EVIDENCIA DE APRENDIZAJE Y STEM

stem

2181325 ESPARZA BUSTOS DEBANY ESTRELLA 2180843 HERRERA VICTORIA LILITH XIOMARA 2180633 MORQUECHO AGUILAR EIMY JIMENA 2181079 NAVA MARTINEZ CESAR CAMILO 2180818 RAMOS PEREZ FRANCISCO JAVIER 2181966 TORRES MUÑIZ ADRIAN EMANUEL 2180759 TORRES RODRIGUEZ SAMANTHA DESIREE GUADALUP

APODACA27 DE AGOSTO 2024PREPARATORIA N.1

La problematica empleada es el agua sucia en el entorno en el que nos encontramos y el como afecta la salud y el bienestar tanto de las personas, como de os animales, el suelo, el aire y la tierra. En todo esto el mayor influyente en la problemtica es el ser humando debido a que por tanta basura y contamimantes que se generan para obtener a beneficio del ser humano, nuestro entorno esta siendo dañado. Debido a el agua sucia por basura que la contamina se han registrado casos de enfermedades nocivas e incluso muertes, debido a esto se plantea la idea del proyecto STEM, para de esta manera evitar enfermedades o muertes en el entorno o inclusive en el mundo.

Problematica

L a problematique que queremos resolver es la ODS6, la cual interfiere en el agua limpia y e el saneamiento. Gracias a esta ODS, nuestro proyecto STEM se basa en una plata de agua alimentada al 100% por paneles solares que recolecten la basura para de la misma manera utilizarla como conbustible para generar mas eficiencia, esto incluyra robots para que funcion de manera autonoma sin necesidad de una presencia humana y que de esta manera sea mas facil mantener el agua limpia sin requerir personas que se encarguen de hacerlo de manera manual.

LA PROBLEMATICA Y SUS CARACTERISTICAS

Planta de agua 100% alimentada por paneles solares, que la basura que recolecte para convertirla en combustible y sea autónoma por robot sin necesidad de la presencia humana

Caracteristicas

El proyecto STEM se basa en una planta de agua 100% alimentada por paneles solares, y que recolecte basura para convertirla en combustible y que ademas de eso sea autonoma por robots y no haya neceidad de la presencia humana para su funcionamiento. Debido a las grandes cantidades de basura qu existen en el medio ambinte se propone la idea que que ademas que que esta plata de agua sea abastecida por paneles solares, tenga la funcion de recoloctar basura y convertirla en combustible para hacer una mejor funcion y de esta manera reducir la contaminacion en la agua. De igual manera se propone que la planta de agua sea manejada por robots que eso hara que el ser humano no se preocupe por el mnejo de la planta, ya que con el combtible generado con la recoleccion de basura y con los paneles solares se genere una energia para que los robots manejen toso el filtro de limpieza del agua y que esto se cnvierta en agua limpia, para el uso domestico o alguna otra utilidad que le de el ser humano. Algunas de sus principales caracteristicas y mas notorias que se proponen son: Es manejable por robots autonomos Recolecta baura para hacerla combustible Se abastece tanto de el sol (paneles solares) como de la los desechos del ser humanoSu proposito es facilitar el trabajo del ser humano para brindar agua limpia a la sociedad

