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NS – MA – 83 SISTEMA DE ALCANTARILLA Y CONTENEDOR INTELIGENTES


Categoría: Superior (Licenciatura)
Área de participación: Medio Ambiente

Equipo: SACI

Miembros del equipo:
FELIPE DE JESÚS REYES CERÓN

Asesor: Ing. Marisol Coba Martínez

Escuela: Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico de Tlalnepantla

Resumen

La Basura es la causa del 50% de las inundaciones en el área metropolitana del valle de México que comprende a todo el Ciudad de México y a veintiocho municipios del Estado de México. La basura tapa las coladeras, evita el desagüe y causa inundaciones.

De acuerdo con cifras de la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat) la generación de RSU llegó a 53.1 millones de toneladas, por lo que cada habitante genera aproximadamente 1.2 kilogramos de basura al día, es decir 438 kg al año.

Los malos hábitos y la falta de educación de la ciudadanía en la disposición final de los residuos sólidos representan uno de los mayores problemas debido a que causan la saturación de la red de alcantarillado dando lugar a desbordamientos en la alcantarilla y desagües que afectan avenidas, transeúntes e incluso viviendas.

Por las razones anteriores nos decidimos desarrollar soluciones viables a estos problemas con el desarrollo de un sistema de alcantarillado inteligente, el cual consiste en la instalación de coladeras con trampas para desechos sólidos y un sistema de censado industrial con comunicación y monitoreo remoto, el cual puede reportar el nivel de llenado de basura de la alcantarilla y solicitar su limpieza, para evitar que esta se obstruya. Así mismo se implemento el mismo sistema en contenedores de residuos industriales, lo cual permitirá recoleta de manera eficiente los residuos. Ambos desarrollos contribuyen a la solución de la problemática planteada haciendo uso del interne de las cosas, (IOT).

Pregunta de Investigación

¿Cómo disminuir las inundaciones provocadas por basura en las alcantarillas?

Planteamiento del Problema

Más de 20 millones de personas viven, trabajan o visitan Ciudad de México. La problemática de la actividad productiva de la ciudad es un gran reto. Ésta es la segunda metrópoli en el mundo que genera mayor número de residuos, acumula todos los días casi 13,000 toneladas1  de basura de los cuales, 47.98 por ciento proviene de  fuentes  domiciliarias,  principalmente  de  las alcaldías  Iztapalapa, Gustavo A. Madero y Cuauhtémoc.

La basura ha sido la principal causa de las inundaciones en CDMX, el Sistema de Aguas de la Ciudad de México (Sacmex) asegura que la basura provoca 80% de encharcamientos e inundaciones.

El sistema de recolección de basura en la ciudad resulta insuficiente para el manejo de las más de 13,000 toneladas de residuos sólidos que se generan diariamente, por lo que, en la opinión de expertos, la capital del país está al borde del colapso ambiental.

Es importante mencionar que algunas de las alcaldías con mayor producción de basura son precisamente aquellas que cuentan con más puntos de inundaciones frecuentes, lo que nos habla de un fenómeno que está ligado no solamente con la cultura ciudadana de recolección de residuos sino directamente con la cantidad generada.

Antecedentes

Los distintos gobiernos a través d muchos años han impulsado diversas acciones para enfrentar el problema de las inundaciones y encharcamientos, provocados por la acumulación de basura en el drenaje de la Ciudad de México durante esta temporada de lluvias.

Pero a pesar de la inversión en infraestructura, el despliegue de personal, la logística gubernamental y la coordinación institucional implementada, cada vez son más los puntos de conflicto en distintas zonas del Distrito Federal por esta problemática.

De acuerdo a datos del Sistema de Aguas de la Ciudad de México, en los últimos tres años el promedio de basura extraída de la red de drenaje de la Capital supera las 20 mil toneladas; y entre enero y junio de este año, se extrajeron ya 9 mil 596 toneladas, lo que ha representado un gasto de 13 millones 191 mil 813 pesos para el Gobierno del DF.

Objetivo

El principal objetivo de este proyecto es presentar una solución viable que disminuya las inundaciones por alcantarillas tapadas por basura, mejorar la logística de limpieza y recolección de sistema de alcantarillado y contribuir así al cuidado del medio ambiente. Para cumplir con este objetivos utilizaremos el internet de las cosas IOT.

 

 

Justificación

Debido a los problemas de infraestructura y dificultades logísticas en el manejo de basura, los mexicanos estamos acostumbrados a lidiar con un problema que se ha vuelto cotidiano, las alcantarillas bloqueadas por diferentes residuos naturales como pueden ser hojas de árboles hasta la ya mencionada basura generada por la población, sin mencionar que desafortunadamente la cultura de recolección, reutilización y el no dejar basura en la calle es algo que aun no se ha logrado de manera satisfactoria y a pesar de las múltiples campañas de concientización y los ligeros avances que se han tenido, no ha sido suficiente.

Las inundaciones en México representan un enorme problema ya que afectan a más de la mitad de la población, debido a las malas estructuras de las inmediaciones, en épocas de lluvias la población se ve afectada teniendo que pasar por charcos de agua exponiéndose a posibles infecciones en la piel, existen personas que han tenido que perder gran parte de su inmobiliario por la misma causa, este es asunto que más que preocuparnos debe ocuparnos;  es por esta razón que el proyecto se enfoca en prevenir inundaciones y recolectar residuos que se encuentran en la vía pública por medio de un sistema inteligente de alcantarillado.

Un contenedor de basura permite a las personas ayudar a la conservación del planeta, pues con ellos se reduce hasta en un 80% el uso de bolsas de plástico. Un bote de basura puede ser fabricado con diferentes materiales como aluminio, plástico, metal, etc. Cada uno de ellos, es utilizado en diferentes lugares. Los botes de metal, por ejemplo, son utilizados en restaurantes u hoteles, lugares donde la cantidad de desperdicios es mucho mayor que en una residencia, en donde, por lo general, se utilizan los contenedores fabricados con plástico o aluminio.

Al ser residuos que, en cualquier estado físico, representan un peligro para el equilibrio ecológico y para el ambiente, es de vital importancia que se lleven a cabo una serie de procesos que garanticen la seguridad y salud del personal involucrado.

Los botes de basura deben cumplir con ciertas características que les permitan a las personas satisfacer sus necesidades. Si un bote no cumple con las necesidades de una persona, debe cambiar el contenedor de basura por uno nuevo, uno que sí se adapte a sus requerimientos. Existen restaurantes que cuentan con contenedores de basura muy pequeños que les obliga a utilizar otros recipientes,

El Sistema inteligente busca tener un control de los niveles de basura, en donde se pueda monitorear y evaluar en que puntos de ciertas alcaldías la basura suele ser mayor y en donde menor.

Hipótesis

Ante esta realidad, debemos reconocer que ninguna estrategia será suficiente si, a la par de las acciones instrumentadas por el Gobierno, los ciudadanos no asumimos la responsabilidad de enfrentar esta situación de manera conjunta.

La falta de concientización de la ciudadanía para no tirar basura en la vía publica ha agravado año con año este problema, sin embargo tenemos que implementar acciones que den resultados en la disminución de inundaciones.

Condiremos que ya implementar una trampa para basura en el sistema de alcantarillado facilitara que el agua fluya aun con basura, sin embargo el problema de limpieza y recolección de basura insuficientes seguiría siendo el mismo por lo que proponemos el uso de sensores que a través de comunicación inalámbrica se pueda saber los lugares y coladeras que necesitan ser limpiadas con urgencia.

Creemos que implementando todo un sistema de “inteligente” de alcantarilla y contenedores de basura se podrá disminuir las inundaciones provocadas por basura en coladeras y drenajes.

Método (materiales y procedimiento)

Parámetros de diseño

Para cumplir con el objetivo plateado, se desea diseñar una estructura de alcantarilla que elimine las barreras a la entrada de la misma y sustituirlas por una canasta que seta la trampa en donde se acumule la basura dentro de la alcantarilla para ello se define la instalación de una base soporte que permita que la canastilla este segura y tenga estabilidad. También se debe considerar para el diseño para correcta instalación de sensores y que estos soporten estar en contacto con líquidos y contaminantes.

Diseño mecánico

Para simular y análisis nuestra hipótesis es necesario desarrollar un modelo CAD es decir dibujo asistido por computadora que nos permita  enfocar el proyecto para obtener los mejores resultados.

Se realizaron diferentes diseños atendiendo los parámetros para ello en los que se desarrollo un diseño final que se muestra a continuación.

Diseño del sistema de control 

Para el control del sistema fue necesario el diseño y simulación del sistema electrónico que será el encargado de procesar las señales de los sensores y enviarlas inalámbricamente a un servidor de datos que podrá ser capaz de monitorear el estado del sistema de alcantarillado, todo esto se realizo utilizando software especialidad en electrónica.

 

En el sistema de control junto a la parte electrónica es necesario contar con software que permita la programación de control y el monitoreo de las variables.

Fabricaciones, ensamble y configuraciones de componentes.

Una vez validados los diseños a través de los diferentes software utilizados, se procedió con las fabricaciones de las estructuras de la alcantarilla y contenedor, así como la configuración y pruebas de todo el sistema.

Galería Método

Resultados

Después de las pruebas realizadas tanto a la alcantarilla como al contenedor, se obtuvieron resultados favorables, ya que tanto la estructura de los prototipos como el sistema de control funcionan y cumplen con el objetivo y meta de ingeniería que fue poder monitorear por medio de internet el estado de la alcantarilla y el contenedor para implementar planes de acción en consecuencia.

Presentamos la evidencia grafica que se refuerza con el Video del proyecto que se muestra a continuación.

 

Galería Resultados

Discusión

El desarrollo de la alcantarilla fue la primer parte del proyecto, la validación del principio de funcionamiento dio como pauta la continuación de este proyecto sumando el contenedor de basura inteligente, considerando que son muchas las causas de las inundaciones y que la basura taque el sistema de alcantarillado es la consecuencia de una seria de actos inconscientes de la ciudadanía y de logística y equipamiento de las dependencias encargadas de esta tarea.

Como resultado de toda la investigación y metodología llevada a cabo se obtuvieron 2 estructura que nos sirven para demostrar en principio de funcionamiento bajo condiciones de laboratorio. tanto la alcantarilla como el contenedor funcionan con sistemas de control basados en el censado y monitoreo y de niveles de llenado, mismo que son enviados a un servidor en la nube que dependerá de una central con la infraestructura y logística para atender las necesidades propias.

Conclusiones

Consideramos que nuestra aportación es viable ya que soluciona la pregunta de investigación, aunque estamos conscientes de que no es suficiente y que se tienen varias aéreas de mejora y de oportunidad, para lograr mejores resultados.

Falta poder implementar un prototipo en un ambiente real de operación lo que nos podrá dar la pauta para verificación o rediseño de nuestra propuesta, ya hemos relazado la presentación de nuestros proyectos ante algunas autoridades del municipio de Tlalnepantla, para solicitar el apoyo y las facilidades para realizar dichas pruebas que nos permita presentar una solución más real a la problemática que intentamos resolver.

Creemos que cualquier posibilidad que tengamos de ayudar a cuidar el medio ambiente y mejorar la calidad de vida de las personas, debemos de aprovecharla y que responsabilidad de todos unir esfuerzos en pro de beneficios para la sociedad en general.

Bibliografía

Cerda, L. M., 2014. Instalaciónes Eléctricas y Automatismos. s.l.:Paraninfo. Mecánica. s.l.:McGraw-Hill. Catalinas, E. Q., 2001.

Neamen, D. A., 2012. Dispositivos y circuitos electrónicos. s.l.:McGraw-Hill.

inicio | LiXO Proyectos Ambientales. (2010). LiXO. https://www.lixoambiental.com/ Vidal, C. R., 2018. Diseño Mecánico en Solid Works. s.l.:Ra-Ma.

Ogata, K., 2010. Ingeniería de Control Moderno. s.l.:Pearson.

Empresa Recolectora de Residuos Sólidos. (2019). Consanhi. http://www.consanhi.com.mx/informacion-de-interes/empresa-recolectora-de-residuos-solidos/

 



NS – MA – 83 SISTEMA DE ALCANTARILLA Y CONTENEDOR INTELIGENTES


NS – MA – 83 SISTEMA DE ALCANTARILLA Y CONTENEDOR INTELIGENTES

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography