Reymar Medrano Chui – RNI: 50321

Es Ingeniero Civil de la Universidad Mayor de San Simón

RESUMEN

Evidenciando que el grano de caucho se expande y ocupa mayor volumen de vacíos en mezclas asfálticas densas, se planteó estudiar su incorporación en mezclas asfálticas semidensas considerando tres distribuciones granulométricas (fina, media y gruesa) en porcentajes de adición de 0.5, 0.8 y 1.0% sobre el peso de los agregados. El diseño de estas mezclas se realizó mediante del método Marshall con el fin de evaluar la expansión del grano de caucho reciclado.

De los resultados obtenidos, se observa que la adición de 1.0% de granulometría fina de grano de caucho presenta un incremento de expansión del 11.89% para un contenido de 6.5% de cemento asfáltico comparado con una mezcla asfáltica semidensa sin caucho.

Palabras clave: Grano de caucho reciclado, mezclas asfálticas semidensas, cemento asfáltico, método Marshall.

INTRODUCCIÓN

Las llantas provenientes de neumáticos usados es tal vez uno de los elementos que más se desechan en el mundo, según la OMS (Organización Mundial de la Salud) las llantas de desecho en el mundo son más de 3 billones y se prevé que incremente un billón por año (Bravo et al., 2015).

En Bolivia, según un estudio de SWISSCONTACT (2018), se generan alrededor de 2 millones de neumáticos fuera de uso o alrededor de 63.000 toneladas anuales.

La utilización del Grano de Caucho Reciclado (GCR) para modificar las mezclas asfálticas cuenta con grandes beneficios para la infraestructura vial, además de beneficios medioambientales debido al aprovechamiento de las llantas usadas, las cuales son un componente de contaminación a gran escala debido a su corta vida útil y su mala disposición final (Diaz et al., 2017).

DESARROLLO

1.1. Caracterización de materiales a utilizar en mezclas asfálticas semidensas

Se determinó las características de los materiales utilizados con base a la metodología Marshall. Los ensayos que se realizaron para determinar las propiedades de los materiales, agregado y cemento asfáltico, fueron elaborados siguiendo las respectivas normas de la American Society for Testing and Materials (ASTM).

Existen diferentes normativas para el diseño de mezclas asfálticas semidensas,  se optó por utilizar la normativa colombiana (INV-E450, 2012), razón por la cual se cuenta con tamices de configuración de la norma americana, esta normativa presenta dos tipos de gradación en agregados, de los cuales se utilizó para fines de esta investigación la Mezcla Semidensa en Caliente de tamaño máximo de 19 mm o 3/4” (MSC-19).

1.2. Diseño y dosificación de la mezcla semidensa convencional y con GCR

   1.2.1. Mezcla asfáltica semidensa convencional

El diseño fue elaborado por el método del Instituto del Asfalto (Institute, 2014), tomando un 6% de vacíos como parámetro de diseño y la mezcla asfáltica fue realizada conforme a la norma ASTM-D6926. Los agregados fueron seleccionados mediante bancos y previamente calentados en horno a una temperatura de 15ºC por encima de la temperatura del cemento asfáltico.

   1.2.2. Mezcla asfáltica semidensa incorporada con GCR

Para la elaboración de mezclas asfálticas semidensas incorporando GCR, se realizó de la misma forma que la mezcla convencional, previamente se determinó los porcentajes óptimos de GCR mediante un ensayo de sensibilidad a la humedad tomando en cuenta los siguientes aspectos:

• La granulometría del grano de caucho (GCR) fue seleccionado bajo la norma chilena NCh 3258-2012, en la cual se optó por utilizar el promedio del porcentaje pasante, de cada banda granulométrica con las siguientes descripciones, donde: GG= Granulometría Gruesa, GM= Granulometría Media y GF= Granulometría Fina.
• Según los estudios internacionales (Airaudo, 2007; Dupré, 2013), el porcentaje de adición del grano de caucho reciclado “GCR” son: 0.5 a 1.0%. 

En esta investigación se adicionó 0.5%=A, 0.8%=B y 1.0%=C con respecto al peso del agregado.

1.3. Resumen de resultados

    1.3.1. Determinación del porcentaje de GCR óptimo

Se realizaron 54 cuerpos de prueba, 9 grupos de 6 cuerpos con diferente granulometría de caucho y porcentaje de adición, los cuales se ensayaron la sensibilidad a la humedad (ASTM-D4867, 2009) para determinar los grupos que mejor resultados presenten. Los porcentajes y granulometría que mejores resultados obtuvieron son: AM, BF y CF. La tabla 1 muestra los resultados obtenidos.

Tabla 1 – Resistencia a la humedad - % óptimo de GCR

   1.3.2. Diseño Marshall

Se desarrolló siguiendo la norma ASTM-D6927. De los resultados obtenidos en la tabla 2 se puede observar que la mezcla con 0.5%-GM presenta un valor de estabilidad más elevado que la mezcla semidensa convencional.

Tabla 2 – Diseño Marshall de mezcla convencional

   1.3.3. Evaluación de la expansión del grano de caucho

Posterior a la elaboración y diseño, se realizó la evaluación de los cuerpos de prueba, en los cuales se logra observar un incremento de la altura en los especímenes con grano de caucho reciclado GCR respecto a las convencionales semidensas, las partículas de GCR tienden a hincharse con la acción de cemento asfáltico lo cual provoca la expansión de estos, esto se puede observar en la Tabla 3 y en la Figura 1.

Figura 1 – Altura vs porcentaje de cemento asfáltico en mezcla semidensa convencional y con GCR

Tabla 3 – Promedio de alturas de los diseños Marshall

CONCLUSIÓN 

• Existe un incremento de 11.89% de altura en los cuerpos con grano de caucho respecto a las semidensas convencionales con contenido de 6.5% de cemento asfaltico.
• Se observa que existe un ligero incremento de 1.85% en la altura en cuerpos con 5.0% de cemento asfaltico
• Se puede evidenciar que a mayor cantidad de cemento asfaltico los cuerpos sin GCR tienden a tener una pérdida de altura brusca a diferencia de los cuerpos con GCR.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Airaudo Segovia, R. Estudio del Efecto de la Variación en la Granulometría del Caucho en Mezclas Asfálticas por Vía Seca, Universidad de Chile, Santiago de Chile. 2007.

ASTM. American Society for Testing and Materials. 1898.

ASTM-D4867. Standard Test Method for Effect of Moisture on Asphalt Concrete Paving Mixtures, American Society of Testing and Materials, USA. 2009.

ASTM-D6926. Standard Practice for Preparation of Asphalt Mixture Specimens Using Marshall Apparatus, American Society of Testing and Materials, USA. 2020.

ASTM-D6927. Standard Test Method for Marshall Stability and Flow of Asphalt Mixtures, American Society of Testing and Materials, USA. 2015.

ASTM D6927-15. Método de prueba estándar para Estabilidad y flujo Marshall de mezclas asfálticas. ASTM International 2015.

Bravo, F. M., Duran, M. J. C., Ortiz, A. J., & Soto, A. J. Reutilización de llantas, Universidad Cristiana de Bolivia, 2015.

Diaz, Cesar Mauricio Claros; CELIS, Liliana Carolina Castro. Implementación del grano de caucho reciclado (GCR) proveniente de llantas usadas para mejorar las mezclas asfálticas y garantizar pavimentos sostenibles en Bogotá. Bogotá: Universidad Santo Tomás.

Institute, A. Asphalt Mix Design Methods, Mustansiriyh University, USA. 2014.

INV-E450. INSTITUTO NACIONAL DE VIAS, MINISTERIO DE TRANSPORTE, COLOMBIA. 2012.

SWISSCONTACT, Reciclaje de llantas, productos verdes con valor agregado, Bolivia, 2020.

Ing. Vivian Elssy Medrano Rodríguez – R.N.I. 32.733

Es ingeniero ambiental de la Escuela Militar de Ingenieria con Maestria en Gestión Ambiental y Recursos Naturales, con diplomados en educación superior, planificación y desarrollo de competencias profesionales y educación superior, ecología y conservación, ingeniería ambiental aplicada, gestión ambiental y seguridad industrial, seguridad ocupacional y bioseguridad.

RESUMEN 

Los sistemas de información geográfica son herramientas de excelente tecnología y bastante uso diversificado en el presente siglo, habida cuenta que entre otras virtudes permite relacionar información (base de datos) con una localización geográfica (mapa), proporcionando a los usuarios potenciales la posibilidad de vincular datos demográficos con mapas políticos para generar información útil en tiempo real.  