Causas de la Contaminación del AguaVertido de Residuos Industriales:Causa: Las industrias a menudo vierten desechos químicos y productos residuales directamente en cuerpos de agua sin el tratamiento adecuado.Consecuencias: Contaminación química del agua, alteración de los ecosistemas acuáticos, y riesgos para la salud humana y la vida silvestre.Agricultura Intensiva:Causa: El uso excesivo de fertilizantes y pesticidas puede llevar a la escorrentía de estos productos hacia ríos y lagos.Consecuencias: Eutrofización (exceso de nutrientes que causa proliferación de algas), disminución del oxígeno en el agua, y muerte de peces y otras especies acuáticas.Desperdicio de Productos Químicos:Causa: El manejo inadecuado de productos químicos en el hogar y en la industria.Consecuencias: Contaminación de acuíferos y cuerpos de agua con sustancias tóxicas que afectan la calidad del agua y la salud de los ecosistemas.Desechos Sólidos y Plásticos:Causa: La acumulación de desechos sólidos, especialmente plásticos, en cuerpos de agua.Consecuencias: Contaminación física y química del agua, daño a la vida acuática (por ingestión de plásticos o enredos), y alteración del hábitat acuático.Deforestación:Causa: La tala de bosques reduce la capacidad del suelo para absorber agua y puede llevar a la erosión y escorrentía de sedimentos.Consecuencias: Sedimentación en ríos y lagos, alteración de hábitats acuáticos, y disminución de la calidad del agua.Descarga de Aguas Residuales Urbanas:Causa: La falta de sistemas de tratamiento adecuados para las aguas residuales domésticas e industriales.Consecuencias: Contaminación bacteriana y química del agua, riesgos para la salud pública, y degradación de los ecosistemas acuáticos.Actividades Mineras:Causa: La minería puede liberar metales pesados y otras sustancias tóxicas en el agua.Consecuencias: Contaminación con metales pesados, alteración de la calidad del agua y efectos perjudiciales en la vida acuática y la salud humana.Consecuencias de la Contaminación del Agua y sus Efectos en el Medio AmbienteDegradación de Ecosistemas Acuáticos:Consecuencias: La contaminación puede destruir hábitats acuáticos, reducir la biodiversidad y alterar las cadenas alimenticias en ecosistemas acuáticos.

Causas y las consecuencias de las problematica ambiental y sus efectos en el medio ambiente

Reacciones redox: El mercurio puede existir en varias formas de oxidación que se interconvierten dependiendo de las condiciones redox del agua.

2. Contaminación por metales pesadosFormación de complejos: Los metales pesados como el plomo (Pb), el mercurio (Hg) y el cadmio (Cd) pueden formar complejos con compuestos orgánicos e inorgánicos, afectando la calidad del agua. Por ejemplo, el plomo puede formar el complejo con ácido etilendiaminotetraacético (EDTA).

Desnitrificación: En condiciones anaeróbicas, los nitratos pueden ser reducidos a nitrógeno gaseoso, contribuyendo a la liberación de gases de efecto invernadero.

(Amonio a nitrato)

1. EutrofizaciónNitrificación: El exceso de nutrientes como nitratos (NO₃⁻) y fosfatos (PO₄³⁻) en el agua puede provocar eutrofización. Estos nutrientes pueden proceder de fertilizantes agrícolas y desechos orgánicos.

Las racciones quimicas relacionadas a la problematica

Oxidación de compuestos orgánicos: En el tratamiento de aguas residuales, se utilizan oxidantes como el cloro (Cl₂) o el ozono (O₃) para descomponer compuestos orgánicos.

3. Contaminación orgánicaDescomposición de materia orgánica: La materia orgánica en el agua puede descomponerse mediante procesos biológicos, liberando compuestos como metano (CH₄) y dióxido de carbono (CO₂).

Las racciones quimicas relacionadas a la problematica

Reacciones de precipitación: Los iones metálicos pueden formar precipitados que afectan la claridad del agua.

4. Contaminación por productos químicos industrialesReacciones ácido-base: Muchas descargas industriales pueden alterar el pH del agua. Por ejemplo, los ácidos (como H₂SO₄) pueden neutralizarse con bases.

Las racciones quimicas relacionadas a la problematica

Objetivo Principal: Garantizar la disponibilidad y la gestión sostenible del agua y el saneamiento para todos.Metas Clave:Acceso Universal: Asegurar que todas las personas tengan acceso a agua potable segura, asequible y a servicios de saneamiento e higiene adecuados.Mejora de la Calidad del Agua: Reducir la contaminación del agua, disminuir el uso de productos químicos peligrosos y tratar el agua no tratada.Gestión Eficiente del Agua: Aumentar la eficiencia del uso del agua en todos los sectores para garantizar la sostenibilidad.Protección de Ecosistemas: Proteger y restaurar los ecosistemas relacionados con el agua, como ríos, lagos y humedales.Apoyo Internacional: Incrementar el apoyo a los países en desarrollo para mejorar la infraestructura y las tecnologías de agua y saneamiento.Participación Comunitaria: Fomentar la participación de las comunidades en la gestión del agua y el saneamiento.Importancia:Salud: El acceso a agua limpia y a servicios de saneamiento reduce enfermedades y mejora la calidad de vida.Economía: La gestión eficiente del agua es crucial para la agricultura, la industria y el desarrollo económico.Medio Ambiente: La protección de los ecosistemas acuáticos asegura la biodiversidad y la sostenibilidad de los recursos naturales.Resiliencia: La gestión adecuada del agua ayuda a las comunidades a adaptarse a los efectos del cambio climático.

ODS 6

2. Cuantificación de Procesos QuímicosAnálisis Redox (Oxi-reducción): La cuantificación de reacciones redox, como la nitrificación y desnitrificación, se puede hacer midiendo el potencial redox del agua (mV) o analizando la concentración de especies redox activas, como los nitratos y nitritos. Las técnicas comunes incluyen la utilización de electrodos selectivos y pruebas colorimétricas.Medición de pH: El pH del agua se mide utilizando un medidor de pH. Cambios en el pH pueden indicar la presencia de contaminantes ácidos o básicos, y afectan la solubilidad y la reactividad de otros contaminantes.Análisis de DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno) y DQO (Demanda Química de Oxígeno): La DBO mide la cantidad de oxígeno que los microorganismos necesitan para descomponer materia orgánica en el agua. La DQO mide la cantidad total de oxígeno requerido para oxidar toda la materia orgánica. Ambas pruebas ayudan a cuantificar la carga orgánica en el agua.

1. Cuantificación de Contaminantes QuímicosEspectrofotometría: Esta técnica mide la cantidad de luz absorbida por una muestra a una longitud de onda específica. Se usa para determinar la concentración de contaminantes como metales pesados (por ejemplo, plomo y cobre) y compuestos orgánicos. Por ejemplo, el análisis de absorbancia de una muestra puede determinar la concentración de nitratos en el agua.

Para estudiar la cuantificación de fenómenos químicos relacionados con la contaminación del agua, se utilizan una variedad de técnicas y métodos analíticos. Estos métodos permiten medir la concentración de contaminantes y evaluar la magnitud de los procesos químicos involucrados.

¿De que manera te permitirán estudiar la cuantificación de (los) fenómeno (s) químico (s)?

Al tener una plantas de alta tecnologia que no contamina ni el aire ni nada que este a su alrededor podemos ayudar a que el agua se purifique al 100% para el uso humano y asi disminuiriamos y hasta podriamos acabar con la contaminacion del agua para siempre

¿Como contribuira a disminuir el impacto ambiental?

Construir plantas de agua que este avanzada en tecnologia y que este alimentada por paneles solares al 100% que evite contaminar al medio ambiente y con filtros que aseguren la purificacion del agua al 100% y sin tanto problema

PROPUESTA O ALTERNATIVA DE SOLUCION

Las reacciones químicas desempeñan un papel crucial en la definición y aplicación de soluciones para la contaminación del agua al abordar y transformar contaminantes en formas menos dañinas, son fundamentales para diseñar soluciones efectivas al transformar y remover contaminantes, ajustar el pH, precipitar metales pesados, descomponer materia orgánica y controlar nutrientes. Estos procesos permiten desarrollar tratamientos adecuados y eficientes para mejorar la calidad del agua.

¿como contribuiran a definir una posible solucion?

Al requerir mucha tecnologia tendriamos que pedir inversiones muy grandes para este proyecto ya que serai algo nuevo y al necesitar filtros nuevos para asegurar que el agua sera 100% limpia necesitamos mas inversion para las investigaciones de nueva tecnologia y aparte inventir en investigaciones para poder conseguir q la planta de agua sea 100% alimentada por energia solar pero apesar de todo lo que conlleva es una de las soluciones mas viables ya que al poner una planta de agua de alta tecnologia y que utiliza energia solar no abria contaminacion alguna

La viabilidad de su implementacion

ADRIAN EMANUEL TORRES MUÑIZ: Al estar completamente alimentada por energía solar, la planta no depende de fuentes de energía no renovables, lo que reduce significativamente la huella de carbono y promueve el uso de energías limpias.HERRERA VICTORIA LILITH XIOMARA: La ausencia de emisiones y residuos contaminantes en el proceso de purificación de agua garantiza que el funcionamiento de la planta no contribuye a la degradación ambiental, ofreciendo una solución ecológica a la crisis del agua.MORQUECHO AGUILAR EIMY JIMENA: Al abordar la contaminación del agua directamente, la planta puede proporcionar agua limpia y segura, lo que es crucial para la salud pública y la protección de ecosistemas acuáticos.NAVA MARTINEZ CESAR CAMILO: El uso de paneles solares para la generación de energía reduce los costos operativos relacionados con el suministro de electricidad, lo que puede hacer que el proyecto sea más viable económicamente a largo plazo.RAMOS PEREZ FRANCISCO JAVIER: Este prototipo puede servir como modelo para futuros desarrollos en tecnología de purificación de agua y energía renovable, inspirando otros proyectos que combinen sostenibilidad y eficiencia.ESPARZA BUSTOS DEBANY ESTRELLAS: Al proporcionar acceso a agua limpia y al ser una fuente de energía renovable, el proyecto puede tener un impacto positivo en comunidades locales, mejorando la calidad de vida y fomentando prácticas de desarrollo sostenible.TORRES RODRIGUEZ SAMANTHA DESIREE GUADALUP: Si el prototipo demuestra ser exitoso, el modelo puede adaptarse y escalarse para su implementación en diferentes regiones del mundo, especialmente en áreas afectadas por la escasez de agua y la contaminación.

CONCLUSIONES

El prototipo es muy conveniente ya que asegura 0 contaminacion y te da la solucion de purificar el agua al 100% es demasiado adecuado para la actualidad por que el agua esta muy contaminada de tantos residuos del ser humano y al ser algo que no contamina puede ser muy relevante para mucha gente que desea el agua limpia para usarse en el ser humano

La pertinencia para desarrollar un prototipo que favorezca dicha solucion

No volver a batallar con la deficiencia de el agua y tener un planeta mas limpio

¿Cuales son los beneficios esperados de tu proyecto y el desarrollo de este?

El humano no esta tomando conciencia al cuidar el agua, entonces si queremos ayudar al planeta necesitamos reciclar el agua asi que es muy importante llevar acabo este prototipo

¿Cual es la importancia de abordar este problema en el contexto actual?

Tener agua limpia y podamos tener agua por muchos años mas

¿Que espero lograr con mi proyecto?

Para ayudar al ser humano ah tener agua limpia y para mantener al planeta limpio

¿Por que deseo llevar a cabo el proyecto?

Justificacion del proyecto STEM

Cálculo Diferencial e Integral:Modelado de procesos: Para modelar el flujo de agua, la difusión de contaminantes, y las reacciones químicas involucradas en la purificación del agua.Optimización: Para optimizar la eficiencia de los procesos de purificación, minimizando el uso de recursos y energía.Análisis de costos: Integrales para calcular costos acumulados a lo largo del tiempo.Álgebra Lineal:Sistemas de ecuaciones lineales: Para modelar y resolver problemas de mezcla de contaminantes y la eficiencia de diferentes etapas del tratamiento.Transformaciones y matrices: Para análisis de sistemas en múltiples etapas del proceso de purificación.Ecuaciones Diferenciales:Modelado de dinámicas: Las ecuaciones diferenciales se utilizan para modelar la cinética de las reacciones químicas que ocurren durante la purificación del agua.Predicción de comportamientos: Para prever cómo evolucionará el sistema a lo largo del tiempo bajo diferentes condiciones.Estadística y Probabilidad:Control de calidad: Para analizar la calidad del agua en diferentes etapas y asegurar que cumple con los estándares necesarios.Modelos predictivos: Para anticipar variaciones en la calidad del agua y ajustar el proceso en consecuencia.Análisis de riesgos: Para evaluar la probabilidad de fallos en el sistema y sus posibles impactos.Geometría y Trigonometría:Diseño estructural: Para calcular las dimensiones óptimas de los tanques, tuberías, y otros componentes de la planta.Orientación de paneles solares: Para maximizar la captación de energía solar mediante el cálculo de ángulos óptimos.Física Aplicada (relacionada con matemáticas):Termodinámica: Para evaluar la transferencia de calor y la eficiencia de los procesos que requieren calentamiento o enfriamiento del agua.Mecánica de fluidos: Para calcular el flujo del agua y la presión en diferentes partes del sistema.Matemáticas Discretas:Algoritmos y programación: Para desarrollar modelos computacionales y simulaciones del sistema de purificación.Optimización de redes: Para gestionar la distribución de energía desde los paneles solares a las diferentes partes de la planta.Análisis Numérico:Simulación y modelado: Para resolver numéricamente las ecuaciones que describen el comportamiento del sistema cuando no es posible una solución analítica exacta.

