Mecatrónica

PK-M-109-HA Robot Ecológico

Energía asequible y no contaminante

Asesor: Jesika Palacios Arango

Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)

Resumen

El proyecto consiste en elaborar un robot ecológico, el cual nos ayude a transportar materiales o residuos generados no solo por la comunidad estudiantil, sino por las personas, ya que en la actualidad tenemos un problema de contaminación ambiental. 

Con este robot, queremos disminuir los problemas ambientales ya que el manejo inadecuado de residuos sólidos provoca serios problemas ambientales como la contaminación del suelo, del agua y la proliferación de fauna nociva transmisora de enfermedades, entre otros. 

Así lograremos contribuir con el cuidado y la preservación del medio ambiente y sus recursos. 

Los robots contribuyen a reciclar desechos y residuos con más eficacia. Un robot es capaz de reconocer el contenido reciclable de los desechos.

La investigación y la innovación científica serán fundamentales para salvar el medioambiente, reduciendo el impacto del calentamiento global, ayudando en la adaptación frente al cambio climático, limpiando zonas contaminadas o cuidando de nuestra propia salud.

Pregunta de Investigación

¿Cómo puedo ayudar al medio ambiente con un Robot ecológico?

Planteamiento del Problema

El principal problema es que hoy en día la gente tira mucha basura y nuestro objetivo es reducirla para no contaminar más el medio ambiente.

 

Antecedentes

¿Cuánta basura generas en un día?

La generación per cápita de residuos sólidos se mide en términos de la cantidad de kilogramos que genera una persona por día. Según los datos de la Evaluación Regional llevada adelante por el BID, OPS y AIDIS, los latinoamericanos generamos 0.63 kg/hab./día de residuos sólidos domiciliarios (RSD). Si tomamos en cuenta los residuos sólidos municipales (RSM), es decir, los domiciliarios más otros residuos de origen comercial o que surgen de la limpieza de calles, parques y jardines, el número asciende a 0.93 kg/hab./día. En Estados Unidos, según la EPA, la generación de RSM asciende a 1.9 kg/hab./día, casi un kilogramo más que en América Latina y el Caribe. Tomando estos datos, si asumimos que un latinoamericano genera 0.63 kg RSD por día, una persona que viviera 75 años generaría a lo largo de su vida 17.2 toneladas de residuos. Una familia tipo de cuatro miembros pesa casi 70 toneladas, lo que equivale a un volumen aproximado de 1 millón de latas de aluminio ¿Bastante no?

Hay tres formas de combatir tu “problema” de generación:

  1. La reducción (o minimización), es decir, evitar generar residuos modificando patrones de consumo.
  2. El reúso, es decir, utilizar nuevamente un producto, sin mayor transformación, para darle el mismo u otro uso.
  3. El reciclaje, o aplicar algún tipo de tratamiento a los residuos para introducirlos en un ciclo de vida.

Las tres opciones son muy conocidas y deberían considerarse, de acuerdo a la estrategia jerarquizada, en el orden expuesto: a) reducir, b) reusar, y si no pueden lograrse a) y b), entonces reciclar. Todos los 17 de mayo se celebra justamente el día mundial del reciclaje. Si reducir y reusar son mejores alternativas, ¿vale la pena seguir separando nuestros residuos? Sin duda. La implementación de sistemas de reciclaje genera beneficios ambientales e, implementados adecuadamente, puede generar también beneficios financieros. 

El reciclaje, al reducir el volumen de residuos para disposición final, contribuye a incrementar la vida útil de los rellenos sanitarios e introduce otras economías al sistema de manejo, tanto de residuos como de materias primas, reduciendo los costos asociados a la producción de nuevos materiales y mejorando el efecto post-consumo de muchos productos. La elaboración de una lata a partir de aluminio reciclado, por ejemplo, requiere un 95% menos de energía de la que sería necesaria para producirla utilizando materiales vírgenes. 

¿Qué son los residuos?

Los residuos permiten ser reciclados o reutilizados y en este caso pasan a convertirse en subproductos o productos, pasando a tener una segunda vida útil.  A partir de este punto podemos distinguir diferentes tipos de residuos según su peligrosidad, las fuentes de residuos o la composición. 

