Recopilación de los mejores proyectos del Premio Odebrecht para el Desarrollo Sustentable -...

> Generación de gas natural y energía eléctrica, a partir de residuos, para familias de bajos recursos sin acceso a dichos servicios.

> Filtro adsorbente construido a partir de cascarillas de arroz para potabilización de agua de río.

> Mejora en la calidad de vida de una comunidad educativa mediante método de generación-potabilización.

> Reciclado de pet en premoldeados de hormigón.

> Arquitectura y construcción en tierra cruda para Tolar Grande.

> Nuevos espacios atenuantes.

> Proyecto integral de biorremediación y rehabilitación ambiental en un barrio impactado por contaminación de agua.

> Losas alivianadas con envases Pet.

> Reutilización de botellas de plástico, producción de biogás y bioabono para escuela rural Nuestra Señora del Valle de los Gigantes.

> Sistemas de colección solar para la producción de biogás a pequeña escala.

www.premioodebrecht.com/argentina

LOS PROYECTOS

PR

EMIO

OD

EBR

ECH

T 2014

Recopilación de los mejores proyectos

En Odebrecht asumimos el desa-fío de buscar soluciones que atien-dan las necesidades del presente sin comprometer a las generaciones futuras. En este camino hacia la sus-tentabilidad, el Premio Odebrecht para el Desarrollo Sustentable tiene como principales objetivos incen-tivar y reconocer a aquellos estu-diantes y docentes universitarios que se propongan pensar en inge-niería desde una perspectiva sos-tenible, y generar conocimiento so-bre la temática para difundir entre la comunidad académica argentina y la sociedad en general.

Con esta iniciativa profundizamos nuestro vínculo con las universida-des, fuentes inagotables de talento y creatividad, invitándolas a generar valiosas contribuciones para el desa-rrollo sustentable.

GANADORES 2014

GENERACIÓN DE GAS NATURAL Y ENERGÍA ELÉCTRICA, A PARTIR DE RESIDUOS, PARA FAMILIAS DE BAJOS RECURSOS SIN ACCESO A DICHOS SERVICIOS

AUTORES Federico Rodrigo Barca y Juan Rafael SegoviaORIENTADOR Néstor Nazer | Universidad Católica Argentina

FILTRO ADSORBENTE CONSTRUIDO A PARTIR DE CASCARILLAS DE ARROZ PARA POTABILIZACIÓN DE AGUA DE RÍO

AUTORAS Celina Alejandra Perino y Sofía Liz RomeroORIENTADORA María Daniela Tenev | UTN, Facultad Regional Resistencia

MEJORA EN LA CALIDAD DE VIDA DE UNA COMUNIDAD EDUCATIVA MEDIANTE MÉTODO DE GENERACIÓN-POTABILIZACIÓN

AUTORES María Paula Godoy Maximiliano José MuchiuttiORIENTADORA María Daniela Tenev | UTN, Facultad Regional Resistencia

RECICLADO DE PET EN PREMOLDEADOS DE HORMIGÓN

AUTORES Omar Andrés Lacaze y Dante David CarriónORIENTADOR José María Poggio | UTN, Facultad Regional Buenos Aires

ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIÓN EN TIERRA CRUDA PARA TOLAR GRANDE

AUTORA Valeria Ivana MirandaORIENTADOR Virgilio Andrés Pereyra | Universidad Católica de Salta

NUEVOS ESPACIOS ATENUANTES

AUTOR Carlos Antonio RodríguezORIENTADOR Fernando Damián Cerone | Universidad Abierta Interamericana

PROYECTO INTEGRAL DE BIORREMEDIACIÓN Y REHABILITACIÓN AMBIENTAL EN UN BARRIO IMPACTADO POR CONTAMINACIÓN DE AGUA

AUTORES Yamila Natali Amaya Dal Bó, Ignacio Nicolás García y Marías Ariel Scofano VanniORIENTADORA Leslie Bárbara Vorraber | Universidad de Flores

LOSAS ALIVIANADAS CON ENVASES PET

AUTOR José Miguel RaimondiORIENTADOR Santiago Maiz | Universidad Nacional del Sur

REUTILIZACIÓN DE BOTELLAS DE PLÁSTICO, PRODUCCIÓN DE BIOGÁS Y BIOABONO PARA ESCUELA RURAL NUESTRA SEÑORA DEL VALLE DE LOS GIGANTES

AUTORES Lucrecia Ballardini, Victoria Ballardini y Juan Cruz RevolORIENTADOR Mario Martin | Universidad Católica de Córdoba

SISTEMAS DE COLECCIÓN SOLAR PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PEQUEÑA ESCALA

AUTORES Enrique Nicanor Mariotti, Bruno Nicolás Sgoifo y Jazmín Magalí OjedaORIENTADOR Rodolfo Miguel Duelli | Universidad Nacional de Río Cuarto

r e a l i z a c i ó n

PRESENTACIÓN

El Premio Odebrecht para el Desarrollo Sustentable tiene como principales objetivos incentivar y reconocer a aquellos estudiantes y docentes universitarios que se pro-ponen pensar la ingeniería desde una perspectiva soste-nible, además de generar conocimiento sobre la temática para difundir entre la comunidad académica argentina y la sociedad en general.

A través de nuestro lema “Sobrevivir, Crecer y Perpetuar”, el compro-miso con el desarrollo sostenible está presente desde sus orígenes en nuestra cultura empresarial y ha sido siempre una referencia para la ac-tuación de los integrantes de Odebrecht en todo el mundo.

En cada lugar en el que emprendemos nuestras obras generamos ri-quezas para nuestros clientes, accionistas, integrantes y comunidades a través de la construcción de proyectos necesarios para el bienestar de la sociedad, manteniendo siempre el compromiso de contribuir con la inclusión social y la preservación del medio ambiente.

Con mucha satisfacción, presentamos la primera edición del Libro que recopila los diez proyectos finalistas entre decenas de trabajos reci-bidos desde universidades de toda Argentina. Las propuestas selec-cionadas fueron evaluadas por un prestigioso jurado compuesto por directivos de nuestra organización y referentes de sustentabilidad de instituciones académicas, cámaras empresariales, sociedad civil y me-dios de comunicación especializados de nuestro país.

Con el Premio Odebrecht para el Desarrollo Sustentable movilizamos la inteligencia y creatividad de estudiantes y profesores universitarios de Argentina, de esta manera, impulsamos la generación de conocimiento de vanguardia; ideas que esperamos, en un futuro cercano, puedan con-vertirse en una realidad que mejoren la calidad de vida de los argentinos.

¡Buena lectura!Todos los trabajos publicados en este libro son de entera responsabilidad de los autores.

COORDINACIÓN EDITORIAL

Ana Victoria Bologna

REVISIÓN DE TEXTOS

Done! Comunicación de autor

Aldana Hereñú


Verónica Spirito

PROYECTO GRÁFICO

Karyn Mathuiy Designwww.kmathuiydesign.com.br

IMPRESIÓN

Imprenta Ecológica

EQUIPO PREMIO ODEBRECHT PARA EL DESARROLLO SUSTENTABLE ARGENTINA 2014

Adela Bergolo

Agustín Galeano

Agustín Massun

Aldana Hereñú


Andrés Galvez

Aurelio Gomes

Daniel Felici

Diego Hernández

Federico Epstein

Gustavo Ripoll

Ilana Cunha

Jairo Anzola

Lucas Utrera

Luciano Baroni

Marcelo Ajamil

Marcio L. Ribeiro

Mauricio Barbosa Peres

Mercedes Ciccociopo

Nelson Elizondo

Pablo Brottier

Pablo Portela

Ricardo Ríos

Roberto Rodríguez

Verónica Spirito

Walter Ribaudo

JURADOS

Adan LevyPresidente de Ingeniería sin Fronteraswww.isf-argentina.org

Diego Luis PugliessoDirector de Personas, Administracióny Finanzas de Odebrecht Argentina

Estefania GigantiDirectora de Los tres mandamientoswww.lostresmandamientos.com.ar

Flavio Bento de FariaDirector Superitendente de Odebrecht Argentina

Gustavo Alberto WeissPresidente de la Cámara Argentina de la Construcción

Karina YarochevskiSubsecretaría Responsabilidad Social, Ministerio de Desarrollo Social de la Nación

María Belén MendéRectora de la Universidad Empresarial Siglo 21

Paula CardenauPresidente de Red Activoswww.redactivos.org.ar

Ricardo VieiraDirector de Infraestructura Argentina

Sebastian BigoritoDirector Ejecutivo del Consejo Empresariopara el Desarrollo Sosteniblewww.ceads.org.ar

http://www.kmathuiydesign.com.br/

GENERACIÓN DE GAS NATURAL Y ENERGÍA ELÉCTRICA, A PARTIR

DE RESIDUOS, PARA FAMILIAS DE BAJOS RECURSOS SIN ACCESO

A DICHOS SERVICIOS

GANADORES

Sumario

6 Generación de gas natural y energía eléctrica, a partir de residuos, para familias de bajos recursos sin acceso a dichos servicios

22 Filtro adsorbente construido a partir de cascarillas de arroz para potabilización de agua de río

34 Mejora en la calidad de vida de una comunidad educativa mediante método de generación-potabilización

50 Reciclado de pet en premoldeados de hormigón

70 Arquitectura y construcción en tierra cruda para Tolar Grande

86 Nuevos espacios atenuantes

102 Proyecto integral de biorremediación y rehabilitación ambiental en un barrio impactado por contaminación de agua

118 Losas alivianadas con envases Pet

130 Reutilización de botellas de plástico, producción de biogás y bioabono para escuela rural Nuestra Señora del Valle de los Gigantes

144 Sistemas de colección solar para la producción de biogás a pequeña escala

Recopilación de los mejores proyectos / 7

AUTORES Juan Rafael Segovia Federico Rodrigo Barca

ORIENTADOR Néstor Nazer Universidad Católica Argentina


E El presente proyecto tiene como objetivo general presen-tar una solución viable a problemas con el abastecimiento de gas natural y electricidad a familias de bajos recursos, de

manera sustentable y a partir del uso de una de las tantas energías renovables, el biogás.

Como caso práctico para la aplicación del proyecto, se tomó un gru-po de personas que residen en una zona rural, aledaña a la ciudad de La Banda, Santiago del Estero. El grupo se encuentra compuesto por dos familias, las cuales aportaron información sobre su forma de vida como base para la aplicación del proyecto. Se dedican al cul-tivo y la ganadería, y ambas familias viven en casas a pocos metros de distancia y carecen de los servicios de gas natural y electricidad.

Se propuso la construcción de un biodigestor para lograr el abaste-cimiento de estos servicios a dichas personas. De esta manera, po-drían contar con gas y luz de una manera sustentable y económica.

8 / P R E M I O O D E B R E C H T – A RG E N T I NA 2 0 14 Recopilación de los mejores proyectos / 9



A DICHOS SERVICIOS

INTRODUCCIÓN

Los residuos domésticos, urbanos e in-dustriales, constituyen hoy un problema de creciente interés debido a las impli-cancias ambientales de los mismos.

Ya sea por su potencial carga contami-nante, lo cual requiere un tratamiento ade-cuado antes de ser dispuestos, o por la su-perficie requerida en el caso de disponerse en basurales o rellenos sanitarios.

Con el crecimiento exponencial de las pobla-ciones aumenta también la cantidad de re-siduos generados. Los espacios destinados para su disposición resultan cada vez más pequeños; de esta manera, surge la necesi-dad de reducir urgentemente la cantidad de residuos que llega a los rellenos sanitarios.

A su vez, no se puede negar el uso des-medido que se hace hoy en día de los re-cursos no renovables y/o de las fuentes de generación de energía alimentadas con los mismos. La sociedad depende de estos recursos para continuar rutina-riamente con sus actividades, los cuales se agotan cada vez con mayor velocidad. Por ese motivo, surge la urgencia de crear fuentes de generación de energía que no impliquen la utilización de recursos no re-novables y que no causen problemas ma-yores para el medio ambiente.

Combinando los conceptos de sustenta-bilidad, protección del medio ambiente, desarrollo económico e inclusión social surge este proyecto, que tiene como ob-jetivo lograr la generación de gas natural y

• Implica un importante ahorro de dine-ro, ya sea para industrias o familias que pagan por dichos servicios.

• Reduce olores desagradables genera-dos por los residuos.

• Evita la concentración de alimañas portadoras de enfermedades cerca de las personas.

• Evita la contaminación de suelos y cuerpos de agua.

• En casos donde se utiliza leña para ge-nerar calor, evita la tala de árboles.

• En caso de aplicarse a industrias, sirve como operación unitaria de tratamien-to de efluentes para lograr condiciones de vuelco aptas.

• Reduce el volumen y cantidad de resi-duos que se disponen en los rellenos sanitarios/basurales, de ser el caso.

• El biogás tiene una gran variedad de posibilidades de aprovechamiento, ya que puede utilizarse prácticamente en las mismas aplicaciones energéticas desarrolladas para el gas natural.

• Contribuye al autoabastecimiento y soberanía energética del país.

El biogás se obtiene al descomponer anaeróbicamente la materia orgánica, mediante el empleo de un biodigestor. Existen varias tecnologías de pequeña escala y bajo costo disponibles hoy en día para abordar el problema. Entre estas se encuentran (Carreas, 2013):

electricidad a partir de la “basura”, hacien-do llegar estos recursos a familias que no cuentan con el abastecimiento de los mis-mos, o a quienes no pueden pagarlos.

El presente proyecto podría ser aplicado a cualquier familia, comunidad, industria, municipio o cualquier otro grupo de per-sonas generadoras de residuos orgáni-cos, adaptando el diseño del mismo en función de las características del residuo, del generador, del contexto en el que se encuentra y del uso que se va a hacer de los productos que se generen.

¿Por qué se eligió el biogás para promover el desarrollo sustentable?

• Permite el acceso de dicho recurso a fa-milias que no cuentan con servicios ni de luz ni gas.

• Permite darle un tratamiento apropiado a los residuos generados diariamente. Reduce el potencial contaminante de los residuos orgánicos.

• Es una fuente de energía renovable.

• Facilita la captura de CH4 y CO2 en lugar de emitirse libremente a la atmósfera. Con-tribuye a reducir el efecto invernadero.

• La materia prima del proceso es un residuo.

• Hace frente a problemas de insuficien-cia o corte en el abastecimiento de gas y de electricidad.

• El residuo del proceso (subproducto) es reutilizable como un fertilizante de gran valor.

GRÁFICO 1 / Diagrama del origen del proyecto.

Contaminación de los residuos

Poco espacio para la disposición

de residuos

Uso de recursos no renovables

PROBLEMA

Sustentabilidad

Protección del medio ambiente Desarrollo económico

Integración social

Desigualdad social

SOLUCIÓN




A DICHOS SERVICIOS

Biodigestor tubular de polietileno

Consiste en un tubo de polietileno colo-cado sobre una zanja en el suelo donde la materia orgánica ingresa por un extremo y sale por el otro. Tiene una vida útil de tres años. Tiene un bajo costo de inver-sión. Prácticamente no requiere manteni-miento. Es vulnerable a sufrir roturas por condiciones climáticas adversas, por las acciones del hombre y de los animales.

Biodigestor de campana fija

Consta de un compartimiento de alba-ñilería subterránea y una cúpula fija para el almacenamiento del biogás. Tiene una vida útil de veinte a cincuenta años. Tiene un bajo costo de inversión. Prácticamen-te no requiere mantenimiento.

Biodigestor de campana flotante

• Funcionamiento similar al biodigestor de campana fija, pero en este caso se utiliza un tambor móvil en la parte su-perior donde se acumula el biogás. Tie-ne una vida útil de cinco a quince años. Tiene un elevado costo de inversión. Requiere un mantenimiento frecuente.

De esta manera se escogió el modelo de campana fija como el más adecuado para el proyecto por las siguientes razones:

• Fácil construcción.• Fácil operación.• Bajo costo.• Menor requerimiento de mantenimiento.• Fácil accesibilidad de los materiales.• Mayor vida útil.

Si bien la opción seleccionada no resulta ser la de menor inversión, tiene sin dudas dos grandes ventajas. Comparado con los biodigestores tubulares, el costo es un poco mayor, pero la vida útil es conside-rablemente superior.

Con respecto a los biodigestores con cam-pana flotante, estos últimos tienen una menor vida útil, son más caros, son difíciles de conseguir (la campana debe comprarse) y requieren un mayor mantenimiento debi-do a que tienen partes móviles.

Se llevó a cabo el diseño del biodigestor para lograr alcanzar los objetivos de la ma-nera más eficiente posible, maximizando la utilización de los recursos disponibles.

Para el adecuado desarrollo del proyecto, este ha sido dividido en diferentes partes:

• Caracterización de la familia y su forma de vida.

• Evaluación de la ubicación geográfica y el terreno.

• Caracterización de los residuos generados.

• Dimensionamiento del biodigestor.

• Resultados esperados.

• Evaluación de factibilidad técnico–eco-nómica del proyecto.

DESARROLLO DEL PROYECTO

Caracterización de la familia y su forma de vida

Como caso práctico para la aplicación del proyecto, se tomó un grupo de personas que residen en una zona rural, aledaña a la

ciudad de La Banda, Santiago del Estero. El grupo está compuesto por dos familias, las cuales aportaron información sobre su forma de vida como base para la apli-cación del proyecto.

Ambas familias habitan en casas sepa-radas una de la otra a pocos metros de distancia, alejadas del centro comercial, y no cuentan con servicio de gas ni ener-gía eléctrica, por lo cual deben adquirir garrafas de gas envasado para satisfacer su demanda. Esto les representa un gasto muy significativo.

Se trata de familias de bajos recursos, que cultivan sus propios vegetales y crían animales para la venta y consumo perso-nal. Entre las dos familias cuentan con un total de dos vacas lecheras, ocho cerdos y veinte gallinas.

La fuente de ingresos de estas personas proviene principalmente de la comerciali-zación de dichos productos.

Para suplir sus demandas de gas, adquie-ren garrafas en el centro comercial de la zona, que tienen un costo superior al del gas natural. Cada casa adquiere, aproxi-madamente, 49 garrafas de gas envasa-do de 10 kg cada una al año. Cada garrafa tiene un valor de $50 (datos aportados por el grupo familiar).

El gas natural tiene un poder calorífico superior de 9.300 kcal/m3, mientras que para el Gas Licuado Envasado es de 11.951 kcal/kg (Secretaría de Energía, 2014). De esta manera, el consumo de cada familia

equivale a 630 m3 de gas natural al año.

Como solución a esta problemática se di-señó un biodigestor anaeróbico de cam-pana fija, para que estas familias puedan generar biogás a partir de sus residuos or-gánicos, ya sean domésticos como prove-nientes de las excreciones de los animales.

El mismo se diseñó teniendo en cuenta la maximización de la eficiencia al menor costo posible.

Evaluación de la ubicación geográfica y del terreno

La zona tomada como ejemplo de apli-cación del proyecto se encuentra en las afueras de la ciudad de La Banda, conti-gua a la capital de la provincia de Santiago del Estero.

La provincia de Santiago del Estero se halla situada entre las isotermas de 20 ºC y 22 ºC. Su clima es cálido, correspon-de al de regiones subtropicales, con una temperatura media anual de 21,5 ºC (Ministerio de Economía de Santiago del Estero, 2014). Por esta razón, resulta fa-vorable la aplicación de la presente tec-nología, ya que permite trabajar en el rango de temperaturas mesófilo. Si bien cuanto mayor sea la temperatura de tra-bajo se consiguen menores tiempos de digestión de la materia orgánica (Carreas, 2013), y en consecuencia se puede op-tar por biodigestores de menor tamaño, a mayor temperatura el proceso suele ser más inestable a cualquier cambio en las condiciones de operación y presenta,




A DICHOS SERVICIOS

además, mayores problemas de inhibi-ción del proceso por la mayor toxicidad de determinados compuestos a elevadas temperaturas, como el nitrógeno amo-niacal o los ácidos grasos de cadena lar-ga (Carreas, 2013). Esto implica, a su vez, que haya un mayor control del proceso, y es fundamental para el proyecto que su operación sea lo más sencilla posible.

Para temperaturas de operación de 20 ºC se recomienda un Tiempo de Residencia Hidráulico de veinticinco días (Carreas, 2013). A mayor temperatura, menor será el Tiempo de Residencia Hidráulico.

Sin embargo, para el caso en estudio, se consideró un Tiempo de Residencia Hi-dráulico no menor a treinta días, ya que no se controlará la temperatura de ope-ración al ser un digestor de bajo costo, y existen variabilidades en la temperatura.

Caracterización de los residuos generados

En el presente contexto, la generación de residuos se encuentra conformada por dos diferentes corrientes. Estas son:

• Residuos sólidos domésticos.

• Excreciones de animales.

Ambas corrientes tienen un importante contenido de materia orgánica, el cual es el sustrato utilizado por la tecnología en cuestión para generar biogás.

Entre las dos familias generan, aproxima-damente, 10 kg de residuos domiciliarios diarios, de los cuales 8 kg corresponden a

la fracción orgánica de los mismos (datos aportados por el grupo familiar).

De esta manera, la fracción de materia or-gánica de los residuos domésticos gene-rados resulta superior a la media del país, la cual presenta un valor correspondiente al 50% (Carreas, 2013). Esto puede ser debido, en gran parte, a la escasa compra de productos envasados.

Con respecto a los animales, a continua-ción se presenta una tabla (Tabla 1) indi-cando la cantidad aproximada de excre-ciones que generan.

TABLA 1 / PESO Y GENERACIÓN DE ESTIÉRCOL, SEGÚN ESPECIE ANIMAL

(Carreas, 2013)

Especie Peso animal(kg)

Residuos(kg/d)

Vaca Lechera 450 - 600 30 – 50

Cerdos 45 - 100 3 – 9

Gallinas ponedoras 2 - 2,5 0,15 - 0,25

En función del número de animales y los datos presentes, se puede calcular el es-tiércol generado por día:

TABLA 2 / GENERACIÓN DE EXCRECIONES TOTALES POR ESPECIE ANIMA

Especie Cantidad

Residuos (kg/d.cant)

Generación Total (kg/d)

Vaca Lechera 2 40 80

Cerdos 8 6 48

Gallinas ponedoras 20 0,2 4

La tabla siguiente muestra la cantidad de residuos generados y la fracción de sóli-dos volátiles correspondiente a cada uno.

TABLA 3/ GENERACIÓN TOTAL DE SÓLIDOS VOLÁTILES POR CADA

ESPECIE ANIMAL (Carreas, 2013)

Residuo Cantidad (kg)

Sólidos Volátiles (kg)

Residuos orgánicos 8 2

Estiércol vacas 80 8,82

Estiércol cerdos 48 2,88

Estiércol gallinas 4 0,78

Total 140 14,48

Dimensionamiento del biodigestor

Para el diseño del biodigestor se deben tener en cuenta los siguientes criterios:

a.

b.

El Tiempo de Residencia Hidráulico se defi-ne como el tiempo que el influente perma-nece dentro del digestor.

Se obtiene mediante el cociente entre el volumen del biodigestor y el caudal volu-métrico de carga (el cual es igual al caudal volumétrico de descarga).

Donde:

Vol: Volumen del biodigestor (m³)

Q: Caudal Volumétrico de Carga/Descarga (m³/d)

Este concepto se puede entender como el tiempo que tardaría en vaciarse el biodi-gestor si se detuviera la carga y se mantu-viera el valor correspondiente de descarga.

Los residuos orgánicos a tratar, deben ser mezclados con agua en una dada relación. Esto es necesario para favorecer el cre-cimiento y la acción de los microorganis-mos, los cuales necesitan un medio con suficiente humedad para desarrollarse correctamente. Una relación de mezcla de una parte de residuos orgánicos con dos partes de agua (1:2) se considera adecua-da para el propósito (Carreas, 2013).

La Carga Diaria de Materia Orgánica se define como la masa de sólidos volátiles añadida cada día por unidad de volumen (m³) del biodigestor.

Se obtiene mediante la siguiente ecuación.

Donde:

Q: Caudal Volumétrico Diario de Carga (m³/d)

Csv: Concentración de Sólidos Volátiles (Kg sv/m³)

Vol dig: Volumen del digestor (m³)

Si tomamos Q.Csv = Msv la ecuación puede expresarse como:




A DICHOS SERVICIOS

Donde:

Msv: Masa de Sólidos Volátiles (Kg sv) (Carreas, 2013)

Los Sólidos Volátiles se refieren al conte-nido de materia orgánica del residuo. Su determinación se realiza sometiendo la muestra a 600 ºC, y se obtiene por diferen-cia de peso con los sólidos totales, los cua-les se determinan introduciendo la muestra en un horno a 105 ºC durante 24 hs.

Para la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos, el contenido de Sólidos Volátiles es del 30% sobre el volumen to-tal del residuo (Carreas, 2013).

El sistema no debe sobrecargarse de ma-teria orgánica, ya que los Ácidos Grasos Volátiles generados en la fase de Hidró-lisis pueden contribuir de manera signi-ficante a la variación del pH, e inhibir la acción de las bacterias metanogénicas. Esto provoca una disminución en la gene-ración del biogás y una acumulación aún mayor de Ácidos Grasos, lo cual disminu-ye aún más el pH, pudiendo llegar a de-tener el proceso por completo (Carreas, 2013). Por este motivo se ha escogido un valor de Carga Diaria de Materia Orgánica de 2 kg/m³.d. Es un valor más bien con-servador, y se recomienda no superarlo para que el proceso se pueda desarrollar con total eficacia (Carreas, 2013).

Cuanto mayor sea el biodigestor, con ma-yor margen se satisfarán estos requisitos.

No obstante, se debe tener en cuenta el criterio económico, por lo cual no se debe seleccionar un volumen excesivamente grande, ya que solamente logrará enca-recer y hacer menos viable el proyecto. Es por esto que el volumen del mismo debe ser lo más pequeño posible, siem-pre y cuando cumpla con los requisitos, para maximizar los recursos financieros.

Determinación de Volumen del Biodigestor

Para cada uno de los requisitos técnicos se calculó el volumen correspondien-te. De los dos volúmenes obtenidos se seleccionó el mayor, de manera que se cumplieran ambos requisitos.

El volumen necesario para satisfacer este requisito resulta de 12,6 m³.

El volumen necesario para satisfacer este requisito resulta de 9,65 m³.

De los dos volúmenes obtenidos se se-leccionará 12,6 m³, debido a que es el ma-yor y logra cumplir ambos requisitos.

Para el almacenamiento del biogás se agregó un volumen del 20% del tamaño del biodigestor. De esta manera, el volu-men total del biodigestor resulta de 15,12 m³. Para los fines prácticos, el volumen final fue redondeado a 15m³.

Volumen del Biodigestor: 15m³

Determinación del diámetro y altura del biodigestor

Para maximizar los recursos financieros, se buscó que la cantidad de material em-pleado para su construcción fuera mínima. Se consideró el volumen del biodigestor con forma cilíndrica para los fines prác-ticos, ya que en la realidad la superficie superior no es circular, sino que es cónica, con un pequeño ángulo de inclinación para favorecer la recolección del biogás.

Despejando h se obtiene:

Remplazando (2) en (3) se obtiene:

Para hallar el mínimo de esta función se debe derivar la expresión (4) respecto de d, y luego igualarla a 0:

Reemplazando el valor obtenido para d en la ecuación (1), se determina el valor de h, que minimiza la superficie para el volumen definido:




A DICHOS SERVICIOS

Homogeneización

Para mejorar la mezcla y homogeneiza-ción dentro del biodigestor, se construirá una pequeña pared sobre la base del ci-lindro, la cual iría en el centro del mismo, perpendicular a la línea que forman la en-trada y la salida del efluente.

De esta manera, logra mejorar la mezcla y, en consecuencia, disminuir el Tiempo de Residencia Hidráulico.

FIGURA 1 / Esquema del biodigestor diseñado.

Seguridad

A pesar de no tratarse de un dispositivo de alta presión, se debe agregar al me-nos una válvula de seguridad para evitar el incremento de la presión a valores que puedan llegar a resultar riesgosos. La misma consistirá en colocar una “tee” en la cañería de gas saliente del biodigestor, la cual permite, por uno de los extremos, el paso del gas a las casas y por el otro, a la válvula de seguridad. Esta consiste en introducir la tubería del extremo corres-pondiente en una botella llena de agua. La tubería debe introducirse unos 10 cm dentro del agua, lo que permite agregar al volumen de control una presión de 0,01 atmósferas. Cuando el biogás comience a acumularse dentro del biodigestor y en consecuencia aumente la presión dentro del mismo, al superarse la presión atmos-férica más la agregada por la válvula de seguridad, el biogás escapará burbujean-do por esta. De esta manera además, el fenómeno resulta visible para los usua-rios, los cuales pueden aprovechar el bio-gás que estaría escapando.

La válvula deberá estar tapada y protegi-da contra animales y el hombre (esto últi-mo incluye a toda la tubería de gas).

FIGURA 2 / Esquema de la válvula de seguridad.

Resultados esperados

En la siguiente tabla se muestra la gene-ración de biogás correspondiente a cada corriente de residuo:

TABLA 4 / GENERACIÓN DE BIOGÁS PARA CADA TIPO DE RESIDUO (Carreas, 2013)

Residuo Producción de biogás (m³/ton)

Cantidad (kg/d)

Generación de biogás esperada

(m³/d)

Residuos orgánicos 150 - 240 8 1,200 – 1,920

Estiércol vacas 23 - 40 80 1,840 - 3,200

Estiércol cerdos 40 - 59 48 1,92 – 2,832

Estiércol gallinas 65 - 116 4 0,260 - 0,464

Total 5,220 - 8,416

De esta manera, se puede observar que se generarían entre 5,220 m³ y 8,416 m³ de biogás por día. Se espera que la generación media de biogás resulte de 6,818 m³/día.

TABLA 5 / GENERACIÓN DE BIOGÁS TOTAL MEDIA ESTIMADA

Generación de biogás media estimada

6,818 m3/d

El biogás obtenido en el caso de estudio podría utilizarse para alimentar en cada una de las dos casas un horno de cocina, un anafe de dos hornallas, un calefón de 10l/min y una estufa de 2500 kcal/h.

En la tabla siguiente se muestran los con-sumos de dichos equipos.

TABLA 6 / CONSUMO DE GAS NATURAL PARA EQUIPOS DOMÉSTICOS (Enargas, 2014)

Equipo Consumo (m³/h)

Horno de cocina 0,27

Anafe de 2 hornallas 0,2

Calefón de 10 litros/min 1,61

Estufa de 2500 kcal/h 0,27

Con el volumen anual de consumo de gas antes calculado (630 m³/año), se confec-cionó una tabla estimativa con los equi-pos que podrían ser utilizados y durante cuánto tiempo. Se indica a su vez el con-sumo diario de gas de los mismos, tenien-do en cuenta, además, la variación según la época del año. Si bien el consumo no coincide con 630 m³/año, el consumo de

Entrada

SalidaBiodigestor

Pared parahomogeneización

Válvula




A DICHOS SERVICIOS

invierno aplicado a todo el año equivaldría a 718 m³.

TABLA 7 / CONSUMO DE GAS DIARIO PARA UNA CASA EN FUNCIÓN DE LOS EQUIPOS

SELECCIONADOS Y SU CORRESPONDIENTE TIEMPO DE FUNCIONAMIENTO PARA

INVIERNO Y VERANO

EquipoTiempo

encendido (1/d)

Consumo (m³/d)

Horno de cocina 30 min 0,135

Anafe de 2 hornallas 1 h 0,2

Calefón de 10 litros/min

Invierno: 50 min

Invierno: 1,342

Verano: 10 min

Verano: 0,268

Estufa de 2.500 kcal/h

Invierno: 1 h

Invierno: 0,270

Verano: -

Verano: -

Consumo diario total (m³/d)

Invierno: 1,967

Verano: 0,623

Como se observa en la Tabla 7, el consu-mo de gas cae notablemente entre una estación y otra, debido principalmente a que la estufa no se enciende en verano y el calefón no se utiliza tanto (se eligió una utilización del mismo correspondiente al 20% de lo que se lo utilizaría en invierno).

El biogás está compuesto por, aproxima-damente, un 60% de metano, por lo cual la energía que libera la combustión de

1 m³ de biogás equivale aproximadamen-te a la que libera la combustión de 0,6 m³ de gas natural (Carreas, 2013).

De esta manera, el grupo de familias ten-dría un consumo total de:

TABLA 8 / CONSUMO TOTAL DE GAS NATURAL Y BIOGÁS PARA INVIERNO

Y VERANO

EstaciónConsumo

gas natural (m³/d)

Consumo de biogás (m³/d)

Invierno 3,934 6,557

Verano 1,246 2,077

El consumo máximo se da en invierno y, se-gún los resultados obtenidos en el aparta-do anterior, la generación de biogás lograría suplir la demanda de todas las personas que habitan en la zona durante todo el año.

TABLA 9 / RELACIÓN ENTRE LA GENERACIÓN DE BIOGÁS

Y LA DEMANDA DEL MISMO

Demanda de biogás: 6,557 m³/d

Generación de biogás: 6,818 m³/d

Evaluación de factibilidad técnico-económica del proyecto

En el presente apartado se realizó un es-tudio de factibilidad técnico-económica del proyecto. Para el mismo, se tuvieron en cuenta los costos para la puesta en marcha del biodigestor antes descripto, y los be-neficios que implica su utilización, es decir, el ahorro que representará a las familias.

El objetivo del proyecto es brindar una solu-ción a un problema de manera sustentable y apropiada al contexto socioeconómico del grupo de personas objeto de estudio. Es por esto que se eligieron para su construcción, materiales de fácil obtención y bajo costo.

De la Tabla 10 se obtiene que la inversión total es de $5.723, con lo cual a cada fami-lia le representaría la suma de $2.861,50.

Al implementar esta tecnología, cada fa-milia evitaría comprar 49 garrafas de 10 kg al año. Esto implicaría un ahorro de $ 204,17/mes (a valores actuales, sin te-ner en cuenta la inflación).

A simple vista se observa que la inver-sión se recupera en poco más de un año, lo cual significa que el proyecto es suma-mente rentable.

Además, estas familias contarán con un fertilizante de excelentes propiedades, el cual podrán aprovechar para sus propios cultivos, o bien comercializar. El proceso generará un volumen de 420 litros diarios de dicho subproducto. Es un fertilizan-te rico en Nitrógeno, Fósforo y Potasio, capaz de competir con los fertilizantes químicos, que son más caros y dañan el medio ambiente (Carreas, 2013).

