Ciencias de la Ingeniería

pj─39─ci Coladeras anti inundaciones

  • Categoría: Pandilla Juvenil (1ro. 2do. y 3ro. de nivel Secundaria)
  • Área de participación: Ciencias de la Ingeniería
  • Asesor: MARISA CALLE MONROY
  • Equipo [ ]: Jorge Villamil Corona() , Leonardo Mejía Chimal() , Germán Bernardo Pacheco Cruz(3o Tikal)

Resumen

Las coladeras son filtros utilizados para separar líquidos de sólidos, instalando un dispositivo en el sistema de drenaje se podría ahorrarse mucho dinero en reparaciones y/o mantenimiento, a largo plazo. Generalmente están hechas de aluminio, cobre, plástico y metal, el material a escoger será dependiendo al lugar de de instalación, el tamaño del drenaje, en donde se colocara y las necesidades específicas de su uso.

El uso de las coladeras está presente tanto en el sector industrial y en el hogar cada una difiere porque son fabricadas con diseños muy versátiles en cuanto a tamaño forma con cápsulas o cavidades o recolectores de basura con trampas para grasas incluidas entre otras.

Algunas están diseñadas para el flujo del agua totalmente cerradas  otra sirven solamente como tapas y algunas están parcialmente bloqueada diseñada para dejar fluir solamente líquidos o sólidos muy pequeños con controles naturales.

La membrana de las coladeras permite facilitar la limpieza de los equipos sin necesidad de abrir toda la pieza es muy útil en regaderas y lugares donde es necesario filtrar objetos pequeños o fino.

Para obtener la coladera de necesitas una o dependen del estado público o en el hogar en el necesario.

En relación con la situación actual se muestra que hay un gran rezago en las obras particularmente en las relativas a la capacidad de descarga hacia afuera de la calle lo que implica un alto riesgo de una gran inundación en los próximos años si no se corrige se regazo debe aumentar la producción de objetos o mecanismo. 

Pregunta de Investigación

¿Como diseñar y construir un prototipo de una coladera anti inundaciones con acero inoxidable y/o hierro ductil?

Planteamiento del Problema

Se analizó el problema de las inundaciones en el valle de México partiendo de una perspectiva histórica en efecto muestra que el problema ha sido recurrente desde la época de los aztecas que siempre se ha buscado una solución que no implique detener el crecimiento de la urbanización en el valle pero también es cierto que las soluciones no han sido efectivas ni preventivas sino que se han desarrollado después de que se presentan inundaciones catastróficas. En relación con la situación actual se muestra que hay un gran rezago en las obras particularmente en las relativas a la capacidad de descarga hacia afuera de la calle lo que implica un alto riesgo de una gran inundación en los próximos años si no se corrige se regazo debe aumentar la producción de objetos o mecanismos para ayudar a la población a tener vida sana y saludable.

El uso de las coladeras está presente tanto en el sector industrial y en el hogar cada una difiere porque son fabricadas con diseños muy versátiles en cuanto a tamaño forma con cúpulas o cavidades con recolectores incluidas entre otras cosas.

Antecedentes

Objetivo

Diseñar y construir un prototipo de una coladera para adaptarla a lugares públicos

 

Justificación

Las coladeras son filtros utilizados para separar líquidos de sólidos instalando un dispositivo el sistema de drenaje podría ahorrarse mucho dinero en reparación o mantenimiento a largo plazo generalmente están hechas de aluminio, cobre, plástico o metal.

El material escoger será seleccionado dependiendo del lugar de instalación, el tamaño del drenaje en donde se colocará y las necesidades específicas de cada caso.

El uso de las coladeras está presente tanto en el sector industrial y en el hogar cada una difiere porque son fabricadas con diseños muy versátiles en cuanto a tamaño forma con cápsulas o cavidades o recolectores de basura con trampas para grasas incluidas entre otras.

Algunas están diseñadas para el flujo del agua totalmente cerradas  otra sirven solamente como tapas y algunas están parcialmente bloqueada diseñada para dejar fluir solamente líquidos o sólidos muy pequeños con controles naturales.

La membrana de las coladeras permite facilitar la limpieza de los equipos sin necesidad de abrir toda la pieza es muy útil en regaderas y lugares donde es necesario filtrar objetos pequeños o fino.

Para obtener la coladera de necesitas una o dependen del estado público o en el hogar en el necesario.

Hipótesis

Si logramos diseñar y construir un prototipo de una coladera entonces podremos adaptarla a lugares públicos para evitar inundaciones.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales

– 2 motores de movimiento oscilatorio.

– un perfil de coladera.

– 2 varillas de hierro inoxidable.

– 8 tornillos.

– 8 tuercas.

– 2 placas de metal con orificios.

– 4 cables negativo-positivo.

– 2 pilas de 9v.

Procedimiento

1.- Conseguir o hacer el perfil de coladera.

2.- Colocar los motores usando los tornillos y tuercas a la parte superior del perfil de coladera.

3.- Conectar los cables negativo- positivo al motor de movimiento oscilatorio.

4.- Colocar las varillas de hierro inoxidable al motor y poner tuercas.

5.- Colocar las placas de metal con orificios a las varillas con los tornillos y tuercas.

6.- Descargar el movimiento oscilatorio hacia el motor.

Galería Método

Resultados

Obtuvimos un perfil de coladera de 20cm x 20cm, tiene dos motores de movimiento oscilatorio, con varillas de hierro inoxidable y dos placas de metal unidas a las varillas para ejercer el movimiento oscilatorio y que la basura, no genere obstrucción en la coladera para el tipo pasar del agua, con un costo aproximado de 225 pesos.

Galería Resultados

Discusión

La coladera es una alternativa para evitar inundaciones, además es económica.

Cabe mencionar que no cuenta con la suficiente fuerza para mover objetos muy pesados, además los motores tienen que tener  un buen cuidado para que la coladera pueda funcionar correctamente debido a que son muy delicados.

Conclusiones

El perfil de coladera ayuda a evitar inundaciones, por otra parte el costo del producto es económico, los materiales que utilizamos son fáciles de conseguir y de maniobrar, este proyecto tiene un gran beneficio hacia la sociedad ya que da una protección hacia las personas ante las inundaciones provocadas por las lluvias; además tiene un movimiento que empuja los desechos, para el buen fluido del agua.

Bibliografía

https://www.monografias.com/trabajos104/inundacion-persistente/inundacion-persistente.shtmlhttps://quima.com/blogs/blog/tipos-de-coladeras

https://quima.com/blogs/blog/tipos-de-coladeras



pj─39─ci Coladeras anti inundaciones

Summary

The sewers are filters used to separate liquids from solids, installing a device in the drainage system could save a lot of money in repairs and / or maintenance, in the long term. Generally they are made of aluminum, copper, plastic and metal, the material to choose will be depending on the place of installation, the size of the drain, where it will be placed and the specific needs of its use.

The use of the strainers is present both in the industrial sector and in the home each one differs because they are manufactured with very versatile designs in terms of size shape with capsules or cavities or garbage collectors with grease traps included among others.

Some are designed for totally closed water flow, others serve only as caps and some are partially blocked designed to let only very small liquids or solids flow with natural controls.

The membrane of the strainers allows to facilitate the cleaning of the equipment without needing to open the whole piece. It is very useful in showers and places where it is necessary to filter small or fine objects.

To obtain the strainer you need one or depend on the public state or at home in the necessary one.

In relation to the current situation it is shown that there is a great lag in the works, particularly those related to the capacity to discharge out of the street, which implies a high risk of a great flood in the coming years if it is not corrected. must increase the production of objects or mechanism

Research Question

How to design and build a prototype of an anti flood flue with stainless steel and / or ductile iron?

Problem approach

The problem of floods in the Valley of Mexico was analyzed from a historical perspective, in effect it shows that the problem has been recurrent since the time of the Aztecs, which has always sought a solution that does not imply stopping the growth of urbanization in the valley but it is also true that the solutions have not been effective or preventive but have developed after catastrophic floods occur. In relation to the current situation it is shown that there is a great lag in the works, particularly in those relating to the capacity of discharge towards the outside of the street, which implies a high risk of a great flood in the coming years if it is not corrected. It must increase the production of objects or mechanisms to help the population to have a healthy and healthy life.
The use of the strainers is present both in the industrial sector and in the home, each one differs because they are manufactured with very versatile designs in terms of shape with domes or cavities with collectors included among other things

Background

4.-Antecedentes.