Tipos de residuos y su clasificación

Los residuos se pueden clasificar según origen, biodegradabilidad y composición. Ahondemos en que se diferencian y qué tipo de residuos constituyen cada clasificación. 

Clasificación de los residuos según su origen 

El origen de los residuos puede dividirse a su vez en varias categorías, dependiendo de la procedencia de los propios desechos. Estas son algunas de las fuentes de residuos más habituales:

  • Residuos domésticos: creados en los hogares como fruto de su actividad. Aparatos electrónicos, ropa, restos de comida, pilas o muebles serían buenos ejemplos.
  • Residuos comerciales: son aquellos residuos que se han generado a raíz del comercio. Mercados, bares o restaurantes son algunos ejemplos de negocios en donde se genera este tipo de residuos. 
  • Residuos industriales: son residuos generados a raíz de la actividad industrial, ya sea durante procesos de fabricación, de transformación o de consumo. 
  • Escombros y residuos de construcción: Las obras de construcción o demolición son las responsables de generar este tipo de residuos. 
  • Residuos mineros: La investigación de recursos geológicos genera los denominados residuos mineros, pudiendo encontrarlos en estado sólido, pasta o acuoso. 
  • Biorresiduos: En este caso hablamos de residuos biodegradables y que podemos encontrar no sólo en bares o restaurantes, sino también en lugares como parques o jardines. 
  • Residuos radiactivos: Se clasifican según su radiactividad (alta, media, baja).
  • Residuos sanitarios: Son los residuos generados en centros, servicios o establecimientos sanitarios. 
  • Subproductos de animales: Son los productos obtenidos a partir de animales, no destinados al consumo humano. 

Clasificación de los residuos según su composición

Además de las fuentes de residuos, la composición es una de las categorías más conocidas por todos, pues solemos asociarla con un tipo concreto de contenedor. Según su composición, los residuos se pueden clasificar en muchas categorías como: 

  • Orgánico
  • Metal y chatarra
  • Vidrios
  • Papeles y cartones
  • Plástico
  • Pinturas y aceites
  • Pilas y baterías

Clasificación de los residuos según su biodegradabilidad

Los tipos de residuos orgánicos e inorgánicos conforman la clasificación de los desechos según su biodegradabilidad. La principal diferencia entre unos y otros es la composición orgánica, afectando así a su descomposición. 

  • Residuos orgánicos: Frutas, restos de comida, verduras o papeles pertenecen a esta categoría. Se descomponen con facilidad, por lo que la propia naturaleza los puede aprovechar de nuevo. 
  • Residuos inorgánicos: Son aquellos desechos que nunca se van a descomponer, por ejemplo, metales, latas o botellas. A pesar de que no sean biodegradables, siempre pueden utilizarse de otras formas. 

Clasificación de los residuos según su peligrosidad

Una clasificación siempre a tener en cuenta cuando hablamos de residuos es la vinculada a su peligrosidad. Ésta puede atender a dos tipos diferentes. 

  • Residuos no peligrosos: En esta categoría entran todos aquellos residuos que no hayan estado en contacto con sustancias de riesgo. 
  • Residuos peligrosos: Al contrario que los residuos anteriores, los desechos peligrosos conllevan un riesgo para el medioambiente y las personas. Sustancias peligrosas o disolventes, por mencionar varios ejemplos, suelen estar dentro de esta categoría.

Residuos según su impacto medioambiental

Cuando hablamos de los residuos, uno de los aspectos que no podemos dejar pasar por alto es el impacto medioambiental que producen. En realidad, nuestros hábitos de consumo y cómo desechamos los tipos de residuos tienen un efecto directo en el mundo que nos rodea. La huella de los residuos en el planeta es innegable, desde la contaminación de nuestros suelos, agua y aire, hasta la pérdida de biodiversidad. 

Residuos orgánicos: Cuando terminan en los vertederos, se descomponen en condiciones anaeróbicas (sin oxígeno) y producen metano, un gas de efecto invernadero mucho más potente que el CO2. En cambio, si estos residuos se compactan, pueden enriquecer el suelo y ayudar a reducir la dependencia de fertilizantes químicos.

