premio odebrecht - recopilación de los mejores proyectos 2015

> Sistema continúo para el abatimiento de arsénico en agua de bebida para poblaciones aisladas, mediante la reutilización de residuos de la industria metalmecánica

> Refrigeración por absorción con colector solar

> Energía geotérmica inclusiva

> Cómo generar una central eléctrica de 1 Giga negaWatt de bajo costo, usando lámparas led

> Hidrocarburos livianos a partir de camalotes

> Depuración y reutilización de aguas residuales domiciliarias

> Kit para la carga sustentable de agroquímicos y disposición final de los envases

> Proyecto camino de luz: cosecha de energía mediante elementos piezoeléctricos

> Utilización de propóleos para el control de enfermedades fúngicas en huertas y viveros escolares

> Desarrollo de envases ecológicos para reducir el desperdicio de alimentos en la etapa de consumo en restaurants

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LOS PROYECTOS

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

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

SISTEMA CONTINÚO PARA EL ABATIMIENTO DE ARSÉNICO EN AGUA DE BEBIDA PARA POBLACIONES AISLADAS, MEDIANTE LA REUTILIZACIÓN DE RESIDUOS DE LA INDUSTRIA METALMECÁNICAAUTORES Alejandro Moschetto y Andrea Paola GavariniORIENTADOR Fernando Yonni Universidad Católica Argentina

REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN CON COLECTOR SOLARAUTORAS Celina Alejandra Perino y Sofia Liz RomeroORIENTADOR Gustavo Raul Figueredo Universidad Tecnológica Nacional (Facultad Regional Resistencia, Chaco)

ENERGÍA GEOTÉRMICA INCLUSIVAAUTORES Pablo Falcone y Pablo NuozziORIENTADOR Pablo Guillermo Girón Universidad Tecnológica Nacional (Facultad Regional Bahía Blanca)

CÓMO GENERAR UNA CENTRAL ELÉCTRICA DE 1 GIGA NEGAWATT DE BAJO COSTO, USANDO LÁMPARAS LEDAUTORA Leila Mora IannelliORIENTADOR Salvador Gil Universidad Nacional de San Martín

HIDROCARBUROS LIVIANOS A PARTIR DE CAMALOTESAUTOR Tayavek Amarú ReynosoORIENTADOR Guillermo Luján RodríguezUniversidad Nacional de Rosario

DEPURACIÓN Y REUTILIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES DOMICILIARIASAUTORES Carlos Augusto Nicolas Agrelo Brito y Antonella Aymara GiménezORIENTADOR Javier Luis Mariano Núñez GarcíaUniversidad Tecnológica Nacional (Facultad Regional de CABA)

KIT PARA LA CARGA SUSTENTABLE DE AGROQUÍMICOS Y DISPOSICIÓN FINAL DE LOS ENVASESAUTOR Debortoli Diego OscarORIENTADOR Maenza Luis Eduardo Universidad Nacional del Sur

PROYECTO CAMINO DE LUZ: COSECHA DE ENERGÍA MEDIANTE ELEMENTOS PIEZOELÉCTRICOSAUTORES Mariano Pablo Naboni y Nicolas Federico CurtiORIENTADORA Estela Mónica López Sardi Universidad de Palermo

UTILIZACIÓN DE PROPÓLEOS PARA EL CONTROL DE ENFERMEDADES FÚNGICAS EN HUERTAS Y VIVEROS ESCOLARESAUTORES Gonzalo Daniel Del Prado y Antonela ErmandrautORIENTADORA Liliana María Gallez Universidad Nacional del Sur

DESARROLLO DE ENVASES ECOLÓGICOS PARA REDUCIR EL DESPERDICIO DE ALIMENTOS EN LA ETAPA DE CONSUMO EN RESTAURANTSAUTOR Matías BursteinORIENTADOR Sebastian Guim Universidad de Buenos Aires

www.premioodebrecht.com/argentina

GANADORES 2015

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Recopilación de los mejores proyectos

Premio Odebrecht para el Desarrollo Sustentable, Argentina 2015 : Recopilación de los mejores proyectos / Alejandro Moschetto ... [et al.]. - 1a ed . - Ciudad Autónoma de Buenos Aires : Odebrecht, 2016. 160 p. ; 23 x 16 cm.

ISBN 978-987-28728-5-4

1. Desarrollo Sustentable. 2. Innovaciones. 3. Premio. I. Moschetto, Alejandro CDD 577

r e a l i z a c i ó n

PRESENTACIÓN

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

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

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

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

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

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

COORDINACIÓN EDITORIAL

Ana Victoria Bologna

REVISIÓN DE TEXTOS

Silvina Berta Exclusive Comm

PROYECTO GRÁFICO

Karyn Mathuiy Designwww.kmathuiydesign.com.br

IMPRESIÓN

Casano Gráfica S.A

EQUIPO PREMIO ODEBRECHT PARA EL DESARROLLO SUSTENTABLE ARGENTINA 2015

Agustín Galeano

Agustín Massun

Aldana Hereñú

Alejandro Blanco

Ana Victoria Bologna

Antonio França

Diego Hernán Córdoba

Diego Hernandez

Gabriel Bronstein

Gustavo Ripoll

Jairo Anzola

Javier Vea Murguia

Jorge Bonetto

Jorge De Angeli

Lucas Utrera

Marcelo Ajamil

Marcelo Martinez

Mauricio Barbosa Peres

Mercedes Ciccociopo

Nelson Elizondo

Pablo Portela

Ricardo Ríos

Sergio Gaon

Verónica Spirito

JURADOS

Ricardo Vieira Odebrecht

Pablo Brottier Odebrecht

Adán Levy Ingeniería sin fronteras www.isf-argentina.org

Estefanía Giganti Tres Mandamientos www.lostresmandamientos.com.ar

Gustavo Weiss Cámara Argentina de la Construcción

Karina Yarochevski Ministerio de Desarrollo Social de la Nación

María Belén Mendé Universidad Empresarial Siglo 21

Paula Cardenau Njambre

Sebastián Bigorito Consejo Empresario Argentino para el Desarrollo Sostenible www.ceads.org.ar

SISTEMA CONTINUO PARA EL ABATIMIENTO DE ARSÉNICO EN AGUA

DE BEBIDA PARA POBLACIONES AISLADAS, MEDIANTE LA REUTILIZACIÓN

DE RESIDUOS DE LA INDUSTRIA METALMECÁNICA

GANADORES

Sumario

6 Sistema continúo para el abatimiento de arsénico en agua de bebida para poblaciones aisladas, mediante la reutilización de residuos de la industria metalmecánica

22 Refrigeración solar mediante absorción, con colector solar de aluminio reciclado

36 Energía geotérmica inclusiva

54 Cómo generar una central eléctrica de 1 Giga negaWatt de bajo costo, usando lámparas LED

76 Hidrocarburos livianos a partir de camalotes

102 Depuración y reutilización de aguas residuales domiciliarias

114 Kit para la carga sustentable de agroquímicos y disposición final de los envases

126 Proyecto Camino de Luz: cosecha de energía mediante elementos piezoeléctricos

146 Utilización de propóleos para el control de enfermedades fúngicas en huertas y viveros escolares

158 Desarrollo de envases ecológicos para reducir el desperdicio de alimentos en la etapa de consumo en restaurantes

Recopilación de los mejores proyectos / 7

Este trabajo está destinado al de-sarrollo de un dispositivo simple y económico que permita la reduc-

ción de la concentración de arsénico en agua de bebida, de modo tal que se cum-plan los niveles indicados en la legislación de Argentina.

Según datos de la Subsecretaría de Re-cursos Hídricos de la Nación, una gran cantidad de habitantes se encuentran en áreas con aguas contaminadas con arsé-nico. Además, la población más afectada es de bajos recursos y se encuentra dis-persa en áreas rurales, consumiendo agua sin ningún tratamiento previo y descono-ciendo el riesgo al que está expuesta por la ingesta de arsénico. Por otra parte, el desarrollo de una planta de tratamiento de agua potable convencional no es aplicable a áreas rurales con baja densidad de po-blación, requiriendo una solución particu-lar de escala residencial.

AUTORES Alejandro Moschetto Andrea Paola Gavarini

ORIENTADOR Fernando Yonni Universidad Católica Argentina

SISTEMA CONTINUO PARA EL ABATIMIENTO DE ARSÉNICO EN AGUA DE BEBIDA PARA POBLACIONES AISLADAS, MEDIANTE LA REUTILIZACIÓN DE RESIDUOS DE LA INDUSTRIA METALMECÁNICA

Por esta razón, es de principal interés proveer una vía apropiada para que es-tos ciudadanos tengan acceso a agua de calidad, haciendo hincapié en aquella utilizada para el consumo y la higiene de los alimentos dado que las principa-les vías de ingreso del arsénico son por ingestión e inhalación, siendo la vía dér-mica no significativa.

En este proyecto se propone un sistema de tratamiento de agua que pretende cumplir con los lineamientos del desa-rrollo sustentable. Para ello se evaluaron distintas alternativas, optando y desa-rrollando aquella que utiliza un material que proviene de residuos de otras activi-dades: la viruta de acero (compuesta en un 98% por hierro). Éste será el principal componente del sistema de tratamiento.





8 / P R E M I O O D E B R E C H T – A R G E N T I NA 2 0 1 5

INTRODUCCIÓN

La contaminación con arsénico de origen natural en agua de consumo humano es un problema serio en el mundo y particu-larmente en la Argentina.

Según datos de la Subsecretaría de Recur-sos Hídricos de la Nación, una gran canti-dad de habitantes están localizados en áreas con aguas contaminadas con arsé-nico, principalmente en zonas rurales sin acceso al servicio de red. Estas familias en general utilizan pozos para captar agua de acuíferos que poseen valores de arsénico superiores a 0,01 mg/l que es el máximo recomendable según lo establecido por la Organización Mundial de la Salud.

La mayor parte de los afectados viven en las provincias de Córdoba, Santa Fe, La Pampa, Chaco y Santiago del Estero, aunque estudios recientes muestran que también se encuentra afectada la provin-cia de Buenos Aires y algunas regiones de la Patagonia, como Santa Cruz. Estos ciudadanos, ya sea que vivan en residen-cias dispersas o agrupados en pequeños núcleos, necesitan de tecnología simple y de bajo costo que permita remover el arsénico en una escala domiciliaria.

Para esta población se requiere que las autoridades de la salud, ambiente y pla-neamiento promuevan la ejecución de programas de prevención y control de riesgo del consumo de agua de bebi-da con niveles de arsénico superiores a los recomendados.

Por otra parte, las plantas de tratamiento de agua potable convencionales no son aplicables a áreas rurales con baja den-sidad de población debido al alto costo que éstas demandan. En estos casos se han propuestos diversos sistemas de punto de uso, los que mayormente se basan en la optimización de los procesos de tratamiento de plantas potabilizado-ras convencionales, adaptándose a una escala de uso domiciliario. Uno de los te-mas críticos de estos sistemas es que la gestión pasa de estar centralizada en una planta de tratamiento, a estar en manos del usuario.

Otra posible alternativa es el uso de un método de remoción de arsénico por oxidación solar (RAOS) pero el manejo operativo de este sistema puede ser com-plicado, ya que pequeños cambios sobre las variables (alcalinidad, contenido de competidores, etc.) pueden tener efectos negativos sobre la remoción de arsénico.

Otra opción existente para que los ciu-dadanos tengan acceso a agua potable es adoptando ciertas prácticas y hábitos necesarios para no ingerir altos niveles de arsénico. Entre ellas se encuentra la compra de agua mineral envasada, que puede ser ingerida de manera directa o mezclada con el agua de pozo para re-ducir la concentración de arsénico en la última. Pero el principal inconveniente es que no toda la población cuenta con los recursos suficientes para llevar adelante dichos hábitos.

Aquí es donde radica el valor social de este proyecto, cuyo objetivo apunta a mejorar la calidad de vida de las familias afectadas por esta problemática.

Es de común conocimiento que tener ac-ceso a agua de calidad es necesario para que una familia pueda desarrollarse y prosperar. Las personas estamos cons-tantemente en contacto con ella, ya sea para satisfacer necesidades fisiológicas como la bebida y la limpieza de los ali-mentos, como también de forma recrea-tiva. El agua es un elemento vital y todas las personas tienen derecho a utilizarla y a poder disfrutarla.

Áreas de concentración

Ubicación: el estudio se situó al oeste de la provincia de Santiago del Estero, en el departamento Banda, que se encuentra al noreste de la capital, separado de la misma por el río Dulce. Posee un clima subtropical semiárido con estacionalidad de lluvias; las temperaturas máximas alcanzan los 48º C y la media anual varía entre los 20º C y los 25º C. Por otro lado, el promedio de lluvias anual es de 575 mm.

Tomando en consideración las caracte-rísticas de la población expuesta y de mayor riesgo a contraer los efectos tó-xicos del arsénico, la residencia de la fa-milia se encuentra en una zona rural, en la localidad Tramo 16 del departamento Banda. (Figura 1)

Población destinataria: se consideró una familia tipo compuesta por 5 integrantes:

2 mayores y 3 menores. La familia se de-dica a la actividad agrícola-ganadera y el agua que consume es agua de pozo.

Exposición: la localidad Tramo 16 cuenta con 637 habitantes según datos del Ins-tituto Nacional de Estadística y Censos (INDEC) del año 2010, y la concentración de arsénico en agua de pozo contiene entre 0,30 y 1,20 mg/litro como se ve en trabajos de investigación realizados en la zona. En estos estudios también se detalla que hay 9 personas, 5 hombres y 4 mujeres, afectadas por hidroarsenicis-mo crónico regional endémico (HACRE).

FIGURA 1 /Ubicación población expuesta.






Objetivos del proyecto

El objetivo del proyecto es desarrollar un dispositivo simple y económico que per-mita la reducción de la concentración de arsénico por debajo o hasta el nivel guía aceptado, tomando como prioridad las si-guientes características:

• Bajo requerimiento de mantenimiento.

• Mínima generación de residuos.

• Independientes de insumos provenientes de centros alejados al punto de consumo.

• Seguros.

• Económicos.

• Fácil manipulación.

• Reutilización de residuos.

• Diseño sustentable.

• Eliminación de arsénico de forma conti-nua (sin necesidad de detener la provi-sión de agua).

Propuesta y consideraciones generales

Tomando como principal consideración el contexto social en el que se encuentra la población afectada y buscando brindar una solución sustentable a la problemá-tica del arsénico, se optó por el diseño de un filtro comprendido por virutas de hierro provenientes de fábricas, estable-cimientos particulares o industrias que generen este material como desperdicio.

Como se verá en el desarrollo del traba-jo, la eficiencia de remoción es cercana al 90% para la concentración de arsénico

estudiada, pudiendo hacer esta metodo-logía extensiva a aquellos lugares cuyas concentraciones sean superiores, uti-lizando un filtro de mayor tamaño o de distinta disposición para que el agua esté mayor tiempo en contacto con el hierro.

En el estudio se buscó que las concen-traciones de arsénico alcancen valores admisibles y, a partir de este criterio, se determinó la cantidad de virutas de hierro a utilizar dado que el tamaño del equipo resulta importante para que no sea de di-fícil ubicación ni manipulación.

A continuación de este primer filtro se colocará otro para poder captar el hierro que quedó en el agua. Si bien el hierro decanta de forma espontánea y además no posee un efecto sanitario, es decir, no afecta a la salud ni disminuye la cali-dad de vida del ciudadano, le otorga un gusto particular y un color característico visualmente indeseado. Se incluyen dos tipos de filtros para este fin: el de lana de oveja y el de carbón activado. Según la conveniencia de cada lugar, se puede op-tar por alguno de los dos. Cada uno posee beneficios particulares, los cuales serán detallados en la etapa de desarrollo del trabajo.

Finalmente, se conducirá el agua trata-da a un lugar de conveniencia en la casa, como por ejemplo la cocina, dado que el principal uso del agua será para consumo y limpieza de la comida.

DESARROLLO

Origen del arsénico

El arsénico, tanto en las aguas superfi-ciales como en las aguas subterráneas, proviene de la disolución de minerales, la erosión y desintegración de rocas y la de-posición atmosférica. Se lo puede encon-trar tanto en su forma trivalente como en su forma pentavalente, según las condi-ciones del medio.

En particular, en Santiago del Estero exis-ten dos orígenes principales dependien-do de la profundidad del acuífero:

Para acuíferos profundos, se debe a los aportes de sólidos en suspensión pro-venientes de la Puna y de las sierras Peripampásicas durante el periodo cua-ternario, que quedaron retenidos en am-bientes lagunares.

Para acuíferos menos profundos, se debe a la presencia de cenizas volcánicas lle-vadas a la zona por una intensa actividad eólica.

Problemas del arsénico en la salud

El arsénico existe en 4 estados de valencia:

1. As (-III).

2. As (0) (arsénico metaloide, estado de oxidación 0).

3. As (III) (estado trivalente, arsenitos).

4. As (V) (estado pentavalente, arseniatos).

El arsénico metaloide generalmente no es tóxico dado su insolubilidad en agua y fluidos orgánicos. Sin embargo, el As (III) y el As (V) sí presentan efectos tóxicos para la salud, agudos o crónicos, según sea la concentración de arsénico ingerido.

La toxicidad del As (III) es varias veces mayor que la del As (V) debido a su ma-yor captación celular. En el caso de es-tudio, dado que el agua contaminada se encuentra en acuíferos, es más común encontrar al arsénico en su menor esta-do de oxidación, de valencia tres, debido a que la aireación de estas fuentes es menor que la de las aguas superficiales por no encontrarse en contacto directo con el aire.

A ésto hay que sumarle que la remoción de As (V) es mucho más eficiente que la de As (III) porque el tratamiento se trata de un intercambio iónico selectivo, vién-dose favorecido el estado de oxidación superior. Por lo tanto es recomendable oxidar el agua mediante cloro, por ejem-plo, para que la eficiencia de remoción sea superior y que el arsénico remanente en el agua de consumo se encuentre en el estado que genera una menor afectación a la salud.

La concentración de arsénico en el con-sumo de agua contaminada en el país y particularmente en la ubicación del es-tudio, no alcanza concentraciones que produzcan intoxicación aguda. Los efec-tos son crónicos derivados de la ingesta de pequeñas cantidades de arsénico en el






agua y en otros alimentos contaminados durante largos períodos de tiempo.

Un consumo de arsénico que cumple con las características antes mencionadas se ha asociado a una enfermedad denomi-nada hidroarsenicismo crónico regional endémico (HACRE), que se caracteriza por presentar lesiones en la piel y alteraciones sistémicas cancerosas y no cancerosas.

Se pueden reconocer cuatro etapas en el desarrollo del HACRE:

1. Período prepatogénico: las poblacio-nes están expuestas a concentracio-nes elevadas de arsénico en el agua de consumo diario.

2. Período preclínico: la persona no muestra síntomas, pero el arsénico puede ser detectado en muestras de tejidos y de orina.

3. Período clínico: aparecen manifesta-ciones en la piel, las cuales se describi-rán más adelante. La OMS estima que esta etapa requiere una exposición al arsénico de entre 5 a 10 años.

4. Período de complicaciones: síntomas clínicos más pronunciados y afecta-ción de los órganos internos, desarrollo de cáncer o tumores que afectan la piel u otros órganos.

En relación a las manifestaciones físicas del arsénico, su consumo en mayores dosis a las reguladas genera lesiones en la piel, alteraciones sistémicas y afecta el rendimiento escolar de los niños debido a posibles afecciones neurológicas. Como

es de esperarse, dada la menor masa cor-poral que tienen los niños respecto a los adultos y por encontrarse en la etapa de crecimiento, son más propensos a sufrir manifestaciones de toxicidad por arsénico.

De igual forma, las mujeres embarazadas expuestas a dosis altas de arsénico pue-den afectar a su bebé, ya sea generando un aborto espontáneo o pudiendo el niño nacer con malformaciones. Asimismo aumenta considerablemente el riesgo de contraer cáncer a edades tempranas.

Aquí queda de manifiesto que las accio-nes de salud deben estar dirigidas a evi-tar o discontinuar la exposición, por las implicancias que la toxicidad con arsénico tiene en una familia.

Por esta razón, es de principal interés el agua que se utiliza para consumo debido a que las principales vías de ingreso del arsénico son por ingestión e inhalación, siendo la vía dérmica no significativa.

Recomendaciones para el agua de bebida

La Organización Mundial de la Salud in-cluye al arsénico dentro de las diez sus-tancias químicas más preocupantes para la salud pública. Como se mencionó an-teriormente, establece un valor máximo de 0,01 mg/l documentado en sus Guías para la Calidad del Agua Potable.

Esta concentración de arséni-co permisible para agua de bebida es adoptada y regulada por el Código

Alimentario Argentino, en la resolución conjunta 68/2007 y 196/2007 de la Se-cretaría de Políticas, Regulación y Rela-ciones Sanitarias del Ministerio de Salud y de la Secretaría de Agricultura, Gana-dería, Pesca y Alimentos del Ministerio de Economía y Producción.

Sistema de tratamiento propuesto

Recordando el caso de estudio propuesto para el proyecto, se tomó una familia tipo compuesta por 5 personas (2 mayores y 3 menores) que residen en una zona rural, en la localidad Tramo 16 del depar-tamento Banda, de Santiago del Estero. Dada la versatilidad del sistema de trata-miento, realizando los ajustes necesarios es posible aplicarlo en otros estable-cimientos –por ejemplo en escuelas– y llevarlo a otras localidades que sufren el mismo problema.

Se tomó como valor recomendable la in-gesta de 2 litros de agua por día en adul-tos y 1 litro por día en niños. También se tomó en consideración:

• El agua destinada a limpieza de alimentos y cocción.

• El consumo de agua varía con la estacio-nalidad, requiriendo de mayor cantidad cuando las temperaturas son elevadas y de menor cantidad en el invierno.

• El hecho de que no todas las familias es-tán compuestas por 2 adultos y 3 niños, siendo el caso extremo que tanto los pa-dres como los hijos sean adultos.

Se debe asegurar que la familia pueda te-ner acceso a la cantidad de agua necesaria sin privaciones y que el sistema de trata-miento responda a la demanda máxima.

En consecuencia, se procedió a la elabo-ración de un proyecto para tratar 20 litros por día de agua de pozo de forma continua, para satisfacer las necesidades de ingesta, cocción y lavado de alimentos. Estos va-lores y el posterior dimensionamiento del filtro pueden ser ajustados según la nece-sidad de cada familia en particular.

Una de las principales ventajas de este tratamiento es la versatilidad para poder adaptarlo a las distintas realidades que viven las personas.

El sistema consta de las siguientes partes:

• Tanque de agua cruda: donde se alma-cena el agua proveniente del pozo de extracción.

• Tanques de Hierro (Fe): dispuestos en serie para aumentar el tiempo de con-tacto entre el agua a tratar y el hierro, y así aumentar la eficiencia.

• Filtro: compuesto por varias capas; en la parte superior grava, luego arena y por último carbón activado de hueso de vaca o lana de oveja según dispo-nibilidad en la zona de instalación. Se colocan en este orden para aumentar la vida útil del carbón o la lana.

• Tanque de agua tratada: donde se al-macena el agua luego del tratamiento para consumo de la familia.






• Válvula 1: permite abrir o cerrar el sistema de tratamiento.

• Válvula 2: permite regular el caudal, para que se encuentre en orden a los 20 l/día.

La retención de arsénico ocurre desde los tanques de hierro y hasta la parte media del filtro, donde se encuentra la arena.

A continuación se esquematiza el siste-ma de tratamiento.

El esquema propuesto hace referencia a aquellas casas que poseen tanque en el techo, derivando parte del agua al sis-tema de tratamiento. Sin embargo, este sistema también es aplicable si no se cuenta con un tanque en el nivel supe-rior de la casa. Más específicamente, las experiencias a escala de laboratorio para probar este tratamiento fueron realiza-das de esta forma, siendo factible cargar en un recipiente –que posea una dimen-sión apropiada– el agua a potabilizar y

recolectarla en otro luego de haber atra-vesado todos los filtros.

Los elementos del sistema deberán estar construidos de un material que resista la presión generada por la masa de agua que contendrán, y ser resistentes a las condiciones climáticas a las que serán expuestos, como calor, viento y hume-dad. Un material que reúne estas carac-terísticas es el PVC.

El tanque donde se almacena el agua tra-tada (Figura 2) cuenta con un flotador, lo cual permite que una vez llenada la capacidad se detenga el sistema de tra-tamiento de forma automática. Ésto pro-vocará que no circule más agua y que sólo lo haga a medida que se vaya vaciando el tanque de almacenamiento.

Ambos tanques de tratamiento conten-drán 2 kg de acero 1010 o 1045 cuyas ca-racterísticas se ven en la tabla 1, obtenidos

de los residuos generados en los talleres cercanos de mecanizados. La composi-ción química del acero comercial utilizado se obtuvo de la empresa ACAMEX. Ambos aceros tienen una eficiencia similar en la remoción del arsénico en el agua.

Cada filtro tendrá un volumen de agua constante de aproximadamente 10 litros cada uno. La entrada del agua es por la parte inferior del tanque y la salida por la superior. En los contenedores de acero y en el filtro se colocará un pico purgador, para permitir el vaciado de los mismos y poder realizar la limpieza y el cambio de sus respectivos contenidos. Estudios efectuados con anterioridad demostra-ron que la vida útil del acero, en prome-dio, es de por lo menos un año. Por lo tanto el recambio se debería realizar una vez por año.

El estudio a escala de laboratorio se realizó en las instalaciones de la Pontificia Uni-versidad Católica Argentina (UCA), en el área de Química. Se preparó para el mismo dos soluciones de arsénico cuya concen-traciones estaban entre los rangos de 0,25 ppm y 0,50 ppm respectivamente, utilizando 400 g de acero para el abati-miento de arsénico y un caudal continuo

de 2 l/día, obteniendo una eficiencia pro-medio en la remoción cercana al 90%.

La determinación de arsénico se realizó utilizando una técnica altamente sensible basada en la reacción de arsina a través de fibra reactiva HgBr2, que se contrasta con la determinación por absorción ató-mica. El límite de detección es del 0,005 mg/l o 0,005 ppm.

La eficiencia en la remoción se calculó mediante la siguiente fórmula:

E(%) =(C0 - C1) x 100

C0

Donde E (%) es la eficiencia de arsénico removido en la solución, C0 (mg/l) y C1

(mg/l) es la concentración inicial y final de arsénico en la solución, respectivamente.

Las ecuaciones químicas de la reacción global de hierro y arsénico se presentan a continuación:

1. Fe(s) + AsO43-

(aq)+ 2H2O (l) Fe2

+ AsO2-

(aq)+ 4OH-(aq)

2. H3AsO4(aq) + Fe(aq)+ 2H+(aq)

HAsO2(aq) + 2H2O(l)

3. 3Fe(s) + 2AsO2-

(aq)+ 4H2O (l) 3Fe2++ 2As(s)+ 8OH-

(aq)

4. 3Fe(s) + 2HAsO2(aq)+ 6H+(aq) 3Fe2++ 2As(s)+ 4H2O(l)FIGURA 2 / Croquis del sistema de tratamiento.

TanqueÁgua Cruda

TanqueÁgua tratada

Filtro

Água

Grava

Arena

Carbón

Fe Fe

TABLA 1 / COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL ACERO USADO PARA EL SISTEMA DE TRATAMIENTO

SAE %C %Mn %P %S

1010 0,08 – 0,13 0,30 – 0,60 0,04 Max 0,05 Max

1045 0,43 – 0,50 0,60 – 0,90 0,4 Max 0,05 Max






El prototipo empleado para el estudio en el laboratorio se muestra en la Figura 3.

A partir de esta configuración, se realizaron las determinaciones obteniendo a la salida agua con valores adecuados de arséni-co. Como se puede observar en la imagen los elementos que formaron el dispositi-vo fueron obtenidos, en parte, reutilizando objetos que había en el propio laboratorio y que no estaban en uso.

Para alcanzar la eficiencia adecuada en la remoción del arsénico es necesario que el As (III) sea oxidado a As (V), y para au-mentar la eficiencia de esta reacción lo que se hace es adicionar cloro. Que tam-bién sirve para potabilizar el agua y pre-venir la presencia de microorganismos.

Existen en la bibliografía distintos papers e informes de la cantidad de cloro necesa-rio para potabilizar un pozo de agua. Estas técnicas se abordan desde dos ángulos: adicionando en el pozo directamente, o particularmente en el agua extraída.

En el primer caso, se toma en cuenta el diámetro y la profundidad del pozo y a partir de ello se calcula la concentración de cloro requerida. En el otro, se realiza el cálculo a partir del volumen de agua a ser desinfectada.

Esta cuestión está ampliamente estu-diada debido a la importancia de la des-infección del agua y la gravedad de las consecuencias de no hacerlo. Por ello y porque esta consideración excede los alcances del estudio, no se hará un análi-sis al respecto.

A fin de quitar al agua las característi-cas que le otorgan los residuos de hierro debido al primer filtro, se colocó a con-tinuación un segundo tipo de filtro. De-pendiendo de las condiciones del lugar y la disponibilidad que poseía la familia, se procedió a la elaboración de dos filtros con dos materiales diferentes.

El primero está compuesto por arena y lana de oveja, y posee una vida media de 6 meses. El otro, compuesto por arena y carbón activado de hueso de vaca, con una vida media de 1 año. Ambos pueden tener una mayor duración y ésto lo po-drá evaluar la familia, así como cambiar el filtro en caso de detectar alguna ca-racterística típica del hierro en el agua de consumo (como el color o el sabor).

El filtro de lana no posee mayores compli-caciones en su preparación para ser utili-zado en el filtro, siendo ésta su principal ventaja. La desventaja frente al de hue-so molido es que su duración es inferior. El carbón activado a partir de hueso de vaca requiere de un proceso previo. Ambos filtros fueron utilizados en el pro-totipo de laboratorio y demostraron que son aptos para el objetivo requerido, que es la eliminación de hierro del agua.

El carbón activado es una variedad amor-fa de carbón sólido cuyo objetivo principal es maximizar su superficie total, es decir, que se busca que el fluido que circula a través de él tenga el mayor contacto po-sible con este material. Éste es altamente utilizado para el tratamiento de aguas.

Los huesos de vaca se pueden obte-ner a partir del residuo de la actividad ganadera.

Obtención de carbón activo a partir de hueso de vaca

El proceso de activación consta de 3 partes: la trituración del hueso, la car-bonización del material crudo, y luego la activación propiamente dicha.

La primera parte permite disminuir el tamaño del hueso, posibilitando llevar a cabo la segunda fase del proceso en don-de se enriquece el material en contenido carbonoso, y se crea una mayor porosi-dad al deshacer la materia volátil. La acti-vación, que es la última etapa, puede ser física o química y desarrolla la porosidad, otorgando cierto orden en su estructura y generando una estructura sólida alta-mente porosa.

Previo a la trituración del hueso, éste se carboniza en una estufa, en ausencia de oxígeno, a alta temperatura (600º C) en-tre 4 y 5 horas. El producto de esta etapa es el carbón.

La activación química se lleva a cabo embebiendo este material carbonoso en una solución acuosa al 30% de hidróxido de sodio, por 12 horas. En el último tra-mo del tratamiento, se calienta la mezcla para obtener una pasta. La pasta obte-nida se filtra y se vuelve a calcinar en estufa a una temperatura de 800º C, por 3 horas.

Una vez conseguido el producto, se es-pera a que alcance temperatura ambiente para lavarlo: primero con ácido clorhídri-co diluido a fin de neutralizar el hidróxido, y luego con agua destilada hasta alcanzar pH neutro. Por último se seca y se obtie-ne el producto final.

Al final de este filtro se colocará un re-cipiente o un bidón donde recolectar el agua potable para consumo de la familia.

De ser posible, el sistema de tratamien-to del agua estará situado sobre una es-tructura estable y nivelada a una menor elevación de la fuente de agua, y a una elevación superior que la del lugar donde se va a utilizar. Este tipo de disposición facilitará la circulación de agua.

Disposición final del hierro y contenido del filtro

La provincia de Santiago del Estero por medio de la ley Nº 6.080/94 adhiere a la ley nacional Nº 24.051/91 de residuos peligrosos y a su respectivo decreto re-glamentario 831/93. En dicha ley nacio-nal los residuos que contengan arsénico serán considerados residuos peligrosos, que corresponde a la corriente de dese-chos Y24. Por lo tanto éstos no se podrán disponer de forma conjunta con los resi-duos domiciliarios.

De esta forma, al realizar el cambio una vez por año aproximadamente, el pro-veedor del acero se encargará de retirar estos residuos y disponerlos conforme a la reglamentación.






Presupuesto

Respecto a esta cuestión, los elementos que se necesitan para efectuar este sis-tema de tratamiento pueden obtenerse a partir de objetos cotidianos que utilizan las familias.

Además el sistema posee la versatilidad de poder usar varios tipos de objetos que cumplan un mismo rol, como por ejemplo emplear caños de PVC o mangueras para conducir el agua.

A su vez, los precios en los pueblos cer-canos a las residencias rurales difieren a aquellos encontrados en ciudades o pueblos más grandes. Debido a que los elementos que componen el sistema son de fácil obtención y económicos, el pre-supuesto necesario para llevar a cabo este proyecto no resulta significativo.

Por otro lado, el acero se obtendrá de los talleres e industrias locales y el hueso de vaca o lana de oveja de la producción de la familia.

Finalmente la grava y la arena se pueden recolectar de la vera del río, seleccionán-dolas con tamices y satanizándolas, evi-tando de esta manera su compra.

Modelo Canvas

Se ha estructurado el proyecto según el modelo Canvas, que permite presentar la propuesta mostrando los aspectos cla-ve, los actores intervinientes y los costos asociados. Este modelo de negocio bus-ca recopilar todos los datos importantes

de un emprendimiento y visualizarlo de forma global, para poder detectar opor-tunidades de mejora o potenciales inconvenientes.

El modelo se presenta en la Figura 4.

Al ser un proyecto social tanto el gobierno como la sociedad en sí son actores fun-damentales. El vector clave para esta ini-ciativa es la comunicación, a fin de poder alcanzar a todas las familias afectadas para que posean este conocimiento que les permita mejorar su calidad de vida y prevenir enfermedades futuras.

CONCLUSIÓN

A partir del trabajo de investigación lle-vado a cabo, se determinó la factibilidad de armar un sistema de tratamiento para agua con niveles superiores de arsénico a los recomendados por el Código Alimen-tario Argentino, mediante el empleo de residuos de talleres e industrias locales y la fabricación de filtros a partir de resi-duos ganaderos, también locales.

Esta propuesta es aplicable a familias rurales de bajo recursos que consumen agua de pozo, permitiéndoles obtener una mejor calidad de vida.

La principal ventaja radica en la senci-llez, tanto de su preparación como su uso diario y desmontado. También posee la versatilidad de ser colocado en cualquier lugar, ya sea dentro o fuera de la casa.

Otro aspecto clave es que el princi-pal material constitutivo es un desecho

y que los demás elementos se encuen-tran disponibles en la industria nacional, lo que hace que el proyecto sea econó-micamente viable, ambientalmente soli-dario y se encuentre enmarcado dentro del desarrollo sustentable.

Por otro lado, la simplicidad en el manejo del sistema hace que éste sea extrema-damente seguro y permite ser operado

por cualquier persona, sin necesidad de grandes conocimientos técnicos. Que sea seguro es un aspecto imprescindible dado que puede estar en presencia de niños.

Luego de realizar los análisis corres-pondientes se pudo alcanzar el obje-tivo propuesto, cumpliendo con todas las características que se consideraron fundamentales.

ANEXO

FIGURA 3 / Arreglo experimental. Modelo piloto de la columna de absorción para la remoción de arsénico del agua.





Aceros Acamex. Composición química del Acero.http : //www. a ce ros a ca m ex. co m . mx / contacto.phphttp : //www. a ce ros a ca m ex. co m . mx / contacto.phphttp://www.aquaquimi.com/Paginas/Trat_agua_pot/Desinfeccion agua/trat_pozo.html

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Ley nacional Nº 24.051/91 y su decreto regla-mentario 831/93.

Ley provincial Nº 6.080/94 de Santiago del Estero.

FIGURA 4 / Modelo Canvas.

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https://www.watersystemscouncil.org/download/wellcare_information_sheets/well_water_testing_&_treatment_information_sheets/La%20Desinfeccion%20de%20su%20pozo%2010-09.pdf






El calentamiento global está produ-ciendo variaciones climáticas sin precedentes en nuestro planeta.

Las temperaturas en las zonas cálidas son cada vez más extremas. Es impensable, y así lo determinan la Organización Mundial de la Salud (OMS) y la Organización Inter-nacional del Trabajo (OIT), que en estas condiciones las personas puedan desarro-llarse y formarse efectivamente.

Considerando que el alivio para el cambio climático será un camino muy lento, deben buscarse soluciones a corto plazo que no contribuyan al calentamiento global, que es la causa de raíz.

AUTORAS Celina Alejandra Perino Sofia Liz Romero

ORIENTADOR Gustavo Raul Figueredo Universidad Tecnológica Nacional (Facultad Regional Resistencia, Chaco)

REFRIGERACIÓN SOLAR MEDIANTE ABSORCIÓN, CON COLECTOR SOLAR DE ALUMINIO RECICLADO

Por ello y apelando a la formación ingenie-ril integral en el desarrollo sustentable de prácticas al servicio de la comunidad, se propone un sistema de refrigeración que actúa accionado por una de las formas más limpias e inagotables de energía: la energía solar. El sistema está constituido por una máquina de refrigeración por absorción de simple etapa, accionada por un colector construido con aluminio reutilizado.

El objetivo del proyecto es ofrecer una al-ternativa para la refrigeración de ambien-tes en instituciones educativas rurales, aprovechando energías limpias y produc-tos reciclados.


REFRIGERACIÓN SOLAR MEDIANTE ABSORCIÓN, CON COLECTOR SOLAR

DE ALUMINIO RECICLADO


INTRODUCCIÓN

Este proyecto está orientado a dar so-lución a la falta de acondicionamiento de ambientes en una escuela rural de la provincia de Formosa. Esta institución, si bien cuenta con los servicios mínimos de energía eléctrica, no tiene un sistema de refrigeración adecuado para enfrentar las condiciones climáticas extremas que sufre la mayor parte del año.