¿QUE CONOCIMIENTOS DE MATEMATICAS APLICARIAS EN TU PROYECTO STEM?

ANEXOS

Barrero, K. (2022). Bogotá tendrá la primera Planta de Termovalorización de residuos en Colombia. Bogotá.gov.co. https://www.bogota.gov.coSantos, B. (2024). Desalinización de agua con energía solar para aplicaciones aisladas de la red. PV Magazine Latin America. https://www.pv-magazine-latam.com

REFERENCIAS

APODACA27 DE AGOSTO 2024PREPARATORIA N.1

2181325 ESPARZA BUSTOS DEBANY ESTRELLA 2180843 HERRERA VICTORIA LILITH XIOMARA 2180633 MORQUECHO AGUILAR EIMY JIMENA 2181079 NAVA MARTINEZ CESAR CAMILO 2180818 RAMOS PEREZ FRANCISCO JAVIER 2181966 TORRES MUÑIZ ADRIAN EMANUEL 2180759 TORRES RODRIGUEZ SAMANTHA DESIREE GUADALUP

FENOMENOS QUIMICOS EN EL ENTORNO

STEM ETAPA2

EL OBEJTIOV PIRNCIPAL DEL PROYECTO ES DISEÑAR UNA PALNTA DE AGUA 100% ELECTRICA, QUE TODA LA BASURA QUE RECOLECTE LA MANDE A UN LUGAR PARA QUE SE CONVIERTA EN COMBUSTIBLE Y QUE SEA 100% AUTONOMA ASI NOS ASGURAMOS QUE NO SE CONTAMINE MAS EL PLANETA YA QUE CUIDARIAMOS LA ENERGIA Y LIMPIARIAMOS EL AGUA DE QUIMICOS Y DE BASURA Y AL MISMO TIEMPO

OBJETIVO

Las bases del proyecto se basan en que si limpiamos la basura del mar y rios y los quimicos del agua la vida mariana puede estar tranquila y se podrian preveer muchas enfermedades que se trasmiten por el agua

La problematica del agua es un caso real ya que como se puede ver en varias investigaciones el agua esta haciendo contaminada por quimicos, basura y otro tipo de sustancias. Esto arriesga tanto como la vida marina y la salud humana

FUNDAMENTACION TEORICA DEL PROYECTO

PROPUESTAS DE SOLUCION: La planta de agua lograra eliminar toda la basura del mar y rios, tambien purificando el agua de todos los quimicos

SUSTANCIAS CONTAMINANTES:(edimentos: Partículas de suelo, arena o arcilla suspendidas en el agua.Desechos sólidos: Residuos como plásticos, vidrios o materiales orgánicos.Contaminantes Químicos:Pesticidas y herbicidas,Metales pesados,Sustancias químicas industriales,Nitratos y fosfatos,Productos farmacéuticos)

SUSTANCIAS INMERSAS EN EL PROBLMEA Y EN LA PROPUESTA DE SOLUCION

CAPACIDAD DE LIMPIAR EL AGUA, Y COVERTIR BASURA EN COMBUSTIBLE: 1 MILLON DE LITROS DE AGUA POR DIA Y GENERAR MAS DE 900 LITROS DE COMBUSTIBLE GENERADA POR BASURA

CONVERTIDOR DE BASURA EN COMBUSTIBLE: Residuos sólidos urbanos (RSU),Catalizadores,Reactores de pirolisis,Cámaras de gasificación,Calderas o sistemas de calefacción,Sistemas de alimentación de residuos,Sistemas de condensación,Filtros y purificadores de gases,Tanques de almacenamiento,Agua,Hidrógeno,Oxígeno o aire,Residuos carbonosos (biochar),Cenizas

FILTRO DE AGUA: Carbón activado,Arena y grava,Membranas de ósmosis inversa (poliamida),Resinas de intercambio iónico,Cerámica microporosa,Lámpara UV (en filtros de desinfección),Zeolitas,Fibra de polipropileno o malla plástica,KDF (Cobre-Zinc)

CUERPO DE LA PLANTA DE AGUA : METALES, PLASTICO, FIERRO,

MEDIDAS: La medida de la planta de agua es 77.00 de largo y 83.55 de ancho.Pilares que sostiene la planta de agua: 36.00 de largo y 20.00 de ancho y 20.00 de largo Lugar donde se concentrata el agua y se repartira: 52.00 de largo y 42.00 de ancho Lugar donde se concentrara el combustible echo por la basura recolectada: 39.99 de altura, 34.33 de largo y 32.11

DESCRIPCION Y CARACTERISTICAS DEL PROTOTIPO

26.90

26.33

31.00

20.00

69.00

83.55

36.00

78.00

46.00

120.00

57.00

39.99

32.11

34.33

22.00

42.00

52.00

BOSQUEJO O PLANO DEL PROTOTIPO

El objetivo del prototipo es de lograr limpiar los rios y mares para tener agua potable para todos en el mundo asi para lograr un mayor rendimiento del agua logran tener agua durante mas tiempo, haci tambien ayudariamos a evitar enfermedades que se contagian por el agua

FUNCIONAMINETO ESPERADO DEL PROTOTIPO

TABLA CON VARIABLES

Se espera lograr una descontaminacacion muy grande si no es que por completa del contaminamiento del agua y la basura que este ahi Ya cada final del año se podria hacer evaluacion de cuanta agua limpio y basura recolecto para convertirla en combustible

RESULTADOS PARA FUTURAS MEDICIONES

Waste Management: Una revista que publica investigaciones sobre tecnología de gestión de residuos, incluyendo el uso de energía solar y robots.Renewable Energy: Esta revista incluye artículos sobre la integración de energías renovables en sistemas industriales, que puede incluir plantas de tratamiento de agua y residuos.

Solar Energy for Waste Treatment and Fuel Production: Este artículo discute la viabilidad del uso de energía solar para procesos de tratamiento de residuos y conversión en combustible.Waste-to-Energy Technologies: The Role of Automation: Este estudio analiza cómo la automatización y los robots pueden optimizar el proceso de conversión de residuos en energía.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

APODACA25 DE SEPTIEMBRE 2024PREPARATORIA N.1

2181325 ESPARZA BUSTOS DEBANY ESTRELLA 2180843 HERRERA VICTORIA LILITH XIOMARA 2180633 MORQUECHO AGUILAR EIMY JIMENA 2181079 NAVA MARTINEZ CESAR CAMILO 2180818 RAMOS PEREZ FRANCISCO JAVIER 2181966 TORRES MUÑIZ ADRIAN EMANUEL 2180759 TORRES RODRIGUEZ SAMANTHA DESIREE GUADALUP

FENOMENOS QUIMICOS EN EL ENTORNO

STEM ETAPA3

El acceso a agua limpia y segura es un derecho fundamental para la humanidad, sin embargo, la escasez de agua es un problema creciente en muchas partes del mundo. Según la Organización de las Naciones Unidas (ONU), más de 2.000 millones de personas carecen de acceso a agua potable. Esta problemática se ve exacerbada por el cambio climático, la contaminación y la falta de infraestructura adecuada.En este contexto, el presente proyecto STEM busca desarrollar una solución innovadora y sostenible para abordar la escasez de agua. Nuestro objetivo es diseñar y construir una planta de agua 100% alimentada por paneles solares, que convierta la basura en combustible y sea autónoma gracias a la robótica. Esta planta tendrá la capacidad de proporcionar agua limpia y segura para comunidades necesitadas.La metodología empleada en este proyecto combina la investigación documental, el diseño y la construcción de un prototipo funcional. Se realizará una revisión exhaustiva de la literatura sobre tecnologías de tratamiento de agua, energía solar y robótica. Además, se diseñará y construirá un prototipo que integre estos componentes.La finalidad de este texto IDC es presentar la justificación, metodología, desarrollo y resultados del proyecto, así como analizar la viabilidad y los beneficios de la propuesta. A continuación, se presentará el desarrollo del proyecto.

Introduccion

Problemática ambiental abordadaLa escasez de agua es un problema creciente en muchas partes del mundo. La contaminación del agua, el cambio climático y la falta de infraestructura adecuada son algunos de los factores que contribuyen a esta problemática. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), cada año mueren más de 840.000 personas debido a enfermedades relacionadas con el agua.Principios de fenómenos químicos implicitos en la problemáticaLa purificación del agua implica varios procesos químicos, como la oxidación, la reducción y la adsorción. La planta de agua propuesta utilizará procesos de tratamiento como la filtración, la desinfección y la eliminación de contaminantes. Estos procesos involucran reacciones químicas que eliminan los contaminantes y mejoran la calidad del agua.Descripción de la propuesta planteadaLa planta de agua propuesta será 100% alimentada por paneles solares, lo que reduce la dependencia de fuentes de energía no renovables. La planta también convertirá la basura en combustible, reduciendo la cantidad de residuos y emisiones. El sistema robótico autónomo garantizará el funcionamiento eficiente y seguro de la planta.

Desarrollo

Descripción del prototipoEl prototipo constará de los siguientes componentes:•⁠ ⁠Paneles solares para generar energía•⁠ ⁠Sistema de recolección y tratamiento de agua•⁠ ⁠Reactor de conversión de basura en combustible•⁠ ⁠Sistema robótico autónomo para control y mantenimiento

Prototipo y recursos

• Filtros y purificadores de gases
• Tanques de almacenamiento
• Agua
• Hidrógeno
• Oxígeno o aire
• Residuos carbonosos (biochar)
• Cenizas

• Carbón activado
• Arena y grava
• Membranas de ósmosis inversa (poliamida)
• Resinas de intercambio iónico
• Cerámica microporosa
• Lámpara UV (en filtros de desinfección)
• Zeolitas
• Fibra de polipropileno o malla plástica
• KDF (Cobre-Zinc)
• Residuos sólidos urbanos (RSU)
• Catalizadores
• Reactores de pirolisis
• Cámaras de gasificación
• Calderas o sistemas de calefacción
• Sistemas de alimentación de residuos
• Sistemas de condensación

Análisis e interpretación de los datos y variablesLos resultados muestran que la planta de agua es eficiente en términos energéticos y puede tratar grandes cantidades de agua. La reducción de contaminantes es significativa, lo que garantiza la calidad del agua. El costo de operación es razonable.Fundamentación de la viabilidad de la alternativa de soluciónLa planta de agua propuesta es viable debido a su diseño innovador y sostenible. La energía solar y la conversión de basura en combustible reducen la dependencia de fuentes no renovables y minimizan los residuos. El sistema robótico autónomo garantiza el funcionamiento eficiente y seguro.Beneficios y resultados esperados:•⁠ ⁠Acceso a agua limpia y segura para comunidades necesitadas•⁠ ⁠Reducción de la escasez de agua•⁠ ⁠Mejora de la calidad del agua•⁠ ⁠Reducción de residuos y emisiones.

Tabla de costos

El proyecto STEM presentado ha demostrado la viabilidad y eficacia de una planta de agua 100% alimentada por paneles solares, que convierte la basura en combustible y es autónoma gracias a la robótica. Esta solución innovadora y sostenible aborda la escasez de agua, uno de los problemas más urgentes del siglo XXI.La metodología empleada, que combina la investigación documental, el diseño y la construcción de un prototipo funcional, ha permitido evaluar la eficiencia y efectividad de la planta. Los resultados obtenidos muestran que la planta es capaz de proporcionar agua limpia y segura, reducir la dependencia de fuentes no renovables y minimizar los residuos.La implementación de esta tecnología puede tener un impacto significativo en la calidad de vida de las comunidades necesitadas, mejorando su acceso a agua potable y reduciendo la incidencia de enfermedades relacionadas con el agua. Además, la planta puede ser adaptada a diferentes contextos y escalas, lo que la hace una solución flexible y versátil.En resumen, este proyecto STEM ha demostrado que la innovación y la tecnología pueden ser utilizadas para abordar algunos de los problemas más complejos del mundo, como la escasez de agua. Esperamos que este proyecto sirva como modelo para futuras investigaciones y desarrollos en este campo.

Conclusion

A continuación, se presentan las referencias utilizadas en este proyecto:•⁠ ⁠Organización de las Naciones Unidas (ONU). (2020). Objetivos de Desarrollo Sostenible.•⁠ ⁠Organización Mundial de la Salud (OMS). (2020). Agua, saneamiento e higiene.•⁠ ⁠Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático (INECC). (2020). Energías renovables en México.•⁠ ⁠Revista de Ingeniería y Tecnología. (2020). Sistemas de tratamiento de agua.•⁠ ⁠Revista de Robótica y Automatización. (2020). Aplicaciones de la robótica en la industria.

Referencias