TABLA 10 / INVENTARIO DE MATERIALES Y SUS RESPECTIVOS COSTOS PARA LA INSTALACIÓN DEL BIODIGESTOR

Material Cantidad Precio unitario ($)

Precio total ($)

Cemento 14 bolsas de 50 kg 65 910

Arena 1,4m³ 250 350

Ladrillos 1.500 unidades 1,7 2.550

Hierro para construcción de 6 mm x 12 m 8 unidades 36 288

Manómetro 1 unidad 85 85

Tubo de PVC de 16 cm de diámetro 1 tubo de 6 m 250 250

Caño para gas de 1/2 pulgada 4 tubos de 6,4 m 140 560

Válvulas 9 unidades 50 450

Codos 20 unidades 10 200

Unión “Tee” 8 unidades 10 80

Total $5.723,00

TABLA 11 / RELACIÓN ENTRE COSTOS Y BENEFICIOS CORRESPONDIENTES A LA APLICACIÓN DEL PROYECTO

Costos ($) Beneficios ($/mes) Relación Costo/Beneficio

2861,5 204,17 14,02 : 1




A DICHOS SERVICIOS

Como se observó anteriormente, el pro-ceso de digestión anaeróbica logra cubrir las necesidades en cuanto al consumo de gas de la familia, incluso en invierno, don-de la demanda de dicho recurso es máxi-ma. Sin embargo, en verano, el caudal de biogás generado es muy superior a la de-manda del mismo:

TABLA 12 / GENERACIÓN, DEMANDA Y EXCEDENTE DE BIOGÁS EN VERANO

Generación (m³/d)

Demanda (m³/d)

Excedente (m³/d)

6,818 2,077 4,741

El biogás excedente podría ser aprove-chado de las siguientes maneras:

• Comercialización a familias cercanas.

• Almacenamiento (se debe construir una estructura similar al biodigestor para acumular el gas y poder aprovecharlo en situaciones de mayor demanda).

• Generación de electricidad mediante un equipo de generación de energía eléctrica.

Con respecto a este último punto, un me-tro cúbico de biogás en su total combus-tión es suficiente para generar 1,25 kWh de energía eléctrica (Carreas, 2013). El biogás excedente permitiría generar 5,926 kWh por día.

Esta cantidad de energía es suficiente para abastecer los siguientes consumos en cada casa:

Se observa que aún abasteciendo los arte-factos mencionados, se tiene un excedente de energía eléctrica, el cual podría ser apro-vechado en otros artefactos. Al disponer

CONCLUSIÓN

Mediante el presente proyecto se logró encontrar una solución viable, teniendo en cuenta los criterios de sustentabili-dad, inclusión social, cuidado del medio ambiente y utilización de energías reno-vables, a distintos problemas:

• Falta de gas y luz en familias de bajos recursos.

• Contaminación generada por la mala gestión de los residuos.

Se promueve el desarrollo sustentable a partir del uso de una energía renovable, la cual es, además, alimentada con residuos.

Al realizar el diseño completo del mismo, se pudo evaluar la relación costo-benefi-cio, en la cual se observa que la inversión es recuperada muy rápidamente.

Sin embargo, la generación de biogás a partir de residuos orgánicos, no se limita a la aplicación del presente proyecto, sino que presenta todos los beneficios antes mencionados (ver páginas 3 y 4).

El presente proyecto contribuye a pro-teger el medio ambiente, integra social-mente y, de aplicarse en gran escala, pro-mueve el desarrollo económico del país.

TABLA 13 / CONSUMO ELÉCTRICO DIARIO PARA CADA CASA EN FUNCIÓN DE EQUIPOS SELECCIONADOS Y SU CORRESPONDIENTE TIEMPO

DE FUNCIONAMIENTO (Enre, 2014, Edenor, 2014)

Equipo Consumo (W)

Tiempo encendido (1/d)

Consumo total (kWh/d)

Lámpara incandescente de 40W 40 por lámpara 4 lámparas, 3 horas cada una 0,48

Heladera 80 24 horas 1,92

Televisor de 14’’ 50 4 horas 0,2

Total 2,600 kWh

de una heladera, por ejemplo, además de mejorar el estilo de vida, se minimizaría el desperdicio de comida al poder conservarla por mayor tiempo refrigerada.

Referencias Bibliográficas

Carreas, N. (2013). El Biogás, Programa de capa-citación en energías Renovables del Obser-vatorio de energía renovable para América Latina y El Caribe.

Edenor (2014). Consumo de artefactos eléctri-cos. Recuperado el 10 de agosto de 2014, de http://www.edenor.com.ar/cms/SP/CLI/HOG/USO_consumo.html

Ente Nacional Regulador de la Electricidad (2014). Consumo indicativo de algunos artefactos eléctricos. Recuperado el 10 de agosto de 2014, de http://www.enre.gov.ar/web/web.nsf/Files/consumos.pdf/$FILE/consumos.pdf

Ente Nacional Regulador del Gas (2014). Simula-dor de consumo de gas en el hogar. Recupe-rado el 10 de agosto de 2014, de http://www.enargas.gov.ar/SimuladorConsumos/lite.swf?urlservicio=.

Ente Nacional Regulador del Gas (2014). Tabla de consumo de gas de los artefactos. Recupe-rado el 10 de agosto de 2014, de http://www.enargas.gov.ar/SimuladorConsumos/ Tabla.php

Ministerio de Economía de Santiago del Estero (2014). Recuperado el 2 de agosto de 2014, de http://www.meconse.gov.ar/Inf_Pcial/Inform_gral.htm

Secretaría de Energía (2014). Tabla de conversio-nes energéticas. Recuperado el 9 de agosto de 2014, de http://energia3.mecon.gov.ar/contenidos/verpagina.php?idpagina=3622

http://www.edenor.com.ar/cms/SP/CLI/HOG/USO_consumo.html

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http://www.meconse.gov.ar/Inf_Pcial/Inform_gral.htm

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http://energia3.mecon.gov.ar/contenidos/verpagina.php?idpagina=3622

http://energia3.mecon.gov.ar/contenidos/verpagina.php?idpagina=3622


E El derecho al acceso a fuentes de agua potable y segura, como también el saneamiento, fue recientemente reconocido como tal por la Asamblea General de la Organización de Naciones

Unidas. Si bien ha sido un gran avance en el plano teórico, aún que-da camino por recorrer en la práctica, especialmente en países en vías de desarrollo. Como ingenieros formados en el desarrollo sustentable de prácticas al servicio de la comunidad, es nuestra responsabilidad atender esta materia pendiente. Este proyecto intentará dar solución a la cuestión, mediante la fabricación de filtros adsorbentes a partir de desechos de cosecha de arroz.

OBJETIVO DEL PROYECTO

Ofrecer una alternativa para el tratamiento de agua para instituciones educativas rurales, aprovechando desechos de la industria regional.

AUTORAS Celina Alejandra Perino Sofía Liz Romero

ORIENTADORA María Daniela Tenev UTN, Facultad Regional Resistencia



FILTRO ADSORBENTE CONSTRUIDO A PARTIR DE CASCARILLAS DE ARROZ

PARA POTABILIZACIÓN DE AGUA DE RÍO

INTRODUCCIÓN

Este proyecto está orientado a dar so-lución a la falta de agua potable en una escuela rural de la provincia del Chaco. Esta institución, ubicada en una isla, no se encuentra conectada a la red de agua potable de la ciudad y la única manera de acceder a agua apta para consumo es con la compra de bidones de agua mineral o purificada. Además, si bien se encuentra a la vera del río, no se cuenta con los me-dios ni los conocimientos técnicos para la potabilización del agua recolectada.

Como ingenieros formados en el desa-rrollo sustentable de prácticas al servicio de la comunidad, consideramos nues-tra responsabilidad dar solución a estas cuestiones. Tratándose, además, de una institución a la cual asisten ciudadanos en desventaja social y económica, es tam-bién menester que el tratamiento pro-puesto sea de bajo costo, con materiales reciclados y/o de desecho.

Se propone entonces, la construcción de un sistema de filtros, uno lento de arena y uno de material adsorbente fabricado a partir de cascarillas de arroz, de bajo costo y fácil manejo, para hacer del agua extraída de la costa del río, agua apta para el consumo humano. Se describirá en pri-mera instancia el tratamiento del dese-cho de la cosecha de arroz, luego la cons-trucción del filtro de material adsorbente, y finalmente la disposición del sistema de tratamiento completo.

DESARROLLO

El lugar y la problemática

Puerto Antequera es una localidad ubi-cada sobre la margen derecha del riacho Antequera —un brazo del río Paraná— en la provincia del Chaco, frente a la ciudad de Corrientes. Se encuentra en el de-partamento Primero de Mayo, dentro de la jurisdicción del municipio de Colonia Benítez, a 10 kilómetros de la ciudad de Barranqueras, Gran Resistencia.

En este contexto se encuentra, a la vera del riacho, una escuela rural a la que asis-ten (teniendo en cuenta los niños, ado-lescentes, personal docente y de servi-cio), veinticinco personas. Este estable-cimiento educativo, pese a estar cercano a grandes ciudades, no está conectado a la red de agua potable.

El agua necesaria para limpieza y sanita-rios se recoge manualmente, con tachos y baldes, directamente del río. Esta agua no es apta para el consumo, por lo que juntan agua de lluvia en recipientes dispuestos para ello. Sin embargo, esta suele ser in-suficiente, especialmente en época esti-val, con temperaturas que superan los 35 °C. En estos casos, deben recurrir al agua embotellada, cuya compra y transporte supone un gasto que supera ampliamente el presupuesto con el que cuentan.

El tratamiento de aguas

Existe un tratamiento convencional para el tratamiento de aguas para consumo

humano, cuyo objetivo es eliminar los elementos perjudiciales, sean turbiedad, sedimentos, color y materia orgánica, sabor y olor, microorganismos nocivos y elementos tóxicos.

Las etapas del proceso de purificación de agua se detallan a continuación:

• Coagulación: proceso fisicoquímico que logra la eliminación de turbiedad y color por agregado de un reactivo químico (el coagulante) que aglutina las partículas para que sea posible su separación del seno del líquido.

• Decantación o sedimentación: es un proceso por el cual se realiza la decan-tación de partículas en suspensión por la acción de la gravedad.

• Filtración: tras la sedimentación, se requiere un proceso de filtración para eliminar esa materia residual. Se hace pasar el agua a través de un material poroso (que suele ser arena y grava), las partículas quedan retenidas en él, y el agua se recoge ya filtrada.

El principal objetivo de estos tres pri-meros pasos es eliminar los sólidos en suspensión, para disminuir así la turbie-dad del agua, la cual puede proteger a los microorganismos de los efectos de la desinfección, estimular la proliferación de bacterias y generar una demanda signi-ficativa de cloro (en el caso de usar cloro como desinfectante). A pesar de que los filtros lentos de arena son muy eficaces para eliminar bacterias y el proceso de coagulación, para eliminar virus, el agua

final contiene patógenos, y es necesario aplicar otro método de desinfección para asegurar que se mantengan en un nivel de seguridad para el consumidor.

• Desinfección: se agrega un desinfec-tante químico (cloración, ozonificación) o se aplica algún tratamiento físico (ra-diación UV, temperatura) al agua para eliminar los microorganismos pató-genos que pudieran presentarse. Es la etapa clave de la potabilización de agua, y la que determina que esta sea final-mente apta para consumo humano. El método de desinfección más aplicado en los sistemas de abastecimiento de agua es el que emplea cloro y sus com-puestos derivados, germicida del cloro, en el tratamiento.

El sistema de tratamiento propuesto (justificación)

Es evidente que la gran envergadura de los sistemas de tratamiento convencio-nales los hacen imprácticos, en primer lugar, cuando las cantidades a tratar son bajas (1 a 2 m3 diarios), y en segundo lu-gar cuando no se dispone de la infraes-tructura y la técnica para realizarlos.

Teniendo en cuenta las limitaciones téc-nicas y económicas, se propone un tra-tamiento simplificado que compacta las etapas del tratamiento convencional y lo traduce a una escala adecuada. El sis-tema propuesto constará de una doble filtración, primero con un filtro de arena y luego con uno de material adsorbente,




y una posterior desinfección, de agua re-cogida directamente de la vera del río.

Al tratarse de volúmenes bajos de agua cruda, la etapa de sedimentación se reduci-rá a una decantación por parte de los ope-rarios del sistema. Se recogerá el agua de río manualmente, por medio de baldes, se dejará reposar por 10 minutos, y se decan-tará dentro del primer tanque de filtración. De esta manera, se eliminan los sólidos se-dimentables a los 10 minutos (arenas, pie-dras y partículas grandes en suspensión).

En segunda instancia, el filtro de are-na elimina las partículas en suspensión (turbiedad), por el esfuerzo físico y por adsorción sobre las superficies de los granos de arena. Además, naturalmente se desarrolla una biopelícula, que funcio-na como primer eliminador de microor-ganismos problemáticos y compuestos químicos a través de la biodegradación. Este paso elimina los contaminantes que en un tratamiento convencional serían eliminados mediante coagulación, aho-rrándose tiempo, energía y reactivos.

En cuanto al filtro adsorbente, la porosidad y el área superficial grande de carbón acti-vado, que se obtendrá a partir de material de desecho, proporcionan una multitud de sitios para la unión de compuestos di-sueltos (ver 4 - El proceso de adsorción). En estos sitios reactivos se pueden unir tanto compuestos orgánicos disueltos no problemáticos, como contaminantes pe-ligrosos. Los compuestos presentes en el agua, principalmente los orgánicos, pueden

ocupar lugares en las superficies de carbón y con ello impedir la adsorción de los con-taminantes de interés. Este problema es mitigado en nuestro caso por el proceso unitario del filtro de arena, que elimina una parte sustancial de materia orgánica di-suelta en el agua de la fuente, antes de que se encuentre con el carbón. Así, el filtro ad-sorbente permitirá la retención de:

• Partículas en suspensión, como óxidos o partículas de tierra, que también pueden dar sabor, olor y, sobre todo, color al agua.

• Compuestos volátiles, como fertilizantes y otros productos de la actividad agrícola.

• Metales pesados. Un filtro de carbón activo reduce la cantidad de metales como plomo, cadmio, hierro, mercurio, cobre, manganeso y aluminio.

• Bacterias o virus, ya sean poblaciones microbianas presentes naturalmente en el agua, o algún caso de contamina-ción puntual.

Además, investigaciones recientes sobre la diversidad biológica en filtros de car-bón activado ha demostrado sinergismo entre adsorción y mecanismos de bio-degradación para mejorar la remoción de compuestos orgánicos sintéticos. La eficacia de la combinación de adsorción-biodegradación es más alta que solamen-te los procesos de adsorción o biodegra-dación. La adsorción por el carbón atenúa contaminantes disueltos dando tiempo para su distribución por la biopelícula, que a su vez libera sitios superficiales sobre el carbono para sorción adicional,

extendiendo la vida de los medios del filtro. Incluso algunos compuestos típicamente clasificados como no-biodegradables se descomponen en biofiltros de carbón que están en uso por muchos años. La expo-sición a los contaminantes retenidos por el carbón durante periodos de semanas o meses permite que los microorganismos se aclimaten y desarrollan las vías enzi-máticas necesarias para descomponer algunos compuestos, que de otra manera son ambientalmente recalcitrantes. Así, la sinergia entre los procesos de biodegra-dación y adsorción puede dar lugar a una eliminación neta de compuestos orgánicos sintéticos peligrosos del sistema.

Finalmente, y para asegurar que el pro-ducto sea apto para consumo, se desin-fecta con hipoclorito de sodio en solución.

El proceso de adsorción

La adsorción es un proceso mediante el cual se extrae materia de una fase y se concentra sobre la superficie de otra fase (generalmente sólida). Por ello se consi-dera como un fenómeno subsuperficial. La sustancia que se concentra en la superfi-cie o se adsorbe se llama “adsorbato”, y la fase adsorbente se llama “adsorbente”.

Por contra, la absorción es un proceso en el cual las moléculas o átomos de una fase interpenetran casi uniformemente en los de otra fase, constituyéndo una “solución” con esta segunda.

En general, la adsorción desde una disolu-ción a un sólido ocurre como consecuencia

del carácter liofóbico (no afinidad) del so-luto respecto del disolvente particular, o debido a una afinidad elevada del soluto por el sólido, o por una acción combinada de estas dos fuerzas.

El grado de solubilidad de una sustancia disuelta es el factor más importante para determinar la intensidad de la primera de las fuerzas impulsoras. Cuanto mayor atracción tiene una sustancia por el disol-vente, menos posibilidad tiene de trasla-darse a la interfase para ser adsorbida.

Tipos de adsorción

Cabe distinguir tres tipos de adsorción según si la atracción entre el soluto y el adsorbente es de tipo eléctrico (de Van der Waals) o de naturaleza química.

Adsorción por intercambio: proceso me-diante el cual los iones de una sustancia se concentran en una superficie como re-sultado de la atracción electrostática en los lugares cargados de la superficie.

Adsorción física: tiene lugar debido a las fuerzas de Van der Waals. En estos casos, la molécula adsorbida no está fija en un lugar específico de la superficie, sino más bien está libre de trasladarse dentro de la interfase.

Adsorción química o quimisorción: el ad-sorbato sufre una interacción química con el adsorbente.

Factores que influyen en la adsorción

La adsorción depende de la naturaleza y la estructura del adsorbente, de las propieda-des fisicoquímicas del adsorbato y del me-dio en el cual la adsorción debe efectuarse.




El medio puede intervenir modificando las propiedades fisicoquímicas del adsorben-te (solubilidad, carga superficial, carácter hidrófobo/hidrófilo, etc.), modificando la accesibilidad a los sitios de adsorción por recubrimiento de la superficie externa del adsorbente o introduciendo compuestos susceptibles de entrar en competición con la molécula cuya eliminación se bus-ca. Es el caso de las aguas naturales, que contienen numerosas sustancias orgá-nicas o minerales que pueden modificar la adsorción de una molécula específica. Numerosos compuestos son susceptibles de ser adsorbidos y, por lo tanto, los mi-cropoluentes a eliminar entran en compe-tición con esas sustancias.

Pasos del proceso de adsorción

Ocurre en tres pasos:

• Macrotransporte: movimiento del ma-terial orgánico a través del sistema de macroporos de la superficie adsorbente.

• Microtransporte: movimiento del ma-terial orgánico a través del sistema de microporos de la superficie adsorbente.

• Adsorción: adhesión física del material orgánico a la superficie del adsorbente en los mesoporos y microporos del ad-sorbente.

La clave del proyecto: carbón activado de cascarilla de arroz

El carbón activado es una variedad amor-fa de carbono sólido, que se trata para maximizar su superficie total.

Por activación se entiende a aquellos cambios físicos mediante los cuales la superficie del carbón se incrementa de gran manera, por la eliminación de ma-terial orgánico ajeno a la estructura car-bonosa misma. Implica la liberación de los poros estructurales, convirtiéndolos en sitios aptos para adsorber sustancias dispersas y disueltas en una matriz líqui-da, así como gases y vapores.

Este tipo de material activado se utiliza ampliamente en el tratamiento de aguas. Sin embargo, sigue siendo un material sumamente costoso, e incluso difícil de conseguir en cantidades importantes. Esto ha resultado en la búsqueda de ma-teriales aptos para la fabricación de car-bón activado que sean de bajo costo y que se consigan en grandes cantidades.

Se ha investigado la posibilidad de utili-zar diferentes residuos industriales, tales como lodo rojo (residuo de la industria del papel), escoria, residuos de fertilizantes, algas verdes, arcilla agotada desengra-sada, ceniza de bagazo de caña de azúcar y cascarilla de arroz. En este proyecto se propone el uso de esta última.

La cascarilla de arroz es un residuo agro-industrial, el cual dada su importante generación y acumulación, ha encontra-do múltiples aplicaciones en diferentes campos y por intermedio de diferentes métodos, para preparar materiales ad-sorbentes que viabilicen su uso posterior en el tratamiento de efluentes industria-les y potabilización de agua.

En las provincias del NEA, la actividad arrocera está en auge desde el año 2010. La producción anual es de, aproximada-mente, 45.000 toneladas en la provincia del Chaco. Se calcula que por cada cinco toneladas de arroz se genera una tonela-da de cascarilla, lo que da una producción anual de cascarilla de 7.000 toneladas.

Tales cantidades de desecho suponen un problema a la hora de su deposición. Actualmente se utiliza como combustible, para desechar el producto, aprovechan-do sus 3.500 kcal/kg. Sin embargo, para combustible industrial este poder calorí-fico no es muy grande y conveniente, por lo que es importante buscarle usos alter-nativos que sean provechosos para las personas, y amigables para el ambiente.

Activación del carbón de cascarillas

El proceso de activación consta de dos partes: primero la carbonización del ma-terial crudo, y luego la activación propia-mente dicha, mediante métodos físicos o químicos. La primera parte enriquece el material en contenido carbonoso, y crea mayor porosidad al deshacer la materia volátil. La activación física o química, de-sarrolla esta porosidad creada, dándole cierto orden en su estructura, generando el producto final: una estructura sólida al-tamente porosa.

Previo secado, las cascarillas de arroz se carbonizan en una estufa, en ausencia de oxígeno, a alta temperatura (600 °C), de 4 a 5 horas. De esta manera se obtiene el carbón.

La activación química se lleva a cabo em-bebiendo este producto carbonoso en una solución acuosa al 30% de hidróxido de sodio, por 12 horas. En el último tramo del tratamiento, se calienta la mezcla, para ob-tener una pasta. La pasta obtenida se filtra y se vuelve a calcinar en estufa, esta vez a mayor temperatura (800 °C), por 3 horas.

Una vez obtenido el producto, se deja tomar temperatura ambiente, y se lava, primero con ácido clorhídrico diluido para neutralizar el hidróxido, y luego con agua destilada, hasta alcanzar pH neutro.

Por último, se seca, obteniendo el pro-ducto final.

El sistema completo: diseño, armado y operación

Idealmente, el sistema de agua está si-tuado sobre un suelo estable y nivelado a una menor elevación de la fuente de agua y una elevación más alta que el lugar donde se utiliza el agua tratada.

En cuanto a la dimensión de los filtros, se propone una escala intermedia entre los filtros lentos convencionales a gran es-cala, utilizado por empresas de servicios públicos municipales de agua potable, y los filtros rápidos de menor tamaño, para el tratamiento doméstico del agua.

Los filtros de arena con un mayor tiem-po de contacto entre el agua y la arena/biopelícula proporcionan un mejor tra-tamiento, al permitir más tiempo para la adsorción y para que los mecanismos




de biodegradación ocurran. Sin embargo, aumentar el tiempo de contacto requiere un filtro más grande para el tratamiento de la misma cantidad de agua, incurrien-do mayores costes de construcción y ocupando un espacio mayor para el sis-tema de tratamiento. Además, una ve-locidad de carga lenta y constante (en oposición a un ritmo rápido, como carga intermitente en el filtro de bioarena do-méstica) contribuye al funcionamiento de la biopelícula y a la mejora del tratamien-to, estableciendo un flujo cuasi constante de nutrientes a la biopelícula.

El filtro lento de bioarena descrito aquí combina la velocidad de carga baja y más consistente para el tiempo de contacto óptimo con la biopelícula y los medios

para lograr la eliminación efectiva de pa-tógenos y la biodegradación de contami-nantes, mientras va proporcionando un rendimiento suficiente de agua tratada en una manera económica y con dimensio-nes minimizadas.

Se seleccionan como tanques filtrantes y tanque de almacenamiento, barriles de polietileno de alta densidad (HDPE). Estos están conectados entre sí median-te tubos de PVC, unidos mediante abra-zaderas de manguera a orificios realiza-dos en la parte superior e inferior de los tanques y sellados con un sellador de si-licona. El tanque almacenador cuenta con una válvula esclusa (tipo canilla).

A continuación se presenta la lista de ma-teriales necesarios:

Cascarillas de arroz

Agua destilada

Carbón Activado

FIGURA 1 / Obtención de carbón activado mediante activación química.

NaOH

HCI

Carbonización(600ºC; 4-5 hs)

Mezcla y reposo(12 hs)

Carbonización(800ºC; 3 hs)

LavadoLavado(Hasta pH=7)Secado

Secado

Precio estimado1CantidadMaterial

$1001Válvula de flotador de ¾”

$451Canilla de servicio de PVC ½”

$500 c/u2Tanque de HDPE de 470 litros

$20 c/u3Acoples de PVC ½” – ¾”

$15 c/u2Codo de PVC ¾”

$20 x metro1,5 (metros)Tubo de PVC ¾”

$100-Materiales para armado: sellador de silicona y aros de goma

$1001Grava – bolsa de 25 kg

$1001Arena – bolsa de 25 kg

$1.465-TOTAL1 Precios al 22/08/2014.

El carbón se obtendrá a partir de 5 kg de cascarillas, que se suponen sin costo de-bido a su carácter de desecho.

La grava y arena pueden recolectarse de la vera del río, seleccionándolas con tamices y sanitizándolas, evitándose así su compra.

También es posible reciclar tanques o bi-dones de HDPE que hayan sido utilizados con anterioridad, siempre y cuando no se hayan utilizado con sustancias nocivas para la salud. Aún si estos no fueran de las medidas especificadas en este proyecto, los mismos pueden adaptarse. Se evita así el mayor costo que tiene el proyecto.

Armado y agregado de los tanques

El tanque de bioarena se llena primero, hasta una altura de 0,25 m, con piedras grandes, para proteger las tuberías de salida. Seguidamente, se llena con gra-va de granulometría media, en una capa

de 0,10 m. Luego se disponen 0,25 m de arena, dejando una capa de agua sobre-nadante de 0,2 m, aproximadamente. De igual manera, se colocan piedras en el fondo del tanque que contendrá el adsor-bente. Luego, capas secuenciales de gra-va y arena gruesa. Finalmente, el carbón se coloca en una capa de 30-40 cm de espesor en la parte superior, dejando 0,2 m de agua encima de los agregados. El ni-vel de agua en todo el sistema está con-trolado por el ajuste de la altura del flota-dor en el filtro de arenas. Es importante maximizar el nivel de agua en los tanques para usar todo el volumen del sistema y obtener el flujo máximo posible en el sis-tema [Ver Figura 1 de la sección Anexos].

Mantenimiento del sistema

La frecuencia de limpieza del filtro de are-na y la renovación del filtro de carbón, para mantener tasas adecuadas de flujo, están




determinadas por las necesidades de agua de la comunidad y las características de la fuente de agua. En el contexto de una co-munidad rural en vías de desarrollo, estos factores se caracterizan por un alto grado de variabilidad e incertidumbre.

El filtro de arena es el paso limitante de este sistema. Mientras el material orgá-nico se acumula en la zona de la biopelí-cula, las tasas de flujo pueden disminuir. Cuando esto ocurre, es necesario lim-piar el filtro para restaurar la tasa de flu-jo original. Se debe agitar el agua que se encuentra por encima de la arena para suspender la biopelícula, se extrae el agua turbia, y se llena el filtro con agua nuevamente. Después de varios ciclos de mantenimiento puede ser necesario re-emplazar la arena en la parte superior del lecho filtrante.

Como el carbón puede ser generado lo-calmente a bajo costo, se recomienda un enfoque conservador, que deberá ser re-novado al menos una vez al año.

RESULTADO Y CONCLUSIÓN

Gracias al trabajo de investigación llevado a cabo, se determinó la factibilidad de ar-mar un sistema de potabilización de agua mediante la fabricación de filtros a partir de desechos de la industria regional, apli-cable a la institución de educación rural que motivó el desarrollo del proyecto.

Que el principal material de construcción sea un desecho y los demás elementos se encuentren disponibles en la industria nacional, hace que sea económicamente viable y ambientalmente solidario. A su vez, la simplicidad en el manejo del sis-tema permite que sea operado por cual-quier persona, aún sin grandes conoci-mientos técnicos.

La vorágine consumista actual sugiere que cualquier proyecto de ingeniería requie-re de grandes inversiones económicas, y queda en el olvido la esencia de la cien-cia: que con ingenio pueden desarrollarse ideas innovadoras sustentables. Con este proyecto se logró integrar los lineamien-tos que deben dirigir el accionar de todo profesional: aplicar los conocimientos de ciencia y tecnología en pos del bien social, y cuidando el medioambiente.

ANEXO


Tratamiento de agua para consumo humano: plantas de filtración rápida. Cánepa de Var-gas, L.; Maldonado, V.; Barrenechea, A.; Au-razo, M. - Ed. Centro Panamericano de In-geniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente, Lima, 2004.

La construcción de un sistema de tratamiento de agua portátil usando materiales locales - www.aqsolutions.org

Preparation and characterization of activa-ted carbon from fluted pumpkin seed shell; Verla, A. W1, M. Horsfall (Jnr), E. N. Verla, A. I. Spiff, O. A. Ekpete - Asian Journal of Natural

& Applied Sciences. Vol. 1. No. 3, septiembre de 2012.

Preparation and characterization of activated carbon based rice husk and its use for pre-concentration of Pt (ii). Hassan, A. F.; Mor-tada, W. I.; Hassanien, M. M. - International Journal of Modern Chemistry, Florida, USA, october 2013.

Operaciones unitarias en ingeniería química; McCabe; Harriot; Smith. 6ta edición, Edito-rial Mc Graw Hill.

Fisicoquímica; Ira N. Levine. Vol. 1 y 2, 5ta edi-ción, Editorial Mc Graw Hill.

AGUA AGUA

ARENA

ARENA

CARBÓN ACTIVADO

GRAVA GRAVA

PIEDRAS GRANDES PIEDRAS GRANDES

1 Válvula de Flotador 2 Codos de 90º 3 Canilla de Servicio

1

23

http://www.aqsolutions.org


El presente proyecto tratará la problemática consistente en la carencia tanto de agua potable como de energía eléctrica con la que conviven los estudiantes y docentes de la es-

cuela Nro. 171 “Ejército Argentino”, ubicada en la isla General Manuel Belgrano, al norte de la provincia de Formosa. La falta de estos re-cursos básicos influye directamente sobre la calidad de vida de las personas, debido a que por una parte consumen constantemente agua en condiciones insalubres y por otra, la totalidad de sus activi-dades deben adecuarse indefectiblemente a la disponibilidad de luz solar. Además, no pueden realizar ninguna actividad que dependa de la energía eléctrica, al menos no con la eficiencia que ésta les aseguraría. Se pretende brindar una solución a esta problemática mediante el diseño de un sistema que provea a la institución de los dos recursos de forma simultánea, siguiendo los pilares del desa-rrollo sustentable, es decir, diseñando un sistema inclusivo, des-de el punto de vista social, viable, y responsable en relación con el medioambiente. Luego del análisis de la información referente a los parámetros físicos y químicos en los cuales se fundamenta el mé-todo propuesto, se concluye que el mismo podría ser aplicado en la localidad en cuestión, debido a que se encuentran allí las condicio-nes ideales para su funcionamiento eficiente.

AUTORES María Paula Godoy Maximiliano José Muchiutti

ORIENTADORA María Daniela Tenev UTN, Facultad Regional Resistencia


MEJORA EN LA CALIDAD DE VIDA DE UNA COMUNIDAD EDUCATIVA

MEDIANTE MÉTODO DE GENERACIÓN-POTABILIZACIÓN


INTRODUCCIÓN

Las sociedades han desarrollado pro-gresivamente metodologías que permi-ten realizar diversas actividades de for-ma cada vez más sencilla. Gran parte de esta sencillez se basa en una de las for-mas fundamentales de energía: la ener-gía eléctrica. Desde el descubrimiento de sus múltiples usos, en el siglo XIX, esta forma de energía se ha convertido en un importante pilar para el desarrollo indus-trial, social y tecnológico de las socieda-des actuales, siendo de vital importancia para el progreso como concepto general.

A pesar de que la electricidad es una for-ma de energía que puede ser obtenida de diversas maneras, es un recurso que no está igualmente disponible para todos los seres humanos. En lo que respecta a la Argentina, se estima que aproximada-mente el 70% de la población rural no está conectada a la red de distribución eléc-trica. Una de las localidades que presenta carencia de energía eléctrica es la de isla General Manuel Belgrano, al noreste de la provincia de Formosa.

La provincia de Formosa se encuentra al noreste de la República Argentina; es una de las provincias que constituyen la región NEA del país. Diversos factores presentes en esta región derivan en que la cantidad de energía eléctrica disponible sea insuficiente para cubrir las necesida-des de consumo de toda la población, de-jando a una parte de la misma sin acceso

a los beneficios de esta forma de energía. Como se citó anteriormente, la isla General Manuel Belgrano, más conocida como Isla Buey Muerto, es un ejemplo de este hecho.

En esta isla habitan alrededor de 140 per-sonas que viven básicamente de la pesca y de la agricultura. Se abastecen de otros productos mediante el comercio de hier-bas naturales, carbón y leña con los habi-tantes de la ciudad paraguaya de Villeta, situada frente a la isla.

Sin acceso a la energía eléctrica ni al agua potable, las familias que residen en este lugar mantienen una deficiente calidad de vida, ya que se ven obligadas a desarrollar sus actividades adecuándolas a la dispo-nibilidad de luz solar, y deben dedicar gran cantidad de tiempo y esfuerzo para poder realizar actividades cotidianas con mé-todos alternativos, independientes de la energía eléctrica. Además, se ven privados de los beneficios que esta conlleva, como climatización de ambientes, luz eléctrica, uso de tecnología, entre otros.

Por otra parte, los pobladores de la isla no cuentan con ningún tipo de tratamien-to adecuado del agua que consumen para beber, para lavar alimentos y para actividades relacionadas con la higiene personal, porque están expuestos a los riesgos del consumo de un recurso que presenta, entre otros inconvenientes, grandes cantidades de arcilla y material suspendido, y la eventual presencia de agentes patógenos.

En la isla se encuentra en actividad la Es-cuela Nº 171 “Ejército Argentino”, la cual es la institución central del lugar y única presencia del Estado argentino en el lu-gar. El rol que desempeña es sumamen-te importante, ya que es responsable de garantizar la oferta educativa y debe re-afirmar en los pobladores el sentido de identidad nacional y pertenencia. La efi-cacia de los servicios que esta institución presta se ve sumamente afectada por la carencia de estos dos recursos indis-pensables. Al no poseer electricidad, ni los alumnos ni los maestros cuentan con cantidad de luz suficiente; tampoco con la posibilidad de climatizar los salones de clases, ni con la opción de mantener una heladera para refrigerar productos ali-menticios u otros que fueran necesarios. No les es posible tampoco utilizar ningún tipo de material educativo que dependa de la energía eléctrica para su funciona-miento, como computadoras, videos di-dácticos o Internet, siendo esto un factor limitante para el enriquecimiento cultural y para la búsqueda de información en ge-neral. Por otra parte, al no tener disponi-bilidad de agua en condiciones óptimas no pueden mantener una situación ade-cuada de higiene en la escuela.

Todos los factores antes mencionados conllevan a que los estudiantes y do-centes de esta institución sean víctimas de una situación global de desigualdad. La carencia de estos recursos elemen-tales provoca que se vean limitados de

oportunidades, tanto en lo que respecta a la salud como al crecimiento cultural. Es aquí donde radica el valor social de este trabajo, con el que se pretende mejorar la calidad de vida de esta comunidad edu-cativa mediante el diseño de un sistema que sea eficiente, y acorde a los linea-mientos de la sustentabilidad.

DESARROLLO

Se comenzará con el desarrollo de este trabajo exponiendo las consecuencias más relevantes que acarrea la problemá-tica tratada. A continuación, se presenta-rán los fundamentos teóricos en los que se basa el sistema generador-potabili-zador propuesto. El desarrollo concluirá con la explicación detallada del funciona-miento del sistema.

Principales consecuencias de la problemática abordada

Como se mencionó anteriormente, en la isla General Manuel Belgrano habitan al-rededor de 140 personas que sufren la carencia tanto de agua potable como de energía eléctrica. Estos servicios son ac-tualmente indispensables para sostener una calidad de vida mínima, ya que los mismos no solamente proveen de como-didad, sino que además son sustanciales en lo que respecta al cuidado de la salud.

Sin acceso a un sistema de distribución de agua, los docentes de la escuela a la cual está orientada este proyecto se ven




obligados a recolectarla directamente del río o perforación, y transportarla hasta la institución de diferentes maneras, en ge-neral utilizando baldes u otros recursos similares. El hecho de que no se acos-tumbre a darle un tratamiento adecuado al agua se debe al bajo nivel educativo de los consumidores y, además, al limitado poder adquisitivo de los mismos. La in-gesta del agua sin tratamiento puede de-rivar en diversos tipos de enfermedades, asociadas con la presencia de microor-ganismos patógenos. Sumado a esto, el agua contiene cantidades importantes de material sólido en suspensión, cuyo con-sumo constante puede representar un riesgo para la salud (los más frecuentes son desequilibrios de electrolitos, ulcera-ción de la piel, reducción en la secreción de hormonas y anomalías cardíacas).

En lo que respecta a la electricidad, la es-cuela presenta dificultades para prestar sus servicios educativos con eficacia de-bido a que, en la mayoría de las situacio-nes, la energía eléctrica es un recurso in-dispensable para lograr este objetivo. En la sección Introducción se citaron conse-cuencias generales de la carencia de este tipo de energía.

MARCO TEÓRICO

La generación eléctrica y el tratamiento de aguas de forma simultánea se plan-tean en este trabajo como un único siste-ma, que utilizará metodologías sencillas y

de bajo costo. Para la generación eléctrica se utilizarán los principios de la hidroelec-tricidad, es decir, el uso de la energía ci-nética y potencial de un fluido en movi-miento. Este flujo de fluidos se producirá mediante el uso de una bomba de ariete. Por otra parte, el tratamiento del agua se llevará a cabo aprovechando las caracte-rísticas físicas y químicas de esta, de ahí la importancia de su análisis tanto cuanti-tativo como cualitativo. A continuación se expondrán estos fundamentos teóricos.

BOMBA DE ARIETE HIDRÁULICO

La bomba de ariete (Figura 2) es una má-quina hidráulica, sin motor, utilizada para impulsar un fluido desde una altura inicial determinada hasta otra superior aprove-chando la presión generada por el fenóme-no físico conocido como “golpe de ariete hidráulico”. Este consiste básicamente en utilizar la transformación de energía ciné-tica a energía potencial elástica que sufre el fluido a causa de una sobrepresión, para poder impulsar el mismo. Fue inventada por el físico inglés John Withehurst.

La bomba de ariete fue de las primeras en ser incorporada a la lista de sistemas de bombeo que cumplen con los linea-mientos del Programa VLOM (Village Level Operation and Management of Mainte-nance), desarrollado por el Banco Mundial. Este programa apunta al desarrollo de sis-temas de bombeo inclusivos, que posean

características específicas como mante-nimiento sencillo (que pueda ser realizado por personal no calificado), construcción resistente, económica, y componentes mecánicos accesibles (en lo posible de fabricación nacional). La bomba de ariete, además de su bajo costo de construcción, es ecológica, de fácil diseño y puede ser construida de forma casera.

Funcionamiento de la bomba de ariete

A fin de comprender el funcionamiento de la bomba, se exponen primariamente sus partes constituyentes.

Depósito de origen: es el espacio físico en donde se encuentra el fluido (en este caso será agua) inicialmente.

Tubería de carga: esta conecta el depósito con la bomba de ariete. Es importante que sea de material rígido y que presente la me-nor cantidad de codos y accesorios posibles para aumentar la eficiencia del bombeo.

Válvula de descarga: su función es conec-tar la bomba de ariete con el exterior. Per-mite la salida del agua hacia el exterior du-rante un período de tiempo reducido, para lograr que el agua se acelere a lo largo de toda la tubería de alimentación. Luego de este tiempo, debe cerrarse súbitamente para detener el flujo y provocar la sobre-presión necesaria para el bombeo.

Válvula anti- retorno: esta válvula so-lamente permite el paso del fluido en un sentido. Comunica la bomba de ariete con la tubería de descarga, y solamente se

abre cuando la presión en la bomba al-canza un determinado valor (correspon-diente a la sobrepresión).

Tubería de descarga: el agua se eleva has-ta la altura deseada “h” por esta tubería.

El sistema de bombeo funciona de la siguiente manera: el fluido de interés, que se encuentra en un depósito, fluye a través de la tubería de carga hasta la bomba de ariete. En el momento en que la velocidad del fluido alcanza un valor determinado la válvula de descarga se cierra, impidiendo la circulación de flui-do, y provocando un aumento súbito de la presión en el extremo inferior del tubo de carga. En este momento se produce el golpe de ariete. Este último, fuerza al fluido a abrir la válvula de anti retorno y subir progresivamente por la tubería de descarga hasta el nivel superior desea-do, provocando una bajada de presión. La válvula de descarga se abre nuevamen-te, debido a este descenso de presión, y se repite el proceso. La bomba de ariete funciona de esta manera, cíclicamente. Encima de la bomba se coloca un conte-nedor de gas de baja presión (en general es aire del ambiente) para amortiguar los golpes de ariete y lograr un flujo de fluido más constante.

Para el diseño de las bombas de arie-te es necesario tener en cuenta algu-nos factores. Es importante que la altura inicial, entre la bomba y el depósito, sea mínimamente de 70 cm, de lo contrario el golpe de ariete no será suficiente para




impulsar el flujo hacia un nivel superior. Las bombas de ariete pueden tener un rendimiento máximo de 85% y pueden impulsar fluidos hasta alturas seis veces superiores a la inicial.

CARACTERÍSTICAS DEL RECURSO HÍDRICO

La isla Buey Muerto se encuentra bor-deada por el río Paraguay, uno de los más importantes de América Latina. El análi-sis de sus características fisicoquímicas serán útiles al momento de seleccionar adecuadamente un método de potabili-zación. Utilizando como referencia los es-tudios realizados por el “Instituto Nacio-nal del Agua de la República Argentina”, se obtuvo la siguiente información:

� Fracción arcilla 90%

� Fracción arena 7%

� Fracción limo 3%

� pH del agua: promedio 7,7

� Temperatura promedio latitud Formo-sa: 22 ºC

Eliminación de arcillas

Las arcillas son las partículas sólidas más abundantes en las aguas del rio Paraguay. El agua presenta este material en suspen-sión, en forma de coloides, además de una pequeña parte de arena. Para que esta sea segura al momento de su consumo, es ne-cesario eliminar todo sólido presente en ella, así como los agentes patógenos.

La presencia de coloides arcillosos difi-culta el tratamiento de las aguas, ya que al ser las partículas de tamaño tan re-ducido no pueden ser separadas de la matriz acuosa utilizando elementos de filtrado. Las arcillas coloidales no pueden formar sólidos de mayor tamaño de for-ma espontánea, debido a que presentan cargas en su superficie que al ser del mis-mo signo provocan una continua repul-sión entre ellas. Por este motivo se debe recurrir a tratamientos fisicoquímicos que modifiquen el estado de físico de las partículas, haciéndolas susceptibles de separación por filtración. Las técnicas de remoción de coloides más utilizadas ac-tualmente a nivel industrial (por ejemplo, en plantas potabilizadoras) involucran el uso de químicos coagulantes y procesos de floculación.

La coagulación es un proceso relaciona-do con la electrostática de las partículas coloidales. Mediante el agregado del quí-mico coagulante, las partículas son des-estabilizadas mediante la neutralización de las cargas electrostáticas. Cuando es-tas cargas son neutralizadas, los sólidos tienden a unirse entre sí.

Luego de la coagulación comienza el pro-ceso de floculación. Durante este, las par-tículas que fueron desestabilizadas ante-riormente son aglomeradas en flóculos grandes, que decantarán en el fondo del recipiente por fuerza de gravedad. Una vez concluida esta operación puede rea-lizarse un proceso de filtración.

El proceso de floculación puede verse in-fluenciado por distintos factores, se cita-rán los más relevantes a continuación.

a. Proceso previo de coagulación.

b. Agitación lenta. Una agitación dema-siado intensa rompería los flóculos ya formados.

c. Temperatura del agua. Generalmente, a temperaturas altas o moderadas se tiene un menor tiempo de floculación.

d. pH. El óptimo será aquel que coincide con el mínimo de solubilidad de los io-nes metálicos del coagulante utilizado.

Otros criterios usualmente considerados durante ambos procesos citados son el costo de los reactivos, la cantidad nece-saria de estos por litro de agua, y el des-tino que se le dará a la misma (si es para consumo humano, o si tendrá otro fin).

Los químicos coagulantes más utilizados para el tratamiento general de aguas son el sulfato ferroso, sulfato de aluminio, clo-ruro férrico y sulfato férrico. Cada uno de estos químicos coagulantes actúa en un rango determinado de pH, considerado óptimo. Para la coagulación de arcillas es-pecíficamente, el químico más utilizado es el sulfato de aluminio. Su rango de pH óp-timo es de 5 a 7,5 y se necesitan entre 100 g/ m3 y 300 g/m3 de reactivo coagulante.

Este coagulante actúa reaccionando en etapas, se muestra un mecanismo de re-acción simplificado:

� Hidrólisis del ion metálico Al+3

Al2 (SO4)3 + H2 O [Al(H2 O)6]+3 + SO4= 2

� Reacción con agua

[Al(H2 O)6]+3+CO3- 2 [Al(H2 O)5](OH)+2+HCO3

� El compuesto formado es inestable, se hidroliza y forma complejos polinu-cleares:

[Al2 (OH)2 ]+4 , Al7 (OH)17

+4, Al13 (OH)3+5, etc.

Estos últimos son insolubles y por ello precipitan.

SISTEMA DE GENERACIÓN-POTABILIZACIÓN

Conceptos generales

Se diseñó un sistema capaz de producir energía eléctrica y tratar agua de forma simultánea, haciendo uso de las carac-terísticas del recurso hídrico disponible. El diseño contempla los parámetros ne-cesarios para producir energía eléctrica suficiente utilizando agua del rio, y para que al finalizar el proceso, una parte del agua utilizada en la generación sea co-rrectamente tratada, mientras que el sobrante retorna al río. Durante la etapa de generación se aprovechó el gran con-tenido de arcilla coloidal que presenta el agua de este lugar. Este hecho deriva en un aumento de la densidad del líquido, y a su vez, se transmite en una mayor cantidad de energía cinética al momen-to de impactar contra las paletas de las turbinas. Se prevé generar una potencia neta de 1.500 vatios; en esta cantidad




se encuentran consideradas pérdidas de energía a lo largo de todo el proceso y un rendimiento global coherente con los ma-teriales utilizados. La capacidad de trata-miento de agua será de 500 litros.

Con el objetivo de cumplir con los linea-mientos del desarrollo sustentable, se propone para el armado del sistema la utilización de materiales de fácil adquisi-ción, reciclables y de uso común. Así, las turbinas que se utilizarán para la genera-ción eléctrica serán construidas con llan-tas de bicicleta, de rodado 12, dispuestas de tal forma de imitar los principios de las turbinas Pelton, con una eficiencia glo-bal estimada en 70%. Para la fabricación de las aspas de cada turbina se utilizarán chapas en desuso, las cuales se dimen-sionarán en 8 cm de alto por 8 cm de an-cho. Las tuberías utilizadas serán de PVC de alta densidad, que poseen las propie-dades mecánicas adecuadas y además presentan un costo relativamente bajo.

FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA

Etapa de generación

El proceso comienza con la generación eléctrica, donde se utilizarán los princi-pios de la hidroelectricidad. Este procedi-miento se dividirá en tres etapas, con el fin de facilitar su comprensión:

a. Succión del agua del río y transporte hasta la bomba de ariete.

b. Bombeo del agua.

c. Generación eléctrica.

Como se mencionó anteriormente, para que se produzca un bombeo eficiente es necesario un desnivel de trabajo mínimo de 70 cm entre la fuente de alimentación de fluido y la bomba. El desnivel será, en este caso, artificial, y se calculó de tal forma de mantener constantes los valo-res de los parámetros que influyen en la eficiencia del proceso. Por ello, la excava-ción tendrá una profundidad de 2 metros, y un largo y ancho de 4 metros. En esta superficie se encontrarán dos bombas de ariete, dispuestas en paralelo, contando cada una con el sistema correspondiente de tuberías. Un análisis de los datos geo-gráficos e hidrológicos del lugar sugiere que la excavación no puede llevarse a cabo cerca de la costa, ya que se encon-traría agua a pocos metros de profundi-dad. El desnivel debe realizarse mínima-mente a diez metros de la costa.

a. Succión del agua del río y transporte hasta la bomba de ariete

Se explicará a continuación este proce-so para una de las dos bombas de ariete. Ambas presentan el mismo mecanismo.

Una manguera industrial flexible de 6” es colocada en el río, sumergida aproxima-damente 50 cm utilizando un peso. El con-junto manguera-peso será ensamblado a un flotador, de esta manera se asegura que la entrada de la manguera esté continua-mente sumergida, independientemente

del nivel del agua. En la boca de la man-guera se incorpora un filtro para evitar el ingreso de partículas que puedan llegar a la bomba, como piedras, ramas y ho-jas. La manguera se extiende desde el río hasta la unión con la tubería de carga de la bomba de ariete. Esta última cuenta con una llave de paso, cuya apertura generará el gradiente de presión necesario para la succión del agua. Se calculó un caudal de succión aproximado de 0,071 m3/s.

b. Bombeo del agua

El caudal que ingresa a la tubería de car-ga llega a la bomba de ariete en donde es impulsado hacia un nivel superior a través de la tubería de descarga (PVC de 4”). La altura requerida de bombeo es de 4 me-tros desde el nivel de la bomba de ariete. El caudal de salida será un poco inferior al de entrada, dado que se estima un rendi-miento aproximado del 50%.

c. Generación eléctrica

En esta sección se unifican los caudales provenientes de ambas bombas de ariete. Esta unión puede ser realizada mediante un accesorio industrial o llevada a cabo mediante el ensamblado de tubos de PVC de manera artesanal. El diámetro de este nuevo conducto debe de ser de 6". El tra-mo final se acoplará a una tubería de PVC de 3”, con el fin de conseguir una contrac-ción súbita del flujo, que provocará la sali-da del agua con mayor velocidad y presión. El caudal de salida será de 0,035 m3/s. Este caudal provocará el movimiento de

la primera turbina, al impactar contra las aspas de la misma; luego, el agua seguirá su recorrido provocando el movimiento de otras dos turbinas. Durante todo este proceso el agua fluye por una canaleta, las turbinas se encuentran dispuestas en se-rie, como se muestra en el plano Nro. 1 de la sección Anexo. Para generar una mayor turbulencia en el agua, se sueldan peque-ños trozos de chapa al piso de la canaleta. Esta turbulencia mejora la fuerza del im-pacto del fluido contra las aspas de las dos últimas turbinas. Cada turbina está provis-ta de un eje. Al girar cada una de ellas, los ejes rotan y de esta manera transmiten este movimiento a los distintos bobina-dos, de mil vatios cada uno.

Con la potencia producida se podrán ali-mentar simultáneamente los equipos citados en el cuadro Nro. 1 (Anexo). Los respectivos consumos fueron obtenidos de la Secretaría de Energía de la Nación.

Las unidades de cada aparato se definie-ron en función del número de ambientes de la escuela; estos son tres salones de clase y una sala de profesores. Cada es-pacio contará con dos tubos fluorescen-tes para iluminación; los salones de clase contarán con dos ventiladores de techo y la sala de profesores, con uno.

Etapa de tratamiento de agua

El agua a tratarse, luego de impulsar las turbinas, se dirige a través de la canaleta colectora hacia el tanque de tratamiento, ingresando a él por fuerza de gravedad.




Una vez que el tanque está lleno, se in-terrumpe el flujo de agua, haciendo que la misma retorne al río mediante un sistema de canalización.

El agua dentro del tanque tendrá una apa-riencia turbia debido a la alta concentra-ción de arcilla coloidal que presenta la mis-ma. Se utilizará el método de coagulación-floculación para lograr decantar la arcilla y poder separarla de la matriz acuosa.

El tanque es de material plástico y tiene una capacidad de 500 litros. Fue diseñado con forma de silo, de manera que se facili-te la limpieza de los flóculos de arcilla una vez terminado el proceso de decantación. Está provisto de una válvula de salida en la parte inferior, cuya apertura provocará la salida de los efluentes al momento de realizar la limpieza. En el lateral del tanque se encuentra una válvula por donde se retira el sobrenadante (agua limpia) para su posterior tratamiento con hipoclorito de sodio (ver plano Nro. 2).

Una vez que el agua llena el tanque, debe procederse al agregado de coagulante, se utilizará en este caso sulfato de aluminio. Este producto es económico y de fácil adquisición, ya que además de estar dis-ponible en comercios de insumos quími-cos, es posible encontrarlo en comercios de material para piscinas, y en farmacias (en forma de piedra de alumbre). La ex-periencia en aguas con características similares a la de interés, sugiere que una cantidad óptima de coagulante es 150 g por cada mil litros de agua. Luego de la

introducción del coagulante en el tanque, debe efectuarse una agitación durante algunos minutos, y luego dejar transcu-rrir el tiempo de coagulado y floculado, el cual se estima en un total de tres horas como máximo para la cantidad de agua de interés. Al finalizar esta etapa podrá observarse el decantado de los flóculos en el fondo del tanque, mientras que el sobrenadante tendrá una apariencia cla-ra. Se procederá entonces a retirar este último, para ello se abre la llave de paso o válvula que se encuentra ubicada en el lateral del tanque. El agua obtenida pue-de ser utilizada desde el mismo tanque, o puede ser traspasada a otro recipiente (por ejemplo, botellas plásticas o bido-nes). En ambos casos debe ser desinfec-tada con cantidades adecuadas de hipo-clorito de sodio (lavandina comercial), a razón de 8 ml por cada diez litros de agua a consumir.

RESULTADOS Y CONCLUSIONES

El objetivo principal de este proyec-to consistió en encontrar una solución para una problemática específica, que sea planteada según los lineamientos del desarrollo sustentable. Luego de la compilación y análisis de la información correspondiente, se concluye que se ha logrado obtener un sistema capaz de so-lucionar la problemática tratada que se ajuste a estos principios. El sistema de

generación-potabilización propuesto es idóneo para ser aplicado en la isla Gene-ral Manuel Belgrano, debido a que allí se encuentra la cantidad de agua necesa-ria con las características fisicoquímicas ideales para el eficiente funcionamiento del sistema. El agua sobrante del proce-so (aquella que no es destinada al con-sumo) es devuelta al río, evitándose así cualquier tipo de despilfarro del recurso hídrico. El sistema de bombeo utiliza-do es sencillo de construir y además es ecológico, los materiales con los que se construye el generador-potabilizador pueden ser adquiridos fácilmente y no se necesita mano de obra calificada para la puesta en marcha del equipo ni para su control. Durante la elaboración de este

proyecto se consideraron todos los fac-tores citados con el objetivo de combi-narlos de la manera más creativa y si-nérgica posible, para hacerlos converger, finalmente, en una propuesta innovadora que provea un servicio a la comunidad, manteniendo la esencia del desarrollo sustentable: facilitar a las generaciones actuales la satisfacción de sus necesida-des, sin comprometer el capital ambien-tal con el que las generaciones futuras satisfarán las suyas. Con la realización de este proyecto se les brindaría a los usua-rios de la escuela la posibilidad de disfru-tar de una mejor calidad de educación y de vida, ofreciéndoles dos recursos tan indispensables como lo son el agua po-table y la electricidad.

Libros

Atkins, P.W.; D.F., Shirver; C.H. Langord (1998), Química Inorgánica, Reverte.

Geoff Rayner Canham (2000), “Química Inor-gánica descriptiva (2ª. ed.), México, Pearson Educación.

Merle C. Potter; David C. Wiggert, “Mecánica de Fluidos” (3ª ed.), Thomson.

Robert L. Mott (2006), Mecánica de Fluidos Aplicada, Pearson Educación.

Publicaciones científicas

Gustavo Maurino, “A la luz de las desigualda-des” (2010), A. C. I. J.

Recursos de Internet

Escuela Nº 171 “Ejército Argentino”,. Formosa – Programas – Canal Encuentro. Disponible en: www.encuentro.gov.ar

Consumo promedio de principales electrodo-mésticos Disponible en: http://www.ener-gia.gov.ar/home/


http://www.encuentro.gov.ar

http://www.energia.gov.ar/home/

http://www.energia.gov.ar/home/




CUADRO 1 / DETALLE DE ELECTRODOMÉSTICOS CONSIDERADOS Y SU CONSUMO RESPECTIVO

Especie Cantidades Consumo Total

Tubos fluorecentes 40W 8 320W

Heladeras con freezer 1 200W

Ventiladores de techo 7 420W

Televisor 20" 1 70W

Minicomponente 1 60W

TOTAL 950W

ANEXOS

IMAGEN 1 / Ubicación de la Isla Buey Muerto.

IMAGEN 2 / Esquema representativo de una Bomba de Ariete Convencional.

Filtro

30º

A

B

Agua de descargaVálvula esclusa

Cañería dealimentación

Depósitoelevado

Altura deelevación

(H)Desnivel de trabajo

(h)




CÁLCULOS

Caudales de salida de cada bomba de ariete

Diámetro de tubería de carga

D=6” = 0,153 m

Velocidad media de entrada a la tubería

v= 4 m/s

Caudal de entrada a las bombas de ariete Q= v . A = 4 m/s . 3,14 . (0,076m)2 . 4 m/s = 0,076 m3/s

Q= 0,076 m3/s

1. Caudales de salida de la bomba de ariete

q = n . Q . (h/H)

q = 0,5. 0,076 m3/s . ( 2m / 4m) = 0,0183 m3/s

n = rendimiento de la bomba de ariete

Q = caudal de entrada a la bomba

H = altura elevada

h = desnivel de trabajo

Ambas bombas aportarán aproximada-mente 0,0183 m3/s, por lo tanto el caudal total para producir el movimiento de las turbinas será:

Qt= 0,0366 m3/s

2. Potencia ideal desarrollada por el choque agua-turbina

Del balance de energía y cantidad de movi-miento en cada paleta de la turbina se tiene:

Pchorro= (Qt)3. d / ( 2. A2)

Qt = caudal de trabajo

A= área de la tubería considerando un diámetro D= 3”

d= densidad del fluido

Pchorro= (0,0366 m3/s) . 1200 kg/ m3 / 2 . (3,14 .(0,0384 m)2)2 = 1372 W

3. Potencia real

Considerando una eficiencia de 70%

P1= 0,70 . Pchorro = 0,70 . 1372 W = 960 W

4. Potencias de la 2º y 3º turbina

Considerando la disminución del 40% de la velocidad del fluido luego de colisionar contra la primera turbina:

v= 5 m/s

Pid = Qt. (v2 / 2 ) .d

Pid = 0,5 . 0,0366 m3/s . ( 5 m/s)2 . 1200 kg/ m3 = 550 W

Potencia real considerando una eficiencia del 70%

P2 = 550 W. 0,70 = 385 W

Considerando la disminución del 50 % de la velocidad del fluido luego de colisionar contra las dos primeras turbinas:

v= 4 m/s

Pid = Qt. (v2 / 2 ) .d

Pid= 0,5 . 0,0366 m3/s . ( 4 m/s)2 . 1200 kg/ m3 = 352 W

Potencia ideal con 70% de eficiencia

P3= 0,70 . 352 W = 246 W

5. Potencia total obtenida

Pt= 960 W + 352 W + 246 W = 1558 W totales

Vista superior

Vista lateral

Plano 2 / Esquema representativo del tanque de tratamiento de aguas.

Plano 1 / Vista lateral y superior del sistema diseñado.

Tapa del tanque

Salida de fluentes

Salida sobrenadante

PLANO DE EQUIPO “GENERADOR-POTABILIZADOR”


El siguiente proyecto consiste en una planta de reciclaje y pro-ducción de materiales prefabricados con incorporación de residuos de polietileno de tereftalato aplicado a la localidad

de Bahía Blanca. Este material es un polímero (PET) no biodegra-dable con el que se fabrican botellas y envases descartables, que forma parte de la basura doméstica y que es desechado en forma masiva en la actualidad causando consecuencias nocivas sobre el medio ambiente y la calidad de vida de los habitantes de la ciudad.

La propuesta evidencia la contaminación local del medio ambiente y aporta una solución razonable a una porción de la misma; no solo se centra en la incorporación de materiales novedosos, sino que fomenta la producción, el mercado local, la conciencia ecológica, e incluye sec-tores sociales que actualmente se ganan la vida a través del reciclado.

El producto final se trata de materiales de construcción como blo-ques, ladrillos y vigas, entre otros, así como también el propio PET triturado utilizable como árido1 en la industria de la construcción, aplicable a losas alivianadas, carpetas y hormigón de relleno.

Teniendo en cuenta el legado de consumismo y contaminación de generaciones pasadas, actualmente son necesarias políticas que fomenten una actitud responsable hacia el medio ambiente. La ciu-dad de Bahía Blanca no cuenta con industrias de reciclaje o un plan que recicle residuos plásticos. Por el contrario, los habitantes de la localidad día a día desechan miles de botellas y plásticos pet en muchos casos sin siquiera conocer su destino final.

El proceso de trabajo con el cual se generó este proyecto comenzó por la fijación de objetivos, se prosiguió con la investigación de las propiedades del PET, la formulación de dosajes racionales y empíri-cos, se concluyó sobre los ensayos de laboratorio y se procedió con la idealización de materiales constructivos, tanto virtual como física-mente. A fines de comprobar su viabilidad económica se demuestra

AUTORES Omar Andrés Lacaze Dante David Carrión

ORIENTADOR José María Poggio UTN, Facultad Regional Buenos Aires


1 Árido: partículas granulares de material pétreo de tamaño variable.



INTRODUCCIÓN

El reciclaje de desechos, tanto orgánicos como inorgánicos, ha permitido crear nue-vos materiales de construcción, que por lo regular suelen ser sumamente resistentes y económicos. Uno de los materiales que tiene mayores posibilidades en la industria de la construcción es el plástico denomina-do PET, ya que por sus características y re-sistencia puede ser procesado y transfor-mado en tabiques o piezas modulares, tan-to para la construcción de elementos divi-sorios como muros, celosías y losas, como para construir edificaciones completas. El plástico PET ofrece la posibilidad de ser transformado en escamas y luego incorpo-rarlo con cemento, piedra, arena y agua para fabricar materiales de construcción. Como producto final resultan materiales ecológi-cos y de menor costo de fabricación.

Con el fin de encontrar una manera de reproducir estos materiales en escala in-dustrial para aplicarlos a la ciudad de Ba-hía Blanca, es conveniente la idealización de una planta de materiales prefabrica-dos. Dicha fábrica tiene como objeto los siguientes ítems (objetivos planteados):

� Generar trabajo a las cooperativas lo-cales y demás familias particulares que viven del recupero de residuos.

� Cerrar el ciclo del PET de manera sus-tentable y fomentar la ecología.

� Ofrecer materiales de construcción no-vedosos y de mejores características.

el ahorro en los materiales al introducir PET. En cuanto a la aplicabili-dad, se evaluaron necesidades del municipio, cooperativas y organi-zaciones dedicadas a la recolección de residuos tipo reciclables.

La incorporación de una industria que produzca este tipo de mate-riales ecológicos en la ciudad, tiene como finalidad mitigar la con-taminación de Bahía Blanca, cerrando el ciclo de vida del PET de forma sustentable, fomentar el ahorro energético y el reciclado, cooperar con el municipio ofreciendo productos a bajo costo para familias carenciadas.

� Promover una industria de productos que generen valor agregado gracias al reciclado.

� Contribuir al desarrollo de las precarias viviendas de los barrios más carentes de recursos.

� Ser fuente del municipio para abastecer espacios públicos, con bancos para pla-zas, veredas urbanas, garitas de colec-tivos y canchas de fútbol, entre otros.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA PLANTA DE MATERIALES

El emprendimiento deberá ser subsidiado por el Estado, ya que es de beneficio para la comunidad en general, así como para el propio municipio.

Se deberá contar con un predio en la localidad de Bahía Blanca, provincia de Buenos Aires, donde funcionaría un gal-pón de producción de materiales pre-moldeados. Los actuales recuperadores de residuos, como cualquier otro parti-cular o empresa de la ciudad, tendrían la posibilidad de vender sus botellas o re-siduos PET a la planta. Es decir que dicho lugar actuaría como un ente reciclador y a la vez de producción. El municipio, ade-más, tendría la posibilidad de abastecer-se de materiales para espacios públicos, por ejemplo, la utilización de cierta can-tidad de adoquines para llevar a cabo una vereda.



La empresa vendería sus materiales a un precio menor al de los materiales conven-cionales y no tendría fines de lucro, solo se cubrirían los gastos generales. El di-nero que ingrese, producto de las ventas, debería destinarse a costear los gastos generales en materias primas necesarias como cemento y áridos, pagar los salarios del personal, y el excedente, a aumentar el precio del PET, que debería ser comprado a los recuperadores de residuos de la pro-pia ciudad. A estos particulares que se de-dican al recupero, se les retribuiría enton-ces, con un valor mayor al que les paga un intermediario local por el PET, o bien se les ofrece la opción de canjear cierta cantidad de botellas por materiales, como bloques o ladrillos de construcción ecológicos. Con esta dinámica se beneficiaría notablemen-te a los recuperadores dándoles, además, la posibilidad de construirse una vivienda digna. Como el abastecimiento de la plan-

ta con la materia prima PET será gracias a los recolectores informales y cooperativas locales, se les dará prioridad a los mismos.

INSTALACIONES2 Se proponen dos opciones, utilizar un predio con galpón, ya existente entre ca-lles Chile y Av. Colón, donde actualmente se realiza la separación de residuos sóli-dos urbanos, o una hectárea de extensión en el parque industrial o terreno municipal apto para la actividad. En dicho predio es necesario un galpón donde se desarrollen las actividades, una oficina con sanitario para la misma, así como sanitarios para el personal de la planta.

2 Para más detalle ver la sección Anexo I (modelo 3D general de la planta de materiales ecológicos).

MAQUINARIA3

Se trata de baja tecnología y fácil opera-ción, se necesita una trituradora de PET, una enfardadora de botellas, una hormi-gonera, una bloquera y una ladrillera, en-tre otros elementos. La totalidad de los componentes se detalla en el presupues-to general.

PERSONAL REQUERIDO Y CAPACITACIÓN

Se necesitan unas 12 personas inicial-mente para operar la planta, que reque-rirán capacitación mínima o nula, ya que las maquinarias son de baja complejidad. Los puestos de trabajo que se generen responderán a las necesidades de em-pleo de los recuperadores de residuos urbanos.

OBTENCIÓN DE LA MATERIA PRIMA PET

� De los recolectores informales de resi-duos de la localidad.

� Lotes defectuosos de las plantas em-botelladoras de jugos y gaseosas.

� Campanas de inorgánicos plásticos o puntos verdes de la localidad.

3 Para más detalle ver la sección Anexo II (modelo 3D interior de la planta de materiales).

CONTEXTO DE APLICACIÓN

Municipio local y ecología

Si bien desde el municipio se intenta avan-zar con políticas de reciclado, como incor-porar cestos de residuos para orgánicos e inorgánicos en puntos estratégicos de la ciudad, hasta el momento no hay una res-puesta satisfactoria para con estas medi-das. La gran mayoría de los residuos termi-na su vida útil en el relleno sanitario local o disperso en general, por lo que aún se está lejos de culminar de manera sustentable este ciclo. En efecto, es difícil generar una conciencia ecológica colectiva. Esto, entre muchas otras causas, se debe también a que en la ciudad no hay entidades que se dediquen al reciclado en sí, y no nos refe-rimos a las tareas de recolección y separa-ción, sino a la industria del reciclaje.

Indigencia y recolectores informales

Según el CREEBBA4 referenciado en el INDEC5, a finales de 2013 el 29,3% de la población de Bahía Blanca estaba en la pobreza, con el agravante de un 6% de indigencia. Los datos del INDEC señalan a la ciudad con los datos más altos de in-digencia de la provincia de Buenos Aires.

La recolección informal de residuos creció y se asentó en la ciudad por falta de em-pleo, se estima que más de 300 familias

4 CREEBBA: Centro Regional de Estudios Económicos de Bahía Blanca-Argentina

5 INDEC: Instituto Nacional de Estadística y Censos.FIGURA 1 /



tienen sustento en esta actividad. Su tra-bajo consiste en interceptar los residuos en los cestos domiciliarios que tengan al-gún valor, antes de que sean llevados por la empresa contratada por la municipali-dad. Esta tarea es muy importante eco-nómica y ecológicamente, y es realizada sin ningún tipo de protección o estímulo. Los principales materiales que recolectan son plásticos o cartones. La problemática radica en la organización de la actividad y la falta de una mejor demanda de los materiales recolectados Lo que sucede es que la recolección es realizada todos los días, pero la venta es a precios bajos, principalmente a intermediarios. Estos mayoristas solo separan y luego reven-den a mayores precios, trasladan los re-ciclados embalados en camiones hacia alguna empresa de otra ciudad, o bien se termina por exportar a países como Chi-na, donde sí hay industrias sustentables. Allí, materiales como el PET son transfor-mados, por ejemplo, en prendas de vestir.

Si solo hay intermediarios y no industria,

entonces no se completa la cadena del mercado local para materiales recicla-dos, como las botellas de PET. Tal situa-ción desfavorece a quienes realizan el ar-duo trabajo de recuperar los residuos, ya que los materiales que recolectan tienen menor valor. El PET es vendido a inter-mediarios a $0,80 hasta $1,80 por kg y su posterior reventa es realizada por un empresario a un valor de entre $8 y $10.

El déficit habitacional

Las familias mencionadas, que viven en torno al reciclado, se ubican en las pe-riferias de la ciudad, y en particular en un predio de gran extensión entre las vías del tren y la ruta nacional N°3 (“Vi-lla Caracol”), donde la precariedad de las construcciones es una constante. Sus viviendas constan de un par de chapas o maderas colocadas improvisadamente y no están en condiciones de resguardar-los de las inclemencias del clima. Actual-mente no hay vigente un plan de vivien-das sociales (barrios a nivel municipal).

EL PLÁSTICO PET

El tereflalato de polietilen (PET) es un polímero lineal termoplástico obtenido por policondensación del ácido tereftáli-co adicionado con etilenglicol. Pertenece al grupo de materiales sintéticos deno-minados poliésteres. Proviene de recur-sos no renovables como lo es el petróleo, pero cabe destacar que es totalmente reciclable. Algunas propiedades que lo hacen interesante para la industria de la construcción son: su impermeabilidad, gran resistencia al desgaste y corrosión, bajo peso específico, gran resistencia a los esfuerzos permanentes, rigidez, re-sistencia química y térmica.

A diario podemos hallarlo en envases o productos que contengan la siguiente nomenclatura:

Problemas una vez desechado

La basura es uno de los principales pro-blemas ecológicos del presente siglo, y las botellas PET representan el envase número uno a nivel mundial; es a partir de la acumulación cuando comienzan los problemas ecológicos, ya que los ba-sureros se convierten en focos perma-nentes de contaminación. En la Argen-tina, cada año se consumen 175 botellas por habitante.

A continuación, las problemáticas que este polímero ocasiona al desecharlo co-tidianamente como basura:

� Medioambientales: si bien se conside-ra inerte para el suelo, es nocivo para quienes viven en él; afecta a la fauna, ya que muchos animales, principal-mente marinos, confunden el PET con alimento y terminan por ingerirlo, lo cual produce su muerte.

� Degradación: su degradación natural se alcanza en el orden de los 500 a 1.000 años.

� Urbano: no agradable visualmente con la arquitectura de la ciudad, ocasio-nando una perspectiva de desorden y contaminación. Tapa las bocas de tor-menta y desagües de la ciudad. Una vez en el relleno sanitario, la compac-tación es difícil, las botellas con tapa retoman su forma original.

� Energético: provienen del petróleo y son no renovables. Si no es reciclado, el gasto en fabricarlo se pierde en su totalidad. Además, ocupa grandes vo-lúmenes en rellenos sanitarios, por lo que es necesario mover gran maqui-naria para compactarlo.

� Estético: altera la continuidad paisajís-tica natural.

Cerrar el circuito

Los envases de botellas y demás plás-ticos deberían cerrar su ciclo de vida de FIGURA2 /

http://es.wikipedia.org/wiki/Sint%C3%A9tico

http://es.wikipedia.org/wiki/Poli%C3%A9ster



una manera sustentable. Actualmente, en Bahía Blanca y en la mayoría de las ciu-dades del país este circuito no culmina de tal forma, sino que los envases una vez desechados terminan en un basure-ro, en las calles de la ciudad, incinerados, o en el mejor de los casos en un relleno sanitario, donde ocupan gran volumen y muchas veces no pueden compactarse. Para lograr generar un ciclo cerrado para este tipo de productos, debe existir una industria de reciclado que vuelva a utili-zar los envases como su materia prima, generando valor agregado, más trabajo y, de esta forma, añadir un eslabón más en la cadena de mercado. Aplicando esta idea, podemos pasar de una organización lineal de consumismo, donde se fabrica, consume y desecha plástico a una orga-nización que se retroalimenta a sí misma, donde se fabrica, consume, recicla y reu-tiliza el plástico para una nueva finalidad.

Su proceso de triturado

Es muy simple su triturado para reutili-zarlo como agregado, solo se debe contar con una máquina trituradora (véase Ane-xo III). Allí se introduce en una tolva y, por medio de un proceso mecánico, es tritu-rado en escamas de entre 3 y 6 mm de espesor. No requiere lavado exhaustivo, ni quitar etiquetas. En la siguiente imagen puede observarse una muestra de bote-llas procesadas.

INTRODUCCIÓN TEÓRICA SOBRE DISEÑO DE MEZCLAS Y DOSIFICACIONES DE HORMIGÓN

La dosificación de hormigones tiene por objeto conocer la cantidad, en peso o vo-lumen, en que hay que mezclar los distin-tos componentes del mismo, para obte-ner mezclas y hormigones que reúnan las características y propiedades como son: trabajabilidad, resultados económicos, resistencia suficiente y durabilidad. Di-chas propiedades, tanto en estado fresco como en estado endurecido, las especifi-ca el reglamento CIRSOC6 201-2005. Este reglamento también establece que la de-terminación de la composición y propor-ciones de los materiales del hormigón se debe realizar de acuerdo con uno de los siguientes procedimientos:

6 CIRSOC: Centro de Investigación de los Reglamen-tos Nacionales de Seguridad para las Obras Civiles.

a. Racional: mediante un estudio previo de las constantes físicas y mecánicas de todos los componentes, se obtienen volúmenes absolutos generalmente

para reproducir 1m3 de material.

b. Semiempírico: cuenta con un aporte teórico básico y una fase experimental.

c. Empírico: basado en proporciones re-cetarias (por ej. 1:3:3 donde una parte es de cemento, 3 de arena y 3 de agre-gado grueso).

Es necesario tener un mínimo conoci-miento, como el que se detalla en los si-guientes ítems, para poder comprender luego las conclusiones de laboratorio.

� La adecuada relación agua-cemento es fundamental, ya que es responsa-ble de la resistencia final de los mate-riales, cuanto menor sea esta relación, mayores valores de resistencia final se obtienen, pero también menor trabaja-bilidad en estado fresco.

� A mayor densidad o peso específico de una mezcla de hormigón, aumentará la resistencia frente a las solicitaciones de carga que se exponga el material desarrollado. Por el contrario, a menor densidad, la tendencia es disminuir la resistencia final.

� El agua de amasado que se utilice debe cumplir la norma IRAM7 1601, en ge-neral estar limpia y libre de sustancias

7 IRAM: Instituto Argentino de Normalización y cer-tificación.

que puedan dañar al hormigón o al ace-ro de las armaduras, como por ejemplo, materia orgánica, sulfatos o cloruros. El agua potable es apta.

� Los áridos deben estar libres de partí-culas nocivas (sustancias que atravie-sen el tamiz IRAM 75 micrones, mate-rias carbonosas, arcillas, etcétera).

� Curado: es mantener o proveer el agua de hidratación para el hormigón endu-recido durante ciertos días posteriores al amasado; es indispensable, ya que parte del agua se evapora cuando aún la partícula de cemento está en etapa de reacción química, lo que conlleva a menores resistencias finales o fisura-ciones por contracción.

AHORRO DE MATERIALES Y AGUA

La industria de la construcción es respon-sable del 13,6% del total de agua consu-mida en el mundo8. Sabiendo este dato, es responsabilidad de quienes se desem-peñan en esta actividad hallar métodos y prácticas de eficiencia en el consumo del recurso hídrico. En el caso de las dosifica-ciones desarrolladas en el laboratorio, se tuvo en cuenta este factor y se obtuvo una reducción considerable de agua al incorpo-rar PET. Esto es por reemplazar en forma directa cierta cantidad de volumen de los

8 Dato según (EIA) Environmental Information Admi-nistration americana – USA.

FIGURA 3 / Peso promedio por botella: 55 gms.Peso específico: 400-450 kg/m3.



materiales con plástico, entonces se aho-rra en proporción sobre cada otro material

componente (cemento, áridos, etc.), inclu-yendo volúmenes considerables de agua.

FUNDAMENTACIÓN PRÁCTICA

Desarrollo de Materiales con Incorporación de Plástico Pet en Laboratorio:

Para la fabricación de materiales ecoló-gicos de PET, deben realizarse estudios teóricos previos sobre las características del mismo, ya que se trata de un agregado

TABLA 1 /

MaterialVolumen

para la mezcla

PET respecto Ag. Grueso

Ahorro material

Precio por m3 ($) Ahorro ($)

Botellas recicladas

por m2

Ag. Grueso 4000cm3

122%1095,50 cm3 396 0,434

244

Ag. Fino 10000 cm3 2738,76 cm3 200 0,55

PET 4875 cm3PET respecto

el total – 176 a200 - 0,86 Cemento 2000 cm3

21,5%547,75 cm3 1580 0,865

Agua 1800 cm3 492,97 cm3* 2,03 0,001Totales – – 4875 cm3 – 0,99

FIGURA 4 / Dosificación para bloque ecológico.

* Nótese un ahorro de casi medio litro de agua por bloque y 1 peso aprox. en materia prima, una cifra significativa si se producen en forma industrial.

no convencional. Luego se procedió con la elaboración de probetas estandariza-das según las normativas IRAM corres-pondientes a cada material, con el fin de evaluar la aptitud de los mismos para la industria de la construcción. Se realiza-ron ensayos de consistencia en Cono de Abrams (IRAM 1536) y ensayos destruc-tivos de resistencia a compresión por ser la principal solicitación de carga. Este pe-ríodo de pruebas duró entre tres y cuatro

meses; estudios de carácter más avan-zados llevarían años de investigación, pero aun así, es posible concluir sobre el comportamiento de los dosajes y mate-riales realizados en el laboratorio.

LISTADO DE MATERIALES DESARROLLADOS

� Adoquines (pavimento articulado) � Ladrillo � Bloques � Hormigón H°179 � Tope de estacionamiento � Viga � Banco ecológico para espacios públicos. � Garita para colectivos ecológica

ADOQUINES PARA PAVIMENTO ARTICULADO

Requisitos a cumplir según Norma IRAM 11656.

Medidas nominales: 22,5 cm. x 11,25 cm. x 8 cm.

Materia prima necesaria:

� Piedra partida 3-9 � Arena 0-6 (pasa tamiz N°4) � Arena para mezclas de hormigón � Cemento portland normal � PET (pasa tamiz 3/8”)

9 H°17 indica una resistencia de 170kg/cm2 a una edad de maduración de 28 días.

� Agua (potable libre de materia orgánica)

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

010 20 30 40

% σ

Mpa

% Pet incorporado

TABLA 1 / RESISTENCIA σ VS. PET INCORPORADO

14 días de maduración 28 días de maduración

Resultados de laboratorio: Se procedió con el cálculo de una dosificación racional (Método “Ing. G. Balado”) con ensayos de compresión según norma IRAM 1546, los mismos fueron de carácter comparativo, ya que no se tienen antecedentes biblio-gráficos, es decir, ensayos a este tipo de materiales son aún en la Argentina mate-ria de investigación. Se realizaron prue-bas a 14 y 28 días de maduración, con una dosificación inicial realizada de antemano para un hormigón con una capacidad de 350 kg/cm2, luego se fue graduando la incorporación de plástico PET desde un 20% hasta un 40% en reemplazo de los áridos utilizados, hasta obtener resulta-dos satisfactorios a los requerimientos de un adoquín de este tipo. Se observó que a medida que se le incorpora mayor canti-



dad de plástico molido va disminuyendo la densidad del adoquín en estado seco. Este resultado es lógico, ya que el plástico que se incorpora a la mezcla posee una densi-dad menor que los materiales a los cuales está reemplazando, por lo tanto a medida que se adiciona más PET vamos a contar con adoquines cada vez más livianos y de menor resistencia final. También se obser-vó que la relación “incorporación de plásti-co vs. Resistencia final” no sigue un patrón lineal. El curado tanto de este y de todos los productos desarrollados, se realizo con nylon a 28 días y verificando periódica-mente las condiciones de humedad. Por último se concluyó como recomendación la incorporación del 20% de PET.

Dato particular: Se reciclan aprox. 117 bo-tellas por metro cuadrado. La peatonal centro de Bahía Blanca fue pavimentada con adoquines, si se hubiese utilizado la dosificación con incorporación de PET se habrían reciclado 200.000 botellas PET.

LADRILLO PET

Requisitos a cumplir según Norma IRAM 11556.

Se trata de un elemento constructivo prefabricado no portante.

Medidas nominales: 5,5 cm x 12,5 cm x 26,2 cm.

Materia prima necesaria: Pet triturado, cemento portland normal, arena, agua.

Desarrollado por un método empírico, el 81% de este ladrillo ecológico está com-puesto solo de arena y PET. Obtuvo una resistencia a la compresión que supera la exigencia de la norma. Para mejorar la adherencia al mortero, se diseñó con ori-ficios cuadrados rehundidos.

La ventaja de este producto respecto del ladrillo convencional de arcilla (de color rojizo), es que su producción no necesita cocción y no desertifica el suelo. Las la-drilleras tradicionales desertifican las zo-nas aledañas a las ciudades, ya que con-sumen la capa fértil de humus del suelo (recurso no renovable) y necesitan de gran cantidad de madera para sus hornos.

FIGURA 5 /

FIGURA 6 /

FIGURA 7 /

FIGURA 8 / Planta.

BLOQUE CON INCORPORACIÓN DE PET

Norma a consultar: IRAM 11561, 11556

Materia prima necesaria:

� Piedra partida 3-9

� Arena 0-6 (pasa tamiz N°4)

� Cemento portland normal

� PET (pasa tamiz 3/8”)

� Agua (potable libre de materia orgánica)

Medidas nominales: alto 20cm, longitud 40cm, espesor 20 cm.

Relación general: 1:5:2 (cemento, arena, piedra).

Relación agua/cemento: entre 0,60 y 0,75.

Método: empírico.

Apariencia: los 4.875 cm3 de PET incorporados son prácticamente imperceptibles.

Propuesta: el bloque de hormigón es un material por excelencia para la cons-trucción de viviendas de bajo costo, por lo cual es una buena opción para una vi-vienda social o para una familia de bajos recursos con aspiraciones a una primer vivienda propia. Se propone una vivienda unifamiliar de 40 m2 construida de blo-ques o ladrillos ecológicos de PET.

Dato:

Construir esta vivienda a partir de los blo-ques ecológicos de PET, significa un reci-clado de 13.010 botellas.

Fuente: “Ladrillos de plástico reciclado” – Una propuesta ecoló-gica para la vivienda social.



HORMIGÓN H°17

Esta dosificación se realizó mediante cálculo racional y ensayando, posterior-mente, probetas en el laboratorio, some-tiéndolas hasta la tensión de rotura. Se concluyó como posible incorporar hasta 10% en agregado grueso de plástico PET, sin resignar en demasía las característi-cas de resistencia finales.

Normas a consultar: IRAM (1524, 1536, 1541, 1546, 1553, 1666).

Aplicación: veredas de tránsito liviano, losas alivianadas, canchas de fútbol, ma-teriales no estructurales, etcétera.

Para una cancha de fútbol 5, con medidas de 20 m. x 40 m, se reciclarían 40.580 botellas PET.

TOPE DE ESTACIONAMIENTO

Este material surge de una petición de una importante cadena de supermercados nacional, que dio cuenta de los productos que se estaban elaborando para el presen-te proyecto. El material es de interés para esta compañía, ya que se corresponde con

BANCO PARA ESPACIOS VERDES

Este prototipo se ideó para su eventual aplicación por parte del municipio en los espacios verdes de la ciudad; su dosaje incorpora nada menos que 200 botellas por unidad.

Elaboración en laboratorio:

Se realizó una viga para diversas aplicacio-nes estructurales. Su dosaje fue calculado por métodos racionales y luego llevado a la práctica en el laboratorio. Sus medidas ex-perimentales son de 1,10 m x 0,20 m x 0,10 m, y es posible reciclar 946 botellas por m³ de material.

PROTOTIPO DE GARITA (10% PET) PARA COLECTIVOS (MODELO 3D)

Por último, se diseñó una garita de colec-tivos ecológica, con una incorporación de 10% PET. Este es otro producto pensado para la comunidad en general y aplicación por parte del municipio local.

PRESUPUESTO GENERAL10

El siguiente presupuesto refiere a las ma-quinarias e instalaciones de la planta de prefabricados ecológicos y contempla la opción de utilizar las instalaciones exis-tentes que posee el municipio o bien co-menzar el emprendimiento desde cero.

10 Precios referenciales de distintos proveedores y/o fuentes, con posibilidad de variantes en el tiempo.

FIGURA 9 / Probetas ensayadas.

FIGURA 10 /

FIGURA 11 /

FIGURA 12 /

los principios institucionales de la misma, los cuales son de pregonar por la susten-tabilidad y aportar dando el ejemplo para promover consciencia ecológica. La incor-poración de PET en este producto significa un reciclado de 3 botellas por unidad.

FIGURA 13 /



EXTENSIONES DEL PROYECTO

� Complementación con puntos verdes en escuelas y universidades locales de Bahía Blanca, recolectando el plástico previamente separado en los corres-pondientes cestos.

� Investigación minuciosa de todas las variantes que surgen al introducir PET y experimentación con más tipos de polímeros a la dosificación de mezclas.

� Planes sociales de reciclado.

� Nuevas variantes de diseño y geome-tría de los productos finales.

CONCLUSIÓN

Es posible recuperar plástico PET pos-consumo y reutilizarlo como agregado en materiales de construcción. La recu-peración es económica si se cuenta con la maquinaria adecuada y se genera un circuito de producción y mercado. Dicho circuito promovería hábitos saludables y contribuiría con el incentivo a separar re-siduos PET desde los hogares, para luego procesarlos y reutilizarlos en la planta de prefabricados ecológicos. Se provocaría un impacto significativo en el medioam-biente al eliminar parcialmente residuos contaminantes PET y cerrar su ciclo de vida de forma sustentable. Brindaría tra-bajo, inserción y oportunidad de desa-rrollo a las personas que actualmente se dedican al recupero de residuos urbanos.

Detalle Precio

Trituradora pet 7 HP $ 25.000,00

Compactadora/enfardadora $ 33.000,00

Bloquera, adoquinera semiautomatica $ 43.750,00

Hormigonera 200 lts. $ 7.029,00

Autelevador – Zamping $ 150.000,00

Camión Iveco Daily $ 320.000,00

Ladrillera ponedora manual $ 17.000,00

Camara insonora 2,5 m x 4 m $ 38.000,00

Herramientas varias $ 15.000,00

TOTAL (utilizando instalaciones existentes) $ 648.779,00

Terreno en parque industrial $4.000.000,00

Galpón chapa galvanizada 20 m x 40 m $2.400.000,00

Báscula industrial para camiones $ 207.000,00

Oficina 5 m x 6 m $ 180.000,00

Sanitario para oficina 2 m x 1,40 m $ 18.500,00

Sanitario para damas 2,20 m x 4 m $ 57.000,00

Sanitario para caballeros 2,20 m x 4 m $ 57.000,00

TOTAL (Predio en parque industrial)

$ 7.568.279,00

ANEXO I

Modelo 3D general de la planta de materiales

1. Acceso 2. Estacionamiento 3. Galpón de trabajo 4. Oficina 5. Sanitario oficina

6. Sanitarios personal 7. Báscula para camiones 8. Proveedor de pet 9. Acopio de áridos 10. Sector de compactado

11. Acopio de pet 12. Productos terminados 13. Exhibición de productos 14. Salida

1

8

2

93

10

4

11

5

12 6

13

7

14



ANEXO II

Modelo 3D interno de la planta de materiales

Fuente: “Ladrillos de plástico reciclado” – Una propuesta ecológica para la vivienda social. 1. Acceso a galpón 2. A oficina 3. A sanitarios 4. Herrería 5. Sector de hormigonado

6. Operario 7. Moldes para prefabricados 8. Trituradora pet 9. Camara insonora 10. Autoelevador

11. Acopio de cemento 12. Bloquera / Adoquinera 13. Producción de bloques

182

9 3

10

4115

12

6

13

7


Humberto Balzano y otros (2012), “Ese ma-terial llamado Hormigón”, Asociación Ar-gentina de Tecnología del Hormigón, Edi-torial N. Maldonado.

Ing. Agustín Catiarena (1994), “Curso de Tec-nología del Hormigón”, Asociación Argen-tina de Tecnología del Hormigón, 3° edición.

Arq. Horacio Berretta (2008), “Ladrillos de plástico reciclado”, una propuesta eco-lógica para la vivienda social, 2° edición, Editorial Nobuko.

Dimensiones de Máquina Moledora:

Base: 100 cm x 100 cm abulonada al piso y con tacos de goma “antivibratorios”Altura: 180 cmDiseño y Fabricación: Ing. Electro Mecánico David Buthet

ANEXO III

Detalle de la máquina trituradora de PET

Juan F. García Balado (1982), “Método para la Dosificación de Hormigones”, Publica-ciones Técnicas del Instituto del Cemento Argentino.

Neville A. M. (1999), “Tecnología del Concre-to”, 1° edición, Instituto Mexicano del Ce-mento y del Concreto, A. C.

Autores varios (2004), “Hormigones espe-ciales”, Asociación Argentina de Tecno-logía del Hormigón, 1°edición, Edgardo F. Irassar.


El presente proyecto apunta a resolver las patologías de las construcciones existentes de Tolar Grande, debidas prin-cipalmente a las grandes concentraciones de sal en aguas

superficiales y en el suelo, proponiendo soluciones constructivas prácticas para la renovación, ampliación o ejecución integral de edi-ficios, teniendo en cuenta, además, las grandes amplitudes térmi-cas que existen en la zona.

Dicha propuesta pretende complementar el uso de materiales tra-dicionales de la región, como ser el adobe y la piedra, con algunos otros industrializados, que permitan desarrollar un sistema integral con tecnologías apropiadas y apropiables.

Se busca también recuperar los conocimientos prácticos sobre la elaboración y uso del adobe a través de la capacitación a los inte-grantes de la comunidad, contribuyendo a generar fuentes de tra-bajo con miras al desarrollo de actividades diversas y evitar así la migración de sus habitantes.

Áreas de concentración

Tolar Grande es una pequeña localidad de la provincia de Salta, ubi-cada en el departamento de los Andes, en plena Puna salteña, a 3.500 mts y a 380 kilómetros de la capital provincial.

Su clima es frío y su geografía, árida desértica, con temperaturas mínimas en invierno de hasta 15º bajo cero, y en verano más cálido, con máximas de 25º y mínimas por debajo de los 0º.

AUTORA Valeria Ivana Miranda

ORIENTADOR Virgilio Andrés Pereyra Universidad Católica de Salta


Tolar GrandeDepartamento:

Extensión: Habitantes: Producción:

Los Andes 13.785 Km2

148 Minería

Tolar Grande

Paraguay

Brasil

ChileAsunción

Antofagasta

Salta

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



INTRODUCCIÓN

En distintos lugares de la inmensa Puna salteña, habitan pequeños núcleos hu-manos, la mayoría de ellos descendientes de la comunidad aborigen coya, quienes durante siglos han venido luchando y so-breponiéndose a las rigurosas condicio-nes climáticas y geográficas propias de la zona, construyendo sus viviendas con sus propias manos utilizando los mate-riales que podían encontrar en el propio lugar o parajes cercanos, como arcilla, arena, paja, agua, piedra, madera, entre otros. Las viviendas así construidas go-zaban de una saludable fortaleza, seguri-dad y perdurabilidad en el tiempo.

Estos conglomerados humanos se fue-ron alejando de la zona en busca de nue-vas perspectivas sociales, lo que llevó a la falta de transmisión generacional de la fabricación y posterior construcción con adobe que, prácticamente, se fue per-

Esta localidad de la Puna salteña, ha cobrado notoriedad reciente-mente por ser el pueblo argentino más cercano al volcán Llullailla-co, donde fueron hallados los cuerpos de los “Niños de Llullaillaco”. Y porque además en sus cercanías existen “ojos de mar” (lagunas pequeñas, aunque profundas y muy saladas) donde se encuentran algunos de los pocos estromatolitos vivos de la actualidad en el mundo, ya que son los únicos conocidos en el planeta Tierra que vi-ven en alturas cercanas a los 4.000 metros, con un medioambiente muy semejante, quizás, al que originó los primeros seres vivos hace unos 3.500 millones de años.

A su vez, en esta geografía encontramos los volcanes Socompa (6.031 m); Arizano (5700 m) y Pocitos (5.020 m).

diendo en el tiempo, lo cual generó una gran diferencia en la calidad y solución constructiva respecto de las anteriores.

Por tal motivo, y a través de un estudio de campo realizado en la zona, el proyec-to busca retomar las antiguas técnicas de construcción, complementándolas con soluciones actuales, dando como resul-tado la revalorización de la edificación con tierra cruda, realizando un aporte creativo, innovador y práctico.

Todas estas características encontradas en una misma propuesta constructiva, buscan ser apropiadas y apropiables no solo para Tolar Grande, sino también para toda la región de la Puna.

También hacer tomar conciencia y fo-mentar el respeto por el medioambiente, mejorar la calidad de vida de los lugare-ños y brindar lo mejor a la comunidad, a través de la arquitectura y la construcción que los identifica.

FIGURA 1 / Primeras viviendas de Tolar Grande. Fuente: autoría propia.

http://es.wikipedia.org/wiki/Llullaillaco_(volc%C3%A1n)

http://es.wikipedia.org/wiki/Llullaillaco_(volc%C3%A1n)

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

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



Esta cuestión del instinto primitivo se ob-serva en la conducta de muchos insec-tos y aves que utilizan la primera fase del adobe: la mezcla de arcilla con espartillo y el secado en medioambiente.

Antiquísimas construcciones abando-nadas y con todas las historias de los es-fuerzos, vientos, lluvias, nieve, terremo-tos, aún permanecen en pie.

La técnica

Para la ejecución de los adobes, en la re-gión, se acostumbra a excavar cerca de un metro para desechar el suelo orgánico. La tierra ahí se la desmenuza, dentro de la misma excavación, se la satura con agua durante unas 24 horas, luego se revuel-ve y se mezcla con paja picada. Se amasa con pie.

Estudio de campo

Se observó principalmente que hay dife-rentes tipologías de edificios: los cons-truidos principalmente con adobe y ma-dera, y los más recientes, con materiales industrializados “traídos de la ciudad”, los cuales por una mala elección y aplicación no resuelven totalmente las necesida-des funcionales, formales, constructivas que la comunidad demanda. Por otro lado, como punto común se encontró que am-bos presentan patologías constructivas similares, que se describirán más adelante.

A través de entrevistas personales con los lugareños, se recogió el profundo in-terés de ser capacitados para construir

sus propias viviendas, utilizando princi-palmente los materiales del lugar, por los cuales tienen preferencia.

De esta manera, las construcciones futu-ras resultarán más económicas, ya que la mayoría de los materiales a utilizar serán obtenidos del lugar:

� Arcilla: en el cerro Macón.

� Arena: en el Salar de Caipe.

� Paja: en el paraje Guanaqueros.

� Agua: a extraer mediante los distintos pozos ya existentes.

� Piedra: en la localidad de Taca Taca.

Además, se prevé incorporar algunos materiales industrializados elegidos con criterio técnico, apropiado para dar una solución integral. El traslado de estos ma-teriales desde la ciudad no presentará un problema, ya que en la actualidad se es-tán llevando otros similares.

Principales patologías de la arquitectura existente

Las causas del deterioro de este tipo de edificación son la mala ejecución de la cimentación y las partes componentes de los cerramientos, principalmente las terminaciones superficiales de los cerra-mientos horizontales y verticales exterio-res, inadecuada distribución de muros y tabiques, estructura portante, instalacio-nes embutidas y externas o simplemen-te el uso de materiales inadecuados. Esto lleva a que se produzca y observe proble-mas de humedad, fisuras superficiales,

pérdida de las propiedades de los mate-riales y de los elementos constructivos en general.

Se enfatiza la problemática ante la aplica-ción de técnicas inapropiadas, la falta de mantenimiento apropiado, muchas veces por desconocimiento de los moradores o ejecutantes.

Deterioro por la acción de los agentes climáticos

Tanto las precipitaciones como la hume-dad del suelo, son las responsables de las lesiones que se observan en los edificios con tierra cruda.

Ante la falta de un estado correcto de la cubierta del techo, el agua de lluvia puede atravesar la torta (cubierta de tierra), lle-gar a los otros componentes y penetrar por las cabezas de los muros, producien-do afecciones y deterioros a todos los materiales que encuentra a su paso. Esto se ve agravado por el efecto de los vien-tos, perjudicando no solo la cubierta, sino también los paramentos exteriores, ya que al golpear rompe y en presencia del agua, lava la superficie.

Otros agentes que hacen sentir sus efec-tos, son las diferencias térmicas naturales y las producidas en el exterior-interior, marcados y notables y con un porcentaje de humedad ambiente muy alto, los lleva a producir condensaciones superficiales y también internas en los componentes, con efecto tan importantes como el del lavado de la lluvia.

DESARROLLO

Hablemos sobre el adobe

Marco histórico

Es un suelo seco, con mínima humedad, mezclado con fibras naturales que pue-den ser vegetales o animales. General-mente, el suelo utilizado es el que contie-ne arcillas con la cohesión necesaria para ser moldeado.

Las fibras vegetales son los finos espar-tillos mezclados con estiércol. Antigua-mente se utilizaban las fibras animales; pelos o cerdas de vacunos o equinos.

El adobe, etimológicamente queda defi-nido tanto por la mezcla del barro con las fibras como por el moldeo, por su forma prismática.

Son ladrillos crudos, de barro amasado con agua y secado al aire… resultan eco-nómicos, secos y protectores contra el frio. “Manual del Ingeniero”, Hutte, Edito-rial Gili, página 1019.

El adobe es un material de proceso rever-sible. Se puede volver al estado plástico y ser remoldeado. Situación que no se presenta con el resto de los materiales. El adobe, en definitiva, es suelo con fibras.

El ser humano posee en sus códigos genéticos primitivos las órdenes y se-cuencias del uso del barro con las fibras naturales. Eso es innato. El moldeo y colocación en traba, ya es otra parte de un periodo de la Historia donde la inteli-gencia se encontraba más desarrollada.



La destrucción producida por la humedad ascendente por capilaridad es más lenta y puede pasar inadvertida y, como con-secuencia, los deterioros son más graves. Si el problema no se ataca en el momento de su inicio, resulta difícil su solución. El agua asciende invadiendo los componen-tes de la pared y en su recorrido alcanza a los elementos y materiales de los pisos.

La capilaridad se alimenta de aguas del suelo natural y de las aguas estancadas en sus proximidades o que deriven de salpi-caduras de aleros, goterones, y otros; de aquí que sea tan importante la adecuada nivelación de los pisos y el apropiado dre-naje de aguas de lluvia y de acequias.

A los problemas mencionados anterior-mente se debe agregar el ocasionado por las sales solubles contenidas en el agua, que reaccionan con la tierra y le quitan su originaria adherencia, transformándola en polvo que cae. Este fenómeno se pro-duce en la zona de equilibrio, concentrán-dose allí los deterioros hasta producir la destrucción del área.

Deterioro por otros agentes naturales

Las partículas que arrastran los vientos azotan el paramento del muro y suelen producir fisuras horizontales y disgrega-ción del material, adquiriendo este efecto mayor importancia cuando el edificio está en zona ventosa o cercano a arenales.

Otro elemento natural de destrucción de este tipo de construcciones es el te-rremoto que, al provocar movimientos

ondulatorios y fuerzas horizontales a una estructura destinada a recibir cargas ver-ticales, puede producir su deformación y destrucción. No obstante esto, la quincha, el adobe y la tapia, de mayor resistencia, han verificado comportamientos, en mu-chos casos, mejores que el propio hormi-gón, en ocasión de sismos.

Los daños que producen los terremotos son asentamientos y agrietamientos, y las roturas principales se producen en las juntas con las estructuras secundarias, por ejemplo, en el apoyo del techo y en las proximidades de los dinteles.

Errores constructivos

Errores constructivos que afectan la cali-dad tecnológica de un edificio construido en tierra.

a. Los errores constructivos que afec-tan la calidad tecnológica de un edificio construido con tierra, aparecen cuando se desconocen u omiten las reglas bá-sicas de la buena construcción en tie-rra. Aquellos son:

� Elección de tierra y técnicas inade-cuadas para utilizarlas como elemen-tos constructivos básicos (adobes, tapias, bloques comprimidos y otros).

� Carencia de cimientos.

� Cimientos de poca profundidad y re-sistencia en los materiales empleados.

� Muros inestables por relación inco-rrecta entre ancho y alto.

� Muros construidos en distintas etapas

sin adecuada trabazón entre las partes.

� Falta de arriostramiento adecuado en-tre muros (viga “collar” en la parte su-perior) y contrafuertes en las esquinas.

� Dinteles con poco “vuelo” a los lados de las aberturas y carencia de trata-miento para aumentar la adherencia entre la madera y el barro.

� Carencia de aleros para la protección de muros y de canaletas y conductos verticales de desagües pluviales para evitar el “lavado” en la unión del muro con el cimiento o piso perimetral.

� Ventilaciones de locales canalizadas solo por puertas y ventanas, no rea-lizando las oquedades o “ventanas” a ras de zócalo para el intercambio térmico del aire interior-exterior.

� Mezcla de componentes constructi-vos de diferentes rigidez estructural que otorguen al muro diferente com-portamiento mecánico.

b. Además, se deben considerar las in-tervenciones incorrectas en la obra ya construida:

� Sellado de las instalaciones embutidas (eléctricas y sanitarias) con mezcla

reforzada con cemento. También se instalan caños que no son adecuados a las grandes amplitudes térmicas, lo cual provoca la rotura de los mismos.

� Inadvertencia de la posible necesi-dad de estabilización de adobes nue-vos con emulsiones asfálticas.

� Descuido o carencia del manteni-miento adecuado y constante de esta tecnología que tiende al des-gaste más rápidamente que otras.

� Toda alteración (desmonte de tabiques divisorios internos, aperturas o elimi-nación de vanos de puertas y venta-nas), tratamientos químicos consoli-dantes no aptos para la tierra, inducción de efectos climáticos y atmosféricos adversos a la conservación por error en el diseño de las protecciones, es-tructuras de H°A° -no posibles de sus-tituir- sin el adecuado contacto entre ambas caras de los materiales y con di-seño de secciones que concentran los esfuerzos en los ángulos de las piezas monolíticas y otras variaciones, que reduzcan el equilibrio, la continuidad y la adherencia del sistema construido.



PROCESO Y TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS

Cimientos

Los cimientos y los sobrecimientos, en principio, serán construidos mayoritaria-mente en piedra bola o similar, reforzada con una viga de fundación de HªAª, con un ancho variable de unos 25 a 50 cm, exis-tiendo una diferencia con respecto ancho del muro que se eleva sobre estos. Esta diferencia es variable en función de las dimensiones del adobe y del tipo de muro que se va a ejecutar. Es importante que esta diferencia quede del lado interior de

la habitación, permitiendo una continui-dad en la cara exterior del muro.