La inversión necesaria podría abocarse directamente a la adquisición de má-quinas de acondicionamiento de aire convencionales. Sin embargo, como in-genieros formados en el desarrollo sus-tentable de prácticas al servicio de la comunidad, consideramos nuestra res-ponsabilidad dar respuesta a estas cues-tiones optimizando el uso de recursos. Es imprescindible pensar en alternativas más amigables con el ambiente a corto plazo, mediante la utilización de mate-riales reciclados para las construcciones, y a largo plazo a través de la disminución en el consumo de combustibles y emi-sión de contaminantes.

El presente escrito desarrollará una pro-puesta de sistema integral que combi-na: una máquina frigorífica de absorción, accionada por energía limpia y renova-ble; colectores solares construidos con materiales reciclados y de bajo costo; y un sistema de disipación que permite el aprovechamiento de calor en la obten-ción de agua caliente sanitaria.

Si bien se hará énfasis en el colector so-lar de bajo costo, puesto que es la clave del proyecto, se describirá en primera instancia la institución y el contexto que motivaron la investigación, luego el ci-clo y equipamiento de refrigeración por absorción, y, finalmente, la construcción del colector.

DESARROLLO

El lugar y la problemática

Se eligió como ámbito de aplicación el Barrio Qompí, comunidad aborigen que nuclea a unas 100 familias de la etnia Pilagá, ubicada a 3 km de la ruta nacional Nº 81, en la provincia de Formosa. Se encuentra en el departamento Patiño, perteneciente a la jurisdicción del municipio de Pozo del Tigre, 270 km al oeste de la capital formoseña.

En este escenario funciona una escuela de ciclo básico secundario rural para ado-lescentes y adultos, a la que asisten 70 personas incluyendo alumnos, docentes y personal no docente. (Figura 1)

El establecimiento está conectado a la red eléctrica, contando con las instala-ciones básicas de luz. Sin embargo, en el contexto mencionado la instalación y mantenimiento de equipos acondiciona-dores de aire resulta costoso. Sumado a esta situación, se debe considerar que la durabilidad de los equipos se ve afectada por las condiciones inestables del servicio de energía, que incluyen

bajones de tensión y en muchos casos cortes prolongados.

La provincia de Formosa se caracteriza por tener primaveras y veranos muy agresi-vos. Si bien la temperatura media anual es de 23° C, en verano se alcanzan tempera-turas extremas de 50° C a la sombra.

La zona oeste de la provincia, donde está establecido el Barrio Qompí, presenta un clima cálido con estación seca, temperatu-ras anuales superiores a los 23º C, con va-riaciones extremas en verano que llegan hasta los 45° C y sensaciones térmicas de hasta 50º C. Las temperaturas máximas se registran en los meses de diciembre y enero. El balance hídrico es marcadamen-te deficitario: las lluvias son escasas y ori-ginan grandes períodos de sequía.

Es impensable que en estas condiciones los alumnos y el personal de cualquier institución puedan desempeñarse co-rrectamente en sus actividades diarias, cuando la ley de Higiene y Seguridad es-tablece el máximo de carga térmica en unos 32º C.

Este clima, que combina altas temperatu-ras, altos índices de radiación solar y baja humedad, es idóneo para la instalación de refrigeración por absorción con colec-tor solar, prescindiendo de un sistema de deshumidificación del ambiente.

Antecedentes

El uso cada vez más extensivo de equipos eléctricos de refrigeración por compresión

es responsable de una mayor demanda de energía eléctrica en verano, que llega a al-canzar el límite de la capacidad del sistema eléctrico en algunas zonas.

Las emisiones de gases de efecto inver-nadero han aumentado, ya sea por la ma-yor demanda de energía o por las fugas de fluidos de refrigeración, intensificando el círculo vicioso del cambio climático.

Existe un amplio abanico de soluciones pasivas, para nuevos edificios en fase conceptual o para los ya existentes, que mejoran las condiciones de los espacios cerrados sin necesidad de ningún sistema de compresión, reduciendo espectacu-larmente las necesidades de refrigera-ción durante el periodo estival.

Pese a que existe un gran mercado po-tencial para la tecnología de refrigeración solar, los sistemas que hoy por hoy exis-ten no son económicamente competiti-vos frente a los equipos de climatización a gas y eléctricos, debido principalmente al elevado coste de inversión de los siste-mas de colección solar, y al bajo precio de los combustibles convencionales, aun-que este último parámetro está siendo puesto en jaque por la crisis del petróleo.

Si se reduce el coste de los distintos componentes (colectores solares, prin-cipalmente) y se mejora su rendimiento, la situación podrá cambiar radicalmente; con todo es difícil predecir la fecha en que dichas tecnologías solares alcanzarán la madurez en términos económicos.





Sólo es posible comparar una tecnolo-gía solar con otra que utilice fuentes de energía convencional si se incluyen en cada caso los costos medioambientales y los costos sociales. También debe tener-se en cuenta la imposibilidad de predecir los precios de los combustibles conven-cionales a largo plazo.

En términos generales, en relación con las tecnologías de energía solar, se veri-fica que:

• Su costo desciende conforme se van produciendo masivamente.

• Su madurez técnica les permite satis-facer las necesidades de los consumi-dores.

• Son mucho más respetuosas con el medio ambiente que los sistemas de aire acondicionado convencionales.

Principios físicos

En los sistemas de aire acondicionado solares se utiliza calor del sol como motor del proceso de refrigeración.

Los sistemas de aire acondicionado so-lares disponibles actualmente se pueden clasificar como:

• Sistemas cerrados: son máquinas fri-goríficas que proporcionan agua fría que se utiliza en unidades de acondi-cionamiento de aire para suministrar aire acondicionado (enfriado, deshumi-dificado) o que se distribuye a través de una red de agua fría a las estancias de-signadas. Las máquinas disponibles en

el mercado para este fin son las máqui-nas frigoríficas de absorción (las más comunes) y las máquinas frigoríficas de adsorción (unos pocos centenares en el mundo, pero de creciente interés en la aplicación de sistemas de aire acon-dicionado solar).

• Sistemas abiertos: ofrecen un comple-to acondicionamiento del aire al sumi-nistrar aire enfriado y ajustado en hu-medad, en función de las condiciones de confort. El “refrigerante” es siempre agua, dado que está en contacto di-recto con la atmósfera. Los sistemas más comunes son de tipo refrigeración evaporativa con desecante, que utilizan un deshumidificador rotativo con sor-bente sólido.

Los ciclos termodinámicos de enfria-miento de absorción permiten sacar calor del espacio que quiere enfriarse y llevarlo a otro lugar donde se disipa. Para hacerlo se aprovecha la necesidad de un fluido, el refrigerante, de obtener calor del entorno para pasar del estado líquido al de vapor. Ésto se consigue aportando calor a una mezcla del refrigerante y otra sustancia que se caracteriza por tener una gran afi-nidad con él y absorberlo fácilmente.

Existen dos tecnologías bien diferencia-das en máquinas de absorción comer-ciales: una en la que se utiliza amoniaco (NH3) como refrigerante y agua como absorbente, y la otra en la que el agua es el refrigerante y una solución de bromu-ro de litio (LiBr) en agua, el absorbente.

Para este proyecto se seleccionó la se-gunda opción ya que:

• Requiere temperaturas de activación más bajas (80-95° C respecto a 95-120° C en el caso de amoníaco-agua) en ciclos de simple efecto.

• Para las mismas prestaciones, presenta un mayor rendimiento.

• Opera a presiones más reducidas en el evaporador y condensador.

• Construcción más simple, ya que el sistema de NH3-H2O (amoníaco-agua) requiere un rectificador para separar el NH3 del agua del vapor generado en el generador.

• El NH3 es un refrigerante tóxico e infla-mable.

• Si bien el ciclo con NH3 puede alcanzar temperaturas menores a 0° C, en este caso no es necesario.

El sistema

Máquina de absorción de simple etapa con H2O/LiBr

El ciclo de refrigeración por absorción de simple etapa consta de 4 componentes principales en que se intercambia calor: evaporador, condensador, absorbedor y generador.

En el evaporador se produce el efecto frigorífico mediante la evaporación del refrigerante, agua en este caso, a baja temperatura y baja presión, gracias al ca-lor transferido desde el medio a enfriar.

A continuación, el vapor de agua gene-rado accede al absorbedor en donde es absorbido por una solución acuosa con-centrada o rica en LiBr procedente del generador. El proceso de absorción del vapor de agua por la solución rica se rea-liza con liberación de calor, que se disipa mediante una corriente de agua de en-friamiento. La solución diluida, o pobre en sal resultante es entonces bombeada al generador. Allí, es calentada por la fuente externa de calor y una vez en ebullición se genera vapor de agua que es condu-cido al condensador, mientras que la so-lución resultante, concentrada en sal, es enviada de nuevo al absorbedor. La con-densación del vapor de agua tiene lugar en el condensador y el calor liberado se disipa mediante una corriente de agua de enfriamiento. (Figura 2)

Distribución del agua fría al ambiente

Una vez que el agua fría abandona el eva-porador debe distribuirse por el edificio. El sistema de distribución puede realizar-se por:

• Techo radiante.

• Fan coil.

• Sistema de refrigeración de techos o calefacción / refrigeración de conduc-ción central, entre otros.

Se opta por la primera alternativa. Cuan-do se utilizan como sistema de refrigera-ción, los techos radiantes están dotados de un circuito de agua fría. Tan pronto como se enfrían, las personas y objetos





que se encuentran en el espacio irradian su calor hacia el techo frío y se produce de inmediato un claro efecto de refrige-ración. Este efecto consiste en que el aire caliente del espacio interior ascien-de al techo, allí se enfría y baja de nuevo al espacio.

Para obtener una refrigeración de gran efi-ciencia mediante un techo radiante, por lo general y en la práctica, no es necesario prever un gasto energético comparable al de una bomba frigorífica. Por ello, la refri-geración por techo radiante es un siste-ma de climatización para espacios, naves y edificios que permite ahorrar energía. Para garantizar una refrigeración eficaz por techo radiante, por lo general basta con utilizar como agente refrigerante agua, que no supera una temperatura de 12º C.

El sistema de techo radiante está recu-bierto por cartón-yeso, aislado mediante un panel de espuma de poliestireno de alta densidad. Su instalación es sencilla y rápida.

Es fundamental controlar las condicio-nes higrométricas, temperatura y hu-medad relativa ambiente, de forma que la temperatura superficial no descienda por debajo de la temperatura de rocío y evitando de este modo la formación de condensaciones.

El colector solar

Los colectores solares son dispositi-vos utilizados para colectar, absorber y transferir energía solar térmica a un

fluido, que puede ser agua o aire. La ener-gía solar puede ser utilizada para calentar agua, para sistemas de calefacción o para climatización de piscinas.

Normalmente, un captador solar está constituido no sólo por una superficie ab-sorbedora sino también por elementos de protección térmica y mecánica de la misma.

Existen diversos tipos de captadores so-lares térmicos, que se diferencian por el aislamiento térmico que usan, y la utiliza-ción o no de concentradores, adaptándo-se a diferentes temperaturas:

• Captadores de tubo de vacío: para ca-lentamiento de agua y producción de vapor.

• Captadores concentradores con cu-bierta (CPC): para calentamiento de agua y producción de vapor.

• Captadores planos con cubierta: para calentamiento de agua.

• Captadores planos sin cubierta: para climatización de piscinas.

Las máquinas de simple efecto se pueden accionar con calor proveniente de capta-dores solares para mediana temperatura, entre los que se pueden citar a los colec-tores planos con superficies selectivas, los CPC y los de tubos de vacío.

En los sistemas de aire acondicionado solares la diferencia de funcionamien-to con respecto a los sistemas de co-lectores térmicos solares para producir agua caliente sanitaria, consiste en la alta temperatura a la que los colectores han

de suministrar el calor útil. En las confi-guraciones más difundidas, que utilizan máquinas de refrigeración por absorción, el empleo de colectores de placa plana selectiva se limita a áreas con elevada irradiación. Para otras áreas y para má-quinas frigoríficas que requieren tempe-raturas mayores de accionamiento, habrá que instalar colectores más eficaces, por ejemplo, del tipo tubo de vacío que alcan-zan temperaturas de 170° C.

En el caso de la presente propuesta, la temperatura de activación del ciclo de absorción de simple etapa se reduce al mínimo posible, mediante la reducción de la temperatura de disipación y la ele-vación de la temperatura de producción de agua fría. Utilizando agua de una napa subterránea es posible disminuir la tem-peratura de disipación en aproximada-mente 15º C, quedando posteriormente el agua disponible para su utilización como agua caliente sanitaria o riego.

La zona geográfica en la que se plantea aplicar el sistema tiene baja humedad ambiente, por lo tanto no es necesario producir agua fría a temperaturas muy bajas (9º C) para deshumidificación como en los equipos convencionales. Por todo ésto, es posible seleccionar un colector de placa plana.

La propuesta

El colector necesita ser seleccionado cuidadosamente de acuerdo a la tempe-ratura del fluido que debe proporcionar,

para la aplicación prevista y de acuer-do al clima del lugar en el cual va a estar emplazado.

Para la construcción de colectores sola-res deben utilizarse materiales que po-sean las propiedades térmicas y físicas adecuadas, tales como el vidrio templado en la cubierta transparente, y el hierro, cobre o aluminio para la placa absorbe-dora y el serpentín. De éstos, el aluminio resulta ser el más indicado teniendo en cuenta sus características, que es de fácil obtención y manipulación.

Justificación del uso de aluminio

El principio de reducir los residuos, reu-tilizar y reciclar recursos y productos es usualmente llamado 3 R.

• Reducir significa elegir elementos con cuidado para minimizar la cantidad de residuos generados.

• Reutilizar implica el uso repetido de ítems o partes de ellos que todavía son utilizables.

• Reciclar significa usar los residuos como recursos.

El aluminio es el metal más abundante en la corteza terrestre. No por ello debe usarse y descartarse, ya que a fin de cuentas, se trata de un recurso no reno-vable. Una cualidad atractiva del alumi-nio es que es 100% reciclable y no pierde calidad, como es el caso del papel, por lo que se puede reciclar indefinidamente.

El proceso de reciclaje es mucho menos

http://store.sustentator.com/catalogsearch/result/?q=aluminio





costoso que crear nuevos materiales de aluminio, ya que primero debe ser obte-nido mediante la minería a partir de un mineral llamado bauxita, y luego refina-do para obtener el óxido de aluminio. En ésto se requiere gran cantidad de ener-gía y genera mucha contaminación. El re-sultado es el aluminio que se utiliza para gran cantidad de elementos cotidianos como recipientes de bebidas, los cuales pueden ser reciclados gastando apenas el 5% de la energía necesaria para obte-ner nuevo aluminio.

Las latas metálicas son fácilmente reci-clables, pero se necesitan plantas recu-peradoras con un nivel de sofisticación que permita separar la hojalata de la ba-sura triturada. Se trata de una tecnología muy costosa, aunque en estos momentos puede recuperar casi el 2% del metal pro-cedente de las latas que se encuentran en los residuos sólidos urbanos. Para la recu-peración del acero de las latas es preciso desestañarlas y extraerles el aluminio.

Si bien el reciclado de aluminio es una práctica creciente, supone una industria-lización –con sus consecuentes impac-tos ambientales y económicos–. Por ello, es importante buscar alternativas de reutilización en el estado en el que son desechadas.

Se propone entonces la construcción de un colector de placa plana reutilizando latas de aluminio. Éstas se usarán sin ne-cesidad de su reprocesamiento, siempre y cuando estén en buen estado. De esta

manera, se contribuye a la regla de las 3 R de la ecología: reducir, reutilizar y reciclar, incentivando buenos hábitos de consu-mo responsable.

Construcción y funcionamiento

En primer lugar se lleva a cabo la cons-trucción de la base, utilizando cajas de poliestireno expandido.

Para el circuito de calentamiento de agua, se construye una cañería de la siguiente manera: las latas de aluminio se unen con ayuda de silicona para altas temperatu-ras, formando pequeñas secciones de la tubería; posteriormente se acoplan me-diante codos de PVC hidráulico de 1½ pul-gada, de manera que la tubería adquiera una configuración en serpentín.

La tubería está unida a la placa de lámi-na metálica utilizando abrazaderas fabri-cadas con las mismas latas de aluminio, con el fin de evitar movimientos y dando mayor soporte y rigidez. Para minimizar pérdidas de calor por los lados y la parte de abajo del colector se colocan aislan-tes, por ejemplo, placas de poliestireno expandido o un manto de lana de vidrio, recubiertos por una lámina de aluminio reflectante. (Figura 3)

Por los captadores circula un fluido tér-mico, en circuito cerrado (figura 4), con intercambio térmico hacia el circuito de consumo a través de un intercambiador de calor interior o exterior al depósito. El calor resultante de la conversión térmica

de la radiación solar se almacena en un depósito de acumulación.

Expansión del proyecto

Debe tenerse en cuenta una serie de cuestiones que pueden apoyar al proyec-to presentado:

• Gasoducto: la construcción del ga-soducto en la región del NEA (noreste argentino) favorecerá la aplicación de un sistema de respaldo para los días en que no haya sol, o si es necesario, que el sistema funcione de noche. Si bien no se tratará de una energía limpia, sí es menos dañina que las calderas alimen-tadas por fueloil que se utilizan en la ac-tualidad, y permitirá el funcionamiento del sistema en casos de necesidad.

• Aprovechamiento del sistema de disi-pación para calentamiento de agua ca-liente sanitaria: en la zona de aplicación del proyecto existe agua subterránea que puede utilizarse como agua de re-frigeración para el absorbedor y el con-densador. De esta manera, el balance energético se utiliza de manera eficien-te pues se le agrega valor a la energía disipada. En primer lugar, el calor se uti-liza para producir frío y, posteriormen-te, la misma energía puede calentar el agua que es demandada para su uso.

• Reproducibilidad: las máquinas frigorí-ficas de absorción pueden instalarse en cualquier institución que requiera acon-dicionamiento de ambientes. De esta

manera escuelas, edificios, hoteles e in-cluso plantas industriales pueden valer-se de energía solar, aportando a la dis-minución del uso de fuentes de energías no renovables y contaminantes.

CONCLUSIÓN

Gracias al trabajo de investigación llevado a cabo, se determinó la posibilidad de ins-talar un sistema integral de refrigeración mediante absorción, el cual es mucho más sencillo y seguro que los sistemas por compresión, aparejado con la cons-trucción sustentable de un captador de energía solar, una de las formas de ener-gía más limpias e inagotables disponibles. Ésto es aplicable en primera instancia y en vistas de difundir su funcionamiento, a la institución de educación rural que mo-tivó el desarrollo del proyecto.

El hecho de que el principal material de construcción del colector solar sea un de-secho, y los demás elementos se encuen-tren disponibles en la industria nacional, hace que sea económicamente conve-niente y ambientalmente solidario.

Los sistemas de refrigeración utilizando energías limpias no son una novedad. Sin embargo, es importante recordar que los inventos no son innovaciones hasta que los ciudadanos comunes pueden acceder a ellos. Los avances tecnológicos no deben quedar confinados al ámbito académico o retenidos por las grandes corporaciones: si queremos preservar nuestro planeta,





todos debemos tener acceso a las tecno-logías sustentables.

Este proyecto logró el objetivo: proponer un sistema integral que permita transitar

el camino hacia la aplicación de la ciencia y la tecnología en la preservación de nuestro planeta, ofreciendo alternativas de mejora en la calidad de vida de la población.

ANEXOS

FIGURA 1 / (a) Ubicación de

Pozo del Tigre, en la provincia de Formosa.

(b) Ubicación de la escuela en el barrio

Qompí, en Pozo del Tigre.

FIGURA 2 / Esquema del sistema de refrigeración.

FIGURA 3 / Esquema de un colector plano con cubierta.

A

B

Superficie absorbedora

Cubierta transparente

Aislamiento térmico

Caja

Circuito de fluido térmico

Evaporador Absorbedor

Condensador

Água fria

Generador

SISTEMA DE DICIPACIÓN

PLANTA SOLAR





ClimateWell© (enero 2010). Descripción de soluciones estándares. Estocolmo. www.solarcombiplus.eu/docs/D43_ClimateWell_v03_Spanish.pdf

Figueredo, Gustavo R. (2012). Caracterización experimental y modelización de una enfria-dora de absorción de simple/doble efecto de H2O-LiBr con accionamiento a dos tempe-raturas para climatización de edificios. Tesis Doctoral, Universitat Rovira i Virgili, Depar-tament d’Enginyeria Mecànica. Tarragona. www.tdx.cat/handle/10803/119330

FIGURA 4 / Esquema del circuito hidráulico del colector.


García, Carlos A. (1984). Termodinámica Técni-ca. Buenos Aires: Editorial Alsina.

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http://www.soliclima.es/techo-radiante


El presente trabajo consiste en un anteproyecto y diseño preliminar basado en el aprovechamiento

de las aguas del sistema hidrotermal de Bahía Blanca, para mejorar la situación de los habitantes del barrio Villa Rosas y zonas aledañas.

La utilización de estas aguas provenien-tes del surgente permitiría brindar cale-facción, agua potable y sanitaria al predio deportivo del Club Libertad para que pue-da ser aprovechado por la comunidad. Al mismo tiempo, usar este recurso para proveer a una pileta de natación pública

ENERGÍA GEOTÉRMICA INCLUSIVA que posee el barrio, con agua a suficiente temperatura de modo que pueda ser uti-lizada para realizar actividades durante todo al año. Dicha pileta también cuenta con un vestuario.

En la actualidad este predio puede aprove-charse solamente durante el verano, mien-tras las condiciones climáticas lo permiten.

Es importante destacar que el agua de surgente en Bahía Blanca emerge a tem-peraturas entre 55 y 60° C, brindando una fuente de energía térmica que si bien su-pone un costo de inversión inicial, tiene un bajo costo de explotación.

AUTORES Pablo Falcone Pablo Nuozzi

ORIENTADOR Pablo Guillermo Girón Universidad Tecnológica Nacional (Facultad Regional Bahía Blanca)


ENERGÍA GEOTÉRMICA INCLUSIVA


INTRODUCCIÓN

Contexto histórico

Durante los primeros tiempos, la ciudad de Bahía Blanca comenzó abastecién-dose de agua proveniente del arroyo Napostá Grande. A principios del siglo XX se constituye la Compañía de Aguas Corrientes de Bahía Blanca, la cual puso en funcionamiento una toma de agua en el río Sauce Grande.

A los efectos de suplementar la provi-sión de agua, conforme al crecimiento poblacional de la ciudad, durante la dé-cada de los cincuenta se perforaron unos 18 pozos en el acuífero profundo de Bahía Blanca, que suministraba agua ter-mal a la población. Esta cantidad se fue incrementando notoriamente y el nú-mero de pozos superó los 60 pozos en la ciudad y la zona. A fines de dicha década, se decidió la construcción de un dique y acueducto desde Paso de las Piedras y, paralelamente, se construyó una toma adicional sobre el arroyo Napostá Grande a la altura del paraje Los Mirasoles.

En 1978 se inauguró el dique y el acue-ducto Paso de las Piedras sobre el rio Sauce Grande, que remplazó a las obras preexistentes y que constituye el actual servicio de agua potable de la ciudad.

Como consecuencia de esta obra, des-de ese momento hasta la fecha el uso de los pozos fue decreciendo considerable-mente, contribuyendo al deterioro de su

estructura, el abandono de los mismos, el traspaso de su uso a manos privadas, el dinamitado o clausura, entre otros problemas. Tal es el abandono, que en la actualidad no se cuenta con un registro fiable de la cantidad de pozos en funcio-namiento y, de gran número de pozos, no se tienen datos sobre el caudal, estado de las cañerías, calidad del agua, entre otros datos relevantes.

Como resultado del desuso de las per-foraciones del acuífero, gran cantidad de agua extraída se pierde como efluente vertido directamente en los desagües, se vuelca directamente al canal Maldonado sin darle un uso previo, se desperdicia en terrenos baldíos –generando incluso la proliferación de vectores– y en todos los casos –salvo usos particulares de privados– se desaprovecha el potencial térmico de las aguas. Cabe mencionar que Bahía Blanca es considerada como centro termal, oficializado en 1999 por la Comisión Nacional de Termas.

Es sabido que esta zona sufre habitual-mente crisis hídricas asociadas a perio-dos de sequía recurrentes, generando un grado de desconcierto en la población sobre el futuro del abastecimiento del re-curso. Debido a ésto, nos encontramos frente a la necesidad de proyectos alter-nativos que suministren agua ante el peor escenario posible.

¿Qué es la energía geotérmica?

Se llama energía geotérmica a la energía que puede obtenerse mediante el apro-vechamiento del calor interno de la Tierra.

La temperatura aumenta con la profundi-dad. Es decir, que las capas profundas es-tán a temperaturas elevadas y a menudo hay capas freáticas en las que se calienta el agua. Cuando asciende, tanto el agua caliente o el vapor, producen manifesta-ciones en la superficie como los géiseres o las fuentes termales.

Sus ventajas son:

• Por un lado la energía geotérmica es una de las energías consideradas como limpias. Para su producción no se utilizan recursos fósiles ni se reali-zan procesos químicos de combustión. La producción de energía por medio del calor del interior de la Tierra no provoca la emisión de gases de efecto invernadero y, por tanto, no produce daños en la capa de ozono ni contri-buye al cambio climático y al calenta-miento global.

• Es una energía que tampoco produce casi residuos, o al menos los produ-ce en mucha menor medida que otras energías que usan recursos fósiles o materiales radiactivos.

• Los costos de producción de electri-cidad a partir de este tipo de energía son muy baratos, más económicos que en las plantas de carbón o en las cen-trales nucleares.

• Es la que más recursos ofrece. Se cree que la energía geotérmica existen-te hoy en día es capaz de ofrecer más energía que todo el petróleo, gas natu-ral, carbón y uranio del mundo juntos.

Antecedentes en Bahía Blanca

En la actualidad existen unas pocas ini-ciativas del sector público y privado con el fin del aprovechamiento de este recur-so. Tal es el caso del Vivero Cultivos Ba-hía Blanca, ubicado en calle Florida 4500, el cual posee una perforación que utiliza para su emprendimiento comercial, ca-lefaccionando los invernáculos a través de un sistema de cañerías que recorre las instalaciones por debajo del piso.

En un comienzo el sistema funcionaba en circuito cerrado, es decir, el agua que circu-laba era tratada (destilada) y previamente elevaba su temperatura en un intercam-biador de calor. Este sistema tuvo el incon-veniente que al cabo de 5 años la corrosión sufrida por las partes metálicas del inter-cambiador de calor lo inutilizaron. Debido a los elevados costos de su remplazo, se decidió que el agua que circula dentro del vivero sea directamente la que sale de la perforación, dado que este tipo de cañerías plásticas no sufren corrosión y soportan muy bien las incrustaciones.

El agua es utilizada además para la inges-ta y uso sanitario del vivero y de la vi-vienda de sus dueños. (Figura 1 y 2)

Otro caso es el de la 3ra División de Ejér-cito “Teniente General Julio Argentino

https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_t%C3%A9rmica

https://es.wikipedia.org/wiki/Calor

https://es.wikipedia.org/wiki/Tierra

https://es.wikipedia.org/wiki/Capa_fre%C3%A1tica




Roca” que utiliza el agua para uso sani-tario, ingesta y una pileta de natación, con un consumo promedio 100 m³ dia-rios para una población de 500 personas. El agua se extrae con la ayuda de una bomba sumergida de 20 hp a través de un caño de 100 mm de diámetro, llevándola a una torre de enfriamiento de 325 m³ de capacidad, para luego ser transportada hacia todo el cuartel.

Un tercer caso es el de la Unidad Peniten-ciaria IV Villa Floresta, donde esta energía se aprovecha en la cría de peces tropica-les y ranas, dándoles empleo a los pro-pios internos del penal.

Situación local

Barrios

Villa Rosas, Spurr, Mapuche, Talleres, Moresino, 1810, Thompson, Villa Se-rra, Centenario, entre otros, son barrios que se encuentran en la periferia sur-este de Bahía Blanca; un lugar de bajas

temperaturas consecuencia de los vien-tos del sur y su cercanía al mar.

Estos barrios albergan personas de muy bajos recursos, excluidas socialmente, en algunos casos viviendo en casas he-chas de chapa, y además algunas instala-das en tierras fiscales que se encuentran desocupadas sin ningún tipo de servicio como luz, gas o agua. En otros casos el barrio presenta viviendas de clase media baja que en mayor o menor me-dida cumplen con los requisitos mínimos de confort.

En esta zona hay dos puntos importan-tes donde se desarrollan tanto activida-des sociales como deportivas. Uno es la pileta municipal, con dos vestuarios con baños y duchas, ubicada en el Parque Arturo Illia. Se encuentra al aire libre y es llenada con agua fría de red, por lo cual su uso se limita a la época de ve-rano, donde se realiza una colonia a la que asisten 350 niños de 6 a 12 años. Durante los fines de semana es utilizada

como pileta pública, contando con la concurrencia de gran cantidad de fami-lias. (Figura 3)

El otro punto es el Club Libertad, una en-tidad social y deportiva que brinda con-tención a aproximadamente 200 chicos y chicas de todas las edades, siendo el úni-co club en 25 barrios a la redonda. Cuenta con un predio ubicado en calle Tierra del Fuego y Tarapaca, que consta de 3 can-chas de fútbol número once, 2 vestuarios con duchas y un galpón comedor que no cuenta ni con calefacción ni con servicio de agua. (Figura 4)

Pozo surgente Estación Spurr – Villa Rosas

El pozo se encuentra ubicado en las ca-lles Tierra del Fuego y Esmeralda, frente a la Estación Spurr, y es propiedad de la Administración de Infraestructuras Fe-rroviarias Sociedad del Estado (ADIF). Actualmente posee 4 bocas de salida

continuas de agua (Figura 5) donde los vecinos cargan bidones para su consumo.

El resto del agua cae en una precaria pileta de material, la cual desagota en una zan-ja sin ningún tipo de acondicionamien-to, que se dirige paralelamente a las vías del tren formando piletones naturales (Figura 7) utilizados por niños de la zona.

Luego el agua sigue su cauce hasta un arroyo y posteriormente llega al mar. La perforación tiene un caño de salida de 4 pulgadas, que a través de la surgencia natural extrae un caudal aproximado de 15 m³/h a una temperatura de 60° C (Figura 6). Estos datos fueron medidos en forma directa como parte del presente trabajo.

La calidad del agua

Según el informe de la Autoridad del Agua (ADA) realizado en 2014 se ratificó la ca-lidad del agua: APTA PARA EL CONSUMO, con los siguientes datos para el Pozo sur-gente Estación Spurr – Villa Rosas.

FIGURA 1 Y 2 / Instalaciones del vivero

FIGURA 3 / Pileta municipal. FIGURA 4 / Galpón comedor del Club Libertad.




DESARROLLO

El proyecto

Consiste en la utilización de estas aguas provenientes de surgente para brindar calefacción, agua potable y sanitaria al predio deportivo del Club Libertad y al complejo del natatorio público ubicado en el Parque Arturo Illia, aprovechando este recurso para dotar también de agua ca-liente a su pileta.

Situación actual

La situación espacial es la que se muestra en la figura 8, donde se observa el predio del Club Libertad y la pileta pública que se encuentran a 695 y 945 m del pozo ubi-cado en calle Tierra del Fuego y Esmeral-da, respectivamente.

Transporte de agua

Para transportar el caudal necesario tan-to para la utilización de la pileta como de las instalaciones del club, colocaremos un sistema de cañerías que constará de un tanque de rebalse de 1.500 litros a la salida del pozo surgente, el cual estará a 3 metros de altura aprovechando la pre-sión con la que sale el agua del pozo.

El agua será transportada por cañería sub-terránea de PVC de 2 pulgadas de diámetro que transportarán 10 m³/h desde el tanque de rebalse hasta la pileta. En el punto “A” (Figura 8) se bifurca una cañería de 1 pulga-da transportando 3,5 m³/h hacia el Predio Club Libertad y el resto del caudal seguirá camino hacia el predio del Parque Illia.

Toda la instalación se aislará térmica-mente con una funda de polietileno ex-pandido de 20 mm de espesor.

FIGURA 5 / Bocas de salida. FIGURA 6 / Relevamiento de temperatura.

FIGURA 7 / Desagote. FIGURA 8 / Vista aérea de los puntos más importantes

Predio club Liberdad

Pileta

Pozo

470 mts

Calle Tierra del Fuego

Cal

le E

smer

alda

75 mts

150 mts

150 mts

120 mts

130 mts

Cal

le T

arap

aca




Dimensionamiento de la bomba

Para que el fluido circule por toda la ins-talación se colocará una bomba presuri-zadora de 6 hp (componente 3) a la salida del tanque de rebalse. Estas bombas se caracterizan por iniciar automáticamente su marcha en el momento en el que ocu-rre una caída de presión en la línea y se detiene en el momento en que se cierra el último consumo. Como consecuencia si alguien, ya sea en el club como en el predio de la pileta, requiere utilizar el sis-tema la bomba iniciará sola.

El equipo elegido para esta instalación será una Rowa GPR 6001 P ya que se adapta perfectamente a este proyecto,

teniendo en cuenta caudales requeridos (10m3/h) y pérdidas de presión del siste-ma, que ronda los 40 metros de altura.

Además de los 42 metros de altura que nos otorga esta bomba contamos con la presión hidrostática remanente a nuestro favor que brinda el tanque de rebalse.

Club Libertad

El predio cuenta con un comedor cerrado que es utilizado para reuniones y como comedor, que mide 25 metros de largo por 10 metros de ancho y 3,2 metros de altura. (Grafico 1) Además dos pequeños vestuarios con tres duchas cada uno.

FIGURA 9 / Esquema del proyecto.

GRAFICO 1 / GPR Línea "P"..

TABLA 1 /

Componente Nombre Cantidad

1 Tanque de agua 3

2 Valvula esclusa 11

3 Bomba 1

4 Valvula no retorno 1

5 Manometro 1

6 Calefaccion del club 1

7 Valvula de flotador 2

8 Tanque australiano 1

9 Usos Sanitarios 2

10 Duchas 2

11 Pileta de natacion 1

12 Calefaccion de carpa 1

TABLA 2 / CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

ModeloGPR

PresiónMáx.

(m.c.a.)

CaudalMáx.(l/h)

HP I (A)

Tensión(V) Conexión

Peso (Kg)(sin vaso de expansión)

Dimensiones (mm)(sin vaso de expansión)

60001P 54 18000 6 9 380 1 1/2" 97 850 710 700

50

40

30

20

10

00 5 10 15 20

Pres

ión

(m.c

.a.)

Caudal (m3/h)

GPR 6001 P

GPR 5001 P

GPR 4001 P

Club Libertad

PozoPozo

Parque Ilia

Desague pluvial

Desague pluvial

Desague pluvial

Riego

Revalse




El agua llegará hasta las instalaciones del club con 2 grados menos que en el tanque de rebalse cuya temperatura eran 60 gra-dos. Esta estimación de caída de tempe-ratura se calculó y se describe en el anexo.

El caño principal estará conectado a un sistema de cañerías, el cual proveerá ca-lefacción por radiación, aguas para con-sumo, riego, sanitaria y ducha.

El diseño del sistema de cañerías fue pensa-do para que todos los servicios se puedan brindar tanto juntos como por separado.

Sistema de calefacción

Para calefaccionar este establecimiento instalaremos un sistema de losa radian-te, el cual consiste en un entramado de tuberías que recorren el interior del piso transportando agua caliente e irradian-do calor hasta obtener una temperatura media de 20 grados.

Por estas tuberías circularán 3,5 m³/h de agua, caudal necesario para que la misma ceda 50 kcal/h por cada metro cúbico de recinto cerrado (según norma NAG 201 de ENARGAS).

Este sistema dispondrá de 4 colectores que distribuirán el agua a cada uno de los circuitos de tuberías correspondientes a cada sector, permitiendo la regulación termo hidráulica independiente de cada uno de ellos.

Los 4 colectores se dividen en 2 utilizados para el retorno dotados con medidores de caudal y válvulas termostáticas, y otros

2 de impulsión con un caudalímetro regu-lable. Además todos los colectores poseen termómetros y válvulas de purgue.

Una vez que el agua haya circulado por el sistema de calefacción y atraviese los colectores de retorno, el fluido –ya con unos 7 grados menos– se dirigirá al tanque de agua de 1.500 litros.

Elección del equipo

Utilizaremos tuberías de polietileno re-ticulado de 20 mm de diámetro por sus excelentes propiedades tanto para so-portar temperaturas como para evitar las incrustaciones.

Para evitar pérdidas de calor hacia el suelo nativo, aislaremos el hormigón ar-mado donde se encuentran sumergidas las cañerías con poliespuma de 20 mm de espesor, y realizaremos lo mismo con todo el perímetro. Ésto además de evitar las pérdidas de calor funciona como jun-ta dilatante.

La elección de este sistema de calefac-ción se basó principalmente en que en este tipo de sistemas la temperatura de impulsión es inferior (entre 30º C y 40º C) a la de la calefacción por radiadores, don-de la temperatura del agua puede alcan-zar hasta los 80º C.

Agua para consumo, riego, sanitaria y ducha

Es indispensable tener el tanque de agua siempre lleno para satisfacer tanto las ne-cesidades de las personas como también

las de riego, por lo que el mismo puede ser abastecido con agua de circulación de la calefacción o también con agua que lle-gue directamente del caño principal.

El agua a esta altura todavía posee dema-siada temperatura para cualquiera de es-tos usos. Por esta razón, el agua utilizada para satisfacer las necesidades de las personas debe mezclarse con agua fría de red a fin de poder ser utilizada.

El agua de riego debe ser enfriada pre-viamente, tarea que se lleva a cabo en un tanque australiano de 50 m³, que tendrá una gran superficie de intercambio para acelerar el enfriamiento.

En el caso particular de que se encuentre en funcionamiento el sistema de calefac-ción y los tanques tanto de agua como de enfriamiento estén llenos, el agua pro-veniente de la calefacción se desviará al sistema pluvial.

Parque Arturo Illia

Pileta de natación

La pileta de natación tiene unas dimen-siones de 25 m de largo, 10 m de ancho, y 2,20 m de profundidad.

Para mantener el agua a una temperatura estable de 27° C, por conocimiento empí-rico se estima que es necesaria una re-novación del 5%. Es decir, renovar el 5% del agua en un tiempo de 4 h. Para este propósito necesitaremos un caudal de 7 m3/h. (Anexo "Caudal para pileta")

En épocas de altas temperaturas el sis-tema de recirculación quedaría fuera de funcionamiento por razones obvias.

