En Odebrecht asumimos el desafío de
buscar soluciones que atiendan las
necesidades del presente sin compro-
meter a las ge...
R EA LI Z AC IÓN
Premio Odebrecht 2013
LOS 10 MEJORES
PROYECTOS
Todos los trabajos publicados en este libro
son de entera responsabilidad de los autores.
COORDINACIÓN EDITORIAL
Ana Victo...
R EA LI Z AC IÓN
Premio Odebrecht 2013
LOS 10 MEJORES
PROYECTOS
[ 4 ] PRÊM IO ODE B REC HT 2008
PRESENTACIÓN
El Premio Odebrecht para el Desarrollo Sustentable tiene como principa-
les objetivos incentivar y reconocer a aquellos es...
Sumario
GANADORES
	8	Tratamiento de aguas con arsénico para la mejora
en la calidad de vida de una comunidad aborigen”
	28	Generad...
[ 8 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
TRATAMIENTO DE AGUAS CON ARSÉNICO
PARA LA MEJORA EN LA CALIDAD DE VIDA
DE UNA COMUNIDAD A...
recopilación de los mejores proyectos [ 9 ]
Este proyecto se desarrollará en torno de la problemática del agua con-
tamina...
[ 10 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
INTRODUCCIÓN
En la vasta lista de derechos humanos, en la sección que abarca los temas
s...
recopilación de los mejores proyectos [ 11 ]
En determinadas ciudades de la provincia, como su capital, Resistencia, o
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[ 12 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
DESARROLLO
Dado que la problemática tratada en este proyecto se basa en la presencia
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recopilación de los mejores proyectos [ 13 ]
Las causas de envenenamiento con arsénico más comunes son el consumo
del agua...
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mitos, cólicos abdominales y ocasionalmente diarreas; una segunda fase se ca-
racteriza ...
recopilación de los mejores proyectos [ 15 ]
•	 pH
•	 Alcalinidad
•	 Dureza
•	 Concentración de cloruros, sulfatos, nitrat...
[ 16 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
Un diagrama de equilibrio termodinámico de pourbaix es una herramienta
sumamente práctic...
recopilación de los mejores proyectos [ 17 ]
El método RAOS debe su efectividad a la combinación adecuada y sinérgica
de c...
[ 18 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
método. De esta manera, se asegura que las reacciones fotoquímicas se com-
pleten en un ...
recopilación de los mejores proyectos [ 19 ]
exclusivamente el consumo y la cocción de alimentos, esta cantidad de agua
se...
[ 20 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
en el jugo de limón, debido a que para obtener las cantidades adecuadas no es
necesario ...
recopilación de los mejores proyectos [ 21 ]
El contenido que sale del tanque se recoge en recipientes adecuados (por
ejem...
[ 22 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Atkins, P.W., D.F. Shirver, C.H. Langord (1998) Química Inorg...
recopilación de los mejores proyectos [ 23 ]
ANEXO
CUADROS
Cuadro 1
Arsenato H3AsO4 pK1 = 2,2 pK2 = 6,94 pK3 = 11,52
Arsen...
[ 24 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
IMÁGENES
Imagen 1
recopilación de los mejores proyectos [ 25 ]
	 Imagen 2
	Imagen 3
[ 26 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
PLANOS DEL MODELO DE “TANQUE DE TRATAMIENTO”
Salida de efluentesSalida de sobrenadante h...
recopilación de los mejores proyectos [ 27 ]
Ingreso de agua Compuerta de ingreso
de materiales (alambre y jugo)
200 cm
20...
[ 28 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
GENERADOR EÓLICO DE BAJA POTENCIA,
ORIENTADO A COMUNIDADES CON BAJOS
RECURSOS ENERGÉTICO...
recopilación de los mejores proyectos [ 29 ]
El objetivo del proyecto fue desarrollar y construir un generador eólico
de c...
[ 30 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
INTRODUCCIÓN
La energía eólica es una de las principales alternativas para la generación...
recopilación de los mejores proyectos [ 31 ]
siglo XVIII y la segunda mitad del XIX, los molinos de viento europeos alcanz...
[ 32 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
En general, las mejores zonas de vientos se encuentran en la costa, debido
a las corrien...
recopilación de los mejores proyectos [ 33 ]
La ecuación 2, es una de las ecuaciones de Maxwell, las cuales constituyen
la...
[ 34 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
imanes en los rotores será aquella que maximice la variación. Ello, porque la co-
rrient...
recopilación de los mejores proyectos [ 35 ]
MATERIALES Y MÉTODOS
A continuación, se describen las características y mater...
[ 36 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
Figura 1 – Rectificador trifásico de onda completa.
La señal rectificada es similar a la...
recopilación de los mejores proyectos [ 37 ]
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[ 38 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
eléctricas y mecánicas. Sin embargo, el precio a pagar por la pérdida de rendi-
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recopilación de los mejores proyectos [ 39 ]
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[ 40 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
FOTOGRAFÍAS DEL PROTOTIPO
Las Figuras 4, 5 y 6, ilustran distintas etapas de trabajo sob...
recopilación de los mejores proyectos [ 41 ]
Figura 6 – Rotor superior.
RESULTADOS OBTENIDOS
PRUEBA DE CAMPO
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[ 42 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
Figura 7 – Locación de la prueba de campo.
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recopilación de los mejores proyectos [ 43 ]
Los resultados de las pruebas de campo y laboratorio del prototipo, han
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[ 44 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
CÁLCULO DEL CONSUMO ELÉCTRICO PROMEDIO
DE UN HOGAR O ESCUELA RURAL
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recopilación de los mejores proyectos [ 45 ]
GENERADOR NAFTERO
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[ 46 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
CONCLUSIONES
Consideramos que los resultados obtenidos durante las pruebas del aero-
gen...
recopilación de los mejores proyectos [ 47 ]
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Chase, R.; Jacobs, R.; Aquilano, N. (2009) Adminis...
[ 48 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
LADRILLOS TÉRMICOS FABRICADOS
CON PAPEL RECICLADO
AUTOR Marcos Javier Antequera
ORIENTAD...
recopilación de los mejores proyectos [ 49 ]
En el presente trabajo se utiliza papel periódico como materia prima
para la ...
[ 50 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
INTRODUCCIÓN
En la realidad argentina se ven viviendas precarias, a veces cuatro chapas ...
recopilación de los mejores proyectos [ 51 ]
DESTINATARIOS DEL PROYECTO
Garabí es un humilde municipio ubicado en la provi...
[ 52 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
FINALIDAD DEL PROYECTO
Promover el progreso económico y tecnológico preservando el medio...
recopilación de los mejores proyectos [ 53 ]
METODOLOGÍA DE APLICACIÓN
METODOLOGÍA DE APLICACIÓN
Gráfico 2 – Diagrama del ...
[ 54 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
PASO 1: Establecer objetivos del proyecto
Objetivos:
•	 Mejorar la precariedad de la viv...
recopilación de los mejores proyectos [ 55 ]
Tabla 1 – Características climáticas de la localidad de Garabí, Corrientes.
M...
[ 56 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
PASO 3: Evaluación y estudio de materiales disponibles
Los materiales que se utilizan pa...
recopilación de los mejores proyectos [ 57 ]
PASO 4: Diseño del método y proceso constructivo del ladrillo
Luego de evalua...
[ 58 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
3.	Por la sencillez en su ejecución, se decide elaborar los ladrillos con el método
de e...
recopilación de los mejores proyectos [ 59 ]
PASO 5: Ensayos mecánicos y térmicos
Para los ensayos se dosificaron ocho par...
[ 60 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
Es decir, que para muros portantes el porcentaje máximo de papel en la dosi-
ficación es...
recopilación de los mejores proyectos [ 61 ]
Gráfico 5 – Valores comparativos de resistencia térmica para diferentes mater...
[ 62 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
PASO 6: Análisis económico del proyecto
Para la evaluación económica del proyecto se deb...
recopilación de los mejores proyectos [ 63 ]
Respecto a los costos de construcción, las variables más relevantes son: el
p...
[ 64 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
Debido a que el ladrillo térmico posee mejores propiedades térmicas, el coeficiente
G, e...
recopilación de los mejores proyectos [ 65 ]
Para la recolección de papel, se apela a la cooperación vecinal y regional,
a...
[ 66 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
CONCLUSIONES Y RESULTADOS ESPERADOS
Se desarrolló un proyecto fundado en la Autosustenta...
recopilación de los mejores proyectos [ 67 ]
Con la implementación de este proyecto se puede lograr:
•	 Impulsar el DESARR...
[ 68 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BEZERRA E. M.; SAVASTANO H. Jr. The influence of type and ref...
[ 70 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
SOL Y DAR, Y DAR AGUA
AUTOR Federico Emanuel Moyano
ORIENTADOR Fabián Lorenzo Venier
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recopilación de los mejores proyectos [ 71 ]
La escasa y desigual distribución de agua apta para el consumo humano
es una ...
[ 72 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
INTRODUCCIÓN
Aunque el agua abunda en la Tierra, aquella de utilidad para consumo huma-
...
recopilación de los mejores proyectos [ 73 ]
y agroquímicos, aparte de ser un método muy costoso para su operación, ya que...
[ 74 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013
IDENTIFICACIÓN DE LA PROBLEMÁTICA
Como ya se mencionó anteriormente, solo una parte muy ...
recopilación de los mejores proyectos [ 75 ]
Figura 1. Localización de los parajes y poblados en los que se pretende reali...
Premio Odebrecht Argentina 2013
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Los 10 mejores Proyectos del concurso Premio Odebrecht para el Desarrollo Sustentable Argentina 2013

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Premio Odebrecht Argentina 2013

  1. 1. En Odebrecht asumimos el desafío de buscar soluciones que atiendan las necesidades del presente sin compro- meter a las generaciones futuras. En este camino hacia la sustentabilidad, el Premio Odebrecht para el Desarro- llo Sustentable tiene como principa- les objetivos incentivar y reconocer a aquellos estudiantes y docentes uni- versitarios que se propongan pensar en ingeniería desde una perspectiva sostenible, y generar conocimiento so- bre la temática para difundir entre la comunidad académica argentina y la sociedad en general. Con esta iniciativa profundizamos nues- tro vínculo con las universidades, fuen- tes inagotables de talento y creatividad, invitándolas a generar valiosas contri- buciones para el desarrollo sustentable.  Tratamiento de aguas con arsénico para la mejora en la calidad de vida de una comunidad aborigen  Generador eólico de baja potencia, orientado a comu- nidades con bajos recursos energéticos y/o económicos  Ladrillos térmicos fabricados con papel reciclado  Sol y dar y dar agua  Secado industrial de frutas y vegetales, combinando energía solar y combustión de desechos sólidos agra- rios, para fábricas agro-industriales  Remoción electroquímica de arsénico del agua me- diante el uso de energía renovable  Materiales alternativos, técnicas y sistemas construc- tivos para una propuesta sustentable  El biogás domiciliario. Una oportunidad para abaste- cer a las comunidades aisladas de manera accesible, limpia y eficiente  Generación de energía eléctrica a partir de peque- ños aprovechamientos hidroeléctricos – Estudio de un caso práctico para el abastecimiento de un refugio de montaña  Uso del suelo como climatizador de interiores www.premioodebrecht.com/argentina Premio Odebrecht 2013 LOS 10 MEJORES PROYECTOS PremioOdebrecht2013LOS10MEJORESPROYECTOS GANADORES 2013  TRATAMIENTO DE AGUAS CON ARSÉNICO PARA LA MEJORA EN LA CALIDAD DE VIDA DE UNA COMUNIDAD ABORIGEN María Paula Godoy y Maximiliano José Muchiutti PROF. ORIENTADOR: María Daniela Tenev | Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional de Resistencia (Chaco)  GENERADOR EÓLICO DE BAJA POTENCIA, ORIENTADO A COMUNIDADES CON BAJOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y/O ECONÓMICOS Máximo Paz Iaconis PROF. ORIENTADOR: Estela Mónica López Sardi | Universidad de Palermo  LADRILLOS TÉRMICOS FABRICADOS CON PAPEL RECICLADO Marcos Javier Antequera PROF. ORIENTADOR: Agustín Gabriel Poblet | Universidad Católica Argentina  SOL Y DAR Y DAR AGUA Federico Emanuel Moyano PROF. ORIENTADOR: Fabián Lorenzo Venier | Universidad Nacional de Río Cuarto  SECADO INDUSTRIAL DE FRUTAS Y VEGETALES, COMBINAN- DO ENERGÍA SOLAR Y COMBUSTIÓN DE DESECHOS SÓLIDOS AGRARIOS, PARA FÁBRICAS AGRO-INDUSTRIALES José Facundo Gómez Gallardo, Matías Ariel Herrera y Darío Sebastián Guardia PROF. ORIENTADOR: Eduardo Héctor Pérez Caram | Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Mendoza  REMOCIÓN ELECTROQUÍMICA DE ARSÉNICO DEL AGUA ME- DIANTE EL USO DE ENERGÍA RENOVABLE Julián Gabriel Luppi y Javier Kenigsberg PROF. ORIENTADOR: Héctor Fasoli | Universidad Católica Argentina  MATERIALES ALTERNATIVOS, TÉCNICAS Y SISTEMAS CONS- TRUCTIVOS PARA UNA PROPUESTA SUSTENTABLE Alejandro Naser Alderete, Diego José Madrid y José Daniel Armella PROF. ORIENTADOR: Carlos Eduardo Alderete | Universidad Nacional de Tucumán  EL BIOGÁS DOMICILIARIO. UNA OPORTUNIDAD PARA ABASTE- CER A LAS COMUNIDADES AISLADAS DE MANERA ACCESIBLE, LIMPIA Y EFICIENTE. Vanina Desirée Alesci Baigorria y Claudia Maria Kolosow PROF. ORIENTADOR: Bárbara María Civit | Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Mendoza  GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA A PARTIR DE PEQUE- ÑOS APROVECHAMIENTOS HIDROELÉCTRICOS – ESTUDIO DE UN CASO PRÁCTICO PARA EL ABASTECIMIENTO DE UN REFU- GIO DE MONTAÑA Pablo Daniel Meinardo y Guillermo Javier García PROF. ORIENTADOR: Livio Sebastián Maglione | Universidad Nacional de Río Cuarto  USO DEL SUELO COMO CLIMATIZADOR DE INTERIORES Leila Mora PROF. ORIENTADOR: Salvador Gil | Universidad Nacional de San Martín
  2. 2. R EA LI Z AC IÓN Premio Odebrecht 2013 LOS 10 MEJORES PROYECTOS
  3. 3. 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 Ana Victoria Bologna Verónica Spirito PROYECTO GRÁFICO Karyn Mathuiy Design www.kmathuiydesign.com.br IMPRESIÓN Imprenta Ecológica EQUIPO PREMIO ODEBRECHT PARA EL DESARROLLO SUSTENTABLE ARGENTINA 2013 Aldana Hereñú Ana Victoria Bologna Andrés Gálvez Daniel Felici Diego Blasco Fernando Resende Hernán López Sosa Ilana Cunha Iván Vanino Jairo Anzola Jorge De Angeli Lucas Utrera Marcio Ribeiro Marianella Moretti Nelson Elizondo Pablo Brottier Roberto Rodríguez Verónica Spirito JURADOS Marcelo Paladino Decano de IAE Business School Sebastian Bigorito Director Ejecutivo del Consejo Empresario para el Desarrollo Sostenible www.ceads.org.ar Paula Cardenau Presidente de Red Activos www.redactivos.org.ar Estefania Giganti Directora de Los tres mandamientos www.lostresmandamientos.com.ar Flavio Bento de Faria Director Superitendente de Odebrecht Argentina Rodney Rodrigues de Carvalho Director de Infraestructura Argentina Diego Luis Pugliesso Director de Personas, Administración y Finanzas de Odebrecht Argentina Adan Levy Presidente de Ingeniería sin Fronteras www.isf-argentina.org Gustavo Alberto Weiss Presidente de la Cámara Argentina de la Construcción
  4. 4. R EA LI Z AC IÓN Premio Odebrecht 2013 LOS 10 MEJORES PROYECTOS
  5. 5. [ 4 ] PRÊM IO ODE B REC HT 2008 PRESENTACIÓN
  6. 6. El Premio Odebrecht para el Desarrollo Sustentable tiene como principa- les objetivos incentivar y reconocer a aquellos estudiantes y docentes universitarios que se proponen pensar la ingeniería desde una perspectiva sos- tenible, 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 compromiso con el desarrollo sostenible está presente desde sus orígenes en nuestra cultura empresarial y ha sido siempre una referencia para la actuación de los integrantes de Odebrecht en todo el mundo. En cada lugar en el que emprendemos nuestras obras generamos riquezas para nuestros clientes, accionistas, integrantes y comunidades a través de la construcción de proyectos necesarios para el bienestar de la sociedad, mante- niendo siempre el compromiso de contribuir con la inclusión social y la preserva- ción del medio ambiente. Con mucha satisfacción, presentamos la primera edición del Libro que recopi- la los diez proyectos finalistas entre decenas de trabajos recibidos desde universi- dades de toda Argentina. Las propuestas seleccionadas fueron evaluadas por un prestigioso jurado compuesto por directivos de nuestra organización y referentes de sustentabilidad de instituciones académicas, cámaras empresariales, socie- dad civil y medios de comunicación especializados de nuestro país. Con el Premio Odebrecht para el Desarrollo Sustentable movilizamos la in- teligencia 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 convertirse en una realidad que mejoren la calidad de vida de los argentinos. ¡Buena lectura!
  7. 7. Sumario
  8. 8. GANADORES 8 Tratamiento de aguas con arsénico para la mejora en la calidad de vida de una comunidad aborigen” 28 Generador eólico de baja potencia, orientado a comunidades con bajos recursos energéticos y/o económicos 48 Ladrillos térmicos fabricados con papel reciclado 70 Sol y dar Y dar Agua 90 Secado industrial de frutas y vegetales, combinando energía solar y combustión de desechos sólidos agrarios, para fábricas agro-industriales 108 Remoción electroquímica de arsénico del agua mediante el uso de energía renovable 130 Materiales alternativos, técnicas y sistemas constructivos para una propuesta sustentable 154 El biogás domiciliario. Una oportunidad para abastecer a las comunidades aisladas de manera accesible, limpia y eficiente 180 Generación de energía eléctrica a partir de pequeños aprovechamientos hidroeléctricos. Estudio de un caso práctico para el abastecimiento de un refugio de montaña 204 Uso del suelo como climatizador de interiores
  9. 9. [ 8 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 TRATAMIENTO DE AGUAS CON ARSÉNICO PARA LA MEJORA EN LA CALIDAD DE VIDA DE UNA COMUNIDAD ABORIGEN AUTORES María Paula Godoy Maximiliano José Muchiutti ORIENTADOR María Daniela Tenev Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional de Resistencia (Chaco) Ingeniería Química 2º y 4º año
  10. 10. recopilación de los mejores proyectos [ 9 ] Este proyecto se desarrollará en torno de la problemática del agua con- taminada con arsénico, refiriéndose a la que se encuentra en el de- partamento de Almirante Brown, más específicamente en la localidad de Pampa del Infierno y sus alrededores, en la provincia del Chaco. Este recurso hídrico altamente insalubre es consumido por la población rural y parte de la urbana que reside en dicha localidad, debido a que otras fuentes de agua no resultan suficientes para satisfacer las necesidades básicas de consumo. Parte de la población rural está compuesta por asentamientos de pueblos originarios, los cuales son particularmente afectados por esta problemática debido a su bajo poder adquisitivo y falta de educación. En este proyecto se propone un sistema de tratamiento del agua que pretende cumplir con los lineamientos del desarrollo sustentable. De acuerdo a la información analizada acerca de los parámetros físicos y químicos en los cuales se fundamenta el método propuesto, se concluye que el mismo presenta una alta efectividad, y que podría implementarse para el tratamiento de las aguas de la región analizada.
  11. 11. [ 10 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 INTRODUCCIÓN En la vasta lista de derechos humanos, en la sección que abarca los temas sobre salud, se puede encontrar el derecho a la disposición de agua potable. A pesar de parecer un derecho tan ligado al bienestar humano que no necesita estar explícito en una lista, se estima que la población argentina que habita en áreas con aguas arsenicales es de alrededor de 2.500.000 habitantes, casi el 7% de la población del país. A su vez, el 43% de los departamentos afectados tienen más del 30% de su población con necesidades básicas insatisfechas. Las co- munidades aborígenes y la población rural dispersa, forzadas a abastecerse de agua subterránea, resultan las más afectadas. Los valores de arsénico en agua en esas zonas son muy superiores al valor máximo recomendado por el Código Alimentario Argentino (0,05 ppm). Esto limita enormemente las posibilidades de las personas de consumir agua de óptima calidad. Las consecuencias que esta situación acarrea afectan de manera directa la salud de la población, causando enfermedades de diversos tipos. Una de las regiones que presenta esta proble- mática con el contenido de arsénico en el agua, es la localidad de Pampa del Infierno, en la provincia del Chaco. La provincia del Chaco se encuentra al noreste de la República Argentina, es una de las provincias que constituyen la región Litoral del país. Las caracte- rísticas de distribución hidrológica de esta región son sumamente variadas; se encuentran áreas con alta disponibilidad de aguas superficiales, mientras que en otras zonas estas fuentes de agua son exiguas, y la media anual de precipitacio- nes no es suficiente para satisfacer las necesidades de consumo de la población. El organismo estatal que tiene bajo su responsabilidad proveer de agua po- table a los habitantes de la provincia es SAMEEP, Servicio de Agua y Manteni- miento Empresa del Estado Provincial. Según estudios realizados por este orga- nismo en el año 2012, el 65% del territorio chaqueño presenta agua con arsénico, en muchos casos en concentraciones superiores al valor máximo señalado por el Código Alimentario Argentino.
  12. 12. recopilación de los mejores proyectos [ 11 ] En determinadas ciudades de la provincia, como su capital, Resistencia, o la ciudad vecina de Barranqueras, esta problemática no afecta a la población debido a que la misma consume agua proveniente del río Paraná, fuente de agua superficial que se encuentra exenta de arsénico, y que además mantiene un cau- dal relativamente constante. El agua es tratada por la empresa SAMEEP y luego puesta a disposición de los usuarios. Algunas ciudades que se encuentran más alejadas de esta fuente cuentan con un servicio de acueductos, que proveen a la población de agua en condiciones óptimas para ser consumida. Sin embargo, SAMEEP estima que sus servicios llegan solamente a un 68% de la población to- tal de la provincia, debido a su infraestructura e inversiones limitadas. El restante 32% se abastece de agua de perforaciones, las que usualmente contienen altas concentraciones de arsénico. En la sección Anexo de este trabajo se adjunta un mapa donde se muestran las zonas afectadas (Imagen 1). El hecho de que el organismo estatal no pueda abastecer a estas poblacio- nes de agua potable, ha obligado a sus habitantes a adoptar ciertas prácticas y hábitos para evitar la ingesta de arsénico. Algunos de los más comunes son la compra de agua mineral envasada y la adquisición de filtros o purificadores para el agua de red domiciliaria. Indiscutiblemente, contar con esta clase de ser- vicios obliga a quienes los consumen a disponer de los recursos económicos necesarios para pagar por ellos. Es evidente que no toda la población está en una posición socio-económica que le permita llevar a la práctica dichos hábitos, volviéndose una realidad el hecho de que para tener la posibilidad de consumir, nada más y nada menos que agua en buenas condiciones, una persona deba poseer cierto nivel de recursos. Es aquí donde radica el valor social de este trabajo, con el que se tratará de mejorar la calidad de vida de las comunidades afectadas mediante el desarrollo de un sistema de remoción de arsénico que sea efectivo, económicamente facti- ble y, además, respetuoso con el medio ambiente; y que permita a estas personas desarrollar sus actividades cotidianas de manera más saludable y exentas del peligro del consumo de esta sustancia.
  13. 13. [ 12 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 DESARROLLO Dado que la problemática tratada en este proyecto se basa en la presencia del arsénico en el agua, se dará comienzo al desarrollo del mismo exponien- do las propiedades de este elemento y abordando sus efectos sobre la salud. Se citarán luego los métodos de remoción de arsénico más frecuentemente utilizados, y se expondrán las bases teóricas que fundamentan el método de Remoción de Arsénico por Oxidación Solar, en el que se basa el sistema de pu- rificación propuesto. El desarrollo concluirá con la explicación y fundamentos de este último. PROPIEDADES DEL ARSÉNICO El arsénico es conocido por el hombre desde tiempos remotos, más preci- samente, desde la Edad Media. Por sus efectos altamente tóxicos se lo llamó “el rey de los venenos”, tenía consecuencias mortales e inmediatas en las personas que lo consumían y su popularidad se debió a que carece tanto de sabor como de olor, pudiendo pasar fácilmente inadvertido en alguna comida o bebida. Este elemento se encuentra presente de forma natural en la corteza terres- tre y en las aguas subterráneas de varios países. Es liberado al ambiente por las erupciones volcánicas y erosión de los depósitos minerales. Algunas actividades antropogénicas favorecen la dispersión del arsénico en el medio ambiente, por ejemplo, la minería y la extracción de minerales metálicos como el cobalto, el oro y el níquel. Años atrás este elemento formaba parte de la composición de productos químicos muy consumidos, como herbicidas, sustancias para manufactura del vidrio y en el tratamiento de la madera por presión (en donde se utilizaba arsenato cromado de cobre). En la actualidad, la Organización Mundial de la Salud reco- noce los riesgos potenciales de la exposición al arsénico, ya sea por ingesta de agua y /o alimentos contaminados, o por otros medios como inhalación de aserrín o humo de productos tratados con compuestos arseniosos.
  14. 14. recopilación de los mejores proyectos [ 13 ] Las causas de envenenamiento con arsénico más comunes son el consumo del agua de napas de ciertas zonas geográficas, consumo de alimentos prove- nientes de cultivos que han sido regados con agua contaminada, y el tabaco. Esta no es una problemática que afecta exclusivamente al territorio argentino, sino también a diversas zonas distribuidas por la totalidad del globo terráqueo. Países como China, Bangladesh, Chile, India, México y Estados Unidos intentan a diario hacer frente a esta situación de una manera cada vez más eficiente, buscando que la solución sea, además, ecológica y que implique la menor cantidad de cos- tos posible. EFECTOS SOBRE LA SALUD La OMS incluye al arsénico dentro de las diez sustancias químicas más pre- ocupantes para la salud pública. Actualmente, este organismo recomienda que el agua potable no tenga más de 10 microgramos de arsénico por litro de agua. Sin embargo, cada país decide cuál es la concentración límite que se adoptará, debido a que para establecer este parámetro se necesitan considerar ciertos factores geográficos, y además la cantidad de agua que se consume en cada lugar, debido a que el límite de tolerancia no será el mismo en una zona tropical que en zonas de baja temperatura (donde generalmente se consume menor can- tidad de agua). El arsénico puede presentarse tanto de forma inorgánica como de forma orgánica. La primera es extremadamente tóxica, y se puede encontrar princi- palmente en las aguas contaminadas con arsénico. La segunda forma, menos peligrosa, puede ser encontrada en algunos productos naturales de mar, como pescados y mariscos. La toxicidad del arsénico se debe a que este elemento interviene fácilmente en diversos tipos de reacciones enzimáticas que son nece- sarias para el correcto desarrollo del organismo, de esta forma, el arsénico tri- valente interactúa con los grupos sulfhídrilo y el pentavalente sustituye a grupos fosfatos de las enzimas mitocondriales. Ambas interacciones químicas producen inhibición de la actividad enzimática. Las personas que consumen agua contaminada con arsénico por tiempo pro- longado presentan algunos síntomas característicos del envenenamiento por este elemento. La sintomatología que se evidencia en una primera fase consiste en vó-
  15. 15. [ 14 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 mitos, cólicos abdominales y ocasionalmente diarreas; una segunda fase se ca- racteriza por entumecimiento de extremidades. Finalmente se alcanza una tercera fase, cuya sintomatología consiste generalmente en cambios de pigmentación en la piel, lesiones cutáneas (neoplasias de piel) o surgimiento repentino de durezas, tanto en las manos como en los pies (esto es conocido como “hiperqueratosis”). Algo a tener en cuenta es que el arsénico es acumulable en el organismo, y sola- mente es necesaria una exposición de cinco años a niveles altos de arsénico en agua para alcanzar la tercera fase del envenenamiento, la cual puede derivar en consecuencias más graves como cáncer de piel, de vejiga y de pulmón (según es- tudios realizados por el Centro Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer). Otros problemas crónicos son los relacionados con la motricidad, neurológicos (neuropatías periféricas), diabetes, problemas cardiovasculares y hepáticos. MÉTODOS DE REMOCIÓN DE ARSÉNICO Desde el descubrimiento de la presencia del arsénico en el agua y sus con- secuencias sobre la salud, el hombre emprendió la búsqueda de diferentes tec- nologías que permitan darle al agua un tratamiento adecuado. Actualmente, se pueden encontrar gran variedad de métodos de remoción. Se citan a continuación los más comunes: • Ósmosis inversa • Intercambio iónico • Adsorción • Ablandamiento con cal • Floculación - sedimentación - filtración La elección de un método en particular dependerá de diversos factores, como la concentración de arsénico en el agua a tratar, el costo del proceso, y la cantidad de personas a abastecer de agua potable. Dado que las condiciones socio-económicas de un país en parte limitan el uso de determinadas tecnolo- gías, también se debe considerar la disponibilidad en el mercado de equipos/ accesorios para la construcción del sistema de tratamiento que se pretende. Otros factores a considerar son los que están relacionados con las propieda- des fisicoquímicas del agua. Se citan algunos a continuación:
  16. 16. recopilación de los mejores proyectos [ 15 ] • pH • Alcalinidad • Dureza • Concentración de cloruros, sulfatos, nitratos • Concentración de calcio y magnesio • Concentración de flúor y hierro El sistema de remoción que se propone en este proyecto es una adaptación del método de floculación-sedimentación-filtración, cuyos fundamentos se ex- pondrán a continuación. El arsénico presenta cuatro estados de oxidación, sin embargo, solo dos de ellos son comunes: As (III) y As (V). En las aguas subterráneas se encuentra ge- neralmente arsénico trivalente, debido a que en este tipo de aguas el oxígeno es un elemento limitante. Esto conlleva a que el arsénico raras veces sea oxidado hasta un estado pentavalente. El pH del agua a tratar juega un papel sumamente importante a la hora de conseguir una remoción efectiva. En aguas con un rango de pH 4 a 10 se encuen- tra que el arsénico pentavalente presenta carga negativa. En este hecho físico se basan algunos de los métodos de purificación de aguas, ya que se aprovecha la posibilidad que existe de formar partículas neutras con el agregado de espe- cies con carga positiva, y se procura que el agua presente condiciones tales, que dichas partículas neutras se formen con tamaño suficiente para que puedan decantar. Esto explica por qué el primer paso de la floculación, y métodos simila- res, consiste en la oxidación de As (III) a As (V), ya que el arsénico trivalente no presenta carga. Si la remoción del arsénico se basara en la combinación de éste con otras sustancias, entonces es relevante evaluar las constantes de disociación, tanto de arsenito como arsenato, para poder conocer las fuerzas de equilibrio que gobiernan ese proceso (ver cuadro 1 en Anexo). Se encuentra en estos valores otra fundamentación para el proceso de oxidación de arsénico trivalente a pentavalente: estos últimos se disocian con mayor facilidad (sus valores de pK son más pequeños), y por lo tanto son más propensos a combinarse con otras sustancias.
  17. 17. [ 16 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 Un diagrama de equilibrio termodinámico de pourbaix es una herramienta sumamente práctica a la hora de establecer las condiciones de pH necesarias para que predomine una u otra especie en un sistema. Pueden evidenciarse en el diagrama siguiente las condiciones óptimas para que predomine el arsenato en la muestra de agua de interés. Figura 1 MÉTODO DE REMOCIÓN DE ARSÉNICO POR OXIDACIÓN SOLAR (RAOS) Un método económico y sencillo para la remoción de arsénico de aguas sub- terráneas es el que emplea la radiación solar. El método RAOS fue diseñado originalmente en Zúrich. El mismo fue pro- puesto por la comunidad científica de la Universidad de EAWAG como una so- lución al envenenamiento masivo por ingesta de agua arsenical, producido en Bangladesh durante la década del ‘70. A partir de entonces, muchos países con la problemática del arsénico han utilizado este método para conseguir potabilizar el agua, adaptándolo según las propiedades de esta en cada región.
  18. 18. recopilación de los mejores proyectos [ 17 ] El método RAOS debe su efectividad a la combinación adecuada y sinérgica de cuatro elementos. Ellos son arsénico, hierro, citrato y la radiación solar; la in- teracción fotoquímica de estos elementos deriva en la rápida oxidación, tanto del hierro como del arsénico (de As3+ a As5+ ). Esta oxidación acelerada se debe a que en la matriz acuosa se generan moléculas de complejos activos de hierro-citrato, que derivan a su vez en especies superoxidadas de oxígeno. Estas catalizan la oxidación del hierro y arsénico presentes en el agua. Se muestra a continuación un mecanismo de reacción simplificado: Figura 2 Como se mencionó anteriormente, el método RAOS podría definirse como un método modificado de floculación, ya que además de formarse oxidantes y complejos, se produce la formación de flóculos de hidróxido de hierro Fe(OH)3 . El arsénico pentavalente se adsorberá fuertemente sobre la superficie de estos últimos, de forma tal que ambas partículas decantarán y será posible retirarlas luego mediante un proceso de filtración. La efectividad de este método ha sido probada con anterioridad en diferen- tes países, mostrando resultados muy satisfactorios siempre que los elementos necesarios sean combinados en proporciones adecuadas. Uno de los elemen- tos fundamentales es, sin lugar a dudas, la presencia de la radiación solar. Esta cantidad es medida con el parámetro denominado “Irradiación Solar Global”, cuyo valor no debe ser inferior a 615 W. h / m2 diarios para poder aplicar este
  19. 19. [ 18 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 método. De esta manera, se asegura que las reacciones fotoquímicas se com- pleten en un grado apreciable. Otros factores a tener en cuenta son las cantidades de hierro y de citrato que debe contener el agua. La bibliografía consultada no provee de una relación estequiométrica o de masas que se pueda tomar como regla definitiva, ya que estas cantidades dependen de la masa de arsénico que se pretenda remover y de las características de cada muestra de agua (como el pH de la misma, o si esta posee o no hierro naturalmente y en qué concentración). Sin embargo, tomando como referencia experiencias anteriores, realizadas en aguas con característi- cas similares a las que se hacen referencia en este proyecto, se puede estimar qué cantidades serán necesarias para obtener una purificación satisfactoria del agua. Estos datos se expondrán más adelante. Por otra parte, el agua proveniente de napas de la región de interés presenta características apropiadas para la aplicación efectiva del método RAOS. En el cuadro siguiente se resumen las concentraciones de hierro y de arsénico de esta región (ver cuadro 2 en Anexo). Estos valores fueron obtenidos por la cátedra de Química Analítica I de la Universidad Nacional del Nordeste, el área donde se realizó el muestreo puede verse en la figura 2, en sección Anexo. Como puede apreciarse, el pH del agua es apropiado para que predomine el arsénico pentavalente, necesario para llevar a cabo el proceso de adsorción. También resulta beneficiosa la natural concentración de hierro que posee el agua, ya que esto implica que, si bien se deberá agregar hierro de fuentes exte- riores para provocar el precipitado, será necesaria una menor cantidad. En cuanto a la Irradiación Solar Global, la región norte de la Argentina pre- senta valores que oscilan entre los 2,5 KW/hm2 (en época invernal) y 6,0 KW/hm2 (en verano), como puede observarse en los mapas que se encuentran en sección Anexo (imágenes 3 y 4). Estas cantidades superan ampliamente la cantidad míni- ma requerida para producir la precipitación del arsénico. SISTEMA DE TRATAMIENTO PROPUESTO Se diseñó un sistema para tratar 2.000 litros de agua. Basándose en que cada persona consume en promedio cuatro litros de agua diarios, considerando
  20. 20. recopilación de los mejores proyectos [ 19 ] exclusivamente el consumo y la cocción de alimentos, esta cantidad de agua sería suficiente para una población de, aproximadamente, 100 personas. Este es el promedio de habitantes que poseen las comunidades rurales y aborígenes en la mayoría de los departamentos de la provincia del Chaco. El sistema consta de tres partes: una bomba, a la cual se le suministra ener- gía recolectada a través de un panel solar, un tanque de tratamiento y un tanque de almacenamiento de agua potable. Se describe a continuación cada uno de estos elementos. La bomba que se utilizará para la extracción del agua subterránea es de tipo sumergible, modelo BST 40/320-36V, con un caudal máximo de 18 l/min y con un caudal diario (con radiación de 4,5 KW. H / m2 ) de 5, 4 m3 , con un potencia total de 330 W y una tensión de 36 V. Se bombeará el agua hasta el tanque de tratamiento, este debe estar cons- truido de un material que permita el paso de la radiación solar, resista la presión ge- nerada por la masa de agua que contendrá y ser resistente a las condiciones climá- ticas a las que será expuesto, como calor, viento y humedad. Uno de los materiales que reúne estos requisitos es el acrílico. En la base del tanque se coloca una placa de un material refractario, a los fines de incrementar la eficiencia del proceso. La radiación que por algún motivo atraviese el volumen de agua sin producir efecto, refractará en esta placa, volviendo al sistema. Finalmente, el tanque de tratamiento se conecta a un tanque de almacenamiento, el cual recogerá el agua en condicio- nes de ser consumida. En la sección Anexo se encuentra un esquema del equipo y a continuación se explicarán los principios del funcionamiento del mismo. El proceso comienza con el llenado del tanque; una vez que la bomba es puesta en marcha, la misma succionará el agua proveniente de la perforación (de entre 20 y 25 metros de profundidad). Una vez lleno el tanque, se procede al agregado del hierro y del citrato uti- lizando la compuerta que se encuentra en la parte superior del mismo. La ubi- cación de esta compuerta puede verse en el esquema del equipo. El citrato se agrega como ácido cítrico (este libera iones citrato en solución acuosa), el cual puede obtenerse de la mayoría de las frutas cítricas como el pomelo, la naranja o el limón. En este proyecto se propone la utilización del ácido cítrico presente
  21. 21. [ 20 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 en el jugo de limón, debido a que para obtener las cantidades adecuadas no es necesario disponer de la fruta, pueden utilizarse jugos artificiales de limón. Las cantidades de ácido cítrico en estos son un poco inferiores que en la fruta, pero son más económicos y se pueden obtener en cualquier estación del año. Con respecto al hierro, una forma económica y simple de introducirlo al tan- que es en forma de alambre. Esta manera de proporcionar hierro al medio es la que más se ha evaluado en otras provincias argentinas y otros países, y las expe- riencias demuestran que los resultados son satisfactorios. Una vez introducidos los elementos antes mencionados al tanque, se cierra la compuerta. Para que las reacciones fotoquímicas produzcan los efectos bus- cados se necesitan, aproximadamente, siete horas de radiación solar. Con empe- zar el proceso poco antes de la salida del sol será suficiente, incluso en invierno. Al cabo de este tiempo se podrá observar una fina capa de sedimento en el fondo del tanque, indicando que el proceso ha concluido. Entonces, el sobrena- dante, que es agua libre de arsénico, deberá traspasarse al tanque de almacena- miento. Para ello se abre la llave de paso que conecta ambos tanques, la misma se cierra cuando todo el sobrenadante haya pasado. El tanque de almacenamiento cuenta con un filtro muy sencillo entre el tubo de paso y el tanque, que puede ser de tela metálica o de algún tipo de material textil. Este filtro evitará que las partículas de sedimentos, u otras ocasionalmen- te arrastradas con el sobrenadante, pasen al tanque de almacenamiento. Final- mente, al agua contenida en este último se le pueden agregar algunas gotas de solución comercial de hipoclorito de sodio (lavandina), de este modo se tendrá agua en perfectas condiciones para ser consumida. En el cuadro 3, en la sección Anexo, se detalla la cantidad de materiales a utilizar para 2000 l de agua. Limpieza del tanque de tratamiento y disposición de efluentes Una vez que el tanque de tratamiento es descargado, se deberá remover el agua y el sedimento que quedan en el fondo del mismo. Para este propósito, el sistema propuesto cuenta con tres llaves de paso que se ubican en la parte inferior del tanque, conectando el contenido con el exterior. Para la limpieza se procede a abrir cada una de las llaves, lo cual provocará la salida del efluente por fuerza de gravedad.
  22. 22. recopilación de los mejores proyectos [ 21 ] El contenido que sale del tanque se recoge en recipientes adecuados (por ejemplo, bidones plásticos), y se dispone del mismo según la Ley 3946 de Resi- duos Peligrosos de la provincia del Chaco. El desarrollo de un proceso de trata- miento de estos efluentes escapa del alcance de este proyecto, sin embargo, a modo de propuesta se podría considerar realizar con el efluente obtenido un pro- ceso de secado y posterior recuperación del arsénico en alguna de sus formas, para darle al mismo un valor agregado. RESULTADO Y CONCLUSIONES El objetivo principal de este proyecto consistió en encontrar una solución para un problema concreto, que sea afín al concepto de desarrollo sustentable. Luego del análisis de la información pertinente se puede concluir que la puri- ficación de aguas utilizando el sistema propuesto cumple con los pilares de la sustentabilidad, por el hecho de ser efectivo, ambientalmente responsable, eco- nómicamente factible y, sobre todo, socialmente inclusivo. El equipo propuesto es idóneo para ser utilizado en la región de la provincia del Chaco a la que se hace referencia, debido a las características que reúnen tanto el agua a tratar como los suelos. A su vez, el armado del equipo no requiere de grandes inver- siones, los materiales necesarios se encuentran disponibles en el mercado na- cional y no se requiere de mano de obra calificada para la puesta en marcha del proceso. La energía necesaria es obtenida aprovechando la radiación solar, fuente que además de ser económica no expide contaminante alguno. Durante la elaboración de este proyecto se han tenido en cuenta todos los aspectos antes citados, con el objetivo de idear una propuesta creativa que los combinara lo más adecuadamente posible para hacerlos desembocar en la verdadera esencia de ser innovador: brindar un servicio a la comunidad, utilizando ingeniosamente los conocimientos que se poseen. Con la realización de este proyecto se permitiría a las comunidades rurales aborígenes tener la posibilidad de mejorar su calidad de vida, ofreciéndoles un recurso tan vital como el agua en buenas condiciones.
  23. 23. [ 22 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Atkins, P.W., D.F. Shirver, C.H. Langord (1998) Química Inorgánica. Reverte. Geoff Rayner-Canham (2000) Química Inorgánica Descriptiva (2ª.ed.). México, Pearson Educación. Robert L. Mott (2006) Mecánica de fluidos aplicada. Pearson Educación. Strahler Arthur N. (1989) Geografía Física. Omega. García Guevara, Silvana (2008). “El Agua en América Latina: Abundancia con problemas.” En Muy Interesante. Páginas 56 a 59. Blanes, P.S. y Giménez, M.C. (2006). “Evaluación de los Niveles de Hierro y Arsénico en Aguas Na- turales Subterráneas de la Región Centro-Oeste de la Provincia del Chaco – Argentina”. En Información Tecnológica -Vol. 17 N°3 (on line), p. 3 - 8. Disponible en http://www.scielo.cl . Giannuzzi, L. (26|08|2009). “Los pobres no beben, o beben mierda”. En Economía y política – Recursos naturales (on line).Disponible en http://www.prensamercosur.com.ar Organización Mundial de la Salud (2012, diciembre) Centro de prensa – Arsénico, nota descriptiva N°372. (On line). Disponible: http://www.who.int
  24. 24. recopilación de los mejores proyectos [ 23 ] ANEXO CUADROS Cuadro 1 Arsenato H3AsO4 pK1 = 2,2 pK2 = 6,94 pK3 = 11,52 Arsenito H3AsO3 pK1 = 9,2 pK2 = 14,20 pK3 = 19,20 Cuadro 2 Departamento As (mg/L) Fe (mg/L) pH Máx. Min. Med. Máx. Min. Med. Máx. Min. Almirante Brown 0.25 0.01 0.07 1.62 <LC* 0.44 8,5 6,5 *<LC: inferior al límite de cuantificación. Cuadro 3 Materiales Cantidad Características Alambre 5 kg 90% de hierro Jugo de limón 1.200 ml Si es artificial con 4g de ácido cítrico cada 100 g de jugo
  25. 25. [ 24 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 IMÁGENES Imagen 1
  26. 26. recopilación de los mejores proyectos [ 25 ] Imagen 2 Imagen 3
  27. 27. [ 26 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 PLANOS DEL MODELO DE “TANQUE DE TRATAMIENTO” Salida de efluentesSalida de sobrenadante hacia el tanque de almacenamiento Vista frontal 200 cm 60cm R0,95 8 cm Ingreso de agua Salida de efluentes Salida de sobrenadante 200 cm 60cm Vista lateral izquierda
  28. 28. recopilación de los mejores proyectos [ 27 ] Ingreso de agua Compuerta de ingreso de materiales (alambre y jugo) 200 cm 200cm 30cm R4 Vista superior
  29. 29. [ 28 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 GENERADOR EÓLICO DE BAJA POTENCIA, ORIENTADO A COMUNIDADES CON BAJOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y/O ECONÓMICOS AUTOR Máximo Paz Iaconis ORIENTADOR Estela Mónica López Sardi Universidad de Palermo Ingeniería Industrial 5° año
  30. 30. recopilación de los mejores proyectos [ 29 ] El objetivo del proyecto fue desarrollar y construir un generador eólico de corriente continua destinado a aplicaciones rurales y hogareñas en lugares que no tengan conexión con la red eléctrica o en comunidades con bajos recursos económicos. El 90% del prototipo del generador desarrollado fue construido con materia- les reciclados, los materiales empleados son de bajo costo y requieren mínimo mantenimiento. El aerogenerador propuesto es de baja potencia, con un rotor de imanes per- manentes, que gira frente a un estator donde se encuentran las bobinas. Cuenta con una tensión de salida de 12 V y una potencia de 500 W, pudiendo ampliarse, aumentando su geometría, al doble de potencia. Puede entregar al usuario 220 V de corriente continua mediante el uso de un inversor de tensión y un banco de baterías de ciclo profundo adecuado al consu- mo de cada sitio específico. De este modo, la energía generada puede utilizarse para alimentar un sistema de iluminación hogareña o para suministrar electrici- dad a los diversos artefactos de uso doméstico. El uso de este dispositivo para la generación de electricidad tendrá impactos positivos no solo en el aspecto ambiental, sino también en la calidad de vida de las comunidades a las que está destinado.
  31. 31. [ 30 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 INTRODUCCIÓN La energía eólica es una de las principales alternativas para la generación limpia de electricidad, ya que los avances tecnológicos producidos en los últimos años han permitido mejorar de forma considerable sus prestaciones y disminuir sus costos. Las aspas y el rotor de un sistema eólico transforman la energía ci- nética del viento en energía mecánica que, a su vez, es transformada en energía eléctrica mediante un generador. Una de las mayores ventajas de la energía eólica es que es inagotable (re- novable), ya que el viento existirá mientras que el sol exista, al menos cuatro billones de años más. Su utilización implica una reducción en las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), y el costo de producción de esta tecnología ha bajado en gran medida desde 1980 a la fecha. En la Argentina se estima que 2 millones de personas no tienen acceso a la energía eléctrica y 1.000 escuelas rurales aún carecen de electricidad. El Ing. Enrico Spinadel, presidente de la Asociación Argentina de Energía Eólica, afir- ma que este tipo de energía presenta un importante potencial de desarrollo en muchas zonas del país, especialmente en la Patagonia, importante corredor de vientos de dirección oeste – este. La primera máquina eólica de referencia histórica, aparece en el año 1700 a.c. en Babilonia, usándose para bombear agua, y existen antecedentes en la antigua Persia, donde ya se utilizaban molinos de eje vertical para moler grano. Hasta el siglo X de nuestra era, no es posible encontrar documentos que mencionen los molinos de viento como práctica generalizada, pero a partir del siglo XI, aparecen, en la zona mediterránea de Europa, molinos con rotores a vela, que derivan en los típicos molinos manchegos y mallorquines, cuya carac- terística era el rotor de cuatro aspas de entramado de madera recubierto de tela. Aunque la evolución en la historia de los molinos de viento transcurre de forma continua, a finales de la Edad Media las innovaciones y las aplicaciones de las máquinas eólicas se producen con mayor rapidez. Entre la segunda mitad del
  32. 32. recopilación de los mejores proyectos [ 31 ] siglo XVIII y la segunda mitad del XIX, los molinos de viento europeos alcanzan su más alto nivel de perfeccionamiento, dentro de las limitaciones de la tecnología artesanal. Los sistemas de orientación y regulación se ven completados por me- canismos internos, convirtiendo los molinos de viento en factorías mecanizadas con un alto grado de automatización. En la segunda mitad del siglo XIX aparece una nueva generación de máqui- nas eólicas, con una concepción de diseño diferente: el "multipala americano", que abrió el camino hacia mejoras en el rendimiento de estas máquinas, que no se produjo realmente hasta principios del siglo XX, cuando se aplicaron al diseño de los rotores las teorías aerodinámicas para usos aeronáuticos. A lo largo del siglo XX, las aplicaciones basadas en el aprovechamiento del viento fueron declinando, a medida que se hacía más popular el uso del petró- leo. Sin embargo, las sucesivas crisis energéticas, sumadas al crecimiento de la conciencia ambiental, han iniciado un nuevo período en el campo del aprove- chamiento eólico. Un aerogenerador es un generador eléctrico movido por una turbina accio- nada por el viento (turbina eólica). La energía cinética del aire en movimiento, proporciona energía mecánica a un rotor hélice que, a través de un sistema de transmisión mecánico, hace girar el rotor de un generador, normalmente un alter- nador trifásico, que convierte la energía mecánica rotacional en energía eléctri- ca. Existen diferentes tipos de aerogeneradores, dependiendo de su potencia, la disposición de su eje de rotación, el tipo de generador, etc. Los aerogeneradores pueden trabajar de manera aislada o agrupados en parques eólicos o granjas de generación eólica, distanciados unos de otros, en función de la turbulencia ge- nerada por el movimiento de las palas. Para aportar energía a la red eléctrica, los aerogeneradores deben estar dotados de un sistema de sincronización, para que la frecuencia de la corriente generada se mantenga perfectamente sincronizada con la frecuencia de la red. Ya en la primera mitad del siglo XX, la generación de energía eléctrica con rotores eólicos comenzó a utilizarse en viviendas aisladas, situadas en zonas ru- rales. En la actualidad, también se han comenzado a desarrollar parques eólicos en el mar, conocidos como offshore, con especial diseño arquitectónico.
  33. 33. [ 32 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 En general, las mejores zonas de vientos se encuentran en la costa, debido a las corrientes térmicas entre el mar y la tierra; en las grandes llanuras conti- nentales, por razones parecidas; y en las zonas montañosas, donde se producen efectos de aceleración local. JUSTIFICACIÓN TÉCNICA DEL GENERADOR La Ley de inducción electromagnética de Faraday (o simplemente Ley de Fa- raday) se basa en los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831, y esta- blece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera, con el circuito como borde: ∮E. dl = - ∫B.dAsc dl d Ecuación 1 En la Ecuación 1, E es el campo eléctrico, dl es el elemento infinitesimal del contorno C, B es la densidad de campo magnético y S es una superficie arbitra- ria, cuyo borde es C. Las direcciones del contorno C y de dA están determina- das por la regla de la mano derecha. La permutación de la integral de superficie y la derivada temporal se pueden hacer siempre y cuando la superficie de integración no cambie con el tiempo. Por medio del teorema de Stokes puede obtenerse una forma diferencial de esta ley: ∇xE = - ∂t ∂B Ecuación 2
  34. 34. recopilación de los mejores proyectos [ 33 ] La ecuación 2, es una de las ecuaciones de Maxwell, las cuales constituyen las ecuaciones fundamentales del electromagnetismo. La Ley de Faraday, junto con las otras leyes del electromagnetismo, fue incorporada en las ecuaciones de Maxwell, unificando así el electromagnetismo. En el caso de un inductor con N vueltas de alambre, la fórmula anterior se trans- forma en: Vε= - N dt dΦ Ecuación 3 donde Vε es el voltaje inducido y dΦ/dt es la tasa de variación temporal del flujo magnético Φ. La dirección voltaje inducido (el signo negativo en la fórmula) se debe a la Ley de Lenz. Esta ley plantea que las tensiones inducidas serán de un sentido tal que se opongan a la variación del flujo magnético que las produjo. Es una consecuencia del principio de conservación de la energía. La polaridad de una tensión inducida es tal, que tiende a producir una corriente, cuyo campo magnético se opone siempre a las variaciones del campo existente producido por la corriente original. El flujo de un campo magnético uniforme a través de un circuito plano viene dado por un campo magnético generado en una tensión disponible, con una circunstancia totalmente proporcional al nivel de corriente y al nivel de amperios disponibles en el campo eléctrico. En el caso del generador que proponemos, se trata de un estator en el que se dispusieron 9 bobinas cerradas de 40 vueltas cada una, formando tres fases, conectadas entre sí de acuerdo a un esquema “estrella”; estas son expuestas a campos magnéticos creados por imanes dispuestos sobre sendos rotores, que giran solidarios por encima y abajo del mencionado estator. Esta disposición de los imanes asegura que la variación del campo magnético sea máxima, dado que, según nos plantea la Ley de Faraday, la inducción será proporcional a la variación del campo. Dada la Ley de Faraday-Lenz, sobre la inducción de corriente en bobinas cerradas por la variación de un campo magnético, la mejor disposición de los
  35. 35. [ 34 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 imanes en los rotores será aquella que maximice la variación. Ello, porque la co- rriente inducida es proporcional a la variación del campo B. Así, se ha decidido disponer los imanes alternando los polos sobre cada rotor y alineando los pares entre los dos rotores. De esa manera se suman los campos entre los dos rotores y varía en 180° entre imanes (tendrá NS y el siguiente SN), entonces, la variación entre el paso de un imán y el siguiente es máxima. Para medir las revoluciones, se ha medido la frecuencia obtenida entre dos fases cualesquiera. Esta frecuencia multiplicada por 10 nos da las RPM del rotor. Como el rotor está asociado directamente a la hélice, obtendremos la velocidad de giro de la misma. OBJETIVOS ESPECÍFICOS DEL PROYECTO El aerogenerador que proponemos se diseñó teniendo en cuenta el cumpli- miento de los siguientes objetivos: • Utilizar en su construcción materiales reciclados y/o de fácil obtención en el mercado argentino. • Construcción económica y sencilla. • Que sea de fácil montaje en cualquier locación con vientos medios compatibles. • Poseer una instalación eléctrica de 12/24 V y ofrecer la posibilidad de tra- bajar con un inverter para obtener 220 V. • Que requiera bajo nivel de mantenimiento.
  36. 36. recopilación de los mejores proyectos [ 35 ] MATERIALES Y MÉTODOS A continuación, se describen las características y materiales adoptados para la construcción de cada uno de los componentes del generador de eje vertical. VOLTAJE Se estableció la conveniencia de construir el generador con 12V (corriente continua) de salida, debido a que la mayoría de los inversores elevadores de tensión son de 12 V de entrada. Esto se suma a la fácil obtención de baterías de 12 V en el mercado. Teniendo en cuenta que si en la locación no se encuentran disponibles baterías de ciclo profundo, las mismas pueden ser reemplazadas por baterías comunes de vehículos con una pérdida en la vida útil de estas, pero que no alteran el funcionamiento del equipo. TECNOLOGÍA En el caso de los generadores de baja potencia, la tendencia es la utilización de alternadores con imanes permanentes. En estos, uno o dos rotores que con- tienen los imanes giran frente a un estator donde se encuentran las bobinas. En general, la disposición de las bobinas es en configuración estrella que genera tres fases desfasadas 120°. El generador que proponemos es trifásico, de imán permanente con 3 pares de polos, de una potencia estimada en 500 W con una velocidad de viento de 10m/s, arrojando 12 V de salida CC. RECTIFICADOR El generador producirá una señal de salida alterna. Se crea, entonces, la necesidad de rectificar esa señal. Para ello utilizaremos un rectificador como el representado en la Figura 1.
  37. 37. [ 36 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 Figura 1 – Rectificador trifásico de onda completa. La señal rectificada es similar a la señal de la corriente continua pura. En cuanto al puente de diodos elegido, es el CSD35/16, el cual fue montado en una plaqueta dentro de un gabinete. REGULADOR Se optó por un regulador electrónico de tensión, que entrega una tensión de salida constante de 13,8 Vcc, capaz de mantener cargado un banco de baterías. INVERSOR Se eligió un inverter de 1000 W de potencia nominal, que soporta sobrepicos de 1500 W, el mismo es de 12 Vcc de entrada y 220 Vca (corriente alterna) de salida (convierte la corriente continua a corriente alterna y eleva su voltaje dis- minuyendo su corriente). HÉLICE Siendo la hélice un elemento central para el diseño del generador, se evalua- ron las características de las diferentes alternativas disponibles. La misma podía ser horizontal (enfrentando al viento) o vertical. TR IL Id Iv LV vV dV
  38. 38. recopilación de los mejores proyectos [ 37 ] EnlaFigura2,sepuedeobservarelrendimientode losdiferentestiposdehélice. Figura 2 – Rendimiento de los rotores en función de la velocidad de giro. (Tomado de Gol- ding, E. W., The Generation of Electricity by Wind Power, London E. &F. M. Spon Ltd, Halsted Press, 1976). Para la elección de la hélice se hicieron las siguientes consideraciones: Las hélices horizontales son de diseño complejo. Las hélices verticales son de diseño sencillo, con palas simétricas. Las hélices horizontales requieren instalación a elevada altura sobre el terreno. Las hélices verticales se ubican a alturas menores, no tienen necesidad de orientarse respecto del viento. Esto significa un movimiento menos (más simpleza y menos mantenimiento). Por todo esto, se eligió una hélice vertical, tipo Savonius multipala. Este tipo de hélice presenta menor rendimiento que la horizontal, ya que se estima que una horizontal puede tener un rendimiento de 0.45, mientras que una vertical, menos de 0.38. Este rendimiento se refiere al total entre la energía del viento versus la energía mecánica obtenida. A ello, habrá que sumarle pérdidas 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 01 Multi-bladed Vertical axis Darrieus Dutch four blade type Savonius Horizontal axis three bladed 23 456 7 8
  39. 39. [ 38 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 eléctricas y mecánicas. Sin embargo, el precio a pagar por la pérdida de rendi- miento no es grande y se compensa por el ahorro en los estudios avanzados y cos- tosos por elementos finitos, que se deben realizar en el caso de una hélice horizon- tal, además del mayor costo de los materiales necesarios y su mayor complejidad. De acuerdo a los estudios realizados, la hélice debía tener entre 1 y 2 m de alto y entre 1 y 2 m de diámetro. Es posible escalar estos valores, lo que requeriría un incre- mento de la rigidez estructural. En la Figura 3, vemos el tipo de hélice seleccionado. Figura 3 – Rotor Savonius modificado, de cinco aspas. (Tomado de www.pacwind.net). MECÁNICA El corazón del aerogenerador radica en el conjunto estator/rotores. Estos lle- van en su superficie 24 imanes de neodimio de 50x30x5 mm y, aproximadamente, 12.000 Gauss de intensidad. Dicho valor fue medido con un gaussímetro marca Pasco. Los imanes se colocaron alternadamente sobre cada rotor y alineados en- tre los rotores. La construcción de la base (con parantes que sostienen al estator) y el eje alrededor del cual giran los rotores, permite cierto ajuste de las distancias entre las piezas. Dado que la intensidad del campo magnético disminuye con el cuadrado de la distancia, mantener esta en su mínima expresión es esencial para garantizar la mayor intensidad posible del campo. El rotor inferior fue realizado con chapa de 2 mm de espesor, mientras que el superior tiene 10 mm. Como consecuencia, el inferior tiene cierta tendencia a ser
  40. 40. recopilación de los mejores proyectos [ 39 ] atraído por el superior, lo que en la práctica significó una dificultad en calibrar al mínimo la distancia entre rotores y estator. El eje se encuentra colocado dentro de un receptáculo y este sobre una base destinada únicamente a dar soporte a todo el conjunto. La masa del conjunto, a la que van tomados los rotores, también recibe la base de la hélice. La hélice, de un metro de diámetro y un metro de altura, tiene un esqueleto hecho de perfil tubular de 10x10mm de acero. El esqueleto tiene dos partes si- milares (superior e inferior), con cinco radios y un centro. Los centros entre sí y cada radio están vinculados (inferior y superior) por varillas roscadas y un eje. Todo ese conjunto tiene el solo propósito de dotarlo de rigidez estructural. Las platinas superior e inferior fueron confeccionadas en polietileno espu- mado de 5mm. Las ranuras donde se alojan las aspas de la hélice fueron cortadas con router cnc (bajo plano). Dichas aspas están hechas de hojas de aluminio, proveyendo liviandad a la estructura. Los materiales utilizados (polietileno es- pumado, la chapa, el perfil tubular del esqueleto y el aluminio) son materiales de rezago, reciclados a tal efecto. El resto de los materiales son de uso común y en algunos casos obtenidos en chatarrerías (por ejemplo el material de la base y ambos rotores). Respecto de la masa y del eje (con sus rodamientos cónicos), son simples puntas de eje, como las utilizadas en cualquier remolque o tráiler. ESTATOR El estator, como se dijo, genera corriente alterna en tres fases. La disposi- ción es de 9 bobinas, cada una de 40 espiras en alambre calibre 18, conectadas entre sí con esquema “estrella”. Las mismas están montadas geométricamente a ángulos iguales entre sí y sobre una placa de resina epoxi que las protege. CONEXIÓN TIPO El generador va conectado al banco de baterías, a las baterías se conectan los inversores y desde allí se sale a un tablero de maniobra con interruptor termomag- nético e interruptor diferencial. Finalmente, los consumos se conectan al tablero.
  41. 41. [ 40 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 FOTOGRAFÍAS DEL PROTOTIPO Las Figuras 4, 5 y 6, ilustran distintas etapas de trabajo sobre el prototipo desarrollado: Figura 4 – Prueba de la tensión y forma de onda de salida del generador. Figura 5 – A la izquierda vemos el esqueleto de la hélice y a la derecha el prototipo terminado.
  42. 42. recopilación de los mejores proyectos [ 41 ] Figura 6 – Rotor superior. RESULTADOS OBTENIDOS PRUEBA DE CAMPO El 4 de febrero de este año, se realizó una prueba de campo con el generador eólico en las instalaciones del Club Náutico Olivos, que facilitó sus instalaciones para la prueba (Figura 7). Ese día, medido en el pilote NORDEN (Riovia SA), la intensidad del viento fue de 12 km / hora. Estimamos que en el lugar de prueba había entre 4 y 8 km / hora de velocidad del viento, con dirección NE. Si bien el viento era leve, tan pronto se colocó el aerogenerador en el lugar designado, este comenzó a girar a una velocidad estimada entre 50 y 80 RPM. La experiencia se extendió entre las 10.30hs y las 12.30hs, período durante el cual el generador se comportó consistentemente.
  43. 43. [ 42 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 Figura 7 – Locación de la prueba de campo. En esas condiciones, y de acuerdo a lo que era posible anticipar, el equipo generaba alrededor de 2 V, medición realizada aguas abajo del regulador de ten- sión. Dado que, de acuerdo a las hojas de datos, en el regulador caen aproxima- damente 1.4 V, este resultado es compatible con 3,4V de salida alterna. La estructura de la hélice se apreció un poco débil, si bien no falló en ningún momento. Debido a esto, proyectamos introducir cambios en el diseño estructu- ral de la misma en la próxima etapa del proyecto. PRUEBA DE LABORATORIO De las primeras mediciones, realizadas en el laboratorio, girando las aspas del generador por acción manual, hemos obtenido los valores que refleja la Tabla 1. Tabla 1 – Prueba de laboratorio del generador. RM V 90 3,6 120 4,4 150 6 180 10 200 12,3
  44. 44. recopilación de los mejores proyectos [ 43 ] Los resultados de las pruebas de campo y laboratorio del prototipo, han puesto de manifiesto la necesidad de introducir las siguientes mejoras al cons- truir el producto final: 1. Se han utilizado 24 imanes (12 por rotor separados por una diferencia an- gular de 30°). Hay espacio en los rotores para aumentar el tamaño de los imanes, aumentando de esa manera el campo magnético. Ello redundará proporcionalmente en mayor generación a menores revoluciones. 2. La falta de rigidez del rotor inferior es un defecto que habría que solucio- nar para la puesta en marcha de un producto en serie. Los rotores deben ser iguales, modificando su peso y material. 3. Es necesario fortalecer la estructura de la hélice para que sea capaz de resistir sin problemas vientos de hasta 40 km/h. 4. Lograr una terminación superficial más plana del estator ayudará a redu- cir la distancia entre rotores y estator a un valor mínimo. EVALUACIÓN Y FACTIBILIDAD DEL PROYECTO La Argentina tiene en cerca del 70% de su territorio vientos cuya velocidad me- dia anual, medida a 50 metros de altura sobre el nivel del suelo, supera los 6 m/s. La costa atlántica de la provincia de Buenos Aires tiene vientos superiores a los 7 m/s. Vastas zonas en la Patagonia media y sur cuentan con velocidades promedio que superan los 9 m/s y hasta 12 m/s. Por lo general, las granjas eólicas on-shore en Europa se encuentran en sitios con promedios de vientos del orden de 7 m/s. Por lo que la Argentina cuenta con un gran recurso natural para aprovechar. Existen también otras regiones en la Argentina con vientos de intensidades medias de entre 7 y 10 m/s, no solo en la costa atlántica de la provincia de Buenos Aires, sino también en varias provincias centrales.
  45. 45. [ 44 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 CÁLCULO DEL CONSUMO ELÉCTRICO PROMEDIO DE UN HOGAR O ESCUELA RURAL Tabla 2 – Consumos promedios versus generación promedio. CONSUMOS CANTIDAD POTENCIA (W) HORAS DE USO CONSUMO DIARIO Wh Alumbrado interior 6 20 6 720 Alumbrado exterior 2 15 3 90 TV 1 250 4 1000 PC 1 180 4 720 Heladera 1 130 8 1040 Pequeños consumos 1 120 2 240 Consumo en Wh 3810 Tiempo consumo prom. 4,5 h PRODUCCIÓN POTENCIA CANTIDAD TIEMPO DE FUNCIONAMIENTO PROMEDIO PRODUCCIÓN DIARIA GENERADOR 500 w 1 8 h 4000 Wh Si bien el tiempo de consumo promedio del hogar en cuestión es de 4,5 ho- ras, para el uso de un generador naftero, se deben tomar 8 horas mínimo, ya que no tiene acumuladores y en este caso la heladera está en funcionamiento durante ocho horas. Tabla 3 – Inversiones iniciales de ambos equipos. ITEM DESCRIPCION COSTO CANTIDAD COSTO UNITARIO COSTO TOTAL 1 Aerogenerador 500w $ 9.500 1 $ 9.500 $ 9.500 2 Base y pedestal $ 1.500 1 $ 1.500 $ 1.500 3 Inversor e instalacion electrica $ 2.500 2 $ 2.500 $ 5.000 4 Baterias de ciclo profundo 100 amperes – 900ah $ 2.100 2 $ 2.100 $ 4.200 Inversion inicial $ 20.200
  46. 46. recopilación de los mejores proyectos [ 45 ] GENERADOR NAFTERO ITEM DESCRIPCION COSTO CANTIDAD COSTO UNITARIO COSTO TOTAL 1 Generador naftero 5kva uso continuo $ 9.000 1 $ 9.000 $ 9.000 2 Pañol de instalacion y resguardo de combustibles $ 2.000 1 $ 2.000 $ 2.000 3 Instalacion electrica $ 1.000 1 $ 1.000 $ 1.000 Inversion inicial $ 12.000 Cabe destacar que si bien la inversión inicial del generador eólico es más elevada que la del generador naftero, la vida útil del primero es muy superior, estimándose para el aerogenerador en diez años y para el generador naftero, en cuatro años. Tabla 4 – Recupero de la inversión con el ahorro en el costo de combustible. HORAS DE TRABAJO CONSUMO DE COMBUSTIBLE PRECIO DEL LITRO TOTAL DIARIO 8 Hs 3 l/h $ 8 $ 192,00 Consumo diario $ 192,00 Consumo mensual $ 5.760,00 Consumo anual estimando $ 69.120,00 Periodo de recupero de la inversion utilizando el ahorro de dinero en combustible 3,5 meses Este análisis nos brinda la posibilidad de ver que en tres meses y medio re- cuperaremos la inversión inicial, solo con el ahorro del combustible. Por lo tanto, queda probada la viabilidad económica del proyecto.
  47. 47. [ 46 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 CONCLUSIONES Consideramos que los resultados obtenidos durante las pruebas del aero- generador han sido satisfactorios. El diseño, una vez introducidas las mejoras propuestas más arriba, puede aplicarse en la construcción de un producto desti- nado a proveer de energía eléctrica a escuelas e instalaciones rurales, y a comu- nidades alejadas de la red de distribución de energía eléctrica. El generador vertical de baja potencia propuesto, constituye una alternativa de bajo costo y sustentable, para generar energía limpia y renovable. El impacto positivo derivado del uso de este tipo de sistemas, no solo incidirá sobre el am- biente, también determinará una mejora en la calidad de vida de las comunidades a las que está destinado.
  48. 48. recopilación de los mejores proyectos [ 47 ] REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Chase, R.; Jacobs, R.; Aquilano, N. (2009) Administración de operaciones. Producción y cadena de suministros. 12ª Edición. Editorial Mc Graw Hill. México. Esteves, B. (2011). Democratización Energética. Análisis Jurídico Institucional comparado de las Energías Renovables en Argentina y Alemania. Golding, E. W., “The Generation of Electricity by Wind Power”, London E. & F. M. Spon Ltd, Halsted Press, 1976. Grupo Blas Cabrera Felipe, (s.f.). Breve historia del aprovechamiento eólico. Disponible en: http:// www.grupoblascabrera.net/datos/ter/eolic/eolic03.htm Project Free Power, (2008). Homemade 1000 W turbine. Disponible en: http://www.projectfreepower.com Spinadel, E. (s.f.). Energía eólica, desafíos en Argentina. Asociación Argentina de Energía Eólica. Disponible en: http://www.argentinaeolica.org.ar/portal/images/stories/Energia_Eolica_Desafios_ en_Argentina.pdf Tipler, P. (2005). Física. Tomo 2. Tercera Edición. Editorial Reverté. Uribarri, G. (s.f.). Las energías renovables como solución de abastecimiento eléctrico a las escuelas rurales dispersas de la Provincia de Río Negro, Argentina. Disponible en: http://www.ambiente-ecologico.com/revist65/guille65c.htm
  49. 49. [ 48 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 LADRILLOS TÉRMICOS FABRICADOS CON PAPEL RECICLADO AUTOR Marcos Javier Antequera ORIENTADOR Agustín Gabriel Poblet Universidad Católica Argentina Ingeniería Civil 5° año
  50. 50. recopilación de los mejores proyectos [ 49 ] En el presente trabajo se utiliza papel periódico como materia prima para la fabricación limpia de ladrillos térmicos, respondiendo favora- blemente a la creciente demanda de ahorro de energía, agua y combustibles uti- lizados en la climatización de espacios habitables. De este modo se reducen los costos de mantenimiento y funcionamiento de los mismos, mejorando la calidad de vida de los usuarios, mientras que se protege y conserva el medio ambiente. Se propone Garabí, en la provincia de Corrientes, como zona de aplicación, ya que los integrantes de dicha comunidad necesitan una salida inmediata a los problemas sociales, económicos y ambientales que afectan la localidad. Luego de establecer los objetivos del proyecto, el trabajo se desarrolla eva- luando las necesidades en la zona, estudiando los materiales disponibles, dise- ñando el proceso constructivo del ladrillo, realizando ensayos que den sustento técnico, analizando económicamente el proyecto, y luego estableciendo un plan de acción para su aplicación en la comunidad. Fundado en el principio de la autosustentabilidad, con el ladrillo térmico se busca mejorar la precariedad de la vivienda, integrando a la comunidad a roles productivos con la generación de trabajo y la utilización de materiales reciclados en beneficio del medio ambiente.
  51. 51. [ 50 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 INTRODUCCIÓN En la realidad argentina se ven viviendas precarias, a veces cuatro chapas y un techo, que cumplen con la finalidad de proteger el interior del viento y la lluvia, pero sin las condiciones mínimas de aislación térmica. La temperatura externa es igual a la interna y como resultado se obtiene un ambiente extremadamente frío en invierno e insoportablemente caluroso en verano. La problemática actual del cambio climático potencia este último aspecto, originando año a año una si- tuación aún peor. El argentino medio, cuando construye su vivienda entiende que la misma debe tener una vida útil considerable, al menos de 50 años, a diferencia de otras sociedades que renuevan sus casas cada 10 años. En nuestro país la misma debe durar toda la vida, por ello nos impusimos como condición que los posibles siste- mas constructivos adoptados fueran una solución al déficit habitacional y no una salida temporal. Por tal motivo, entre las consignas básicas se encuentran que la construc- ción de la vivienda debe ser sencilla, fundamentalmente durable y versátil, que genere un hábitat saludable para quienes vivan en ella, con bajo consumo ener- gético y economía al final de su vida útil. Por otro lado, a pesar de que la práctica de reciclar papel se ha generalizado en la mayoría de los países, la producción y consumo de papel nuevo ha estado creciendo constantemente en los últimos años. En los países más industrializa- dos, los productos de papel constituyen el 40% de toda la basura que va a los basurales o es incinerada. La mayor ventaja del presente trabajo es el uso de un material reciclable como es el papel periódico, ya que por su producción a gran escala hace el pro- yecto económicamente factible. Se logra construir viviendas del tipo social con un mejor confort, pudiendo reducir el valor de construcción y disponer de la mis- ma en un tiempo menor.
  52. 52. recopilación de los mejores proyectos [ 51 ] DESTINATARIOS DEL PROYECTO Garabí es un humilde municipio ubicado en la provincia de Corrientes, dentro del departamento de Santo Tomé Con una población de 1.300 habitantes, sus principales actividades económi- cas son la forestación, y la agricultura y ganadería en pequeña escala. Imagen 1 – Ubicación de la ciudad de Garabí dentro de la provincia de Corrientes. Se elige Garabí como zona de aplicación porque los integrantes de esa co- munidad necesitan una solución inmediata a los problemas sociales, económicos y ambientales que afectan la localidad. Con el proyecto se busca brindar oportunidades a sus habitantes de cons- truir sus propias viviendas, mejorando su calidad de vida y formando personas para potenciar sus oportunidades laborales. Además, se fortalece la ciudadanía con un progreso en conjunto, cuidando el medio ambiente y enriqueciendo la cultura local.
  53. 53. [ 52 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 FINALIDAD DEL PROYECTO Promover el progreso económico y tecnológico preservando el medio am- biente y el desarrollo de las personas, contribuyendo a su calidad de vida y a la generación de oportunidades de trabajo dignas.
  54. 54. recopilación de los mejores proyectos [ 53 ] METODOLOGÍA DE APLICACIÓN METODOLOGÍA DE APLICACIÓN Gráfico 2 – Diagrama del desarrollo de la metodología de estudio del proyecto CONSTRUCCIÓN DE VIVIENDAS CON LADRILLOS TÉRMICOS UTILIZANDO PAPEL RECICLADO EN GARABÍ
  55. 55. [ 54 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 PASO 1: Establecer objetivos del proyecto Objetivos: • Mejorar la precariedad de la vivienda (bienestar del ser humano). • Integración de la comunidad a roles productivos, generando trabajo (equi- dad social). • Utilización de materiales reciclados en beneficio del medio ambiente (pre- servación de los recursos naturales). Parámetros de diseño: • Sencillez constructiva, para lograr la autoconstrucción con asistencia téc- nica luego de la capacitación de los trabajadores. • Hábitat saludable, con adecuadas condiciones higrotérmicas y de aisla- ción acústica. • Versatilidad, con posibilidad de ampliación o modificación de los ambientes. • Bajo consumo energético, para permitir el ahorro de energía con menor erogación a nivel doméstico, mejorando el comportamiento térmico. • Economía: – costos de materiales; – alta eficiencia energética (construcción y vida útil); – bajo mantenimiento utilizando materiales durables; – ahorro de mano de obra con la autoconstrucción; – rapidez de ejecución, – costo al final de su vida útil. PASO 2: Evaluación de las necesidades en la zona del proyecto Se identificó como locación posible de este proyecto la localidad de Garabí, en la provincia de Corrientes. En esta zona se han contemplado los déficits habi- tacionales, a lo que se suman condiciones climáticas extremas. Resumiendo las estadísticas climáticas de zona:
  56. 56. recopilación de los mejores proyectos [ 55 ] Tabla 1 – Características climáticas de la localidad de Garabí, Corrientes. Mes Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Anual T° diaria máxima (°C) 34,2 32,4 29,3 26 22,8 20,6 20,4 23,2 24,1 26,5 28,9 32,4 26,7 T° diaria promedio (°C) 26,7 24,8 23,8 20,7 17,8 15,8 15,5 17,7 18,6 21,2 23.,1 25,7 20,8 T° diaria mínima (°C) 20,9 19,7 18,4 15,5 12,8 10,6 9,5 11,1 13,2 15,9 17,3 19,9 15,4 Precip. total (mm) 166.4 214.3 146.8 218.3 159.2 87.8 118.9 76.4 122.7 246.5 176.8 169 1907.7 Fuente: I.A.N.C: Instituto Agro-técnico Víctor Navajas Centeno. En esta población de tipo rural, este proyecto permitiría mejorar las condicio- nes de confort de las viviendas que, considerando las características climáticas, no se debe suponer como un lujo sino una necesidad. Como beneficio adicional, los pobladores de Garabí, al incorporar el conoci- miento de la construcción de ladrillos, podrán incluso fabricarlos para su venta en zonas aledañas. Logrando así, generar nuevos puestos de trabajo incorporán- dose al circuito de la economía regional. Imagen 2 – Foto de viviendas en la localidad de Garabí, Corrientes.