  • Plásticos: Su degradación puede tomar varios cientos de años y durante este proceso liberan micro plásticos y productos químicos dañinos que pueden contaminar el suelo y el agua. Los plásticos que terminan en el océano pueden dañar la vida marina y entrar en nuestra cadena alimentaria.
  • Residuos electrónicos: Contienen una variedad de metales pesados y productos químicos tóxicos. Si no se gestionan adecuadamente, estos contaminantes pueden filtrarse al suelo y al agua subterránea, lo que representa un riesgo para la salud humana y el medio ambiente.
  • Residuos industriales: Dependiendo de la industria, estos pueden contener una variedad de sustancias nocivas, incluyendo productos químicos tóxicos, metales pesados y materiales radiactivos. Su manejo inadecuado puede llevar a la contaminación del aire, del agua y del suelo.
  • Residuos de construcción y demolición: Estos residuos a menudo contienen materiales como cemento, cerámica, plástico, madera y metales. Si no se gestionan correctamente, pueden contribuir a la contaminación del aire y del agua, así como a la pérdida de recursos naturales.

Residuos de aparatos eléctricos y electrónicos

En la era digital actual, los dispositivos electrónicos conforman una parte integral y esencial de nuestras vidas. Desde nuestros teléfonos móviles, hasta los ordenadores o televisores entre otros dispositivos. Aparatos que, en resumidas cuentas, nos proporcionan comodidad y eficiencia. No obstante, cuando estos dispositivos llegan al final de su vida útil o simplemente los reemplazamos por modelos más nuevos se convierten en lo que conocemos como residuos electrónicos o RAEE. 

  • Contaminación tóxica: Los RAEE contienen una serie de sustancias peligrosas como plomo, mercurio, cadmio, y bromo, entre otras. Cuando estos residuos se desechan correctamente, estas sustancias tóxicas pueden filtrarse al suelo y al agua, provocando graves daños al ecosistema y a nuestra salud.
  • Problema de gestión: Los RAEE son la categoría de residuos de más rápido crecimiento en el mundo, debido a la rápida obsolescencia de los dispositivos electrónicos. El volumen de RAEE generado supera con creces la capacidad de la mayoría de los sistemas de gestión de residuos existentes, lo que contribuye a su inadecuada disposición.
  • Reciclaje de RAEE: Aunque los RAEE contienen materiales tóxicos, también están llenos de metales preciosos como oro, plata y cobre. El reciclaje adecuado de estos residuos no solo evita la liberación de sustancias tóxicas, sino que también permite la recuperación de estos metales valiosos, creando una economía circular.
  • Responsabilidad de los productores: Algunos países han implementado leyes de responsabilidad extendida del productor (REP) para los RAEE, donde los fabricantes de dispositivos electrónicos son responsables de la gestión de sus productos al final de su vida útil.
  • Consumo consciente: Como consumidores, también podemos contribuir minimizando nuestra generación de RAEE. 

Esto implica comprar solo lo necesario, dar una segunda vida a los dispositivos que ya no necesitamos y asegurarnos de reciclar correctamente nuestros dispositivos electrónicos obsoletos.

La gestión adecuada de los tipos de residuos es una responsabilidad de todos. Una acción que va desde la clasificación de los desechos domésticos, hasta la compra consciente de aparatos electrónicos. Todos tenemos un papel que desempeñar para reducir el impacto medioambiental de lo que en un futuro se convertirá en residuo.

 

Ventajas de nuestro Robot ecológico

  • Contribuye al reciclaje de desechos y residuos con más eficacia.
  • Es rápido y preciso al realizar actividades.
  • Desplazar y recolectar materiales en menor tiempo.
  • Disminuir la contaminación del medio ambiente

Objetivo

Crear un robot ecológico con materiales que podemos tener en nuestro hogar, el cual nos ayude a recolectar los desechos orgánicos e inorgánicos. 

Justificación

El principal objetivo es diseñar un robot que sea capaz de realizar diversas tareas automatizadas que nos ayuden a reducir la cantidad de basura que nosotros generamos día con día. 