Las coladeras son filtros utilizados para separar líquidos de sólidos, instalando un dispositivo en su sistema de drenaje podría ahorrarse mucho dinero en reparaciones o mantenimientos a largo plazo. Generalmente, están hechas de aluminio, cobre, plástico o metal, el material a escoger será seleccionado dependiendo del lugar de instalación, el tamaño del drenaje en donde se colocará y las necesidades específicas de cada caso. El uso de las coladeras está presente tanto en el sector industrial y en el hogar, cada una difiere porque son fabricadas con diseños muy versátiles en cuanto a tamaño, forma, con cúpulas o cavidades, con recolectores de basura, con trampas para grasa incluidas, entre otras. Algunas están diseñadas para que el flujo del agua quede totalmente bloqueado, otras sirven solamente como tapas y algunas están parcialmente bloqueadas, diseñadas para dejar fluir solamente líquidos o sólidos muy pequeños con controles manuales. En QUIMA, tenemos diferentes tipos de coladeras con una gran variedad de tamaños justo para lo que necesitas: Coladera de piso con recolector de basura Estas son ideales para lugares donde el desecho del agua contiene muchos sólidos, ya sea restaurantes o industrias con procesos de manufactura. Están hechas de materiales resistentes como el hierro dúctil o el acero inoxidable, lo que garantiza amplia duración. Coladera con rejilla removible Esta es el estilo más básico de las coladeras, en muchos los modelos es esencial que la rejilla sea removible para que se le pueda dar un mantenimiento periódicamente. Esta clase de rejilla en hogares es básica. Coladera con membrana removible La membrana de las coladeras permite facilitar la limpieza de los equipos sin la necesidad de abrir toda la pieza, es muy útil en regaderas y lugares donde es necesario filtrar objetos pequeños o finos. Contamos con diferentes piezas fabricadas de varios materiales. Coladera con tubo regulador Esta coladera va enfocada a fuentes, piscinas, lagos artificiales u otras áreas similares. La función principal del tubo regulador es prever inundaciones. La membrana de la abrazadera ayuda a asegurar la membrana anti-flujo. Tapón de registro.El tapón de registro se utiliza para permitir una entrada alterna a la tubería en caso de alguna reparación o mantenimiento sin la necesidad de hacer modificaciones mayores como romper el piso. Si quieres conocer más a fondo información sobre tapones de registro te recomendamos que leas el siguiente artículo: Tapón de registro: para que sirve y cómo seleccionarlo Coladera con trampa integrada y tapón de registro Esta coladera es muy útil en restaurantes porque como su nombre lo dice, ya tiene la trampa para grasa integrada. Es muy recomendable instalarla cuando se está comenzando con alguna instalación de tuberías para evitar la remodelación futura por instalación de una trampa para grasa. Para elegir la más adecuada es importante que consultes con profesionales en la materia y así evites futuros estancamientos o malas instalaciones de equipos. Una excelente coladera aumenta la eficiencia de tu drenaje y por ende, mejora las condiciones del ambiente donde es instalada.

Situación actual

El Croquis 1 muestra el plano del techo con sus áreas de captación durante una tormenta de 147 mm/h. ¿Por qué seleccionamos una tormenta de 147 mm/h? Bueno, es la tormenta más intensa reportada para la zona en años de observación. ¿Qué significan 147 mm/h? Es la altura que alcanza el aguade lluvia durante una hora en un área de 1 metro cuadrado (m2). Por ejemplo: si tenemos un cubo de luz de 2.22 x 2.22 m (metros), serán 4.92 m2, entonces, en una lluvia de 147 mm/h, captarán: Captación de lluvia = 4.92m2 x 147 mm/h x 1 m/1000 mm= 0.724 m3/h x 1000 l/1m3 = 724 litros/hora x 1h/3600seg = 0.20 LPS (litros/segundo). Atención: 1m/1000 mm = 1 y toda cantidad multiplicada por 1 es la misma cantidad. 2×1 = 2; 3×1 =3; 147×1 =147. ¡Esto todo mundo lo sabe! Pero encontré algunos alumnos de matemáticas y física que tenían dificultad para las conversiones de unidades. Sin el factor de conversión el resultado hubiera sido 724 m2 mm/h, el cual es un volumen raro. En cambio 0.724 m3/h (metros cúbicos por hora) se entiende como un volumen de agua en la unidad de tiempo. Los dos patios que se encuentran a la izquierda del croquis, aunque reciben lluvia, el jardín se comporta como área de absorción natural hacia los mantos superficiales y freáticos de la zona. Por tanto, no contribuyen al flujo del drenaje general. Las tablas que aparecen en el Croquis 1, nos dan un resumen del comportamiento del sistema de drenaje del edificio durante una tormenta. Es conveniente hacer notar que toda esta agua se conduce hacia el drenaje público por medio de un tubo de concreto de 140 mm (milímetros) de diámetro. Este tubo tiene al menos 40 años de estar en uso, por lo que los datos de fricción de tablas para tuberías de este material, deben ser confrontados con datos experimentales tomados durante una lluvia torrencial. Este ejercicio fue hecho y tomado en cuenta para el diseño del sistema anti-inundación. ¿Qué es lluvia ligera, lluvia intensa y tormenta? Se consideran lluvias ligeras hasta 25 mm/h de precipitación, esta lluvia leve hace que el drenaje general tenga un flujo de 8 metros cúbicos por hora (2.23LPS). De acuerdo con los cálculos, tal y como se encontraba el drenaje, la desbordamiento se produce con lluvia poco más intensa con tan sólo 35 mm/h. Bajo esta condición de lluvia, la columna de agua debida a la resistencia al flujo de agua de la tubería del drenaje general se eleva por encima de los 0.23 m (metros) de altura que tiene la coladera más baja en el departamento 1, medida desde el fondo de la tubería (para ser precisos, la altura de la coladera sobre el nivel cero es de 1.38 m), saliendo por ella agua e iniciando el desbordamiento. La coladera más baja del departamento 2 está a 0.32 m encima del fondo del tubo de drenaje, sin embargo, recibe la bajada pluvial del tubo BF2 y también se inunda. La conclusión es que todas las lluvias superiores a 35 mm/h inundan invariablemente los departamentos 1 y 2. Usar como objetivo del proyecto evitar la inundación con una tormenta de 147 mm/h brinda una gran confianza en los resultados positivos, ya que estamos tomando como base de diseño una tormenta. También, porque si llega haber un torrencial mayor, no sólo se inundarían estas viviendas, sino muchas en la ciudad, siendo una catástrofe hasta cierto punto inevitable. El Croquis 2 muestra las bajadas pluviales, el recorrido de la tubería del drenaje general y la pendiente. En líneas azules verticales se muestra la columna de agua calculada, las flechas muestran el flujo. Las columnas de agua equivalen a la presión necesaria para vencer la resistencia al flujo que presenta la tubería general de drenaje en los tramos entre registro y registro. Usamos la letra V para identificar esa columna de agua que correspondería a un voltaje eléctrico o caída de tensión en una resistencia. De todos es sabido que un sistema hidráulico se comporta similar a un sistema eléctrico, con la presión como voltaje y el flujo como la corriente.

El nivel de piso terminado de los departamentos 1 y 2 se encuentra a 1.38 m del nivel cero.