  57. 57. [ 56 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 PASO 3: Evaluación y estudio de materiales disponibles Los materiales que se utilizan para la construcción de los ladrillos térmicos son cemento, papel, y la posibilidad de incorporar un aditivo. El cemento es el encargado de proveer de resistencia al ladrillo, que junto al agua actuará como aglomerante. Se prevé la utilización de cemento Portland Normal, de resistencia mínima 40MPa y compuesto principalmente por Clinker, yeso y escoria. Fácilmente se obtiene en comercios del rubro. Otro material utilizado en este estudio es papel periódico desechado. Según un estudio del World Reseach Institute, en la Argentina el consumo promedio de papel es de, aproximadamente, 80 kg per cápita. Cabe destacar que se estima que el reciclado de papel permite la recuperación de un 85% del material, mientras que el 15% restante se deposita en un basural. Con la aplicación propuesta, se utiliza absolutamente todo el material, permitiendo cerrar el ciclo del reciclado. Tomando como zona de influencia el departamento de Santo Tomé, Corrientes, en la misma se encuentran 61.297 habitantes1 . De esta cifra resulta que existe po- tencialmente una disponibilidad de 4.900 toneladas anuales de papel en la región. Por otra parte, la zona donde se estudia la aplicación del proyecto se carac- teriza por su actividad forestal y derivados. En futuras investigaciones podrían incorporarse, a la dosificación del material, desechos de la industria maderera, potenciando aún más las utilidades. La importancia de utilizar derivados de la madera para este material constructivo, radica en que los mismos se encuentran compuestos principalmente por celulosa, lignina y hemicelulosa. Cada uno de estos componentes confiere al material sus propiedades térmicas, estructurales y físicas. El aditivo utilizado es un modificador reológico, producido a base de celulo- sa, que aporta propiedades adhesivas y mejora la trabajabilidad. Aspectos im- portantes para el proceso de extrusión. De esta manera se obtiene un producto de gran calidad. 1 Censo Nacional de Población, Hogares y Viviendas 2010 – INDEC
  58. 58. recopilación de los mejores proyectos [ 57 ] PASO 4: Diseño del método y proceso constructivo del ladrillo Luego de evaluar las diferentes alternativas, se opta por la cual obtiene la mejor relación calidad-costo, teniendo en cuenta la facilidad y rapidez de la construcción. Procedimiento: 1. Preparación del papel periódico. 2. Dosificación y mezclado. 3. Método de extrusión para elaboración de ladrillos. 4. Curado y almacenamiento. 1. Para poder extraer la celulosa, el periódico se mantiene 24 h sumergido en agua, para provocar un desprendimiento de partículas. Las mismas luego se tamizan y se utilizan las retenidas entre los tamices IRAM #20 y #40. Se deja secar la fibra por otras 24 h, o hasta que la misma esté completamente seca. 2. La dosificación se realiza con el peso del material seco; de no tener los ma- teriales en esta condición, debe corregirse el peso por humedad y realizar la consideración cuando se incorpora el agua. El mezclado se puede realizar de forma manual hasta lograr la homogeneiza- ción de los materiales. Primero se incorporan las partículas de papel con la totalidad del aditivo reológico a base de celulosa, y una vez con la mezcla ho- mogénea, se suma el compuesto cementicio hasta lograr la misma condición. Imagen 3 – Muestras obtenidas luego del proceso de homogeneización.
  59. 59. [ 58 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 3. Por la sencillez en su ejecución, se decide elaborar los ladrillos con el método de extrusión. El mismo es un proceso utilizado para crear objetos con sección transversal definida y fija. Luego de la dosificación, se introducen los compo- nentes por la tolva del sistema de alimentación y mediante el tornillo se mezcla, logrando una composición uniforme que se compacta extrayendo el material por el extremo del extrusor y cortándolos manualmente con la longitud de diseño. Gráfico 3 – Diseño genérico de un extrusor. 4. El proceso de curado se realiza a temperatura ambiente durante cinco días, preferentemente al aire libre y al sol, permitiendo la evaporación del agua in- corporada en la fabricación. Al finalizar el curado, las propiedades mecánicas mejoran notablemente. El almacenamiento debe estar protegido ante las acciones climáticas desfavo- rables (lluvias y humedad). Gracias a la disminución de peso unitario, pueden apilarse en mayor cantidad que los ladrillos comunes sobre pallets. Esto permite una mejor distribución en el predio de almacenamiento, beneficiando el transporte y pudiendo separar las partidas de fabricación, identificándolas para su posterior distribución. Caja redecturo Tolva de alimentación Camisa calefaccionada Torenilo sin fin Motor eléctrico Cabezal de extrusión
  60. 60. recopilación de los mejores proyectos [ 59 ] PASO 5: Ensayos mecánicos y térmicos Para los ensayos se dosificaron ocho partidas de ladrillos térmicos variando los porcentajes de papel incorporado. Se fabricaron de dimensiones Largo 26 cm Alto 6 cm Ancho 13 cm Imagen 4 – Ladrillo térmico con dimensiones de ensayo. Resistencia a la compresión: Es el esfuerzo máximo que puede soportar un material bajo cargas de aplas- tamiento. Se ensayaron ladrillos térmicos con diferentes composiciones de papel reciclado para evaluar el contenido óptimo para cumplir los requisitos de la nor- ma IRAM 12566 para ladrillos Portantes (5MPa) y No Portantes (2,5MPa). Gráfico 4 – Resistencia a la compresión en función del porcentaje de papel en la mezcla. 13 cm 26 cm 6 cm
  61. 61. [ 60 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 Es decir, que para muros portantes el porcentaje máximo de papel en la dosi- ficación es del 40 % y para muros interiores (no portantes) el valor se eleva hasta el 85 %. Conductividad térmica (λ): Es una propiedad física del material que mide la capacidad de conducción de calor. Se determinó mediante el método de placa caliente con placa de guarda (ASTM C 177, IRAM 11559) sobre un ladrillo con 80% de papel, con densidad 860 kg/m3 a 25,3 °C, y se obtuvo un muy bajo valor de con- ductividad térmica: = 0,25 W/m°C, que indica un mejor comportamiento térmico del material respecto de otros utilizados para cerramiento como son: Hormigón (2400 kg/m3 ) 1,63 W/m°C Ladrillo común (1600 kg/m3 ) 0,81 W/m°C Madera dura (1200 kg/m3 ) 0,34 W/m°C Imagen 5 – Foto de la variación de temperatura en los ladrillos ensayados. Resistencia térmica (R): Representa la capacidad del material de oponerse al flujo de calor. Cuanto mayor es R, mayor será el confort interior de la vivienda y menores serán los gastos de energía. Se mide como la inversa de la conductividad térmica: R = 1/ λ.
  62. 62. recopilación de los mejores proyectos [ 61 ] Gráfico 5 – Valores comparativos de resistencia térmica para diferentes materiales. Tabla 2 – Resumen de las características del ladrillo térmico ensayadas con 80 % de papel. CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS Y MECÁNICAS (80 % de papel periódico incorporado) CARACTERÍSTICAS VALOR UNIDAD Peso 1,74 kg Densidad 860 kg/m3 Resistencia Mecánica 2,80 MPa Resistencia Térmica 4,00 W / m °C Conductividad Térmica 0,25 m °C / W Análisis: Con los resultados obtenidos en estos ensayos, se observa que el contenido de 80% de papel periódico en la dosificación tiene un excelente comportamiento, y los ladrillos pueden ser utilizados en muros interiores no portantes, permitiendo conservar la temperatura de los aparatos de climatización por mucho más tiempo.
  63. 63. [ 62 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 PASO 6: Análisis económico del proyecto Para la evaluación económica del proyecto se deben tener en cuenta dos momentos particulares durante la vida de la vivienda. Por un lado, el monto ne- cesario para la construcción y por otro, los gastos durante su utilización. Para realizar este análisis se toma como ejemplo una vivienda “tipo”, desarrollada es- pecialmente para este trabajo, la cual se ilustra a continuación. Se compara la alternativa de construirla con ladrillos fabricados con papel reciclado, frente a la opción de utilizar ladrillos rojos comunes. La vivienda indicada posee una superficie de 68 m2 , con 140 m2 de pared. De estas cifras se desprende que son necesarios 6.250 ladrillos de la medida ensa- yada, teniendo en cuenta 2 cm de mortero. 8.00 3.75 3.35 9.50 2.003.453.45
  64. 64. recopilación de los mejores proyectos [ 63 ] Respecto a los costos de construcción, las variables más relevantes son: el precio de los materiales y de la mano de obra. El volumen de material necesario para construir la vivienda se considera el mismo, pero debido al componente de material reciclado en el ladrillo térmico, se origina un ahorro de más del 30 %. Teniendo en cuenta costos de materia prima y fabricación, se calcula un valor de venta comercial del ladrillo térmico en $ 1,50. Tabla 3 – Comparativo de precios, ladrillos necesarios para la vivienda propuesta.   CANTIDAD PRECIO X U. TOTAL AHORRO Ladrillo común 6.250 $ 2,20 $ 13.750 $ 4.375 31,82 % Ladrillo térmico 6.250 $ 1,50 $ 9.375 Por otra parte, como se mencionó anteriormente, el material propuesto para este proyecto es más liviano, lo que genera un mayor rendimiento en la coloca- ción, al ser más manejable por quien ejecute la construcción de la pared. Este aspecto redunda en un ahorro de tiempo de ejecución del orden del 20%, signifi- cando una disminución del costo de mano de obra. Con menor peso unitario, se puede transportar mayor cantidad de ladrillos por viaje, reduciendo el transporte interno en la obra. Además, con menor esfuer- zo físico por ladrillo, aumenta la productividad, ya que luego de varias horas de trabajo, el obrero se encuentra menos cansado y puede continuar con un ritmo similar al del inicio de la jornada laboral. Tabla 4 – Comparativo de precios, horas hombre para la colocación de ladrillos.   H/HOMBRE PRECIO H TOTAL AHORRO Ladrillo común 230 $ 32,00 $ 7.360 $ 1.472 20% Ladrillo térmico 184 $ 32,00 $ 5.888 Realizando una evaluación energética de acuerdo a la Norma IRAM 11604, que trata sobre el comportamiento térmico, se obtiene el coeficiente volumétrico de pér- didas de calor G (W/m3 K). Este coeficiente es función de la capacidad de transmitir el calor que tiene el edificio, y las pérdidas por infiltraciones de aire, principalmente.
  65. 65. [ 64 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 Debido a que el ladrillo térmico posee mejores propiedades térmicas, el coeficiente G, es 30 % menor con respecto a una vivienda con las mismas características pero construidaconladrilloscomunes.Esteresultadorepercutedirectamenteenloscostos de climatización de la vivienda, permitiendo una reducción en esa misma proporción. Tabla 5 – Comparativo de precios, consumo energético de la vivienda propuesta.   G(W/M3K) MENSUAL ANUAL AHORRO ANUAL Ladrillo común 1,77 $ 52,20 $ 626 $ 187 30% Ladrillo térmico 1,24 $ 36,60 $ 439 En síntesis, el ahorro conseguido por utilizar el material propuesto, permite demostrar la viabilidad económica del proyecto. PASO 7: Plan de acción para la implementación del proyecto en Garabí La idea del proyecto contempla también la organización y formación de los trabajadores para lograr un mejor rendimiento y que rápidamente puedan inser- tarse en el ambiente laboral. Para maximizar el impacto social, consideramos que la mejor forma de im- plementación es la fabricación de los ladrillos para la construcción de viviendas sociales; pudiéndose destinar un porcentaje de la producción a la venta comer- cial, y que esta autofinancie los bloques utilizados para mejorar los hogares de quienes más lo necesitan. En una primera instancia se prevé la conformación de una cooperativa que nuclee a los trabajadores de esta nueva fábrica y gestione la fabricación, venta y distribución de los ladrillos térmicos. Para ello, es de gran importancia contar con el apoyo de la Municipalidad y, sin dudas, la participación de empresas que aporten el sustento económico que permita desde el comienzo la instalación de la fábrica con todos los materiales necesarios para el correcto desempeño de la misma. Una vez reunidos los fondos, se comprará una extrusora, aunque puede eva- luarse la propia fabricación de la misma, de contar con los medios necesarios, reduciendo así el costo de inversión notablemente. También la adquisición de herramientas, equipos de protección personal, etc. Y la conformación de un stock inicial de cemento Portland y el aditivo reológico.
  66. 66. recopilación de los mejores proyectos [ 65 ] Para la recolección de papel, se apela a la cooperación vecinal y regional, apuntando a que todo el papel periódico se reutilice y tenga como destino la ela- boración de ladrillos. Debe capacitarse a los trabajadores, tanto en la fabricación de los bloques como en la selección y preparación del material, la logística para el almacena- miento y la comercialización inclusive. Plan de mejora de la vivienda en Garabí: Como valor agregado al proyecto, se diseñó un modelo de vivienda “tipo” para cubrir con las deficiencias habitacionales que hoy en día afrontan los habi- tantes de Garabí. Actualmente, las familias más afectadas están compuestas, en promedio, por seis personas que viven en un monoambiente. Comparten el espacio y, mu- chas veces, hasta se turnan para dormir en la misma cama. Se planteó una vivienda de 68 m2 con tres dormitorios, cocina y un baño com- pleto. De esta manera se crea un espacio con condiciones habitacionales a la altura de las necesidades de quienes lo habiten. Gráfico 6 – Vista 3D del modelo de vivienda social diseñado para el plan de mejora de la vivienda con ladrillos térmicos en Garabí, Corrientes.
  67. 67. [ 66 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 CONCLUSIONES Y RESULTADOS ESPERADOS Se desarrolló un proyecto fundado en la Autosustentabilidad, enfocado ob- jetivamente en el fortalecimiento de la sociedad, mejorando su calidad de vida, la formación de personas generando oportunidades laborales, protegiendo a la vez el medio ambiente y la cultura local. BENEFICIOS DEL LADRILLO TÉRMICO: • Reduce en un 30% los costos de la energía para climatización por su baja transmitancia térmica. Mayor confort y ahorro energético. • Es compatible con cualquier tipo de recubrimiento exterior o interior, sin requerir especificación especial para su aplicación. • Ideal para muros interiores, ya que su resistencia térmica permite conser- var por más tiempo la temperatura de la vivienda. • Utiliza material reciclado, reduciendo los costos de fabricación y prote- giendo el medio ambiente. • Al no precisar cocción para lograr resistencias mecánicas admisibles, se reducen las emisiones y el consumo de combustible utilizado en di- cho proceso. • La utilización de ladrillos livianos favorece a la mano de obra y mejora su ren- dimiento, ya que se reducen los esfuerzos para su transporte y colocación. • La posibilidad de la autoconstrucción, brinda la oportunidad de ser utili- zado incluso por mujeres, para que formen parte de la construcción de su propia vivienda. • Se utiliza el 100 % del papel periódico, a diferencia del proceso normal de reciclado de papel en el cual se reutiliza el 85 %, y el 15 % restante es desechado por ineficiencias propias del proceso. • Porsufacilidadenelprocesoconstructivoyaccesoalamateriaprima,otorga una rápida oportunidad laboral para la fabricación de ladrillos para su venta.
  68. 68. recopilación de los mejores proyectos [ 67 ] Con la implementación de este proyecto se puede lograr: • Impulsar el DESARROLLO ECONÓMICO, para la comunidad de Garabí y sus alrededores, brindando una alternativa económicamente viable para la autoconstrucción de sus viviendas a un costo menor. • Estimular el DESARROLLO SOCIAL, con la creación de oportunidades de trabajo para los habitantes de la región, obteniendo un acceso a un sueldo digno para posibilitar el desarrollo de las generaciones futuras. • Promover la PRESERVACIÓN AMBIENTAL con el uso de material recicla- do, utilizando una tecnología innovadora limpia, reduciendo los residuos y protegiendo los recursos naturales. • Incentivar la DIVERSIDAD CULTURAL, integrando a comunidades aisladas al sistema económico, respetando sus culturas y brindando un acceso al desarrollo personal y social. • Fomentar la PARTICIPACIÓN de las instituciones políticas, educativas y privadas para impulsar el Desarrollo Sustentable de la región. Gráfico 7 – Ejes del compromiso con la Responsabilidad Social Empresaria y la Sustenta- bilidad, Constructora Odebrecht.
  69. 69. [ 68 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS BEZERRA E. M.; SAVASTANO H. Jr. The influence of type and refinement of the cellulose pulp in the behavior of fiber cement with hybrid reinforcement – a regression analysis application. Pro- ceedings of 17th ASCE Engineering Mechanics Conference, University of Delaware, Newark, DE, 2004, 8 p. BEZERRA, E. M.; SAVASTANO, H. Jr.; JOHN, V. M.; AGOPYAN, V. Mineral additions and their influen- ce on fiber cement behavior. proceedings of 9th International Conference of Inorganic-Bonded Composites Materials, Vancouver, British Columbia, Canada , 2004, 12 p. DEVITO, R. A. Estudos físicos e mecânicos de telhas de cimento de escória de alto-forno reforçado com fibras celulósicas residuais. São Carlos. 143p. Dissertação (Mestrado) - Escola de Engen- haria de São Carlos, Universidade de São Paulo, 2003. PELED, A; SHAH, S. Processing effects in cementitious composites: extrusion and casting. Journal of Materials in Civil Engineering, v. 15, p.192-199, 2003. RUIZ LÓPEZ CÉSAR RENATO, JAIME MENDOZA DAMM. Hormigón Térmico, Universidad Autónoma Gabriel René Moreno, Santa Cruz de la Sierra, 2012 SAVASTANO, H. Jr.; WARDEN, P. G.; COUTTS R. S. P. Microstructure and mechanical properties of waste fibre–cement composites. Cement and Concrete Composites, v.27, p.583-592, 2005. SHAO, Y.; MORAS, S.; ULKEM, N.; KUBES, G. Wood fibre-cement composites by extrusion. Canadian Journal of Civil Engineering, v. 27, p.543-552, 2000. SHAO, Y.; QIU, J.; SHAH, S. P. Microstructure of extruded cement-bonded fiberboard. Cement and Concrete Research, p.1153-1161, 2001. VECCHIA, F. A. S. Clima e ambiente construído: A abordagem dinâmica aplicada ao Conforto Huma- no. São Paulo. 316p. Tese (Doutorado). FFLCH, Universidade de São Paulo, 1997.
  70. 70. [ 70 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 SOL Y DAR, Y DAR AGUA AUTOR Federico Emanuel Moyano ORIENTADOR Fabián Lorenzo Venier Universidad Nacional de Río Cuarto Ingeniería Mecánica 5° año
  71. 71. recopilación de los mejores proyectos [ 71 ] La escasa y desigual distribución de agua apta para el consumo humano es una problemática que afecta a múltiples sectores en todo el mundo. En la Argentina, esta situación no deja de ser importante, sumada al deficiente acceso a los demás servicios (electricidad o gas, los cuales podrían brindar una alternativa para obtener agua potable), por lo que muchos grupos poblacionales de nuestro país se encuentran totalmente privados del acceso a esta fuente in- dispensable para el desarrollo de la vida. En este trabajo se presenta la situación que les toca afrontar a varios parajes y pueblos de la zona noroeste de San Luis, donde el acceso a una fuente de agua potable es insuficiente y la que utilizan para consumo posee una baja calidad, lo cual puede producir múltiples enfermedades y problemas al organismo, entre los cuales se encuentra el cáncer. Haciendo frente a esta problemática es que se propone la utilización del sol como una potencial fuente de energía renovable no contaminante, usando des- tiladores solares asistidos. La utilización de esta tecnología frente a otras más costosas e imposibles de ubicar en regiones como estas, nos lleva a proponer un sistema de desalinización del agua, de bajo costo y fácil mantenimiento por parte de los futuros usuarios.
  72. 72. [ 72 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 INTRODUCCIÓN Aunque el agua abunda en la Tierra, aquella de utilidad para consumo huma- no es escasa, ya que solamente el 2,5 % del total es agua dulce. Aún así, de este pequeño porcentaje, el 30,1 % es subterránea y el 69,5 % se presenta en forma de hielo y glaciares. Del 0,4 % restante, se debe descontar la humedad del suelo y atmósfera, dando como resultado que lo accesible en superficie es realmente ínfimo, y más aún en zonas alejadas de estas fuentes. Este recurso, si bien es renovable, es finito a escala humana en algunos ám- bitos, y altamente vulnerable a contaminarse en determinadas situaciones por ser un solvente excepcionalmente bueno. Este, a veces llamado “solvente uni- versal”, puede disolver casi todas las sustancias, dados los tiempos suficientes, aún en pequeñas cantidades. Algunas sustancias son muy solubles, por ejemplo la sal común o sal de mesa. El agua puede naturalmente poseer mala calidad si al circular por los sedi- mentos o rocas toma algunos elementos químicos que, disueltos en la misma, se encuentren por encima de los límites de aptitud establecidos. En esos casos, dichas impurezas resultarán tóxicas para la salud. El Código Alimentario Argentino (CAA) admite hasta 1,5 g/l de sales totales disueltas en agua, y vemos que en el noroeste de San Luis, existen varias locali- dades, como La Chañarienta o Hualfarán, en donde el agua posee mínimo 4 g/l, lo que indica que estas zonas tienen graves problemas para acceder a fuentes de agua seguras. En algunos casos, incluso, se constata la presencia de sustancias nocivas para la salud, como el arsénico. Las tecnologías convencionales como la cloración, sólo sirven para des- infectar dichas aguas, pero no para desalinizarlas. Los ablandadores de agua, bajan la dureza de las mismas, pero no extraen metales ni las desinfectan. Otras poblaciones usan el método de ósmosis inversa, que solamente desaliniza las aguas pero no las desinfecta ni extrae la contaminación producida por pesticidas
  73. 73. recopilación de los mejores proyectos [ 73 ] y agroquímicos, aparte de ser un método muy costoso para su operación, ya que necesita entre 21,6 y 36 MJ/ m3 de aporte energético. Por lo tanto, un sistema de desalinización que no use dicha energía, como es el caso de la destilación solar, tendrá numerosas ventajas, tanto en zonas desérticas como en lugares en que el agua disponible es de baja calidad y el acceso a otros métodos de purificación es muy oneroso. Desde el punto de vista ambiental, los destiladores solares no requieren energías convencionales (como la eléctrica). Pueden producir agua destilada de alta calidad y solo requieren del agua que van a procesar, ya que el medio ambiente cumple la función de refrigerar el condensador, a diferencia de otros dispositivos que derrochan grandes cantidades de agua para ese propósito. Sin embargo, los dispositivos existentes poseen limitaciones que se deben superar para aprovechar al máximo sus ventajas. DESARROLLO OBJETIVO GENERAL Proveer de agua apta para el consumo humano a sectores marginales. OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Proponer la utilización de destiladores solares como potencial productor de agua apta para el consumo humano. • Utilizar el sol como una fuente renovable y disponible a grandes escalas. • Capacitar y concientizar a las personas sobre la utilización de los disposi- tivos solares y las ventajas que pueden lograrse con estos. • Impulsar la utilización de fuentes de energía renovables en todos los sec- tores de la sociedad. • Hacer un análisis económico para demostrar su viabilidad y conveniencia frente a otros productos similares.
  74. 74. [ 74 ] PRE M IO ODE B REC HT 2013 IDENTIFICACIÓN DE LA PROBLEMÁTICA Como ya se mencionó anteriormente, solo una parte muy pequeña del agua en el planeta es apta para el consumo humano, y esto, sumado a su acceso des- igual, puede provocar situaciones en las que el agua sea apta para el consumo humano en determinada zona y que a pocos kilómetros de allí, esto sea imposible. Dicha situación, en la Argentina, no deja de ser importante, y muchas veces se torna sumamente problemático cuando numerosas personas se ven privadas del acceso a una fuente de agua potable que cubra sus necesidades básicas. Algunas veces se puede recurrir a métodos opcionales, mediante los cuales se pueda proveer agua proveniente de poblados cercanos, sin embargo, otras veces esto resulta difícil o muy costoso, al igual que la instalación de equipos de potabilización exclusivamente para poblados muy pequeños. A continuación describiremos la situación que les toca afrontar a numerosos parajes y pequeños pueblos del noroeste de la provincia de San Luis, donde el acceso a aguas aptas para el consumo es sumamente bajo. En la Figura 1 se observan los parajes en los que se pretende realizar el pro- yecto: Naranjo Esquina, Represa del Carmen, Las Lagunitas y Cabeza de Vaca, adonde se llega a través de la Estancia Los Araditos, en el Km 862 de la ruta na- cional 147. Siguiendo por la ruta hacia el norte, en el Km 880, aproximadamente, está San Vicente y, hacia el sur, San Pedro, en el Km 560. En el Km 901 está la comunidad de San Antonio, donde funciona una Unión Vecinal, un Centro de Salud, una escuela, una capilla y un salón comunitario en construcción. En el Km 906 está la entrada a Santa Rita y el Valle; el paraje tiene una es- cuela en desuso y no hay niños, salvo cuando van a visitar a sus abuelos. La población es en general longeva y es difícil trabajar en grupo comunitario, salvo con el grupo de las hilanderas y tejedoras que pertenecen a la asociación Manos Sabias del Desierto. En general, en esta zona hay muchos pobladores rurales que se dedican a la elaboración de artesanías (cueros, madera, alfarería, telares).
  75. 75. recopilación de los mejores proyectos [ 75 ] Figura 1. Localización de los parajes y poblados en los que se pretende realizar el proyecto. CARACTERIZACIÓN DE LA ZONA1 Existen dos cordones montañosos de tipo bajo, al noroeste, las Sierras Las Quijadas y al centro- este, Las Sierras del Gigante, que comprende el mismo ple- gamiento y es continuidad de los sistemas de Talampaya (La Rioja) y de Ichiqua- lasto (San Juan). El tipo de suelo es franco arenoso, combinado con tierra colora- da y formaciones rocosas de origen volcánico de poca consistencia, que es muy frágil a la erosión hídrica y eólica pero que resulta más afectada por la primera, por sistemas de escorrentías. En las Sierras de las Quijadas se encuentra el Parque Nacional Sierras de las Quijadas, creado en el año 1991, y en las Sierras del Gigante funciona la cemente- ra Avellaneda, de la cual no se cuenta con datos sobre la cantidad de empleados que tiene, pero se sabe que trabaja las 24 horas los 365 días del año; en la base 1 Información brindada por Subsecretaría de Agricultura Familiar, Delegación San Luis.

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