Una variable apropiada, en el caso don-de las napas freáticas se encuentran a niveles muy superficiales (0,80 m a 1,50 m) es confinar el cimiento en material impermeable, colocando polietileno de 200 micrones a lo largo de la excavación, sobresaliendo 30 cm a cada lado como mínimo. Una vez ejecutado el cimiento se dobla el polietileno cruzándolo sobre la parte superior, luego de esto se constru-ye el sobrecimiento con piedra y mortero.

Este procedimiento protege al muro y evita el deterioro del mismo por el acenso

de la humedad desde el suelo, y también por la acción del contenido salino.

La altura de los sobrecimientos es una cuestión fundamental para evitar futuras patologías en el muro de adobe.

El adobe

Es definido como una pieza o mampues-to de barro sin coser, una tecnofactura que se obtiene a partir de un conjunto de materias primas que atraviesan un de-terminado proceso de elaboración. Por su tamaño, puede ser identificado como bloque. En todos los casos es un módulo repetitivo, que a partir de la sucesiva uti-lización en el contexto de una técnica en particular genera una unidad. La fabrica-ción del adobe se desarrolla con la ayuda de moldes sencillos de madera, en don-de se dispone el mortero de tierra que se apisona ligeramente a mano.

El proceso de elaboración de las piezas requiere, en primera instancia, la realiza-ción del pastón. Este es preparado con tierra (arcilla), arena, agua y agregados de materia orgánica (paja).

La cantidad de mezcla a preparar depende de la cantidad de piezas que se pretenda elaborar, y es muy frecuente el agregado de paja en la elaboración de la misma.

Los adobes se cortan en el suelo y se busca una superficie lo más plana posible; según el molde a utilizar se puede producir de a uno o más bloques a la vez y se procede lle-nando el mismo con el barro ya preparado.

Es importante que antes de retirar el mol-de el barro sea apisonado con las manos y alisado con ayuda de abundante agua, para que el bloque tenga las caras lo mas planas y parejas posibles, lo cual es fundamental para su posterior utilización.

El secado de los adobes exige entre dos y tres semanas y puede hacerse direc-tamente al sol. Necesita una atmósfera bastante seca, a la falta de la cual la so-lidez del adobe puede quedar compro-metida. Es por esto que los constructo-res tienen muy presente la época del año para la elaboración de adobes, siendo recomendable su elaboración entre los meses de septiembre a marzo. Según re-latos de los constructores del pueblo, ya que en invierno el material “se quema”.

Las medidas recomendables son: 40x20x12 – 35x20x10

El mortero

Se realizará con barro y arena. El barro tendrá mayor cantidad de agua que la uti-lizada para la elaboración de los adobes, logrando así una ductilidad y adherencia correcta para el llenado de las juntas.

Dosificación: 50% arena y 50% barro.

Elevación de muros

Cerramiento exterior:

Cada hilada eleva la altura del muro entre los 15 y 20 cm, dependiendo de las dimen-siones de los adobes y del alto de la junta.

FIGURA 2 / Relevamiento fotográfico de algunas de las patologías encontradas en las viviendas de Tolar Grande.

Fuente: autoría propia.



(variable también entre los 2 y 5 centíme-tros). La colocación de los adobes se hace por hiladas, ubicando los bloques de ma-nera alternada entre una y otra para lograr una buena traba. El desplazamiento de los adobes entre hiladas que permite la traba-zón es de medio bloque, de modo tal que la junta de la hilada inferior quede en el cen-tro del bloque de la hilada siguiente.

La primera hilada de adobe requiere del ti-rado previo de los hilos desde las esquinas con plomadas para lograr el nivel uniforme de la construcción y determinar la posición exacta sobre el sobrecimiento. Por estas cuestiones es importante que el mortero de barro, colocado sobre el sobrecimiento para asentamiento de esta primera hilada conforme una superficie lo mas lisa posi-ble, esto es porque la falta de nivelación del muro puede provocar problemáticas en este, tanto en su proceso constructivo, como en el futuro de la construcción.

Inmediatamente después de la coloca-ción del mortero, se coloca el adobe con su cara lisa hacia abajo y la rugosa hacia arriba (siendo la cara rugosa la que per-maneció sobre el suelo durante el corta-do de los bloques y la lisa la que estuvo en contacto con el exterior)

En una jornada de trabajo no deben colo-carse más de 4 hiladas, y se debe esperar 24 hs para colocar la siguiente.

a. Capa interna del cerramiento exterior:

Placa de yeso sobre perfileria, con ais-lación térmico-acústica interna de lana

de vidrio. Esta solución simplifica el tendido de las instalaciones, y favorece además el mantenimiento de las mis-mas, ya que se pueden localizar senci-llamente los posibles problemas para resolverlos de una forma simple.

b. Cerramiento interior:

Tabique de placas de yeso sobre per-filería con doble acabado y aislación térmico-acústica. Otorga mayor flexi-bilidad de diseño y menores tiempos de construcción. Ideal para refacciones y simple mantenimiento.

Vanos y carpintería

Debido al clima y en función del aisla-miento térmico requerido, estas abertu-ras deberán ser pequeñas, pudiéndose definir para las ventanas medidas que van de los 50 x 30 cm a los 80 x 65 cm. Las mismas serán de (agregar) madera con hoja vidriera y postigón de protec-ción exterior, ambos de abrir.

En cuanto a las aberturas para puertas, se realizan vanos de hasta 2,05 x 0.80m. La carpintería sería de abrir tipo tablero y las puertas interiores, tipo placa, con marcos de madera. En la parte superior de los va-nos se colocarán dinteles de madera dura.

Estructuras resistentes y encadenados de hªaª

Se plantearán vigas resistentes a nivel su-perior para el apoyo de tirantería de made-ra con una medida mínima de 20 x 20 cm

y una armadura de 4 o 5 φ del 10, y las columnas resistentes con una sección mínima de 0,20 x 0,20 m y 4 φ del 12. Las vigas de fundación y arriostramiento de 20 x 20 cm y una armadura de 4 φ del 12. Todas las armaduras y secciones serán variables dependiendo del cálculo.

Revoque exterior

El revoque exterior será de tierra estabi-lizada con cemento y con malla galvani-zada hexagonal. Variante de revoque a la cal, con malla galvanizada e hidrófuga. La solución puede variar según la orienta-ción del paramento y el destino del edifi-cio. Los revoques pueden tener acabado superficial bolseado en una sola capa o de jaharro y enlucido a la cal con hidrófugo.

El espesor del revoque varía entre los 3 y 5 centímetros.

Estructura del techo

Techo con tirantería de madera, machim-bre, aislación térmica de lana de vidrio, y cubierto de chapa metálica. Se propone proyectar el techo 60 cm más hacia el ex-terior a manera de alero, para la protec-ción exterior, con caída libre o canaletas.

Cielorraso

Suspendido de placas de yeso, bajo bas-tidor de chapa doblada.

Piso

En el exterior será de hormigón cementicio, con acabado fratasado, variante con alisa-do cementicio sobre carpeta. Zócalo ce-menticio con hidrófugo, en tanto que el piso interior será de hormigón cementicio con acabado fratasado, variante con alisado cementicio o solado de baldosa cerámica.

PROPUESTA CONSTRUCTIVA EN DETALLE

13

11

12

6

87

9

10

5

6

2

4b

4a

1

3

Terreno natural

N.P.T.E.

N.P.T.I.

Relleno copactado

Plano de fundacion



Referencia de partes componentes:

1. Cimiento corrido escalonado de pie-dra bola o similar, con viga de encade-nado.

2. Capa externa del cerramiento vertical: mampostería de adobe (según tipolo-gía del lugar).

3. Capa interna del cerramiento vertical: placas de yeso sobre perfilería, con aislación térmico-acústica, interna de lana de vidrio.

4. Piso con todos sus componentes:

a. exterior de hormigón cementicio, con acabado fratasado, variante con alisado cementicio sobre carpeta. Zócalo cementicio con hidrófugo.

b. Interior de hormigón cementicio, con acabado fratasado, variante con alisado cementicio o solado de bal-dosas cerámicas, sobre carpeta de nivelación. Zócalo de madera.

5. Carpintería: ventana de madera con hoja vidriera y postigón de protección exterior, ambos de abrir.

6. Cerramiento interior, tabique de pla-cas de yeso sobre perfilería, con doble acabado con aislación térmico-acús-tica, interna de lana de vidrio.

7. Carpintería al exterior, puerta de abrir de tipo tablero de abrir. Interior de abrir tipo placa. En ambos casos los marcos también en madera.

8. Dintel de madera dura, tablón en va-nos de ventanas y puertas.

9. Viga superior resistente, para apoyo de tirantería de madera.

10. Techo con tirantería de madera, ma-chimbre, aislación térmica de lana de vidrio, y cubierta de chapa metálica.

11. Revoque exterior de tierra estabiliza-da con cemento, con malla galvaniza-da hexagonal. Variante de revoque a la cal, con malla galvanizada hexagonal e hidrófugo. La solución puede variar según la orientación del paramento y el destino del edificio. Los revoques pueden tener acabado superficial bolseado en una sola capa o de jaha-rro y enlucido a la cal, con hidrófugo.

12. Cielorraso suspendido de placas de yeso, bajo bastidor de chapa doblada.

13. Alero de protección exterior, con caída libre o canaleta.

CONCLUSIÓNEl proyecto surgió a raíz de la inquietud sobre por qué ya no se construían vi-viendas con las técnicas tradicionales en Tolar Grande. Una vez realizado el estu-dio de campo se llegó a la conclusión de que esto se debía principalmente a dos cuestiones: las patologías descriptas an-teriormente y, por otro lado, a un factor social no menos importante: la pérdida de trasmisión de los conocimientos cons-tructivos que se llevaba a cabo de gene-ración en generación.

No obstante, se detectó a través de las entrevistas realizadas la intención por

parte de la comunidad de no perder su identidad constructiva, y demostraron total predisposición para capacitarse e intervenir en la construcción de sus pro-pias viviendas.

El aporte del proyecto se basó en darles una solución constructiva que resulte práctica, no invasiva y totalmente apro-piable para la comunidad.

ANEXOS

FIGURA 3 / Vista panorámica de Tolar Grande / Fuente: autoría propia.

FIGURA 4 /Planta del pueblo / Fuente: Google Maps.



FIGURA 4 /Contraste de viviendas con materiales actuales y construcciones con adobe.

Datos meteorológicos del primer semestre de 2014 Estación Ubicada en el Salar Centenario – Departamento los Andes, Provincia de Salta

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio

Fecha Máxima (°C)

Mínima (°C) Fecha Máxima

(°C)Mínima

(°C) Fecha Máxima (°C)


(°C)Mínima



(°C)Mínima

(°C)

1 23,10 4,90 1 19,70 4,40 1 1 17,17 -7,67 1 13,22 -6,94 1 9,33 -12,33

2 23,50 4,50 2 21,30 5,60 2 2 19,61 -2,44 2 15,11 -8,56 2 11,22 -11,44

3 23,40 3,60 3 21,80 5,20 3 3 7,06 -0,28 3 15,83 -7,17 3 12,44 -12,50

4 21,90 5,60 4 23,10 7,80 4 4 4 15,61 -4,89 4 10,78 -1,00

5 22,40 3,40 5 21,30 6,70 5 5 5 14,50 -3,83 5 10,17 -2,83

6 21,90 6,40 6 20,00 4,80 6 6 6 15,39 -8,22 6

7 19,30 8,40 7 19,60 5,90 7 7 7 16,00 -8,39 7

8 20,50 2,60 8 22,10 7,40 8 8 8 16,22 -7,00 8

9 21,60 2,60 9 19,50 6,10 9 9 9 15,39 -8,22 9

10 24,00 2,60 10 17,90 4,10 10 10 10 14,06 -8,06 10

11 21,90 6,30 11 20,70 3,40 11 11 11 12,39 -9,00 11

12 22,10 3,20 12 20,20 4,70 12 12 12 10,56 -6,89 12

13 20,90 4,00 13 20,60 3,20 13 13 17,89 -5,67 13 10,44 -8,72 13

14 16,40 2,20 14 21,10 3,10 14 19,11 8,56 14 17,33 -5,61 14 11,17 -8,50 14

15 17,20 2,70 15 20,70 2,70 15 19,78 -2,17 15 17,61 -7,44 15 11,39 -9,56 15

16 18,90 3,80 16 19,20 0,00 16 19,94 0,89 16 16,83 -7,61 16 11,22 -12,17 16

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio

Fecha Máxima (°C)


(°C)Mínima



(°C)Mínima



(°C)Mínima

(°C)

17 17,00 3,60 17 19,20 1,70 17 20,83 -1,50 17 16,72 -8,06 17 11,28 -12,44 17

18 19,70 3,20 18 19,40 0,20 18 20,17 1,00 18 16,61 -5,06 18 13,44 -13,06 18

19 21,10 3,40 19 13,10 1,10 19 18,22 0,67 19 15,78 -4,33 19 15,06 -11,83 19

20 23,60 4,80 20 20 16,11 1,39 20 16,94 -8,00 20 13,33 -10,89 20

21 25,30 4,10 21 21 19,11 -2,61 21 16,72 -7,44 21 11,22 -5,89 21

22 24,00 7,70 22 22 20,11 -0,22 22 16,28 -6,44 22 3,44 -4,00 22

23 26,10 4,30 23 23 19,89 0,22 23 15,56 -5,83 23 6,56 -3,94 23

24 20,70 5,20 24 24 19,06 0,11 24 15,28 -6,00 24 4,94 -11,72 24

25 18,30 4,90 25 25 18,22 -2,22 25 14,39 -5,22 25 4,28 -12,94 25

26 20,00 5,40 26 26 17,56 -1,39 26 13,78 -5,78 26 9,72 -14,94 26

27 22,00 3,60 27 27 17,44 -3,72 27 13,56 -4,44 27 12,28 -12,28 27

28 20,50 1,90 28 28 16,44 -4,06 28 14,11 -5,67 28 11,67 -14,17 28

29 17,70 6,10 29 9,94 1,17 29 12,56 -5,00 29 10,39 -11,33 29

30 17,10 5,10 30 13,83 -2,61 30 8,39 -3,94 30 6,83 -6,78 30

31 16,40 6,10 31 15,00 -5,17 31 7,11 -9,50


CONTRAHIPÓTESIS: Ciencias de la Construc-ción. TOMO I. Jorge Bernal – Nobuko, 2009.

ARQUITECTURA EN TIERRA CRUDA. Rubén Osvaldo Chiappero , María Clara Supisiche – Nobuko, Buenos Aires, 2003.

PUNA Y ARQUITECTURA: Las formas locales de la construcción – Juan Eudes Quispe; coordinado por Jorge Tomasi y Carolina Ri-vet – 1era edición – Buenos Aires: CEDO-

DAL – Centro de documentación de Arte y Arquitectura Latinoamericana, 2011.

MANUAL DE CONSTRUCCIÓN EN ADOBE. Gas-tón Barrios L. – 2da edición, 1994.

DATOS METEOROLÓGICOS. Brindados por la estación minera ubicada en el Salar Cente-nario. Departamento de Los Andes, provin-cia de Salta.

Fuente: autoría propia.


Atenuar el efecto que genera el soporte edilicio que consti-tuye la ciudad cuando es despojada de los elementos natu-rales sobre los que es edificada, torna al espacio público en

un lugar fuertemente tensionado. Los nuevos espacios atenuan-tes que propone este trabajo colaboran con la disminución de esa tensión desde distintas aproximaciones. Son fosas de infiltración de agua de lluvia ubicadas en las veredas y terminadas a nivel del solado preferentemente vegetadas. Restablecen el ciclo hidrológi-co natural de la circulación atmosférica del agua reinsertándola en los acuíferos y, a la vez, mejorando su presencia termoreguladora como vapor. Su percepción es a escala peatonal y el beneficio es para los que la habitan la ciudad.

AUTOR Carlos Antonio Rodríguez

ORIENTADOR Fernando Damián Cerone Universidad Abierta Interamericana




INTRODUCCIÓN

Caminar por las veredas de la Ciudad de Buenos Aires durante los días de situacio-nes climáticas algo extremas es compren-der lo inhóspito que se hace el ambiente construido. Ya sea por el exceso de calor, percibido especialmente en esos movi-mientos de aire que vienen desde el pavi-mento recalentado, como sus lluvias to-rrenciales con sus anegamientos incluidos.

La ciudad se ha convertido en una gran mancha de concreto que ha cortado la conexión atmósfera-suelo, de forma tal, que los elementos equilibrantes de las si-tuaciones extremas se ven fuertemente disminuidos. Entre ellos, el vapor de agua como regulador térmico proveniente de suelos permeables con suficiente vege-tación, que además, por su parte cubren la superficie con su propia sombra, disminu-yendo drásticamente el albedo y por ende la radiación reflejada que hoy nos golpea desde los múltiples planos de reflexión que forman los parapetos de los edificios.

Una de las resultantes de esta interven-ción han sido las inundaciones debidas al cambio climático global y también al desa-rrollo urbano correspondiente a la misma.

Por esta razón, a recuperación del ciclo hidrológico del agua es el eje del desa-rrollo de esta propuesta, pero no su ob-jetivo principal, sino que más bien, este está vinculado a los efectos colaterales que surgen de esa recuperación. El ob-jetivo apunta a mejorar la calidad de vida

de los habitantes de esta ciudad a través de avances en las áreas referidas por los subindicadores sintéticos, ambiental y de espacios verdes, y sobre la compacidad corregida, todos determinantes del indi-cador de calidad del espacio público que menciona el Plan Urbano Ambiental de la Ciudad de Buenos Aires.

PROLEGÓMENOS

El Río de la Plata está experimentando un incremento de su nivel medio por el au-mento del nivel del mar, el cambio en la dirección de los vientos estacionales pre-dominantes y el incremento del caudal de los tributarios principales. También se está incrementando la frecuencia de las ondas de tormenta. (AIACC, 2005, pág. 1)1.

Estos resultados locales del calentamien-to global, causa principal del cambio climá-tico mundial, han generado un cambio de escenario en la Cuenca del Río de la Plata.

A esto se suma el efecto del desarrollo urbano de la ciudad, dado especialmen-te durante los últimos cincuenta años. Su resultante es el sobrecalentamiento del espacio urbano en relación con el área circundante no urbanizada. Esto fue de-nominado Isla Urbana de Calor (IUC) por Gordon Manley2 en 1958 y demostrado por el trazado de isotermas de la ciudad

1 AIACC: Assessment of Impact and Adaptation for Climate Change.2 Gordon Manley: (1902-1980) meteorólogo inglés.

sobrepuestas al plano de densidad de-mográfica en el que puede observarse su interrelación y concentricidad (de Schiler, Evans, & Katzschner, 2001, pág. 48).

Debido, por un lado, a la mayor producción de calor, propia de la intensa actividad hu-mana y por la materialidad y geometría edi-licia determinantes de una mayor absorción y conservación de energía solar acumulada y devuelta a la atmósfera durante la noche. Y por otro lado, a la eliminación de super-ficie absorbente y con ello de la cobertura vegetal que constituye el amortiguador fundamental del sistema. (Enviromental Protection Agency, 2008, págs. 7-12).

Es decir, el cambio climático global y el desarrollo urbano, son factores modifica-dores del régimen pluvial colaborando en la gestación de lluvias más intensas en la ciudad de Buenos Aires. (Camiloni, 2010)

La Ciudad de Buenos Aires ha decidido actuar sobre las causas de la IUC a través del Plan de Acción en materia de Cambio Climático (GCBA, 2009, pág.13).

Este considera medidas de mitigación vinculadas a la creación de nuevos es-pacios verdes, desarrollo de techos ver-des, e incremento del arbolado público. (GCBA, 2009, pág. 148).


Presentación de la propuesta

Los Nuevos Espacios Atenuantes (NEA) se encuadran dentro de las medidas de mitiga-ción mencionadas, como una alternativa in-tegradora de sistemas existentes pero que alcanza su propia individualidad.

Estos espacios estarían ubicados en las ve-redas, en la franja de alineamiento del arbo-lado público, cuyo eje longitudinal se ubica generalmente a un metro del cordón, con un ancho de hasta metro veinte. Figura 1.

Pueden ser adaptados a distintas posi-bilidades en función de la tipología de los suelos, del ancho de las veredas y de las interrupciones que encuentre.

Constan de una fosa perimetral separa-da del cordón, cubierta con vegetación o solado permeable. Ponen en contacto al suelo con la atmósfera permitiendo la ab-sorción del agua de lluvia así como también su devolución por evapotranspiración.

La cuenca receptora del agua de lluvia estaría constituida por los lotes que con-forman el espacio privado de la manzana. El agua sería interceptada en los albaña-les antes de su llegada a la cuneta.

Base teórica: consideraciones geológicas y geotécnicas

“El subsuelo de la llanura en la región del Área Metropolitana de Buenos Aires, está constituido por cuatro grandes depósitos



bución de los suelos según los datos del estudio geotécnico realizado por el Dr. Ri-moldi, registrados en la “Base de datos de Estudios Geotécnicos” entregados por el Servicio Geológico Minero Argentino: SE-GEMAR (Rimoldi H. V., 2001), se constató que la probabilidad de encontrar suelos aptos para infiltrar en la terraza alta sea mayor a los dos tercios.

FIGURA 2 / Mapa topográfico de la CABA.

Componentes del sistema

Todo el sistema comienza con una cuen-ca o área de captación del agua de lluvia, la cual es conducida hacia las unidades de limpieza donde es purificada y entrega-da al suelo. Los excedentes pasan hacia la cuneta y son recibidos por el sistema tradicional. Figura 3.

Cuenca: corresponde a la manzana entera con sus lotes como áreas elementales de captación. Esto es ventajoso porque se toma el agua en su lugar de percepción, se manejan menores volúmenes, el agua es significativamente más limpia que la de la calle, se aprovecha el mismo lugar, se logra una mejor percepción vecinal.

Albañales: son interrumpidos al ingresar a la fosa descargando, primeramente, a un tanque de tratamiento del agua.

Trinchera o fosa: una sección de 1,20 m de ancho por una profundidad de hasta 2.00 m rellena con arena gruesa bien gra-duada, que posee una porosidad efectiva o útil de hasta el 35%. Los taludes quedan estabilizados por el material de relleno y sedimentarios, que se asientan sobre el

antiguo basamento cristalino. [Principal-mente granito]” (Nabel, 2010).

Los sedimentos pampeanos son los más superficiales, de origen eólico y de estruc-tura migajosa, más permeable. Componen el Acuífero Pampeano que se recarga por infiltración directa de la lluvia, que a su vez va a constituir la fuente de abastecimiento del Acuífero Puelche mediante el proceso de filtración vertical descendente. Con-forman la llamada terraza alta, constituida topográficamente por dos grandes lomas

divididas por el arroyo Maldonado, sobre las que se asienta mayormente la Ciudad de Buenos Aires (Auge, 2004, págs. 3-9).

Los suelos de laderas y lomas de altura intermedia, son argiudoles típicos. Son húmedos-arcillosos, con una permeabili-dad entre moderadamente lenta a lenta, mientras que en la terraza baja, o sea, la planicie estuárica del Río de la Plata y la llanura de inundación del Riachuelo, solo disponen de permeabilidades lentas y muy lentas (Morrás, y otros, 2010).Por otro lado, habiendo analizado la distri-

FIGURA 1 / Manzana teórica con fosas.

Fuente: Rimoldi, H. V. (2001).

FIGURA 3 / Esquema simplificado de la propuesta para suelos aptos.

Cuenca Conducción

Limpieza

Entrega

Exceso



por un coronamiento superior de hormi-gón armado de no menos de 0.25 m de altura bajo nivel del solado.

La Figura 4 muestra el corte de la fosa con el esquema geometrizado de la mancha de humedad en avance. La arena permi-te distribuir el agua en toda la superficie de contacto con el suelo poniéndola a su alcance.Tanque de tratamiento del agua: ubicado dentro de la trinchera, su función es separar del agua las partículas en sus-pensión y objetos flotantes.

CalleCubierta

LF coronamiento vereda

Medio de retención y distribución

Sección húmedaequivalente en suelo

frente de avance de la infiltración

FIGURA 4 / Fosa de infiltración básica, corte transversal.

El paso de estos colmataría los poros del suelo y anularía la infiltración, además de estar asociadas a sustancias contami-nantes adosadas a ellas (anhídridos de azufre, nitrógeno, cloro, etc.) que migra-rían hacia el acuífero.

“Actualmente, los separadores hidrodi-námicos avanzados por efecto de vórtice (AVS) constituyen una probada tecnología

con una marcada trayectoria en el mejo-ramiento de la calidad de agua urbana” (Andoh, Hides, & Saul, 2002).

En el video realizado por Hydrowebcast’s channel, ubicado en https://www.youtu-be.com/watch?v=IVnvknpizfM(2010), se muestran susesivas secuencias, Figura 5, donde puede verse el proceso de separa-ción completo.

Es suministrado un chorro de agua con partículas por la izquierda generando la circulación helicoidal descendente, has-ta llegar al plato invertido, allí cambia de sentido y produce la floculación de partí-culas que se depositan en el fondo. Tam-bién puede observarse la estabilidad del flujo en la zona de sedimentación, tal que no existe recirculación del precipitado ni durante ni al final del proceso.

Seguido a la figura mencionada se da el ejemplo de un separador en escala real semejante, al anterior, desarrollado por Hydro Internactional®, con licencia LEED (Hidro International Stormwater, 2009), de uso actual en paises de Europa, Esta-dos Unidos, Méjico, y otros, en cuencas mayores a dos hectáreas.

Downstream Defender®: La geometría de los componentes internos marca la di-ferencia en su performance (Hydro Inter-national, 2009), Figura 6.

El flujo rotacional estable reduce la turbu-lencia y permite una sedimentación más eficiente con menor pérdida de carga. El flujo tridimensional es ordenado por el

plato invertido y el cono proyectado. Estos anulan el “cortocircuito” ingreso–egreso y alargan el recorrido aumentando el tiem-po de sedimentación, lo que requiere un tamaño de artefacto de menor dimensión.

Cono y rampa perimetral separan el se-dimento de los flujos, impidiendo la con-taminación secundaria por recirculado de precipitados.

La tapa posee una sobretapa que permite su limpieza, una o dos veces al año, por mangueras de succión. Todo el kit es ex-traíble desde arriba.

Cubierta: sobre esta comienza el tapiz vegetado o un sistema sólido permea-ble alternativo. En ambos casos el sus-trato inferior consta de una membrana

Fuente: Hydrowebcast’s channel (2010).FIGURA 5 / Separador hidrodinámico de vórti-ce avanzado (AVS) en acción.

FIGURA 6 / Downstream Defender®.

Salida

Plato invertido

Entrada tangencial

Cono proyectado

Inversión de flujos

Flujo de trayectoria

prestablecida

SedimentoFuente: Hydro International

geotextil perforada, que mantiene la co-nexión atmosférica; encima, una capa de arena seguida por una malla biodegrada-



ble de 20 mm de espesor que estructura el suelo con las raíces. Sobre esta se apo-ya el compost o capa de crecimiento que recibe al pasto.

La opción seca, como lo muestra la Figura 7, es semejante en cuanto a los requeri-mientos de permeabilidad, pero no lleva

compost ni membrana biodegradable. Esta alternativa permite no interrumpir las fosas por cuestiones de acceso a los edificios y lugares de circulación que re-quiera atravesar la vereda o bien, cuando esta sea muy angosta.

FIGURA 9 / Ejemplos de distintas terminaciones de cubiertas secas. De izquierda a derecha: bloques con calce, mallas plásticas, bloques auto-trabados, solado con pendiente a colector, baldosones de esquinas abiertas.

FIGURA 8 / Cubierta de fosa de infiltración. Parte vegetada y parte con bloques.

Cesped

Tierra

Arena

Membrana

Grava

Malla

Bloques

Cubierta

Material de relleno

Articulación

Implantación

Debido a la gran capacidad de separación de los sistemas de vórtice, es posible agrupar las salidas pluviales de varios lo-tes, purificar el agua y luego enviarla a las fosas de infiltración.

Para esto es necesario crear tres circuitos:

1. Un circuito de recolección mediante bocas de lluvia, que interrumpen la sa-lida a la calle. Allí, por caída simple a un condutal transverso inferior y paralelo

a la línea oficial de frentes se lleva el agua al separador hidrodinámico.

2. Un circuito de distribución del agua pu-rificada dentro de las fosas de infiltra-ción, mediante caño cribado, asentado sobre cama de grava.

3. Un circuito de derivación representado por los albañales originales, interrumpi-dos por la boca de lluvia, que al momen-to de la saturación se activan por simple nivelación del agua dentro de aquella.

FIGURA 9 / Corte vista esquemático de AVS en uso colectivo.

Circulación: ingreso por boca de lluvia (1), acceso a colector transversal (2), intro-ducción en AVS (3), sedimentación (4), salida hacia trinchera (5), salida alternativa por saturación del sistema (6), cordón-cuneta (7).

Boca de lluvia

Coronamiento

Sedimento

Caja de derivación

Salida a infiltración

Colector

Entrada

Vereda

Derivación por saturación1

6

2

3

4

5

FIGURA 10 / Planta y corte vista parcial de vereda con el sistema completo. Color rojo: caño colector desde bocas de lluvia hasta HSV. Color rosa: distribuidor desde AVS hacia fosas.



Performance

Para definir cuantitativamente el compor-tamiento y el alcance de las fosas durante una tormenta típica de recurrencia anual, de 30 mm de intensidad y una hora de du-ración, con un patrón de mayor precipita-ción inicial, se confeccionó un balance hídri-co con los siguientes supuestos. Superficie de la cuenca de 1 Ha. Entradas: lluvia caída sobre aquella. Salidas: agua que sale por infiltración o bien es retenida en las fosas. Saldos: agua no captada por el sistema al saturarse y liberada por escurrimiento ha-cia el sistema de desagüe tradicional.

Bajo el encabezado Entrada de agua se re-gistra la intensidad de la precipitación en for-ma de columna de agua en milímetros, cada cuartos de hora (IP) y acumulada (IA). Des-pués, su volumen referido a toda la manzana por unidad de tiempo (VP) y total (VA).

A continuación se detalla la infiltración ini-cial según la fórmula de Kostiakov (I = koT-b)3, para suelos en proceso de saturación. Le sigue su valor acumulado unitario (IAU), el

3 I = koT-b Donde ko= 25 cm/h, es la conductividad hi-dráulica máxima al comienzo de la infiltración, b= 0,45 es un coeficiente que define el tipo de suelo y T es el tiempo.

cual es extendido a toda la superficie ab-sorbente de la fosa (IAT) (caras internas, laterales y fondo) y por último, corregido por cuartos de hora (IAT/ch).

Una vez que el suelo llega a la saturación, la infiltración (ITS) se hace constante y si-gue según la ley de Darcy: Q = k F ∆h/∆l4

El acopio en fosas más lo que se infiltra en suelo se resume en la columna de vo-lúmenes totales que, descontados de los volúmenes de agua caída, arroja el saldo de escorrentía.

4 Q = k F ∆h/∆l Donde Q es el caudal infiltrado, dado por el coeficiente de conductividad hidráulica, k = 0.50 cm/h, F es la superficie absorbente de la fosa y ∆h/∆l es el gradiente piezométrico.

En conclusión, en este caso, de una lluvia de 36 mm el sistema retuvo 27, que serán entregados al acuífero en menos de un día y medio, y solo 9 mm fueron al siste-ma actual.

Si se reemplazara la arena por esquele-tos estructurales de plástico resistente, como los módulos de almacenamiento e infiltración, Stormbloc o Polystorm, se tendría un aprovechamiento de todo el volumen de la fosa reteniéndose hasta casi tres veces más.

Sustentabilidad de la propuesta

Su razón principal es captar agua de lluvia y enviarla al acuífero restableciendo su circuito natural.

TABLA 1 / BALANCE HÍDRICO DE UNA CUENCA TEÓRICA DADA POR UNA MANZANA DE 1 HA.

Tiempo Entrada de agua por lluviasa Salidas de agua por infiltración y retención Saldos

Infiltración en suelo Acopio en fosad Volúmenese

totalesEscorrentíaf

Columna Volumen Insaturadob Sat.c fosa

IP IA VP VA I IAU IAT IATch ITS VP VA VP VA VP CA

min mmch mm m3

ch m3 mmh cm m3 m3

chm3

chm3

ch m³ m3

ch m3 mm m3

chmmch

0 0 0 0 0 0 0.00 0 0 0 0 0 0

15 6 6 60 60 7.4 3.36 38.3 38.3 22 22 60 60 6

30 10 16 100 160 5.4 4.92 56.1 17.8 82 104 100 160 16

45 9 25 90 250 4.5 6.15 70.1 14.0 75 179 89 249 25 1 0.1

60 5 30 50 300 4.0 7.20 82.1 12.0 0 179 12 261 26 39 3.9

75 3 33 30 330 3.6 2.12 0 179 2 264 26 66 6.6

90 2 35 20 350 3.3 2.12 0 179 2.1 266 27 83 8.3

105 1 36 10 360 3.1 2.12 0 179 2.1 268 27 90 9.0

120 0 36 0 360 2.9 2.12 -2 177 0.0 268 27 0 0.0

135 0 36 0 360 2.7 2.12 -2 175 0.0 268 27 0 0.0

150 0 36 0 360 2.6 2.12 -2 173 0.0 268 27 0 0.0

165 0 36 0 360 2.5 2.12 -2 171 0.0 268 27 0 0.0

180 0 36 0 360 2.4 2.12 -2 169 0.0 268 27 0 0.0

12

10

8

6

4

2

0

400

350

300

250

200

150

100

50

0 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180

Inte

nsid

ad e

n (m

m/c

h)

Volú

men

es a

cuul

ados

(m3 /c

h)

Intensidad de la lluvia (mm/ch) Agua de lluvia acumulada (m3)Agua de lluvia captada por el sistema (m3) Agua de lluvia de libre escuAgua de lluvia retenida por la fosa (m3)

GRÁFICO / BALANCE HÍDRICO, REPRESENTACIÓN DE TABLA 1.



Pero sus derivaciones son altamente be-neficiosas porque mejoran la calidad de vida atenuando el stress provocado por la superficie urbana construida sobre el individuo que la habita.

Estas apuntan a mejorar los indicadores de espacio público según el concepto de Ciudad Esperada del Modelo Territorial y Urbano de la CABA.

A saber:

Disminución consecuente de la conta-minación del río por acarreo de polutos y calor de la ciudad disipado en y a través del agua de escorrentía.

Reducción consecuente del aporte de aguas hacia las partes bajas de las cuencas,

retrayendo, en contraste, la posibilidad de inundaciones.

Absorción de calor atmosférico por eva-potranspiración.

Flexibilidad para recibir mejoras del tipo paisajístico, consolidándose como lugar de expansión y calidad visual.

Incorporables a un orden mayor como el de los corredores verdes5 que plantea el Plan Urbano Ambiental, pero, en un co-

5 Los corredores verdes urbanos son sistemas inter-conectados de una diversidad de espacios verdes, arbolado en la vía pública y terrazas verdes sobre los edificios, a lo largo de grandes ejes que coinciden con áreas de alta presencia habitacional (Gobierno Ciu-dad Autonoma de Buenos Aires, 2009, pág. 35).

rrelato más cercano a la calle de barrio, donde se transita y se vive, donde no todos disponen de tiempo para “ir al par-que”, es decir, en una escala humana de percepción pedestre e inclusiva, accesi-ble e interactiva.

De la misma forma, se suma al programa “Haciendo Verde Buenos Aires” aportan-do 590 hectáreas6 de superficie, a vegetar posiblemente más de la mitad. Esta área (5.900.000 m2) realza su significación al tener en cuenta que solo: “…2,3 m2 de cés-ped en crecimiento transforman una can-tidad de CO2 suficiente como para liberar el oxígeno que necesita una persona en un día de vida” (Bayer, 2005, pág. 6).

Por último, a los NEA les caben las ca-racterísticas comunes a los sistemas vegetados: colaboran con la retención de partículas en suspensión en el aire, en la adsorción de metales y ácidos, en la disminución del albedo, en la absorción acústica, en la apertura de macroporos en el suelo, siendo también válidos para in-corporar especies nativas naturalmente resistentes y aumentar la biodiversidad.

Al recolectar el agua de lluvia en el mis-mo lugar de su caída, usando la misma infraestructura existente, se economizan recursos que hubieran sido necesarios si se aplicara en el bajo de una cuenca mayor.

De la misma forma, al tomar el agua des-de los albañales antes de llegar a la calle,

6 Esta superficie surge de la proporción longitudinal de los NEA respecto de veredas de la CABA.

se evita lidiar con hidrocarburos, lubri-cantes, metales, desgaste de neumáti-cos, gran cantidad de polvo y basura.

En cuanto a la viabilidad económica del sistema y su mantenimiento, que también hacen a la sustentabilidad del mismo, se estima que el costo por unidad de superfi-cie es semejante al costo de renovación de parques como los realizados en la ciudad.

Zonas no aptas para infiltrar

Este impedimento puede darse por el tipo de suelo como por la altura de la napa freática o por ambos, especialmente en la terraza baja (áreas bajo 5 m sobre nivel del mar).

Funcionarían como retenedoras de agua de lluvia captada solo desde la vereda por simple pendiente, eliminándola principal-mente por evapotranspiración.

El tratamiento de la superficie es seme-jante al de las fosas de infiltración por lo que le caben al respecto las mismas con-sideraciones y beneficios.

CONCLUSIONES

Es necesario dejar en claro que ningún tipo de tratamiento de aguas funciona solo, sino como parte de un conjunto de alternativas. Los NEA forman parte de una larga lista de posibilidades y se su-man a estrategias en marcha, en la misma dirección, ya existentes hoy en la Ciudad de Buenos Aires.

Módulo en fosa

Vista interior Módulo unitario

FIGURA 16 / Módulo de almacenamiento e infiltración, 80x80x66 (cm).

Fuente: Hydro International, Stormbloc®



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Este trabajo no tiene la expectativa de presentar una solución técnicamente acabada, sino solamente la propuesta desde una mirada lateral inter y transdis-ciplinaria, desde la idea de un urbanismo complementario con el soporte natural.

Como se ha visto, las inundaciones en Capital Federal son el resultado de mu-chos factores pero, dadas las circuns-tancias, es correcto entender que tal si-tuación requiere una solución de carácter emergentológico de gran envergadura y que necesariamente viene de la mano de grandes obras hidráulicas.

De hecho, incorporar superficies absor-bentes no tiene el mismo objetivo aun-que pueda colaborar con ello, su práctica obedece más bien a una visión moderna del uso del agua de lluvia con un carácter proactivo, no en la emergencia sino des-de la prevención a través del uso inteli-gente de la misma.

Al actuar de esta forma, recuperando el ciclo hidrológico del agua de lluvia en las condiciones observadas en este trabajo,

es posible desatar una cascada de con-secuencias colaterales muy beneficiosas a un costo realmente muy accesible.

Además, este tratamiento de las preci-pitaciones está en orden con una actitud humilde frente a la naturaleza, porque trata de recuperar el equilibrio de un sis-tema preexistente en forma sustentable y se enrola en una tendencia mundial, por lo que hoy se constituye en una opción de vanguardia.

Construir bien es construir en forma sustentable, amistados con el entorno natural, llevarse bien con estenos otorga muchas ventajas, de lo contrario, los des-ajustes provocados desenfrenan fuerzas de una furia implacable.

Desde el año 2004, la Ciudad de Buenos Aires está trabajando sobre el plan urbano ambiental, habiendo definido un Modelo Territorial y Urbano como política de Es-tado, proceso abierto por cincuenta años para hacer una ciudad a escala de las per-sonas, teniendo como objetivo el de llegar a ser una Ciudad Sustentable. Que así sea.


Sobre la base de los resultados obtenidos con el trabajo de diagnóstico ambiental efectuado con anterioridad por el La-boratorio Bioambiental de Diseño, de la Universidad de Flo-

res, en un barrio del conurbano bonaerense, un grupo de alumnos de la facultad de Ingeniería desarrolló propuestas para brindar res-puestas económicamente sustentables, con el objetivo de minimi-zar el impacto de los problemas socioambientales que se observan en barrios marginales del conurbano bonaerense.

Se decidió impulsar el desarrollo de medidas que restauren el im-pacto de los efluentes domiciliarios sobre el recurso hídrico pre-sente en el caso de estudio: Arroyo Garín, que circula sobre la mar-gen izquierda del barrio Los Pinos, en Maquinista Savio, partido de Escobar.

Ante esta situación, se propuso como medida integral de la ges-tión del recurso hídrico, desarrollar medidas viables y socialmente inclusivas de construcción de sistemas de humedales y elabora-ción de biorrollos para la remediación de márgenes del mencionado arroyo, brindando talleres de educación ambiental en el barrio en el que se desarrolla el proyecto.

Problema del caso

Contaminación domiciliaria en un barrio informal bonaerense rela-cionada con la ausencia de una correcta planificación y descono-cimiento de las consecuencias del mal manejo del recurso hídrico por parte de los vecinos.

AUTORES Yamila Natali Amaya Dal Bó Ignacio Nicolás García Marías Ariel Scofano Vanni

ORIENTADORA Leslie Bárbara Vorraber Universidad de Flores


PROYECTO INTEGRAL DE BIORREMEDIACIÓN Y REHABILITACIÓN

AMBIENTAL EN UN BARRIO IMPACTADO POR CONTAMINACIÓN DE AGUA


INTRODUCCIÓN

La contaminación del recurso hídrico repre-senta un problema que alerta a nivel mun-dial. Las fuentes de contaminación de aguas subterráneas y superficiales se generan a causa de la actividad antrópica, a nivel in-dustrial, urbano y agrícola-ganadero.

En Buenos Aires, el servicio de red cloacal y de agua potable no se extiende a toda la provincia. A su vez, el modo de dispo-sición de los efluentes, en la mayoría de los casos, se lleva a cabo mediante pozos negros, muchas veces confeccionados sin las características apropiadas. Esto determina que se generen focos puntua-les de contaminación por aguas negras y grises sobre el recurso hídrico, causantes de problemas para la salud de los pobla-dores (INDEC, Censo Nacional de Pobla-ción, Hogares y Viviendas, 2010).

El emplazamiento de barrios con escasos recursos monetarios en regiones sin ser-vicios públicos, agrava esta problemáti-ca ambiental y social. En la búsqueda de soluciones a corto plazo es pertinente el empleo de tecnologías alternativas a las convencionales para el tratamiento de efluentes líquidos domiciliarios.

Las tecnologías verdes, basadas en la bio-logía y ecología, presentan una viabilidad económica mayor frente a las tecnologías convencionales, basadas en la ingenie-ría civil e hidráulica (Gil, 2013). Dentro de estas tecnologías se encuentran la cons-trucción de humedales para el tratamiento

del efluente, el riego del suelo o de cul-tivos, o bien, el tratamiento de los mis-mos con microorganismos. Existen múl-tiples especies vegetales empleadas en conjunto con estas tecnologías. Un relevamiento de la bibliografía disponi-ble recomienda la cola de zorro (Cera-tophyllum demersum); totora (Thypha sp.); yerba mota (Mentha citrata); berro (Rorippa nasturtium-aquaticum); gramí-neas (Cortaderia sp, Nasella sp, Festuca sp); pico de loro o andrómeda (Heliconia psittacorum); papiro (Cyperus isocladus); achiras (Canna sp) y el platanillo (Alpinia purpurata). (Actis Danna, et al., 2009; Chambouleyron, 2009; Paulo et al., 2012). Su elección dependerá del hábitat en cuestión, y de las especies encontradas naturalmente en la zona.

El presente informe se enmarca en el tra-bajo de diagnóstico ambiental efectuado en el barrio Los Pinos, ubicado en el parti-do de Escobar (Figura 1), iniciado en 2013, con un plazo estipulado de dos años de duración.

Fue realizado por el equipo del laboratorio Bioambiental de Diseño, perteneciente a la Facultad de Planeamiento Socioambiental de Arquitectura de la Universidad de Flo-res, creado en el año 2012 bajo la misión de dar respuesta a los temas relacionados con las necesidades actuales de la so-ciedad y su ambiente, así como también acompañar el desarrollo económico de las comunidades. El equipo se encuentra conformado por alumnos de la Facultad de

Arquitectura y de la Facultad de Ingeniería, junto con docentes de la Universidad.

El relevamiento de la zona permitió con-cluir en la necesidad de monitorear la ca-lidad del recurso agua en distintas cam-pañas para el año 2014, y, paralelamente, plantear medidas para realizar un uso adecuado del recurso hídrico y así mejo-rar la calidad habitacional de la población.

Para ello, se presentó un proyecto de de-sarrollo y financiación a la Secretaría de Extensión Universitaria-UFLO, a partir del cual se obtuvo un subsidio para realizar la evaluación del recurso hídrico del barrio, talleres participativos-educativos con los habitantes y delinear propuestas de me-jora ambiental para la zona.

Nuestra propuesta de biorremediación presenta un modelo de acción alternativo y sustentable para el mejoramiento de la calidad de vida de los pobladores del barrio Los Pinos, aplicando técnicas de la bioin-geniería que resultan económicamente viables para barrios con escasos recursos.

DESARROLLO

Área de estudio

El barrio Los Pinos está ubicado en la lo-calidad de Maquinista Savio, Partido de Escobar, a 1,5 km de la ruta provincial 26, y a 50 metros del paso de las vías del fe-rrocarril General Bartolomé Mitre, ramal Victoria – Capilla del Señor (Figura 1). Se emplaza sobre el margen del arroyo Garín,

el cual en este sector representa la cuen-ca media del curso, que desemboca en el canal Villanueva, vinculado al Dique Luján. Es un arroyo de 1er orden, por lo cual el caudal fluctúa rápidamente en respuesta a las precipitaciones.

Fuente: propia.

FIGURA 1 / Localización del barrio Los Pinos.

En el trayecto que circunda al barrio, el arroyo no presenta obras de encauza-miento o entubamiento. En el tramo “aguas arriba” del mismo no se observa, según imágenes satelitales, predios industriales que representen vuelcos de efluentes en el curso del arroyo, lo que permite concluir que los impactos que recibe son de des-cargas domiciliarias (Figura 2).

El barrio ocupa un total de 6 ha y es habi-tado por 150 familias (datos provistos por la ONG “Techo”, según resultados prelimi-nares de encuestas realizadas en el año 2013). Carece de servicio de agua pota-ble y cloacas. La población consume agua




de pozo, dispone sus efluentes cloacales en pozos ciegos o excavaciones en la tie-rra, y vierte sus aguas grises en el arroyo Garín, mediante desagües cloacales se-cundarios a cielo abierto, según se obser-vó en las recorridas realizadas durante el año 2013 (Figura 3).

Asimismo, se comprobó, a partir de en-trevistas realizadas, que la población desconoce las características de diseño

y construcción de los pozos de vertido de efluentes cloacales, como también las dimensiones y mantenimiento que deben tener los desagües a cielo abierto que circulan paralelos a las veredas.

Durante una entrevista con los habitantes del barrio, se advirtió su preocupación con respecto a los desbordes del arroyo duran-te períodos de lluvias intensas, usualmente durante la época estival. En la Figura 4 se

presenta en un mapa del barrio los resulta-dos del relevamiento, en el que se localizan riesgos naturales y sanitarios. Los riesgos naturales se vinculan a los desbordes del arroyo y contaminación por las crecidas del mismo, y los riesgos sanitarios son ori-ginados por los desagües a cielo abierto y el vertido de aguas pluviales.

Propuestas

El grupo de trabajo observó que los pro-blemas de contaminación se encuentran asociados a la falta de instrucción y edu-cación en sistemas de construcción para eliminar los efluentes domiciliarios. La responsabilidad de asesoramiento de los

sistemas de construcción es difusa, por-que los habitantes están en proceso de obtener la titularidad de sus terrenos.

Por esto, se consideró prioritario evaluar primeramente la calidad del recurso hí-drico en algunos puntos críticos (zonas cercanas al arroyo), para ser comunicado a los vecinos. Al mismo tiempo se deci-dió realizar talleres de concientización ambiental, y proponer sistemas de bio-rremediación en el arroyo (biorrollos) y fitorremediación en canales de desagües. Se trató a través de los talleres poder in-volucrar a la comunidad en la definición de propuestas consensuadas.

FIGURA 2 / Ubicación del arroyo Garín.

FIGURA 3 / Desagües cloacales secundarios a cielo abierto.

FIGURA 4 / Mapa ambiental del barrio Los Pinos.

Fuente: propia.

Fuente: propia.

Fuente: propia.

RIESGO NATURALESEroción hídrica

Area anegable

Contaminación de suelo por fluctuaciones de napa en crecidas

RIESGO SANITARIODesagüe a cielo abierto continuo

Profundas > 10Medias < 5 a > 10Bajas o inexistentes > 5Crias de animales (sin corral)Basural a cielo abierto

Desagüe a cielo abierto discontinuoDesagüe a cielo abierto inexistenteCalle angostaContaminación hídrica por vertido de aguas pluviales

ASPECTO AMBIENTALArbolado urbano




Evaluación de la calidad del agua

En el marco del proyecto, en abril del año 2014 se realizó la primera campaña de eva-luación de la calidad del agua del arroyo, de los desagües a cielo abierto, y del agua para consumo humano en sitios específicos.

A partir del diagnóstico ambiental, se se-leccionaron dos puntos de muestreo para la toma de aguas del arroyo, uno de ellos

ubicado “aguas arriba” (Muestra N°1), y otro “aguas abajo” del emplazamien-to del barrio (Muestra N°2). Para la toma de muestra de agua de los desagües a cielo abierto (Muestra N°3), se seleccio-nó el tramo que recolecta los efluentes de descarga provenientes de las quintas linderas al arroyo (Figura 5). El sitio de toma de muestra de agua para consumo humano (Muestra N°4), fue acordado con los vecinos que participaron de la toma de muestra (Figura 6).

Los parámetros estudiados fueron: pH, temperatura, conductividad eléctrica, oxígeno disuelto, sólidos suspendidos totales, demanda química y biológica de oxígeno, nitratos, nitritos, nitrógeno amoniacal, nitrógeno total y Sustancias Activas al Azul de Metileno. Para la mues-tra de agua de consumo humano se ana-lizó pH, temperatura, nitratos, coliformes totales y presencia de Escherichia coli.

Las muestras de agua para consumo hu-mano demostraron límites de detección significativos para los parámetros bac-teriológicos, lo que permite evidenciar contaminación fecal, asociada a la dispo-sición de aguas negras en pozos de infil-tración (“pozos ciegos o negros”).

Las muestras de agua de desagües a cie-lo abierto demostraron alta presencia de carga orgánica, producto de los efluentes

pluviales y domiciliarios que colectan, su-perando los valores recomendados para el vertido a cursos de agua.

Las muestras de arroyo presentan menor carga orgánica en sus parámetros orgá-nicos (DQO y DBO), pero muestran un aumento en sus concentraciones luego de los vertidos del barrio al arroyo Garín (Tablas 1 y 2).

FIGURA 6 / Localización satelital de puntos de muestreo.

FIGURA 5 / Tramo del desagüe cloacal a cielo abierto lindero al arroyo.

Fuente: propia.

Fuente: propia.

TABLA 1 / RESULTADOS DEL ANÁLISIS QUÍMICO-BACTERIOLÓGICO EN MUESTRAS N° 1, N° 2 Y N° 3

Parámetro

Muestra nº 1 Muestra nº 2 Muestra nº 3Parámetros

de referencia*

UnidadesAguas

de arroyo "aguas arriba"

Aguas de arroyo "aguas abajo"

Agua de desagües

cloacales a cielo abierto

pH*** 7,73 7,71 7,41 6,5-10 ºC

Temperatura*** 19 19,1 18,3 ?45

CE*** 910 907 1592 µS/cm

OD*** 15,94 (19,3ºC) 20,33 (19,0ºC) 0,9 (18,1ºC) >5**

SST 8,8 4,4 46 mg/l

DQO 45 39 223 ?250 mg/l

Nitratos 20 18 5,7 mg/l

Nitritos 0,224 0,312 0,282 0,060*** mg/l

Nitrógeno Amoniacal

1,78 1,89 7,95 ?25 mg/l

DBO <5 21 68 ?50 mg/l

Nitrógeno Total 4,06 2,08 11,08 ?35 mg/l

SAAM 0,066 0,077 0,846 ?2 mg/l

* (Específica para pluvial o cuerpo de agua superficial) Resolución A.D.A. 336/2003 ** INA, 2011. Evaluación de la calidad del agua en la franja costera sur del Río de la Plata mediante modelación matemática. Instituto Nacional del Agua *** mediciones realizadas in situ **** DR 831/93, Ley 24051 Residuos Peligrosos. Niveles guía de calidad de agua para protección de vida acuática. Agua dulce superficial.




Elaboración de un taller participativo-educativo

A partir de los problemas observados en el barrio en cuanto a la disposición de los efluentes y residuos, y en base a los re-sultados químico-bacteriológicos obte-nidos de las muestras de agua tomadas, se determinó la necesidad de concienti-zar a la población del barrio en cuanto a las medidas a tomar para mejorar su ca-lidad de vida y realizar un uso adecuado del recurso hídrico.

Para ello, en el mes de junio se realizó un taller participativo-educativo con los ve-cinos, abriendo un espacio al diálogo, y se evaluaron sus opiniones en cuanto a su relación con el recurso hídrico. La elección

de esta medida radica en que involucra a los pobladores a debatir en conjunto sobre la situación ambiental del lugar, detectar focos de problemas, y posibles soluciones.

El taller se coordinó a partir de la activi-dad que ya se encontraba llevando a cabo la organización TECHO (ex “Un techo para mi país”) sobre Hábitat social, mediante un convenio TECHO-UFLO.

Para la elaboración del taller se consideró el empleo de una metodología práctica y abierta, que permita trabajar en conjunto con los participantes para abordar la pro-blemática descripta. Se seleccionaron tres ejes sobre los cuales debatir: agua para consumo humano, agua de arroyo Garín y efluentes cloacales en zanjas. Se propuso a los participantes que evalúen un impac-to positivo y uno negativo del cada tipo de recurso que les corresponda evaluar luego de lanzar un dado que contemple en cada una de sus caras la temática mencionada.

Al encuentro asistieron aproximadamen-te veinte familias, con las cuales se de-batió sobre la posibilidad de realizar obras en conjunto para construir los desagües faltantes en el barrio y estandarizar los mismos con el fin de facilitar el escurri-miento de los efluentes.

Se concluyó que la prioridad es mejorar los sistemas de desagües y reacondicio-nar espacios públicos, como las veredas del barrio (Figura 7).

En consecuencia, este espacio permitió la concientización de la población y la modi-ficación de hábitos para reducir la conta-

minación de las aguas del arroyo, de los desagües secundarios a cielo abierto, y del agua para el consumo humano.

Construcción de biorrollos para la rehabilitación del cauce fluvial

Con el fin de mejorar el diseño de los desagües a cielo abierto, y conducir el efluente hacia el arroyo con menor carga

orgánica, dentro del plan de rehabilita-ción, este proyecto plantea dos tecnolo-gías complementarias: construcción de biorrollos1 aplicables a las márgenes del

1 Los biorrollos constituyen una de las técnicas de bioingeniería de reciente uso para el control de la erosión de suelos, estabilización de laderas, reten-ción de sedimentos y establecimiento de la vege-tación. (Ministerio de ambiente de España, 2008).

TABLA 2 / RESULTADOS DEL ANÁLISIS QUÍMICO-BACTERIOLÓGICO

DE LA MUESTRA 4

Parámetro

Muestra nº 4Parámetros

de referencia*

Aguaapata para

consumo humano**

pH*** 7,38 6,5-8,5**

Temperatura*** 18,9

Coliformes Totales 12 ?3**

Nitratos 1,5 <45 mg/l**

Escherichia coli Presenciaausencia

em 100ml**

** Según CAA (Código Alimentario Argentino) *** Mediciones realizadas in situ

TALLER DE CONCIENTIZACIÓN SOBRE EL USO Y CALIDAD DEL AGUA “BARRIO LOS PINOS”, ESCOBARRealización del taller 28 de junio del 2014

AGUA DE CONSUMO

� Acceso por bombas. � Aspecto limpio (para bañarse y cocinar).

� ¿Es potable? (¿tiene bichos?).

� A veces sale sucia (arena, etc).

�Muchos no toman (durante la lluvia se oscurece).

DESAGUE/CANALETAS

� Zona para descargar.

� ¿Mal olor (miedo a la caída de los chicos).

�Mal aspecto (mucha basura).

�Muchos mosquitos. � Lugares sin canaletas. � No hay caídas hacia el arroyo.

� Tapadas por tierra, basura, materiales, plantas, poca pendiente.

ARROYO

� Está más limpio. � Se podría limpiar en grupo.

� Agua sucia con basura (costados).

� Inundaciones (2013).

ACCIÓNPara el consumo1 litro agua + 3 gotas de lavandina 30 min. de reposo.

ACCIÓN � Limpieza grupal. � Sacar plantas. �Mantener limpio. � Organizado.

ACCIÓN � Limpiar basura en el arroyo (debajo del puente!).

FIGURA 7 / Resultados del taller Fuente: propia.participativo-educativo.

+ +

-

-

+

-




arroyo, y construcción de un sistema de humedales para los desagües cloacales a cielo abierto.

En el período enero-junio 2014, en el Laboratorio Bioambiental de Diseño se construyeron diversos diseños experi-mentales de biorrollos, con materiales del entorno; los mismos fueron ensayados por los alumnos en las instalaciones de la Universidad con el fin de detectar cuáles eran constructivos y qué especies vege-tales resultaban más eficientes.

Se emplearon diferentes materiales, tales como restos de poda de árboles y gramí-neas, con un sostén realizado con malla tipo mediasombra o tela de arpillera, ele-gidos por su fácil acceso, disponibilidad,

costar cinco veces lo que un tratamiento alternativo. Además, el sistema permite que los propios vecinos construyan sus biorrollos, especialmente utilizando mate-riales a reciclar, de este modo, el proyecto crea conciencia social y ambiental sobre el espacio público y privado del barrio.

En el mes de junio se ensayaron los prime-ros biorrollos producidos en laboratorio en las márgenes de un arroyo en Montegran-de, para probar su funcionamiento en un curso de agua con menor contaminación orgánica, y se prevé realizar en los subsi-guientes meses un seguimiento del fun-cionamiento de los mismos (Figura 9).

Para el barrio, se propone la construcción de biorrollos para las márgenes del arro-yo con el fin de: minimizar el impacto de las crecidas y posterior inundación sobre las márgenes, reducir la erosión hídrica por este efecto, e impulsar el aumento de la diversidad biológica por el crecimiento de las especies ribereñas elegidas para el biorrollo. El sistema incluye la elabora-ción de biorrollos de 2-3 m de largo, con el fin de otorgar flexibilidad a los mismos que responda a las irregularidades de la margen del arroyo, y su fijación median-te estacas de hierro de obra de 8-10 mm de diámetro. Para permitir la oxigenación

manipulación, reciclado y bajo costo mo-netario. Los dispositivos de 80 cm de lar-go y 20 cm de diámetro, se colocaron en macetas tipo jardineras de 90 cm de lar-go, con grava en la base y llenos de agua. Para evitar el estancamiento de agua, los mismos fueron regados en forma continua por un lapso de cinco minutos, dos veces al día (Figura 8). Se monitoreó la velocidad de enraizamiento, registrando el tiempo en que las raíces de las plantas emergían por afuera de la malla.

Los biorrollos así construidos son muy económicos. Se estima que 1 m2 de biorro-llos requiere una inversión total de mate-riales empleados de $20; en tanto, un sis-tema de tratamiento convencional puede

FIGURA 8 / Taller de construcción de biorrollos. Fuente: propia. FIGURA 9 / Plantación de biorrollos en Montegrande. Fuente: propia.




correcta por gravedad de la descarga principal del efluente hacia el arroyo, se destaca la necesidad de mantener la cir-culación libre del mismo, sin impedirla con la disposición de los biorrollos.

En cuanto a la construcción de un siste-ma de humedales sobre los desagües, se programa un plan de acción que incluya:

1. La limpieza de los desagües con los veci-nos y concientización sobre disposición de residuos y separación de los mismos, para colaborar con cooperativas locales;

2. Profundización de desagües y su construcción en zonas del barrio que carecen de los mismos;

3. Impermeabilización del alcantarillado con un nylon de 200 micrones y arena y piedras para la filtración del efluente;

4. Instalación de una cámara de sedi-mentación para el pretratamiento del efluente recolectado de las viviendas;

5. Construcción de veredas sobre los desagües mediante el empleo de pa-llets y otros residuos presentes en la zona, con el fin de reducir el riesgo sa-nitario para los niños del barrio;

6. Plantación de especies con capacidad depurativa del efluente sobre el cauce de los desagües.

7. Se propone ampliar espacios entre las tablas de los pallets sobre el área del alcantarillado para permitir el creci-miento de vegetación.

El sistema descripto se esquematiza en las imágenes 10 y 11.

Para la construcción de los humedales y biorrollos se recomienda el empleo de la vegetación local. Algunas de las especies recomendadas se resumen en la Figura 12.

Estas medidas mencionadas plantean la intervención y participación de los habi-tantes, con el fin de facilitar la concienti-zación y posterior cuidado de las accio-nes llevadas a cabo en el barrio.

CONCLUSIONES

Del estudio realizado, concluimos que en barrios con las características descriptas, es posible realizar remediación ambien-tal, evitando medidas de saneamiento onerosas por parte de lo vecinos. Mien-tras las acciones de ordenamiento mu-nicipal se efectivizan, se pueden realizar obras para mejorar la calidad de vida en el barrio Los Pinos. Estas mismas pueden ser ejemplares para otros barrios de ca-racterísticas similares.

La predisposición de los habitantes al cam-bio y la participación manifestada en los talleres, demostró que planificando accio-nes en conjunto se pueden realizar mejo-ras ambientales mediante las tecnologías verdes que proponemos, en forma sus-tentable y viable en términos económicos.

1. Camara sedimentación2. Desagüe a sistema cloacal3. Agua a tratar4. Nylon 200 micrones5. Arena y piedras6. Vegetación seleccionada7. Tratamiento vereda con material reciclado8. Mobiliario urbano8

1.5 1.89 2.2

456 3

271

FIGURA 10 / Propuesta de plantación de biorrollos y un sistema de humedales para el mejoramiento de la calidad de vida y de la calidad ambiental.

FIGURA 11 / Descripción del sistema de humedal propuesto para el caso de aplicación.Fuente: propia.

Fuente: propia.




FIGURA 12 / Lista de especies con capacidad depuradora de efluentes recomendadas para el barrio Los Pinos.

Fuente: propia.


Actis Danna, R., Jaraba, D., Toledo, J. 2009. Tra-tamiento de aguas residuales con fitode-puradores. CERNAR año 7, n° 25.

Chambouleyron. M. 2009 Reutilización y uso sustentable de los recursos hídricos: Cómo obtener un afluente apto para el riego de espacios verdes a partir de aguas residuales. CERNAR año 7, n° 25.

Gil, H., Cisneros, J., M. de Prada, J., D. Plevich, J., O. Delgado, A. 2013. Tecnologías verdes para el aprovechamiento de aguas resi-duales urbanas: análisis económico/Tec-nologias verdes no reuso de águas resi-duais urbanas: análise econômica. Revista Ambiente & Água, tomo 8, n 3, pp 118-128.

Brasil. Editorial: Instituto de Pesquisas Ambientais em Bacias Hidrográficas.

Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino, 2008. Inventario de tecnologías disponibles en España para la lucha contra la desertificación: Utilización de biorrollos para el control de la erosión. Gobierno de España.

INDEC 2010. Censo Nacional de Población, Ho-gares y Viviendas.

Paulo, P., Azevedo, C., Begosso, L., Galbiati, A., Boncz, M. 2012. Natural Systems treating greywater and blackwater on-site: Inte-grating treatment, reuse and landscaping. Ecological Engineering 50, 95-100. Edito-rial El Sevier.


En el presente estudio se desarrolla una propuesta innovado-ra para el reciclado de residuos urbanos y una alternativa de construcción sustentable. La misma se basa en el diseño de

losas de hormigón armado alivianadas con envases PET. El uso de los mismos permite quitar material en zonas donde la estructura resulta menos solicitada, con la posibilidad de ser reciclados sin un procesamiento previo.

Mediante la técnica de elementos finitos se estudia el comporta-miento de la estructura bajo carga, para llegar a un diseño óptimo de peso y resistencia.

Esta alternativa de reciclado es viable desde distintos puntos de vista; por un lado, se estaría preservando el medioambiente por la disminución de residuos y menor uso de materiales de construc-ción, y por otro, hay un mejoramiento de otros aspectos importan-tes, como el aumento de la inercia térmica y aislación acústica de las losas en cuestión.

AUTOR José Miguel Raimondi

ORIENTADOR Santiago Maiz Universidad Nacional del Sur




INTRODUCCIÓN

La contaminación del planeta es un pro-blema que genera cambios negativos en el ecosistema. Si bien en los últimos años se ha tomado mayor conciencia con respecto a este tema, el crecimiento de-mográfico y la cultura de consumo hacen que la contaminación de la tierra, el agua y el aire sea cada vez mayor.

Por otro lado, el plástico es uno de los ma-teriales más utilizados en todo el mundo, principalmente por su practicidad y bajo costo, materializado en bolsas, embala-jes, botellas, sillas, celulares, etcétera.

La materia prima que se requiere para la elaboración de las botellas de plástico es tereftalato de polietileno (PET) y pe-tróleo. Es sabido que hacen falta 100 mi-llones de litros de petróleo para fabricar 1.000 millones de botellas.

Uno de los problemas de los residuos plásticos es el indeseable aspecto que otorgan al medio ambiente (en playas, sierra, lagos, calles, etc.), ya que producen un impacto visual negativo importante.

Por otro lado, se pueden enumerar dis-tintas cuestiones que le dan importancia al reciclado de estos envases plásticos:

� El 30% del PET del mundo es usado para hacer botellas de plástico.

� Una botella tarda unos 700 años en descomponerse

� En la actualidad, solo se recicla un 20% de los envases plásticos, el resto es desechado.

� Solamente en Estados Unidos, se des-echan diariamente hasta 60 millones de botellas de plástico (22.000 millo-nes en un año).

� En la Argentina, del total de los 12 millo-nes de envases que se desechan dia-riamente, apenas 1,5 millones es reuti-lizado. Siendo Cabelma, la única planta en el país que realiza ese proceso de alta complejidad.

� Los plásticos que se encuentran a la deriva en el mar, forman isletas flotan-tes que viajan miles de kilómetros.

Una vez utilizadas por el consumidor, las botellas de plástico (PET) tienen tres destinos posibles:

1. Reutilizado: esta es una excelente al-ternativa para muchos residuos, pues no requieren de procesos que los con-viertan en otros productos, evitando otro tipo de contaminación. Sin em-bargo, la reutilización de envases para el consumo de bebidas no parece ser la mejor alternativa, ya que el PET, es propicio para la proliferación de bacte-rias, con lo cual podrían causar proble-mas de salud.

2. Desechado: todos los plásticos tardan cientos de años en degradarse, des-prendiendo sustancias y elementos tóxicos que contaminan el suelo, per-judicando el ciclo vital de los organis-mos que habitan en él.

3. Reciclado: se gasta mucho dinero en concientizar a la población de lo im-

FIGURA 1 / Esquemas de ubicación de los envases dentro de la masa del hormigón.

portante que es reciclar y del impacto ambiental que conlleva no hacerlo. Sin embargo, según el país, solo un 15% a un 35% llega a la planta de reciclaje.

En este estudio se propone una forma de reciclado de los envases PET, que no re-queriría de ningún procesamiento de los mismos para tal fin. La misma se basa en la incorporación de estos envases en la masa del hormigón de losas, a modo de encofrado perdido, de esta forma se logra quitar material en zonas donde la estruc-tura resulta menos solicitada, y lograr una mejor aislación térmica y acústica.

DESARROLLO

Si bien está clara la importancia del reci-clado de los envases PET, para poder afir-mar la factibilidad de ejecución de esta propuesta es necesario hacer hincapié en diferentes aspectos.

Materialización

La forma en que se propone materializar esta idea se basa en el cumplimiento de diferentes aspectos, a saber:

1. Los envases deben incorporarse vacíos y cerrados con su correspondiente tapa (Figura 1).



2. La ubicación de los envases debe ser correcta y segura. Para ello se diseñó un sistema de precintos elaborados con plástico reciclado, que permitirían vincu-lar y distanciar los envases entre sí y con puntos fijos del encofrado. De este modo se podrán prefabricar series de botellas que permitan incorporarse rápidamente a un encofrado y cumplir con los espeso-res y recubrimientos de diseño (Figura 2).

FIGURA 2 / Esquema de precintos de posicionamiento.

3. El fabricante de este producto podrá brindar tablas de diseño de armaduras necesarias, para losas alivianadas de este modo, de diferentes espesores

y recubrimientos, teniendo en cuenta las luces y sobrecargas de diseño. De esta manera se determina la cantidad de botellas utilizadas y el distanciado entre las mismas (Figura 3).

FIGURA 3 / Esquema de posicionamiento dentro del encofrado.

4. La forma de disposición de los envases presenta innumerables alternativas, ya que se pueden colocar en forma de tuberías (Figura 4), formando huecos rectangulares, generando un entrama-do de vigas (Figura 5), o copiando la for-ma en que hoy en día tienen los bloques de telgopor de alta densidad o cerámi-cos para la fabricación de losas a partir de viguetas pretensadas (Figura 6).

FIGURA 5 / Opción de colocación de los envases en forma de entramado de vigas (en los espacios vacíos se colocarían las botellas).

5. El tamaño máximo nominal de los agregados gruesos utilizados en la elaboración del hormigón de la losa debe ser tal que no genere inconve-nientes en el hormigonado, teniendo en cuenta la distancia entre envases, espesores y recubrimientos de diseño.

6. No debe colocarse envases en zonas de la losa en las cuales, por geometría estructural, exista concentración de tensiones, tal es el caso de los secto-res cercanos a las columnas, vigas o muros de apoyo, conductos de venti-lación, huecos, etc. (Figura 7).

FIGURA 6 / Opción de colocación de los envases para el uso de viguetas pretensadas (en los espacios vacíos se colocarían las botellas).

FIGURA 4 / Opción de colocación de los envases en forma de tuberías (en los espacios vacíos se colocarían las botellas).

FIGURA 7 / Zonas de losa llena (sin envases) por concentración de tensiones.

armadura de pretensado

Concentración de tensiones

Concentración de tensiones



FIGURA 12 / Comparación volumétrica de los elementos estructurales de un edificio.

Análisis estructural

Si bien, la forma de colocación de los en-vases puede ser muy variable (siempre que se tenga un cálculo estructural que asegure un buen funcionamiento estruc-tural), se puede hacer una comparación entre una losa llena y una alivianada, de tres metros de luz, simplemente apoyada en sus extremos, armada en una direc-ción, con una sobrecarga de uso de 200 kg/m2, con cargas muertas de 150 kg/m2, a lo que se sumaría el peso propio de la losa de hormigón (Figura 8).

FIGURA 8 / Losa llena de hormigón armado.

Un dimensionado de este tipo de losas, de acuerdo con las especificaciones del reglamento CIRSOC 201, utilizando un hormigón H21 y un espesor de recu-brimiento de las armaduras de 2 cm, da como resultado, un espesor de losa de 12 cm, con una armadura necesaria de 3,32cm2/m (Figura 9).

armadura

12

FIGURA 9 / Losa llena de hormigón armado.

Considerando una losa alivianada con en-vases plásticos de medio litro, colocados en forma de tubos orientados en el senti-do de la luz de apoyo de la losa, separados 10 cm entre sus ejes longitudinales (Figura 10), el peso propio de la losa se reduce de 288 kg/m2 a 240 kg/m2, es decir, un 17% menor, y la carga total incluyendo sobre-carga y cargas muertas se reduce al 90%.

Si se realiza el cálculo correspondiente, se obtiene como resultado, para una losa alivianada de 12 cm de espesor, que la ar-madura necesaria es de 2,87 cm2/m. En estas condiciones se obtendría un ahorro del 17% en el volumen de hormigón y un 14% en volumen de acero.

FIGURA 10 / Losa alivianada con envases plásticos.

Es necesario aclarar que, a medida que crece la luz a cubrir por la losa, mayor es la influencia del peso propio de la misma en la carga total que soporta la estructura, y por lo tanto, se justifica aún más alivianar la losa. Esto no solo reduce los esfuerzos en la losa y provoca un ahorro de mate-riales, sino que reduce considerablemen-te la carga sobre los demás elementos estructurales. Por este motivo, las vigas, columnas y bases también podrían redu-cir sus dimensiones y armaduras.

Por otro lado, haciendo un análisis es-tructural con un programa de elementos finitos (Figuras 11)., se puede observar que el rango de valores de tensiones, tanto de tracción como de compresión, son similares en ambos casos, por lo cual, se puede decir que con la incorporación de los envases en la masa del hormigón, la estructura se comporta en forma más eficiente, pues se elimina material en zo-

nas menos solicitadas (cercanas al eje neutro), comportándose correctamente ante un mismo estado de cargas.

FIGURA 11 / Tensiones en losa alivianada con

envases plásticos.

Análisis económico

Si se toma como referencia un edificio de cinco plantas, con una estructura re-sistente conformada por losas, vigas, columnas y bases de hormigón armado, alrededor del 50% del volumen de hor-migón está destinado al llenado de losas (Figura 12).3,00m

q

armadura

12

106,5

Vigas

Columnas Losas

Bases



Por lo tanto, es claro, que una disminución del volumen de hormigón utilizado en las losas sería un factor de reducción impor-tante en el costo de la construcción del edificio en cuestión. Sin tener en cuenta que dicha reducción de peso de las losas también implicaría una reducción de las secciones de columnas, vigas y bases.

Se realizó una encuesta a las empresas que fabrican hormigón en Bahía Blan-ca y la zona, con respecto a la venta de hormigón destinada a la construcción de edificios. La misma arrojó como resulta-do que se fabrica un promedio de 200m3 por edifico por mes. Teniendo en cuenta esto, se puede estimar que actualmente en Bahía Blanca se destinan alrededor de 100 m3 por mes para la fabricación de las losas de un edificio y aproximadamente 1.000 kg de armadura resistente, equi-valente a 376 barras de acero torsionado (ADN420) de 6 mm de diámetro.

Actualmente, el costo del hormigón H21 es de, aproximadamente, $1000 por m3 y cada barra de acero torsionado de 6 mm de diámetro cuesta alrededor de $46. Esto equivale a decir que se destinan $100.000 por mes para la construcción de las losas de un edificio y $17.000 de armadura re-sistente (sin considerar la armadura de re-partición). Por lo tanto, si se logra reducir en un 17% el volumen de hormigón y un 14% de la armadura necesaria, se estarían ahorrando cerca de $20.000 mensuales. Sin tener en cuenta el ahorro generado en los restantes elementos estructurales por

el hecho de alivianar las losas. Esto sería de gran importancia para la economía de cualquier empresa constructora, teniendo en cuenta el aumento que en los últimos tiempos han tenido los costos de cons-trucción (Figura 13).

Suponiendo un promedio de diez edificios en construcción permanente en Bahía Blanca, la colocación de envases plásti-cos para alivianar las losas provocaría una reducción anual de fabricación de hormi-gón de 2.000 m3 de y 17.000 kg de acero.

GRÁFICO 1 / VARIACIÓN DE LOS COSTOS DE CONSTRUCCIÓN EN EL TIEMPO

(BAHÍA BLANCA)

Costo de obra en Bahía Blanca promedio en pesos por m2 a mayo de cada año

país (40.117.096 hab) se fabrican en la actualidad 133.044 m3 por mes.

Quedando en evidencia que empleando este nuevo método de fabricación, se podrían ahorrar alrededor de 22.617 m3 de hormigón mensualmente, es decir, $22.617.600.

De la misma manera se podría hacer el cál-culo de la cantidad de acero destinado para las armaduras y la cantidad de madera para los encofrados que se podría ahorrar.

Ventajas

Como se demostró con anterioridad, la metodología de construcción no se mo-difica en nada, solo se agrega el paso de colocar las botellas, que no sería signifi-cativo, hablando en términos de tiempo.

Existen, además, diferentes puntos po-sitivos que nuestra losa posee en com-paración a una tradicional.

� Aislamiento acústico y térmico: dado que las botellas contienen aire y este está estanco, se genera así una barre-ra térmica y auditiva, lo cual deviene en mayor confort para los usuarios del edificio; como también un ahorro de re-cursos para calentar los ambientes, ya que los mismo tendrán más aislación.

� Resistencia ante sismos: el PET es un material sumamente elástico y contie-ne aire, el cual le brinda la cualidad de absorber energía.

� Instalación de servicios: este sistema nos permite colocar, sin dificultad, diferentes

2010 2011 2012 2013 2014

2.982,43.587,6

4.607,55.602,7

7.898,2

Fuente: Revista Obras y Protagonistas

Bahía Blanca hoy posee 301.531 habitan-tes (dato extraído del Censo nacional de 2010), por lo tanto, si dividimos la canti-dad de metros cúbicos empleados para fabricar losas por la cantidad de habitan-tes, se obtiene como resultado 0,00331 m3*hab*mes; si a este valor se lo mul-tiplica por la cantidad de habitantes del

artefactos en los diversos servicios que intervienen en una estructura, como por ejemplo: agua, luz, gas, calefacción (losa radiante), sanitarias, etcétera.

� Reducción de peso propio estructural: al reemplazar el hormigón por las bo-tellas, de peso casi nulo, reducimos no-toriamente el peso de conjunto.

� Reducción de cantidad de hierro: a causa de la disminución de peso la can-tidad de hierro de armadura decrece, ya que la carga distribuida asignada a la carga por metro de construcción es notoriamente menor.

� Luces más grandes: se evita la den-sificación de vigas y se posibilita al aumento de luces entre ellas, ya que incrementa la inercia respecto del eje de la sección, gracias al crecimiento del espesor.

� Reducción del costo de construcción: al disminuir el peso, se ahorra una canti-dad de materiales considerable, ya sean los involucrados en el hormigón, en las armaduras, como en el encofrado.

CONCLUSIÓN

Se ha puesto en evidencia que nuestros resultados son claramente alentadores, modificando levemente la construcción típica, tanto en los materiales como en la metodología de construcción.

Permite ahorrar materiales, alivianar peso, aumentar la resistencia ante sismos, re-



ducir el CO2, facilita la inclusión de tuberías dentro de la losa, ya sean eléctricas, sani-tarias o de calefacción. Además, favorece el diseño de luces más grandes y la reduc-ción del costo de construcción (depen-diendo el caso, entre 10% y un 15%).

Cabe destacar que, en la actualidad, este método permitiría reciclar en la Argenti-na, casi 48 millones de envases plásticos

mensuales (dependiendo del tamaño de envase empleado).

Por otro lado, si se tuviera en cuenta la aplicación de este sistema en otros lu-gares de la obra, como por ejemplo en la fabricación de columnas huecas, o en ta-biques, el reciclado de envases podría ser muy superior.


Arthur H. Nilson. “Diseño de Estructuras de Hormigón”, McGRAW-HILL, Inc. ISBN: 0-07-046586-X Edición 12.

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Manual de Aligeramiento de Estructuras. Ac-tualizado según EFHE. Asociación Nacional de Poliestireno Expandido.

Pedro Perles (2005) Hormigón armado, Bue-nos Aires.

Marcelo Romo Proaño (2008) Temas De Hor-migón Armado.

Maritza Ramos Rugel (2002) análisis técnico y económico de losas de entrepiso.


Se tratará de demostrar aquí, que los problemas que existen con las aguas negras pueden convertirse en una fuente de energía con un proceso simple y económicamente viable.

Además de resolver los problemas ambientales (producidos por la contaminación que se genera al dejar escurrir los efluentes sobre el terreno natural sin tratamientos y la enorme producción de botellas plásticas anuales), permite aprovechar el producto obtenido du-rante el proceso de descomposición obteniendo biogás y bioabono.

El análisis de construir con botellas de plástico un biodigestor para la Escuela Nuestra Señora del Valle de los Gigantes serviría para darles un tratamiento a las aguas residuales que actualmente se desechan sobre el terreno sin ningún tratamiento. Mediante la ins-talación del mismo, con la ampliación que está prevista en la es-cuela, se podría contar con una fuente de energía, no disponible ac-tualmente, que sería dada por el biogás generado en el proceso de descomposición controlado de los residuos, que ingresarían al sis-tema de botellas que se describirá más adelante en mayor detalle.

Los trabajos realizados hasta el momento, son en respuesta al con-venio firmado entre la Fundación Manos Abiertas y la Facultad de Ingeniería de la Universidad Católica de Córdoba (UCC).

Se ha realizado un relevamiento topográfico de la zona de estudio con los miembros del grupo de Estudios Hidrológicos en Cuencas Pobremente Aforadas y alumnos de la Carrera de Ingeniería Civil de la Universidad Católica de Córdoba (UCC - EHCPA).

Los estudios de suelo realizados en campo fueron efectuados por alumnos de la carrera de Ingeniería Civil de la Universidad Católica de Córdoba, mientras que los miembros del Laboratorio de Suelos y Materiales, han realizado los ensayos correspondientes en labora-torio para lograr una caracterización del suelo de la zona en estudio.

AUTORES Lucrecia Ballardini Victoria Ballardini Juan Cruz Revol

ORIENTADOR Mario Martin Universidad Católica de Córdoba


REUTILIZACIÓN DE BOTELLAS DE PLÁSTICO, PRODUCCIÓN

DE BIOGÁS Y BIOABONO PARA ESCUELA RURAL NUESTRA SEÑORA

DEL VALLE DE LOS GIGANTES


INTRODUCCIÓN

La Escuela Nuestra Señora del Valle de los Gigantes, es una escuela rural que al-berga a niños de entre los 5 y 17 años de edad, durante la semana, y que a su vez cuenta con un grupo de maestras y di-rectores que se encargan de brindar edu-cación primaria y secundaria a lo largo del ciclo lectivo. Todos permanecen internos de lunes a viernes, de marzo a diciem-bre, debido a las grandes distancias que separan a los hogares de la escuela. La escuela se encuentra ubicada próxima al hito geográfico de Los Gigantes, en el de-partamento de Punilla. Se corresponde a las coordenadas 31º24’15”S y 64º 47’15” O, situado a 80 Km al oeste de la ciudad de Córdoba y a 45 Km al oeste de la loca-lidad de Villa Carlos Paz, cercano a la Ruta Provincial Nº 28. El área bajo considera-ción se encuentra inserta en las diviso-rias de aguas del Río San Antonio al sur y Yuspe al norte.

La zona se caracteriza por su relieve montañoso, árido y pedregoso. Se desta-can los cerros de La Cruz, El Mogote y Los Gigantes, a 2.350 m de altura, aproxima-damente. El clima es frío, con temperatu-ras de -15º en invierno y 25º C promedio, en verano. Las nevadas, escarchas y ne-blinas son características en invierno.

La escuela no cuenta con un sistema de depuración de las aguas negras y grises, se deja que el efluente fluya sobre la su-perficie y se infiltre en el terreno. El pro-

blema no es solo en el foco infeccioso que esto genera, sino que también la toma de agua que existe en la escuela, utilizada para el consumo diario, se encuentra a pocos metros por encima de la misma, sin ningún tipo de tratamiento previo a su consumo o utilización. Para cocinar o calefaccionar, cuentan con una garrafa de gas envasado, que debido a la lejanía de la escuela, encarece mucho este servicio.

El análisis de tal situación llevo a plantear la realización de un proyecto que involu-cre la participación de la comunidad edu-cativa (alumnos, docentes y vecinos). El presente proyecto intenta despertar el interés de las comunidades educativas por el estudio, la investigación, el desa-rrollo y extensión de un método de ob-tención de energía no convencional, y la utilización de materiales plásticos que son difícilmente degradables.

FIGURA 1 / Construcción existente – Escuela Rural Nuestra Señora del Valle de Los Gigantes.

FIGURA2 / Construcción futura vista en planta – Escuela Rural Nuestra Señora del Valle de Los Gigantes.

DESARROLLO

La biodigestión es la fermentación de la materia orgánica, producida por bacte-rias anaeróbicas. Además de reducir la

contaminación ambiental, proporciona un combustible, a partir de desechos, que es el biogás. El producto que queda dentro del biodigestor, cuando su proce-so de descomposición ha terminado, se





denomina bioabono, y su contenido mi-neral es similar a las heces frescas, que son útiles para los suelos, cultivos, y prin-cipalmente es un constituyente principal para la fertilidad del suelo, ya que con temperaturas internas de los biodiges-tores de entre 30°C y 40°C, se pueden disminuir hasta en un 90% los huevos de parásitos y bacterias.

El efluente que se obtiene al finalizar la descomposición, puede ser utilizado para el mejoramiento de suelos arcillosos y arenosos que son pobres en humus, tam-bién como medio nutritivo para cultivos en invernaderos o en el mismo campo.

Para que el biodigestor conserve la tem-peratura antedicha, existen varios mé-todos y varios tipos que posibilitan que la descomposición se realice adecuada-mente. Cabe destacar que la temperatu-ra interna aumentará durante el proceso de fermentación. La mayor eficiencia en la fermentación anaeróbica de la materia orgánica se obtiene manteniendo el pH del compuesto que aún se encuentre en estado líquido, entre 6.7 y 7.5, ya que si se torna muy acido, la acción de las bac-terias se inhibe.

El tiempo que deben permanecer las aguas negras dentro del biodigestor es de aproximadamente cincuenta días, de-pendiendo de las características quími-cas que las compongan.

El biogás es un combustible gaseoso que se genera a partir de la descomposición de residuos sólidos urbanos, excremento y

desperdicios orgánicos. Este es producido por bacterias que, en condiciones anaeró-bicas, generan el metano por la descom-posición que sufre el material orgánico.

Si queremos hacer una comparación prác-tica, se puede decir que un metro cúbico de biogás equivale a medio litro de naf-ta diesel, 0,6 litros de gasolina, 0,55 litros de kerosene y 1,45 kwh de electricidad. El mismo puede ser utilizado como combus-tible de quemadores, para la iluminación mediante lámparas antiguas de carburo, calentadores de agua, y con una depura-ción del mismo, para motores, entre otros usos. El valor calorífico del biogás, depen-de del porcentaje de gas metano que par-ticipe en la composición, variando entre 5.000 y 7.000 kcal por metro cúbico. Ha-ciendo una comparación para una familia tipo de cinco personas, se necesitan apro-ximadamente 2,10 m³ para la cocina, 0,63 m³ para la iluminación, 2,20 m³ para refri-geración, y 4 m³ para agua caliente, que nos da un total de 9 m ³ necesarios de gas por día para una casa tipo.

PROCESOS DE LA DIGESTIÓN ANAERÓBICA

La digestión anaeróbica es un proceso bio-lógico degradativo en el cual, parte de la materia orgánica contenida en un sustra-to es convertida en una mezcla de gases, principalmente metano y dióxido de car-bono, mediante la acción de un conjunto de microorganismos en ausencia de acepto-

res de electrones de carácter inorgánico. Sin embargo, este proceso es muy delica-do y complejo, y requerirá un cierto control para asegurar su funcionamiento.

En la fermentación bacteriana que se produce dentro del biodigestor, desde el momento al que ingresa hasta la salida del mismo intervienen diferentes tipos de poblaciones microbianas, que trabajan en cuatro diferentes etapas:

1. Hidrólisis.

2. Acidogénesis o etapa fermentativa.

3. Acetogénesis.

4. Metanogénesis.

En la primera etapa, la hidrólisis, se pro-duce la transformación de moléculas de gran tamaño en productos más sencillos y fácilmente degradables. Es un proce-so de vital importancia en el tratamiento de aguas residuales, dado que una gran parte de la materia orgánica presente en el agua residual urbana está formada por grandes moléculas de difícil degradación, las cuales se presentan mayoritaria-mente en forma insoluble. Así, diferentes bacterias fermentativas o acidogénicas hidrolizan los polímeros, que son largas cadenas de moléculas orgánicas, convir-tiéndolas en ácidos orgánicos solubles. Estas bacterias destruyen las proteínas, grasas y carbohidratos, convirtiéndolos en ácido acético, hidrógeno (H₂), dióxido de carbono (CO₂), ácidos grasos orgá-nicos, ácidos orgánicos solubles, entre otros. En esta etapa, se ve afectada la

velocidad global del proceso, sobre todo si se tratan residuos con alto contenido de sólidos. La hidrólisis contribuye a au-mentar la demanda biológica de oxígeno y nitrato en el proceso de desnitrificación.

En la acidogénesis, segunda etapa o fase ácida, otro tipo de bacterias toma el producto obtenido en la primera fase (aminoácidos, azúcares, ácidos grasos), reduciéndolos en ácidos orgánicos de bajo peso molecular, principalmente en ácido acético y ácido propiónico. Los áci-dos grasos de cadena larga sin oxidados a ácidos grasos de cadena corta. Estas bacterias, conocidas como acidogénicas, son las productoras de H₂, CO₂, NH₃ y áci-dos grasos volátiles. Es un proceso relati-vamente rápido.

Las bacterias acetogénicas son las que activan la tercera etapa y causan la me-tabolización, que va transformando com-puestos multi o mono carbonados en áci-do acético o acetato.

La última etapa es la más compleja, ya que debido al comportamiento microbio-lógico dentro del biodigestor, se produce una gran cantidad de reacciones y fer-mentaciones paralelas, transformando el producto obtenido de la etapa anterior, en gas metano y dióxido de carbono; por eso en el biogás podemos encontrar hi-drógeno, nitrógeno, ácido sulfhídrico, en-tre otros compuestos. Aquí, a partir de las proteínas, hidratos de carbono y grasas, los aminoácidos, alcoholes y ácidos gra-sos que se formaron en las fases anterio-





res, en la última fase forman el metano, bióxido de carbono y amoníaco. Es la úni-ca etapa estrictamente anaerobia, y su velocidad es relativamente baja.

Durante el desarrollo de estos procesos, el material en fermentación se va convir-tiendo en cada vez más líquido. Cuanto mejor es el paso de una fase a otra, más corto es el proceso de fermentación.

Una vez que el proceso o reacción me-tanogénica total se completa, el pH se estabiliza por encima de 7,2, pero si por alguna razón el pH llegase a 6,5, la pro-ducción de metano se detendría comple-tamente. El pH en el digestor cumple la función de concentrar CO₂, ácidos volá-tiles y la alcalinidad del compuesto. Esto significa que la carga de fermentación no debe ser ni alcalina, ni ácida.

PARÁMETROS QUE AFECTAN LA BIODIGESTIÓN

Para un buen desempeño del biodigestor se deben considerar distintas variables, tales como el monto que se está dispues-to a pagar, la calidad y cantidad de biogás que se requiere, el tipo y composición de la materia prima con la que se cuenta, el tamaño del mismo, las características del terreno donde va a instalarse, la tempe-ratura del lugar, y las siguientes variables que son propias y características de la mezcla dentro del biodigestor que deben controlarse con periodicidad.

Temperatura

La velocidad de reacción de los procesos biológicos depende del crecimiento de los microorganismos involucrados que, a su vez, dependen de la temperatura. Cuan-to más aumente, aumentará la velocidad de crecimiento de los microorganismos, acelerando el proceso de digestión, lo que llevará a producir cantidades mayores de biogás. Variaciones bruscas en la tempe-ratura interna del digestor provocan una desestabilización en el proceso, por lo que se debe garantizar un sistema ade-cuado de agitación y un controlador de temperatura para homogenizar la tempe-ratura en el digestor. Existen tres rangos de temperatura en los que pueden traba-jar los microorganismos anaeróbicos:

� Fermentación psicrofílica: entre 10 y 20 °C. A esta temperatura el periodo de retención debe superar los cien días.

� Fermentación mesofílica: entre 20 y 35 °C. Con un periodo de retención mayor a treinta días.

� Fermentación termofílica: entre 50 y 60 °C. Con más de ocho días de reten-ción. Esta temperatura permite la velo-cidad máxima de crecimiento, pero no es apropiada para las plantas sencillas.

Relación carbono-nitrógeno

La mayoría de los materiales de fermen-tación están compuestos por carbono, y además contienen nitrógeno. Esta relación influye directamente sobre la producción

del biogás. Se busca que la relación C/N se encuentre entre 20:1 y 30:1.

Niveles de amoníaco

Los valores de amoníaco dentro de los di-gestores deben mantenerse por debajo de los 2.000 mg/ lt., lo que se logra aumen-tando las diluciones del material de entrada.

El pH

El pH es una de las variables utilizadas en el diagnóstico de los sistemas anae-róbicos. En el digestor, es en función de la concentración de CO₂, en el gas, de la concentración de ácidos volátiles y de la propia alcalinidad de la materia prima.

Las baterías responsables del mecanismo de producción de biogás son altamente sensibles al cambio en el mismo. Los valo-res para la producción de biogás oscilan en:

pH Clasificación

7-7,2 Óptimo

6,2 Retarda la acidificación

7,6 Retarda la amonización

FIGURA 3 / Clasificación del pH.

En el rango de pH, el principal equilibro que controla la alcalinidad es la relación entre el dióxido de carbono y el bicarbonato.

Velocidad de carga orgánica:

La velocidad de carga orgánica es la can-tidad de materia orgánica que se debe

introducir en el biodigestor diariamente por unidad de volumen. La velocidad de carga orgánica junto con el tiempo de re-tención están determinados por el tipo de compuesto de que se trate, siendo estos los principales parámetros a te-ner en cuenta para definir el volumen del digestor. Mientras mayor sea el tiempo de retención, mayor será la descompo-sición orgánica, y mayor será la produc-ción de metano.

Agitación

Una adecuada mezcla de los componen-tes en el biodigestor permite poner en contacto el sustrato fresco que ingresa con la población bacteriana, proporcio-nando una densidad uniforme de pobla-ción bacteriana, junto con la prevención de la formación de espumas y sedimen-tos en el reactor, así como también la formación de espacios muertos que re-ducirían el volumen del biodigestor. La agitación puede ser de varias maneras, ya sea por medio mecánicos, hidráulicos o neumáticos, pero de manera que sea lo suficientemente fuerte para asegurar la correcta homogeneización.

RESULTADOS DEL ESTUDIO DE SUELOS

Se recopiló información de la carta geo-lógica de Los Gigantes 3166-30 (escala 1:100.000). Cabe remarcar que en dicha carta se puede observar un relevamiento





planialtimétrico de referencia general y un corte geológico transversal. En la si-guiente figura se adjuntan las curvas de nivel de detalle a partir del relevamiento planialtimétrico in-situ, ejecutado por el resto de la comisión de la Facultad de In-geniería de la UCC.

Figura 3 / Ubicación del sector en estudio

Las tareas de campo incluyeron la eje-cución de 3 (tres) pozos a cielo abierto en forma manual; utilizando pala para alumbrar los sustratos existentes hasta el techo de roca competente. Las ubi-caciones de las exploraciones fueron en el sector de la futura ampliación del pro-yecto de arquitectura.

En forma manual, se ejecutaron los pozos a cielo abierto donde se aprovechó de muestrear el subsuelo a distintas profun-didad desde el Nivel de Terreno natural (NT); siendo dichas muestras de suelos analizadas en el laboratorio de Geotecnia de UCC.

� Inspección visual y táctil del tipo de suelo.

� Contenido de humedad natural

� Determinación del contenido de mate-ria orgánica

� Lavado por tamiz #200.

� Clasificación de tipo de suelo por el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, (S.U.C.S.).

Particularmente sobre la zona donde se realizaron las exploraciones, el Perfil de Suelos General alumbrado “podría” ser clasificado según el siguiente:

Desde el nivel de superficie hasta una profundidad variable rondo ~0,20 m se encontró, en “general”, una cubierta ve-getal sobre arena limosa orgánica con raí-ces y clastos de rocas angulosas; siendo el color negro a castaño, en general. Des-de los ~0,20m hasta ~0,30 (profundidad variable); se alumbró una mezcla de con-tenido variable de roca meteorizada con arena liosa orgánica (~24 al ~31% pasante tamiz Nº200), o sea muy característicos de suelos residuales de ambiente serra-no. A partir del Estrato II según el sector explorado, se alumbraría una roca sin meteorizar. Desde la carta geológica se puede conocer la predominancia de una región de rocas ígneas del tipo “granito”.

Los valores de coeficiente de permea-bilidad p, en promedio, serían 5 a 10 L/d.m2 al techo del macizo rocoso ígneo sin fracturar hasta la máxima profundidad de excavación de ~30cm desde el NT.

La porosidad estimada del techo roco-so sería de 1%, cuya eficacia seria del 0,0005, según Sanders (1998)- En gene-ral, se recomienda diseñar un sistema de vertido al subsuelo tipo sangría.

DISEÑO CON BOTELLAS DE PLÁSTICO

El uso de botellas ha crecido peligrosa-mente en los últimos cien años, llegando a una producción de más de 100 millones por año. Según investigaciones realizadas para determinar el período de biodegra-dación, este puede demorar entre 500 y 1.000 años, constituyendo un potencial contaminante para el medio ambiente. Por esa razón aquí se propone no su reciclaje, sino su reutilización, sacando provecho del residuo como recipiente para la biodegra-dación de materia orgánica.

En este proyecto se evaluará la posibilidad de realizar una red con botellas de plástico, que permitan la biodigestión con la conse-cuente generación de biogás y bioabono.

Para la construcción de la misma fue ne-cesario determinar la cantidad de efluen-tes producidos por la escuela, donde se albergan permanentemente al menos sesenta personas, con un aumento los fines de semana por la visita a la capilla de la escuela. Las aguas negras, mez-clas de heces, orina y agua del excusa-do, provendrán de quince inodoros que se distribuirán en la futura ampliación de la escuela. Según la O.M.S. (Organización

Se ejecutó in-situ un ensayo de absorción para determinar el coeficiente de permea-bilidad a partir de los datos de campo se-gún ábacos.

A las muestras de suelos extraídas de los respectivos pozos a cielo abierto, se les realizaron los siguientes ensayos, según se detalla a continuación:





Mundial de Salud) estima para escuelas o campamentos que alberguen entre se-senta y ciento veinte personas, un volu-men de cámara séptica de 3.780 a 7.560 litros. La EPA establece que para el cál-culo de la capacidad de tanques sépticos debe suponerse una dotación de 170 litros por persona por día. Para esta escuela se dimensionará una producción de 5.000 litros aproximadamente de entrada por día, por lo que serán necesarias para su construcción alrededor de 2.500 botellas de plástico de 2 litros cada una, con una disposición, como se adjunta en el plano, donde 2/3 serán llenados con excremento y 1/3 será el espacio proporcionado para producción de biogás, por lo que tendre-mos aproximadamente una producción de 1.000 litros de gas diarios con la utilización de 2.400 envases plásticos de botellas. El biogás producido será almacenado en tambos plásticos de 200 litros.

La conexión de las aguas negras se dirigi-rá a una cámara de retención, que distri-buirá los efluentes entre tres bidones de 25 litros cada uno.

Dentro de cada bidón se han de dispo-ner unas aspas de metal, que cumplirán la función de triturar los sólidos que in-gresen, para evitar la obstrucción dentro de las botellas. Para el movimiento del mismo, se realizará un molino de viento, realizado con botellas que llevaron cuatro cortes en forma de alas, para que puedan girar sobre su propio eje, moviendo así el caño que irá conectado con las aspas.

A continuación se explicarán los procedi-mientos para la construcción de las dife-rentes partes del sistema.

Para su construcción los materiales ne-cesarios son de muy fácil adquisición, ya que la mayoría de los elementos necesa-rios son conseguidos en ferreterías. Con el relevamiento topográfico se determi-naron las pendientes del lugar y, según la ampliación de la escuela, la mejor posi-ción para la instalación de la red colectora optimizando la distancia para alejarla del alcance de los niños.

Se construirá un tanque o cámara para la entrada de los líquidos residuales donde se realizará el mezclado y la distribución mediante caños a las distintas redes de la maya que se construirá con las botellas. Y luego el biol será distribuido aguas abajo por el terreno o recopilado por una se-gunda cámara, para que pueda buscarse otro destino para el mismo.

Los elementos necesarios para su cons-trucción serán:

� 3.000 botellas de plástico de dos litros

� 30 uniones codos en “Te”

� 70 codos en “Ele”

� 50 metros de tubería de ¾” para con-ducción del líquido

� 3 bidones de 25 litros

� 3 aspas de metal

� 30 válvulas de gas

� 30 uniones macho de PVC ½” para sa-lida de gas

� 30 uniones hembra de PVC ½” para sa-lida de gas

� 30 llaves de paso

� Sellador y pegamento para PVC

RESULTADO

Se realizó una prueba piloto, donde se pudo determinar que la construcción es muy sencilla y que el proyecto realmente funciona. Si bien puede resultar tedioso cortar y unir las botellas, no es un pro-cedimiento que dificulte su construcción.

La producción de biogás con materia or-gánica generó metano de buena calidad, que si bien no se han realizado los estu-

dios químicos correspondientes, en la-boratorio, se ha tenido una cantidad de producción considerable en comparación con el tamaño de la prueba.

Se estima a través de este trabajo de in-vestigación que los rendimientos y benefi-cios ambientales y económicos son reco-nocidos y repercutirían de manera positiva en la escuela, ya que no solo promueve tecnologías alternativas, reutilización de botellas plásticas, generación de biogás, sino que también se tratan las aguas resi-duales obteniendo una disminución de más de 90% de los organismos patógenos para descargar sobre el terreno produciendo una fertilización del mismo.





ANEXO Referencias Bibliográficas

Biodigestor de bajo costo para la producción de combustible y fertilizante a partir de ex-cretas. Raúl Botero y Thomas R. Preston.

Uso de biodigestores para áreas rurales con suelo poco fértil y aprovechamiento del biogás. Natali Gino, Ortiz Emmanuel, Me-yer Tobias.

Planta integral de tratamiento de residuos só-lidos urbanos y proyectos complemen-tarios de saneamiento. Comisión de re-siduos sólidos urbanos de la localidad de González Catán.

Producción de biogás a partir de residuos or-gánicos en biodigestores de bajo costo. Ivet Ferrer, Enrica Uggetti, Davide Poggio, Jaime Martí, Enric Velo.

Phosphorus Precipitation in Anaerobic igestion Process. Nuria Martí Ortega.

Biodigestores familiares: guía de diseño y ma-nual de instalación. Jaime Martí Herrero.

Sistema de tratamiento de desechos biode-gradables para la generación de biogás en la finca san José del Cantón Shushufindi. Víctor Hugo Vásquez Cepeda.

Desempeño de un biodigestor cargado con lodo séptico y excreta de cuy para la producción de biogás y biol. Lawrence Quipuzco Us-hñahua, Wilfredo Baldeón Quispe.


El presente proyecto aborda el diseño de un biodigestor de eficiencia mejorada para aplicaciones rurales a pequeña es-cala, apuntando a su empleo en comunidades aisladas o de

bajos recursos. El diseño de todo el conjunto estará orientado a una vivienda modelo ubicada en el Litoral argentino, y su objetivo es asegurar una provisión racional de agua caliente y gas combustible a sus habitantes.

Con el fin de mejorar la eficiencia del conjunto, se propone asistir al biodigestor con un sistema de calentamiento externo que fun-cione mediante el aprovechamiento del recurso solar. Se realizó la adecuación de paneles modulares térmicos que entregarán ener-gía tanto al biodigestor como al suministro de agua caliente de la vivienda. De esta forma, se logra tener un abastecimiento de agua caliente confiable y una mejora sustancial en el proceso de genera-ción de biogás, obteniendo eficiencias más altas mediante el con-trol del proceso de biodigestión.

Se pretende, a su vez, abordar mediante una aplicación concreta la problemática de la operación conjunta de diferentes tecnologías renovables y no convencionales, con el fin de lograr un óptimo fun-cionamiento y complementación entre las partes.

AUTORES Enrique Nicanor Mariotti Bruno Nicolás Sgoifo Jazmín Magalí Ojeda

ORIENTADOR Rodolfo Miguel Duelli Universidad Nacional de Río Cuarto


SISTEMAS DE COLECCIÓN SOLAR PARA LA PRODUCCIÓN DE

BIOGÁS A PEQUEÑA ESCALA


INTRODUCCIÓN

El biogás es un gas combustible generado naturalmente a través de las reacciones de biodegradación de la materia orgánica en la ausencia de oxígeno. Este fenómeno forma parte del ciclo biológico natural, y ejemplo de ello son los gases combus-tibles generados en los pantanos por degradación de residuos vegetales o el gas producido por el tracto digestivo del ganado vacuno. En todos los casos, las denominadas bacterias metanogénicas intervienen activamente en el proceso.

La producción de biogás ha alcanzado un alto nivel de diversificación y hoy en día tiene la capacidad para implemen-tarse en un amplio margen de sectores. Las características especiales de su im-plementación obedecen a los objetivos particulares y a los recursos disponibles del diseñador y de los usuarios finales. Dentro de los diferentes campos que pueden ser abarcados con esta tecno-logía, se puede mencionar el tratamien-to de aguas cloacales, el tratamiento de residuos industriales y basura domésti-ca, la preparación de rellenos sanitarios y las aplicaciones al medio rural, todos con objetivos marcadamente distintos. Mientras que el fin último del tratamien-to de sólidos y aguas residuales es la higiene y protección ambiental, las apli-caciones rurales tienen como objetivo la producción de energía y de fertilizantes orgánicos de bajo costo.

En lo que concierne al entorno rural, los pequeños y medianos agricultores que se desempeñan en sectores de muy ba-jos ingresos, con frecuencia tienen difi-cultades para acceder a los suministros convencionales de energía. En este caso, un desarrollo tecnológico eficiente para la producción de biogás tiene tanto la ven-taja de proveer gas combustible y mate-rial fertilizante para la agricultura, como de evitar los problemas de sanidad rela-cionados con el estiércol de los animales.

Estos diseños, de escasa difusión en la República Argentina, están orientados hacia la disminución de los costos de ins-talación y mantenimiento, y suelen con-tar con eficiencias pobres y bajos niveles de producción de gas. En general, los bio-digestores de alta eficiencia están limita-dos al sector agroindustrial de ingresos altos, y la mayoría de ellos se encuentra en países de Europa.

Entre los factores que influencian el ren-dimiento de un biodigestor, el control de la temperatura se cuenta como uno de los más importantes. La actividad bacteriana y, por ende, la producción de gas, aumen-ta con la temperatura, disminuyendo, ade-más, los tiempos que debe permanecer la materia orgánica dentro del biodigestor para completar el proceso. A medida que se aumenta la temperatura, la producción de biogás se hace más eficiente y se pueden emplear biodigestores más compactos.

Sin embargo, a pesar de incrementarse la eficiencia y la producción de gas, por lo

general estas temperaturas deberán ser logradas y mantenidas mediante energía exterior, aumentando así los costos de instalación y la complejidad del conjunto a causa del empleo de sistemas de ca-lefacción externos. Teniendo en cuenta que los biodigestores rurales econó-micos trabajan a bajas temperaturas, lo que ocasiona una pérdida importan-te del rendimiento, se plantea a lo largo de este proyecto una alternativa viable para construir un biodigestor de eficien-cia mejorada que emplee un sistema de calefacción externo funcionando por completo mediante energías renovables. Con este fin, se realizó la adecuación de un sistema de paneles solares térmicos, que provean energía tanto al biodigestor como a la red de consumo de agua calien-te de una vivienda promedio.

En esta dirección, el presente trabajo se desarrolla siguiendo los lineamientos fun-damentales de proponer un diseño de fá-cil operación, que mantenga los costos de instalación y mantenimiento lo más bajos posibles, pero que a su vez provea una

mejora significativa al rendimiento del con-junto. Estos esfuerzos buscan favorecer y mejorar la calidad de vida de las personas de bajos recursos en poblaciones aisladas, empleando las instalaciones para disponer de gas combustible para consumo y agua caliente de forma ininterrumpida, con el beneficio adicional de dar una solución al problema higiénico que representa el es-tiércol de los animales y obteniendo como subproducto, un abono orgánico que puede ser empleado para el tratamiento de suelos fértiles. En un sentido más amplio, este pro-yecto pretende ser el nexo entre distintos desarrollos que empleen energías renova-bles o no convencionales, con el objeto de demostrar el posible beneficio mutuo entre los diferentes sistemas involucrados.

DESARROLLO

Consideraciones preliminares

Existen distintos tipos de digestores. El si-guiente esquema nos permite visualizar las variedades utilizadas con mayor frecuencia:

Tipos

Batch

Discontinuo Continuo

Sistema de múltiples tanques

Horizontales Verticales




Los dos subgrupos fundamentales se ca-racterizan por:

Discontinuo: se cargan una sola vez y se retira el efluente residual cuando ya se ha dejado de producir gas, solo entonces se renueva la materia orgánica. Se usa cuando la disponibilidad de materia orgá-nica es limitada o intermitente. Es de uso adecuado en laboratorios y proyectos de investigación.

Continuo: se cargan en lapsos cortos de tiempo, se utiliza cuando la disponibilidad de materia orgánica es constante durante el periodo de uso. Es más adecuado para aplicaciones rurales y aplicaciones hoga-reñas, donde se producen significativas cantidades de materia orgánica.

Se desprende de esto que un biodiges-tor continuo resulta adecuado para esta aplicación en cuestión. A continuación, se describen las características y ventajas de un biodigestor continuo del tipo horizontal.

Este tipo de digestor se caracteriza por la posibilidad de ser construido con poca inversión inicial y poca disponibilidad de materiales. Como se aprecia en la imagen siguiente, no se necesita más que un silo bolsa del tipo agrícola de polietileno de alta densidad (HDPE), y una serie de acce-sorios de policloruro de vinilo (PVC) para realizar las conexiones correspondientes.

A medida que ocurre el proceso de fermen-tación, se empieza a producir biogás. Se puede visualizar que el gas tiende a acu-mularse en la parte superior del recipiente por tener una densidad mucho menor a la del medio orgánico. Como se mencionó con anterioridad, un dispositivo de calefacción es deseable para garantizar una descom-posición más rápida y efectiva.

A modo preliminar, enumeramos los com-ponentes básicos de un biodigestor de tales características. No se hace referencia por el momento al sistema de calentamiento:

Tubo de entrada: un tubo de plástico de 16’’ o 400 mm de diámetro, que se utiliza para la inserción de materia orgánica e in-greso de la serpentina calefactora.

Bolsa de almacenamiento: constituye el reactor, que es el principal componen-te del biodigestor. Se trata una bolsa en la que se almacena la materia orgánica y donde se dan los procesos de fermen-tación. Su tamaño varía dependiendo de la cantidad de material a fermentar. En las secciones subsiguientes se detalla el proceso de dimensionado. El biodigestor debe estar aislado para evitar pérdidas de calor por sus paredes, y para lograr una temperatura los más estable posi-ble. Con este fin se recubre por encima con una estructura simple de plástico a modo de invernadero, ello prevendrá de cambios drásticos de temperatura que puedan afectar el proceso biológico. La mitad inferior del digestor se encontrará por debajo del nivel del suelo. El gas pro-ducido se almacena en la parte superior de la bolsa, debiendo esta ubicarse cerca del punto de consumo de gas.

Tubo del afluente: el diámetro de este tubo plástico deberá ser de 6’’ o 160 mm. Se localizará por debajo del tubo de en-trada en el lado opuesto del digestor, ge-nerando así una pendiente que propor-cione el desnivel necesario para que la materia fluya naturalmente y con facilidad a la hora de descargar el producto digeri-do. Se encontrará también sumergido 15 cm por debajo del fermentador, para así

prevenir el escape de gas a la hora de la descarga.

Tubo de metano: de ½’’ pulgada de diá-metro. Se ubicará en la parte superior de la bolsa de almacenamiento de metano. Se utiliza para transportar el biogás a su lugar de uso. Es necesario, además, utilizar un filtro de viruta de acero para eliminar los sulfuros del biogás antes de ser quemado en el termotanque u otro artefacto.

Dispositivo de seguridad: se utiliza para prevenir la ruptura del fermentador oca-sionada por eventuales sobrepresiones del gas generado en la fermentación anaeróbi-ca. Es posible colocar una válvula de segu-ridad de baja presión, o bien utilizar, a modo provisorio, una botella con agua y sumergir a cierta profundidad una conexión del caño de transporte; la presión resultante de gas deseada será igual a la presión hidrostáti-ca. Téngase en cuenta que la resistencia a la tracción del reactor es bastante elevada, siendo de alrededor de 30 MPa para silo bolsas de HDPE tricapa.

Selección del rango de temperaturas de trabajo

Como ya se ha detallado, en el proceso de digestión anaerobia son las bacterias metanogénicas las responsables de pro-ducir, durante la fase final del proceso, el metano que constituye el componente primordial del biogás. Existen diferentes poblaciones de bacterias metanogénicas y cada una de ellas requiere un rango de

Piso a nivel

Válvula de salida de biogás

Biogás (5 a 40%)

Agua + excreta (60 a 95%)

FIGURA 1 / Ilustración esquemática de un biodigestor continuo horizontal. (Hilbert)




temperaturas óptimo para trabajar. Exis-ten poblaciones metanogénicas termo-fílicas (55°C a 60°C) y metanogénicas mesofílicas (30°C a 40°C). Consecuente-mente, el rango termofílico tiene un tiem-po de retención menor y una mayor pro-ducción de biogás, pero a su vez es difícil mantener estas temperaturas durante un periodo prolongado de tiempo. Además, las variaciones de temperatura en este rango pueden ser muy adversas. Por lo tanto, resulta conveniente trabajar en el rango mesofílico, que permite una pro-ducción de gas moderadamente buena y mayores variaciones térmicas sin pérdi-das extremas del rendimiento.

El tiempo que la materia orgánica per-manece en el biodigestor, se denomina tiempo de retención. En el rango meso-fílico, su valor es relativamente bajo, de entre 10 y 20 días.

Requerimientos, carga y relación carbono-hidrógeno

Se prevé que el biodigestor funcionará en una casa con un máximo de tres ha-bitantes, donde no exista acceso a insta-laciones de gas natural. Se supone que se dispone de cierta cantidad de carga diaria de materia orgánica para el biodigestor. Es interesante resaltar, que solo una po-blación de cinco vacas es suficiente para proveer la carga necesaria para el biodi-gestor. Se considera adecuado utilizar estiércol de vaca en virtud de su relación carbono-nitrógeno (25:1). Esta relación resulta adecuada proporcionando un balance óptimo entre velocidad de pro-ducción y volumen de gas producido. Se recomienda que dicha relación se ubique entre 25:1 y 30:1 (Hilbert). Además, las vacas poseen una buena tasa de produc-ción de excretas.

Dimensionado del biodigestor

En base a datos estadísticos, se supon-drá que el consumo de gas natural por persona y por día es igual a 1 m3. Se debe considerar que el poder calorífico pro-visto por la distribuidora de gas es igual a 9300 kcal/m3, mientras que el poder calorífico del biogás suele ser bastante menor, rondando los 5011 kcal/m3. Con-siderando los datos anteriores podemos calcular el consumo por persona y por día de biogás, según se muestra en los siguientes cálculos:

De manera que si se precisara de 1 m3 de gas natural, se necesitarían 1,85 m3 de biogás para suplir esta demanda. Esto plantea una producción diaria de 5,55 m3 de biogás para suplir la demanda energé-tica de la vivienda en estudio. Partiendo de estos datos se puede estimar el tama-ño del biodigestor necesario.

El volumen diario de producción repre-senta un 25% del tamaño del biodigestor, por lo tanto, el restante 75% estará ocu-pado por la mezcla de estiércol y agua. En virtud de esto, el volumen necesario para el digestor será:

Suponiendo una geometría cilíndrica para el reactor y teniendo en cuenta adicio-nalmente una relación geométrica reco-mendada (Hilbert), se puede proceder como se sigue:

La relación geométrica que favorece la digestión anaerobia es:

Es decir que las dimensiones del reactor serán:

En base a los cálculos precedentes y to-mando la densidad del estiércol como 800 kg/m3 y la densidad del agua igual a 1000 kg/m3, es posible conocer la canti-dad de materia a introducir diariamente en el biodigestor.

Agua diaria = 618 Kg Estiércol diario = 165 Kg

GRÁFICO 1 / Producción de gas en función de la temperatura según diferentes autores y producción de gas en función del tiempo de retención hidráulico (ilustrativo). (Hilbert)

T.R.H.

55ºC

35ºC15ºCPr

od. d

e bi

ogas

Prod

. de

gas

(l/K

g SV

)

0 10 20 30 40 50 60Temperatura [ºC]

500

100

0




Como se detalló con anterioridad, esta cantidad de excreta corresponde, en pro-medio, a la producción diaria de cinco ca-bezas de ganado bovino.

Sistema de calefaccionado

Para el diseño general de esta sección, hemos supuesto que la vivienda que es objeto de estudio se ubicará en la re-gión del Litoral, cerca del paralelo 32° sur, como ser la zona aledaña al muni-cipio de Colón, Entre Ríos (32°13'00"S 58°08'00"O). Esto en virtud de tratarse de una zona rural principalmente gana-dera, lo que posibilita el acceso a la bio-

masa. A su vez, las temperaturas mode-radas y los inviernos suaves aumentan el rendimiento del subsistema solar. El promedio diario de la temperatura para los días de invierno en tal región se en-cuentra alrededor de 12,75 ºC.

Como condición de diseño, hemos tomado la disponibilidad mínima del recurso solar, la cual se presenta durante el mes de junio (mes del solsticio de invierno), cuando la energía disponible es de alrededor de solo 500 W/m2 sobre el plano horizontal a lo largo de cuatro horas útiles. Las siguientes imágenes resumen estos datos para la to-talidad del territorio argentino:

Como se señaló anteriormente, el biodi-gestor se encontrará dentro de un am-biente cerrado construido en Polietileno de Larga Duración (PELD), que hará las veces de invernadero, manteniendo la temperatura media durante el día igual a 30 ºC en el invierno. Durante los meses de verano su empleo no es necesario de-bido a las elevadas amplitudes térmicas, por lo cual se debe proveer a la construc-ción de un techo desmontable. Los deta-lles constructivos de este ambiente son:

Invernadero

Dimensiones Superficie

Ancho 2,5 m Techo 49,69 m2

Largo 12m Paredes laterales 48 m2

Alto 2m Paredes frontales 10,83 m2

Techo 15 grados Espesor PE 1 mm

Largo techo 2,07m Superficie

total 108,53 m2

Alto techo 0,33m Superficie

captadora 48,84 m2

Alto total 2,33m Superficie

cubierta 30 m2

Su cálculo detallado se omite por ser dema-siado prolongado para este reporte. Puede encontrarse ilustrativamente en Diego L. Valera, 2008. Nos limitamos únicamente a mostrar el balance energético empleado:

QRadiacion = QPerdidas Conv/Cond + QPerdidas suelo + Q Perdidas ventilacion

Por otro lado, para el biodigestor toman-do un periodo de calentamiento de dos horas y una temperatura final de 35 ºC:

QDigestor=m Cpmezcla

∆T= 2,27 kW

∆t

Además, el balance térmico para el siste-ma de calefacción es:

QPaneles = QDigestor - QRad - QFA + QPerdidas sup.

+ QPerdidas suelo = 5,29 kW

Aquí, la radiación que incide directamen-te sobre el digestor y el calor propio ge-nerado por el proceso de fermentación contribuyen a aportar el calor necesario para el proceso, mientras que el resto de las pérdidas son compensadas por el sis-tema de paneles solares. Notar que una vez que la biomasa llegó a la temperatura correcta de fermentación, la energía ne-cesaria que deben aportar los paneles solares es igual a

QPaneles = QPerdidas sup. + QPerdidas suelo = 3,02 kW,

debiendo solamente compensar las pér-didas. Los coeficientes de pérdidas se es-timaron iguales a

Usuperior = 6,89W

y Usuelo = 4,4W

,m2 K m2 K

aplicando correlaciones empíricas para la convección con el ambiente y la conduc-ción con el suelo. Por otro lado, el calor propio generado por la descomposición es de alrededor del 4% de la energía total producida por la fermentación (Pohland, 1968) y el calor ganado por la radiación directa es

FIGURA 2 / Disponibilidad del recurso solar en la República Argentina para el mes de junio, la ciudad de Colón se marca con un punto rojo. El gráfico de la izquierda muestra una disponibi-lidad horaria de cuatro horas útiles, mientras que a la derecha se observa un valor promedio de 2,0 kWh/m2 para la irradiación diaria sobre el plano horizontal. (H. Grossi Gallegos, 2011).




QRad = I.Acaptadora.τinv αdigestor. Donde es la transmitancia del invernadero y la absor-tancia del reactor. (J. Duffie, 1991). Segui-damente, para el cálculo de los paneles co-lectores se tiene que la radiación colectada por un módulo individual es (J. Adaro, 2012):

SPanel = SDirecta + S Difusa + S Reflejada=

Aquí, los valores de la radiación directa, difusa y reflejada se multiplican por el producto efectivo de la transmitancia de la cobertura τ y la absortancia de la pla-ca receptora α. Además, en el caso de la radiación reflejada es preciso incluir la reflectividad del suelo aledaño ρg. El án-gulo de inclinación es β, y su valor ópti-mo anual para la ubicación propuesta es de alrededor de 25º (H. Grossi Gallegos, 2011). Además, Rb es el factor de ganancia geométrica, igual a 1,52 para un panel a 25º durante los días de invierno en la loca-ción propuesta (H. Grossi Gallegos, 2011). Para calcular el porcentaje de la radiación difusa incidente se tomaron valores del índice de claridad, medidos experimen-talmente para la ciudad cercana de Sal-to Grande (Hernández, 2010) (C. Raichijk, 2012). Aproximadamente Ib = 0,52 Iglobal mientras que el resto de irradiación llega en forma difusa a la placa receptora. Finalmen-te, el calor que efectivamente pasa al fluido intercambiador de calor es (Rabl, 1985):

Q = Ac Fr [SPanel- UL (Tm - Tamb)]

Lo que está en función del área de cap-tación Ac de los paneles de (2m x 1m), el factor de eficiencia Fr , el coeficiente glo-bal de pérdidas UL, la temperatura media del fluido Tm (35°C) y la temperatura ex-terior Tamb (12,75°C). Tomando datos ta-bulados Fr = 0,9 (Rabl, 1985). El valor de UL es en realidad, UL = UF+UA+UL, es decir, la suma de las pérdidas frontales, posteriores y laterales del panel colector. Se estima teóricamente (Rabl, 1985) que el coeficiente global de pérdidas se en-cuentra alrededor de UL= 6,9 W

m2 K, lo que

coincide con datos comerciales disponi-bles (C. Placco). Estos valores resultan en un calor transmitido al fluido de Q = 631,32 W por módulo colector, lo que representa una eficiencia global por panel de η = 0,62. En vista de esto, un conjunto de 10 módu-los solares son capaces de proveer 6,31 kW al sistema de calefacción. El calor que se debe aportar al digestor es 5,29 kW , lo que deja un margen para el calentamiento de agua para consumo domiciliario.

La red de tubos interna puede ser cons-truida a partir de cañerías soldadas en-tre ellas, con un diámetro nominal de 1’’, hechas en acero ASTM A53 Gr A/B, dis-ponibles a bajo costo. Se recomienda la incorporación de por lo menos 5 cm de lana mineral o lana de vidrio en la parte posterior del módulo. Por su parte, la pla-ca receptora, que debe estar constituida en acero AISI 1020, debe ser recubier-ta con una lámina alveolar de 4 mm de espesor hecha en policarbonato de alta

transmitancia. La cobertura aísla la placa receptora y provee reflexiones internas que aumentan la eficiencia del módulo. Además, le brinda protección al conjunto en caso de granizo o lluvias fuertes du-rante el verano o la primavera.

El calor será aportado al biodigestor me-diante un circuito intercambiador de ca-lor. El mismo estará conformado por un tendido de caño de polietileno negro ubi-cado en el fondo del reactor. Suponiendo un diámetro de Dn = 1’’, el largo total para asegurar una transferencia suficiente es (F. P. Incropera, 1999):

GRÁFICO 2 / La variación del coeficiente de eficiencia y el coeficiente frontal de pérdidas para un colector solar de placa plana en función de la configuración de los tubos y la temperatura de la placa receptora, respectivamente. El coeficiente frontal de pérdidas representa el 75% de las pérdidas totales (Rabl, 1985).

Kt [W/C]

0.40.20.10.080.060.040.030.025

0.020.005

0.005

0.005

0.01 0.015

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

1.0

0.9

0.8

1.0

0.9

0.8

1.0

0.9

0.8

2w = tube spacing [cm]

υ = 2W/m2C

υ = 4

Fm

υ = 8

Ufr

ont [W

/m2 ºK

]

Tamb

εabs = 0.95

1 cover

2 cover

3 cover

0 40 80 120 160 200

40

10

–20

4010

–20

4010

–20

10

8

6

4

2

0

Tabs = [ºC]

FIGURA 3 / Modelo CAD del colector solar de placa plana con un área de captación de 2mx1m.




El número de ductos utilizados para el intercambiador se fija en N = 1. El coefi-ciente global de transferencia se estima igual a U= 1400 W

m2 K , tomando como refe-rencia intercambiadores de caracterís-ticas similares. El coeficiente se puede obtener a partir de tablas (F. P. Incrope-ra, 1999) según el tipo de intercambiador empleado. Por último, ∆Tml es la tempe-ratura media logarítmica, definida como:

Este valor se calcula a partir de las tem-peraturas de la biomasa a ser calentada, y el fluido del intercambiador, en este caso, agua. ∆Tml = 3,55ºC Finalmente, este cál-culo resulta en una longitud efectiva para la transferencia de calor de L = 17,62 m, la cual puede ser divida en 2 tramos de L = 8,81 m que recorran el biodigestor en sentido longitudinal.

La pérdida de carga de este circuito se es-tima a partir de datos provistos por el fabri-cante de las tuberías de polietileno (Cid):

J = 10.668 * C -1.85 * Q1.85 * D-4.87

Donde interviene el factor de Chezy (C), el caudal volumétrico de fluido (Q) y el diámetro del ducto (D). Calculando el caudal a partir de los datos previos:

Calor entregado=

m= Caudal volumetrico

Cp ∆Tρ ρ

Lo que resulta en un caudal de 0,52 lts/seg. El factor C se toma igual a 150 se-gún las tablas provistas por el fabricante (Cid). En definitiva, la pérdida de carga del intercambiador es de 0,53 KPa/m, la cual debe ser compensada por la bomba del sistema de alimentación del intercambia-dor de calor.

Disposición y conexiones

Para lograr combinar las fuentes de ener-gía del sistema de manera eficiente se debe poner especial atención a las etapas del proceso. Con esta finalidad, se propo-ne que el agua caliente proveniente de los diez colectores solares de pantalla plana se dirija directamente a un termotanque aislado. Desde este elemento se provee de agua caliente a la vivienda familiar, y a su vez, empleando un circuito separado para el intercambio de calor, se conecta con el biodigestor. Se logra de esta ma-nera favorecer la producción de biogás y garantizar la provisión de agua calien-te. Nótese que la temperatura dentro del termotanque es mantenida mediante el aporte directo de los colectores solares y un quemador funcionando con biogás o eventualmente con GLP, únicamente en caso de que ocurran consumos pico que no puedan ser provistos por el sistema del biodigestor.

Termotanque

Cálculo de la capacidad adecuada: se optó por realizar el termotanque con una capacidad de 200 litros con el objetivo de poder contener el volumen equivalente a todos los circuitos de cañerías que for-man parte del sistema y a la vez mante-ner una provisión adecuada para consu-mo de la vivienda.

Diseño: se busca mediante una geometría cilíndrica facilitar la construcción del ter-motanque. Todos los componentes son idénticos a los que poseen los termotan-ques comerciales, entiéndase: depósito, quemador y control de temperatura.

Aislación: se seleccionó fibra de vidrio como aislante, esto responde a tres ra-zones diferentes: por un lado, posee una conductividad muy baja (0,035 W/m.k) frente a otros materiales que cumplen la misma función como los ladrillos refrac-tarios (1 W/m.k); al tratarse de una geo-metría cilíndrica, la lana de vidrio se puede colocar fácilmente; como último punto a favor se resalta el precio económico de

este aislante, ya que se trata de un pro-ducto de consumo frecuente.

Potencial de calefacción al biodigestor: el conjunto de colectores es el responsable de brindar energía al biodigestor, lo cual se realiza mediante un ciclo sencillo. Primero los paneles calientan el agua, que desde allí se dirige a un termotanque, desde aquí, el agua fluye por el biodigestor aportando calor sin mezclarse con la carga del biodi-gestor. Para realizar este análisis siempre se consideró la situación más desfavora-ble, es decir, durante el invierno.

Durante esta estación, la potencia que pueden generar los paneles es de 6,31 kW, mientras que el biodigestor precisa solamente 5,29 kW en su situación de máximo consumo de potencia (es decir, para calentar la biomasa y compensar las pérdidas), por lo que en esta situación el biodigestor puede generar el gas ne-cesario para un hogar de tres personas y adicionalmente los paneles entregan un excedente de energía al termotan-que que se utilizará para calentar agua de

Casa

Biogás

GLP

Colectores de pantalla plana

Gas envasadoAgua callente

Agua callente

Agua fría

Agua pre-calentada

Termotanque

Bomba con sistema de control

Biodigestor




consumo doméstico, la potencia entre-gada a tal fin es de 1,02 kW.

Planteando la mejor situación (verano), los paneles pueden generar 12,46 kW, donde dicha generación permite abaste-cer al biodigestor de potencia y entregar mucha más energía al termotanque, re-duciendo en forma apreciable el uso de hidrocarburos. En la siguiente tabla resu-mimos los conceptos antes expuestos:

Verano Invierno

Generación paneles 12,46 kW 6,31 kW

Requerimiento de potencia del biodigestor

5,29 kW * 5,29 kW

Potencia disponible para calentar agua consumo hogareño

7,17 kW 1,02 kW

* En verano se toman en cuenta los mismos requerimien-tos que en invierno, aunque sean menores, ya que todos los cálculos fueron realizados para las condiciones más desfavorables.

Sistema de control

Con el fin de optimizar el proceso de pro-ducción de biogás y la generación de agua caliente, se plantea realizar un sistema de control del proceso. El mismo consta de un sensor de temperatura ubicado en el bio-digestor que en periodos cortos de tiem-po (15 min) mide la temperatura enviando una señal de voltaje al micro-controlador. De esta manera, si el valor de la misma es menor a la temperatura admisible inferior de 35ºC, dicho dispositivo de control ac-tiva una bomba mediante un relé, la cual

Costos estimativos

Lista de Materiales

Elemento Cantidad Precio

Biodigestor

Silo Bolsa 11 metros $600

Cañería 1’’ 100 metros $243

Conexiones y válvulas 4 unidades $70

Paneles Solares

Cañería 1’’ 120 m por panel $292 por panel

Placa alveolar de policarbonato (4 mm) 2 m2 por panel $200 por panel

Chapa calibre 25 1 paño por colector $230 por panel

Lana de vidrio (50 mm) 2 metros por panel (18 metros por unidad) $55 por panel

Accesorios, codos y válvulas 6 unidades $110 por panel

Termotanque

Chapa calibre 25 2 paños $230 x paño

Lana de vidrio (50 mm)2 metros por panel

(18 metros por unidad)$55

Quemador 1 unidad $400

Termostato 1 unidad $300

Cañerías 1’’ 30 metros $81

Sistema de control

Bomba 1 bomba 0,25 hp $500

Micro-controlador PIC PIC16F870 $93

Reductor de 12 a 5 volts 1 unidad $35

Oscilador A Cristal 4 Mhz 1 unidad $39

Zócalo 28X300 1 unidad $35

Relay (hasta 1500 w) 1 unidad $19

Capacitores 2 x 22 pf $4 c/u

Resistencias 5 x 2.2kΩ $0.2 c/u

Diodo 1 x 1N4007 $0.055

Total aproximado $ 11809,055

trae agua caliente desde el termotanque al biodigestor a través del intercambiador de calor. Por el contrario, si la temperatura so-brepasa un valor límite de 38 ºC, se proce-de a desactivar la bomba de alimentación. Este ciclo de histéresis está diseñado para trabajar de forma acotada dentro del ran-go de temperaturas mesofílico. Detallamos aquí muy brevemente los componentes necesarios para la construcción de un cir-cuito electrónico que provea dichas pres-taciones: 5 resistencias de 2.2 kΩ, 1 sensor lm 35, transformador 12 v, capacitor 100 nf, diodo bc548, relé de hasta 1500 watts de potencia, LM7805, PIC16F870.

La programación del micro-controlador PIC16F870, en la cual no entraremos en detalle, debe hacerse de forma que se asegure la ejecución del siguiente bucle lógico que da forma a la acción de control de nuestro sistema:

Inicio

Fin

Sensado de temperatura

Activar/Desactivar bomba, aporte de calor al biodigestor

Temperatura adecuada en el biodigestor

si

no

http://articulo.mercadolibre.com.ar/MLA-515611620-oscilador-a-cristal-18432-mhz-dip14-metalico-_JM




CONCLUSIÓN Y RESULTADOS

Como se ha demostrado en este traba-jo, es posible lograr cubrir las necesida-des energéticas de una vivienda mediana combinando de manera inteligente dis-tintos dispositivos que empleen ener-gías alternativas o no convencionales. Se ha comprobado que esta propuesta es ciertamente flexible, ya que durante el verano se genera la potencia necesaria y existe un excedente apreciable, mientras que en invierno se produce una cantidad de gas suficiente para suplir la demanda. Un sistema de respaldo de GLP solo se-ría necesario para contrarrestar picos de consumos temporarios.

Adicionalmente, estas instalaciones se pueden adaptar dinámicamente a las ne-cesidades del usuario. Por ejemplo, este proyecto se encuentra pensando para una familia que contase únicamente con solo cinco cabezas de ganado vacuno pero, ló-gicamente, sería mucho mayor la energía aprovechable si se contase con más bio-masa disponible. De esta forma, sería po-sible satisfacer una demanda aún mayor. Otro beneficio inherente al proceso es la

producción de abono orgánico a la salida del biodigestor, el cual podría ser emplea-do para el tratamiento de suelos fértiles.

Entendemos que este desarrollo triunfa-rá en la medida en que provea una mejo-ra a la vida de la gente. Por lo cual se ha puesto foco en mejorar la calidad de vida de las personas que no cuentan con gas natural, brindando un recurso que se ge-nere en la misma vivienda, sin necesidad de transporte. De esta forma, se propo-ne una alternativa viable al consumo de combustibles poco ecológicos e imprác-ticos, como ser la leña, cuyo uso es muy frecuente en el ámbito rural, y el kero-sene, empleado en menor medida. Debe tenerse en cuenta que con frecuencia los usuarios de estas alternativas se en-cuentran a una distancia significativa de los centros urbanos de donde aprovisio-narse de combustible.

Demostrado el beneficio y complemen-to mutuo de combinar dos sistemas de generación no convencionales de ener-gía. Se espera que este proyecto abra las puertas a nuevos esfuerzos en esta línea de trabajo, con el objeto de apuntar a un desarrollo sustentable de las comunida-des más vulnerables de la región y el país.


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Rabl A. Active Solar Collectors and Their Appli-cations [Libro]. – New York : Oxford Univer-sity Press, 1985.

> Generación de gas natural y energía eléctrica, a partir de residuos, para familias de bajos recursos sin acceso a dichos servicios.

> Filtro adsorbente construido a partir de cascarillas de arroz para potabilización de agua de río.

> Mejora en la calidad de vida de una comunidad educativa mediante método de generación-potabilización.

> Reciclado de pet en premoldeados de hormigón.

> Arquitectura y construcción en tierra cruda para Tolar Grande.

> Nuevos espacios atenuantes.

> Proyecto integral de biorremediación y rehabilitación ambiental en un barrio impactado por contaminación de agua.

> Losas alivianadas con envases Pet.

> Reutilización de botellas de plástico, producción de biogás y bioabono para escuela rural Nuestra Señora del Valle de los Gigantes.

> Sistemas de colección solar para la producción de biogás a pequeña escala.

www.premioodebrecht.com/argentina

LOS PROYECTOS

PR

EMIO

OD

EBR

ECH

T 2014

Recopilación de los mejores proyectos

En Odebrecht asumimos el desa-fío de buscar soluciones que atien-dan las necesidades del presente sin comprometer a las generaciones futuras. En este camino hacia la sus-tentabilidad, el Premio Odebrecht para el Desarrollo Sustentable tiene como principales objetivos incen-tivar y reconocer a aquellos estu-diantes y docentes universitarios que se propongan pensar en inge-niería desde una perspectiva sos-tenible, y generar conocimiento so-bre la temática para difundir entre la comunidad académica argentina y la sociedad en general.

Con esta iniciativa profundizamos nuestro vínculo con las universida-des, fuentes inagotables de talento y creatividad, invitándolas a generar valiosas contribuciones para el desa-rrollo sustentable.

GANADORES 2014


AUTORES Federico Rodrigo Barca y Juan Rafael SegoviaORIENTADOR Néstor Nazer | Universidad Católica Argentina


AUTORAS Celina Alejandra Perino y Sofía Liz RomeroORIENTADORA María Daniela Tenev | UTN, Facultad Regional Resistencia


AUTORES María Paula Godoy Maximiliano José MuchiuttiORIENTADORA María Daniela Tenev | UTN, Facultad Regional Resistencia


AUTORES Omar Andrés Lacaze y Dante David CarriónORIENTADOR José María Poggio | UTN, Facultad Regional Buenos Aires


AUTORA Valeria Ivana MirandaORIENTADOR Virgilio Andrés Pereyra | Universidad Católica de Salta


AUTOR Carlos Antonio RodríguezORIENTADOR Fernando Damián Cerone | Universidad Abierta Interamericana


AUTORES Yamila Natali Amaya Dal Bó, Ignacio Nicolás García y Marías Ariel Scofano VanniORIENTADORA Leslie Bárbara Vorraber | Universidad de Flores


AUTOR José Miguel RaimondiORIENTADOR Santiago Maiz | Universidad Nacional del Sur


AUTORES Lucrecia Ballardini, Victoria Ballardini y Juan Cruz RevolORIENTADOR Mario Martin | Universidad Católica de Córdoba


AUTORES Enrique Nicanor Mariotti, Bruno Nicolás Sgoifo y Jazmín Magalí OjedaORIENTADOR Rodolfo Miguel Duelli | Universidad Nacional de Río Cuarto

Recopilación de los mejores proyectos del Premio Odebrecht para el Desarrollo Sustentable -...

Environment

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