El Gráfico 1, a la izquierda del gráfico se encuentra el registro 1 y a la derecha el registro 5, el nivel cero es la parte más baja del tubo de drenaje general, donde conecta con el drenaje de calle. A partir de este nivel se miden todas las columnas de agua, es decir, el nivel máximo al que sube el agua durante una tormenta. El edificio tiene dos alturas de piso terminado. El nivel bajo corresponde al bloque de los departamentos 1 y 2; 3 y 4; 7 y 8; y 11 y 12 . Se encuentra a 1.38 m (metros) sobre el nivel cero. Sin embargo, en este punto, dónde el tubo de drenaje general comienza está a sólo 0.23 m abajo del piso terminado (1.15 m sobre el nivel cero) y avanza 23 m con una pendiente descendente de 4.89%. Aquí es dónde el anegamiento persistente ocurre. Hacia la derecha la altura del nivel de piso terminado (NPT), que es el piso del estacionamiento, se encuentra a 2.43 m sobre el nivel cero, en esta parte nunca se ha presentado una inundación. En azul se muestra la altura real de columna o nivel agua que se alcanza en los diferentes registros de drenaje. Estos se sacaron de la medición directa durante una tormenta de 147 mm/h (milímetros/hora). Las columnas rojas se calcularon, usamos fórmulas de fricción y datos de las tablas para la tubería de concreto instalada[1]Es probable que por tener más de 40 años de uso, se aleje de los datos teóricos, en fin, mostramos esas columnas de agua sólo para alertar que la tubería se encuentra al final de su vida útil y pronto necesitará cambiarse. Durante una tormenta, los niveles de columna de agua real y calculada se encuentran a 0.63 m y 0.40 m respectivamente, sobre el nivel del piso terminado en los departamentos 1 y 2, esta situación provoca que las coladeras, la salida de lavabo, las tazas de baño y los fregaderos (lava trastes), se conviertan en manantiales de aguas negras. De allí que esta monografía se llame “Inundación Persistente”. En condiciones normales de operación no existe riesgo de inundación, porque el gasto de 14 departamentos con 4 habitantes cada uno, suponiendo un gasto de 150 litros/habitante cada 24 horas, serían: Gasto medio de agua = (150 litros x 14 departamentos x 4 habitantes)/ (24 horas x 3600 seg/hora) = 0.097 LPS Sabemos que una persona se puede ahogar en un río de 20 centímetros promedio de profundidad, porque los promedios son engañosos, puede haber fosas. El dato que interesa es la demanda máxima instantánea de agua que termina en el drenaje. Esa se calcula con el coeficiente de Harmon siguiente: M = (1+14)/(4+Pm^(1/2)) = (1+14)/(4+(14×4/1000)^(1/2)) = 3.54; dónde Pm es la población media en miles de habitantes. Gasto min instantáneo = M x Gasto medio de agua = 3.54 x 0.097 LPS = 0.34 LPS En una lluvia con intensidad de 24 mm/h, que todavía es considerada leve, el tubo de drenaje general lleva 2.14 LPS, es decir, 6 veces más agua que 0.34 LPS, de allí que el flujo normal no signifiquen ningún problema y que la inundación solo ocurra durante una lluvia intensa. Ahora bien, cualquier lluvia que alcance los 30 mm/h es suficiente para causar inundación leve. Transitar en la ciudad siempre es un problema, pero más cuando le agregamos lluvia; y es que este generador de mala visión y de una superficie peligrosa para las llantas, se transforma en el enemigo de los coches y más si tienen prisa.

Pero ahora esto podría llegar a su fin ya que la empresa Tarmac, especialistas en materiales de construcción, han desarrollado un interesante concreto para carreteras, el cual cuenta con la ventaja de tener una porosidad increíble al permitir la absorción de agua a una velocidad ridículamente rápida. Esto genera que, aunque el suelo esté húmedo, no se llegue a encharcar ni deformar por el agua, volviendo la superficie más estable y permitiendo a las llantas generar un mejor agarre, sin olvidar que permitiría a los mantos freáticos reabastecerse de una mejor manera, algo que es vital para los humanos ya que este singular proceso de filtración que nos enseñan en la primaria es lo que nos permite obtener agua limpia y de consumo para los humanos. Con un poco de mayor inversión se podría adaptar el sistema de drenaje para canalizar el agua filtrada del concreto cayendo directamente a éste y olvidarnos de las molestas coladeras, que se acaban hundiendo, rompiendo o en el caso de México, robando. Sus creadores remarcan que una de sus ventajas no sólo es la rapidez, sino la cantidad de agua que puede absorber, ya que existen otras marcas de concretos que logran lo mismo, pero sin la misma eficacia. Uno de los enemigos de este concreto son las bajas temperaturas, ya que las heladas podrían llegar a fracturar el asfalto, si se llega a congelar el agua que se encuentre filtrada por debajo de éste, pero estamos hablando de temperaturas muy bajas que, por lo menos en la mayoría de las ciudades de los países latinoamericanos, no es común que registremos. En los últimos días, algunas ciudades se han visto en casos de inundaciones ante las fuertes lluvias primaverales.  Un deficiente sistema de cañerías tapado por exorbitantes cantidades de basura en las calles es el principal causante de estas situaciones de emergencia urbana, el cual afecta tanto a los habitantes a través de la pérdida de sus bienes materiales, tanto personas como animales en condición de calle, desencadenamiento de epidemias como resultado del estancamiento de agua, una pérdida significativa en torno a la economía de la región, entre otras consecuencias. Para prevenir este tipo de situaciones, las acciones requieren provenir de cada habitante de las ciudades. Esto quiere decir que con las acciones enfocados en el cuidado del medio ambiente, se reducirá considerablemente este tipo de casos de emergencia que puedan causar más que embotellamientos, horas de tráfico y dolores de cabeza. A continuación te compartimos algunas de estas acciones que puedes realizar en la cotidianidad:

