Medio Ambiente

PJ-MA-336-LA Rueda hidráulica recoge basura

Agua limpia y saneamiento

Asesor: MARISA CALLE MONROY

Pandilla Petit, (preescolar y 1ro. y 2do. año de primaria)

Loreto Renata García Hernández[3ro Tikal], Ximena Isabel Juárez Ramos[3ro Tikal], Aisha Valentina García Valencia[3ro Tikal]

Resumen

Cada año hay hasta 2,41 millones de toneladas métricas de residuos plásticos que se vierten en los lagos, procedentes de la contaminación humana en todo el mundo, la contaminación; es la destrucción hacia los ecosistemas naturales de los que nos encontramos rodeados, para ayudar a resolver este problema realizamos una rueda hidráulica que es una máquina que aprovecha la energía producida por el peso del agua en los cajones de una rueda metálica, este peso hace que la rueda gire y mediante el uso de un punto excéntrico en un disco metálico, se produce el movimiento de dos pistones, que en términos prácticos funcionan como jeringas succionando e impulsando el agua a través de las válvulas de Retención, las que permiten el paso a la cápsula de aire o caballete y de este a la tuberías de bombeo, ésta propuesta es un prototipo que nos permitirá mantener las aguas más puras y libres de desechos arrojados año con año a estas lagunas que sin tener la posibilidad de tirarlas correctamente en los botes de basura correspondientes, en las pruebas realizadas comprobamos la efectividad del prototipo que ayudaría positivamente al medio ambiente, en el caso de las lagunas, creemos que el funcionamiento de la rueda ayudará un poco a reducir la contaminación generada, finalmente concluimos que es importante aportar ideas o conocimiento nuevos que estén a nuestro alcance y nos ayuden a reducir los efectos dañinos causados por la contaminación de desechos que no son arrojados a los botes correspondientes.

Pregunta de Investigación

¿Cómo elaborar una rueda hidráulica para recoger la basura en los lagos?

Planteamiento del Problema

Actualmente nos encontramos en una situación que afecta el medio ambiente, la contaminación; es destrucción hacia los ecosistemas naturales de los que estamos rodeados, el ser humano a sido el causante de esta contaminación debido a que cada que visitamos un lugar natural, desechamos basura en los lagos, lo cual genera suciedad, el efecto que tiene en los lagos es que afecta la vida acuática, es decir, los animales que se encuentran dentro del lago quedan atrapados en la basura lo que causa su muerte o heridas graves, también la calidad de las aguas queda comprometida por la presencia de agentes de diverso origen que la desequilibran, haciéndola no apta para el consumo y, por ende, dificultando la vida en ella.

La mayoría de las actividades humanas generan aguas residuales que no se pueden devolver a los ecosistemas acuáticos sin antes tratarlas. Estas aguas pueden tener desde abundantes cantidades de materia orgánica, aceites o grasas hasta sustancias muy tóxicas y dañinas para el medio ambiente como metales pesados o químicos procedentes de la industria.

Una de las consecuencias más importantes es la eutrofización de las aguas debido al aumento de nutrientes, sobre todo nitrógeno y fósforo (detergentes, por ejemplo) y la cantidad de materia orgánica.

Antecedentes

La rueda hidráulica es una máquina que aprovecha la energía hidráulica producida por el peso del agua en los cajones de una rueda metálica, este peso hace que la rueda gire y mediante el uso de un punto excéntrico en un disco metálico, se produce el movimiento de dos pistones, que en términos prácticos funcionan como jeringas succionando e impulsando el agua a través de las válvulas de Retención, las que permiten el paso a la cápsula de aire o caballete y de este a la tuberías de bombeo.

