PROYECTO TECNOLOGICO“DE LA MANO CON LA

TECNO-ECOLOGIA” MERCEDES PANTOJA

PETER CHICAIZA 11-3

Recolección de basuras, correcta clasificación y tratamiento para el reciclaje de la misma.

1. IDENTIFICACION DEL PROBLEMA La Institución Educativa Normal Superior de Pasto, reconocida como una de las instituciones con mayor prestigio en el ámbito de la formación de jóvenes capaces y útiles para el establecimiento de una sociedad en constante desarrollo, se ha destacado siempre por la calidad ética y humana que se implanta en el carácter de sus estudiantes, incluyéndose en estas las imprescindibles facultades de la docencia, permitiéndoles ser personajes emprendedores y “lideres” en la sociedad.

Pero en el desarrollo de esta construcción humana, se ha descuidado la formación de la conciencia ecológica – ambiental, viéndose esta reflejada en las poco agradables condiciones higiénicas en que se encuentran las instalaciones de esta institución, siendo mayoritariamente responsables de este asunto los 4000 estudiantes que la habitan en los días académicos de la semana.

Siendo este un problema bastante grabe, debido a que la institución Educativa, vista como una de las zonas verdes más relevantes en el espacio ecológico de la ciudad de Pasto, literalmente uno de los “pulmones de la ciudad”. Por tanto, no puede verse amenazada su estabilidad ambiental, siendo el punto anteriormente tratado: La bota de basura, el desperdicio orgánico producido por las mismas zonas verdes (hojas secas, hierva, ramas entre otros), y la polución de los automóviles que circulan en las vías aledañas, como en la misma institución, es una amenaza constante para la integridad de la misma.

En tanto ha sido necesario plantear un proyecto didáctico y pedagógico, en el que se vea el uso óptimo de las nuevas tecnología, como una solución, al menos “parcial” para este problema. En el que se verá integrado no solo el buen uso de la tecnología, sino la formación de una ética ambiental, donde se pueda comprender la reciprocidad que puede haber entre el ambiente natural y la tecnología, dando así como resultado no solo el mantenimiento de la atmosfera ecológica de la institución, sino una formación humana alrededor de la misma, para la comunidad Normalista. Siendo esta parte vital para la construcción, y desarrollo sano de la sociedad actual.

2. Marco teórico ECOLOGIA

La ecología es la ciencia que estudia las interrelaciones de los diferentes seres vivos entre sí y con su entorno: «la biología de los ecosistemas» . Estudia cómo estas interacciones entre los organismos y su ambiente afecta a propiedades como la distribución o la abundancia. En el ambiente se incluyen las propiedades físicas y químicas que pueden ser descritas como la suma de factores abióticos locales, como el clima y la geología, y los demás organismos que comparten ese hábitat (factores bióticos). Los ecosistemas están compuestos de partes que interactúan dinámicamente entre ellos junto con los organismos, las comunidades que integran, y también los componentes no vivos de su entorno. Los procesos del ecosistema, como la producción primaria, la patogénesis, el ciclo de nutrientes, y las diversas actividades de construcción del hábitat, regulan el flujo de energía y materia a través de un entorno. Estos procesos se sustentan en los organismos con rasgos específicos históricos de la vida, y la variedad de organismos que se denominan biodiversidad. La visión integradora de la ecología plantea el estudio científico de los procesos que influyen la distribución y abundancia de los organismos, así como las interacciones entre los organismos y la transformación de los flujos de energía. La ecología es un campo interdisciplinario que incluye a la biología y las ciencias de la Tierra.

Los antiguos filósofos griegos, como Hipócrates y Aristóteles sentaron las bases de la ecología en sus estudios sobre la historia natural. Los conceptos evolutivos sobre la adaptación y la selección natural se convirtieron en piedras angulares de la teoría ecológica moderna transformándola en una ciencia más rigurosa en el siglo XIX. Está estrechamente relacionada con la biología evolutiva, la genética y la etología. La comprensión de cómo la biodiversidad afecta la función ecológica es un área importante enfocada en los estudios ecológicos. Los ecólogos tratan de explicar:

Los procesos de la vida, interacciones y adaptaciones El movimiento de materiales y energía a través de las comunidades vivas El desarrollo en sucesiones de los ecosistemas La abundancia y la distribución de los organismos y de la biodiversidad en el

contexto del medio ambiente.

Los organismos (incluidos los seres humanos) y los recursos componen los ecosistemas que, a su vez, mantienen los mecanismos de retroalimentación biofísicos son componentes del planeta que moderan los procesos que actúan sobre la vida (bióticos) y no vivos (abióticos). Los ecosistemas sostienen funciones que sustentan la vida y producen el capital natural como la producción de biomasa (alimentos, combustibles, fibras y medicamentos), los ciclos biogeoquímicos globales, filtración de agua, la formación del suelo, control de la erosión, la protección contra inundaciones y muchos otros elementos naturales de interés científico, histórico o económico.

PRINCIPIOS Y CONCEPTOS DE LA ECOLOGIA

Principios de ecología

Plantas y animales florecen solo cuando ciertas condiciones físicas están presentes. En la ausencia de tales condiciones, las plantas y animales no pueden sobrevivir sin ayuda de estos, son comensalismos.

FLUJOS DE MATERIA Y ENERGÍA

Flujo de energía

En esta sucesión de etapas en las que un organismo se alimenta y es devorado la energía fluye desde un nivel trófico a otro. Las plantas verdes u otros organismos que realizan la fotosíntesis utilizan la energía solar para elaborar hidratos de carbono para sus propias necesidades. La mayor parte de esta energía química se procesa en el metabolismo y se pierde en forma de calor en la respiración.

Las plantas convierten la energía restante en biomasa sobre el suelo como tejido leñoso y herbáceo y, bajo éste, como raíces. Por último, este material, que es energía almacenada, se transfiere al segundo nivel trófico que comprende los herbívoros que pastan, los descomponedores y los que se alimentan de detritos. Si bien, la mayor parte de la energía asimilada en el segundo nivel trófico se pierde de nuevo en forma de calor en la respiración, una porción se convierte en biomasa. En cada nivel trófico los organismos convierten en biomasa menos energía de la que reciben. Por lo tanto, cuantos más pasos se produzcan entre el productor y el consumidor final queda menos energía disponible. Rara vez existen más de cuatro o cinco niveles en una cadena trófica. Con el tiempo, toda la energía que fluye a través de los niveles tróficos se pierde en forma de calor. El proceso por medio del cual la energía pierde su capacidad de generar trabajo útil se denomina entropía.

PRODUCCIÓN Y PRODUCTIVIDAD

En un ecosistema, las conexiones entre las especies se relacionan generalmente con su papel en la cadena alimentaria. Hay tres categorías de organismos:

Productores o autótrofos :Generalmente las plantas o las cianobacterias que son capaces de foto sintetizar pero podrían ser otros organismos tales como las bacterias cerca de los respiraderos del océano que son capaces de quimio sintetizar.

Consumidores o heterótrofos :Animales, que pueden ser consumidores primarios (herbívoros), o consumidores secundarios o terciarios (carnívoros y omnívoros).

Descomponedores o detritívoros :Bacterias, hongos, e insectos que degradan la materia orgánica de todos los tipos y restauran los alimentos al ambiente. Entonces los productores consumirán los alimentos, terminando el ciclo.

Estas relaciones forman las secuencias, en las cuales cada individuo consume al precedente y es consumido por el siguiente, lo que se llama cadenas alimentarias o las redes del alimento. En una red de alimento habrá pocos organismos en cada nivel como uno sigue los acoplamientos de la red encima de la cadena, formando una pirámide.Ya que biomasa es la cantidad de productos obtenidos por fotosíntesis, susceptibles de ser transformados en combustible útil para el hombre y expresada en unidades de superficie y de volumen.

RECICLAJE

El Reciclaje transforma materiales usados, que de otro modo serían simplemente desechos, en recursos muy valiosos. La recopilación de botellas usadas, latas, periódicos, etc. son reutilizables y de allí a que, llevarlos a una instalación o puesto de recogida, sea el primer paso para una serie de pasos generadores de una gran cantidad de recursos financieros, ambientales y cómo no de beneficios sociales. Algunos de estos beneficios se acumulan tanto a nivel local como a nivel mundial.

BENEFICIOS DEL RECICLAJE 

El Reciclaje protege y amplía empleos de fabricación y el aumento de la competitividad en EE.UU.