– Evita vertir grasas y sustancias corrosivas al drenaje o coladeras, pues las tapa y provoca un estancamiento de agua;

– No arrojes desperdicios ni escombros tanto en ríos, bosques, carreteras ni esquinas con postes de electricidad, pues taponan las alcantarillas;

– No tires basura en las calles, barrancas o laderas, y en su lugar deposita la basura en los contenedores especializados;

– No arrojes las colillas de los cigarros desde el auto ni a pie;

– Reduce el uso de bolsas de plástico, elige alternativas más ecosustentables como las bolsas de tela;

– Evita la basura a la calle cuando no va a ser recogida por las empresas de aseo, pues se pueden romper y, con la lluvia, sus desperdicios tapan las alcantarillas;

– Reúne y recicla aguas de lluvias para múltiples usos caseros;

– Informa sobre cambios que presenten los ríos más cercanos, en especial los que se relacionan con el olor, color, aumento o disminución del flujo del agua;

– Adopta una alcantarilla y un árbol cerca de casa para mantenerlo limpio y protegido de basura, y así prevenir que se inunde esta zona;

– En caso de inundación, desconecta todos los aparatos eléctricos, así como cierra las llaves de paso de agua y de gas.

Objective

To design and build a prototype of a strainer to adapt it to public places.

Justification

The strainers are filters used to separate liquids from solids by installing a device the drainage system could save a lot of money in repair or long-term maintenance. They are usually made of aluminum, copper, plastic or metal. The material chosen will be selected depending on the place of installation, the size of the drainage where it will be placed and the specific needs of each case.
The use of the strainers is in the industrial sector and at home, each one differs because they are manufactured with very versatile designs in terms of size shape with capsules or cavities or garbage collectors with grease traps included among others.
Some are designed for totally closed water flow, others serve only as caps and some are partially blocked designed to let only very small liquids or solids flow with natural controls.

The membrane of the strainers allows to facilitate the cleaning of the equipment without having to open the whole piece. It is very useful in showers and places where it is necessary to filter small or fine objects.
To obtain the strainer you need one or depend on the public state or at home in the necessary one.

Hypothesis

If we manage to design and build a prototype of a strainer then we could adapt it to public places to avoid flooding.

Method (materials and procedure)

Materials

– 2 motors of oscillating movement.

– a strainer profile.

– 2 stainless steel rods

– 8 screws.

– 8 nuts.

– 2 metal plates with holes.

– 4 negative-positive cables.

– 2 9v batteries

Process

1.- Get or make the strainer profile.

2.- Position the motors using the screws and nuts to the top of the strainer profile.

3.- Connect the negative-positive cables to the oscillating motion motor.

4.- Place the stainless iron rods to the motor and put nuts.

5.- Place the metal plates with holes to the rods with the screws and nuts.

6.- Download the oscillatory movement towards the engine.

Results

We obtained a strainer profile of 20cm x 20cm, it has two motors of oscillatory movement, with stainless iron rods and two metal plates attached to the rods to exert the oscillating movement and that the garbage, does not generate obstruction in the strainer for the type spend of water, with an approximate cost of 225 pesos.

 

Discussion

The strainer is an alternative to avoid floods, it is also economical.

It should be mentioned that it does not have enough force to move very heavy objects, besides the motors have to take good care so that the strainer can work properly because they are very delicate.

 

Conclusions

The profile of the strainer helps to avoid flooding, this project has a great benefit for society and protection for people from the floods caused by the rains; It also has a movement that pushes the waste, for the good fluid of the water.

 

Bibliography

https://www.monografias.com/trabajos104/inundacion-persistente/inundacion-persistente.shtml

https://quima.com/blogs/blog/tipos-de-coladeras