El prototipo que se ocupara es llamada turbina Pelton es una rueda hidráulica que puede desarrollar velocidades de giro suficientemente altas (alrededor de 1.000 rpm) como para poder ser utilizada en la generación de energía eléctrica, con eficacias superiores al 90%. Aunque puede operar a caudales desde los 30 l/s. necesita una altura mínima de 25 m. Con las modificaciones, no se necesitará un tubo en donde se tenga ingresar el agua para moverlo

El lugar en el que se situara será en una laguna que son poco profundas, de relativa calma en comparación con los ríos ya que no se encuentran en movimiento y en cambio están estancadas, será una laguna de atolón (son similares a las lagunas costeras, pero están protegidas por arrecifes de coral en lugar de bancos de arena o islas barrera. Este tipo de laguna se forma durante el transcurso de varios millones de años: 1) arrecifes de coral colonizan la zona alrededor de una isla volcánica, 2) la isla desaparece en el fondo del océano y 3) los arrecifes, aún sobre el nivel del mar, pasan a ser un atolón y la barrera entre el mar y la joven laguna). 

El bambú es una de las plantas más sorprendentes de la naturaleza,se conoce como “la planta mil usos” pues a partir de él se pueden obtener: alimento, ropa, material para construcción, celulosa para papel y medicinas; igual que otras plantas, protege el suelo y captura bióxido de carbono.

La inflorescencia está formada de espiguillas que presentan una o más flores cubiertas por brácteas que protegen al fruto y semilla. En general, la inflorescencia de los bambúes es verde, gris o amarilla cuando está madura; estos colores no llaman la atención, por lo cual la inflorescencia pasa desapercibida o se puede confundir con el color verde del follaje.

Para la construcción del bambú no se recomienda utilizar bambúes de baja resistencia, verdes o menores a 3 años, atacados por insectos, que hayan florecidos, con fisuras o grietas verticales, con cortes horizontales superficiales producidos por machete, utilizar clavos o tornillos de más de 6 cm (2,5 pulg) para fijar lateralmente bambúes de menos diámetro o en la fijación de uniones.

Y se recomienda bambúes previamente secados, amarres de alambre, nylon, cuerdas vegetales o de cuero, bambúes mayores a 3 años, previamente curados, secados al aire y tratados con preservadores, con cortes y uniones apropiadamente hechos.

La sostenibilidad, durabilidad y resistencia son los tres factores principales que influyen en que el uso del bambú en la construcción sea cada vez más común; además, en cuestiones de producción, el bambú necesita los cuidados mínimos para protegerse de plagas, pues al ser parte de la familia de las hierbas, no necesita volverse a plantar, sino que brota naturalmente.

El uso del bambú en la industria de la construcción se recomienda en zonas cálidas y húmedas; éste captura los rayos del sol y evita la propagación del calor; además, permite una ventilación adecuada por sus propiedades ligeras de estructura, por lo que la temperatura en el interior permanece estable y agradable.

Objetivo

Construir un prototipo de una rueda hidráulica a base de bambú para recoger la basura que amenazan la vida acuática e interfieren con el uso humano en los lagos.

Justificación

Cada año hay hasta 2,41 millones de toneladas métricas de residuos plásticos se vierten cada año en los lagos, procedentes de la contaminación humana en los lagos de todo el mundo, esto nos va dañando día con día. Debido a dicho problema elaboramos a base de bambú, a lo que le llamamos “ Rueda hidráulica recoge basura”, el bambú es una planta originaria de la India, Sudamérica y el sur de África. Aunque su uso más conocido pasa por el aprovechamiento de la madera o como elemento decorativo, nosotras decidimos usarlo de esta manera, ya que hay menos desventajas en usarlo, por ejemplo previene el riesgo de ataque de hongos, pero no contra los insectos, su desventaja es que la acción del agua puede manchar el bambú.

Hipótesis

Si logramos construir un prototipo de una rueda hidráulica a base de bambú entonces tendremos una opción amigable para el medio ambiente.