Reduce la necesidad de vertederos y del proceso de incineración. Evita la contaminación causada por la fabricación de productos de materiales vírgenes. Ahorra energía. Reduce las emisiones de Gases de efecto invernadero que contribuyen al cambio climático y

global. Ahorra en Recursos naturales como son el uso de la madera, el agua y los minerales. Ayuda a mantener y proteger el medio ambiente para las generaciones futuras.

Solución

EcoBot

Es corto para Robot ecológico y se refiere a una clase de robots energéticamente autónomos que pueden permanecer auto – sostenible mediante la recopilación de su energía a partir de material, en su mayoría material residual, del medio ambiente. El único subproducto de este proceso es el dióxido de carbono, que se habría producido a partir de la biodegradación natural del combustible independientemente. Esta producción de dióxido de carbono pertenece al inmediato ciclo del carbono de nuestro planeta y no aporta al ya creciente problema del efecto invernadero.

DustBot

Un grupo de investigadores italianos han creado una red de eco robots autónomos y cooperantes, integrados en una infraestructura de inteligencia ambiental, para mejorar la gestión de la higiene urbana, especialmente en lugares estrechos, como los cascos históricos de las ciudades.

EL robot Acude al lugar indicado después de realizar una simple llamada; antes de que termine el año se iniciarán sus gestiones comerciales.

El eco robot llamado DustBot funciona con una combinación de un sistema de navegación GPS y un giroscopio (dispositivo que permite cambios de dirección en base a una rotación). El profesor Paolo Darío, el coordinador de DustBot, explica que el robot es esencialmente una caja móvil, que funciona a través de tecnologías de última generación. “Hemos tomado los componentes más avanzados de robótica para construir este aparato que soluciona un problema real para las autoridades de residuos en toda Europa", explica Darío. Para entenderlo en pocas palabras, es un robot que funciona con una combinación de un sistema de navegación GPS y un giroscopio (dispositivo que permite cambios de dirección en base a una rotación).

Eco Familia

Se busca implementar una red de robots, que interactúan entre ellos como un sistema complejo de limpieza y control de residuos.

Red EcoBots:

Estos <EcoBots> son unidades robóticas encargadas del transporte y el control de residuos y basura. Guiados a través de una red de navegación, vía internet que conecta los sensores ópticos y las unidades motrices con un mapa digitalizado de las instalaciones. A través de un servidor virtual, un operador puede dar las instrucciones a cada una de las unidades, sobre los puntos de donde se toman los botes de basura, o los recorridos que realizan por la institución, portando sus propios contenedores.

3. Diseño

Para establecer, de una manera completa el sistema de limpieza es necesario que actúen robots de distinta categoría:

Estos pequeños androides, cuentan con dos sensores ópticos y unidades motrices articuladas, emulando el movimiento humano. Con una figura simple, pero agradable, los “Walker” se encargan de transportar los contenedores de basura desde los puntos de concentración, y/o llevar contenedores, con el fin de mantener “unidades móviles” para el control de basura.

Su diseño cuenta con 2 baterías de Litio recargables, una en la cabeza para la conexión a la red y el funcionamiento de los sensores y la segunda permite que funcionen los motores del cuerpo, permitiéndole moverse. Su pequeño tamaño y funcionalidad simple , permite que estas baterías puedan alimentar a estos robots durante largas jornadas, aproximadamente 4 horas mínimo.

Estos robots se diferencian en color según la clase de “contenido que se les asigne llevar”:

Plásticos Orgánicos

Papel y cartón

Jardinero

Se comunican de una manera aún más simple, pues solo necesitan de puntos limitadores que evitan que salgan del perímetro que se desea limpiar, después de eso, se organizan de manera equitativa, la distribución de espacio a limpiar según el número de máquinas disponibles. Estos robots con una pequeña modificación, pues son más grandes que los diseños convencionales, pues está programada, para la labor de limpieza de materiales orgánicos producidos por las zonas verdes. En el caso de la institución, la zona bosque.

Estas máquinas, no distinguen entre los tipos de basura, por lo que también se los usa para limpiar cualquier materia residual, pero sus sistemas de filtros, evitar el “peso muerto” como piedras, o similares, las que podrían averiar o estropear los mecanismos internos. Una vez cada máquina ha realizado su tarea, su sistema de conexión, similar a bluetooth le permite volver a la central, donde su almacenamiento es descargado, y se permite separar los distintos residuos, recogidos. Después el jardinero es devuelto a la zona de limpieza para que continúe con su labor, o en su defecto, se ubica en un compartimiento especial, donde carga de sus baterías o mantenimiento del mecanismo.

• Jardinero

DubsBot

Como ya se había explicado, este ecobot, es un robot de tamaño medio, con una altura de 1,50 metros, está diseñado para cargar una gran cantidad de desechos, a diferencia de los otros Ecobots, este no necesita de una “estación de descarga” sino que los operadores pueden manipular directamente los residuos que transporta esta ya que es una cantidad considerable.

Al igual que el Walker, los estudiantes, o cualquiera puede hacer uso de estos robots, tan solo es necesario acercarse a este y depositar los residuos, claro que no es difícil aunque estos estén en movimiento, pues su velocidad promedio de programación, es 3 kilómetros por hora, y también cuenta con un modo estacionario en el que durante, 5 o 10 minutos, se queda estático y después continua con su recorrido, hasta llegar a otro de los puntos que se le ha asignado, donde volverá a establecerse durante el tiempo establecido. Este Robot esta diseñado con un motor, y un giroscopio, que le permite moverse y no perder el equilibrio y “caer” , en la cabeza cuenta con dos sensores ópticos que le permiten estar en constante análisis de su recorrido y la red virtual establecido, y así poder evitar accidentes. En el caso de transporte de residuos, este robot, modificado al diseño original, cuenta con un compartimiento grande y dos pequeños, mientras que el compartimiento grande, permite recibir los residuos orgánicos, los dos restantes, son divididos, para papel, y plástico en el otro, facilitando así la previa separación de los residuos

• Dustbot

Ya visto los tres robots relevantes en el proyecto ahora debemos entender cómo trabajan en cooperación entre ellos, y los operadores.  Servidor de Navegación virtual

El actor principal del proyecto, es el servidor virtual, pues es desde esta plataforma virtual, que los robots se mantienen en constante comunicación.

Ya que la institución cuenta con distintos rubters que permiten la

generación de un espacio wifi, al que los Robots pueden conectarse para estar en constante comunicación con el servidor principal.

 

4. PLANIFICACION DEL TRABAJOResponsable Función

JOSE CORAL ASAIN Supervisor generalMERCEDES ALEJANDRA PANTOJA Supervisores primarios:

Encargados de controlar el desarrollo del Proyecto, a través de la constante evaluación de los pasos integrados para el mismo.

PETER D LOISE CHICAIZA

SEBASTIAN ALEXANDER PAZ

Ingeniero, Jefe de Sistemas:

Supervisa el desarrollo del proyecto, enfatizándose en el ámbito sistemático y funcional, la operación de los instrumentos y las máquinas, el control de los servidores el desempeño de estos.

GABRIEL VILLOTA Ing. Encargados de mantenimiento: Se encargan de la operación manual de las máquinas, la inspección del funcionamiento de los robots, y el apropiado mantenimiento que requieran 

SERGIO DE LA CRUZ

JORGE NOGUERA

• Asignación de tareas

Actividades Fecha Responsables

Análisis del espacio de las instituciones, para el establecimiento del sistema

08 / 01/ 2017 Ingeniero De Sistemas en Jefe

Supervisores primarios

Socialización del Proyecto al rector de la institución y directivos

12/ 01/ 2017 Ingeniero De Sistemas en Jefe

Supervisores primarios

Instalación de dispositivos de localización, navegación virtual, y servidores

20/ 01/ 2017 Ingeniero De sistemas En Jefe

Ing. Encargados de mantenimiento

Prueba de sistemas en operación

30/ 01/ 2017 Ingeniero De sistemas En Jefe

Ing. Encargados de mantenimiento

Aplicación periodo de prueba piloto del Sistema

Inicio :01/ 02/ 2017

Finalización: 05/ 05/ 2017

Supervisores primarios

Ingeniero De sistemas En Jefe

Ing. Encargados de mantenimiento

Instrucción a los estudiantes, y maestros sobre el sistema de EcoBots

02/ 02/ 2017 Supervisores primarios

Encargados de Directivos

 Evaluación de resultados de periodo piloto

06/ 05/ 2017 Supervisores primarios

Ingeniero De sistemas En Jefe

• Grafica de gant:

Actividades Fecha Responsables

Aplicación de correcciones y observaciones al sistemas periodo piloto

07 /05/ 2017 Ingeniero De sistemas En Jefe

Ing. Encargados de mantenimiento

Aplicación Periodo 2 Inicio: 12/ 05/ 2017

Finalización: 05/ 08/ 2017

Ingeniero De sistemas En Jefe

Ing. Encargados de mantenimiento

Evaluación de resultados de periodo 2

06/ 08/ 2017 Supervisores primarios

Ingeniero De sistemas En JefeAplicación de correcciones y observaciones al sistemas periodo 2

07/ 08/ 2017 Ingeniero De sistemas En Jefe

Ing. Encargados de mantenimiento

Aplicación Periodo 3 Inicio: 10/ 08/ 2017

Finalización: 28/ 11/ 2017

Ingeniero De sistemas En Jefe

Ing. Encargados de mantenimiento

Evaluación de resultados del desempeño Anual

05/ 12/ 2017 Supervisor general

Supervisores primarios

Ingeniero De sistemas En Jefe

Ing. Encargados de mantenimiento

En este Punto, según el desempeño del Sistema de EcoBots, se decide si es factible, la prolongación o no del proyecto.

Recursos:

Dispositivos Número De unidades Materiales o Servicio Extras

Rupter de Conexión WIFI 12 unidades Cable de conexión de Fibra óptica

Marcadores de ubicación virtual

100 unidades Conexión a internet 5G

EcoBot Walker 30 Unidades  

EcoBot Jardinero 42 Unidades  

EcoBot DustBot 6 Unidades  

Computador De escritorio 3 Unidades  

Presupuesto

Dispositivos y servicios

VALOR UNITARIO Número De unidades

VALOR TOTAL

Rupter de Conexión WIFI

$ 100.000 12 unidades $ 1.200.000

Marcadores de ubicación virtual

$ 100.000 100 unidades $ 10.000.000

EcoBot Walker $ 25.000.000 30 Unidades $ 750.000.000EcoBot Jardinero $ 3.000.000 42 Unidades $ 126.000.000EcoBot DustBot $ 72.000.000 6 Unidades $ 432.000.000Computador De escritorio

$1.200.000 3 Unidades $ 3.600.000

Instalación de Sistemas operativos

$ 40.000.000 aprox 1 unidad $ 40.000.000

Gastos extras $ 10.000.000 x $ 10.000.000Total: $ 1371.800.000

5. PRUEBA Y EVALUACION

En el transcurso del proyecto el mismo, cuenta con 3 pruebas de desarrollo.

Periodo de prueba piloto del Sistema - Evaluación de resultados de periodo piloto

En este lapso de tiempo, el ingeniero en Jefe, encargado de la supervisión de la operación de los sistemas y las máquinas. Se encarga de registrar el desempeño de estos durante el periodo establecido, al final del periodo se realiza una evaluación, en la que se evalúan, los costos de mantenimiento, gasto de energía y claro, el resultado obtenido en la apariencia de la institución.

Si los gastos, son moderados, y no pasan la taza prevista, además de que las condiciones higiénicas y la relación entre los robots y la comunidad educativa de la institución son buenas, se aprueba continuar con el proyecto.

Aplicación Periodo 2 – Evaluación de resultados de periodo 2

En este periodo más que el funcionamiento, se procura evaluar la sostenibilidad del proyecto, al no ser del todo sustentable, sino comparable, con los gastos, regulares durante los periodos de tiempo establecidos. Se compara los resultados con el periodo anterior, en el cazo de haber mejoras, se procura establecer los estándares positivos del programa, de otro modo se consideraría la opción de abortar el proyecto, o alterar sus desempeño.

Evaluación Anual

Esta evaluación, definirá el todo del futuro del proyecto, aquí se retoma los resultados de los 2 periodos anteriores, se compara, con los del “periodo 3”, se establece los resultados, mejoras, o decrecimientos. Se analiza el comportamiento de la comunidad estudiantil, basándose en el programa aplicado, y si este es positivo, se es posible, la integración y reformación del proyecto para el próximo año escolar.

Webgrafía

https://es.wikipedia.org/wiki/Ecolog%C3%ADa

http://www.ocio.net/estilo-de-vida/ecologismo/que-es-la-conciencia-ecologica/

http://elreciclaje.org/ https://en.wikipedia.org/wiki/EcoBot http

://www.concienciaeco.com/2010/08/12/dustbot-el-robot-basurero/