Además, para mantener un clima agra-dable se colocará una carpa de lona de 18 m por 30 m dividida en módulo de 5 m, construida con chapa galvanizada y que abarcará la totalidad de las dimensiones de la pileta y la zona que conecta los ves-tuarios con la pileta.

Climatización de la carpa

La calefacción se llevará a cabo por un método similar al utilizado en el predio Club Libertad, que consta de un sistema de suelo radiante dividido en 3 zonas de 70 m2 cada una.

En épocas de alta temperaturas existe la posibilidad de rebatir los laterales de la carpa e incluso el techo.

Vestuarios

Los vestuarios son dos, uno para hom-bres y otro para mujeres y poseen cada uno 2 duchas y 2 baños, los cuales serán abastecidos de agua caliente que previa-mente recorre el sistema de calefacción, aportándole calor a la carpa y al mismo tiempo bajando su temperatura para que llegue a las duchas con una temperatura adecuada, ya que al sistema de calefac-ción llega con una temperatura de apro-ximadamente 57° C. Vale aclarar que el predio cuenta con agua fría de red que puede ser utilizada para regular la ducha.




Inversión necesaria

El proyecto se encuentra aún en etapa de ingeniería básica y diseño prelimi-nar. En función de ésto, las estimaciones que puedan realizarse de los costos de los componentes del sistema poseen un margen de error que se irá reduciendo a medida que el proyecto vaya avanzando en su desarrollo.

En base a consultas con proveedores y estimaciones de costos realizadas, ha po-dido establecerse una idea aproximada de la inversión que se discrimina en la Tabla 3.

Marco legal

¿De quién es el recurso?

Producida la reforma constitucional de 1994 se puede concluir que el recurso pertenece a la provincia; la regulación fue delegada hacia la Nación, reservando ca-pacidad de regulación complementaria. El código lo determina como bien público, por tanto, nadie puede apropiárselo ni por venta o prescripción adquisitiva, y el uso es general siempre bajo sujeción a las normas regulatorias.

Administrador de la tierra

El terreno donde se encuentra el afluen-te de análisis, ubicado en calles Tierra del Fuego y Esmeralda (Ch 348) tiene como administrador a la Administración de Infraestructuras Ferroviarias Sociedad del Estado.

El administrador de la parcela es una so-ciedad del Estado, con capacidad para ce-der o generar una servidumbre de paso o lo que sea necesario para la extracción y transporte

Regulación

La Autoridad del Agua podrá conceder el derecho al uso o aprovechamiento del agua pública y del material que lleve en suspensión, además del derecho a la construcción de obras relacionadas al agua en beneficio colectivo.

Entendemos que para realizar una obra de este tipo se deberá solicitar permiso a la Autoridad del Agua (ADA).

Ente que regula y supervisa los asuntos relativos a las aguas

¿Qué es el BUDURH?

El Banco Único de Datos de Usuarios de los Recursos Hídricos (BUDURH) tiene como objetivo identificar con exactitud la real demanda de abastecimiento que tienen los concesionarios del servicio, y además establecer y sistematizar las necesidades de utilización de las aguas subterráneas y superficiales.

Todos los usuarios deberán inscribirse de manera obligatoria, completando las formas previstas a tal fin. El trámite es totalmente gratuito y será requisito obli-gatorio para tramitar permisos y/o docu-mentación ante la Autoridad del Agua.

TABLA 3 /Transporte de agua

Material Cantidad Precio unidad Precio totalBomba presurizadora grundfos 1 60000 60000Caño PVC 2" 10m 160 348 55680Codo PVC 2" 12 26 312Caño PVC 1,5'' 10m 75 267 20025Codo PVC 1,5" 12 24 288Valvulas plasticas de retencion 8 100 800Valvula plastica anti retorno 5 500 2500Tanque de agua 1500 lts 1 3995 3995Subtotal 143600

CalefaccionMaterial Cantidad Precio unidad Precio total

M3 hormigon armado 20 1400 28000Espuma de polietileno 20mm 1mx20m 10 850 8500Tubo pex reticulado 20mm 400m 3960 3 11880Colector plastico premontado con valvulas y termometros 3999 2 7998

Tanque de agua 1500 lts 3995 1 3995Caños PVC 1,5" 10m 4 267 1068Codos PVC 1,5" 4 4 16Subtotal 61457

Tanque australianoMaterial Cantidad Precio unidad Precio total

Chapa galvanizada 1,25m x 3,05 1280 6 7680Funda tanque australiano 3500 1 3500Subtotal 11180

Pileta municipalMaterial Cantidad Precio unidad Precio total

Carpa estrucural polietileno y lona 1 350000 350000Valvula solenoide 1 1199 1199M3 hormigon armado 15 1400 21000Espuma de polietileno 20mm 1mx20m 3 850 2550Tubo pex reticulado 20mm 400m 1 3960 3960Colector plastico premontado con valvulas y termometros 1 3999 3999

Tanque de agua 1500 lts 1 3995 3995Subtotal 386703Total 602940




Conclusión del marco legal

El Código de Aguas Provincial, que crea la Autoridad del Agua, es el órgano de con-trol de este tipo de proyecto. El código permite el proyecto, además que debe ser autorizado, concesionado y fiscali-zado técnicamente por la Autoridad del Agua. Asimismo es necesaria la inscrip-ción en el BUDURH.

CONCLUSIÓN

Desde el punto de vista del uso de los re-cursos hídricos de este tipo, Bahía Blanca posee un enorme potencial para su apro-vechamiento ya que se encuentra en una zona privilegiada. El numeroso listado de pozos surgentes, permite encarar una variedad de emprendimientos basados en el aprovechamiento de un recurso que hoy no se está utilizando.

Si bien en el pasado la utilización de los surgentes fue descartada en función del aprovechamiento de otras fuentes de agua potable para el consumo humano, la nueva realidad energética de nuestro país en particular y del mundo en gene-ral, ponen de manifiesto la necesidad de explorar el uso de fuentes alternativas de energía.

Por otra parte resulta paradójico que existiendo una fuente de agua caliente gratuita y potable, parte de la comunidad cercana carezca de servicios básicos que podrían proveerse a partir del aprovecha-miento de este tipo de fuentes.

Más allá de las particularidades de este anteproyecto y de la realidad puntual que busca atender, el mismo podría dar paso a un estudio integral del aprovechamiento del recurso geotérmico en Bahía Blanca, no sólo en este barrio en particular sino en otras zonas de la ciudad.

ANEXO

Cálculo de suministro de caudales

Caudal para calefacción del predio Club Libertad

Los condicionantes que han de conside-rarse previamente al cálculo son:

• ta. - Temperaturas de diseño del am-biente: de 18 a 24º C.

• ΔT. - Tida - Tretorno del agua de los cir-cuitos: de 5 a 10º C.

• f. - Flujo calorífico aportado a los inte-riores: de 50 kcal/m³

• tp. - Temperaturas máximas recomen-dables de la superficie.

En nuestro caso:

Volumen a climatizar= 500 m³

ta = 20° C

ΔT =7º C

Q = 25.000 kcal/m³

tp = 25º C

Cañerías = 20 x 2 mm

Q = G x Cp x ΔT

G = Caudal

3.500 l/h es el caudal necesario para la calefacción.

Caudal para pileta

A tener en cuenta:

• Volumen de la pileta = 550 m³

• Porcentaje de agua a recircular para mantener la temperatura del agua = 5%

• Tiempo para recircular = 4 h

500 x 0.05 = 6.87 m³/h ≈ 7 m³/h4hs

7 m³/h es el caudal necesario para la pileta.

Pérdidas en cañerías

Tramo bomba – A

Tramo A – calefacciónG = 25000 = 3.500 kg/h = 3.500 l/h1 x 7

Leq = 3 x 0,21 + 0,4 + 2 x 8,5 + 2,4 = 115.3 m0.009

Le =Σκ

. df

Leq = 2 x 8.5 + 0.4 + 4 0.21 x 0.02554 = 42.32 m0.009

Leq =Σκ

. df

Leq = 0.00277 = 1.77 m/sπ x 0.05082

4

V =Q

A

Leq = 0.00009 = 0.286 m/sπ x 0.022

4

V =Q

A

V =0.000972

= 1.91 m/s0.000506

V=Q

A

HL= 0.009 x (545 + 115.3) x 7702

= 18.69 m0.0508 x 2 x 9.8

HL= f x (L + Leq) x v2

d x 2g

HL=0.011 x (150 + 42.32) x 1.912

= 15.5 m0.0254 x 2 x 9.8

HL= fx (L + Leq) xv2

d x 2g

Pérdida de carga total

Tramo serpentín del suelo radiante

HL = 0.012 x120 x 0.2862

= 0.30 m0.02 x 2 x 9.8

HL = f x 1 x v2

d x 2g

HL Total = 18.69+15.5+0.30+4= 38.5 m

Siendo:

Q = Caudal (m³/s)

F = Coeficiente de fricción

A = Área




Argentina. Ministerio de Infraestructura y Ser-vicios Públicos. Autoridad del Agua. http://www.ada.gba.gov.ar/institucional/bh.php

Asociación Geológica Argentina.

Carrica, Jorge (1998). Hidrogeología de la cuen-ca del Arroyo Napostá Grande, Provincia de Buenos Aires. (Tesis de Doctorado). Univer-sidad Nacional del Sur.

Código Civil y Comercial de la Nación.

Gentile, Sebastián O. Cañerías para instalacio-nes industriales.

Holman, J. P. Transferencia de calor (4a ed.).

Noseda, Paula. El rol del derecho ambiental: Pasado, presente y futuro de la gestión del agua en la República Argentina. Pontificia

N = 10 x 38.5 x 1000 = 2.03 cv = 2 hp75 x 0.7 x 3600

N = Q x HLT o tal x ρ75 x η x3600

Si bien la potencia resulta 2 hp para lograr la presión necesaria utilizaremos una de 6 hp

Aislación de cañerías

Along1 =2 π x (0.0061) x 950

= 280In (0.0508/0.0447)

Along =2 π x (re - ri)

In (re

)ri

Along2 =2 π x (0.003) x 945

= 359.1In (0.0708/0.0508)

Q = ΔT

(re - ri

+re - ri

)kcaño x Along1 kaislante x Along2

Q = 60 = 25890.9 Kcal/h(

0.0061 +

0.02)0.03 x 280 0.035 x 359.1

Q = G x ρFluido x CP x (Tent-Tsal)

25890.9 = 10 x 1000 x 1 x (ΔT)

ΔT = 2.5º C

2.5º C es la variación que va a tener la temperatura del agua desde la entrada hasta la salida en un recorrido de 950 m. Es coincidente con las mediciones que realizó el dueño del “Vivero Vanoli” en sus instalaciones, quien nos mencionó que la temperatura caía 1º C cada 300 m.

Siendo:

Q = Calor (kcal/h)

re = Radio externo

ri = Radio interno

Δx = Espesor del aislante

Along = Área longitudinal

l = largo de la cañería

Tent = Temperatura de entrada al caño

Tsal = Temperatura de salida al caño

ΔT = Diferencia de temperatura entre el interior y exterior del caño


Universidad Católica Argentina. Convenio marco UCA-CONICET.

http://www.uca.edu.ar/uca/common/grupo72/files/Pasado-_Presente_Futuro_Agua_en_Argentina.pdf

Potter, Merle C. y Wiggert, David C. (2002). Mecánica de Fluidos (3a ed.).

Roca Suárez, Manuel. Calefacción suelos radiantes.

Sebastián Noguera, Jordi. Climatización de una piscina cubierta mediante la combinación de energía solar térmica, geotermia y caldera de apoyo de biomasa.

Universidad Nacional del Sur. Pozo Surgente Acuífero de Agua Profunda.

V = Velocidad

HL = Pérdidas (m c a)

D = Diámetro de la cañería

L = Largo de la cañería

Leq = Largo equivalente

Potencia de la bomba

http://www.ada.gba.gov.ar/institucional/bh.php

http://www.ada.gba.gov.ar/institucional/bh.php

https://es.wikipedia.org/wiki/%CE%A1





La demanda eléctrica es la de ma-yor crecimiento en Argentina, su-perando el 3% anual. La capacidad

eléctrica instalada es algo mayor a los 30 gigawatts (GW). Así, para sostener la demanda actual, cada año deberíamos construir centrales que generen 1 GW.

En este trabajo exploramos la posibilidad de generar un ahorro de energía equiva-lente a través de un programa de canje de lámparas, similar al realizado en el pa-sado reciente por la Secretaría de Ener-gía de la Nación, pero esta vez usando lámparas LED.

AUTORA Leila Mora Iannelli

ORIENTADOR Salvador Gil Universidad Nacional de San Martín

CÓMO GENERAR UNA CENTRAL ELÉCTRICA DE 1 GIGA NEGAWATT DE BAJO COSTO, USANDO LÁMPARAS LED

La diferencia es que, aprovechando la drástica caída en el precio de este tipo de luminarias, se podría lograr un ahorro de 1 GW en las horas pico, a un costo de unos 70 millones de dólares, que se amortiza-rían en menos de un año con el ahorro de electricidad importada.

Esta inversión es considerablemente infe-rior a casi cualquier alternativa de gene-ración convencional y reduciría de forma significativa las emisiones de CO2. Su im-plementación es relativamente simple y con resultados que pueden lograrse en pocos meses.


CÓMO GENERAR UNA CENTRAL ELÉCTRICA DE 1 GIGA NEGAWATT DE BAJO

COSTO, USANDO LÁMPARAS LED


INTRODUCCIÓN

La iluminación representa casi el 20% del consumo eléctrico mundial y genera cerca del 6% de los gases de efecto in-vernadero (GEI) en todo el mundo.(1) En Argentina, representa aproximadamente el 30% del consumo eléctrico residen-cial.(2) El consumo de energía eléctrica a nivel nacional se espera que se duplique en los próximos 12 a 15 años.

Las lámparas LED (Light-Emitting Diode) son componentes electrónicos de esta-do sólido de gran eficiencia. Las mismas consumen 90% menos de energía que las lámparas incandescentes para pro-ducir la misma cantidad de luz. Además poseen una mayor vida útil, del orden de unas 50.000 h. Hay muchas otras ven-tajas de las lámparas LED respecto a las incandescentes halógenas o a las lám-paras fluorescentes compactas (LFC), conocidas coloquialmente como lám-paras de bajo consumo. Consumen me-nos energía, duran más, se encienden y apagan instantáneamente y pueden ser utilizadas con reguladores de intensidad y de movimiento.

Desde el punto de vista ambiental, las LED no contienen mercurio y la cantidad de plomo en las soldaduras se puede reducir considerablemente. Ésto no es así con las LFC que tienen una pequeña cantidad de mercurio. Si se descartan en lugares es-peciales, como recomienda la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos

(EPA), pueden no ser un problema serio.(3) Pero sin las medidas precautorias el impac-to medioambiental es un riesgo a tener en cuenta en nuestro país.

Otro problema son las emisiones de GEI que contribuyen al cambio climático glo-bal. El 77% de las emisiones antropogéni-cas mundiales de GEI provienen del dióxi-do de carbono. La producción de energía eléctrica aporta el 25% de las emisiones a nivel mundial.(4) En el año 2013, 64,1% de la electricidad en el país provino de combustibles fósiles (gas natural, fuel oil y gas oil), los que son utilizados en las centrales térmicas que emiten dióxido de carbono que es el principal GEI. Además, debido a la escasez de gas las centrales eléctricas e industriales deben recurrir a combustibles más caros y más “sucios” como el fuel oil, lo cual genera aún mayor emisión de GEI.

Otra dificultad es el importante retraso tarifario,(5) que hace que tanto la produc-ción de energía eléctrica como su trans-porte y distribución estén en un estado altamente frágil y precario. Esta situa-ción se manifiesta en cortes frecuentes en días de mucho calor o frío intenso y cuando hay baja disponibilidad de energía hidroeléctrica.

Por todos estos motivos, resulta intere-sante analizar el impacto que puede traer el uso de lámparas más eficientes en Ar-gentina, con el objeto de reducir la de-manda de energía eléctrica, proveer ser-vicios energéticos a menor costo, mitigar

la emisión de GEI y preservar los recursos no renovables.

DESARROLLO

Eficiencia energética y el ahorro potencial de energía en iluminación

La eficiencia energética consiste en usar la menor cantidad de energía para obte-ner el mismo nivel de servicio energéti-co.(6,7) El ahorro potencial es la cantidad de energía que se podría dejar de usar a través de la implementación de políticas y programas de eficiencia energética.(8)

Para estimar estos ahorros es necesa-rio desarrollar modelos de consumo que permitan recrear distintos escenarios. Un escenario energético es un modelo basado en supuestos y datos empíricos, que permite estimar la evolución de la demanda de energía en el futuro.(9)

Se confeccionan dos escenarios ener-géticos para la Argentina: el Escenario Base (BAU) y el Escenario Eficiente (EE). El Escenario Base o Escenario Business As Usual (BAU) se caracteriza por la au-sencia de intervención para promover inversiones adicionales en eficiencia energética. El Escenario Eficiente incor-pora alternativas tecnológicas de mayor eficiencia energética y por ende requiere una menor cantidad de energía para pro-ducir la misma cantidad de luz.

En este trabajo se considerará a las lám-paras LED como la alternativa tecnológi-ca a incorporar en el Escenario Eficiente.

El ahorro potencial de energía en ilumina-ción en el año horizonte n es la diferencia entre el consumo de energía para ilumi-nación entre los dos escenarios energé-ticos mencionados previamente, estima-dos para el año n:

S(n) = C(n)Escenario Base – C(n)Escenario Eficiente (1)

donde, S(n) es el ahorro potencial de energía en iluminación en el año n; C(n)Escenario Base es el consumo de energía en iluminación estimado para el año n del Escenario Base (BAU) y C(n)Escenario Eficiente es el consumo de energía en iluminación esti-mado para el año n del Escenario Eficiente. Nos limitaremos únicamente al potencial ahorro del sector residencial argentino.

Consumo de energía para iluminación residencial

Designamos al flujo luminoso como una medida de la “cantidad” total de luz vi-sible emitida por una fuente de luz, cuya magnitud física se mide en lúmenes (lm). La iluminación utilizada en una hora la medimos en lm-h o algún múltiplo y la energía eléctrica consumida la medimos en kWh o algún múltiplo. En un escena-rio energético determinado, el consumo de energía para iluminación residencial en un año n (C(n)) puede expresarse como la razón entre la demanda total de ilumi-nación del sector residencial en el año n (D(n)) y la eficiencia promedio (F(n)) con la que se convierte la energía eléctrica en luz en ese año,





C(n) = D(n) = T(n) ∙ d (n) ∙ F(n) F(n)

En esta ecuación: C(n) es el consumo de energía para iluminación residencial para el año n expresado en gigawatt hora (GWh); D(n) es la demanda total de ilumi-nación del sector residencial expresado en giga lúmenes-horas al año (GLm-h/año); F(n) es la eficacia luminosa pro-medio en el año n, en lúmenes por watt (lm/W). La demanda D(n) se puede ex-presar como el producto de T(n), la canti-dad de usuarios residenciales en el año n, y d(n), la demanda media de iluminación por usuario en ese año, expresado en miles de lumen-horas por usuario en el año (kLum-h/usuario.año).

El presente tiene como objetivo esti-mar los potenciales ahorros que podrían lograrse hasta el año 2020 con un uso más amplio de lámparas LED en el sector residencial argentino. Se estimarán los consumos de energía en iluminación del Escenario Base y del Escenario Eficiente para el año 2020.

Este horizonte de tiempo es suficiente-mente extenso para introducir modifica-ciones en el sistema de iluminación, pero no demasiado grande, para convertirse en obsoleto ante la aparición de nuevos pro-ductos. Las incertezas en las predicciones se hacen mayores a medida que aumenta el período de tiempo futuro que se analiza.

A continuación se discutirán cada una de las variables empleadas en la expresión

(2) y cómo puede modelarse su evolución en cada uno de los escenarios propuestos.

Cantidad de usuarios residenciales: T(n)

Un modo de estimar la evolución de la cantidad de usuarios residenciales en Argentina, es analizando si existe una de-pendencia estadística significativa entre esta variable con respecto al número de habitantes que hubo en cada año.

Para este análisis se utilizaron las cifras de los números de usuarios y de habitan-tes desde el año 1976 al 2011. Al graficar el logaritmo del número de usuarios en comparación con el logaritmo del núme-ro de habitantes del país, se observa que la relación entre las dos variables es lineal (Gráfico 1). Los resultados de la regresión indican que las variaciones de la primera variable son explicadas en gran medida (aproximadamente el 99%) por los cam-bios de la segunda. La elasticidad del nú-mero de usuarios respecto a la cantidad de habitantes de la población es de casi 1,73, lo que sugiere que si el número de ha-bitantes aumenta en un 1% en promedio, el número de usuarios se incrementa en casi un 1,73%. La elasticidad es significativa to-mando un nivel de confianza del 99%.

Analizando la tendencia de los datos de población desde el año 1976 al 2011, se observa que el incremento de nuevos habitantes ha sido aproximadamente de 400 mil habitantes promedio por año, equivalente a una tasa de crecimiento anual cercana al 1,25%. (Gráfico 2)

(2)

GRÁFICO 2 / Durante el período 1976 al 2011 el incremento de la población ha sido aproximadamente de 400 mil habitantes promedio por año, equivalente a una tasa de crecimiento anual cercana al 1,25% (línea naranja continua). Fuente de los datos: Banco Mundial, año 2010.

41

39

37

35

33

31

29

27

25

Pobl

ació

n (m

il)Año

Población en Argentina

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

1.25%

Población = -794.96 + 0.415t(8.74E-45) (2.11E-45)

R2 = 0.9974

GRÁFICO 1 / Relación entre el número de usuarios y el número de habitantes de la población Argentina. Datos correspondientes al período 1976 al 2011. Fuente de los datos: Fundación de Investigaciones Económicas

2.55

2.45

2.35

2.25

2.15

2.05

1.95

1.85

1.75

1.65

Ln (u

suar

ios)

Ln (población)

Relación entre el número de usuarios y la población

3.26 3.36 3.46 3.56 3.66

Ln (usuarios) = 3.9795 + 1.7386 Ln (población)(2.23E-30)) (1.22E-36))

R2 = 0.9913





Para extrapolar el crecimiento del núme-ro de usuarios desde el año 2012 al 2020, supondremos que la tendencia anterior y la elasticidad del número de usuarios respecto a la cantidad de habitantes de la población, se mantienen contantes du-rante dicho periodo. Es decir que la tasa de crecimiento de nuevos usuarios será de 2% anual entre esos años. Por lo tanto en el 2020 habrá unos 45 millones de ha-bitantes en Argentina y unos 14 millones y medio de usuarios.

Eficacia luminosa: F(n)

La eficacia luminosa es la eficiencia con la que se convierte la energía eléctrica en luz. Se expresa en lumen (potencia lu-minosa emitida por la fuente) y por watt (potencia eléctrica). A mayor eficacia lu-minosa de una lámpara, menor es la can-tidad de energía requerida para producir una cantidad de luz. Ésta es la variable clave para diferenciar un Escenario Base de un Escenario Eficiente.

Lo que distingue a cada uno de estos es-cenarios es su composición de los distintos tipos de lámparas en el stock total y cómo esa estructura se va modificando a través del tiempo. Las principales características de los artefactos de iluminación que exis-ten en el mercado argentino para ilumina-ción residencial se resumen en la Tabla 1.

En los últimos tiempos se han imple-mentado políticas de eficiencia energé-tica que han afectado la participación de los distintos tipos de lámparas en el sec-tor residencial de la Argentina. Las más relevantes:

Plan Canje de Lámparas

Desde el año 2008 hasta fines de 2010 el gobierno nacional llevó a cabo un progra-ma de recambio de lámparas incandes-centes por LFC en todas las viviendas del territorio nacional. Se entregaron de forma gratuita 25 millones de LFC para reempla-zar un número equivalente de lámparas incandescentes de igual flujo luminoso. (10)

Programa de Etiquetado de Eficiencia Energética

A partir del año 2008 se implementó un programa de etiquetado(14) que suminis-tra información comparable de eficiencia energética de los distintos equipos para orientar la elección de los consumidores.

Ley de prohibición de importación y comercialización de lámparas incandescentes

En diciembre del 2010 entró en vigencia la ley que prohíbe “la importación y comer-cialización de lámparas incandescentes de uso residencial general en todo el territorio de la República Argentina”.(15) Quedaron ex-ceptuadas las lámparas incandescentes de potencia igual o menor a 25 W, y cuya ten-sión nominal es igual o menor a 50 voltios.

Análisis de la composición del stock total de lámparas en uso

Actualmente no hay datos precisos acerca de la distribución del stock total de lámpa-ras en el sector residencial argentino, pero estudios previos pueden servir para inferir el stock de lámparas, a partir del año 2013.

Inferencia de la composición del stock después del año 2013

Stock total de lámparas

Según el relevamiento del programa in-ternacional para promover la iluminación eficiente, ELI (Efficient Lighting Initiative)

realizado en el año 2000,(16) a partir de una muestra de 800 residencias de las mayores ciudades del país, había unas 14,7 lámparas por hogar en promedio en la Argentina.

Sin embargo, dado que esta muestra no incluyó a viviendas de bajo nivel socio-económico ni pueblos chicos, otros es-tudios señalan que este número proba-blemente haya sido de 13,7 lámparas por hogar. Consideraremos este último nú-mero en nuestro trabajo para poder ob-tener una cifra estimativa de la cantidad total de lámparas que había en el sector residencial argentino.

Dado que en el año 2000 había cerca de 9,7 millones de usuarios, se deduce que la totalidad del stock de lámparas era de más de 132 millones de unidades. Para po-der simular el crecimiento del stock total a partir del año 2000, asumiremos que éste crece a una tasa del 2% anual, equivalente a la tasa de crecimiento anual del número de usuarios residenciales que habíamos estimado en la sección anterior.

Stock total de lámparas incandescentes

Según la Cámara Argentina de Industrias Electrónicas, Electromecánicas y Lumi-notécnicas (CADIEEL)(17) en el año 2010 alrededor del 70% de la iluminación de los hogares aún seguía proviniendo de las lámparas incandescentes.

La vida media en años de una lámpara es la cantidad de años requeridos para

TABLA 1 / EFICACIA LUMINOSA Y VIDA ÚTIL DE LOS DISTINTOS TIPOS DE LÁMPARAS

FUENTE DE LOS DATOS: U.S. DEPARTMENT OF ENERGY; INTERNATIONAL ENERGY AGENCY;(11) SECRETARÍA DE ENERGÍA DE LA REPÚBLICA ARGENTINA(12) Y CÁMARA ARGENTINA DE INDUSTRIAS ELECTRÓNICAS, ELECTROMECÁNICAS Y LUMINOTÉCNICAS (CADIEEL).(13)

Tipo de lámpara Eficacia luminosa Vida útil

Incandescente 15 lm/W 1.000 h

Halógena (dicroica) 22 lm/W 2.000 h

Tubos fluorescentes 90 lm/W 8.000-10.000 h

LFC 65 lm/W 6.000 h

LED 100 lm/W 50.000 h





que la mitad de una determinada pobla-ción de lámparas desaparezca. Tenien-do en cuenta que la vida útil de un foco incandescente es cercana a las 1.000 horas y que su uso diario es de aproxi-madamente 2 horas, su duración o vida media es T1/2=500 días. En un número n de días, la fracción que sobrevive es f=2^(-n/ T1/2). Por lo tanto en un año (n=365) la fracción que sobrevive es f=2^(-365/500)=0,6, o sea que en un año cae alrededor del 40% del stock to-tal de este tipo de lámparas.

Dado que a partir del 2011 entró en vi-gencia la ley de prohibición de lámparas incandescentes, el stock total de las lam-parillas convencionales se vio afectado por dos efectos.

El primero de ellos es la disminución anual del 40% del stock total de aquellas uni-dades que dejan de funcionar. El segundo efecto es la reposición de lámparas in-candescentes de baja potencia que la ley de prohibición exime, y el aumento de la demanda de las bombillas halógenas.

El incremento de estas últimas se debe principalmente a su parecido con las lámparas incandescentes tradicionales y por tener un menor costo inicial al resto de las demás lámparas disponibles en el mercado. Por estos motivos, se tomará como supuesto que al menos un 35% del stock total seguirá conformado por dis-positivos de tipo incandescente hasta el año 2020.

Stock total de tubos fluorescentes, LFC, dicroicas y LED

No se cuenta con datos confiables acer-ca del stock total del resto de las demás lámparas respecto al año 2010. No obs-tante existen una serie de estudios que dan idea de cuál podría haber sido su gra-do de participación.

Uno de ellos es “Iluminación Eficiente en el Sector Residencial Argentino”,(18) a partir de una encuesta en 17 viviendas de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires y el Gran Buenos Aires en 2008. De este estudio se obtuvo que el 14% del stock muestral estaba compuesto por tubos fluorescentes, 22% por LFC, 54% por lámparas incandescente, casi el 2% por LED, 7% por lámparas dicroicas y el 1% restante por otro tipo de lámparas.

El segundo relevamiento a mencionar es el realizado por el programa ELI en el año 2000. La ventaja que posee sobre el anterior es que los resultados fueron ob-tenidos a partir de una muestra de 800 residencias de las mayores ciudades del país. Cabe destacar que estos resulta-dos continúan siendo citados por otros trabajos más actuales.(19) Este estudio no incluyó viviendas de bajo nivel socio-económico ni pueblos chicos. Los resul-tados obtenidos fueron que de un total de 11.700 lámparas auditadas, el 81% corres-pondían a lámparas incandescentes, 10% a tubos fluorescentes, 5% a LFC, 3% a lámparas dicroicas y el 1% restante a otro tipo de lámparas.

El tercer informe a señalar es el “Proyec-to de Eficiencia Energética en la República Argentina”.(20) A partir de los datos del re-levamiento de iluminación residencial del programa ELI del año 2000 y otras suposi-ciones, este informe extrapoló la evolución de la distribución de los distintos tipos de lámparas hasta el año 2025. Los resulta-dos de esta investigación se resumen en la Tabla 2, se prevé un leve decrecimiento de la participación de los tubos fluorescentes pasando del 7% en el 2010 al 4% en el 2025.

Este decrecimiento se debe a que las lám-paras LFC poseen una mejor calidad de luz y que no requieren instalaciones es-peciales en las viviendas al igual que los tubos que utilizan reactancias, artefac-tos más grandes y costosos, etc. Por otro lado, se estima que las participaciones de las lámparas dicroicas y de otros tipos de lámparas permanecerán constantes en este período al 3% y 1%, respectivamente.

Es importante señalar que al realizarse estas proyecciones no se tuvieron en cuanta la ley de prohibición de lámparas

incandescentes del año 2010, ni el Plan Canje de las 25 millones de lámparas LFC que llevó a cabo el Gobierno Nacional, por lo tanto no se tendrán en cuenta las es-timaciones realizadas sobre la evolución de las participaciones de las lámparas incandescentes y LFC durante el período 2011-2020, pero sí el resto de las otras.

En este trabajo se asumirá que en el año 2010 el stock total de lámparas estaba constituido en un 70% por lámparas in-candescentes, como lo señala la nota de CADIEEL. De los estudios del programa ELI y del “Proyecto de Eficiencia Energé-tica” supondremos que las participacio-nes de los tubos fluorescentes, las lám-paras dicroicas y otro tipo de lámparas, serán durante el período 2010 - 2020 de 10%, 3% y un 1%, respectivamente.

Finalmente como las ventas de lámparas LED no llegaban al 1% en 2010, presumi-remos que su participación era del 0,4% en el stock total, y por diferencia deduci-mos que las lámparas LFC representaban el 15,6% del total.

TABLA 2 / EVOLUCIÓN DE LAS PARTICIPACIONES DE LOS DISTINTOS TIPOS DE LÁMPARAS DEL SECTOR RESIDENCIAL EN EL TIEMPO

FUENTE DE LOS DATOS: LUTZ, W., DUTT, G., MCNEIL, M. Y TANIDES C. (2008). PROYECTO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA REPÚBLICA ARGENTINA

Año 2000 2005 2010 2015 2020 2025

Participación

de los distintos

tipos de

lámparas

LFC 5% 18% 24% 25% 26% 27%

Incandescentes 81% 68% 65% 65% 65% 65%

Tubos fluorescentes 10% 10% 7% 6% 5% 4%

Dicroicas 3% 3% 3% 3% 3% 3%

Otras 1% 1% 1% 1% 1% 1%





Evolución de las participaciones – Escenario BAU

Inferencia de la composición del stock para el año base 2013

Con la distribución de los distintos tipos de lámparas para el año 2010 y los su-puestos previamente expuestos, se in-fiere que para el año 2013 la totalidad del stock de lámparas estaba conformado en un 49% por lámparas de tipo incan-descente (14% por las tradicionales y un 35% por halógenas), 36,5% por lám-paras LFC, 10% por tubos fluorescen-tes, un 3% por lámparas dicroicas, 0,5% por lámparas LED y un 1% por otro tipo de lámparas.

Tomando las participaciones de los dis-tintos grupos de lámparas del año 2013

como las ponderaciones de sus respec-tivas eficacias luminosas, se obtiene una eficacia promedio del sistema de ilumina-ción residencial de 44 Lm/W.

Escenario base o Business As Usual (BAU)

Este escenario refleja la evolución del sistema manteniendo sus características usuales. Para poder extrapolar la compo-sición del stock total de lámparas a través del tiempo, es necesario incorporar en este modelo aquellas medidas de eficien-cia energética que fueron implementadas previamente a 2013. Luego de dicho año base habrá ausencia de intervención para

promover inversiones adicionales en efi-ciencia energética.

Si bien las ventas de lámparas LED han aumentado en los últimos 2 años,(21) este tipo de lámparas todavía tiene un grado de aceptación muy inferior al resto de las demás en los hogares de la Argentina. Ésto se debe principalmente a que tienen un costo inicial mayor.

Por otro lado se estima que el uso resi-dencial de LFC aumentará en los próxi-mos años, mientras que el de lámparas incandescentes se mantendrá constante en unas 75 millones de unidades si no se implementa un plan de cambio. Las lám-paras LFC en ese período tienen un nú-mero similar.

De no haber medidas adicionales de uso eficiente de la energía, se proyecta que en el año 2020 del Escenario BAU, la com-posición del stock total de lámparas es-tará conformado en un 35% de lámparas incandescentes halógenas, un 47% por lámparas LFC, 10% por tubos fluorescen-tes, 3% por lámparas dicroicas, 4% por lámparas LED y un 1% por otro tipo de lámparas. (Gráfico 3)

De este modo se obtiene que para el año 2020 del Escenario BAU, la eficacia lumi-nosa promedio alcanzaría alrededor de los 52 lm/W, es decir que habrá una me-jora del 18% en eficacia promedio, res-pecto de la situación del año 2013. A 2015, podemos decir que el parque de lámparas en uso residencial es de unas 75 millones

de lámparas incandescentes halógenas y un número similar de LFC.

Escenario eficiente

Una política energética proactiva que tu-viera como meta que el 25% del stock to-tal de lámparas en los hogares estuviera compuesto por lámparas LED para el año 2020, generaría cambios significativos en eficacia del sistema de iluminación resi-dencial argentino.

Una manera posible de lograrlo podría ser a través de un nuevo plan canje, que invo-lucre aquellos sectores sociales que toda-vía siguen utilizando fuentes de luz incan-descentes y que tienen dificultades para afrontar el costo inicial de lámparas LED.

Otra alternativa podría consistir en el fi-nanciamiento para los usuarios, a varios años, de un número determinado de lám-paras LED a cobrarse a través de la fac-turación. De este modo, se disminuirían los riesgos de financiación y se facilitaría a los usuarios el costo inicial de las lám-paras. Dada la larga vida útil de los dis-positivos LED (aproximadamente 15 a 20 años), (22) el Gobierno Nacional no debería preocuparse por varios años de la repo-sición de aquellas unidades que dejan de funcionar, al mismo tiempo que le signi-ficaría un ahorro en subsidios, gastos de importación e infraestructura.

A la vez, debería complementarse con un programa de etiquetado actualizado, que califique en la escala de eficiencia con la

GRÁFICO 3 / Evolución de las participaciones de los distintos tipos de lámparas del sector residencial en el escenario BAU a través del tiempo. Fuente de los datos: Elaboración propia. El número de lámparas incandescentes halógenas entre 2015 a 2020 es del orden de 75 millones de unidades. Las lámparas LFC en ese período tienen un número similar.

1.000

900

800

700

600

500

400

300

200

100

0

120

100

80

60

40

20

0

Stoc

k La

mpa

ras

(mill

ones

)

Efic

acia

pro

met

ido

(Lm

/W)

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2019 2020

Tubos fluores

Dicroica Otro tipo

LFCLED

Eficaciapromedio

Incandecentes(halógenas)

Año





letra “A” a las lámparas LED y con la letra “B” a las lámparas LFC. El etiquetado ac-tual en Argentina no incluye lámparas LED.

Conjuntamente, podría agregarse infor-mación adicional al etiquetado acerca de los costos totales que implica el uso de cada lámpara, considerando el costo ini-cial de su adquisición y también el de la energía eléctrica requerida a lo largo de su vida útil.

De este modo, se proveería a los consu-midores información adecuada acerca de

cuánto dinero se puede ahorrar en la cuen-ta de luz y en cuánto tiempo dicha diferen-cia les permitiría recuperar la inversión. Con esta última medida, los dispositivos LED podrían ganar terreno en las ventas sobre el resto de las demás lámparas.

En el Gráfico 4 se presenta a modo de ejemplo un tipo de complemento al eti-quetado que podría ser implementado para dar información específica, simple y directa a los consumidores en el momen-to que toman la decisión de su compra.

En la Gráfico 4 se tomaron los costos ac-tuales de mercado de las lámparas: in-candescente halógena ($ 19 ~ USD 2), LFC ($ 57 ~ USD 6) y LED ($ 95 ~ USD 10). Si bien el costo inicial de las incandescentes halógenas es menor que las tres alterna-tivas, el costo total a lo largo de 50.000 horas es más de 6 veces mayor que el de la lámparas LED.

Si se lograra que para el año 2020 la to-talidad del stock de lámparas en uso es-tuviera conformado en un 20% por lám-paras incandescentes halógenas, un 41% por LFC, 10% por tubos fluorescentes, 3% por lámparas dicroicas, 25% por LED y un 1% por otro tipo de lámparas, la eficacia promedio del sistema de iluminación re-sidencial alcanzaría los 66 lm/W.

Ésto implicaría una mejora de 50% en la eficacia promedio respecto a la situación del año 2013. En otras palabras, para el año 2020 se requeriría casi un 26 % me-nos de energía para producir la misma cantidad de luz que la del escenario BAU (Gráfico 5).

Demanda media de iluminación por usuario: d(n)

Dada la poca disponibilidad de datos, en este trabajo asumiremos condiciones de homogeneidad entre los agentes, con el fin de obtener una aproximación de la de-manda media de iluminación por usuario, que es la cantidad de luz artificial reque-rida en el año por una vivienda prome-

GRÁFICO 4 / Esquema ilustrativo de cómo se podría informar mejor a los usuarios de las ventajas económicas de usar lámparas LED. Ambos gráficos contienen la misma información. Fuente de los datos: Elaboración propia. Se tomó como costo medio de kWh, 0,10 USD, que es el costo medio del kWh residencial en Córdoba o Santa Fe.

GRÁFICO 5 / Evolución de las participaciones de los distintos tipos de lámparas del sector residencial en el Escenario eficiente a través del tiempo. Fuentes de los datos: Elaboración propia.

Evolución de las participaciones – Escenario eficiente1.000

900

800

700

600

500

400

300

200

100

0

120

100

80

60

40

20

0

Stoc

k La

mpa

ras

(mill

ones

)

Efic

acia

pro

met

ido

(Lm

/W)

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2019 2020

Tubos fluores

Dicroica Otro tipo

500

400

300

200

100

0LED CFL Incandescente

LED (60USD) CFL (100 USD) Incandescente (383 USD)

Lampara

Lampara LamparaLampara

Energía EnergíaEnergía

Cost

o (U

$S)

Costo del kWh (USD) = 0,1

Energía

LFC

Incandecentes(halógenas)

LED

Eficaciapromedio

17% 30%22%

83% 70%

78%

Año





Consumos de energía para iluminación residencial10,000

9,000

8,000

7,000

6,000

5,000

4,000

3,000

2,000

1,000

0

8,000

7,000

6,000

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Wh)

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dio. Esta cantidad se expresa en miles de lumen-horas por usuario al año (klm-h/usuario-año).

En el año 2010 el consumo eléctrico re-sidencial total fue más de 33 TWh, don-de la iluminación representó un 28% (23) de su uso final, es decir unos 9.200 GWh. Considerando que la eficacia esti-mada del sistema de iluminación era de 31 lm/W y que habían más de 12 millones de viviendas electrificadas, se obtiene que la demanda total de iluminación de ese año fue cercana a los 290 Tlm-h/año. En otros términos, la demanda media de iluminación por usuario fue de unos 23 Mlm-h/usuario.año.

El consumo específico residencial (con-sumo eléctrico por usuario residencial)

ha venido creciendo a una tasa anual del 2,4% en las últimas décadas (Gráfico 6). Este crecimiento corresponde a todas las componentes del consumo, incluyendo el consumo para iluminación.

Dado que desde el año 1976 al 2000 la iluminación se realizó esencialmente con fuentes de luz incandescentes y en menor medida fluorescentes, se puede considerar que la eficiencia del sistema de iluminación argentino no tuvo mayo-res alteraciones en este período. Por lo tanto, el crecimiento del consumo refleja también el crecimiento en lúmenes-hora requeridos al año por habitante.

Asumiremos que el crecimiento de la de-manda de iluminación histórica en las úl-timas tres décadas ha sido de 2,4% anual

y supondremos que se mantendrá inva-riable para la década presente en los dos escenarios energéticos formulados. Es interesante destacar que otras fuentes como el “Proyecto de Eficiencia Energé-tica en la República Argentina” y el infor-me “Light´s Labour´s Lost” de la Inter-national Energy Agency (IEA) proponen tasas de crecimiento similares para la demanda de luz.

Ahorro potencial de energía en iluminación: S(n)

A partir de las estimaciones realizadas sobre la evolución de la cantidad de usua-

rios residenciales, eficacias luminosas promedio de los dos escenarios y la de-manda media de iluminación por usuario, se obtienen los consumos de energía en iluminación de los Escenarios BAU y Efi-ciente para cado uno de los años del pe-ríodo 2013-2020. (Gráfico 7)

Dado que antes del año base 2013 se ha-bían realizado los programas de eficiencia energética junto con la sanción de la ley de prohibición de lámparas incandes-centes, supondremos que el consumo en iluminación del año 2013 es más bajo que del año 2010. Este supuesto implica que toda la suba del consumo de electricidad

GRÁFICO 6 / Durante el período de 1976 a 2010 el consumo específico (línea roja) creció a una tasa anual de 2,4%. Fuente de los datos: Secretaría de Energía de la República Argentina y libro “Dos siglos de economía Argentina 1810-2010” de Ferreres, O. J.

GRÁFICO 7 / Consumos estimados de energía para iluminación residencial de los Escenarios BAU (línea roja continua) y Eficiente (línea verde continua) en el período 2013-2020. La línea azul representa el ahorro eléctrico acumulado en cada año. Fuente de los datos: Elaboración propia.

Consumo especifico residencial

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1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025Año

Cons. específico Cresc. % Prom.

Cons

umo

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o (G

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año)

C (n) Eficiente Agorro Integ.

y = 0.0429x - 83.748R2 = 0.8987





observada en los hogares entre los años 2010-2013 se debió a otros usos finales. La diferencia entre estos dos consumos es el ahorro potencial de energía en ilumi-nación que se lograría cada año. La suma de cada uno de éstos hasta el año 2020 implicaría un ahorro acumulado de casi 6.700 GWh.

Teniendo en cuenta que la iluminación es empleada en los hogares principalmente en las horas de mayor consumo eléctrico –desde las 19 a las 23 h– (24) (Gráfico 8), podemos obtener un valor estimativo de la potencia ahorrada durante esas horas de demanda pico, suponiendo que la ener-gía que se ahorra anualmente se concen-tra en cuatro horas del día (=Ahorro po-tencial de energía anual/(365x4 h). Estos resultados se ilustran en la Gráfico 9.

Como se puede apreciar, al cabo de 2 años de iniciado el programa se obten-dría un ahorro en los picos equivalente a la potencia aportada por la central Atucha

1 (potencia eléctrica: 357 MW40). A partir de los 4 años los ahorros serían similares al aporte de la central Embalse (potencia eléctrica: 648 MW40). Para fines de 2018 el ahorro en los picos sería semejante al aporte de la nueva Central Termoeléctri-ca Manuel Belgrano (potencia eléctrica: 824 MW41).

Finalmente, en el año 2020 el ahorro en potencia sería de más de un 1 GW, co-rrespondiente a dos centrales nucleares como Atucha 1 y Embalse combinadas.

El ahorro potencial logrado por las LED contribuiría de manera significativa a equilibrar la demanda de electricidad du-rante el día y reduciría los impactos de los consumos pico sobre el sistema de abas-tecimiento.

La Gráfico 10 da una idea de lo dinámico del avance tecnológico en esta área. Di-cho gráfico fue preparada por el Depar-tamento de Energía de EE.UU. y muestra el crecimiento significativo de la eficacia

GRÁFICO 8 / Curvas de potencia eléctrica en un día de verano típico (derecha) y en un día de invierno típico, con carga máxima (pico). La línea vertical de trazo es el fin del día; el área sombreada puede asociarse principalmente al consumo de iluminación, ya que coincide con las horas de oscuridad. Fuente de los datos: CAMMESA (2013).

GRÁFICO 9 / Consumos estimados de energía para iluminación residencial de los escenarios BAU (línea roja continua) y eficiente (línea verde continua) en el período 2013-2020. La línea naranja, referida al eje vertical derecho, representa el ahorro de potencia eléctrica en MW. Para tener una medida de la magnitud de estos ahorros, se indican las potencias de las principales centrales nucleares en Argentina. Fuente de los datos: Nucleoeléctrica Argentina S.A.,(25) Termoeléctrica Manuel Belgrano(26) y elaboración propia.

luminosa de las LED y su fuerte caída de precios.

Las LED de unos 900 Lm, cuestan en el mercado local al por menor, $ 100 (~10,5 USD), en EE.UU. al por menor 4 UDS(28)

y en China, por compras a granel, más de 1.000 unidades se venden por 1 USD la unidad.(29)

Resumen de la propuesta

Partiendo del año 2015, con un parque de lámparas de aproximadamente 150 millones, mitad incandescentes (halóge-

nas) y mitad LFC, remplazar dicha can-tidad de lámparas tendría un costo de unos USD 150 millones.

Si agregamos un costo de administración del plan canje de unos USD 20 millones, el costo de reemplazo de lámparas sería de aproximadamente USD 170 millones. Su-poniendo una potencia media por lámpa-ra incandescente halógena de 50 W, que pasarían a unos 9 W en su versión LED, y las LFC de 16 W que pasarían a consumir 9 W en su versión LED, el ahorro medio por lámpara sería de 24 W. De este modo el re-emplazo de 150 millones de lámparas im-

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18

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Ilum. Inv = 17,9 GWh Ilum. Inv = 9,41 GWh

Invierno 2014 Verano 2014

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Cons

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Consumos de energía para iluminación residencial10,000

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año)

C (n) Escenario base C (n) Escenario eficiente Potencia MW

Atucha 1

Gral. Belgrano

Embalse





plicaría un ahorro equivalente ~3.600 MW.

Si suponemos una simultaneidad de en-cendido de 30%, el ahorro es cercano a 1 GW de potencia en las horas pico, es decir, equivalente a una central eléctrica como la Central Termoeléctrica Manuel Belgrano. Por otra parte, si suponemos que a un tercio de los usuarios de bajos recursos se les subsidia el reemplazo y al resto de los usuarios simplemente se fi-nancia el remplazo a 2 o 3 años –pagade-ro con la factura– el costo del programa de recambio sería unos USD 70 millones.

El ahorro en energía eléctrica anual equi-valdría a unos 1.577 TWh. A un costo de electricidad importada de unos USD 100/ MWh, el ahorro sería equivalente a USD 158 millones. Es decir que el ahorro de un año de electricidad importada cubriría totalmente el costo del plan de cambio y generaría un saldo a favor de unos USD 88 millones.

Por otro lado se lograría la reducción de emisiones al año de 0,8 millones de to-neladas de CO2. Estas toneladas de CO2 podrían ser vendidas como bonos de car-bono (MDL).

CONCLUSIÓN

Un programa de remplazo de luminarias por lámparas LED en el sector residencial

GRÁFICO 10 / Evolución de la eficacia luminosa de distintas lámparas (izquierda) y de los precios minoristas en EE.UU. (derecha). Se observan los datos históricos y las proyecciones a futuro. Fuente: DOE.(27)

argentino permitiría aumentar de manera significativa la eficacia del sistema de ilu-minación actual. Un plan de recambio de 150 millones de lámparas incandescen-tes, halógenas y LFC por LED generaría un ahorro cercano a 1 GW de potencia en las horas pico.

El costo de un programa así, subsidian-do a un tercio de los usuarios de meno-res recursos y financiando el cambio al resto de los usuarios, tendría un cos-to de unos USD 70 millones. El ahorro en electricidad importada por año sería equivalente a USD 158 millones. Es decir que ya en el primer año se amortizaría el programa y generaría un ahorro de unos USD 88 millones.

La reducción de emisiones de CO2 al año sería de 0,8 millones de toneladas de CO2, las cuales podrían ser vendidas como bo-nos de carbono (MDL).

Además el ahorro en potencia equiva-lente a la generación eléctrica de una central eléctrica hidráulica de 1 GW, cuyo costo no sería inferior a los USD 4.000 millones. Por otra parte, las lámparas LED contribuirían a suavizar los con-sumos de electricidad durante el día y reduciría el impacto de los consumos pico sobre el sistema de abastecimiento, permitiendo que haya menos cortes en el suministro durante los días de mucho

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Historia Proyección LED

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HistoriaProyección

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Spropone una planta de generación de hidrocarburos livianos que re-emplace el gas envasado (mezcla

de propano y butano) utilizando como materia prima camalotes (Eichhornia crassipes). Esta planta es nativa y abun-dante en la zona de islas, lugar en el que la población debe transportar el combusti-ble a lo largo de grandes distancias, cru-zando el río Paraná.

Se estudian diferentes modos de cultivo: en estanques con alto contenido de CO2 o como complemento en lagunas de oxida-ción de residuos cloacales, y en espejos de agua naturales en los humedales del delta del río Paraná. Para la recolección o cosecha se plantea un sistema mixto, entre las cosechadoras existentes en el mercado para macrófitas y el arrastre desde la orilla, a fin de minimizar el gasto energético de esta etapa.

AUTOR Tayavek Amarú Reynoso

ORIENTADOR Guillermo Luján Rodríguez Universidad Nacional de Rosario

HIDROCARBUROS LIVIANOS A PARTIR DE CAMALOTES

Luego de analizar diferentes formas de extraer la energía, se opta por la biodi-gestión anaeróbica. Se obtienen valores entre 3.100 y 5.000 kg/día/hectárea de camalote fresco, redundando en la pro-ducción de 70 a 325 m3 de biogás. Se plantea la biodigestión termófila a 55º C luego de un análisis de pérdidas térmi-cas y energía necesaria para calentar la masa de camalotes, aprovechando calor excedente del proceso posterior de ge-neración de gas de síntesis. Este gas es el utilizado para sintetizar la mezcla de pro-pano y butano que será envasada.

En una primera aproximación de los flu-jos de la planta, se estima una produc-ción anual de más de 2.800.000 kg de propano/butano para un espejo de agua de 300 ha.




INTRODUCCIÓN

La producción de petróleo de un yaci-miento cualquiera tiene una curva carac-terística. En un principio, el yacimiento joven es fácil de explotar entregando pe-tróleo con poco esfuerzo de extracción. Con el correr del tiempo, el yacimiento “madura”, lo que hace que se requie-ra más energía para extraer el petróleo contenido en él. Así, cuando en un prin-cipio es necesario quemar un barril de petróleo para extraer 100, al madurar es necesario quemar un barril para extraer 5 o 3 o 2. Sin embargo antes de que no sea energéticamente rentable, lo deja de ser desde el punto de vista económico. Esta característica es lo que determina la curva de extracción producción versus tiempo, en forma de campana.

Este perfil de producción es aplicable a un pozo petrolero, pero la suma de estos perfiles define una curva similar para una región o país, al igual que para la produc-ción mundial de petróleo. Esta curva, que indica que la producción mundial llegará a un máximo para luego descender, es lo que se llama “pico del petróleo”. Las im-plicaciones de éste son en extremo pro-fundas para el devenir de la humanidad, dada nuestra dependencia al crudo como fuente principal de energía del planeta. Así como el petróleo sigue esta curva cuasi gaussiana, el carbón y el gas tam-bién lo hacen, aunque de maneras ligera-mente diferentes.

En gris, producción de Argentina de pe-tróleo (izquierda) y gas natural (derecha); en negro el consumo interno; en verde las exportaciones; en rojo las importa-ciones. Se aprecia el cambio durante la década de 2005-2015, cómo el país pasó de ser un exportador a un importador de energía química.

En este contexto surgen impulsos tecno-lógicos por sustituir a estos combustibles fósiles por tecnologías basadas en ener-gía eléctrica. Pero sólo el 10% de la energía primaria del país se consume en forma de electricidad, el resto en forma de ener-gía química. Dentro de esta categoría, los biocombustibles tienen dos grandes desventajas: compiten con la producción de alimentos y la energía consumida du-rante su producción es comparable a la obtenida al quemarlos.

Es por ello que este trabajo se enfoca en el cultivo de una planta flotante, de rápida multiplicación y rústica, como es el cama-lote. Con ésto se busca producir materia orgánica, principalmente los hidratos de carbono que forman su estructura, a di-ferencia de otros cultivos energéticos, de los que se piden órganos que contengan moléculas alimenticias, como es el caso de los granos del trigo, del maíz, de la soja, o los azúcares de la caña de azúcar.

El camalote (Eichhornia crassipes) es una planta común en todo el litoral argentino. Es una especie primitiva, flotante, que a diferencia de las plantas usadas actual-mente para la fabricación de biocombus-

GRAFICO 1 Y 2 / En gris, producción de Argentina de petróleo (izquierda) y gas natural (derecha); en negro el consumo interno; en verde las exportaciones; en rojo las importaciones. Se aprecia el cambio durante la década de 2005-2015, cómo el país pasó de ser un exportador a un importador de energía química.




tibles no invierte su energía en penetrar la tierra con sus raíces o mantenerse er-guida, además de no generar ningún ma-terial alimenticio para los seres humanos. La alta velocidad de duplicación la llega a convertir en una plaga. En otras palabras, el camalote es un panel solar flotante que se multiplica solo.En este trabajo se plan-tean los problemas y posibles soluciones que permitan:

• Cultivar y recolectar camalotes de ma-nera masiva.

• Procesarlos y biodigerirlos.

• Lograr transformar el biogás generado en gas de síntesis para su posterior po-limerización y envasado.

• Utilizar los efluentes de la biodigestión en actividades complementarias.

• Cerrar los ciclos de nutrientes con el entorno de manera que el proyecto lo-gre integrarse al escenario de las islas y tenga un impacto mínimo en el mismo.

• Transformar una planta abundante y nativa en un recurso que logre generar valor agregado y trabajo en zonas pos-tergadas del entorno isleño.

Elección de la planta

Entre las plantas más accesibles y co-nocidas, que se destacan por su ritmo de crecimiento y resistencia, se encuen-tran el helecho de agua (Salvinia natans), la lechuga de agua (Pistia stratiotes), la azolla (Azolla caroliniana), la lemna gib-ba y el camalote (Eichhornia crassipes).

De todas ellas el camalote, el helecho de agua, la lechuga de agua y la azolla se encuentran en estado nativo en nuestro continente, mientras que la lemna gibba es la única nativa de Europa.

Es una especie acuática invasora de la fa-milia pontederiaceae que tiene su origen en América del Sur, en la cuenca del rio Paraná en el Amazonas. Se ha distribuido en casi todo el mundo por su aspecto ornamental, lo que originó que se exportara a estan-ques en climas templados y cálidos.

TABLA 1 / ESTIMACIÓN INICIAL DEL CONTENIDO ENERGÉTICO DEL CAMALOTE

Composición del camalote (2)

Hoja Tallo RaícesCelulosa 28,91 28,23 17,07

Hemicelulosa 30,80 26,35 15,25

Lignina 4,59 17,44 14,63

Proteínas 20,97 6,80 2,60

Lípidos 1,79 0,91 0,47

Cenizas 12,95 20,26 49,97

Poder calorífico MJ/kg 14,93 13,52 8,46

La celulosa es un polisacárido. Su mo-nómero es la glucosa. Forma parte de las paredes celulares del camalote y de todas las plantas en general. La mayoría de la biomasa del planeta consiste en ce-lulosa, siendo la molécula orgánica más común. La lignina también es un políme-ro presente en las paredes celulares del camalote (y de cada integrante del reino Plantae en general). La lignina proporcio-na rigidez a la pared celular. Los tejidos

lignificados resisten el ataque de los mi-croorganismos, impidiendo la penetra-ción de las enzimas destructivas en la pared celular. Esta propiedad de la lignina hace que forme bolsas de celulosa y he-micelulosa, lo que dificulta su acceso en procesos biológicos. El camalote tiene un contenido relativamente bajo de lignina en comparación con árboles u otras plan-tas con tallo leñoso y similar al conteni-do en pastos. En caso de que resultase inconveniente la cantidad de lignina, se tendrá en cuenta el potencial ligninolítico de ciertos hongos, como por ejemplo los hongos de la podredumbre blanca de la madera, con capacidad para la degrada-ción selectiva de lignina y hemicelulosa.(4)

Extracción de la energía

La energía contenida en el camalote está almacenada en los enlaces químicos de las moléculas de celulosa, hemicelulosa y lignina. La utilización de esta energía química en otras especies se puede ha-cer por combustión directa. Sin embargo en el camalote se encuentra como prin-cipal obstáculo la presencia de altas can-tidades de agua. Se analizarán diferentes métodos a fin de aprovechar el potencial químico presente en los enlaces de las moléculas que componen la materia or-gánica de la planta.

Gasificación: Durante la gasificación, un material con alto contenido de carbo-no (carbón, leña, biomasa en general) es convertido parcialmente en un gas de alto

poder calorífico, con la ayuda de un agen-te gasificante, que puede ser aire, oxíge-no, hidrógeno, e incluso agua.

Pirólisis: Es la descomposición quími-ca de materia orgánica causada por el calentamiento en ausencia de oxígeno. La pirólisis extrema, que sólo deja carbono como residuo, se llama carbonización. La pirólisis es un caso especial de termólisis.

Combustión: La combustión es una reac-ción química en la cual generalmente se desprende una gran cantidad de calor y luz. En toda combustión existe un elemento que arde (combustible) y otro que produce la combustión (comburente), generalmen-te oxígeno en forma de O2 gaseoso.

Fermentación alcohólica: Cualquier pro-ducto que contenga azúcares fermenta-bles o hidratos de carbono transformables en aquéllos (almidón o celulosa) puede servir para obtener alcohol.

Biodigestión: Un biodigestor es un con-tenedor cerrado, hermético, dentro del cual se deposita el material orgánico a fermentar para que, a través de la fer-mentación anaerobia, se produzca gas metano y fertilizantes orgánicos. Ade-más, para que se disminuya el potencial contaminante.

El fenómeno de biodigestión ocurre por-que existe un grupo de microorganismos bacterianos anaeróbicos presentes en el material que, al actuar sobre los dese-chos orgánicos de origen vegetal y ani-mal, producen una mezcla de gases con




alto contenido de metano (CH4) que es utilizado como combustible. Como re-sultado de este proceso se generan resi-duos con un alto grado de concentración de nutrientes y materia orgánica

Comparación y rendimiento energético

El principal problema en la extracción de energía del camalote es, una vez cultiva-do y recogido, su gran contenido de agua. Si hablamos de un 90 - 95% de agua, significa que por cada tonelada extraída sólo unos 50 o 100 kg de material sufrirá un proceso útil y el resto será transforma-do inútilmente.

Cuanta más temperatura se requiere en el proceso, como ser en la combustión, ma-yor es el trabajo que habría que hacer para eliminar el agua. Sin embargo, a presión atmosférica, en teoría alcanza con elevar la masa de camalotes húmedos a poco más de 100º para garantizar su secado.

Ésto hace que entre los procesos antes vistos, podamos diferenciar claramente dos grupos: los que requieren tempera-turas por encima de 100º con camalotes secos y los que no. Cada 900 kg de agua consumen para subir de 15º a 100º C:

ΔQ15-100- 4180 J/kgºC × 900 kg × (100 - 105)ºC = 320 MJ

Mientras que para evaporar esa masa de agua se necesitan:

ΔQev= 2257000 J/kg × 900 kg = 2031 MJ

Sin embargo, basados en las estimaciones siguientes, la cantidad de energía que se

puede extraer por cada tonelada de ca-malotes frescos es entre 1.160 y 400 MJ. Es decir que la necesidad de secado del camalote duplica en el mejor de los casos la energía que sería posible extraer de él.

Considerando una irradiación promedio de 200 W/m2 y que por cada hectárea se podrían extraer entre 5.000 y 3.000 kg de camalotes frescos diarios, con un contenido de humedad de 90% y 95%, la superficie que se necesitaría para se-carlo estaría entre:

300 kg/día × (0,32 + 2,031) MJ/Kg × 0,9 × 1000000 J/MJ = 367 m2

200 W/m2 × 86400 s/día

5000 kg/día × (0,32 + 2,031) MJ/Kg × 0,95 × 1000000 J/MJ = 646 m2

200 W/m2 × 86400 s/día

Es decir que por cada hectárea de espe-jo de agua con camalotes se necesitarían entre 367 y 646 m2 para secarlo, supo-niendo un rendimiento del 100% de la in-solación y sin contar los días de lluvia, que llevarían a cero el proceso.

Claramente, dado el gran contenido de agua del camalote, un solo proceso se muestra apto desde el punto de vista energético para procesarlo: la biodiges-tión, dado que es el único proceso que requiere temperaturas menores a 100º C para llevarse a cabo.

Las bacterias metanógenas sobreviven y prosperan entre los 35º y los 55º C. Para llevar el agua de una tonelada de cama-lotes húmedos a estas temperaturas son necesarios:

ΔQ15-35 = 4180 J/kgºC × 900 kg × (35 - 15)ºC = 75 MJ

ΔQ15-55 = 4180 J/kgºC × 900 kg × (55 - 15)ºC = 150 MJ

Valores que están entre 6% y 37% de la energía contenida en la materia seca de esa tonelada.

Pasando por alto la etapa ácida de la bio-digestión, en donde la producción de ácido acético, ácido propiónico, ácido butírico y etanol, resumimos la reacción como:

1 C6H12O6 3 CO2 + 3 CH4 (para la flucosa)

180 g 132g 48g (ec. 1)

2 C5H10O5 5 CO2 + 5 CH4 (para la flucosa)

300g 220g 80g (ec. 2)

GRAFICO 3 / Energía requerida [MJ].

2500

2000

1500

1000

500

0

Para

cal

enta

mie

nto

de 15

a 10

0º

Para

cal

enta

mie

nto

de 15

a 3

5º

Para

cal

enta

mie

nto

de 15

a 5

5º

Para

eva

pora

r el

agu

a co

nten

ida

Cont

enid

a en

una

tone

lada

de

cam

alot

es (m

im)

Cont

enid

a en

una

tone

lada

de

cam

alot

es (m

ax)

Perspectiva alta Perspectiva baja

10% materia seca

1 kg de camalotes = 0,1 kg de M.S.

0,1 kg x (1-0,1295) =0,087 kg de sólidos volátiles que se convertirán en glucosa (se equipara la cantidad de sólidos volátiles de toda la planta a la contenida en las hojas, por ser la parte de la planta que menos cenizas tiene). Según tabla 1.

180 g -> 6 mol biogás (según ec. 1)

0,087 kg -> 2,9 mol Bg = 65 litros Bg

2,9 mol Bg con 400 KJ/mol Bg = 1,16 MJ

ECE = 95% (eficiencia de la conversión energética. Comparado con el promedio del PC de las partes de la planta).

Productividad de una hectárea:

5.000 kg/día de camalote fresco (suponiendo una generación de biomasa húmeda de 500 g/día/m2).

5.800 MJ/día = 67,1 KW

325 m3 Bg/día = 435 kg Bg/día = 116 kg CH4/día

5% materia seca

1 kg de camalotes = 0,05 kg de M.S.

0,05 kg x (1-0,39) =0,0305 kg de celulosa, hemicelulosa y lignina (no se cuentan proteínas ni lípidos como aporte energético) que se convertirán en xilosa (se hizo un promedio de todas las partes de la planta y no sólo de las hojas). Según tabla 1.

300g -> 10 mol biogás (según ec. 2)

0,0305 kg -> 1,01 mol Bg = 22,6 litros

1,01 mol Bg con 400 KJ/mol Bg = 0,40 MJ

ECE = 65% (comparado con el promedio del PC de las partes de la planta).

Productividad de una hectárea:

3.100 kg/día de camalote fresco (suponiendo una generación de biomasa húmeda de 31 0g/día/m2).

1.240 MJ/día = 14,3 KW

70 m3 BG/día = 101 kg BG/día = 27,1 kg CH4/día




Modo de Cultivo

Espejo de agua natural: La región en la cual nos encontramos nos coloca frente al comienzo del Delta del Paraná. El delta ocupa 17.000 km2 a lo largo de los últi-mos 300 km de recorrido del río. En base a trabajos realizados para clasificar las lagunas de esta región, se sabe que la superficie ocupada por cuerpos de agua es de 3.600 km2, de los cuales los cuer-pos de agua de menos de 40 km2 están integrados por lagunas con una porción central permanente referenciados en el mapa como clase 1. La clase 2 incluye la-gunas profundas y extensas, en particu-lar durante la época de crecidas. La clase

3 incluye lagunas más pequeñas, y me-nos profundas. La clase 4 corresponde a lagunas de 40 a 200 km2 ubicados en zo-nas bajas con anegamiento temporario.(8). En la siguiente imagen se observan los cuerpos permanentes más delinea-dos, y en rojo el recorrido de la Ruta Na-cional 174 (Puente Rosario-Victoria).

Las ventajas de contar con cuerpos de agua dulce en esta zona son varias, entre las que destacan:

• Inversión mínima para el estableci-miento del espejo de agua.

• Costo muy bajo del terreno.

• Cercanía a centros de consumo.

• Afluencia de camalotes de manera na-tural, en un medio ambiente al cual es-tán adaptados.

Sin embargo, el problema del viento que se daba en las piletas se agrava aún más en espejos de agua naturales, por su ex-tensión y la inexistencia de orientación adecuada frente al viento. Ésto debe ser solucionado con el establecimiento de barreras flotantes.

Forma de recolección y cosecha

Adaptándose a las características del ca-malote, se analizaron tres opciones.

Recolección con barco con cabezal: Esta forma de recolección es efectiva pero aplicable cuando se dispone de una gran cantidad de energía, ya que la potencia del barco en cuestión debe ser considerable, no sólo para cortar y elevar el camalote, sino también para transportar toda la car-ga en el interior del barco hasta la descar-ga en la orilla. En el mercado se encuentran disponibles este tipo de cosechadoras desde 25 kW de potencia, que llegan al orden de las 10 toneladas por hora (150 veces menos de lo necesario para la car-ga de un día). Otro caso de mayor potencia (120 kW) tiene una velocidad de cosecha de poco más del doble que el caso anterior, con una capacidad de carga de 10 tonela-das, por lo que consumiendo casi 5 veces más, debería hacer 150 viajes diarios para descargar lo cortado. Hay que considerar que al estar en el agua los motores deben

ser alimentados con GLP y no con biogás, por lo que los costos energéticos equival-drían al doble que para un consumo similar, pero en tierra.

Recolección con canal de cosecha: La opción de contar con un canal de cose-cha no siempre es viable debido a que demanda una obra civil importante. Ésta consiste principalmente en movimiento de tierras y consolidación de terraplenes, por lo que se sacrifica movimiento de tie-rra para ahorrar movimientos de camalo-tes en un futuro.

FIGURA 1 /

GRÁFICO 4 / High wind direction.

Una de las ventajas de contar con un ca-nal de cosecha diseñado a tal efecto es que se pueden aprovechar los vientos predominantes de cada zona a fin de que haga la mayor parte del trabajo, suma-do al efecto de la corriente de agua, si es que la hubiere. Por otro lado la presencia de un canal permite utilizar para mover el camalote maquinaria montada en la orilla, aunque en momentos de vientos desfa-vorables se requeriría un “embocador” que guíe las plantas al canal, así como un “recortador” para poder mover masas




grandes que permanezcan unidas (situa-ción que se analizará más adelante).

Balsa de camalotes: La masa de cama-lotes flotante tiene una cohesión impor-tante. Ésto se debe principalmente a su modo de reproducción asexual por esto-lones, lo que hace que cada planta madre se encuentre unida a sus plantas hijas. Así, en las lagunas someras del delta me-dio del Paraná es fácil encontrar masas flotantes de cientos de metros cuadrados de camalotes, sobre todo en verano.

Corte con barco recortador: La función del recortador es separar una porción de estas masas flotantes, lo cual se logra pa-sando a través del cúmulo de camalotes cortando los estolones. Presentan una estructura esponjosa fácilmente cortable con un filo de acero. Podemos suponer, para empezar a estimar consumos, que puede ser una pequeña embarcación re-cortadora con un motor de 4 tiempos de 20 Hp de potencia, capaz de llevarlo hasta el lugar en que se encuentran los camalo-tes (en el diagrama de flujo –Anexo– se suponen 500 metros de distancia máxi-ma entre la masa de camalotes recortada y la zona en la que sale del agua). El valor de 20 Hp puede ser cambiado como va-riable en el diagrama, pero es útil como una primera aproximación. Estos datos dan un consumo de 2.618.181.818 J/día suponiendo una jornada laboral de 8 h, un rendimiento térmico del motor de 33% y un rendimiento mecánico de las transmi-siones de potencia de 50%. Esta cantidad

representa 52 kg de mezcla de propano-butano, obtenidas luego del envasado del producto en la planta. Se apunta a que la maquinaria funcione con fuentes de energía obtenidas en instalaciones propias. Es por ésto que se asumió que funcionará con una mezcla de propano-butano, en garrafas, proveniente de la zona de envasado.

Enganchador: La función de esta parte del proceso es la de colocar sobre la masa de camalotes previamente separada por el recortador el “gancho”, que fija sobre esta última un cable de acero. Este gancho, una vez apoyado sobre la masa de camalotes separada, se despliega, aumentando el área de anclaje sobre los mismos, a fin de no romper los estolones y evitar disgregar la masa flotante. Se propone que puede ser, en principio, una pequeña embarca-ción. La potencia, rendimientos térmicos y mecánicos, como así también las horas de uso de esta embarcación son similares a la anterior, por lo que en el diagrama de flujo se ve que también consume 2.618.181.818 J/día, o sea 52 kg de mezcla de propano-butano ya fraccionado, proveniente de la zona de envasado.

Recoge cable: Una vez fijado y desplegado el gancho, desde la orilla se recoge el ca-ble. La razón es triple: Primero: movilizar la masa de camalotes es mucho menos cos-toso en términos energéticos arrastrán-dolos que subiéndolos a una embarcación o transporte. Ésto último sería desapro-vechar que los camalotes se encuentran

flotando en una superficie libre de obs-táculos y que oponen poca resistencia al avance. Segundo: Si se recoge desde la orilla, la fuerza motriz necesaria puede provenir de maquinaria fija ubicada fuera del agua. Ésto posibilita la utilización direc-ta del biogás del biodigestor, en lugar de mezclas de propano y butano como lo ha-cen el recortador y el enganchador (a di-ferencia del propano-butano, el biogás no puede ser transportado en estado líquido a temperatura ambiente). Como el biogás no sufre la transformación en gas de sín-tesis ni la polimerización para posibilitar su envasado, su elaboración tiene un costo energético mucho menor (aproximada-mente la mitad). Tercero: al encontrarse la maquinaria fija en tierra, es posible uti-lizar el calor producido por los motores y extraído desde el radiador, para contribuir al calentamiento del biodigestor economi-zando nuevamente energía.

De esta manera el consumo energéti-co del recoge cable (teniendo en cuenta nuevamente rendimientos térmicos y mecánicos) es de 1.212.750.000 J/día. Por esta razón fluyen desde el biodigestor 71 m3 de biogás por día, y regresan a él 0,92 m3 de agua a 80º C para elevar la tem-peratura (se considera una temperatura media anual de 15º C, un delta T de 10º C para una transmisión efectiva del calor en los intercambiadores, una recupera-ción del calor de combustión de 33% del combustible quemado, y un rendimiento de los intercambiadores de 80%). Desde

el recoge cable fluyen 1.485.00 kg/día de camalotes (se considera un 1% de pérdida de camalotes).

Embocador: Se supone que pese a estar tirada por cables, por viento, corrientes u otros, la masa de camalotes no va a ir di-rectamente a la cinta transportadora. Es por ello que se requiere de un sistema que “emboque” la masa flotante en la cinta. Como propuesta inicial a fin de poder con-tinuar con la estimación, se propone que este trabajo lo haga una embarcación. Por ello la función de esta embarcación (cuya potencia es estimada en 40 Hp, con un consumo diario de 5.236.000.000 J/día y 105 kg de mezcla de propano-butano) es guiar en el último tramo cada masa flo-tante hacia la zona en la que se encuen-tra la cinta transportadora. Los 105 kg de propano-butano provienen también de la zona de envasado.

Recolección mixta: La dificultad de uti-lizar un barco recortador para separar la balsa de camalotes del resto de la masa en crecimiento se subsana utili-zando un barco convencional de cosecha de macrófitas sólo para cortar una franja de separación.




En la siguiente tabla se observa cómo un aumento de la masa cosechada implica una disminución porcentual de lo retirado por una cosechadora de macrófitas típica:

el funcionamiento estable del biodigestor tienen el efecto de producir metano. Sin embargo, variaciones en las condiciones ambientales pueden inhibir este proceso. En el caso de la celulosa (principal com-ponente energético del camalote) duran-te la biodigestión se registra la presencia de organismos productores de hidrógeno (H2), ácido acético (C2H4O2) y ácido bu-tírico (C4H8O2), y la generación final de metano según 4H2 + CO2 CH4+2H2O. En general, para cualquier hidrato de carbo-no, se da la siguiente reacción global den-tro del digestor: CnHaOb + (n-a/4-b/2) H3O = (n/2-a/8+b/4) CO2 + (n/2+a/8-b/4) CH4 Para lograr esta transforma-ción, se identificaron 4 tipos de bacterias que la llevan a cabo.

Primero: bacterias hidrolíticas y que pro-ducen fermentación, que convierten las moléculas orgánicas complejas (como la celulosa en nuestro caso) en produc-tos finales entre los que se encuentran C2H4O2, H2, CO2, y otros compuestos de carbono, ácidos grasos orgánicos más grandes que el acético (C4H8O2, ácido propionato), y compuestos neutrales más grandes que el metanol (etanol, pro-panol). Segundo: bacterias productoras de H2 y C2H4O2, que lo consiguen a partir de los ácidos grasos más grandes que el acético y de los compuestos más gran-des que el metanol de la etapa anterior. Tercero: bacterias homoacetogénicas, que son capaces de convertir compues-tos multi o mono carbonados en ácido

acético. Cuarto: las bacterias metanó-genas propiamente dichas, capaces de convertir el H2, CO2, compuestos mo-nocarbonados y acetato en metano, o directamente a partir de la descarboxila-ción del ácido acético (proceso durante el grupo carboxilo, -COOH, es eliminado en forma de CO2).

Acetogenesis and dehydrogenation

STAGE 2

MethanogenesisSTAGE 3

Hydrolysis and fermentation

STAGE 1

Complex Organics

Acetic acid

H2

CH4

Higher Organic

Acids

76%

4%

28%

72%20%

52%

24%

Se pueden, entonces, diferenciar tres etapas del proceso, que involucran la coordinación de todos los tipos de bacte-rias. En resumen, una etapa de hidrólisis y fermentación en la que los compues-tos complejos se rompen en otros más simples; una etapa de acetogénesis, en la que se obtiene ácido acético como inter-mediario en el proceso de biodigestión; y por último una etapa de metanogénesis.

Pérdidas térmicas involucradas en procesos mesófilos y termófilos

Se proponen, tamaños progresivos de bio-digestores, a fin de un dimensionamiento en función de las pérdidas térmicas pre-sentes. Se opta por una biodigestión ter-mófila debido a la disponibilidad de calor

excedente en los procesos posteriores, que se aprovecharía de esta forma:

500 m2

A 55º C se encuentra el punto de mayor actividad de las bacterias metanógenas termófilas: methanosarcina sp y metha-nobacterium thermoautotrophicum (Bio- gás Processes for Sustainable Develop-ment). A esta temperatura el TRH (tiem-po de retención hidráulica) se ve reducido considerablemente (de 15 a 20 días). Su-mado a un proceso de asentamiento, el TRS (tiempo de retención de sólidos) puede ser hasta dos veces mayor, por lo que se puede garantizar un tiempo de permanencia de 20 días en el biodigestor, con 10 días de TRH, al duplicar la concen-tración de sólidos (se pasaría de 5-10% a 10-20% dependiendo de la cantidad de agua presente en los camalotes frescos). También se adopta un biodigestor tipo plug flow con paredes a 45º, aislado de la atmósfera exterior con un film de nylon negro y aislado térmicamente con polies-tireno expandido (k=0,045 W/ m2 ºC) con las siguientes proporciones:

TABLA 2 /

Volumen cosechado [m3] 30 60 140

Superficie [m2] 600 1200 2800

R [m] 20 28 42

Perímetro [m] 61 87 133

Superficie recortada [m2] 92 130 199

Volumen recortado [m3] 5 7 10

Porcentaje recortado vs balsa 16 12 7

Volumen cosechado por día [m3] 3000 3000 3000

Ciclos por día 100 50 21

Tiempo por ciclo [min] 5 10 22

Viajes diarios del recortador 46 33 21

Biodigestión(9)

Etapas del proceso: El proceso de bio-digestión está marcado por la microbio-logía, la bioquímica y la cinética de las reacciones que ocurren en el ambiente anaeróbico del biodigestor. Es por ello que el proceso será dividido en etapas marcadas por la actividad microbiana que caracterice a cada una. En estas etapas se dan complejas interacciones, que durante

b = 9

c = 1a = 3 x

Dado que el área de cualquier sección a una profundidad x desde la cara mayor




a.b es, el volumen total está dado por la integral definida

∫o

c (ab - 2ax - 2bx - 4x2)dx = abc - ac2 - bc2 + c3

A partir de ésto se obtiene que para un biodigestor experimental con un espe-jo de agua de 500 m2 y 0,250 m3 de camalotes frescos diarios (suponiendo 0,5 kg de camalotes frescos por día y por m2 para una extracción sustentable) y un TRH de 10 días, debe tener 2,5 m3 y dimen-siones: a = 1,60 m, b = 4,81 m, c = 0,535 m.

Pérdida térmica por las paredes: La super-ficie interna del biodigestor es 13,78 m2. Se adopta x = 0,05 m como primera aproximación. Con esos datos, Q (flujo de calor por las paredes) resulta 460 W. Ésto es el equivalente a 2,20 m3 de bio-gás por día, o 55 kg de camalotes frescos por día, equivalente al 22% de la carga de camalotes. (Para la productividad de bio-gás se adopta un punto intermedio entre la perspectiva alta y baja anteriormente analizada: 40 litros de biogás por kg de camalote húmedo).

Energía para elevar la temperatura: Su-poniendo que el calor específico de los camalotes frescos sea igual al del agua (dado que son entre 90 y 95% agua) la energía necesaria para elevar la tempe-ratura de 18 a 55º C es de:

500m2 . 0,5kg

/m2día . 4180J

/kgºC . (55 -18)ºC = 38.665000 J/día

equivalente a 2,2 m3 de biogás, o 54 kg de camalotes frescos, igual al 21,5% de la

carga de camalotes. Como puede verse, el 43,48% de los camalotes iría a calentar el interior del biodigestor. Lo inmediato es minimizar las pérdidas por conducción. Ésto se logra proponiendo un espesor de poliestireno expandido de 0,15 m, convir-tiendo la pérdida por transmisión de calor en el 7,3% y la pérdida total en 28,82% de la carga de camalotes diaria.

300 ha

Con los datos anteriores (temperaturas del proceso, diseño y proporciones del biodigestor, materiales, etc.) un biodiges-tor para una planta productiva con un es-pejo de agua de 300 ha, o 3.000.000 m2 y 1.500 m3 de camalotes frescos diarios (suponiendo nuevamente 0,5 kg de ca-malotes frescos por día y por m2 para una extracción sustentable) y un TRH de 10 días, debe tener 15.000 m3 y dimen-siones: a =29,19 m, b = 87,57 m, c = 9,73 m. Estas dimensiones son inconvenientes por dos motivos:

a. El largo del biodigestor es casi una cuadra.

b. La profundidad hace extremadamente probable llegar a la napa de agua (te-niendo en cuenta que se encontrará en zona de islas del río Paraná).

Así se opta por dos biodigestores ge-melos, que además hacen más estable el proceso, siendo uno apoyo del otro, y permitiendo experimentar con sus varia-bles operativas. De esta forma las dimen-siones finales de cada uno son: volumen

=7.500 m3, a =23,16 m, b = 69,48 m, c = 7,72 m. La tierra movida en la excavación será utilizada para aumentar la altura de las paredes, por lo que puede esperarse una profundidad desde el nivel del piso de alrededor de 4,9.

Pérdida térmica por las paredes: La su-perficie interna de cada biodigestor es 2.870 m2 (total = 5.740 m2 ). Se adopta x = 0,05 m como primera aproximación. Con esos datos, Q es 95.544 W por di-gestor, o 191.088 W en total. Ésto es el equivalente a 920 m3 de biogás por día, o 23 toneladas de camalotes frescos por día, equivalente al 1,5% de la carga de ca-malotes. Es decir que, con una superficie por unidad de volumen mucho mayor (por dividir la carga en dos biodigesto-res) la pérdida de calor por las paredes es casi la misma que en el caso del es-pejo de agua de 20 ha (15 veces menor a 300 ha). Ésto hace pensar que, a partir

de cierto volumen (unos 1.000 m3), las pérdidas por conducción no deben ser tenidas en cuenta en el análisis prelimi-nar, adoptando directamente la aislación más práctica o con mayor disponibilidad.

Energía para elevar la temperatura: Su-poniendo nuevamente que el calor es-pecífico de los camalotes frescos sea igual al del agua, la energía necesaria para elevar la temperatura de 18 a 55º C es de 231.990.000.000 J, equivalente a 12.888 m3 de biogás, o 322,20 toneladas de ca-malotes frescos, igual al 21,5% de la carga de camalotes nuevamente. El rendimien-to de los procesos de generación de gas de síntesis y polimerización permite mantener una disponibilidad de calor lo suficientemente grande para cubrir este 23% de carga equivalente de camalotes, por lo que no se justifica aumentar la ais-lación, o recuperar calor de los efluentes.

TABLA 3/ RESUMEN PARA DIFERENTES SUPERFICIES Y TEMPERATURAS DE OPERACIÓN

Temperatura de operación

Superficie de cultivo

Peso diario de camalote

fresco [toneladas]

Volumen del

biodigestor [m3]

Superficie interna

[m2]

Pérdida térmica por conducción

[W]

Calor para elevar la

temperatura [MJ/día]

Peso eq. de camalote necesario

[toneladas]

Peso eq. de camalote

[% de la carga]

Mesófila (35º C)

500 m2 2,5 50 108 1.500 177 0,43 17,2%

1 ha 5 100 162 2.500 355 0,8 16%

20 ha 100 2.000 1.190 18.200 7.100 12 12%

300 ha 1.500 4 x 7.500 4 x 2.900 176.000 107.000 170 11%

Termófila (55º C)

500 m2 2,5 25 64 2.100 386 0,79 31,6%

1 ha 5 50 108 3.400 773 1,5 30%

20 ha 100 1.000 751 25.000 15.500 24,5 24,5%

300 ha 1.500 2 x 7.500 2 x 2.900 191.000 232.000 345 23%

43




Generación de gas de síntesis

A nivel industrial la mayor utilización quí-mica del metano es la generación de gas de síntesis. Es una mezcla reductora, que contiene básicamente hidrógeno y mo-nóxido de carbono. Entre las varias uti-lidades del gas de síntesis: se obtienen combustibles líquidos, la reducción de mi-neral de hierro para lograr hierro esponja, y el uso en numerosos procesos en los que es necesario una atmósfera reductora.

Existen diversas tecnologías para obte-ner gas de síntesis a partir de hidrocarbu-ros. Se optará por la que mejor se adapta al biogás, que tiene la particularidad de poseer dióxido de carbono, lo que hace que el balance inicial de carbono sea muy diferente a la mayoría de las fuentes con-vencionales de gas de síntesis. Basados en el estudio de un catalizador que gene-ra gas de síntesis a partir de una mezcla de agua y dióxido de carbono,(11) se plan-tea aprovechar el dióxido presente en el biogás. La elección de este proceso en particular también radica en la posibilidad de incrementar la relación CO/H2 al incre-mentar la relación de entrada CO2/CH4. Un aumento de la primera posibilita la generación de hidrocarburos con mayor relación C/H (propano y butano) a partir de metano.

La reacción que se busca es:

CH4 + CO2 = 2CO + 2H2 ΔHº298 = 206 KJ/mol

A su vez, están presentes las reacciones:

CH4 + H2O = CO + 3H2 ΔHº298 = -41 KJ/mol

CO + H2O = CO2 + H2 ΔHº298 = 247 KJ/mol

La reacción principal y la última son al-tamente endotérmicas, y sólo la primer ecuación es exotérmica, pero en un grado mucho menor. Ésto justifica la necesidad de llevar a cabo la reacción en condicio-nes de alta presión y temperatura. Las condiciones de operación del reformador industrial son:

• Tentrada: 405º C

• Tsalida: 795º C

• Presión: 28,5 bar

• Relaciones molares a la entrada: H2O/Ch4=2,443; CO2/CH4=0,179

• Porcentajes molares a la salida: H2=66,22; CH4=10,67; CO=13,6 y CO2=9,08

A partir de los parámetros de entrada y salida y conociendo los poderes calorí-ficos de los diferentes compuestos, se puede estimar la energía absorbida (en forma de calor) por el reactor:

Teniendo en cuenta que el poder calorí-fico por kg de mezcla aumenta alrededor de 130%, gran cantidad de esta energía deberá ser aportada por el mismo biogás al ser quemado para precalentar la mez-cla de entrada. Partiendo de un biogás de 18 MJ/kg y considerando que luego de la filtración pierde el 41% de su volumen de-bido a la absorción del dióxido de carbono, por cada kg de biogás ingresado al reactor las proporciones son las siguientes:

• Por cada kg de biogás ingresante al re-actor 0,30 kg reaccionarán y 0,70 kg calentarán la mezcla para la reacción (teniendo en cuenta un 50% de efi-ciencia en la conversión entre el calor aportado y la energía química de la mezcla final).

• De esos 0,30 kg, 0,08 kg son de meta-no y 0,22 kg son de dióxido de carbono.

• De los 0,22 kg de dióxido de carbono, 0,18 deben ser filtrados e ingresan al reactor 0,04 kg.

• Entran al reactor 0,22 kg de agua.

• Cada kg de biogás aporta 15.500.000 J.

• Salen del reactor 0,34 kg de mezcla, que contienen 9.520.000 J.

• Se pierden, en forma de calor, 5.980.000 J

• El rendimiento estimado de la transfor-mación es del 60%

Propuesta inicial de una planta

A fin de poder estimar los flujos tanto de materia como de energía dentro de una planta propuesta, en base a las al-ternativas más favorables antes analiza-das, se confecciona un diagrama de flujo con diferentes componentes, variables y parámetros que los interrelacionan.

Descripción de los componentes

Moledor: La función del moledor es la de disminuir la longitud media de las fibras, y romper la estructura de los pecíolos, (zona baja del tallo) a fin de que el aire contenido, que es el que permite a la planta flotar, pueda salir posteriormente en el proceso de desai-reación. Se supone que el consumo energé-tico es función de la sección o luz que queda entre los anillos por los que pasa el camalo-te, del diámetro de los rodillos y de la velo-cidad de giro, para permitir procesar en una

TABLA 4 /

Componente Entrada Salida

Energía [MJ/Kg] %molar %másico

Energía [MJ/

Kg de mezcla]

%molar %másico

Energía [MJ/Kg

de mezcla]

CH4 50,2 28 24 12 11 16 8

CO2 0 5 12 0 9 36 0

H2O 0 67 64 0 0 0 0

H2 142 0 0 0 66 12 17

CO 8,4 0 0 0 14 36 3

Total – 100 100 12 100 100 28




jornada los 1.470.150 kg de camalotes dia-rios (un 99% de los transportados en la cinta, teniendo en cuenta pérdidas). Afectando esta energía por el rendimiento térmico y mecánico utilizado antes (33% y 50%, res-pectivamente) tenemos un consumo de energía de 579.398.288 J/día. Ésto redun-da en la utilización de 34 m3 de biogás por día y el retorno al biodigestor de 0,44 m3 de agua a 80º C (temperatura media anual de 15º C, delta T de 10º C en las paredes del intercambiador, recuperación del calor de combustión del 33%, rendimiento de inter-cambiadores del 80%).

Desaireador: El oxígeno es venenoso para las bacterias metanógenas que se cultivarán en el biodigestor. Por ello es importante quitar la mayor cantidad del oxígeno contenido dentro de la planta.

Biodigestor: Los parámetros observados en el biodigestor son:

• 20 días de tiempo de retención hidráulica.

• Un volumen de 28.817 m3.

• Una temperatura de trabajo de 35º C para mantenernos dentro del óptimo para bacterias mesófilas.

• Una superficie interna de 9.095 m2 .

• Una pérdida térmica por paredes de 14.144.693.983 j/día.

• Una cantidad de calor aportado por el agua caliente de distintos procesos de 129.518.553.418 J/día.

• Un k del aislante de las paredes de 0,045.

• Un espesor del aislante de 0,05 m.

• Un consumo por calentamiento (con- centrado en el desaireador) de 120.458.739.654 J/día.

• Un volumen de biogás genera-do de 63.111 m3 lo que equivale a 1.072.889.683.569 J/día.

Se puede ver que el calor recuperado de otros procesos (principalmente por el ge-nerador de gas de síntesis, el polimeriza-dor y el envasado) casi cubren todas las necesidades energéticas para mantener la temperatura. Asimismo, en un futuro se considerará la posibilidad de enfriar el efluente que fluye hacia el espejo de agua, recuperando aún más calor.

Diagrama de flujo de energía y materia orgánica

Parámetros utilizados

• Fracción de materia seca: 0,1

• Duración de la jornada: 8h

• Rendimiento térmico de motores: 0,33 Rendimiento mecánico de transmisio-nes: 0,5

• Temperatura media anual: 15ºC

• Poder calorífico Biogás: 18.000.000J/m3

• Litros BG/kg de camalote: 44 promedio

• Poder calorífico propano: 50.000.000 J/kg

• •Calor específico del agua: 4.180 J/kgºC

• Recuperación de Q de combustión: 0,3

• Rendimiento de intercambiadores: 0,8

Estimación del ritmo de extracción

Se realizó un modelo del ritmo de creci-miento de camalotes, adoptando un cre-cimiento exponencial. Para ello se usaron las variables típicas r y K, una corrección de r en función de la temperatura am-biente, para reflejar el casi estancamien-to del crecimiento durante el invierno, y una extracción constante más una pro-porcional a la tasa de regeneración pero desfasada, ya que al alimentar el biodi-gestor con la disminución de tempera-tura la actividad disminuye, pero lo hace tardíamente por la inercia térmica de tantas toneladas de camalotes pudrién-dose adentro. r: Tasa de multiplicación por día ; K: Valor máximo de equilibrio, en kg/ha. ; Superficie: 1 ha.

Caso de equilibrio:

500000

450000

400000

350000

300000

250000

200000

150000

100000

50000

00 50 100 150 200 250 300 350

Cantidad

En esta opción la extracción es direc-tamente proporcional a la actividad del camalote. Se aprecia una disminución en los meses más fríos. Como dato orienta-tivo, la extracción total en el año por hec-tárea es de 1.459.000 kg.

Con una cantidad extraída constantemente:

500000

450000

400000

350000

300000

250000

200000

150000

100000

50000

00 50 100 150 200 250 300 350

Cantidad

Si la extracción es constante, la pobla-ción de camalotes colapsa durante los meses de invierno, no quedando plantas suficientes para poder comenzar el ciclo al verano siguiente. La cantidad extraída fue de 1.465.000 kg.

Combinando extracción proporcional y constante:

500000

450000

400000

350000

300000

250000

200000

150000

100000

50000

00 50 100 150 200 250 300 350

Cantidad

500000

450000

400000

350000

300000

250000

200000

150000

100000

50000

00 50 100 150 200 250 300 350

Cantidad




Esta opción da resultados muy diferen-tes para pequeñas variaciones en la can-tidad constante extraída. En el primer caso la población permanece casi cons-tante, pero se reduce ciclo a ciclo, que-dando una población menor para volver a empezar el siclo siguiente en verano. En el segundo caso, con un aumento de la cantidad constante de sólo 5% y mante-niendo la cantidad proporcional igual a la anterior, la población colapsa casi sin de-jar ninguna planta para el ciclo siguiente. En cada caso lo extraído fue 1.642.000 kg y 1.587.000 kg, respectivamente.

Estas simulaciones pretenden aportar una conclusión cualitativa más que cuantitati-va, que sugiere que lo extraído del espejo de agua sólo puede ser proporcional a la actividad de los camalotes en cada época del año, que a su vez es proporcional a la temperatura ambiente, si es que se pre-tende mantener una población suficiente para comenzar el ciclo al año siguiente.

Ésto implica también que la tasa de ali-mentación del biodigestor será variable a lo largo del año, reduciéndose en los me-ses más fríos, lo que no entraría en con-flicto con el funcionamiento normal de estos sistemas, ya que suelen demandar tiempos de retención hidráulica mayores durante el invierno. El uso de temperatura altas (55º) puede implicar que la población de bacterias se vea muy afectada por dis-minuciones de la temperatura interna del biodigestor. Por esta razón el ajuste entre la disminución del volumen de camalotes

con que se lo alimentará y la temperatura interna, en el caso de usar la opción de alta temperatura, deberán ser modulados con mucho cuidado. Ésto es para ralentizarlo durante el invierno pero sin disminuir tan-to la temperatura como para afectar a las bacterias metanógenas termófilas.

Actividades productivas complementarias

Luego de la salida del biodigestor, la can-tidad de efluente hace que sea necesario analizar también la posibilidad de su apro-vechamiento. La salida del biodigestor tiene hasta un 10% de sólidos, integrados principalmente por sustancias orgánicas no digeridas, células creadas durante la di-gestión y cenizas. Este efluente puede ser usado tanto líquido, como seco, separando la fase sólida del líquido. Dado que durante la biodigestión de los elementos principales (carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno), el único que sale en cantidades significa-tivas en forma de biogás es el nitrógeno, este elemento aumenta en concentración en el efluente. Una reducción de sólidos totales en un 20% entre la entrada de ca-malotes y la salida de efluentes, se traduce como un aumento en la misma proporción del contenido de nitrógeno.

Aplicación del efluente directamente sobre la tierra

La aplicación directa del efluente sobre el suelo es la forma de utilización más

común. Además de fertilizarlo evita la ero-sión por el viento y por el agua, promueve el desarrollo de un microbioma saludable y aumenta la capacidad de retención de agua. A modo comparativo, en la tabla se observan las cantidades de distintos ferti-lizantes que serían necesarios distribuir en el suelo, a fin de aportar 1 kg de nitrógeno:

TABLA 5 /Fertilizante Cantidad [kg]

Urea 2

Sulfato de amonio 5

Fosfato de amonio 9

Pirofosfato de amonio 33

Estiércol vacuno fresco 34

Estiércol vacuno biodigerido 676

Es importante recalcar que numerosos estudios (Marchaim 1983) muestran que con la aplicación continua de efluente, los rendimientos aumentan progresiva-mente. Ésto se debe a que la forma en la que están presentes los nutrientes es de liberación lenta, lo que repercute fa-vorablemente en la resistencia del suelo. Se observa que la composición química

del efluente tiene tanto nitrógeno, como fósforo y potasio, en rangos de 1 a 1,5% y diferentes minerales necesarios para el crecimiento de numerosos cultivos.

Alimentación de animales

El efluente del biodigestor se puede usar para alimentar animales (una gran varie-dad como cerdos, lombrices, gallinas y pollos, peces, rumiantes, etc.). Uno de los aspectos más relevantes en cuanto a esta utilización es la gran cantidad de aminoá-cidos presentes en el efluente. Resulta sorprendente pensar que ese efluente podría provenir incluso de los desechos de los mismos animales a alimentar. Dado que la cantidad de nitrógeno permanece casi constante durante la digestión, y que parte de él se presenta en forma amo-niacal, el resto (hasta el 30%) lo hace en forma de aminoácidos. Esta abundancia de aminoácidos en la composición del efluente se debe a la proliferación de las bacterias metanógenas, que se multipli-can y aumentan de tamaño. Al extraer el efluente y permitir que entre en contac-to con el oxígeno del aire, estas bacterias

TABLA 6 /N

[%]P

[%]K

[%]Fe

[ppm]Mn

[ppm]Zn

[ppm]Cu

[ppm]

Efluente líquido 1,45 1,10 1,10 4000 500 150 52

Efluente secado al sol 1,60 1,40 1,20 4200 550 150 52

Estiércol de corral 1,22 0,62 0,80 3700 490 100 45

Compost 1,30 1,00 1,00 4000 530 120 50




sarrollo de algas y zooplancton. Este aumento de la biomasa se traduce en la posibilidad de criar peces como sistema integrado en un espejo de agua en el que también se produzcan los camalotes.

Estudios sobre el rendimiento de estan-ques alimentados con efluentes arrojan rendimientos entre 10 y 20 toneladas de pescado por hectárea por año (una pro-ducción adicional nada despreciable te-niendo en cuenta que la infraestructura adicional necesaria sería mínima). Es de-

cir que la utilización simultánea de esta técnica permitiría producir un peso de carne de pescado por hectárea similar a la masa de propano esperada (9 tonela-das por año), por lo que durante el análisis económico no debe ser despreciado.

CONCLUSIÓN

Luego de analizar las diferentes etapas para lograr convertir la energía solar ab-sorbida por los camalotes en una mezcla de propano/butano, como primera con-clusión se observa que existen actual-mente todas las tecnologías necesarias para lograr tal fin. Estas tecnologías son apropiadas y apropiables por la pobla-ción isleña, a excepción de las etapas de generación de gas de síntesis y polime-rización.

La planta proyectada lograría una inte-gración con el entorno, principalmente porque consigue funcionar convirtiendo sus desechos (tanto orgánicos como ca-lor residual) en materia prima integrada al ciclo de crecimiento y biodigestión. In-cluso en el diagrama de flujo de la planta en funcionamiento (Anexo) se tiene en cuenta que el consumo de combustible de las diferentes máquinas es el generado por la propia instalación (algo que no se observa en otras formas de biocombus-tibles, en las que todas las sembradoras, cosechadoras, transportes, etc., funcio-nan principalmente con diésel fósil).

En el diagrama de flujo, para un espejo

mueren, dado que dependen de un am-biente anaeróbico.

Este asombroso aumento de la canti-dad de aminoácido esenciales –entre 24 y 256%, y un 131% para el total– explica el importante valor que tiene el efluente como suplemento alimenticio en animales.

Piscicultura

Cuando el efluente es liberado en un es-tanque se favorece fuertemente el de-

de agua de 300 ha se observa una pro-ducción de biogás de 28.000 m3 por día, producción anual de 2.800.000 kg de propano/butano. Si se hace la estima-ción del rendimiento global, con una in-solación de 200W/m2 durante un año se obtienen 1,9 x 1.016 joules por año, mientras que el contenido energético de la mezcla de promano/butano es de 1,4 x 1.014 joules. Ésto habla de un ren-dimiento global de menos de 0,75% para la transformación de energía lumínica a energía química, principalmente limitado por el rendimiento fotosintético que tie-ne cualquier planta. Este rendimiento es 20 veces inferior al rendimiento de un panel fotovoltaico típico de los disponi-bles hoy en el mercado y 100 veces infe-rior al de un calefón solar para generación de agua caliente sanitaria.

Las claves para que este rendimiento sea viable incluyen: la alta calidad y den-sidad de la energía química, y el hecho de que el camalote es un colector de energía solar que existe naturalmen-te, que se multiplica solo y no necesita ser sembrado o fertilizado. Esta pro-puesta no pretende ser la solución al declive natural de los yacimientos fó-siles de nuestro país, pero se plantea como una opción viable, apropiable y de bajo impacto ambiental en una zona de nuestro país muy postergada tanto so-cial como energéticamente.

TABLA 7 /

Aminoácido Estiércol [mg/g m.c.]

Efluente [mg/g m.c.] Incremento %

Ácido aspártico 9,3 24,8 167

Ácido glutamínico 18,4 45,4 147

Alanina 13,1 16,3 24

Glicina 6,2 13,8 123

Serina 3,7 8,3 124

Prolina 5,6 11,4 104

Tirosina 3,2 7,9 147

Fenilalanina 5,0 12,6 152

Treonina 4,3 10,9 153

Metionina 3,3 4,9 48

Valina 6,1 15,2 149

Leucina 8,9 21,2 138

Isoleucina 5,0 13,7 174

Lisina 5,4 14,8 174

Histidina 1,7 4,4 159

Arginina 2,7 9,6 256

Aminoácidos totales 102,0 235,3 131




FIG

UR

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ujo

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prop

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a.

(1) Rodríguez Pérez de Agreda, Celia, Díaz Ma-rrero, Miguel, Guerra Díaz, Luis, Hernández de Armas, Julia María. Acción depurado-ra de algunas plantas acuáticas sobre las aguas residuales.

(2) Jun Chenga, Binfei Xiea, Junhu Zhoua, Wen-lu Songa, Kefa Cena. (Marzo 2010). Coge-neration of H2 and CH4 from water hyacinth by two-step anaerobic fermentation. In-ternational Journal of Hydrogen Energy, 35(7), 3029-3035.

(3) Caballero Ruano, Manuel y Ballarín, María Carmen. Estrategias de recirculación de soluciones nutritivas en cultivo bajo inver-nadero en clima de invierno suave.

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(10) Korres, Nicholas, O’Kiely, Padraig, Benzie, John A. H., West, Jonathan S. (2013). Bioener-gy production by anaerobic digestion using agricultural biomass and organic wastes.

(11) Castro, A. y Becerra, A. Reformado de gas natural a gas de síntesis con mezclas de vapor de agua y dióxido de carbono sobre un catalizador de níquel/alúmina. Universi-dad Nacional de San Luis.

(12) Mendez, José María. Producción de biogás en la Granja “Marujo”. INTA Totoras.



El agua como recurso escaso y vi-tal para el desarrollo de la vida en general, frente a una población en

crecimiento que demanda diariamente grandes cantidades para su consumo y cuyo uso irracional compromete su de-sarrollo sostenible, genera uno de los desafíos más importantes para la huma-nidad en general y la comunidad científica en particular: su reutilización.La fitodepuración representa un método innovador, económico y eficiente para la resolución de esta problemática de carácter crítico. El jacinto de agua (Eich-hornia crassipes) posee una capacidad

AUTORES Carlos Augusto Nicolas Agrelo Brito Antonella Aymara Giménez

ORIENTADOR Javier Luis Mariano Núñez García Universidad Tecnológica Nacional (Facultad Regional de CABA)

DEPURACIÓN Y REUTILIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES DOMICILIARIAS

natural de absorber y degradar sustan-cias tóxicas y contaminantes provenien-tes del agua residual.El proyecto elaborado que se presenta a continuación consiste en la reutilización de agua proveniente de las aguas re-siduales de una vivienda unifamiliar en la zona del partido de Ezeiza, Buenos Aires, acompañada de la reducción de los con-taminantes y la posterior formación de biomasa mediante la implementación de un sistema de fitodepuración, a partir de un humedal de flujo superficial confor-mado con filtros de macrófita de la espe-cie mencionada.




INTRODUCCIÓN

Área de concentración

El área elegida para la implementación del sistema de fitodepuración se encuentra ubicada en el partido de Ezeiza, pertene-ciente a la provincia de Buenos Aires en la República Argentina.

A continuación se detallan las caracte-rísticas climatológicas y poblacionales del lugar, a fin de comprender el contex-to físico y social en el que se desarrolla el proyecto.

Demografía

Según el Censo del año 2010(1,2) Ezeiza alcanza una población total de 163.722 personas, una densidad de población de 734,2 hab/km2 y un total de hogares que

asciende a 44.487 de los cuales sólo 7.379 –menos de un 17% del total– posee acce-so a la red pública (cloaca). Según datos actualizados de AySA,(3) este número no varió significativamente y hoy las cone-xiones domiciliarias son 8.000.

Climatología

La región en donde se localiza el munici-pio se caracteriza por ser llana y poseer un clima templado húmedo, según la clasifi-cación de Köppen.(4) Durante el verano el tiempo es caluroso a muy caluroso duran-te el día y con noches templadas. En cuan-to al invierno, el tiempo es frío moderado durante el día y con noches muy frías.(5) Las temperaturas máximas se desarrollan en los meses de octubre hasta abril, con una media de 17° C. Las temperaturas mí-nimas, en cambio, de mayo a septiembre

GRÁFICO 1 / Precipitación total anual 1996-2006.

presentan una media de 3,5° C. Por otra parte, la amplitud térmica media anual al-canza los 26,1° C.(6)

Con respecto a las precipitaciones, la re-gión se caracteriza por máximos anuales desde el comienzo de la primavera has-ta abril inclusive y por un período menos lluvioso en invierno. El promedio anual de precipitaciones para el período compren-dido entre 1996 a 2006 fue de 977,4 mm.

Por último cabe destacar que la velocidad del viento tiene gran variabilidad entre las distintas estaciones, encontrándose en la

primavera las máximas velocidades y las mínimas en otoño.

EL PROYECTO

La cuestión del agua residual domiciliaria representa una problemática importan-te a considerar, más aún en poblaciones como la del caso de estudio, en las cua-les un porcentaje importante de familias (superior al 30%) utiliza un pozo ciego como tipo de desagüe. Ésto implica una potencial contaminación de las napas

GRÁFICO 2 / Velocidad de vientos (km/h) – Estación Ezeiza Aero (SMN) período 1996-2005

246

89

1012

14

16ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

N NE E SE S WS W NW

597.5

946.51229.5

1571

1190.3

801.4

994.3

0

500

1000

1500

2000

1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

PPt (

mm

)

Período

Precipitación Total Anual - Estación Ezeiza SMN (1996-2006)

304.8

1376.2

886.8 853.1




subterráneas, con su consecuente im-pacto ambiental y aumento de la posibi-lidad de propagación de enfermedades entre los habitantes circundantes al pozo.

El objetivo principal del proyecto es la reutilización del agua contaminada pro-veniente de las aguas residuales de una vivienda unifamiliar, protegiendo a su vez de la propagación de enfermedades y realizando un cuidado del medio am-biente, al reducir el impacto asociado a la evacuación de aguas negras sin trata-miento alguno.

Este método de depuración de agua vie-ne acompañado por la producción de una importante cantidad de biomasa, que puede ser utilizada en diversas aplicacio-nes tales como forraje para la alimenta-ción de ganado y aves de corral.

Como objetivo secundario, el proyecto está enfocado a un aspecto social mediante el cual se pretende una concientización sobre la familia en relación al uso racional del agua y el cuidado medioambiental.

DESARROLLO

En pura teoría, se supone que la calidad física y química del agua no contaminada es aquella en la que no aparecen signos de impacto humano.

Toda actividad humana tiene asociada una generación de aguas residuales que deben ser sometidas a un tratamiento para garantizar la continuidad del ciclo de uso del recurso.

El tipo de agua residual a tratar será de naturaleza urbana o asimilable a ella. Se define como agua residual urbana a aquella que no contiene un volumen de agua residual industrial superior al 30%.(7)

A su vez se subdivide en:

• Aguas domiciliarias: agua de cocina y aguas de baño, ambas con sales, mate-ria orgánica y sólidos.

• Aguas negras: deposición humana, contienen residuos fecales del orden de 100 a 250 g por habitante por día, con gran cantidad de microorganismos aerobios y anaerobios.

• Aguas públicas de limpieza y riego: dependen de su procedencia, con-tienen materiales sólidos de arrastre, fertilizantes provenientes de parques y jardines.

• Aguas pluviales: aunque en origen se trate de agua pura, su paso por áreas urbanas e industriales altera su composición.

En este proyecto se tratará aguas residua-les urbanas: domiciliares, negras y pluviales.

El método a implementar para el trata-miento de aguas consiste en un sistema de fitodepuración basado en un humedal de flujo superficial.

Por fitodepuración se entiende la reduc-ción o eliminación de contaminantes por medio de una serie de procesos biológi-cos y fisicoquímicos en los que participan las plantas del propio ecosistema acuá-tico. La planta acuática a utilizar es de la

especie macrófita, ya que posee la carac-terística de asimilar componentes consi-derados como contaminantes.

El jacinto de agua (Eichhornia crassipes) es una planta perenne de agua dulce, con desarrollo ascendente de tallo corto, hojas color verde brillante y espigas de flores de lavanda.(8) Para un tratamiento exitoso, las plantas se tienen que mantener en creci-miento activo mediante la eliminación del exceso de vegetación. Su crecimiento se ve favorecido por aguas ricas en nutrien-tes, en especial fósforo, nitrógeno y po-tasio, siendo afectado por temperaturas inferiores a 0° C y alta salinidad.

Los procesos que tienen lugar para la de-puración con macrófitas son básicamen-te filtración y sedimentación de sólidos, incorporación de nutrientes en plantas y su posterior cosechado y degradación de la materia orgánica –por una serie de mi-croorganismos asociados a las raíces de las plantas–.

Por su parte, las reacciones químicas que se producen durante el proceso son las siguientes:

CO2 + H2O + luz C (HOH) (azúcar) +O2

C (HOH) (azúcar) + O2 CO2 + H2O + BIOMASA

Durante la etapa de crecimiento absor-ben e incorporan los nutrientes a su pro-pia estructura y funcionan como sustrato para los microorganismos, que promue-ven la asimilación de estos nutrientes.

La técnica de humedal de flujo superfi-cial consiste en un flujo de agua del tipo horizontal que circula por un canal que contiene una capa de agua no muy pro-funda, aproximadamente de unos 30 cm, cubierta en su totalidad por la planta acuática. La eliminación del contaminan-te se produce a través de reacciones que tienen lugar en el agua y en la zona supe-rior del sustrato.

Se diseñan a modo de canales con pare-des ataludadas, canalizaciones de entra-da y salida de agua residual, estructuras o dispositivos de control de flujo.

A continuación se especifican las fases de acción necesarias para llevar a cabo el proyecto.

Criterios de diseño

Caudal

Está pensado para que procese un flujo de 3m3/día de agua residual.

Calidad del afluente(9)

Características físicas

Olor No debe presentar olor alguno

Temperatura 23° C

Sólidos

0,1% de sólidos totales, dentro de los cuales se consideran 80% de sólidos disueltos y 20% de sólidos en suspensión (coloides y sólidos sedimentables)

Color Gris con sólidos en suspensión




Características químicas

DBO5 100-300 mg/l

DQO 150-450 mg/l

Oxígeno disuelto 1-3 mg/l

Nitrógeno total 20-85 mg/l

Nitrógeno orgánico 8-35 mg/ml

Nitritos 12-50 mg/ml

Ni 0-10 mg/ml

Fósforo total 4-15 mg/ml

pH (10) 6-9

Características biológicas

Coliformes totales 106-109 colonias/100 ml

Estreptococos fecales 104-107 colonias/100 ml

Construcción del canal(11)

Se requiere 1,5 m2 de superficie de plan-tación por persona, lo que equivale a una superficie promedio de 6 m2 por vivienda unifamiliar tipo (de 4 integrantes).

La longitud y la anchura del canal pueden ser variables, siempre que en conjun-to se consiga la superficie de plantación requerida.

La impermeabilización de los canales se efectúa con una lámina de plástico re-sistente a la rotura por pisadas y a los roedores.

La profundidad del canal es de 0,5 m. El tiempo de retención medio del agua re-sidual debe ser de cinco días.

Accesorios

Bomba centrífuga(12)

También llamadas rotodinámicas, son siempre rotativas y consisten en un tipo de bomba hidráulica que transforma la energía mecánica de un impulsor.

Es una máquina formada por un conjun-to de paletas rotatorias encerradas den-tro de una caja o cárter, o una cubierta o coraza. Las paletas imparten energía al fluido por la fuerza de esta misma ac-ción. Incrementa la energía de velocidad del fluido mediante un elemento rotan-te, aprovechando la acción de la fuerza centrífuga, y transformándola en ener-gía potencial a consecuencia del cambio de sección transversal por donde circula el fluido en la parte estática, la cual tiene forma de voluta y/o difusor.

Para el sistema de fito-saturación utiliza-mos una bomba centrífuga de flujo radial. Se usan para cargas altas y caudales pe-queños, sus impulsores son por lo gene-ral angostos. El movimiento del fluido se inicia en un plano paralelo al eje de giro del impulsor de la bomba y termina en un plano perpendicular a éste.

Algunas ventajas de este tipo de bomba son: construcción simple y bajo costo, la línea de descarga puede interrumpirse sin ocasionar daños en la máquina, pue-de utilizarse con líquidos que contienen grandes cantidades de sólidos en sus-pensión, poco espacio ocupado y de fácil mantenimiento.

Conducción

Las tuberías se colocan de forma recta de pozo en pozo; éstas son de PVC, con jun-ta tipo enchufe. Las conducciones deben calcularse de tal forma que el flujo de agua vaya a una velocidad de aproximadamen-te 1 m/s, lo cual es difícil por el bajo caudal que presenta este sistema. El cálculo de la velocidad se realiza a partir de la relación entre el caudal y la sección de la tubería.