Método (materiales y procedimiento)

Lista de Materiales

1 bisagra de 7×5 cm

Husillo varilla roscada 8mm de 60 cm de largo

Polea de 60 dientes eje 8mm

Controlador de velocidad motorreductor tipo gusano

Motor CC de alto par de 12 voltios de 25 rpm

Pegamento para madera

1 hoja de triplay de 12 cm de grosor 60×60 cm

Tuercas inserto y tornillos de 4 mm de grosor

1 banda GT2 6 mm con dientes

Tela tipo red e hilo cáñamo

1 listón de 2.4 m de largo de 2×4 cm

Triplay para el círculo 40 cm de diámetro

3 listones de madera de 4×4 con una medida de 2.4 metros cada una

Entintador y sellador para madera

1 brocha

Pijas para madera

3 rodamientos chumacera balero con eje de 8 mm

1 conector DC hembra rosca alimentación 

1 polea 20 dientes con un eje de 6 mm

Procedimiento

1.- Se inicia el motor en el soporte tipo gusano en su eje del motor y se colocó la polea de 20 dientes en la varilla de 60 dientes y se unen con la banda GT2 6 mm donde posteriormente se unieron los cables del motor en el circuito controlador de velocidad.

2.- Después en el circuito se sacaron los cables para conectarlos al conector DC hembra que es para la fuente de alimentación de 12 voltios luego se conectó un switch al circuito para controlar la dirección del giro del motor.

3.- En la varilla se coloca la base circular mediante un pequeño orificio y se asegura con una tuerca

4.- Y en las 4 esquinas de los postes de la base se une con hilo cáñamo y la tela tipo red que va a ser la encargada de recibir todo los objetos extraídos del agua.

Galería Método

Resultados

Obtuvimos una base de madera en forma de trapezoide con (…), donde en medio se encuentra la rueda sostenida con un husillo varilla en medio del prototipo, teniendo a lado el motor en una pequeña caja de madera, y en un lado la malla donde caerá toda la basura recogida por las botellas, todo esto pesa alrededor de 3 kilogramos.

El costo aproximado es de $1500

Galería Resultados

Discusión

Es importante saber acerca del daño generado al ecosistema por parte de los seres humanos. Al realizar este proyecto nos dimos cuenta de las dificultades que podemos llegar a tener; ya que tuvimos que el problema de armar la base y la estructura de la rueda por lo que se tuvo que realizar 2 armados, además de modificar nuevamente el procedimiento y los materiales requeridos. Por otro lado se  vio que era eficaz en su funcionamiento, recogía las pequeñas basuras encontradas en la cubeta.

Conclusiones

En las pruebas realizadas comprobamos la efectividad del prototipo que ayudaría positivamente al medio ambiente, en el caso de las lagunas. Con ésta propuesta, nos permitirá tener las aguas más puras, libre de desechos arrojadas año con año a estas lagunas que sin tener la posibilidad de poder desecharlas correctamente.

Bibliografía

Instituto Nacional de Tecnoogia Agropecuaria, Rueda hidraulica disponible en; https://inta.gob.ar/documentos/rueda-hidraulica, consultado el 14 de Diciembre del 2021

REVISTA FACULTAD NACIONAL DE AGRONOMÍA disponible en; file:///C:/Users/tmx/Downloads/28318-Texto%20del%20art%C3%ADculo-101120-1-10-20120326.pdf consultado el 4 de enero 2022

Geoenciclopedia, Lagunas, disponible en;https://www.geoenciclopedia.com/lagunas/, consutado el 3 de enero del 2022

Sistemas captadores de la energía hidráulica, rueda hidráulica, disponible en; https://fjarabo.webs.ull.es/TER/HIDRA/HIDRA04.HTM, consultado el 3 de enero del 2022

Manual para construccion sustentable con bambu, bambu, disponible en; https://www.conafor.gob.mx/biblioteca/documentos/MANUAL_PARA_LA_CONSTRUCCION_SUSTENTABLE_CON_BAMBU.PDF consultado el 10 de enero del 2022

Mundohvacr, las bondades del bambu, disponible en; https://www.mundohvacr.com.mx/2014/02/las-bondades-del-bambu/ consultado el 10 de enero del 2022

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography