación de productos agroindustriales y artesanales de manera sostenible como son el jabón de cera de palma y el vino de palma. Este escenario está planteado en el supuesto que de ahora en adelante, la comunidad adopte una postura en pro del desarrollo sostenible, lo que implica: limitar la deforestación del Bosque de Palmeras, conservando su área, haciendo uso de los bienes del bosque de manera racional. Desarrollar actividades productivas, armónicas con el ambiente ya que los residuos producto de la elaboración del vino y el jabón, no causan contaminación ambiental.

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ViAbilidAd eCoNóMiCA Se determinó que el área total del bosque de palmeras sea dividida en 70 unidades, cada una de ellas en 142.85 ha, con una densidad de 800 palmeras/ha , por lo que cada unidad se explotaría anualmente (114 280 palmeras/año), siendo el gasto de reforestacion el siguiente: Tabla 1: Costo para por reforestación del bosque en un año Actividades

unidad

Cantidad

Costo unitario Costo total

Establecimiento de 143 hectáreas 143 en palma de cera

Ha

2265.28

323935.04

Talleres de Reforestación

Taller

1154.51

5772.55

5

SubTotal Actividades

329707.59

Honorarios (15%)

49456.14

Utilidad (7%)

23079.53

TOTAL ANTES DEL IGV

402243.26

IGV 18% sobre utilidad

4154.32

Costo totAl iNCluye igV eN NueVos soles

406397.58

FUENTE: Elaboración propia

a. ganancia por la elaboración de jabón Según una entrevista que hicimos a pobladores de Molinopampa en Chachapoyas, a la pregunta “¿Cómo obtienen la cera de las palmeras?”, la Sra. Amelia Diaz Peréa respondió: “Cuando el árbol esta caído por debajo se le pone costales de lona (tejido de lana) negra y se empieza a golpear el tronco con una hacha, ahí va cayendo un polvo blanquecino; algunas veces sacábamos de 8 a 10 Kg de cera útil; sólo tres veces (cuando era pequeña) saqué 15 kg de un árbol. (Entrevista, Amelia Díaz, 2012).

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Considerando la cantidad promedio de 11,5 kg de Cera por palmera, se podría obtener la cantidad de 1´314 220,00 Kg de Cera al año. Dado estos niveles de productividad y al tener en cuenta que solo se necesitaría 30 gramos de Cera para obtener un jabón de 50 gramos, como fue nuestro experimento, podemos concluir que se puede obtener una producción anual de 43 807 333 Jabones de 50 gramos . Calculando el ingreso bruto mensual por las ventas del jabón de cera de palma y considerando que la venta de los jabones se hará en moldes de 150 gramos para competir con los demás jabones naturales que en su mayoría son de 100 gramos, se obtendrá una producción de 730,122 Jabones que a la venta de S/.2 Nuevos Soles cada uno, se conseguirá un ingreso mensual bruto de 1,4 millones de Soles o de 16.8 millones al año. b. ganancia por la elaboración de vino de palma Se determinó que se podía obtener 1,626 botellas de vino /palmera. Si a cada botella se le da un valor estandar de S/. 20 Nuevos Soles , se podría obtener un ingreso de S/. 32537,2 Nuevos Soles./palmera .

ingreso anual = 32537.2

$ palmera

x114280

palmera año

ingreso anual = 3 718.35 millones de nuevo soles/año millones

ingreso mensual = 3 718.5

12 meses

$ año

x 1 año

ingreso anual = 309.86 millones de nuevo soles/mensual

La ganancia bruta total del proyecto está en la suma de ingresos por la producción de jabón y vino de palma, y la resta del costo por reforestación, obteniéndose así una ganancia de S/. 3,734.74 millones de Nuevos Soles/año, como se observa en la tabla 2.

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Tabla 2: Ganancia total del proyecto Actividades

Costo total

Costo para la reforestación

-406397.58

Ganancia de la producción de jabón

16800000

Ganancia de la producción del vino de palma

3718350000

total

3, 734´ 743, 602

FUENTE: Elaboración propia

Finalmente estimando una ganancia neta del 30% sobre la ganancia bruta; obtenemos S/.1, 120´ 423, 080 Nuevos Soles / año.

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x. CONCLuSIONES »

Por medio de la saponificación se comprobó que con la cera de la palmera Ceroxylon, se pueden obtener jabones y glicerina muy útiles para la venta en la Industria, obteniendo 16.8 millones de nuevos soles al año. Y aún, se conseguirían más ingresos si se comercializara la Glicerina, que para este trabajo aún no fue analizada.

»

Se demostró la posibilidad latente en la elaboración de una bebida alcohólica de la médula de la palmera ceroxylon, con la que se obtendría una ganancia anual de S/. 3,718.35 millones de Nuevos Soles.

»

Se aseguró la sostenibilidad del proyecto, con la reforestación, dividiendo el área total en 70 unidades de 142.85Has. que son explotadas cada año, y reforestadas con un coste de S/. 406 397.58 Nuevos Soles anuales.

»

El proyecto demostró ser ambientalmente amigable ya que ningún residuo causa contaminación y es socialmente inclusivo, al beneficiar con empleo a los pobladores del distrito de Molinopampa –Chachapoyas y, económicamente viable por generar ganancias de S/. 1, 120 .4 millones de Nuevos Soles al año.

»

Este proyecto es una gran alternativa para el desarrollo sostenible de la comunidad campesina del distrito de Molinopampa –Chachapoyas.

xI. CONSIDERACIONES fINALES »

La elaboración del vino de palmera hasta ahora es tan solo una teoría, que hemos planteado, basados en testimonios y bases teóricas científicas. Su experimentación puede variar la hipótesis de producción de vino de palma o también la cantidad y forma de elaboración.

»

Se recomienda hacer el respectivo experimento.

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xII. bIbLIOGRAfíA »

CHEMASENRA (2012), Cómo preparar Jabones o Temples a la Cera: Cera Saponificada. http://chemasenra.blogspot.com/2012/04/temples-la-cera.html (consulta: 15 octubre, 2012).

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DÍAZ, S., Algunas Consideraciones sobre la Palma de Cera del Quindio y Sobre la Flor de Mayo como Símbolos Nacionales. http://www.accefyn.org.co/revista/Volumen_16/62/145-152.pdf (consulta: 16 Octubre, 2012).

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SOSA, A.; et.al (2012), Elaboración de un Jabón de manos por medio del Proceso de Saponificación. Proyecto, Universidad del Valle de Mexico. http://www.tlalpan.uvmnet.edu/oiid/download/Jab%C3%B3n_04_BACH_E.pdf (consulta: 18 Octubre, 2012).

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MORENO, M., Guía para Procesos de Cerería, Jabonería y Cremas. http://books.google.com.pe/books?id=VacBRNEiNlAC&pg=PA17&lpg=P A17&dq=Saponificacion+en+palma+de+cera&source=bl&ots=FfQjC 98mCi&sig=KOPgHv2GbBnxZuGm8nedle1XzRU&hl=es&sa=X&ei=cPDeUL7VMYze8ASsxoCoAw&ved=0CFAQ6AEwBjgK#v=onepage&q=Saponificacion%20 en%20palma%20de%20cera&f=false (consulta: 18 octubre , 2012).

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SAMPIERI, R.; et.al. (1997). Metodología de la Investigación. Definición del Tipo de Investigación a Realizar. http://www.upsin.edu.mx/mec/digital/metod_invest.pdf (consulta: 14 Noviembre, 2012).

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SERVICIO FORESTAL DEL DEPARTAMENTO DE AGRICULTURA DE LOS ESTADOS UNIDOS (2012). Manual de reforestación para América tropical. http://www.fs.fed.us/global/iitf/IITF-GTR-18.pdf (consulta: 13 de diciembre del 2012)

Compilación de los Mejores Proyectos

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»

BORCHSENIUS, Finn y MORAES R, Mónica. Diversidad y usos de palmeras andinas (Arecaceae). http://www.beisa.dk/Publications/BEISA%20Book%20pdfer/Capitulo%2025.pdf (consulta: 15 de diciembre del 2012).

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CENTRO PARA LA INVESTIGACIÓN EN SISTEMAS SOSTENIBLES DE PRODUCCIÓN AGROPECUARIA. http://proyectosfedegan.co/carta/cartafedegan/123/123/Ganader%EDa%20y%20Ambiente%20-Cipav%20 Palmas%20de%20cera%20en%20los%20Andes%20tropicales-%20Tesoros%20imponentes%20de%20los%20paisajes%20ganaderos.pdf (consulta: 16 de diciembre del 2012).

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RED DE INFORMACIÓN Y COMUNICACIÓN ESTRATÉGICA DEL SECTOR AGROPECUARIO – AGRONET (2012), Aprender a cultivar la Palma de cera http://www.agronet.gov.co/www/docs_si2/Aprender%20a%20cultivar%20la%20 palma%20de%20cera.pdf (consulta: 17 de diciembre del 2012).

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YUAN KUN, Lee (2006), Microbial Biotechnology: Principles And Applications; ISBN 981-256-676-7; Capítulo 8

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VAN DIJKEN P., WEUSTHUIS R.A., PRONK J.T. (1993), Kinetics of growth and sugar consumption in yeasts.in: Antonie Van Leeuwenhoek. International journal of general and molecular microbiology. Springer Dordrecht 63.

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PORTILLA, Julio y STEVINSONN, Erick (2012), Conservación del bosque de palmeras (g. Ceroxylon) como alternativa a la conversión a otros usos del suelo en la comunidad campesina taulía molinopampa. Chachapoyas - Perú.

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LOS PROYECTOS IMPLEMENTACIÓN DE BIODIGESTORES PARA EL DESARROLLO SOSTENIBLE DE LAS COMUNIDADES CAMPESINAS DEL DISTRITO DE REQUE

APROVECHAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL MEDIANTE UN SISTEMA QUE TRABAJA A GRAVEDAD PARA SU UTILIZACIÓN EN APARATOS SANITARIOS, AREQUIPA

PROPUESTA DE SISTEMA ALTERNATIVO DE ILUMINACIÓN DESTINADO A ZONAS DE ESCASOS RECURSOS QUE CAREZCAN DE REDES DE ENERGÍA ELÉCTRICA - ECOLAMP

TECNOLOGÍAS BASADAS EN MATERIALES DE CAMBIO DE FASE PARA MITIGAR EL EFECTO DE LAS BAJAS TEMPERATURAS EN VIVIENDAS ANDINAS DEL PERÚ

APROVECHAMIENTO SOSTENIBLE DEL BOSQUE DE PALMERAS DEL DISTRITO DE MOLINOPAMPA - CHACHAPOYAS

www.premioodebrecht.com.pe/


Premio Odebrecht Perú Libro Conmemorativo 2012