Pozo de almacenamiento

Se realizan mediante prefabricados de poliéster o PVC ya que no se requieren pozos de grandes dimensiones. Se deben situar de modo que las tuberías no for-men ángulos, de forma que si se llegara a producir algún obstáculo puedan limpiar-se con facilidad.

Vallado

Es necesario brindar una protección físi-ca al sistema de depuración mediante la

implementación de un vallado. Esta me-dida se establece principalmente para separar las aguas residuales de los niños y animales callejeros de la zona, cuidando así su salud física, y además para salva-guardar la integridad de las plantas.

Disposición de macrófitas

Respecto a las macrófitas, se colocan un total de 10 plantas por m2 que se fijan al canal mediante un sistema comprendido por un flotador, un lastre y un dispositi-vo de enganche que recorre los canales (imagen 3) y mantienen inicialmente una separación de 30 cm entre las plantas. Como soporte se pueden utilizar mallas de polietileno y dentro del flotador se co-loca un sustrato de arena.

El flujo de agua depurada se almacena en una cámara ubicada a la salida del siste-ma de fitodepuración, conectada a una bomba centrífuga que permita el flujo de agua hacia una llave de paso para ser utilizada.

FIGURA 1 / Esquema general del sistema.

Casa

Agua pluvial, lavado de pisos Sistema de

fitosaturaciónSalida de agua no contaminada

Desagüe

Cocina Baño

Calle

Línea Municipal




Consideraciones

Es importante destacar que durante el funcionamiento deberán efectuarse con-troles periódicos de vectores, mayor-mente mosquitos, caracoles, arañas y roedores, para evitar la propagación de enfermedades comúnmente transmiti-das por estos organismos.

Por otra parte, la disponibilidad de oxí-geno para que se lleve a cabo el proceso de depuración depende de la turbulencia causada por los vientos, la temperatura del agua, transmisión de la radiación so-lar, período diurno y nocturno, y la tasa de consumo de oxígeno por parte de los microorganismos.

Producción de biomasa

Esta consecuencia de todo proceso de fitodepuración es crucial para el proyecto, ya que su recolección y posterior aprove-chamiento puede generar nuevos bene-ficios y utilidades. Un mal uso de la misma podría ser un potencial contaminante.

El crecimiento de las plantas produce una gran cantidad de biomasa rica en nutrien-tes, lo que implica un alto poder alimenticio.

Debido al permanente flujo de agua y nutrientes, la producción de biomasa en general es abundante, independiente-mente del resto de las condiciones am-bientales. Sin embargo hay una condición en particular, presente en el escenario en cuestión, que favorece el volumen de su crecimiento: la temperatura.

Como se mencionó anteriormente, es preciso evitar que la biomasa producida pase a otro cauce receptor o que perma-nezca en la laguna y muera, ya que incre-mentaría los valores de BQO y por ello es preciso recolectarla periódicamente. Los jacintos de agua y otras macrófitas, en especial las especies flotantes, son las más fáciles de recolectar.

Con respecto al aprovechamiento y uti-lidad asociados a su recolección, la bio-masa generada posee las siguientes aplicaciones:(13)

• Forraje para alimentación de ganado y aves de corral. Aporta un 10-20% de alimento por lo que habría que mezclar con otro tipo de alimentos.

• La producción de compost para en-miendas de tierras y fertilización es otra utilidad, sin embargo ésta tiene la des-ventaja de que el proceso de transfor-mación es costoso. Para utilizar estas plantas como abono hay que tener pre-sente su contenido en metales pesados.

• Combustible.

Para todos los beneficios mencionados anteriormente, cuando la producción es pequeña no siempre es rentable dar una salida útil a la biomasa obtenida. Para este tipo de casos, la mejor solución es trasla-dar a un vertedero más próximo.

Desventajas del sistema

El oxígeno que se produce durante la foto-síntesis escapa hacia a la atmósfera y no contribuye a oxigenar el canal, ni al proceso de oxidación que tiene lugar durante la mis-ma. Ésto genera una disminución del oxíge-no disuelto requerido para llevar a cabo el proceso, provocando que se vea afectado cuando recibe una alta carga orgánica, tra-yendo como consecuencia malos olores.

Los jacintos de agua no son resistentes a las heladas ni al frío, son plantas muy susceptibles a los cambios de tempe-ratura por lo que en períodos invernales se deberá agregar una protección. El au-mento de plantas muertas implicaría un incremento en la carga orgánica.

Otro inconveniente es la aparición de in-sectos y plagas como mosquitos, arañas, roedores y caracoles.

FIGURA 2 / Esquema del sistema de fito-saturación.

FIGURA 3 / Detalle de una macrófita emergente.

Macrófitas Emergentes

Sustrato

Plataforma Flotante




Ventajas del sistema

Mayor economía en la construcción, ya que no se requiere ningún tipo de relleno en el mantenimiento dado que no existe colmatación ni resistencia al paso del flujo de agua. No es necesario retirar periódi-camente las raíces y rizomas que provo-can la colmatación y en la implantación, pues se lo realiza sobre el mismo canal sin tener que efectuar previo vaciado.

La capacidad de depuración es alta por-que el sistema se encuentra total y con-tinuamente bañado en agua. Además, los lodos formados en el fondo del canal son auto-digeribles por lo que no es necesa-rio retirarlos.

La capacidad de reducción de la demanda química de oxígeno y la demanda biológica de oxígeno de la macrófita es de 70 y 90%, respectivamente, y la disminución de fós-foro y nitrógeno total es entre 40 y 50%.

Otra ventaja es la facilidad de recoger toda la biomasa formada, incluidas las raíces y los rizomas.

CONCLUSIÓN

La fitodepuración es un sistema de de-puración de aguas que actúa de forma natural y posee la característica de ser económica, de fácil implementación y casi sin gasto de energía. Además pre-senta numerosas ventajas operativas

y de mantenimiento: lo único que requie-re el proceso es la cosecha periódica de la biomasa formada.

Una vez puesta en marcha y respecto al funcionamiento del sistema –al ser las macrófitas unas plantas perennes–, la duración del filtro es ilimitada siempre y cuando se lo trate adecuadamente, que no falte el agua en los canales y se con-trolen las posibles plagas y enfermeda-des que pueda contraer la planta.

Es importante destacar que el funcio-namiento óptimo se logra al año de im-plementado el sistema, alcanzando muy buenos porcentajes de reducción de la demanda química de oxígeno y demanda biológica de oxígeno, con una reducción promedio de 70% y 90% aproximadamen-te. Además se consigue la disminución de un 40 y 50% de nitrógeno y fósforo total presente en el agua residual.

Este tipo de sistema de depuración de aguas asociadas al servicio de sanea-miento cloacal son ambientalmente viables y no existen temas socioeconó-micos, de higiene y seguridad y/o salud que puedan poner en duda su concreción en tiempo y forma.

El proyecto no presenta impactos negati-vos significativos que no puedan ser con-trolados y minimizados y que impidan la concreción de proyecto.

(1) Instituo Nacional de Estadísticas y Cen-sos. Población. Censo 2010.

http://www.censo2010.indec.gov.ar/CuadrosDefinitivos/P2-D_6_270.pdf

(2) Instituo Nacional de Estadísticas y Cen-sos. Población. Censo 2010.

http://www.censo2010.indec.gov.ar/CuadrosDefinitivos/H2-D_6_270.pdf

(3) AySA - Agua y Saneamientos Argenti-nos S.A.

h t t p : //www. a y s a . c o m . a r / i n d e x .php?id_seccion=846

(4) Köppen, W. (1936). Clasificación climática.

(5) Servicio Meteorológico Nacional. http://www.smn.gov.ar/serviciosclimatic

os/?mod=turismo&id=7&provincia=Buenos%20Aires&ciudad=Ezeiza

(6) AySA - Agua y Saneamientos Argentinos S.A. (Julio 2007). Sistema de Tratamiento por dilución de efluentes cloacales. Plan-ta de pretratamiento Berazategui SC497. Estudio de impacto ambiental, partido de Berazategui.

http://www.aysa.com.ar/Media/archi-vos/484/1_EIA021_Sistema_de_Trata-miento_por_dilucion_Berazategui_1.pdf

(7) De Miguel Beascoechea, E., de Miguel Nu-ñez, J., Curt Fernández de la Mora, M. D. (2001). Manual de fito-saturación, filtros de macrófitas en flotación. Capítulo 1.

(8) United States Environmental Protection Agency - EPA.

http://water.epa.gov/scitech/waste-tech/upload/2002_06_28_mtb_free_water_surface_wetlands.pdf

(9) Garnero, María C., Belloso, Claudio O. Relación entre DQO y toxicidad aguda en afluentes. AIDISA Argentina. Ingeniería Sanitaria y Ambiental (110), 34-38.

(10) Administración Nacional de Medica-mentos, Alimentos y Tecnología Médica (ANMAT). Código Alimentario Argentino. Capítulo XII. Bebidas Hídricas, Agua y Agua Gasificada.

http://www.anmat.gov.ar/alimentos/ codigoa/Capitulo_XII.pdf

(11) De Miguel Beascoechea, E., de Miguel Nuñez, J., Curt Fernández de la Mora, M. (2001). Manual de fito-saturación, filtros de macrófitas en flotación. Capítulos 6 y 7.

(12) McCabe, Warren L., Smith, Julián C., Harriott, Peter. (2007). Operaciones unitarias en ingeniería química. Editorial McGraw-Hill.

(13) Utilización de macrófitas. http://datateca.unad.edu.co/conteni-

dos/358022/contenidoLinea/5574696c697a616369c3b36e5f64655f6d616372c3b36669746173.PDF






http://www.aysa.com.ar/index.php?id_seccion=846

http://www.aysa.com.ar/index.php?id_seccion=846

http://www.smn.gov.ar/serviciosclimaticos/?mod=turismo&id=7&provincia=Buenos%20Aires&ciudad=Ezeiza



http://www.aysa.com.ar/Media/archivos/484/1_EIA021_Sistema_de_Tratamiento_por_dilucion_Berazategui_1.pdf



http://water.epa.gov/scitech/wastetech/upload/2002_06_28_mtb_free_water_surface_wetlands.pdf



http://www.anmat.gov.ar/alimentos/codigoa/Capitulo_XII.pdf

http://www.anmat.gov.ar/alimentos/codigoa/Capitulo_XII.pdf

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/358022/contenidoLinea/5574696c697a616369c3b36e5f64655f6d616372c3b36669746173.PDF





El objetivo de esta publicación es presentar el diseño de un disposi-tivo que optimiza la operación de

carga de los productos fitosanitarios (en estado líquido) al equipo aplicador.

El dispositivo asegura la deposición final de los envases, como así lo establecen las buenas prácticas agrícolas; ésto es, lavados e inutilizados, reduciendo la ca-pacidad de contaminación del recipiente luego de su utilización, y por último y no menos importante, protegiendo la salud del aplicador.

La situación favorable de los mercados internacionales para algunos cultivos de cosecha ha determinado el aumento de la superficie bajo agricultura en la región pampeana y áreas ecológicas adyacen-tes. Este proceso, conocido como “agri-culturización”, viene acompañado de algunos efectos adicionales:

KIT PARA LA CARGA SUSTENTABLE DE AGROQUÍMICOS Y DISPOSICIÓN FINAL DE LOS ENVASES

• Incremento en la superficie bajo siem-bra directa, especialmente en zonas húmedas y sub-húmedas.

• Difusión de organismos genéticamen-te modificados y/o variedades de alto rendimiento, con buena respuesta al uso de insumos.

• Modernización del parque de maqui-naria agrícola, con el consecuente au-mento en la capacidad de trabajo.

• Incremento del uso de plaguicidas o fitosanitarios (fertilizantes, herbicidas, reguladores de crecimiento, insectici-das, fungicidas, etc.).

El incremento en el uso de plaguicidas constituye una fuente potencial de in-toxicación, contaminación ambiental y acumulación de residuos plásticos de alta densidad y lenta o nula degradación. Ésto hace indispensable la capacitación y difusión de información, tendiente al uso responsable de esta herramienta.

AUTOR Diego Oscar Debortoli

ORIENTADOR Luis Eduardo Maenza Universidad Nacional del Sur


KIT PARA LA CARGA SUSTENTABLE DE AGROQUÍMICOS Y DISPOSICIÓN

FINAL DE LOS ENVASES


INTRODUCCIÓN

Los agroquímicos se esparcen en los cul-tivos con la ayuda de un equipo aplicador. Ésta es una máquina que fue diseñada para fraccionar una masa líquida conteni-da en un tanque (caldo de pulverización) en millones de gotas, y para ubicar dichas gotas de manera uniforme en el lugar de la plaga a controlar.

Desde la fábrica hasta su utilización los pla-guicidas recorren un camino compuesto por numerosas etapas. En ellas intervienen diferentes actores y ocurren distintas ac-ciones. El presente dispositivo se desem-peñará especialmente en aquellas ligadas al proceso de “carga del producto al equipo aplicador” y en las “condiciones necesarias para la disposición final de los envases”, como se puede observar en la Figura 1.

DESARROLLO

Carga del producto al equipo aplicador

En esta operación el producto cae desde su recipiente al equipo que previamen-te ha sido cargado con agua para gene-rar la dilución que establece el fabricante. Este es el momento de mayor riesgo para el personal, ya que se encuentra expuesto a la mezcla en altas concentraciones. Asi-mismo, se puede producir contaminación por inhalación de vapores, salpicaduras y derrames en cualquier parte del cuerpo, por lo que es necesario utilizar el equipo de protección adecuado. (Figura 2)

Condiciones necesarias para la disposición final de los envases

Enjuague de los envases vacíos

El enjuague de los envases utilizados debe realizarse inmediatamente después de haberse agotado su contenido, evitan-do que el residuo se seque en su interior. Cualquier enjuague efectuado con poste-rioridad a este momento invalida su valor como mitigador del riesgo. El enjuague apropiado de los envases vacíos se realiza mediante los equipos específicos dispo-nibles en los pulverizadores modernos, o bien con la técnica de “triple lavado”.

En máquinas con equipo para el enjuague a presión (pulverizadores modernos):

• El envase vacío se dispone invertido so-bre el chorro de agua a presión (no inferior a las 5 libras/pulgada). El líquido (producto del lavado) cae sobre la cuba y es condu-cido directamente al tanque, donde se mezcla con el caldo de aspersión.

• Se debe mantener el envase en esta posición por lo menos 45 segundos.

• En la técnica de “triple lavado manual”:

• Se vacía el envase con producto en la pulverizadora y se mantiene 30 se-gundos más en posición de descarga.

• Se vuelve el envase a la posición nor-mal y se agrega agua limpia hasta un cuarto de su contenido.

• Se tapa y agita vigorosamente en di-rección horizontal y vertical durante 30 segundos.

• Se vierte el contenido en el tanque del pulverizador.

• Se repite esta acción dos veces más.

Proceso de inutilización de los envases

Por último, se debe proceder a la inutiliza-ción de los envases recientemente tras-vasados al aplicador y enjuagados. Para ello el recipiente debe ser perforado en el fondo, previendo así que sean reutilizados.

Almacenaje

Los envases así tratados constituyen un residuo especial mientras permanezcan en el campo. Una alternativa de almace-namiento es dejarlos en el depósito junto a otros plaguicidas.

Otra posibilidad es disponerlos en silos portátiles hasta su recolección o trasla-do al acopio. En este caso deberán estar al resguardo de agentes atmosféricos y fuera del alcance de animales y personas no autorizadas.

Estado del arte de la gestión de envases vacíos de agroquímicos

Dentro de la problemática planteada, el destino final de los envases de agroquí-micos es un punto crítico y complejo para su abordaje seguro.

En la mayoría de los países desarrollados, previo al establecimiento de una legisla-ción referida a este tema en particular, los gobiernos y las industrias involucra-das discuten conjuntamente reglamen-tos y directrices para la disposición final

de los envases de agroquímicos. Tra-bajan reuniendo información nacional e internacional referida a la producción de materias primas para envases (vidrio, plástico, papel) y su reciclado, así como acerca de la implementación de progra-mas específicos de destino final de en-vases de fitosanitarios usados.

De esta forma, las normas suelen variar generándose conflictos internos debi-do a la prohibición, en algunos casos, de quemarlos, enterrarlos e incluso re-ciclarlos; también entre países de igual área geográfica, por la baja posibilidad de armonizar las reglamentaciones.

Toda legislación específica para el des-carte correcto y seguro de envases ne-cesita establecer cronogramas para la implementación de las diversas fases o etapas del proceso que conduzca al des-tino final. También deberá estar prece-dida por los correspondientes estudios técnicos y sometidos a control estricto para su cumplimiento.

Los distintos sistemas de producción agrícola difieren en el uso de insumos según las características propias de los cultivos y su modalidad de manejo.

La mayor preocupación se da en los paí-ses que cuentan con sistemas de agri-cultura altamente tecnificados, en los cuales hay altos niveles de utilización de insumos, los que garantizan ciertos au-mentos de la productividad, indispensa-ble para atender una demanda creciente de alimentos.





En 1987 se creó en Brasil la ANDEF (Aso-ciación Nacional de Defensa Vegetal), el primer grupo de trabajo con participa-ción de las industrias de materias primas (vidrio, metal, plástico, papel) y las in-dustrias de reciclaje de dichas materias primas. El objetivo de la ANDEF es reunir información, tanto a nivel nacional como internacional, de países que están traba-jando en la implementación de progra-mas de destino final de envases vacíos de fitosanitarios.

En Rosario, Argentina, en el marco del convenio con CASAFE (Cámara de Sani-dad Agropecuaria y Fertilizantes) para el estudio “Manejo de envases de agroquí-micos en las localidades de Salto Gran-de y Totoras”, se realizó una encuesta a productores y aplicadores (contratistas) de las áreas mencionadas, con el ob-jetivo de analizar la situación actual en el manejo de fitosanitarios en cultivos extensivos. (Figura 3)

En sus conclusiones se corrobora que el destino final de envases es crítico, siendo los lugares de guarda transitorios, hasta su eliminación. La eliminación se realiza según diversos métodos, mencionados en orden de importancia: quema, quema con enterrado posterior, quema y poste-rior colocación en pozos o pozos ciegos, abandono de envases sin quemar en al-gún sitio del establecimiento, colocación de los mismos sin destruir en pozos cie-gos en desuso; todas éstas medidas que distan de ser seguras.

A ello hay que agregar el residuo que conservan los envases, ya que la prác-tica de triple enjuague no es utilizada por cuestiones de desconocimiento o por practicidad.

Además, es preocupante el uso alternati-vo de los recipientes. (Figura 4)

La posterior acción de difusión del tri-ple lavado realizada a nivel de usuarios y asesores profesionales, si bien fue com-prendida en cuanto a la importancia de la técnica en relación a la contaminación ambiental y a los riesgos sobre la salud humana, en algunas oportunidades fue cuestionada indicándose como dificultad el tiempo demandado para su realización en el momento de la aplicación.

En Argentina se generan anualmente 5.700 toneladas de envases plásticos de agroquímicos. Éstos se acumulan en rin-cones de muchos lotes o cerca de cursos de agua, tanques, bebederos entre otros de los destinos ya mencionados.

Hay que tener en cuenta que los envases vacíos que no fueron descontaminados retienen en su interior volúmenes que oscilan entre 1,5% y 5% del total de los productos contenidos.

Aspectos legales

Cabe hacer una breve mención de los as-pectos legales del uso de agroquímicos.

Una de las grandes carencias del sector productivo agropecuario está dada por la falta de una ley nacional de agroquími-cos actualizada, que contemple y analice

todas las circunstancias que esta activi-dad genera.

La normativa en vigencia es el decreto ley Nº 3489/58 y su correspondiente decreto reglamentario Nº 5769/59. Ante esta falencia, casi todas las provincias de importancia agrícola han generado sus propias normativas (Córdoba, ley 9164; Buenos Aires, ley 10699; Santa Fe, ley 11273), todas ellas dictadas en diferentes momentos y siguiendo distintos crite-rios, lo que origina múltiples confusiones especialmente en las zonas limítrofes interprovinciales.

Un ejemplo de ello se da, justamente, en las situaciones de aplicación de agroquí-micos en los campos ubicados en zonas periurbanas. En Córdoba no se pueden hacer aplicaciones aéreas hasta 1.500 m del pueblo para productos Ia, Ib y II (los más tóxicos) y hasta 500 m para produc-tos III y IV, en tanto que para las aplicacio-nes terrestres se fija un límite de 500 m donde solamente se pueden aplicar pro-ductos III y IV.

En Santa Fe los límites fijados son de 3.000 metros para aplicaciones aéreas y 500 metros para terrestres, pero dejando a las comunas la libertad de fijar excep-ciones o pautas diferentes.

Otras provincias, si bien con menor pro-ducción agrícola, siguen criterios distintos o, simplemente no contemplan este tema.

Es decir, existe un desorden legal eviden-te que debiera subsanarse con una ley nacional sobre el tema, consensuada en

nuestro Congreso con la consulta a todas las partes involucradas.

Solución propuesta para el uso óptimo y responsable de agroquímicos

El objetivo de este trabajo es presentar el diseño de un dispositivo que optimi-za la operación de carga de los produc-tos fitosanitarios (en estado líquido) al equipo aplicador. El dispositivo asegura la deposición final de los envases, como así lo establecen las buenas prácticas agrí-colas; ésto es, lavados e inutilizados, re-duciendo la capacidad de contaminación del recipiente luego de su utilización, y por último y no menos importante, pro-tegiendo la salud del aplicador.

Descripción

El artefacto consiste de un recipiente me-tálico rectangular (figura 5) que cuenta con una puerta lateral. En su parte supe-rior está provisto de un punzón/inyector de agua, el cual se acciona de forma ma-nual. Además, en el interior del recipiente posee una horquilla aplanadora que tam-bién es accionada manualmente.

Las palancas de accionamiento tanto del punzón como de la horquilla aplanadora, po-seen dimensiones diferentes, de acuerdo a la fuerza necesaria para cada operación.

En la parte inferior, el recipiente cuenta con una manguera por la cual se evacuan los fluidos (agroquímico ya diluido con agua).

Vale la pena aclarar que este dispositivo fue pensado como un implemento más de los equipos aplicadores. Éste podría





estar alojado por encima del tanque prin-cipal de la máquina.

Funcionamiento

Se abre la puerta del recipiente metálico y se introduce el envase del plaguicida dentro de forma horizontal (sin quitarle la tapa), como se observa en la figura 6. Se cierra la puerta y se acciona el pun-zón/inyector, el que perfora el envase de modo que éste es atravesado por com-pleto. De esta manera el contenido del mismo es evacuado completamente por la manguera ubicada en el fondo del re-cipiente metálico, depositándose el pla-guicida en el tanque del equipo aplicador.

Luego de haberse evacuado la mayor parte del producto, se introduce agua por los orificios del punzón/inyector, que aún permanece inserto dentro del envase. El agua inyectada sirve tanto para el lavado del envase, como también para la dilución del producto transvasado anteriormente al tanque del equipo aplicador.

Luego de haber perforado y lavado el en-vase, se acciona la palanca de la horquilla aplastando el envase de manera que éste quede compactado, reduciendo así nota-blemente su tamaño y quedando com-pletamente inutilizable.

Discusión

El presente dispositivo ofrece las siguien-tes ventajas:

• Optimización del tiempo de carga: en el método tradicional el tiempo de car-

ga del producto al tanque del equipo aplicador es mayor, ya que el operador debe vaciar el envase, realizar el tri-ple lavado e inutilizarlo. El dispositivo propuesto realiza estas operaciones en forma conjunta, optimizando así el tiempo de carga del plaguicida.

• Minimización de los costos de aplica-ción: la función del punzón/ inyector es completar la carga del tanque del equi-po aplicador, así como realizar el lavado del envase. Con ésto se asegura que no queden residuos dentro del envase, aprovechando así la totalidad del pro-ducto agroquímico.

• Mayor seguridad e higiene del trabaja-dor: aislar la fuente de riesgo, ésto es, separar al operario del producto –el cual se encuentra en altas concentra-ciones– disminuye las posibilidades de proyección e inhalación. La existencia de la puerta aparta totalmente al ope-rario del producto.

• Reducción del impacto ambiental: se asegura el lavado del envase en el mo-mento de la carga, lo cual es de gran importancia para disminuir la capaci-dad de contaminación del recipiente. A su vez, la existencia de la horquilla que aplana el envase reduce considerable-mente el tamaño del mismo ayudando a mejorar su acopio en sus respectivos contenedores de residuo.

Una cuestión a discutir con detenimiento son los aspectos constructivos y de ac-cionamiento del punzón/inyector. Éste

se conforma de dos partes: el cuerpo y la punta con la que se origina la rotura.

El cuerpo se pensó fabricarlo de un tubo de acero perforado. Las perforaciones son para la salida del agua de lavado y llenado del tanque del equipo aplicador, luego de que la punta del punzón halla atravesado el envase. La entrada de agua al inyector se encuentra por fuera del re-cipiente metálico y está adaptada para los picos de las mangueras de lavado de las pulverizadoras modernas.

La punta se ideó conformarla de dos cha-pas con forma de púa, soldadas entre sí, y a su vez soldadas al cuerpo del punzón. El orificio que ésta origina en el envase es de unos 6 cm, equivalente al diámetro de la tapa de un bidón de 20 litros. El punzón es accionado de forma manual, similar al existente en las estaciones de servicio, utilizado para perforar los envases de lu-bricantes. (Figura 7)

Las dimensiones del recipiente metálico se concibieron para contener un bidón de 20 litros. Las presentaciones más usua-les, es decir, la forma en que el producto es entregado al usuario para las formula-ciones liquidas, son en bidones de 5, 10 y 20 litros. Es así entonces que las dimen-siones aproximadas del recipiente metá-lico son: largo: 500 mm; ancho: 300 mm; alto: 300 mm.

Como se mencionó anteriormente, este dispositivo fue pensado como parte de los equipos aplicadores. Asimismo se podría agregar un pie regulable en altura,

para desligarlo de las pulverizadoras pro-piamente dichas.

CONCLUSIÓN

Como conclusión del presente trabajo, referido a un dispositivo “vaciador” e “in-utilizador” de envases de agroquímicos, es importante aclarar que el sector cuen-ta con gran desarrollo en cuanto al pro-ceso de aplicación en sí: las pastillas son cada vez más eficientes, la evaluación de las condiciones atmosféricas a lo largo de todo el día, y la elección de los diferen-tes parámetros de pulverización (caudal, presión, velocidad) permiten a los aplica-dores, que están altamente capacitados y cuentan con gran responsabilidad so-cial, realizar los trabajos sin generar da-ños a la comunidad con la que conviven. Contrariamente, el procedimiento de car-ga y mezcla al equipo es un técnica tec-nológicamente nula.

Este dispositivo posee cuatro aristas im-portantes que se fueron desarrollando a lo largo de este trabajo, que son:

Económica: se minimiza el costo del producto con la inyección de agua y asegurando que todo el producto que el trabajador agropecuario compró de-rrame dentro del tanque principal de la pulverizadora.

Reglamentaria: en este sentido, se busca cumplir con las buenas prácticas agríco-las como es el lavado y la inutilización del envase, entre otras.





Medio ambiental: se trata de disminuir el impacto ambiental que posee el envase luego de su utilización, asegurando que no quede residuo de producto dentro del mis-mo. Por otro lado, optimiza la colocación fi-nal en los lugares de acopio de residuos.

Sanitaria: posee un impacto social posi-tivo, mejorando las condiciones de salud de los trabajadores agropecuarios aislan-do la fuente de riesgo.

El problema no son los productos agro-químicos ni su aplicación sino el modo de

utilización de esta herramienta, asumien-do que se trata de una fuente potencial de riesgo. Es por ello que resulta indis-pensable la capacitación y difusión de in-formación, tendiente al uso responsable de esta tecnología.

Por último hace falta el convencimiento y la voluntad de querer modificar positi-vamente la actual realidad. Saber que se puede hacer; con esfuerzo, constancia y orgullo, aunque pueda parecer utópico.

ANEXO

Definición 1

Buenas prácticas agrícolas: Conjunto de principios, normas y recomendaciones técnicas, aplicables a las diversas eta-pas del proceso de producción agrícola, orientadas a asegurar la inocuidad del producto, la protección al ambiente y la seguridad y bienestar del personal que trabaja en la explotación.

Definición 2

Plaguicida-fitosanitario-agroquímico: se define así a las sustancias químicas que se emplean para combatir los agentes causantes de plagas y enfermedades de los cultivos, con el objetivo de conseguir una producción elevada en cantidad y ca-lidad. Incluye además reguladores de cre-cimiento, defoliantes o desecantes.

Antes de la aplicacion

Durante la aplicacion

Depues de la aplicacion

Toma de decision

Mezcla y carga

Aplicacion

Lavado y descontaminacion

Manejo de envases vacios

Compra

Transporte

Almacenamento

FIGURA 1 /

FIGURA 2 /

FIGURA 3 /

A los 30 días...

Y a los 45 días... Y a los 60 días... etc, etc...





Barbado, José L., Sato, Ernesto A. (2008). Manual para el Operador de Depósitos de Pro-ductos Fitosanitarios. Cámara de Sanidad Agropecuaria y Fertilizante - CASAFE.

Brambilla, L. (Agosto 2012). Pautas de buenas prácticas para el manejo de fitosanitarios. Ediciones INTA.

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Referencias: a) Horquilla aplanadora de envase. b) Punzón. c) Orificios de lavado y llenado. d) Envase. e) Salida de fluidos

FIGURA4 /

FIGURA5 /

FIGURA6 / FIGURA7 /

El orificio “A” corresponde a la entrada del pun-zón y el orificio “B” donde pasará el eje de la horquilla aplanadora. En la figura también se puede ver el recipiente metálico propiamente dicho, sin la tapa y con sus bisagras.


B

A

C

D

e


Las actividades destinadas a sos-tener el modo de vida de una población mundial en constante

crecimiento están modificando severa-mente el ecosistema terrestre.

La viabilidad futura del planeta (único ho-gar de la especie humana) depende de encontrar un camino que permita la sa-tisfacción de las necesidades de la pre-sente generación, sin perjudicar las po-sibilidades de las próximas generaciones. Este concepto se conoce como susten-tabilidad y requiere del aporte de todos los actores sociales: gobiernos, tecnólo-gos, educadores y consumidores.

La generación de energía utilizando re-cursos renovables y aplicando tecnolo-gías limpias es uno de los aspectos más relevantes para alcanzar la sustentabi-lidad. Este tipo de desarrollos minimizan

AUTORES Mariano Pablo Naboni Nicolas Federico Curti

ORIENTADOR Estela Mónica López Sardi Universidad de Palermo

PROYECTO CAMINO DE LUZ: COSECHA DE ENERGÍA MEDIANTE ELEMENTOS PIEZOELÉCTRICOS

los impactos ambientales y la desigual-dad social, ya que permiten acercar el re-curso energético a muchas comunidades que en la actualidad se ven privadas del acceso a la electricidad.

El proyecto “Camino de Luz” está enfo-cado en el estudio y desarrollo de una de las más nuevas metodologías de cosecha de energía limpia y renovable: la utiliza-ción de elementos piezoeléctricos.

Estos materiales permiten cosechar la energía mecánica residual de la defor-mación del suelo debida a la circulación de personas y vehículos, para transfor-marla en energía eléctrica, la cual pue-de ser utilizada para sistemas de ilumi-nación con artefactos de bajo consumo (LED) o para almacenamiento en bate-rías y posterior carga de distintos dispo-sitivos electrónicos.


PROYECTO CAMINO DE LUZ: COSECHA DE ENERGÍA MEDIANTE

ELEMENTOS PIEZOELÉCTRICOS


INTRODUCCIÓN

¿Cómo sería un día de nuestras vidas sin electricidad de ningún tipo? Levantar-nos temprano a la mañana en un cuarto a oscuras, prender una vela, no poder usar la cafetera, bajar de un edificio por las escaleras. Los autos y los colectivos no funcionan (necesitan electricidad para arrancar) y ni que hablar de trenes y sub-terráneos. Un día sin celulares ni com-putadoras, sin internet, sin aparatología médica, ni aviones, ni radio y televisión… La lista es interminable.

La humanidad se ha vuelto totalmente dependiente de este recurso para funcio-nar en su día a día, desde lo más pequeño y cotidiano hasta el adecuado funciona-miento de las empresas, las instituciones y los gobiernos.

La electricidad es actualmente un “pre-ciado tesoro”, no sólo por su utilidad sino también por sus costos. Al hablar de cos-tos hay que considerar los económicos (precio del kWh), los costos ambientales implícitos en su producción y los sociales que pagan aquellos que no tienen adecua-do acceso a este recurso indispensable.

Impacto ambiental de la producción de energía

La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, en su artículo 1 lo define como: “cambio del cli-ma atribuido directa o indirectamente a actividades humanas que alteran la com-

posición de la atmósfera mundial, y que viene a añadirse a la variabilidad natural del clima observada durante períodos de tiempo comparables”.

Las emisiones de gases de efecto inver-nadero (GEI) relacionadas al uso de com-bustibles fósiles constituyen la principal causa antropogénica del cambio climático. Una de las actividades con mayor inciden-cia en este tipo de emisiones es la produc-ción de energía eléctrica. (Gráfico 1)

GRÁFICO 1 / Emisiones globales de CO2 por sector

Durante la producción de energía eléctrica no sólo se emite a la atmósfera CO2 sino también otros gases GEI como metano, vapor de agua y óxidos de nitrógeno.

Se define como factor de emisión a la rela-ción entre la cantidad de GEI emitidos a la atmósfera por unidad de una cierta activi-dad. Los factores de emisión se suelen ex-presar en CO2-e, dióxido de carbono equi-valente, al realizar el cálculo de la cantidad de CO2 capaz de producir en la atmósfera

el mismo efecto que la mezcla emitida. Para la producción de energía eléctrica, en la tabla 1 se detallan los factores de emi-sión para las distintas formas de generar electricidad, en g CO2-e / kWh.

TABLA 1 / FACTORES DE EMISIÓN VINCULADOS A LA PRODUCCIÓN

DE ELECTRICIDAD

GENERACIÓN g CO2-e / kWh

Carbón 1.000

Petróleo 900

Gas natural en ciclo abierto (quemar el gas en turbina de gas) 750

Gas natural en ciclo combinado (turbina de gas + turbina de vapor) 580

Energía solar fotovoltaica (paneles solares con más de 10 años) 110

Biomasa, quemada directamente en estado sólido 95

Nuclear 85

Energía termoeléctrica con concentración y capacidad de almacenamiento

40

Energía solar fotovoltaica de nueva generación 35

Biomasa gasificada, usada para ser quemada en un ciclo combinado

25

Energía eólica 21

Energía hidroeléctrica 15

Energía geotérmica 8

Como podemos ver, la obtención de ener-gía eléctrica a partir de carbón, gas y petró-leo presenta los mayores factores de emi-sión. En la Gráfico 2 se observa el correlato

entre la concentración atmosférica de CO2 y el incremento de la temperatura media planetaria observado entre 1959 y 2010.

El ∆T observado en el siglo XX fue de unos 0,6º C. Para el siglo XXI se espera que el ∆T sea entre 1 y 5º C, de no pro-ducirse cambios profundos en la tasa de emisiones mundial.

Existe consenso en que un incremento de la temperatura de 2° C respecto de las temperaturas medias previas a la era industrial, provocaría un conjunto de im-pactos importantes y potencialmente peligrosos para la sustentabilidad de la vida en sociedad tal como está organiza-da en la actualidad.

Entre estos cambios podemos destacar: disminución de la capa de hielos, nieve y permafrost (suelo helado), incrementos en el nivel del mar, aumento de la fre-cuencia e intensidad de fenómenos me-teorológicos extremos, variaciones en el caudal de los ríos, disminución en el ren-dimiento de los cultivos, incremento de incendios forestales, extinción de espe-cies animales y vegetales e impactos en la salud humana.

En la actualidad, la producción de energía limpia y renovable forma parte del discur-so político de la mayoría de los gobiernos en el mundo. Sin embargo, al estudiar la matriz energética mundial (Gráfico 3) ve-mos que la producción anual de energía renovable es un porcentaje mínimo de la producción total de energía, de alrede-

11%

41%

22%

20%

6%

Electricidad y calor

Otros

Residencial

Industria

Transporte





dor del 1%. Si se incluye a la energía hi-droeléctrica y a la energía nuclear en el grupo de menor impacto por su baja pro-ducción de GEI, se llega al 12% de la matriz energética mundial.

GRÁFICO 2 / Relación entre CO2 atmosférico y temperatura media planetaria.

GRÁFICO 3 / Producción mundial de energía.

Impacto social de la falta de electricidad

La carencia de servicios básicos es una de las principales causas de la desigual-dad social. La electricidad y el agua po-table se encuentran entre los principales servicios básicos para una comunidad.

Según datos del Banco Mundial hay ac-tualmente en el mundo 1.100 millones de personas que no tienen acceso a la electri-cidad. En Argentina el nivel de electrifica-ción es alto, cercano al 98%. Sin embargo, la extensión del país, su topografía, y la baja densidad de población rural permanecen como barreras para el suministro universal de electricidad a un costo razonable.

Así, muchas personas permanecen sin acceso a servicios energéticos moder-

nos, mientras que muchas otras sólo tie-nen un acceso parcial, inadecuado e inefi-ciente, lo que se traduce en pocas horas al día y que dependen del transporte de combustible, muy costoso y complejo dado lo aislado e inaccesible de las zonas.

Se estima que en Argentina alrededor de 750.000 personas, la mayoría per-tenecientes a comunidades de pueblos originarios, todavía no cuentan con este servicio, lo que limita sus oportunidades sociales y económicas.

Según Lucía Spinelli, especialista en ener-gía del Banco Mundial, es posible llegar con sistemas de energías renovables a lugares aislados, donde la geografía impide la lle-gada del servicio tradicional de electrici-dad. Los sistemas renovables que se ins-talan en las viviendas rurales se conocen con el nombre de instalación básica. Un requisito de estos sistemas es que luego de instalados no requieran de combusti-bles para funcionar. Los más utilizados son aquellos basados en tecnología fotovol-taica y en la actualidad se suman ciertos diseños de generadores eólicos.

La cosecha de energía: estado del arte

La forma más antigua y eficaz de generar electricidad es con un transductor que transforme otras formas de energía en energía eléctrica. Por ejemplo las turbi-nas hidroeléctricas que transforman en electricidad la energía potencial gravita-toria de una masa de agua, en virtud de un desnivel.

La cosecha de energía (energy harves-ting, en inglés), es uno de los campos más nuevos en ingeniería energética susten-table, dedicado a desarrollar tecnologías para captar, almacenar y utilizar ciertas cantidades de energía de fuentes natura-les que de otro modo se transforman en energía residual desperdiciada o sumide-ro de energía. Los ejemplos más conoci-dos lo constituyen los sistemas de gene-ración fotovoltaicos (cosecha de energía solar) y los aerogeneradores (cosecha de energía eólica).

Los avances en el campo de la electrónica, especialmente en el terreno de los circui-tos integrados, los sensores y los micro-controladores, permiten que hoy en día se trabaje en investigación y desarrollo de sistemas capaces de captar la energía me-cánica residual causada por la deforma-ción superficial –debida a la circulación de vehículos y personas– y la transforme en energía eléctrica almacenable y utilizable.

Para lograr este objetivo se trabaja con las propiedades de los materiales pie-zoeléctricos, que generan una diferencia de potencial eléctrico al sufrir una defor-mación mecánica por presión.

De la energía disipada por el cuerpo hu-mano, la mejor cosecha o recuperación se puede hacer de las pisadas. Para una per-sona de 70 kg, caminando a una velocidad de 2 pasos por segundo, con una caída de talón de 5 cm (desplazamiento medio del talón en la marcha humana), la potencia (energía/tiempo) disponible sería:

1959

1964

1969

1974

1979

1984

1989

1994

1999

2004

2009

14,6

14,5

14,4

14,3

14,2

14,1

14,0

13,9

13,8

13,7

400

390

380

370

360

350

340

330

320

310

tem

pera

tura

(ºC

)

conc

entr

ació

n de

CO

2 (p

pm)

TEMPERATURAS GLOBALES I CONCENTRACIÓN DE CO2 (1959 – 2010)

Temperatura global (ºC) Concentración de CO2 (ppm)

5% 6%

24%

30%

30%

1%

HidroenergíaNuclear Renovables

Gas

Carbón

Petróleo





Potencia = masa * gravedad * caída del talón * pasos/segundo

70 kg * 9,8 m/s2 * 0,05 m * 2 pasos/s = 68,6 W, de los cuales es posible recupe-rar, mediante distintos dispositivos, entre 5 y 8 W.

¿Qué es la piezoelectricidad?

El fenómeno piezoeléctrico se da en los cristales de ciertos materiales naturales (cuarzo, turmalina) o sintéticos como el PZT® (zirconato titanato de plomo) y PVDF® (fluoruro de polivinilideno) los cuales al ser sometidos a tensiones me-cánicas, adquieren en su masa polariza-ción eléctrica, apareciendo una diferen-cia de potencial y cargas eléctricas en su superficie.

De igual manera, al ser sometidos a la fuerza de un campo eléctrico, estos ma-teriales se deforman (efecto piezoeléc-trico inverso). La mayor ventaja de esta tecnología es que la energía producida depende casi únicamente de la energía mecánica a la que es sometido el mate-rial, la cual puede provenir de la presión ejercida por las pisadas de los peatones sobre un sistema de baldosas especiales colocadas en zonas de alto tránsito, lo que constituiría un recurso prácticamen-te inagotable.

Además es de bajo costo, de fácil manu-tención, y su uso no genera polución, lo que la convierte en una opción eficaz para la generación de electricidad renovable.

Si bien su uso resulta ideal en instala-ciones de gran afluencia de público tales como centros comerciales, terminales de transporte y estadios deportivos, estos sistemas también se pueden adecuar a gran número de usos de carácter social, al ser instalados en lugares tales como el centro sanitario, el templo o la escuela de una pequeña comunidad rural.

Dispositivos piezoeléctricos más peque-ños pueden adaptarse para alimentar pe-queños artefactos inalámbricos, ilumina-ción de emergencia, alarmas, objetos de informática vestible o sensores remotos.

La primera demostración del efecto pie-zoeléctrico directo fue realizada en 1880 por los hermanos Pierre y Jacques Curie. Ellos combinaron su conocimiento de pie-zoelectricidad con su comprensión de las estructuras cristalinas subyacentes para predecir el comportamiento de un cristal.

Demostraron el efecto utilizando crista-les de turmalina, cuarzo, topacio, azúcar de caña y sal de Rochelle. El cuarzo y la sal de Rochelle (tartrato doble de sodio y potasio tetrahidratado) exhibieron la mayor piezoelectricidad. El efecto pie-zoeléctrico inverso lo deduce matemáti-camente Gabriel Lippmann en 1881. Más tarde los Curie confirmaron la existencia de este efecto inverso. (Figura 1)

En 1910, una publicación de Woldemar Voigt describe las 20 clases cristalinas na-turales capaces de presentar piezoelec-tricidad. La primera aplicación práctica

de los dispositivos piezoeléctricos fue el sonar, desarrollado en 1917 durante la Pri-mera Guerra Mundial en Francia.

Paul Langevin y sus colaboradores de-sarrollaron un detector submarino ultra-sónico. El uso de la piezoelectricidad en el sonar, y el éxito de ese proyecto, creó interés en el desarrollo de los dispositivos piezoeléctricos, los cuales encontraron su hogar en muchos campos como los cartuchos fonográficos, los cuales facili-taron la fabricación de tocadiscos baratos de mantener y sencillos de construir.

El desarrollo del transductor ultrasóni-co permitió una mejor medición de vis-cosidad y elasticidad en los fluidos y los

sólidos. Los reflectores ultrasónicos se utilizaron en ingeniería de materiales, per-mitiendo encontrar defectos en el interior del metal fundido y en objetos de piedra.

Durante la Segunda Guerra Mundial gru-pos de investigación independientes en Estados Unidos, Rusia y Japón des-cubrieron una nueva clase de materia-les sintéticos, llamados ferroeléctricos, que exhibieron constantes piezoeléctri-cas muchas veces superiores a los ma-teriales naturales. Ésto condujo a una intensa investigación para desarrollar cerámicas como titanato de bario y tita-nato circonato de plomo, con propieda-des específicas.

FIGURA 1 / Efecto piezoeléctrico directo e inverso.





En EE.UU. durante la posguerra, el rápido conocimiento adquirido sobre las propieda-des de estos materiales no tuvo su corre-lato en la demanda del mercado. Mientras tanto en Japón, el esfuerzo en la investiga-ción de estos materiales creó competencia a los avances de EE.UU., al estar libres de restricciones y de patentes costosas.

Los principales diseños japoneses inclu-yeron nuevos filtros piezoeléctricos para radios y televisores, zumbadores pie-zoeléctricos y el encendedor piezoeléc-trico, que genera chispas para pequeños sistemas de encendido del motor median-te la compresión de un disco de cerámica.

Transductores ultrasónicos que transmi-ten las ondas sonoras a través del aire han existido desde hace bastante tiempo, pero se emplearon por primera vez en los con-troles remotos de televisión. Estos trans-ductores ahora se montan en automóviles como dispositivos de ecolocalización, ayu-dando al conductor a determinar la distan-cia desde la parte trasera del coche a cual-quier objeto que pueda estar en su camino.

Materiales piezoeléctricos: propiedades y características

Las cerámicas piezoeléctricas como el PZT® se producen al mezclar los óxidos que la constituyen (de plomo, titanio y circonio) en proporciones específicas.

A continuación se mezclan con un aglu-tinante orgánico y la mezcla se calienta a muy alta temperatura en forma de dis-

cos, placas o barras, según su uso pos-terior. Luego de este proceso de sinteri-zado, los cristales individuales presentan polaridad o momento dipolar, aparecien-do zonas de alineamiento local conoci-das como dominios, cuya dirección de polarización es aleatoria. Posteriormente el material es sometido a un fuerte cam-po eléctrico DC a una temperatura lige-ramente por debajo de la temperatura de Curie (ver definición más abajo), que organiza y ordena la dirección de pola-rización de los dominios, otorgando a la cerámica piezoeléctrica una polarización permanente. La densidad de estos mate-riales cerámicos se encuentra en el rango de 7,6 – 7,7 g/cm3.

Para comprender su comportamiento, a continuación describiremos algunas de sus principales características:

Efecto piezoeléctrico o ferroelectricidad: propiedad de un material de presentar una polarización eléctrica al sufrir una deformación mecánica y viceversa. Esta denominación histórica nace por la simili-tud fenomenológica con el fenómeno fe-rromagnético.

Temperatura de Curie: aquella por encima de la cual el material pierde sus propieda-des piezoeléctricas, mostrando compor-tamiento dieléctrico normal.

Convención de signos y configuración del piezoeléctrico: la convención de signos de un cristal piezoeléctrico sigue la regla de la mano derecha. Estos cristales pre-

sentan dos configuraciones (Figura 2):

• Modo 33 o de apilamiento: el material es forzado en la dirección 3 y el voltaje se recupera en la misma dirección.

• Modo 31 o doblado: el material es forza-do en la dirección 1 y el voltaje se recu-pera en la dirección 3.

FIGURA 2 / Configuraciones.

Para diseñar un dispositivo que genere electricidad a partir de las pisadas de los peatones, es necesario usar una cerámi-ca que trabaje eficientemente en el modo 33, ya que recibirá un forzamiento o de-formación en dirección vertical.

Constante de carga piezoeléctrica: expre-sada en Coulomb/Newton indica la rela-ción entre la generación de cargas eléc-tricas (en Coulomb) y la fuerza aplicada al material (en Newton). Las cerámicas más

utilizadas en la fabricación de los discos o sensores tienen d33 de alrededor de 350 x 10-12 C/N y d31 de 150 x 10-12 C/N.

Constante de presión piezoeléctrica: expresada en Volts x metros /New-ton, indica la relación entre la diferencia de potencial generada (en V) y la fuer-za aplicada (en N) para una cerámica de 1 metro de longitud. Para el material de los discos o sensores, g33 es de 26 x 10-3 Vm/N y g31 12 x 10-3 Vm/N.

Factor de acoplamiento: eficiencia del material en la transducción de la energía mecánica en eléctrica y viceversa. Para el material cerámico usado en los discos o sensores k33 es 0,72 y k31 es 0,36.

Factor de calidad mecánica: es un núme-ro adimensional relacionado con la dis-minución mecánica o amortiguamiento del material. Decir que el factor de cali-dad mecánico de un dispositivo resonan-te es 100 (de una campana por ejemplo) significa que si es excitado momentá-neamente en su frecuencia de resonan-cia, irá a oscilar 100/2π veces antes de alcanzar el reposo. Para las cerámicas piezoeléctricas varía entre 50 a 1.500. Para el PZT® el valor es 75.

Módulo de Young: Es un indicador de la elasticidad de un material. Se determina por el valor de la tensión aplicada al mate-rial dividido por el valor de la deformación resultante en la misma dirección. Para la cerámica de los discos o sensores Y33 es de 6 x 1010 N/m2 e Y11 es 7 x 1010 N/m2.





Ecuaciones que rigen la piezoelectricidad

En una dimensión

P= Zd + ϵ0χE

e = Zs+ Ed

d = (δP/ δZ)E = ( δe/ δE)Z

g = (−δE/ δZ)P = ( δe/ δE)e

Dónde:

P: Polarización [C/m2]

Z: Tensión mecánica [N/m2]

d: Coeficiente de deformación piezo eléctrica [m/V]

g: Coeficiente de tensión piezoeléctrica [m2/C]

E: Campo eléctrico [V/m]

χ: Susceptibilidad eléctrica

e: Deformación elástica

s: Coeficiente de elasticidad [m2/N]

ϵ0: Permisividad o constante dieléctrica del vacío

En tres dimensiones las ecuaciones son:

dik= (δek/δEi)Z

gik = (δek/δEi)Z

i = x, y, z

Antecedentes comerciales del proyecto

Existen en la actualidad productos co-merciales que implementan este tipo de tecnología. La empresa Innowattech, en cooperación con Technion (Israel Ins-

titute of Technology) ha desarrollado baldosas de generación eléctrica por piezoeléctricos para tránsito humano y vehicular.

Según informa la empresa, un kilómetro de autopista provisto de esta tecnología, con un tránsito promedio de 600 camio-nes u ómnibus por hora, puede proveer en una hora la energía eléctrica necesaria para 200 a 300 hogares.

En Rotterdam (Holanda) funciona desde 2008 el Club Watt, el primer Sustaina-ble Dance Club, cuyo suelo consta de un sistema generador de energía por pie-zoeléctricos que aprovecha la presión generada en el piso por la gente al bailar. Un proyecto similar es Club4climate, que funciona en Londres desde 2011.

Las baldosas piezoeléctricas Pavegen®, diseñadas por el joven ingeniero indus-trial británico Laurence Kemball – Cook, de 26 años, fueron probadas en los Jue-gos Olímpicos de Londres (2012). El sis-tema instalado captó 11 millones de pi-sadas, que permitieron cargar 10.000 teléfonos celulares en una hora. Luego de varias pruebas experimentales, estas baldosas funcionan exitosamente en va-rios colegios británicos, como el Simon Langton Grammar School.

DESARROLLO

Proyecto Camino de Luz

Hipótesis de trabajo

Es posible construir, utilizando materiales disponibles en el mercado nacional, un dispositivo de bajo costo compuesto por elementos piezoeléctricos que permita generar una corriente eléctrica utilizable.

Objetivos del proyecto

• Aportar al conocimiento y difusión de una tecnología innovadora en el campo de las energías limpias y renovables.

• Comprender los principios técnicos de los circuitos electrónicos que permiten generar, almacenar y utilizar la energía eléctrica que se produce al someter a deformación un material piezoeléctrico.

• Diseñar un dispositivo basado en esta tecnología, que se pueda confeccionar con materiales económicos disponibles en el mercado nacional.

• Difundir los resultados del diseño del dispositivo, para que pueda ser repli-cado y aprovechado por aquellos in-teresados en utilizar energías limpias o como sistema de iluminación en comu-nidades que carecen de electricidad.

Experimentación y resultados

Etapa 1 / Selección de materiales y diseño del circuito

Se decidió construir el dispositivo utili-zando sensores o discos piezoeléctricos

tipo wafer debido a que son fáciles de conseguir en el mercado y tienen muy bajo costo. (Figura 3)

FIGURA 3 / Disco sensor piezoeléctrico tipo wafer.

Son discos metálicos que tienen en su centro una capa de cerámica piezoeléctri-ca (PZT®). En primera instancia recupera-mos un disco piezoeléctrico de un artefac-to electrónico en desuso, con la finalidad de experimentar el diseño del circuito necesario para aprovechar la diferencia de potencial generada al deformarlo.

Utilizamos un diodo de silicio N4007, un capacitor de 100 microfaradios a 25 volts, un switch y un LED azul. Con el switch en posición 1 el diodo impide el paso de la corriente en sentido negativo. La corrien-te generada por deformación del disco es alterna, de allí la necesidad de utilizar el diodo como rectificador. (Figura 4)

La energía generada por la deformación manual del piezoeléctrico es almacena-da en el capacitor. Al conectar el switch en la posición 2, el capacitor alimenta-





rá el LED hasta su descarga. La Figura 5 nos muestra el diagrama de este circui-to, realizado con el software KiCad ver-sión VZR4022.

A continuación se añadió un segundo cir-cuito similar, ambos alimentados por el mismo disco piezoeléctrico. (Figura 6 e 7)

Una vez establecido cuál sería el circui-to, se compraron discos piezoeléctricos de distintas medidas para seleccionar el más adecuado a fin de armar el prototipo. (Figura 8 y tabla 2)

A priori esperábamos que el más efi-ciente en la producción de electricidad fuera el disco 4, ya que la bibliografía consultada indica que a menor diámetro del disco cerámico mejor obtención de energía eléctrica. Ésto es debido a que el voltaje producido por el piezoeléctrico, como resultado de una fuerza aplicada, es directamente proporcional al espesor e inversamente proporcional al área de la cerámica.

Va =k33Fhpiezo(0.5YεOεr)

- A

12

Pero en nuestro caso la cerámica está implantada sobre un disco metálico cuya flexibilidad influye en la deformación fi-nal del wafer. Se conectó cada uno de los discos al circuito, siendo seleccionado el número 2 por requerir menor esfuer-zo mecánico para deformarse y producir el encendido del LED.

Etapa 2 / Construcción del prototipo

Para realizar un primer acercamiento al diseño del producto, se armó el prototi-po que se puede observar en la serie de fotografías de la Figura 4. El mismo cons-ta de nueve discos piezoeléctricos co-nectados en paralelo y luego al resto del circuito. En una primera instancia se armó un circuito con dos capacitores, dos dio-dos y cuatro LED azules, cuyas caracte-rísticas se detallan en la Tabla 3.

TABLA 3 / CARACTERÍSTICAS LED AZUL

LED azul de 5 mm de alta luminosidad

Longitud de onda 465 - 475 nm

Corriente de alimentación 20 mA

Luminosidad 8.000 mcd

Tensión de alimentación 3.0 – 3.4 V

Ángulo de apertura: 25º

Para el funcionamiento del prototipo sólo es necesario ejercer una leve presión manual sobre la cubierta que protege

FIGURA 4 / El disco genera corriente alterna al deformarse.

FIGURA 8 / Discos piezoeléctricos de distintas medidas.

TABLA 2 / DIMENSIONES DE LOS DISCOSDisco 1 Disco 2 Disco 3 Disco 4

Diámetro exterior (mm)(del anillo metálico)

50 41 26 20

Diámetro interior (mm)(del círculo cerámico)

25 24 20 15

Disco 1 Disco 2 Disco 3 Disco 4

FIGURA 7 / Dispositivo funcionando.

FIGURA 6 / Circuito de alimentación de LED con disco piezoeléctrico.

FIGURA 5 / Circuito de alimentación de LED con disco piezoeléctrico.





los discos piezoeléctricos. La estructura de soporte del dispositivo se confeccio-nó con plástico de maquetería, y tan-to los rieles inferiores de sostén de los discos como el riel superior de distribu-ción del esfuerzo, que permite la defor-mación, están confeccionados con varillas de madera de pino de sección cuadrada

grupo durante la fase negativa (defor-mación en uno y otro sentido del wafer). La Figura 10 muestra el funcionamiento alternado del dispositivo en esta instan-cia del diseño.

A continuación se añadieron al dispositi-vo dos LED más, para mayor luminosidad. Se agregó al circuito un puente de diodos (Figura 12) con la finalidad de rectificar la señal y así lograr el encendido simultáneo de los seis LED, como se puede observar en la Figura 11.

FIGURA 9 / Secuencia fotográfica de la construcción del prototipo.

FIGURA 10 / Encendido alternado de los LED mediante piezoelectricidad.

de 2,0 x 2,0 mm. Se utilizó una bisagra de goma para unir el dispositivo con la cubierta y así dar mayor integridad al conjunto.

Cada uno de los circuitos diodo/capaci-tor alimentaba a un grupo de dos LED. Así un grupo encendía durante la fase positiva del ciclo de la corriente y el otro

FIGURA 11 / Dispositivo de seis LED (con puente de diodos) en funcionamiento.

FIGURA 12 / Esquema del circuito con puente de diodos.

Etapa 3 / Mediciones de tensión y corriente

Los equipos utilizados para las medi-ciones fueron un multímetro digital mo-delo ST9927T y un osciloscopio OWON modelo MSO 8202T. (Figura 13) Los re-sultados de las mediciones se detallan a continuación:

• Tensión generada por la deformación manual del sistema de 9 discos, antes de rectificar: 20 V pico a pico.

• Tensión generada por la deformación manual del sistema de 9 discos, luego de rectificar con puente de diodos: 10V.

• Tensión de inicio del encendido del LED: 2,4 V.

• Corriente de salida del dispositivo: 20 mA.

FIGURA 13 / Midiendo la tensión con el osciloscopio.

Diseño del producto: la baldosa piezoeléctrica

La experiencia adquirida al construir el prototipo sirve de base para la propuesta





de una baldosa transitable, diseñada para cosechar energía de las pisadas de las personas que caminan sobre ella.

La baldosa consta de tres capas o niveles:

• Primera capa o nivel: es la capa transi-table, de cerámica o plástico recubierto de goma o alfombra, que lleva adosa-dos en su cara inferior los rieles para la deformación de los discos, confeccio-nados en material rígido.

• Segunda capa o nivel: es la capa de ge-neración; en ella están dispuestos los

discos piezoeléctricos, ubicados sobre los rieles de sostén.

• Tercera capa o nivel: está diseñada como un fino cajón de plástico o madera, en cuyo interior se ubican los componen-tes electrónicos necesarios para la con-versión de energía, tales como diodos y capacitores.

Si las baldosas se instalan con la finali-dad de alimentar un dispositivo de ilu-minación, el cableado puede conectar-se directamente a un conjunto de LED. Si la finalidad de la instalación es acu-

mular la energía para usos posteriores, el cableado se conecta a un sistema de baterías.

El diseño 3D del producto “baldosa pie-zoeléctrica” se realizó con el software trueSpace Beta 8 versión 7.61. (Figuras 14, 15 y 16)

Materiales y costos

El precio minorista en Argentina de los discos piezoeléctricos o wafer utilizados para la confección del dispositivo es $ 5 (ARS) la unidad. La cantidad de discos a utilizarse puede variar según el uso que se vaya a dar a la baldosa y la cantidad de baldosas a instalar.

La compra al por mayor de los mismos, directamente al importador, reduce el costo a USD 0,04 la unidad, aproxima-damente $ 0,50 (ARS). Lo mismo ocurre con el precio de los diodos, $ 2,50 (ARS) por unidad en comercio minorista y USD

FIGURA 14 / Vista superior de la baldosa piezoeléctrica.

FIGURA 15 / Vista interior de la baldosa piezoeléctrica.

FIGURA 16 / Ampliación de la vista frontal de la baldosa piezoeléctrica.

1,00 las 100 unidades por compra mayo-rista al importador.

Los capacitores utilizados cuestan $ 10 (ARS) al por menor y el precio de im-portación es USD 15,00 las 500 unida-des. Por último los LED tienen un costo de aproximadamente $ 1,50 (ARS) la unidad en el mercado local y el precio de importación es USD 2,50 el lote de 200 unidades.

La inversión total realizada para la cons-trucción del dispositivo de nueve discos y seis LED de la Figura 11, incluyendo los materiales para la estructura fue de $ 120,00 (ARS).

Aplicaciones del dispositivo

La energía eléctrica generada por el dis-positivo piezoeléctrico ofrece una varie-dad de aplicaciones prácticas, entre las que destacan:

• Iluminación mediante elementos de baja potencia (LED): ambiental, ahorro





de energía de red, señalética, luces de seguridad o de emergencia, ilumina-ción artística.

• Carga de baterías para uso posterior de la energía. Para este uso es conve-niente agregar al dispositivo un circuito integrado de regulación de voltaje.

• Aplicaciones eléctricas automatizadas como las alarmas anti-intrusión.

CONCLUSIÓN

La piezoelectricidad expande el abanico de opciones que nos permitirán generar cada vez mayor cantidad de energía ob-tenida mediante mecanismos limpios y renovables. Sola o combinada con otras tecnologías, su estudio y aplicación re-presenta otro paso adelante en el camino de la sustentabilidad.

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El propóleos, producto de la colme-na, tiene propiedades antibacteria-nas, antifúngicas y desinfectantes.

Éstas han sido extensamente estudia-das; sin embargo la información referida a propiedades inhibitorias en cultivos de interés agroalimentario es escasa.

Desde el año 2008, en el Laboratorio de Estudios Apícolas (LabEA) del departa-mento de Agronomía de la Universidad Nacional del Sur, centro vinculado a la CIC –Comisión de Investigaciones Científicas de la provincia de Buenos Aires–, se está trabajando para contribuir al desarrollo de alternativas en el uso de propóleos para el control de hongos fitopatógenos de interés agrícola.

En particular, con este proyecto se pre-tende fomentar el uso de soluciones de propóleos en semillas y plantas, como una manera de evitar la utilización de productos químicos, contribuyendo al cuidado del medio ambiente.

AUTORES Gonzalo Daniel Del Prado Antonela Ermandraut

ORIENTADOR Liliana María Gallez Universidad Nacional del Sur

UTILIZACIÓN DE PROPÓLEOS PARA EL CONTROL DE ENFERMEDADES FÚNGICAS EN HUERTAS Y VIVEROS ESCOLARES

Las soluciones propólicas tipo biofungi-cida serán preparadas en el LabEA por los alumnos de la carrera Técnico Univer-sitario Apícola, en conjunto con alumnos de las escuelas interesadas, y serán en-vasadas en recipientes reciclables como botellas de plástico pet. Las mismas se-rán entregadas en distintas instituciones que posean huerta orgánica.

El proyecto es una contribución de in-geniería agronómica basada en los principios del desarrollo sustentable. Ambientalmente, propicia la utilización de productos naturales como son los biofungicidas y evita el uso de produc-tos químicos.

Se destaca el aspecto económico del pro-ducto, ya que requiere muy pocos insu-mos y propone reciclado de materiales.

Es un proyecto socialmente inclusivo que plantea la elaboración del biofungicida por alumnos universitarios y secundarios.


UTILIZACIÓN DE PROPÓLEOS PARA EL CONTROL DE ENFERMEDADES FÚNGICAS

EN HUERTAS Y VIVEROS ESCOLARES


INTRODUCCIÓN

Desde hace varios años, con el avance de la agricultura, se han aplicado irrespon-sablemente numerosos agroquímicos, generando como consecuencia la altera-ción de los ecosistemas. Ésto conlleva al deterioro del medio ambiente, impactan-do de forma negativa en la flora y la fauna y destruyendo el hábitat natural de los polinizadores silvestres.

Las abejas, al ser los principales poliniza-dores, son afectadas en primer lugar por esta situación. Estos insectos son muy importantes ya que se encargan de la polinización de un gran porcentaje de es-pecies. Además son los únicos poliniza-dores que se pueden manejar y trasladar a los lugares donde sea necesario polini-zar cultivos temporarios en los momen-tos de floración.

El propóleos es un producto de la colme-na que posee propiedades terapéuticas. La capacidad del propóleos de inhibir el crecimiento de hongos y bacterias, así como sus propiedades curativas han sido extensamente estudiadas.

En el ámbito de la medicina humana y ve-terinaria, ha sido demostrada la eficacia del propóleos sobre algunas levaduras y enfermedades fúngicas. En cambio, la información referida a propiedades in-hibitorias de este producto apícola so-bre microorganismos perjudiciales para cultivos de interés agroalimentario es más escasa. Tiene tanta importancia el

solvente de propóleos como el propóleo mismo, cuando se habla de sus propieda-des biofungicidas.

En experimentos en Argentina con pro-póleos de distintos orígenes botánicos, fueron identificados diversos compues-tos fungicidas, que demostraron activi-dad fúngica sobre hongos dermatófitos y levaduras (Agüero y otros, 2010; Agüero y otros, 2011).

El Laboratorio de Estudios Apícolas del departamento de Agronomía de la Uni-versidad Nacional del Sur está trabajan-do, desde hace varios años, en una línea de investigación referida al desarrollo de alternativas en el uso de propóleos para el control de hongos fitopatógenos de in-terés comercial, haciendo ensayos in vi-tro e in vivo con distintos hongos.

En un trabajo de tesis para obtener el título de Técnico Universitario Apícola (Universidad Nacional del Sur, Bahía Blan-ca) se estudiaron los efectos inhibitorios de una solución alcohólica de propóleos sobre la germinación y crecimiento del hipocótile y de la radícula de plántulas de girasol (Stikar, 2008), y se ha mostrado que es posible utilizar soluciones de pro-póleos para un tratamiento de semillas bajo ciertas condiciones.

Se realizó una presentación que habla del efecto del propóleos como biopesti-cida sobre Botrytis cinerea (Fernández y otros, 2013). Este hongo fitopatógeno es muy importante ya que infecta una

amplia variedad de plantas, siendo el agente causal de la “podredumbre gris”. Infecta a más de 200 especies vegetales distintas, determinando serias pérdidas económicas antes y después de la reco-lección. El patógeno puede atacar al cul-tivo en cualquier estado de desarrollo y puede infectar cualquier parte de la plan-ta en cultivos de importancia tales como vid, tomate, fresa y ornamentales (Benito Ernesto P. y otros, 2000).

Asimismo, se publicó un trabajo en Api-culture Research 53(4): 438-440 (2014): “Antifungal activity in vitro of propolis solutions from Argentina against two plant pathogenic fungi: Didymella bryo-niae and Rhizotocnia solani”.

En otro trabajo de tesis para obtener el título de Técnico Universitario Apícola se estudiaron las propiedades antifúngicas del propóleos sobre diversas especies del género Penicillium sp, las cuales cau-san la mufa o decaimiento del ajo. Esta enfermedad destruye las semillas antes de brotar como también, en plántulas re-cién emergidas, provoca el decaimiento del diente y la aparición de áreas verde-azuladas en el almacenamiento. Se com-probó que la solución de propóleos al 10% muestra excelentes propiedades antifún-gicas in vitro sobre Penicillium sp. con un efecto inhibitorio del hongo.

En el ensayo también se trabajó con ajos infectados con Penicillium sp., llegando a la conclusión de que en la aplicación con solución de propóleos presentó menor

desarrollo de colonias respecto al trata-miento con fungicida comercial. (Baleix J. G., 2014).

El término biofungicida se suele utilizar para los productos utilizados en el control de plagas (principalmente de la agricultu-ra) provenientes de una sustancia natural de origen animal, vegetal, un organismo vivo, un virus o algún mineral.

Los biofungicidas son un componente clave en los programas de control inte-grado de plagas y están recibiendo mu-cha importancia como medio para reducir la cantidad de fungicidas sintéticos, utili-zados en el control de plagas y enferme-dades en los cultivos.

En la mayoría de los sistemas de produc-ción no se contemplan como sustitutos totales de los fungicidas sintéticos, sino como un complemento y una forma de poder rotar los productos utilizados de modo que retrase o elimine la aparición de resistencias a los fungicidas comer-ciales utilizados frecuentemente.

En la agricultura ecológica, los biofungi-cidas pueden suponer una herramienta valiosa para suplementar la rica varie-dad de prácticas culturales que eviten los daños en las cosechas. Son usados en el tratamiento de semillas para controlar los hongos del suelo que causan la pu-drición de las mismas y la muerte de las plantas jóvenes.

Desde una perspectiva agronómica, el propóleos podría aplicarse como un

https://es.wikipedia.org/wiki/Agricultura_ecol%C3%B3gica





biofungicida para tratar enfermedades fúngicas que afectan a las simientes y a las plántulas, y de esta manera reempla-zar a los fungicidas sintéticos. Como se describió previamente, existen numero-sas investigaciones documentadas en el grupo de trabajo del LabEA, en las que se han obtenido excelentes resultados en el tratamiento de semillas y de otros órga-nos de reproducción de distintas especies.

En este contexto, el objetivo general del proyecto es aplicar distintas formula-ciones de propóleos para la prevención y control de enfermedades fúngicas de semillas y de plantas en frutihorticul-tura, más precisamente en huertas or-gánicas, protegiendo de esta manera el medio ambiente.

Los objetivos específicos son:

1. Aprovechar el propóleos que se pro-duce en la colmena y que actualmente no se utiliza.

2. Reemplazar el uso de productos quí-micos por biofungicidas.

3. Difundir la huerta orgánica.

4. Mejorar la alimentación de la población.

5. Favorecer la interacción alumnos secundarios-universidad.

6. Reutilizar botellas de plástico.

DESARROLLO

Las enfermedades fúngicas causan gran-des pérdidas de plántulas en especies cultivadas, tanto en invernáculos como

en otros sistemas de cultivos intensivos. Muchos hongos fitopatógenos atacan semillas, plantas, y/o frutos de especies de interés alimentario y ornamental.

El “damping off” o marchitamiento fúngi-co es el término usado para un número de diferentes hongos causantes de debilidad y marchitamiento que pueden matar las semillas, las siembras, antes o después de germinar. Sucede más frecuentemen-te en horticultura, donde se hacen siem-bras en invernáculos tibios y húmedos, que aceleran el crecimiento vegetal pero que pueden conducir a ataques fúngicos.

Una semilla puede ser infectada por un hongo causando su oscurecimiento y ablandamiento. Ésto puede matarla an-tes de emerger, o causar que la siembra sea débil, decayendo hasta morir. Tam-bién puede infectarse después de brotar, pero antes de emerger de la tierra, o aún después de aparecer bien desarrollada la planta misteriosamente se adelgaza, se dobla, y al fin se quiebra.

Existen distintos trabajos contra hongos fitopatógenos de interés en producción orgánica.

Las soluciones alcohólicas de propóleos han mostrado en diferente grado efectos fungicidas sobre especies de levaduras y de hongos filamentosos, Por ejemplo Sac-charomyces cerevisiae, Candida albicans, Aspergillus niger, A. fumigatus, Botrytis cinerea, Plasmopara viticola, Crypto-coccus neoformans, Mucor, Penicillium, Aspergillus flavus, A. niger, A. fumigatus

y A. parasiticus (Krell, 1996; Hegazi, 1996; Londoño y otros, 2007; Delgado Herrera y otros, 2007).

Las pérdidas pos-cosecha de frutos y legumbres debido a hongos como Colle-totrichum gloeosporioides, C. acutatum, Aspergillus sp. y Penicillium sp., son gran-des. Los resultados de las pruebas in vitro de soluciones alcohólicas muestran un efecto fungistático sobre estos hongos (Palomino García y otros, 2010; Pineda y otros, 2010).

Las soluciones acuosas mostraron también efectos funguicidas sobre fitopatógenos.

La germinación de esporas de Hemileia vastatrix (micosis que causa enfermedad en las plantas de café) sufrió una fuerte inhibición debido a la solución de propó-leo (Pereira Spaziani y otros, 2001).

Otro trabajo muestra que el propóleo de tipo álamo, proveniente de la región Sudoeste de La Pampa (Argentina) in-hibe el crecimiento in vitro de dos hon-gos fitopatógenos: Didymella bryoniae y Rhizoctonia solani (Gallez et al., 2011). Estos patógenos son muy polífagos. D. bryonae (fue nombrada también como Mycosphaerella melonis y M. citrullina) infecta miembros de la familia de las cu-curbitáceas como el pepino, zapallo, me-lón, sandía y zucchini (Blancard y otros, 1991). Ataca todas las partes de la planta y puede provocar grandes pérdidas.

La semilla es un insumo verdaderamente caro en algunos de los cultivos en inver-náculo. Aún si no fuera el caso, la sanidad

de plántulas es importante para el éxito de un cultivo.

Actualmente los tratamientos de semillas y de plántulas para proteger de hongos fitopatógenos se hacen con productos de síntesis, los cuales fueron muy utilizados durante mucho tiempo y algunas cepas muestran resistencia. Se ha constatado, por ejemplo, la existencia de cepas de Di-dymella Bryoniae resistentes a bencimi-dazol, lo cual genera complicaciones para el control de los hongos en invernáculo.

El propóleos es un producto de la col-mena obtenido a partir de las sustan-cias resinosas que recolectan las abejas, fundamentalmente de los brotes de los árboles como pinos, sauces, álamos, que mezclan con cera y secreciones de sus glándulas salivares.

Las abejas utilizan el propóleos para pro-teger la colonia, por ejemplo para rellenar pequeños agujeritos y evitar que entre el agua y el viento en la colmena, y también para recubrir las celdas del nido de cría con una capa muy finita antibacteriana y fungicida.

Otro uso del propóleos por las abejas es embalsamar los cadáveres de los enemi-gos que se introducen en la colmena y que no pueden retirar por ser de gran tamaño (polillas de la cera, arañas, ranas, maripo-sas, roedores y otros) evitando la des-composición de esos animales muertos.

Las resinas del propóleos son muy so-lubles en etanol, glicerina, propilenglicol, y menos solubles en agua. En la fracción

https://es.wikipedia.org/wiki/Hongos

https://es.wikipedia.org/wiki/Germinaci%C3%B3n

https://es.wikipedia.org/wiki/Horticultura

https://es.wikipedia.org/wiki/Semilla

https://es.wikipedia.org/wiki/Hongo





soluble en etanol, se encuentran los com-puestos fenólicos con una importante actividad biológica, y otros compuestos con actividad biológica como los aceites esenciales.

Las actividades propuestas son las siguientes:

1. Selección de las instituciones que cuenten con viveros y/o huertas y que estén dispuestas a probar el producto.

2. Colocación de mallas en las colmenas de la UNS y posterior recolección del propóleos. Utilizaremos mallas plás-ticas que serán colocadas por encima de los cuadros y debajo del techo de las colmenas.

3. Preparación de soluciones alcohó-licas, hidroalcohólicas y acuosas de propóleos.

4. Acondicionamiento de envases para incorporar las soluciones. Botellas de plástico pet que deberán estar limpias y desinfectadas.

Para limpiarlas se colocará un poco de agua tibia dentro de la botella jun-to con una cucharada de sal gruesa y unas gotas de detergente. Se agita-rá unos segundos de forma enérgica y posteriormente se enjuagará con abundante agua tibia.

Para una correcta desinfección de los envases se utilizará una mezcla con una parte de alcohol y una de agua. Se agitará vigorosamente para distri-buir la mezcla sobre toda la superficie

del interior de la botella (incluyendo la tapa). De esta manera se destruyen todo tipo de microorganismos. Luego se enjuagarán las botellas y serán co-locadas boca abajo y destapadas para el secado.

5. Envasado de soluciones en los reci-pientes previamente mencionados.

6. Visita a las instituciones para entregar el biofungicida listo para aplicarse.

CONCLUSIÓN

El proyecto es una clara contribución de la ingeniería agronómica basada en los principios del desarrollo sustentable. Es un proyecto socialmente inclusivo, ya que plantea la elaboración del biofungicida por alumnos universitarios y secundarios.

Desde el punto de vista ambiental, pro-picia la utilización de productos naturales y evita el uso de productos químicos. Se requieren muy pocos insumos, e incluso propone el reciclado de materiales como las botellas de plástico pet con agujeros en la tapa (reemplazando a un aspersor) para las soluciones acuosas de propó-leos, que serán aplicadas directamente en las plantas.

A las escuelas se entregarán las semillas tratadas con el biofungicida, y las solu-ciones acuosas.

Es importante considerar los desafíos agronómicos y económicos de la investi-gación para el control de hongos fitopa-tógenos con fungicidas naturales, que no

sean peligrosos para el medio ambiente y que permitan un control sustentable.

Esta idea de proyecto va dirigida a las escuelas rurales y urbanas que dispon-gan de huertos y viveros, como también podría brindarse un servicio a cualquier institución o empresa privada si los resul-tados presentan grandes oportunidades, con la aceptación y continuación de este método antifúngico natural.

Podría surgir un gran interés por parte de los municipios de la región, de las Esta-ciones Experimentales Agropecuarias del INTA y de ONG a los fines de promover las

huertas orgánicas y contribuir al cuidado del medio ambiente.

A su vez, es una oportunidad para los productores apícolas. Por la menor canti-dad de flora disponible, las abejas no pue-den alimentarse como lo hacían antes y el productor debe hacer cada año un mane-jo adecuado de sus colmenas para lograr una buena rentabilidad, diversificando su producción. En este caso, la venta de pro-póleos que en algunas zonas son abun-dantes y de gran calidad, sería una buena opción para el apicultor, ya que se trata de obtener otro producto de su colmena.

FIGURA 2 /Ensayo in vitro: tratamiento con fungicida comercial (izquierda) y tratamiento con solución hidroalcohólica de propóleos (derecha). (Baleix, J. G., 2014).

FIGURA 1 / “Damping off”. La raíz y el tallo de las plántulas de la derecha se marchitaron y oscurecieron por agentes patógenos.

ANEXO





FIGURA 3 / Agitador con soluciones acuosas de propóleos. (Laboratorio de Estudios Apícolas, Departamento de Agronomía, UNS).

FIGURA 5 / Pruebas de aplicación de soluciones acuosas en plantas de invernáculo. (Universidad Nacional del Sur).

FIGURA 4 / Botella pet reciclada y tapa con agujeros para la aspersión de las soluciones acuosas sobre las plantas.

FIGURA 6 / Agitador con soluciones acuosas de propóleos. (Laboratorio de Estudios Apícolas, Departamento de Agronomía, UNS).





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http://www.elchinitalonline.blogspot.com/2007/07/ms-propoleos.html

http://www.elchinitalonline.blogspot.com/2007/07/ms-propoleos.html


El objetivo del proyecto es desa-rrollar un emprendimiento de fa-bricación de envases para reducir

el desperdicio de alimentos, dentro de la etapa de consumo en restaurantes.

Se plantea el modelo de funcionamiento como Empresa B, generando un negocio rentable para sostener las acciones de impacto ambiental y social en el tiempo. No se busca ser la empresa más renta-ble, sino la empresa de mayor impacto real en las áreas de interés.

Existen diversos estudios que intentan modelizar y explicar el desperdicio en cada una de las partes de la cadena de suministro de la producción de alimentos. Nosotros vamos a trabajar sobre el des-perdicio en la etapa de consumo, y más precisamente en restaurantes. Ésto sig-nifica, en la Ciudad Autónoma de Buenos Aires, 4 kg por persona por año o el ali-mento diario de 41.000 personas.

En nuestro estudio de mercado concluimos que en 1 de cada 3 mesas en un restauran-te se genera un sobrante de alimentos de suficiente tamaño como para retirar las so-bras, y reutilizar el alimento. Lo importante de actuar en esta parte de la cadena es que además de intervenir sobre el desperdicio, se maximiza la cantidad de personas con-cientizadas y sensibilizadas sobre el tema. La sustentabilidad real se logra cambiando las costumbres como sociedad, y es por eso que creemos en el impacto que puede generar el proyecto.

AUTOR Matías Burstein

ORIENTADOR Sebastian Guim Universidad de Buenos Aires

DESARROLLO DE ENVASES ECOLÓGICOS PARA REDUCIR EL DESPERDICIO DE ALIMENTOS EN LA ETAPA DE CONSUMO EN RESTAURANTES

En el desarrollo del trabajo, además del abordaje informativo inicial a la proble-mática, análisis de estudios existentes y el estudio de mercado de nuestro nicho particular, se recolectó la información necesaria para proceder al diseño del envase y elección de materiales. Se des-cribe y analiza el funcionamiento como empresa, describiendo detalladamente el modelo de negocio.

Se plantea la fabricación de los envases, analizando cada uno de los procesos necesarios y su conveniencia de terce-rizar o de realizar la inversión en ma-quinaria, en función de los niveles de producción alcanzados.

Como se trata de un mercado incierto, inexplorado y sin competidores, no se puede establecer un pronóstico de ventas. Partiendo de un escenario inicial probable basado en la experiencia propia, se planteó la estrategia de funcionamiento. Trazamos distintos escenarios de probable creci-miento para analizar la factibilidad econó-mico-financiera del proyecto.

Las conclusiones alcanzadas nos permi-ten obtener una cota mínima de la can-tidad de desperdicio evitado, saber que no dependemos indefectiblemente de un sponsor para funcionar, y conseguir indi-cadores económicos en cuanto al nivel de inversión inicial necesario, nivel de retor-no y valores de VAN a 5 años.


DESARROLLO DE ENVASES ECOLÓGICOS PARA REDUCIR EL DESPERDICIO

DE ALIMENTOS EN LA ETAPA DE CONSUMO EN RESTAURANTES


INTRODUCCIÓN

Se desperdicia entre un tercio y la mitad del alimento producido en el planeta.

Dicho desperdicio ronda los 1.300 mi-llones de toneladas de alimento al año. Con una población estimada en 9.000 mi-llones de habitantes dentro de 30 años, será necesario un 70% más de alimen-to. La reducción del desperdicio no sólo es necesaria para evitar aumentar en tal tamaño la producción sino también por todos los recursos malgastados en la producción, transporte y manejo de lo desechado.

De las 1.300 toneladas mencionadas de desperdicio, un 6% corresponde a la re-gión de América Latina y Caribe.

Se está tomando conciencia global so-bre varios temas respecto al cuidado del planeta y la adopción de costum-bres que guían hacia un funcionamiento sustentable de la energía y uso de los recursos naturales, pero aún no hay con-ciencia suficiente sobre el desperdicio de alimentos.

El desperdicio de alimentos ocurre a lo largo de toda la cadena de suministro y el emprendimiento busca atacar la etapa de consumo, más precisamente dentro de los restaurantes.

En esta etapa es donde más desperdicio se genera, y por otro lado la sustentabili-dad real se consigue mediante el cambio de las costumbres. Por ello es importante

trabajar sobre la etapa de consumo, invo-lucrando a la mayor cantidad de personas.

En los restaurantes es donde se puede escalar efectivamente la solución, preci-samente en la reducción del desperdicio producto de los sobrantes en los platos, donde se combina la escalabilidad con la generación de conciencia.

Cabe mencionar que en Argentina rige una norma que no incentiva la donación. Se trata de la ley 25.989 (del buen sama-ritano) que no exime a los donantes de la responsabilidad sobre los alimentos una vez entregados a los beneficiarios.

A nivel global, existe una tendencia de funcionamiento de empresa que bus-ca generar impacto simultáneo en tres frentes: económico, social y ambiental. Iguala la importancia del desempeño de la empresa en estas 3 áreas, habilitando a sus directivos (creando un marco legal de protección) a tomar decisiones para generar un impacto real en las 2 últimas, utilizando las fuerzas del mercado y ase-gurando su continuidad en el tiempo.

Así, y en el caso de la propuesta de este trabajo, la oportunidad radica en generar acciones para reducir los niveles de des-perdicio y a la vez promover el cambio en las costumbres en este sentido, de ma-nera rentable.

Estudio de mercado

Al tratarse de un mercado inexistente en cuanto a productos que sean diseñados

específicamente para llevarse los so-brantes, no hay empresas competidoras ni porciones de mercado distribuidas.

Se decidió realizar un estudio de mercado cualitativo, a fin de entender el compor-tamiento y funcionamiento tanto de per-sonas como de los locales gastronómicos en cuanto a la situación puntual.

Sondeos

Inicialmente realizamos una encuesta a usuarios para conocer sus costumbres. Participaron 107 personas y se observó una fuerte tendencia de polarización en-tre desinterés y vergüenza, respecto a las causas por las cuales las personas al día de hoy no se llevan lo que sobra.

Por otro lado se entrevistó a mozos, en-cargados y dueños de 30 locales para co-nocer qué sucede con el sobrante de los platos. Pudimos concluir que en 1 de cada 3 mesas sobra una cantidad considerable de comida, para retirar y no desechar. El tamaño promedio de las sobras por mesa es del 38% de un plato.

En el sondeo a restaurantes también se buscó entender si el comportamiento de las personas responde a algún tipo de segmentación, como puede ser la ubica-ción, rango de precios o tipo de comida. Como resultado, pudimos observar que la segmentación no responde a ninguna variable como las mencionadas, sino que obedece a la predisposición de parte del local en reducir el desperdicio.

Entendemos como buena predisposi-ción a costumbres como ofrecer siempre “envolver para llevar”, aconsejar cuan-do se está ordenando de más y preocu-paciones sobre el volumen de residuos y legislación.

Se puntuó a cada uno de los restauran-tes en cuanto a su predisposición. Si bien los de buena predisposición no superan el 25%, se evidencia una clara diferencia en cuanto a la cantidad de envases retirados por sus clientes. Ésto no hace más que validar lo obtenido anteriormente res-pecto de la vergüenza como una de las principales causas. Vemos como oportu-nidad y será indispensable trabajar para mejorar la predisposición.

Por otro lado preguntamos cuánto es-tarían dispuestos a pagar por una he-rramienta que ayude a resolver la problemática de desperdicio en su local. Identificamos cierta reticencia a destinar una suma de dinero que supere lo que ac-tualmente gastan en envases y envolto-rios utilizados para esa situación.

Hoy en día el 90% de estos envoltorios son envases plásticos con tapa bisagra, comercializados a $ 4 por unidad. Como diagnóstico de los productos sustitutos, se observa un perfil ecológico malo, con la necesidad de uso de elementos auxiliares como bolsas y films, sumado a un déficit en su funcionalidad.

Sabiendo estas condiciones, concluimos que nuestra solución será un envase que





tendrá un posicionamiento acorde a lo estu-diado anteriormente: que rompa las barre-ras actuales de vergüenza, desinformación y desinterés, que colabore en aumentar la predisposición de los restaurantes y que mejore las características ecológicas y fun-cionales de los envases actuales, teniendo en cuenta el precio tope de $ 4.

Lean Start-Up

Debido a que la información recolectada no es suficiente para iniciar el proyecto y, al igual que se realiza actualmente en toda iniciativa emprendedora, utilizare-mos herramientas de Lean Start-up para validar las suposiciones en las que nos apoyamos. De esta forma definiremos el modelo de negocio en el que se basará la actividad del emprendimiento.

Una de las maneras de obtener infor-mación real del mercado es introducirse en él con un producto de característi-cas mínimas necesarias (producto mí-nimo viable o MVP). Lo que buscamos validar es que se tendrá una respuesta positiva de la gente, y una adopción por parte de los restaurantes a un determi-nado precio.

Con el posicionamiento que debe tener nuestro producto, se enviaron a pro-ducir 1.000 unidades de envases. Éstos son aptos para contacto con alimentos, estancos, impermeables en su interior y poseen una manija para ser trasladados con facilidad. Se imprimieron en su cara exterior para comunicar los valores del

proyecto. Consideramos que no era ne-cesario exigir al MVP un 100% de biode-gradabilidad para validar estas hipótesis.

Hipótesis 1

Queremos probar que los usuarios co-menzarían a llevar las sobras en más de un 50% de las veces que sobra algo con-siderable (predisposición 7). Para realizar esta prueba buscamos un restaurante que nos proporcionara el espacio. El pri-mero en sumarse fue MOOI, que no sólo nos permitió poner a disposición de los clientes las cajas sino que también les comunicó acerca de la problemática, e in-cluyó nuestros stickers en el menú infor-mando sobre la campaña.

Los resultados en MOOI son contunden-tes: Se entregaron casi el doble de cajas en el mes. El 53% de las veces que so-bró algo considerable, se llevaron los so-brantes. Este resultado valida la primera hipótesis, otorgándonos datos reales del mercado.

El segundo restaurante que nos abrió a

sus puertas para validar el comporta-miento de los usuarios frente a la cam-paña fue Almacén Purista, del barrio de Villa Crespo.

En este caso no contaban con un con-trol previo de envases entregados, pero igualmente pudimos validar que los clien-tes se llevaron los sobrantes un 57% de las veces que sobró algo considerable.

Con ambas pruebas queda validada la hipótesis de que los clientes se llevarían

los sobrantes con la campaña y que ésta rompe las barreras antes mencionadas.

Hipótesis 2

La segunda hipótesis se refiere a la acep-tación comercial. Buscamos validar que los restaurantes estarían dispuestos a reemplazar los envases plásticos a un precio similar.

Como primera validación tuvimos una so-licitud de cajitas por parte de MOOI y de Almacén Purista luego de sus respectivas pruebas. El precio de venta propuesto fue de $ 4 y en ambos casos lo aceptaron. Como nuestras hipótesis habían sido va-lidadas, decidimos no efectuar la venta y poder continuar realizando pruebas.

De esta forma salimos a vender las cajas (MVP) por la zona de Palermo. Se pudo observar una gran aceptación por parte de los restaurantes. Los mismos desta-caban el diseño, el fácil almacenado y la posibilidad de utilizar la manija.

Al momento de la venta, las ofrecimos a veces a $ 5 y otras a $ 6. La respuesta era que “lo iban a pensar”, “que dejemos un par de muestras“. Cuando las ofrecimos a $ 4, cambió radicalmente la reacción y recibimos pedidos efectivos.

Como el objetivo era validar que al precio de $ 4 íbamos a poder vender nuestro producto, al igual que con Mooi y Alma-cén Purista, nos cercioramos de que la venta podría haber sido realizada pero no la cerramos.

Queda entonces validado que los restau-rantes están dispuestos a pagar $ 4 por nuestros envases.

Modelo de Negocios - Canvas

Para entender cómo la organización va a crear, distribuir y añadir valor, realizamos un diagrama Canvas.

Clientes / Propuestas de Valor

Optamos por definir tres tipos de clien-tes distintos. Entendemos que cada uno debe ser correctamente identificado y recibir una propuesta de valor diferente, ya que se los va a estar beneficiando de distintas formas.

Personas/usuarios

Este grupo es el que finalmente va a uti-lizar la cajita inolvidable: le sobrará co-mida y la llevará. Mientras los usuarios soliciten las cajitas los restaurantes van a ofrecerlas. La propuesta de valor que plantearemos incluye: mejoras en las funcionalidades del producto, eliminar prejuicios, hacerlos parte de una comuni-dad responsable con el medio ambiente, ahorro y diseño.

Restaurantes

Son los que pondrán a disposición del usuario la cajita y van a reemplazar la bandeja actual. Además se sumarán a la campaña de lucha contra el desperdicio de alimentos. Les vamos a ofrecer: RSE /mejor imagen, cajas a igual o menor





precio, entregas al local, ser parte de una comunidad responsable, reducción de re-siduos y promoción a través de nuestra red (web/app).

Partner

Analizando el estudio de mercado iden-tificamos como oportunidad ofrecer explotar la imagen de lucha contra el desperdicio de alimentos junto con no-sotros. Ésto lo ofrecíamos a entidades (empresas/organizaciones) interesadas en mejorar su imagen como responsable social y ambientalmente. Al tener limita-do el precio de venta a los restaurantes, vemos ésto como una gran oportunidad para mejorar la rentabilidad del proyec-to. Como ya mencionamos, la propuesta de valor se basa en: RSE / marketing, ser el primero en explotar la imagen de lucha contra el desperdicio de alimentos en Argentina.

Fuente de Ingresos

Establecemos las dos vías de ingresos que tiene el proyecto: la venta de cajas a los restaurantes y la venta de la imagen de lu-cha contra el desperdicio de alimentos que podamos acordar con algún partner.

Si bien a este último no se le pretende cobrar un precio por contacto, es decir un precio por aparecer en cada caja, pode-mos estimar el ingreso por este acuerdo en $ 1 por caja entregada debido a que responde a la masividad que alcance el proyecto.

Estudio técnico

Desarrollo de producto

En un principio atravesamos una etapa de propuesta de alternativas, analizando modelos existentes y buscando las carac-terísticas que veíamos que se ajustaban mejor a las pautas exigidas por el brief.

Trabajamos en combinar todos los aspec-tos positivos en un diseño integral, que luego de varias iteraciones pudimos lograr que convivieran dentro de un modelo.

Diseño final

El diseño final responde a las pautas de tamaño establecidas en el brief, con una manija para su fácil traslado.

No requiere ningún proceso de pegado, se ensambla fácilmente en el momento de su uso. El envase está compuesto de un material externo que garantiza su im-primabilidad y estabilidad estructural du-rante su uso, y un recubrimiento interno que lo hace impermeable impidiendo la pérdida de algún líquido que pueda con-tener el alimento a transportar.

Especificaciones

• Dimensiones desplegado: 50 cm x 46 cm.

• Capacidad: 20 cm x 14 cm x 6 cm / 1.680 ml.

Materiales

Cartulina duplex

Las cartulinas estucadas son las más uti-lizadas para packaging debido a su gran

resistencia al doblado y rasgado. El estu-cado le brinda buena imprimabilidad, que es uno de los aspectos clave que debe tener el envase.

Utilizaremos cartulina duplex ya que sólo necesitamos estucado en una sola de las caras. El proveedor elegido asegura 85% de la composición en fibras recicladas, y el resto proveniente de origen sustenta-ble certificado.

El precio del kilo de cartulina es de $ 14,52.

Poliácido Láctido (PLA)

Según la idea general del proyecto, nos resultaba imposible aplicar un recubri-miento que fuera de un material derivado del petróleo. De ahí surgió la posibilidad de aplicar un bioplástico, que hoy por hoy es tendencia a nivel mundial en produc-tos que buscan reemplazar a los plásticos tradicionales.

Es el material que le dará la diferenciación definitiva a nuestro producto y un perfil ecológico innovador. El PLA es un políme-ro que se obtiene a partir del almidón de maíz. Tiene las características que exige el producto: inocuidad, resistencia a la tem-peratura y rápida biodegradación (2 años contra 100 o 1000 de plásticos derivados del petróleo). La producción del PLA tiene menor huella de carbono. Al producir una tonelada de PET se emiten a la atmósfera 3 toneladas de CO2; para producir 1 tonelada de PLA se emiten 0,333 toneladas de CO2. Ésto significa una reducción del 89% con respecto a los plásticos convencionales.

No hay limitaciones en cuanto a la pro-visión de este material, existe un distri-buidor importante en nuestro país. Se provee en films co-extruidos que permi-ten laminarse en caliente en maquinaria gráfica existente. El precio del kilo es de USD 8,75.

Proceso productivo

El proceso productivo está compuesto por tres procesos: impresión, laminado y troquelado.

En cuanto al ingreso de materia prima al proceso, éste se realiza en forma de plie-gos para la cartulina, y en bobinas para el PLA. Cada pliego contiene dos envases otorgando un rendimiento óptimo del material para los niveles de producción estimados. En comparación con el pliego de un solo envase, el utilizado permite re-ducir costos en los procesos.

Las bobinas de PLA son comercializadas con un ancho de 50 cm, siendo lo ideal.

Diagrama de flujo del proceso productivo

Tercerizar vs integración de procesos

Realizamos una comparación entre los costos de tercerizar cada proceso con los de producción propia. El criterio de decisión busca determinar los niveles de actividad para los cuales el ahorro marginal de la integración de procesos justifica la in-versión necesaria en maquinaria. Se realiza para cada proceso por separado. Enten-diendo la volatilidad y el desconocimiento





de un mercado inexplorado, consideramos que la inversión es segura cuando ésta se recupera con el ahorro a los 18 meses.

En todos los casos, se desestima el cos-to de energía y mantenimiento debido a la poca cantidad de horas de operación.

Impresión Offset

TABLA 1 / COMPARACIÓN DE COSTOS DE IMPRESIÓN

Costo tercerizado Costo producción propia

CTP $ 100 Fijo Impresora $ 70.000 Inversión

Enganche de máquina $ 640 Fijo Tinta $ 0,0124 Variable

Impresión por millar $ 140 Variable Hora hombre por caja $ 0,0140 Variable

Observamos que los 18 meses hasta el recupero se alcanzan para un nivel de ac-tividad mensual de 80.000 unidades. Por

En este caso observamos que los 18 me-ses hasta el recupero se alcanzan para un nivel de actividad mensual de 70.000 uni-dades. Se decide integrar la producción

GRÁFICO 1 / Períodos hasta recupero de inversión en laminadora.

Por esta misma razón, se tiene en cuen-ta el recargo en el costo por contrata-ción eventual del operario. Salario según escala de FATIDA (Federación Argentina de Trabajadores de Imprentas, Diarios y Afines).

lo tanto se decide tercerizar hasta llegar a dicho nivel de ventas mensuales.

Laminado

TABLA 2 / COMPARACIÓN DE COSTOS DE LAMINADO


Enganche de máquina $ 400 Fijo Loretta CTL SS 800 $ 200.000 Inversión

Impresión por millar $ 360 Variable Hora hombre por caja $ 0,027 Variable

Tamaño de lote mensual

llegado el nivel de ventas de 80.000 uni-dades mensuales para unificar el cambio de funcionamiento.

Troquelado

TABLA 3 / COMPARACIÓN DE COSTOS DE TROQUELADO


Matriz $ 1000 Inversión Serra Magnus $ 100.000 Inversión

Enganche de máquina $ 220 Fijo Hora hombre por caja $ 0,046 Variable

Troquelado por millar $ 220 Variable

GRÁFICO 2 / Períodos hasta recupero de inversión en troqueladora.

$20,000.00$18,000.00$26,000.00$24,000.00$22,000.00$10,000.00

$8,000.00$6,000.00

$4,000.00

$2,000.00

$-

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

01000 5000 10000 15000 20000 40000 50000 60000 70000 80000 100000

mes

es

Gas

to p

or lo

te m

ensa

l

Meses hastarecupero

Producción propia

Tercerizado

Tamaño de lote mensual

$12,000.00

$10,000.00

0$8,000.00

$6,000.00

$4,000.00

$2,000.00

$-

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

01000 5000 10000 15000 20000 40000 50000 60000 70000 80000 100000

mes

es

Gas

to p

or lo

te m

ensu

al

Meses hasta recupero

Producción propia

Tercerizado

Como resultado de la comparación, ob-servamos que los 18 meses hasta el recupero se alcanzan para un nivel de actividad mensual de 85.000 unidades. Se decide integrar la producción llegado el nivel de ventas de 80.000 unidades mensuales para unificar el cambio de funcionamiento.

Estructura de costos de producción

Teniendo en cuenta la decisión de inte-grar la producción a las 80.000 unidades de ventas mensuales y los costos de ma-teria prima, resulta la siguiente evolución del costo de la caja en función del lote de producción y el peso de cada componen-te en el total.





• Cartulina: $0,77 por caja.

• PLA: $0,455 por caja.

Se puede ver la importancia de la mate-ria prima en la estructura, del 70% con procesos tercerizados (tomando como referencia lotes de 20.000 unidades), y mayor al 90% una vez integrados los pro-cesos productivos.

Estudio económico-financiero

Para analizar el desempeño financiero del proyecto, fueron planteados distintos escenarios posibles en cuanto al ritmo de crecimiento y la posibilidad de acuerdo con el socio estratégico.

Definimos entonces los distintos puntos de inflexión:

PUNTO DE INFLEXIÓN 1

Punto de equilibriosin Partner

113 restaurants = 23100 cajas


Acuerdo con Partner


Punto de equilibriocon Partner


PUNTO DE INFLEXIÓN 4'

Inversión en maquinaria



Inversión en maquinaria

con Partner 381 restaurants =

80000 cajas

FIGURA 1 / Puntos de inflexión del proyecto.

En función de los puntos de inflexión ex-plicados, diagramamos las distintas posi-bilidades que existen para movernos de un punto a otro.

FIGURA 2 / Variables influyentes para ir de un punto de inflexión a otro.

El diagrama nos permite determinar en el punto en el que estamos, y decidir cuál es el camino que queremos tomar y la es-trategia a seguir.

La primera estrategia que vamos a po-ner en práctica es ir de A a 1, poniendo el foco en aumentar las ventas. Como pri-mer objetivo, buscamos llegar al punto de equilibrio para salir cuanto antes del nivel de actividad donde se trabaja a pérdida. Otro factor que nos determinó elegir este camino es que consideramos que con un proyecto en actividad es más factible conseguir un partner que únicamente con una idea.

Una vez en 1, consideramos beneficioso salir a buscar un partner. Buscamos ir de 1 a 3, y el partner nos permitirá tener una rentabilidad mayor del proyecto que sin él. Habiendo dejado de trabajar a pérdida podemos poner el foco en aumentar la rentabilidad. Buscamos también aumen-tarla con el fin de llegar al punto 4 con una mayor utilidad acumulada y poder afron-tar la inversión que requiere la maquinaria con capital propio.

- 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000

$4.00

$3.00

$2.00

$1.00

$-

GRÁFICO 3 / Costo de la caja variable.

Antes de plantear dichos escenarios, es necesario entender el punto de partida y los puntos de inflexión que harán que cambie la estrategia o la estructura de funcionamiento de la empresa.

Arranque y puntos de inflexión

Establecemos el inicio de las activida-des con 50 restaurantes (lote mensual promedio: 210 cajas por restaurante). Contamos con contactos con varios res-taurantes producto de las salidas al cam-po que realizamos en la etapa de estudio de mercado. El lote de producción será de 20.000, por lo cual la caja tendrá un costo de $ 1,69.

Con estos parámetros y el precio de venta de $4, más los costos fijos de es-tructura, tenemos los siguientes puntos de equilibrio, los cuales determinan los niveles de ventas donde comienza a ser rentable el proyecto.

100%

80%

60%

40%

20%

0%1,000 2,000 5,000 10,000 20,000 30,000 50,000 70,000 80,000

Duplex Flete Impresión PLA Laminado Troquel y hendido

GRÁFICO 4 / Peso de los componentes del costo variable.

250000

200000

150000

100000

50000

00 50 100 150 200 250

GRÁFICO 5 / Punto de equilibrio.

Ventas CV CF CV+CF

250000

200000

150000

100000

50000

00 50 100 150 200

GRÁFICO 6 / Punto de equilibrio con partner.

Ventas CV CF CV+CF

4'

Salida

3

1

Ventas > 15750 cajas Ventas > 80000 cajas

Ventas > 80000 cajas

Acuerdo con Partner

Acuerdo con Partn

er

$ -

200K

de

sum

a de

FF

Acuer

do co

n Par

tner

4

A

2

Crecimiento mensual < 10 promedio P3M // $-200K de suma de FF

Ventas > 23100 cajas





Escenario 1 Escenario 2 Escenario 3 Escenario 4 Escenario 1 Escenario 2 Escenario 3 Escenario 4

Evaluación

Para lograr un correcto análisis de la evaluación del proyecto, lo realizaremos para 4 escenarios distintos, los cua-les consideramos factibles. Se efectúa este análisis para evaluar la implican-cia de conseguir un partner o no, y para

entender cómo afecta el ritmo de creci-miento a la rentabilidad del proyecto.

Utilizando la tasa de descuento Ku = 12,15% y el flujo de fondos obtenemos el VAN del proyecto para cada escenario y los distintos indicadores.

Podemos concluir este análisis diciendo que el proyecto es atractivo económica y financieramente más allá de que haya es-cenarios más atractivos que otros.

Vemos también que la asociación con un partner es importante pero no definitiva, podemos funcionar sin ello. Más impor-tante aún es que podemos ayudar a res-catar toneladas de comida en todos los escenarios siendo rentables en mayor o menor medida.

Enfocando nuestros objetivos a los de las empresas B, buscamos tener éxito en dos frentes, el económico y el socio

0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5

0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5

$ 61

.139

$ -9

.655

$ -1

0.52

4

$ -6

8.46

8

$ -6

9.74

4

$ -6

9.74

4

$ -

69.7

44

$ -

69.7

44

$ 84

0.55

6

$ 58

0.54

9

$ 4

45.3

89

$ 3

56.3

35

$ 1.

217.

888

$ 94

9.87

0

$ 7

14.2

03

$ 6

11.4

77

$ 1.

249.

269

$ 1.

221.

031

$ 6

41.8

58

$ 8

16.3

83

$ 1.

023.

184

$ 2.

173.

378

$ 1.

492.

742

$ 1.

473.

133

GRÁFICO 7 / Flujo de fondos – Escenario 1. GRÁFICO 8 / Flujo de fondos – Escenario 2.

GRÁFICO 9 / Flujo de fondos – Escenario 3. GRÁFICO 10 / Flujo de fondos – Escenario 4.

Año Año

Año Año

Escenario 1Nivel de crecimiento mensual:Mes 1-6: 15R // 7-18: 10R //+19: 5REquilibrio alcanzado al mes 5Partner a los 9 meses80000 cajas a los 46 meses

Escenario 2Nivel de crecimiento mensual:Mes 1-6: 5R // 7-18: 10R //+19: 5REquilibrio alcanzado al mes 6Partner a los 3 meses80000 cajas a los 56 meses

Escenario 3Nivel de crecimiento mensual:Mes 1-6: 15R // 7-18: 10R //+19: 5REquilibrio alcanzado al mes 5Sin conseguir Partner80000 cajas a los 46 meses

Escenario 4Nivel de crecimiento mensual:Mes 1-6: 15 // 7-18: 10R //+19: 5REquilibrio alcanzado al mes 5Sin conseguir Partner80000 cajas a los 51 meses

TABLA 4 / INDICADORES DE EVALUACIÓN ECONÓMICA-FINANCIERAEscenario 1 Escenario 2 Escenario 3 Escenario 4

VAN $ 3.710.228 $ 2.800.008 $ 2.119.546 $ 1.750.703

Período de recuperación con actualización

12 / 13 meses 15 / 16 meses 15 / 16 meses 18 / 19 meses

Inversión $ 170.586 $ 170.625 $ 170.586 $ 195.804

KG rescatados 702639 588924 702639 645782

ROI 21,75 16,41 12,43 8,94

ambiental. Buscamos generar impacto en este último frente utilizando las fuerzas del mercado, y por los resultados obte-nidos, estamos generando una cantidad importante de KG rescatados mientras se obtienen utilidades que permiten la sus-tentabilidad del proyecto.

Análisis de sensibilidad

Como conclusión, el precio de la cartulina es la variable más riesgosa, ya que ante una variación del 50% puede generar un impacto negativo de 35% en el VAN del proyecto.

GRÁFICO 11 / Sensibilidad a la TREMA.

25,0%20,0%15,0%10,0%

5,0%0,0%

-5,0%-10,0%-15,0%

-20,0%

30,0%

20,0%

10,0%

0,0%

-10,0%

-20,0%

-30,0%

-50% -25% 0% 25% 50%

ΔTrema

ΔVa

n

GRÁFICO 12 / Sensibilidad al tipo de Cambio.

ΔTipo de Cambio

ΔVa

n

-50% -25% 0% 25% 50%





Es importante remarcar que variaciones del 50% en las variables principales del proyecto en ningún caso hacen negativo al VAN, y por lo tanto no limitan su viabilidad.

CONCLUSIONES

• Reducir el desperdicio de alimentos de manera rentable y sostenible en el tiempo.

• VAN atractivo.

• El proyecto asegura la reducción del desperdicio en al menos 600.000 kilogramos.

• A partir del análisis de sensibilidad rea-lizado, concluimos que el proyecto es robusto ante variaciones de las princi-pales variables.

• Baja inversión requerida.

• Se puede replicar el modelo en otras ciudades con amplia oferta gastronó-mica con el fin de reducir aún más el desperdicio de alimentos.

• Más allá del desperdicio evitado, se ge-nera ahorro en las personas por la reu-tilización de los sobrantes, disminución de residuos en los restaurantes y la concientización generada masivamen-te en la sociedad.

Consideramos este proyecto como puer-ta de entrada para luchar activamente contra el desperdicio de alimentos, po-sicionarse como referente y así impul-sar otros proyectos relacionados con la problemática.

B Lab - B Corporation Network. https://www.bcorporation.net/

Sistema B. http://www.sistemab.org/

Ley 25.989: Régimen especial para la donación de alimentos – DONAL (2004). Recuperado de http://infoleg.mecon.gov.ar/

Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (2009). Pérdi-das y desperdicio de alimentos en el mundo.

Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (2014). Pérdi-das y desperdicio de alimentos en América Latina y Caribe.

Ries, Eric (2009). Minimum Viable Product: A Guide.

Ries, Eric (2011). The Lean Startup: How Today’s Entrepreneurs Use Continuous Innovation to Create Radically Successful Businesses. Editorial Crown Books.


Stuart, Tristam (2009). Waste: Uncovering the Global Food Scandal. W W Norton & Co.

Sustainable Restaurant Association (2010). Restaurant Food Waste Survey Report.

Sustainable Restaurant Association. 2013 Re-port into Consumer Attitudes Towards Sus-tainability in Restaurants.

Universidad de Buenos Aires, Facultad de In-geniería (2011). Instalación de una planta productora de poliácido láctico y comercia-lización en el mercado. Resumen ejecutivo, trabajo profesional de Ingeniería Industrial.

Universidad de Buenos Aires, Instituto de Inge-niería Sanitaria, Facultad de Ingeniería (2011). Estudio de calidad de los residuos sólidos ur-banos del área metropolitana de Buenos Aires.

Escenario 1 Escenario 2 Escenario 3 Escenario 4 Escenario 1 Escenario 2 Escenario 3 Escenario 4

30,0%

20,0%

10,0%

0,0%

-10,0%

-20,0%

-30,0%

40,0%

30,0%

20,0%

10,0%

0,0%

-10,0%

-20,0%

-30,0%

-40,0%

GRÁFICO 13 / Sensibilidad al $/KG de PLA. GRÁFICO 14 / Sensibilidad al $/K de Cartulina.

Δ$/kg PLA Δ$/kg Cartulina

ΔVa

n

ΔVa

n

-50% -25% 0% 25% 50% -50% -25% 0% 25% 50%

https://www.bcorporation.net/

https://www.bcorporation.net/

http://www.startuplessonslearned.com/2009/08/minimum-viable-product-guide.html

http://www.startuplessonslearned.com/2009/08/minimum-viable-product-guide.html

> Sistema continúo para el abatimiento de arsénico en agua de bebida para poblaciones aisladas, mediante la reutilización de residuos de la industria metalmecánica

> Refrigeración por absorción con colector solar

> Energía geotérmica inclusiva

> Cómo generar una central eléctrica de 1 Giga negaWatt de bajo costo, usando lámparas led

> Hidrocarburos livianos a partir de camalotes

> Depuración y reutilización de aguas residuales domiciliarias

> Kit para la carga sustentable de agroquímicos y disposición final de los envases

> Proyecto camino de luz: cosecha de energía mediante elementos piezoeléctricos

> Utilización de propóleos para el control de enfermedades fúngicas en huertas y viveros escolares

> Desarrollo de envases ecológicos para reducir el desperdicio de alimentos en la etapa de consumo en restaurants

//premio.odebrecht.com.ar/

LOS PROYECTOS

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

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

SISTEMA CONTINÚO PARA EL ABATIMIENTO DE ARSÉNICO EN AGUA DE BEBIDA PARA POBLACIONES AISLADAS, MEDIANTE LA REUTILIZACIÓN DE RESIDUOS DE LA INDUSTRIA METALMECÁNICAAUTORES Alejandro Moschetto y Andrea Paola GavariniORIENTADOR Fernando Yonni Universidad Católica Argentina

REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN CON COLECTOR SOLARAUTORAS Celina Alejandra Perino y Sofia Liz RomeroORIENTADOR Gustavo Raul Figueredo Universidad Tecnológica Nacional (Facultad Regional Resistencia, Chaco)

ENERGÍA GEOTÉRMICA INCLUSIVAAUTORES Pablo Falcone y Pablo NuozziORIENTADOR Pablo Guillermo Girón Universidad Tecnológica Nacional (Facultad Regional Bahía Blanca)

CÓMO GENERAR UNA CENTRAL ELÉCTRICA DE 1 GIGA NEGAWATT DE BAJO COSTO, USANDO LÁMPARAS LEDAUTORA Leila Mora IannelliORIENTADOR Salvador Gil Universidad Nacional de San Martín

HIDROCARBUROS LIVIANOS A PARTIR DE CAMALOTESAUTOR Tayavek Amarú ReynosoORIENTADOR Guillermo Luján RodríguezUniversidad Nacional de Rosario

DEPURACIÓN Y REUTILIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES DOMICILIARIASAUTORES Carlos Augusto Nicolas Agrelo Brito y Antonella Aymara GiménezORIENTADOR Javier Luis Mariano Núñez GarcíaUniversidad Tecnológica Nacional (Facultad Regional de CABA)

KIT PARA LA CARGA SUSTENTABLE DE AGROQUÍMICOS Y DISPOSICIÓN FINAL DE LOS ENVASESAUTOR Debortoli Diego OscarORIENTADOR Maenza Luis Eduardo Universidad Nacional del Sur

PROYECTO CAMINO DE LUZ: COSECHA DE ENERGÍA MEDIANTE ELEMENTOS PIEZOELÉCTRICOSAUTORES Mariano Pablo Naboni y Nicolas Federico CurtiORIENTADORA Estela Mónica López Sardi Universidad de Palermo

UTILIZACIÓN DE PROPÓLEOS PARA EL CONTROL DE ENFERMEDADES FÚNGICAS EN HUERTAS Y VIVEROS ESCOLARESAUTORES Gonzalo Daniel Del Prado y Antonela ErmandrautORIENTADORA Liliana María Gallez Universidad Nacional del Sur

DESARROLLO DE ENVASES ECOLÓGICOS PARA REDUCIR EL DESPERDICIO DE ALIMENTOS EN LA ETAPA DE CONSUMO EN RESTAURANTSAUTOR Matías BursteinORIENTADOR Sebastian Guim Universidad de Buenos Aires

www.premioodebrecht.com/argentina

GANADORES 2015

PR

EMIO

OD

EBR

ECH

T 2015

Recopilación de los mejores proyectos

Premio Odebrecht para el Desarrollo Sustentable, Argentina 2015 : Recopilación de los mejores proyectos / Alejandro Moschetto ... [et al.]. - 1a ed . - Ciudad Autónoma de Buenos Aires : Odebrecht, 2016. 160 p. ; 23 x 16 cm.

ISBN 978-987-28728-5-4

1. Desarrollo Sustentable. 2. Innovaciones. 3. Premio. I. Moschetto, Alejandro CDD 577

premio odebrecht - recopilación de los mejores proyectos 2015

Engineering