Iluminación con paneles solares y purificación de agua con luz UV

Los estudiantes de la UNMSM, Vania Reynoso, Stefany Huaranga, Antonio Zapata y Juan José Espinoza, asesorados por el doctor en Ciencias Físicas. José López Ludeña, realizaron un sistema de iluminación mediante paneles solares y purificación de agua con luz UV que fue uno de los ganadores del Premio Odebrecht para Desarrollo Sostenible 2014.

Los servicios públicos de suministro como el agua y la electricidad son fundamentales y desempeñan un papel esencial en el desarrollo económico y social; así como en la erradicación efectiva de la pobreza. No obstante, el gobierno no se da abasto de asegurar el acceso fiable y universal a los servicios en zonas vulnerables como lo son los asentamientos humanos, repercutiendo en la sanidad, la seguridad y la calidad de vida, especialmente de niños y mujeres.

Por esta razón, se ve la importancia de contar con tales servicios básicos para los pobladores, y se busca implementar o mejorar dichos servicios con un enfoque a alcanzar su autosostenibilidad. En vista de esta problemática, los estudiantes de la carrera de Ingeniería Industrial de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos (UNMSM), Vania Reynoso, Stefany Huaranga, Antonio Zapata y Juan José Espinoza, asesorados por el doctor en Ciencias Físicas, José López Ludeña, desarrollaron el “Proyecto autosostenible de iluminación mediante paneles solares y purificación de agua por un equipo de filtración a base de radiación UV en el asentamiento humano Chavín de Carabayllo”.

 

El sistema de iluminación se compone de un panel solar fotovoltaico, un controlador de carga y una batería de 12 V, que se conecta a lámparas o diodos emisores de luz (LED).

 

PROBLEMA

El Perú es un país rico en recursos hídricos. Sin embargo a pesar de tener grandes cuencas hidrográficas, la distribución del agua es desigual en las regiones del país. La costa del Perú es principalmente desértica y sus ríos son de régimen irregular, por lo que la distribución de agua para consumo humano es ineficiente.

La costa central, en donde se encuentra el departamento de Lima, es una de las zonas del país con más escasez de agua en todo el Perú, por lo que las empresas de agua potable encuentran serios problemas para la obtención de fuentes hídricas naturales. La población rural de la zona es la más vulnerable en cuanto a servicio de abastecimiento de agua.

El distrito de Carabayllo, se ubica en la zona norte de Lima Metropolitana. En el centro del distrito, a 15 minutos (en autobús) del óvalo de Puente Piedra, siguiendo la dirección de la Av. San Juan de Dios, se encuentra el paradero San Pedro de Moruta. A partir de allí, caminando durante 15 minutos más por una vía sin asfaltar, se llega al asentamiento humano “Asociación de pobladores Chavín de Carabayllo”, siendo éste el único acceso al lugar.

La población de Chavín se distribuye aproximadamente en 90 familias de cuatro miembros cada una. La edad promedio de la cabeza de familia es de 35 años. Los varones representan el 33% de la población y las mujeres el 67%. Asimismo, la ocupación más frecuente en los varones es la de construcción civil y en el caso de las mujeres, amas de casa o empleada doméstica.

El nivel de ingreso por familia es de 500 a 600 soles mensuales trabajando ambos padres de familia. En el caso de que trabaje solo uno, el ingreso alcanza como máximo los 400 soles mensuales. Con respecto al nivel de educación, la mayoría alcanza el nivel secundario incompleto. La décima parte de la población es soltera y el resto conviviente.

El asentamiento humano Chavín de Carabayllo carece de los servicios básicos de agua, luz y desagüe. Además del problema del agua, posee instalaciones eléctricas rudimentarias y provisionales que representan un riesgo latente para toda la población. El cableado y los postes que abastecen de luz se distribuyen desde la pista asfaltada hasta las casas de los pobladores que se encuentran en las laderas del cerro “Chavín”.

El servicio de agua potable es brindado por la empresa Sedapal, mediante cisternas debido a la ausencia de tuberías en la zona. Asimismo, la inaccesibilidad a algunas zonas del asentamiento trae como consecuencia que los pobladores tengan que acercarse a la unidad cisterna con baldes y tanques los cuales deben cargar hasta sus respectivos domicilios. Adicionalmente a esto, los pobladores tienen que almacenar el agua en tanques de plástico o metal, puesto que la cisterna llega cada tres o cuatro días.

Por esta razón, el agua tiene un alto riesgo de contaminación por vectores. A futuro todo esto tiende a generar problemas de salud tales como diarreas, infecciones estomacales, entre otras. Chavín de Carabayllo tampoco cuenta con servicio de alcantarillado, por ello, las familias optan por usar silos los cuales representan un foco infeccioso para los pobladores y el medio ambiente. De igual modo, se evidencia la presencia de chancherías ubicadas en áreas cercanas a las zonas de residencia en las cuales se depositan residuos orgánicos e inorgánicos que están en contacto diario con los habitantes del asentamiento, lo que incrementa el riesgo de la contaminación.

El servicio de luz es brindado por Edelnor, que realizó una instalación eléctrica a nombre de la “Agrupación de los pobladores de Chavín de Carabayllo". Desde esa instalación, todas las familias del asentamiento han tendido un cableado eléctrico provisional, sin ninguna normativa técnica, con postes de madera y cables eléctricos de baja calidad.

Como consecuencia de esto, el flujo de corriente eléctrica es totalmente inestable. Al ser las instalaciones rudimentarias ocurren apagones constantemente. El fluido eléctrico se corta por lo menos una vez al mes por dos o tres días, lo que degenera en una condición desfavorable para las familias asentadas en el lugar. Los niños no pueden estudiar de noche, las madres no pueden atender las necesidades básicas de su hogar, en otras situaciones producto de la falta de luz.

Cabe resaltar que los pobladores con el fin de realizar una distribución justa de los costos del servicio y mantener un ambiente vecinal armonioso instalaron medidores de forma provisional. Sin embargo, no han tenido un mantenimiento continuo, por ello, han surgido disconformidades de algunos pobladores ante un repentino incremento de los costos. Se añade a esto el riesgo permanente de incendio, provocado por las rudimentarias e inseguras conexiones, recalentamiento de cables por efecto joule, sobrecarga energética o cualquier efecto de las deficientes instalaciones eléctricas.

PROYECTO

El proyecto realizado por los estudiantes de la UNMSM se aplicó como piloto en una vivienda de la “Asociación de pobladores Chavín de Carabayllo”. El sistema se compone de paneles fotovoltaicos haciendo uso de una batería y un equipo de filtración de agua, equipado con filtro de sedimentos, filtro de carbono activado y filtro de radiación ultravioleta (UV). Esto permite generar electricidad para consumo doméstico, además de mejorar la calidad del agua a través de un equipo portátil de filtración y purificación que elimina microorganismos.

Iluminación: El sistema se compone de un panel solar fotovoltaico, un controlador de carga y una batería de 12V. A este sistema se conectan lámparas o diodos emisores de luz (LED) para lograr la iluminación de cualquier ambiente. Entre el panel y la batería se ubica un controlador de carga que permite regular la energía para no dañar al panel solar. “El panel se coloca en el techo, recibe la luz del sol y la convierte en energía eléctrica que luego se deriva a tres o cuatro focos LED. El voltaje es pequeño por lo que no hay riesgo de electrocutarse y es más seguro para los niños”, menciona el estudiante Antonio Zapata.

Por su parte, el asesor del proyecto, José López Ludeña agrega que “con este sistema aprovechamos la radiación solar, Perú es uno de los tres países en esta zona de América que es muy agraciado en radiación solar por la cantidad de horas de día con sol. Además, se puede realizar con pequeños recursos y posee una duración mínima de cuatro años donde solo se cambiaría la batería para aplicación fotovoltaica”.

Purificación de agua: El siguiente paso de esta generación eléctrica sostenible, es realizar la conexión de la batería con la bomba de agua y el inversor que es necesario para encender el gabinete de radiación UV. De esta manera se logra un consumo óptimo de la energía fotovoltaica ganada por el panel. El equipo de filtración elimina el 99.99% de las bacterias que el agua tratada contenga y permite que el agua resultante se consuma directamente, es decir, sin tener que consumir el gas de una cocina para hervirla.

El sistema posee tres filtros. El primero es el de sedimentos que actúa como pantalla para remover las partículas presentes en el agua. Un filtro de 5 micras nominal puede atrapar un 85% de partículas de tamaño mínimo de 5 micras; mientras que otro de 5 micras pero absoluto puede atrapar hasta el 99.9% de partículas de 5 micras o más.

El segundo es el filtro de carbón activado que cuenta con una cantidad muy grande de microporos. Posibilita quitar el cloro, vapores de aceite, sabores, olores y otros hidrocarburos del aire y de gases comprimidos. Mientra que el tercero, filtro UV, logra el proceso de destrucción de toda vida microbiana por medio de radiación ultravioleta.

“El sistema purificador de agua concentra tres instancias: el filtro de sedimentos, el de carbono activado y por último el filtro de radiación UV que elimina el 99.9 por ciento de bacterias. El filtro de radiación UV se conecta a un inversor de corriente y este al panel solar para que cuando venga la corriente continua que origina el panel solar, este inversor la convierta a alterna y así el filtro UV pueda funcionar. En caso sea necesario, se puede usar una bomba para generar presión y hacer circular el agua”, apunta la estudiante Stefany Huaranga.

Por su parte, el asesor apunta que el costo total del proyecto (iluminación y purificación de agua) alcanza los S/. 1,000.00 pero se compensa en la reducción del gas empleado para hervir el agua, así como en el ahorro en gastos médicos por las posibles enfermedades que pueden sufrir los pobladores por consumir agua no tratada.

 

El sistema de purificación de agua está compuesto por un filtro de sedimentos que retiene partículas de hasta 5 mm de diámetro, un filtro de carbono activado que elimina olores y sabores y, por último, un filtro de radiación UV que elimina el 99.9% de bacterias.

 

ASESORÍAS

Durante el proyecto, fue necesaria la realización de charlas y talleres de formación las que se expuso el funcionamiento, características y ventajas de los equipos de agua (equipo de filtración) y del equipo de luz solar (panel solar, batería y focos LED). Por otro lado, con la población adulta del lugar, se realizaron tres conversatorios en el local comunal, acerca del cuidado del medio ambiente, ecología y reciclaje.

Además se realizaron cuatro sesiones de reforzamiento académico en la que se asesoró a un promedio de 15 niños. Posteriormente se realizaron manualidades con materiales reciclados con una duración de tres horas cada sesión. Esto posibilita la formación de conciencia ambiental en las generaciones futuras de la población beneficiaria. Dichas charlas fueron organizadas y dirigidas por los estudiantes, docentes y personal administrativo universitario, complementando la formación integral de los mismos en valores de espiritualidad, solidaridad, responsabilidad social, trabajo en equipo y trabajo multidisciplinario.

“Los integrantes del proyecto somos parte del grupo de voluntariado “Sanmarquinos Solidarios” que forma parte del Centro de Extensión Universitaria y Proyección Social (CEUPS) de la facultad. Seguiremos trabajando en la zona para que todas las personas posibles puedan tener instalado este sistema rentable y económico en sus hogares”, sostiene la estudiante Vania Reynoso.

Debido a la importancia de cuidar el medio ambiente, el proyecto desarrollado en el Asentamiento Humano “Chavín de Carabayllo” busca poner en vanguardia zonas que no cuentan con las instalaciones adecuadas de luz eléctrica, promoviendo el uso de energías renovables que no dañen el medio ambiente y sean rentables para ellos; de manera que no dependan del gobierno y cuiden desde su posición el medio ambiente.

 

Publicado en Ed. 32 revista Proyecta. Lima-Perú.