En el presente trabajo se muestra la aplicación de los SIG en la localización adecuada de disposición final de residuos sólidos, utilizando para ello información cartografiada, algebra de mapas y evaluación multicriterio; constituyéndose en una herramienta de análisis y toma de decisiones a fin de lograr un medio ambiente en armonía.  

Palabras clave: Sistemas de información geográfica, evaluación multicriterio, disposición final, residuos sólidos, medio ambiente.

Key words: Geographic information systems, multi-criteria evaluation, final disposal, solid waste, environment.

INTRODUCCIÓN 

El presente artículo surge de la necesidad de lograr una relación armónica entre el ser humano y el medio ambiente, en merito a ello se ha podido observar que uno de los factores que más genera contaminación hídrica y atmosférica en diferentes ciudades, municipios y centros poblados es la deficiente disipación final de residuos sólidos en sectores que no reúnen las condiciones necesarias para este propósito. La aplicación de los SIG en la gestión de residuos sólidos es una buena alternativa para coadyuvar a mejorar las condiciones medio ambientales, precautelando sobre todo la salud humana, el bien estar y el equilibrio ente el hombre y su entorno.

Bolivia cuenta con la Ley 755 de Gestión Integral de Residuos y su Decreto Reglamentario sin embargo a la fecha no se ha superado estos efectos que genera una mala disposición final cuyos efectos que produce esta actividad se los observa en degradación de los suelos, vertido de lixiviados, gases, generación de vectores, etc, toda vez que en lugar de construir rellenos sanitarios en sectores adecuados que cumplan la normativa vigente aún se continua con la vieja práctica de acopiar los residuos en botaderos improvisados.

DESARROLLO

Los SIG están orientados a la gestión de datos espaciales constituyéndose en el instrumento más adecuado para la investigación y el trabajo profesional en las ciencias de la tierra y ambientales. Es una herramienta compleja, reflejo de la problemática del objeto de estudio de estas ciencias, fruto de la evolución y fusión de programas de muy distinto tipo que anteriormente se habían utilizado de forma independiente. La ausencia de tecnología actual basada en los sistemas de información geográfica que permita realizar el análisis multicirterio con miras a determinar el lugar más recomendable para la disposición final de residuos sólidos es una realidad de muchos centros poblados.

Como una idea general para la determinación del sito adecuado para la disposición final de residuos sólidos se recomienda seguir los siguientes pasos: 

1. Sistematización de capas base del área de estudio

Para el análisis geoespacial multicriterio, es necesario considerar diferentes coberturas (layers), las que aportan indicadores espaciales altamente relevantes por sus características propias.

1.1. Pendientes 

Se obtiene a partir del DEM (modelo digital de elevación) por medio de una herramienta denominada Slope del software ArcGis 10.5, el cálculo puede ser en porcentaje (%) o en grados. 

Obtenida la cobertura de pendientes, se reclasificación los valores, identificando las pendientes moderadas las que oscilan en 15 % por medio del método de algebra de mapas. 

1.2. Centros poblados 

Proporciona la ubicación de los centros poblados acantonados al interior de área de estudio, los datos de población se pueden obtener del Instituto Nacional de Estadística (INE).

1.3. Cuerpos de agua 

Constituye una de las más relevantes en el análisis SIG multicriterio, la normativa técnica actual boliviana (DS. 2954) establece que debe existir una distancia mínima entre el relleno sanitario y un cuerpo de agua.

1.4. Fallas geológicas 

Presenta información de la discontinuidad que se forma por fractura en las rocas de la corteza terrestre, identificando fallas en territorio boliviano de hasta miles de kilómetros de longitud; esta cobertura permite verificar la existencia de fallas geológicas que puedan comprometer la estabilidad del relleno sanitario e identificar futuros deslizamientos 

1.5. Áreas verdes 

Proporciona la ubicación de masas arbóreas y vegetación nativa, aspecto relevante al momento de determinar lugares de disposición de residuos en función a la aplicación de distancias óptimas de manera que estas áreas no sean afectadas. 

1.6. Redes viales 

Las redes viales validan las diferentes locaciones que genera el análisis SIG multicriterio, de no existir una vía cercana para la movilización y traslado de los residuos, el proyecto demandara un costo económico adicional muy elevado para su implementación. 

1.7. Tipo de suelo 

Brinda los parámetros necesarios para determinar si la ubicación a ser elegida cumple los parámetros establecidos y si existe la posibilidad de emplazar instalaciones para un relleno sanitario.

2. Generación de la metodología de evaluación multicriterio 

2.1. Aplicación de geo procesos y obtención de variables 

El análisis multicriterio por medio de la aplicación de los SIG, demanda que la información de entrada (input) tenga formato raster.

2.2. Obtención de criterios 

• Criterio uno – pendientes del terreno. 
• Criterio dos – centros poblados.
• Criterio tres – cuerpos de agua.
• Criterio cuatro – fallas geológicas. 
• Criterio cinco – áreas verdes.

Se aplica el método buleano (0,1), indica que el valor “1” cumple con los criterios asignados y el “0” no cumple (Ver Figura No.1). 

Figura No. 1 – Raster calculator y método Buleano (Fuente: Propia)

Después de obtener los cinco criterios se aplica el álgebra de mapas, el resultado final es una capa que muestra varios polígonos en color verde, los cuales en función a los parámetros introducidos “cumplen” con lo establecido en la normativa vigente para la implementación de rellenos sanitarios (Ver Figura No.2).

Figura No. 2 – Algebra de mapas y raster calculator (Fuente: Propia)

Al efectuar la sumatoria de superficies de las áreas de color verde, se obtiene un área total expresada en hectáreas, estas se constituyen en potenciales lugares para el emplazamiento de un relleno sanitario (Ver Figura No.3). 

Figura No. 3 – Áreas potenciales a ser un relleno sanitario (Fuente: Propia)

3. Validación de la ubicación 

La validación se obtiene considerando la proximidad a la red vial, aspecto que es relevante ya que no será necesario realizar una inversión extra para la construcción de vías, (Ver figura No.4).

Figura No. 4 – Validación de la ubicación del relleno sanitario (Fuente: Propia)

CONCLUSIÓN 

• La aplicación de los sistemas de información geográfica, permite la localización adecuada de disposición final de residuos sólidos. 
• Se ha utilizado siete variables geográficas como datos de entrada (input), las que han sido previamente procesadas a través de varios métodos geoespaciales con diferentes tipos de software SIG (privativo y libre) Arcgis y Qgis, para luego aplicar el álgebra de mapas y obtener el lugar óptimo de disposición de residuos. 

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 

• Asamblea Legislativa Plurinacional. (2017). Ley de gestión integral de residuos. La Paz.
• Desarrollo, M. d. (2016). Lineamientos metodológicos territoriales de desarrollo integral para vivir bien. Ministerio de Planificación del Desarrollo.
• INE. (16 de marzo, 2015). Instituto Nacional de Estadística, 2015, de http://www.ine.gob.bo/ 
• Instituto Geográfico Militar, (2020). Mapas generales. La Paz : IGM.
• Visión Mundial. (2017). Manual de Sistemas de Información Geográfica. La Paz, Bolivia: Sagitario S.R.L. 
• Wood, H. A. (2016). Funcionamiento y características de los SIG . Costa Rica : Universidad Estatal a Distancia.

M.Sc. Ing. Edgar Gonzales Laura - R.N.I. 26403

Es Ingeniero Electrónico en sistemas de control de la Universidad Mayor de San Andrés con Maestría en Modelaje matemático, actualmente maestrante en Ingeniería Electrónica. 

RESUMEN

Se presenta un resumen de la metodología RUP y el proceso de notación UML para aplicarlos al modelado de sistemas en general.

Palabras clave: Metodología, proceso, notación, modelado.

INTRODUCCIÓN

Para modelar un sistema es necesario dos cosas: un proceso y notación.

RUP significa proceso racional unificado (Rational Unified Process), es una metodología de trabajo.

UML significa lenguaje unificado de modelado (Unified Modeling Language), notación gráfica.

Para modelar un sistema es posible aplicar RUP y UML.

Para software hay otros tipos de procesos como ser SCRUM, este cómo RUP son metodologías ágiles para el desarrollo de software.

DESARROLLO

El proceso de desarrollo RUP

Es una guía para usar UML, son los componentes que se deben usar a través del tiempo en forma ordenada.

A continuación se presenta un diagrama RUP aplicado, es una presentación simplificada del que se puede apreciar en lo que comprende un RUP apropiado.

Figura  1 Metodología RUP simplificado

Si las iteraciones se representarían en tiempo a meses, entonces es posible modelar un sistema en tres tiempos hasta la simulación, que es lo mínimo que se debe realizar para modelar un sistema. En cambio la implementación hace que varios componentes interactúen y toma varios tiempos.

Lenguaje UML

Es un lenguaje gráfico para visualizar (diagramas), especificar (especificaciones), construir y documentar un sistema (también se usa para proyectos de grado). UML ofrece un estándar para describir un "plano" del sistema (software, hardware, físico, mecánico, electrónico, etc.), incluyendo aspectos conceptuales tales como procesos, funciones del sistema, y aspectos concretos como expresiones de lenguajes de programación (en este caso Java), esquemas de bases de datos y compuestos reciclados.

UML cuenta con varios tipos de diagramas, los cuales muestran diferentes aspectos de las entidades representadas.

#	Diagrama UML	Propósito	Diagrama
1	Diagrama de casos de uso	Se centra en la identificación de los requisitos funcionales del sistema en consideración.
2	Diagrama de actividades	Se enfoca en actividades secuenciales y paralelas involucradas en cada requerimiento funcional del sistema.
3	Diagrama de clases	Describe la estructura del sistema en términos de clases y objetos.
4	Diagrama de secuencia	Representa los objetos involucrados en el escenario y la secuencia de mensajes intercambiados entre los objetos necesarios para llevar a cabo la funcionalidad.
5	Diagrama de colaboración o diagrama de comunicación	Muestra interacciones entre objetos usando mensajes secuenciados en un arreglo de forma libre.
6	Diagrama de máquina de estados	Describe la vida de un objeto utilizando tres elementos principales: estados de un objeto, transiciones entre estados y eventos que desencadenan las transiciones.
7	Diagrama de componentes	El propósito de un diagrama de componentes es mostrar la relación entre los diferentes componentes de un sistema.
8	Diagrama de implementación	Los diagramas de implementación se utilizan para describir los componentes de hardware, donde se implementan los componentes de software.

Herramienta

Para realizar los diagramas UML se puede usar el software Visual Paradigm. Es posible realizar los diagramas en UML en Visual Paradigm, y para el caso del Diagrama de Clases (se explica más abajo) se puede convertir a su código en Java, y  viceversa (ingeniería inversa).

Se puede descargar una versión de prueba de treinta días (Try Visual Paradigm free) para Visual Paradigm en: https://www.visual-paradigm.com/features/  que funciona sobre Windows, o Linux, u Os (son 720 Mb, tomar recaudos versión 16.3 actual al 25/05/2022)

La instalación es sencilla con la guía de asistente, habilitándose en modo Evaluate

CONCLUSIÓN

Es posible modelar sistemas con la metodología RUP y realizar la documentación con la notación UML.

Existen herramientas que permiten realizar los diagramas UML.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

 [1] Dr. Suriya Sundaramoorthy, UML Diagramming: A Case Study Approach, CRC Press, Broken Sound Parkway NW, Suite 300, Boca Raton - USA, 2022.

[1] https://circle.visual-paradigm.com/category/uml-diagrams/. Diagramas UML. Visitado el 22/08/2022.

[2] https://circle.visual-paradigm.com/diagram-examples/. Ejemplo de diagramas UML. Visitado el 22/08/2022.

Ing. Martí Vladimir Cruz Lazcano - R.N.I. 46122

Es Ingeniero Civil de la Escuela Militar de Ingeniería,  Especialista en Modelado BIM - MEP, con Diplomado en Instalaciones Hidrosanitarias en Edificios, Diplomado en Ingeniería Sanitaria y Cursante de la Maestría Cálculo, Diseño y Modelado de Instalaciones con BIM en Zigurat - Universidad de Barcelona España.

RESUMEN

El presente articulo busca resaltar el problema que se atraviesa día a día en las construcciones civiles en este caso los edificios, el derroche de agua, el mundo entero atraviesa tiempos difíciles en el tema del agua, durante la vida útil de una edificación gastamos bastante el agua más de lo debido en temas de limpieza, mantenimiento, riego, gastando agua para consumo humano, por estos factores se plantea la reutilización de aguas grises y pluviales aplicando tratamientos adecuados, para la limpieza, riego; de esta manera lograremos gestionar de una mejor manera el agua durante la vida útil de una edificación. 

INTRODUCCIÓN

El presente articulo surge del derroche de agua que se presenta en las obras civiles, debido a que se utilizan grandes cantidades de agua durante la construcción y la vida útil de las edificaciones, debido a que los diseños no cuentan con sistemas de reutilización y/o tratamientos simples para las aguas residuales, lo que usualmente se hace es mezclar aguas grises y aguas negras en un solo sistema y simplemente desechar estas aguas a los alcantarillados públicos, aumentando así el derroche de agua y por ende la contaminación de este elemento tan importante para la vida humana.

Cada mes surgen nuevos proyectos de edificaciones en las ciudades, por lo que aumenta el derroche de agua y aun mas ya que cada semana son habitados nuevos ambientes familiares en construcciones terminadas, la urbanización va aumentando y el líquido elemento ira escaseando en mayor medida por la limpieza que estos nuevos ambientes requerirán.

Para mitigar este derroche de agua, se propone separar la evacuación de aguas en sistemas individuales de aguas grises y aguas negras, y también aprovechar las aguas pluviales recolectándolas y conduciéndolas para su reutilización para el tema de lavado de avenidas, autos, jardines, áreas comunes.

Las aguas grises recolectadas dependerán de un tratamiento primario, bastara con sacar las bacterias, químicos detergentes con los que vienen y algunas otras substancias que presenten, ya que estas aguas no serán para consumo humano, simplemente servirán para atender las actividades mencionadas anteriormente.

Las aguas pluviales recolectadas serán trasportadas a un depósito para su distribución correspondiente junto a las aguas grises una ves tratadas, teniendo listo estos depósitos de agua reciclada mitigando así el derroche del agua, logrando una buena gestión del agua durante la vida útil de las edificaciones, promoviendo así una manera diferente de diseñar más eficiente y amigable con este líquido elemento, siendo conscientes que no podemos seguir haciéndole mal a nuestro medio ambiente, a nosotros mismos derrochando el agua de consumo humano.

Figura  1. CICLO DE UNA BUENA GESTIÓN DEL AGUA

Fuente: Elaboración Propia

DESARROLLO

La reutilización de aguas grises y pluviales favorece bastante para alcanzar una buena gestión del agua durante la vida útil de las edificaciones, mitigando el consumo excesivo de agua para consumo humano en temas de limpieza, riego, etc. es por ello por lo que se plantea separar en sistemas individuales aguas grises y aguas negras para realizar su posterior tratamiento a las aguas grises, para el tema pluvial se considera directamente la recolección de estas aguas y su almacenaje.

Se presentan a continuación todos los puntos a considerar en el tema de la reutilización de aguas grises y pluviales:

Separar en sistemas individuales las aguas grises y aguas negras

Tener sistemas individuales para aguas grises y aguas negras ayuda bastante al tema de la reutilización, ya que al no mezclarlas no son aguas muy contaminadas, las aguas grises son las  provenientes de los lavamanos, duchas, lavanderías, lavadoras, lavaplatos, rejillas, estas aguas serán conducidas a una cámara de tratamiento primario para eliminar las bacterias, detergentes, suciedad con las que son evacuadas; las aguas negras provenientes de los inodoros serán evacuadas a las tradicionales cámaras de registro para su posterior evacuación a los sistemas públicos de alcantarillados.

Reutilización de aguas pluviales 

Las aguas pluviales recogidas, filtradas y almacenadas de forma adecuada, representa una fuente alternativa de agua de buena calidad que permite sustituir el agua de consumo humano en ocasiones dependiendo del nivel de tratamiento que se le vaya a dar, de esta forma contribuimos al ahorro de este recurso tan importante para la vida.

Generalmente, cuando hablamos de un sistema de reciclaje o aprovechamiento de aguas pluviales no nos referimos solamente al depósito de almacenamiento del agua, sino que se considera todo el proceso completo, desde el punto de captación del agua hasta el punto de consumo del agua.

Tratamiento de las aguas grises y pluviales

Una ves recolectadas las aguas grises y pluviales, con sus diferentes sistemas de diseño, serán transportadas a una cámara de tratamiento, el tratamiento que puede resultar adecuado para este es el de carbón activado así también se dosificaran agentes antiespumantes y desinfectantes, también se tomara en cuenta un sistema con depósitos de infiltración para las aguas pluviales, este consiste en enviar el agua a una capa de suelo permeable para su infiltración.

Se recomienda tratar estas aguas de manera distinta aguas grises y pluviales, ya que una esta mas contaminada que la otra respectivamente, por lo que es mejor juntarlas una ves que ambas sean tratadas.

Transporte de las aguas desde la cámara de tratamiento

Con estos procesos ya mencionados anteriormente lograremos obtener unas aguas tratadas y listas para su reutilización una ves que una bomba de inyección guie el agua y se realice una purificación a contracorriente con un poco agua de la red de distribución.

Una ves concluido este ultimo proceso el agua está lista para utilizarla en el lavado de las avenidas de las edificaciones, áreas comunes, para lavado de autos, lavado de parqueos y para riego de jardines, áreas verdes, instalando grifos en estas áreas con el respectivo detalle en cada uno de ellos, que estas aguas no son para consumo humano, solo sirven para estas tareas mencionadas anteriormente.

Buena Gestión del Agua en Edificaciones

De esta manera estamos logrando mitigar el derroche de agua para consumo humano en tareas de limpieza, riego, estos diseños con tratamientos primarios son un gran paso para lograr la buena gestión del agua en la vida útil de las edificaciones y cuidando este elemento tan importante para la vida “el agua”.

Figura  2. CAMARA DE TRATAMIENTO

Fuente: Elaboración Propia

CONCLUSIÓN

Con este tipo de sistemas obtenemos diseños que nos permiten poder mitigar el derroche de agua para consumo humano durante la vida útil de las edificaciones, logrando una buena gestión del agua, creando consciencia en los proyectistas referente al agua.

El tipo de tratamiento es importante al momento de escoger con cual enfrentaremos el diseño, ya que un diseño más elaborado llegaría a costar mucho más, como solo necesitamos el agua para limpieza y riego no vale la pena tener un sistema de tratamiento mas avanzado que los mencionados en este presente artículo. 

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 

ASOCIACION ESPAÑOLA DE EMPRESAS DEL SECTOR DEL AGUA, España, Editorial Píldora del conocimiento, Julio 8/2018.

HÉCTOR ALFONSO RODRÍGUEZ DÍAZ, Diseños hidráulicos sanitarios y de gas en edificaciones, Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería, 2006.

ENRIQUE CESAR VALDEZ, Ingeniería de los Sistemas de Tratamiento y Disposición de Aguas Residuales, Fundación ICA, 2003.

Ing. Aaron Nestor Mamani Villca - R.N.I. 49393

Es Ingeniero Electrónico de la Universidad Mayor de San Andrés con Especialidad en Sistemas de Control y Diplomados en Educación Superior.

RESUMEN

El presente trabajo tiene como fin presentar el control inteligente basado en el aprendizaje emocional cerebral o BELBIC, el cual está basado en un modelo de un sistema límbico de cerebros de mamíferos. El uso del control inteligente ha tenido un impacto notorio en la ingeniería de control y ha demostrado tener una respuesta rápida, implementación relativamente sencilla, y robustez. Este controlador requiere de la definición de señales emocionales basadas en objetivos de control para la correspondiente aplicación. Se realiza la simulación del controlador BELBIC en un sistema de recolección de plántulas, y posteriormente se muestran resultados satisfactorios del control.

PALABRAS CLAVE. Control inteligente, BELBIC, inteligencia emocional, aprendizaje computacional, cognición, control no lineal.

INTRODUCCIÓN

En estas últimas décadas el estudio de sistemas inteligentes ha sido resaltado no solamente por su estudio intrínseco sino también por su amplia aplicación tecnológica. El diseño de sistemas inteligentes ha tenido un gran impacto en la ingeniería de control; gracias a ello, se han podido desarrollar técnicas de control basadas en redes neuronales, lógica difusa, y algoritmos genéticos. El aprendizaje emocional en este contexto es un algoritmo que ha sido inspirado en la psicología.

Moren y Balkenius presentaron un modelo computacional de la amígdala y la corteza orbitofrontal del sistema límbico. Posteriormente, se introdujo la aplicación del modelo de aprendizaje emocional BEL de Moren (C. Lucas, et al., 2004); así se definió el término BELBIC para el controlador basado en el modelo BEL. El controlador BELBIC es un ejemplo de los métodos del control inspirados en la biología basado en el sistema límbico de los cerebros mamíferos; este controlador se basa en los comportamientos emocionales de sistemas biológicos.

Existen ciertas ventajas en utilizar controladores inteligentes que reemplacen al afamado controlador PID. A menudo, los sistemas de alto orden, no lineales, con retardos, y demás no pueden controlarse con controladores lineales; por lo tanto, se suelen requerir de técnicas de control no lineales en estos sistemas. Cabe mencionar que algunas de las desventajas que usualmente se hayan en la implementación de controladores inteligentes son los descomunales requerimientos computacionales; no obstante, el controlador BELBIC no requiere de un vasto procesamiento y una enorme memoria para conseguir un buen desempeño.

DESARROLLO

MODELO LÍMBICO DE CEREBROS DE MAMÍFEROS

En este método de control, los factores como la excitación y la ansiedad son las bases para el aprendizaje. Se considera que las bases para la ansiedad son algunos estimulantes y el control del sistema debe actuar para reducir la ansiedad del sistema causada por estos estimulantes. El aprendizaje emocional cerebral (BEL) está dividido en dos partes, aproximadamente correspondiendo a la amígdala y a la corteza orbitofrontal. El tálamo es un componente importante que se encarga de recolectar información. La amígdala recibe señales del tálamo y de las áreas corticales, mientras que la corteza orbitofrontal recibe señales solamente de las áreas corticales y de la amígdala. El sistema también recibe una señal recompensa o señal emocional. El modelo del controlador con aprendizaje emocional es ilustrado en la figura 1.

Figura 1. Estructura básica de un controlador emocional.

En la figura 2 se muestra el modelo computacional del aprendizaje emocional de manera más detallada. En esta figura se puede apreciar que existe un nodo para cada estímulo S. Se considerará a la j-ésima entrada sensorial como Sj.

Figura 2. Representación gráfica del modelo computacional del proceso de aprendizaje emocional (BELBIC).

Con base en la representación gráfica del modelo computacional BELBIC, el nodo E suma las salidas de A y Atl sustrayendo las salidas inhibitorias de los nodos O.

Donde e, y, u, y J son el error del sistema, la salida del sistema, la salida del controlador, y una función objetivo arbitraria de manera respectiva. La elección de estas funciones debe realizarse de acuerdo a la planta que se ha de controlar. En una buena cantidad de casos, la elección de una estructura PI o PID para la función de Rew tiene buenos resultados.

SIMULACIÓN DEL CONTROLADOR BELBIC

Se llevará a cabo la simulación del controlador emocional BELBIC para mostrar su desempeño con el sistema hidráulico de recolección de plántulas de tercer orden (X. Jin, et al., 2020).

La simulación del controlador BELBIC se presenta en la figura 3. La señal referencia es marcada con una línea negra no continua, y la salida del sistema es marcada con una línea azul continua. En los primeros segundos, el sistema no tiene un buen seguimiento a la referencia; sin embargo, luego se observa un aprendizaje del controlador inteligente, obteniendo resultados destacables.

Figura 3. Respuesta del sistema con el controlador BELBIC.

CONCLUSIÓN

En el presente trabajo se ha presentado y simulado el controlador inteligente BELBIC. Los resultados de la simulación del controlador muestran un desempeño muy satisfactorio. Asimismo, cabe destacar que el controlador BELBIC posee una gran flexibilidad al manejar distintos criterios de desempeño. Para un control inteligente en tiempo real, el aprendizaje emocional es un método formidable debido a su simplicidad, baja complejidad computacional, y entrenamiento rápido.

La amígdala y la corteza orbitofrontal son componentes del cerebro humano que están involucradas principalmente en la generación de emociones. La estructura BEL también puede ser empleada en otros campos de la ingeniería, como ser el reconocimiento de emociones, macroeconomía, pronósticos, identificación de patrones, y demás.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• A. Sahab y M. Taleb, “Intelligent Controller for Synchronization New Three Dimensional Chaotic System,” I.J. Modern Education and Computer Science, vol. 6, no. 7, pp. 40-46, 2014.
• M. Masoudinejad, R. Khorsandi, A. Fatehi, C. Lucas, S. Fakhimi y M. R. Jamali, “Real-Time Level Plant Control Using Improved BELBIC,” IFAC Proceedings Volumes, vol. 41, no. 17, pp. 4631-4635, 2008.
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