Hipótesis

Si logramos crear un robot que nos ayude a recolectar los desperdicios orgánicos e inorgánicos entonces reduciremos el índice de contaminación.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales necesarios para crear nuestro Robot ecológico

  • Cúter
  • Pistola de silicona caliente
  • 2 motorreductor con ruedas
  • Una tercera rueda lo reciclamos o elaboramos
  • Alicate
  • Pequeño alambre para el eje de la rueda de adelante 
  • Pegamento instantáneo
  • Un tercer motorreductor la escobilla 
  • Un palo de globos
  • Punzón
  • Tijeras
  • Regla 
  • Plumón
  • Botella de plástico
  • Circuito emisor y receptor 
  • 2 Baterías de 3 y 6 voltios 
  • 2 Pequeños interruptores 
  • Estaño
  • Cautín
  • Cartón de las siguientes medidas
  • 1 rectángulo de 17 cm x 25 cm
  • 2     trapezoides de 20 cm de base 10 cm de ancho 18 cm de largo.
  • un rectángulo de 10 cm x 17 cm

Procedimiento para crear nuestro Robot ecológico

  1. En el rectángulo de 17 cm x 25 cm marcar y recortar en 2 de les esquinas 2 rectángulos de 7 cm de largo y 3 cm de ancho.

2. Unir los trapezoides y el rectángulo con silicón líquido.

3. Pegar a la base las 2 llantas.

4. Con un destornillador debemos perforar el cartón en la parte central.

5. Una vez que hicimos la perforación colocamos una llanta que nos ayudará a tener un mejor control la cual debemos de asegurar con un  poco de resistol que la mantenga fija.

6. Colocar en la rueda un motorreductor pequeño el cual estará sujeto a un porta globos.

7. Perforar los trapezoides en la parte inferior en donde vamos a introducir de lado a lado nuestro porta globos, esto nos ayudará a dar soporte a nuestras escobillas.

8.Para crear nuestras escobillas utilizaremos botellas de plástico, a las cuales debemos cortar el fondo y la boquilla.

9.Al terminar de realizar los cortes, debemos tomar el cilindro de plástico el cual cortaremos a la mitad, obteniendo así unas tiras de 18 cm de largo x 6.5 de ancho (repetir este paso hasta conseguir tres tiras).

10. Para obtener nuestras escobillas, realizaremos cortes delgados a lo ancho de las tiras de plástico, sin cortar totalmente, estas quedaran sujetas en el borde (repetir este paso hasta conseguir tres tiras). 

11. Las tiras se deberán pegar a nuestro porta globos.

12. Coloca en cada uno de nuestros motorreductores el emisor y receptor con una rueda. 

13, Colocar el interruptor sobre la base.

14. Para poder generar los movimientos, debes unir nuestros conectores a los emisores.

15. Para finalizar colocaremos nuestras baterías.

 

Galería Método

Resultados

De acuerdo a la investigación realizada, pudimos obtener los conocimientos necesarios para crear un robot ecológico y cuáles son sus aportaciones al medio ambiente.

Asimismo, logramos armar nuestro robot ecológico, sin embargo, se requiere más tiempo para realizar pruebas de movimiento, para validar su funcionalidad de manera correcta.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Mediante nuestro trabajo al nos pudimos dar cuenta de que los robots pueden ser muy útiles gracias a su rapidez y precisión, y pueden ayudar a realizar tareas peligrosas de manera más segura. 

Por otra parte, consideramos que también tienen sus desventajas, como el riesgo de reemplazar a las personas y el costo de adquisición y mantenimiento.

 

Bibliografía

Summary

The project consists of developing an ecological robot, which will help us transport materials or waste generated not only by the student community, but also by people, since we currently have a problem of environmental pollution.

With this robot, we want to reduce environmental problems since the improper management of solid waste causes serious environmental problems such as soil and water contamination and the proliferation of harmful fauna that transmit diseases, among others. 

In this way, we will be able to contribute to the care and preservation of the environment and its resources.

Robots can help to recycle waste and residues more effectively. A robot is able to recognize the recyclable content of wasteResearch and scientific innovation will be essential to save the environment, reducing the impact of global warming, helping to adapt to climate change, cleaning up polluted areas and taking care of our own health.

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography