FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL “DETERMINACIÓN DE LAS EFICIENCIAS DE UN ATRAPA NIEBLAS TIPO
RASHCELL BAJO CONDICIONES DE BRISA MARINA Y RURAL EN LA PROVINCIA DE TRUJILLO ”
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
AUTORES: CHILCA JESUS, JHOSELYN ELIZABETH FRANCO CALDERON, JAMIL JAMPIERRE GUZMAN MENDOZA, CRITHIAN YENNER LUNA TEJADA, JUNIOR YAIR RODRIGUEZ SANCHEZ, LIZZETH JHAMALY SUÁREZ VÁSQUEZ, DIEGO LEONEL YPANAQUE GUTIERREZ, CARLOS RODRIGO
ASESOR: PINEDO ARAUJO, ANTHONY
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: INVESTIGACIÓN: ESTUDIO Y DESARROLLO DE NUEVAS TECNOLOGÍAS CONSTRUCTIVAS Y MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN.
TRUJILLO – PERÚ 2017
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INDICE
1. Título……………………………………………………………………… ...…….3 2. Objetivos………………………………………………………… ...………..……3 2.1.
Objetivo general………………………………………………… ...…….3
2.2.
Objetivos específicos……………………………………………..…….3
3. Fundamento teórico……………………………………………………...………4 4. Realidad pr oblemática………………………………………………… oblemática………………………………………………… ..……...10 5. Antecedentes y Justificación del probl ema…………………………… .…….12 5.1.
Antecedentes …………………………………………………………… 12
5.2.
Justificación………………………………………………………… .….13
6. Problema………………………………………………………………………… 13 7. Hipótesis…………………………………………………………………………. 14 8. Métodos y procedimiento ………………………………………………………14 9. Resultados e Interpretación……………………………………………………. 15 10. Conclusiones……………………………………………………………… .…….18 11. Referencias Bibliográficas……………………………………………………… 19 ………………………………………………………… ……………………………………… …………………20 12. Anexos ……………………………………
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1. Título Determinación de las eficiencias de un atrapa nieblas tipo Rashcell bajo condiciones de brisa marina en la provincia de Trujillo.
2. Objetivos 2.1.
Objetivo General Determinar las eficiencias de un atrapa nieblas tipo Rashcell bajo condiciones de brisa marina y rural en la provincia de Trujillo.
2.2.
Objetivos Específicos 2.2.1. Evaluar cuantos centímetros cúbicos de agua obtenemos de la brisa marina y los días de mayor eficiencia.
2.2.2. Evaluar cuantos centímetros cúbicos de agua obtenemos de la brisa rural y los días de mayor eficiencia.
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3. Fundamento Teórico 3.1.
Trujillo Trujillo es la capital del departamento peruano de La Libertad, la ciudad más poblada del norte del Perú y la tercera ciudad más poblada del país; tiene al año 2015, una población estimada de 823.110 habitantes; se encuentra ubicada en la costa norte peruana, a una altitud media de 34 m.s.n.m. en la margen derecha del río Moche a orillas del Océano Pacífico, en el Valle de Moche o Santa Catalina y se extiende sobre una superficie aproximada de 50 Km2.
3.2.
La Malla Rachel Mallas para
proporcionar
sombra
uniforme
en
distintos
porcentajes, reduce la radiación solar, controla el paso del aire (rompe vientos), mejora el microclima de plantas, animales y personas. Usos: Agroindustrias, Avicultura, Construcción, Ganadería, Minería, Recreación y otros.
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3.3.
La Niebla La niebla no es más que aire saturado de vapor de agua. Éste comienza a condensarse cuando alcanza lo que los meteorólogos denominan el punto de rocío. Recordemos que este valor define la temperatura a la que debe ser enfriada, a presión constante, una masa de aire para que resulte saturada. Las gotas recién formadas son demasiado ligeras y pequeñas para precipitarse, lo que propicia la aparición de una nube a nivel del suelo. Es la niebla. Una condición indispensable para su aparición, aparte del punto de rocío, es que en el aire existan núcleos de condensación. Se trata de motas de polvo, partículas de humo y otros diminutos inquilinos atmosféricos que sirven de soporte material a las gotas de agua. Sin ellos, el vapor de agua no condensa, aunque se alcancen las condiciones de saturación. Las causas de la aparición de la niebla son variadas, aunque siempre se rigen por el mismo principio. Por ejemplo, surge cuando el suelo se enfría mucho por la noche y enfría a su vez la capa de aire húmedo más próxima a él, provocando saturación; y cuando una masa de aire cálido se desplaza sobre un terreno frío o una corriente oceánica gélida.
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3.4.
Brisas marinas Se localizan en las costas y se producen por el efecto de las diferencias de calentamiento y enfriamiento que experimenta la Tierra y las masas de agua. Durante el día la mayor temperatura de la tierra da lugar a ascendencias del aire calentado que son rápidamente compensadas por la llegada de aire frío procedente del mar o grandes lagos. Al anochecer hay un periodo de calma cuando las temperaturas se igualan. Durante la noche el mecanismo se invierte al estar el agua más caliente, aunque la velocidad del viento suele ser menor debido a que las diferencias no son tan acusadas.
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3.5.
Brisas rurales Similares a las anteriores se producen por la diferencia de insolación y las diferencias de calentamiento del aire en las zonas de cumbres, cabeceras de los valles y fondos de los mismos. Esto da lugar a que durante el día se produzca una fuerte ascendencia sobre las laderas expuestas al sol, así como subsidencias en la parte central del valle. A última hora del día ocurre lo contrario, es decir, desde las laderas, que ya no son calentadas por el sol, el aire desciende por enfriamiento hacia el fondo del valle levantando el aire aún cálido que se mantiene en estos.
3.6.
Atrapanieblas Es una estructura conformada por dos postes, separados entre 10 y 12 metros que soporta una estructura de cables, la cual soporta la malla de polipropileno de 12 metros de largo por 4 metros de ancho, todo el sistema soportado y tensionado con cables atados al suelo. En la medida en la que la niebla pasa a través de la red, esta se condensa hasta formar gotas de agua de gran tamaño que se deslizan por la acción de la gravedad hasta la parte inferior de la malla, la cual es recolectada por las canaletas. A partir de ahí el agua es transportada hasta los depósitos preparados para tal efecto, y es utilizada para regar plantaciones entre otros.
3.7.
Diseño y eficiencia de atrapanieblas Uno de los elementos esenciales para la cosecha de agua de niebla es el atrapa nieblas. Este es el equipo encargado de capturar y juntar las gotitas de agua de la niebla, dejando el agua colectada disponible para ser almacenada y utilizada. Es
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indispensable conocer bien los atrapa nieblas para lograr un buen diseño, instalación y operación de ellos.
3.8.
3.9.
Componentes de los atrapanieblas
Sistema de captación de agua de niebla.
Malla que atrapa las gotitas del agua.
La estructura que soportara el atrapa nieblas.
Una canaleta.
Mallas para atrapanieblas Las mallas para atrapa nieblas pueden estar hechas de cualquier material que resista la intemperie, especialmente la radiación solar. Lo que más se ha usado hasta la fecha es la malla Rachel fabricada con cintas de polietileno de aproximadamente 2 milímetros de ancho y algunas décimas de milímetro de espesor. El coeficiente o porcentaje de sombra es la característica más relevante de la malla. Si este coeficiente es muy grande (malla muy tupida) poca niebla pasará a través de ella y la captura de agua será baja. El diámetro del filamento de la malla es importante, ya que afecta la eficiencia de deposición de las gotitas de niebla y la eficiencia de drenado. El material de la malla tiene gran importancia en el costo de la instalación, su duración y también en la eficiencia de colección de agua. Para que la malla sea durable, el material tiene que resistir los efectos del Sol, del viento y de la corrosión. -8-
3.10. Factores incidentes en la niebla La niebla se encuentra condicionada por variados factores, los cuales dirigen su dirección, humedad, permanencia y desarrollo.
3.10.1. Vientos El viento, aire en movimiento, es el factor que determinara la dirección y velocidad de la niebla, el cual está directamente definido por las temperaturas que, este adopta, por medio de los rayos de calor (infrarrojos) reflejados por la superficie terrestre y acuática. El viento se produce específicamente por las diferencias de temperatura en el aire, y por tanto de densidad, entre dos regiones de la tierra.
3.10.2. Temperaturas. Las diferencias en las temperaturas se dan por los movimientos de rotación y traslación terrestre, que va posicionando las superficies (terrestres y oceánicas) para la absorción de la radiación solar, calentando mediante las masas de aire, generando cambios de temperatura y presión, originándose los vientos. las capas bajas de la atmosfera se hallan a mayor temperatura que las situadas encima de ellas y, por tanto, la temperatura del aire, igual que la presión, disminuye con la altitud. Esta afirmación puede tomarse como cierta para los 11 o 12 primeros kilómetros de la atmosfera, siendo la disminución (gradiente) de unos 0; 550C. por cada 100 m. de aumento en la altura.
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3.10.3. Relieves. Los relieves o situaciones geográficas no inciden directamente en la formación de la Niebla, sino más bien en su dirección y desarrollo, ya que, mediante los relieves montañosos, depresiones, océanos etc. genera los corredores por donde las masas de aire se desplazarán. Los relieves terrestres a mayor altitud, tienen más capacidad de interceptar la nube; junto con eso a mayor altitud, se producen menores temperaturas, por lo que se crea mayor condensación en la masa cálida, generando mayor humedad perceptible en la niebla.
3.10.4. La cachamanca o garua. Se forma cuando nieblas costeras llegan a tierra empujadas por las brisas marinas y de golpe se encuentran en una región seca y caliente cuyas temperaturas rondan los 270 A medida que el aire seco empieza a evaporar las gotas de agua de la niebla, estas se encogen formando gotitas increíblemente diminutas (0,002 a 0,006 mm de diámetro). El resultado es una niebla muy húmeda, pero casi invisible.
4. Realidad Problemática 4.1.
A nivel internacional: Los atrapanieblas que se usan en los pueblos del norte chileno fueron desarrollados en conjunto con científicos israelíes. Están formados por un pedestal metálico en que hay un gran marco, de unos 6 m de largo por 4 m de alto. Este marco contiene una malla - 10 -
plástica que facilita la condensación de la neblina. En su parte inferior hay una canaleta y un estanque colector.
Estos dispositivos se instalan en sitios altos, que se hallen expuestos a la camanchaca y están conectados por tuberías a estanques de depósito de agua. En Chile, el primer lugar habitable donde se instalaron atrapanieblas fue el pueblo Chungungo a 73 km al norte de la ciudad de La Serena. En los atrapanieblas, los rendimientos esperables de captación de agua se sitúan de 2 a 10 [L/m²día].
4.2.
A nivel nacional: El Perú está creciendo aceleradamente a ello sumamos que vivimos en un país centralizado en la capital donde las poblaciones rurales han migrado a la ciudad y sin contar con un lugar donde vivir por eso se han visto en la necesidad de invadir algunos territorios no apto para vivir como son los cerros del alto Trujillo donde el terreno es arenoso y no es estable, en esto lugares la calidad de vida ha disminuido porque muchas veces están viviendo sin contar con servicios básicos como lo son el alcantarillado y agua potable teniendo que hacer largas colas al llegar los camiones cisternas, sabiendo lo esencial que es la vegetación en el desarrollo de toda población, no cuentan con agua en todos los sectores es por ello que nuestro grupo propone este atrapa nieblas para que el agua que recolectemos lo podamos usar en el regado de plantas esto lo haremos captando el agua de niebla que la noche y la altura nos proporciona y cubrir esta necesidad no solo por aumentar la calidad de vida sino también para tener un aspecto estético en la zona.
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Tenemos antecedentes de proyecto aquí en Perú como es en la zona de Villa María del Triunfo con resultados favorables, al llegar a la zona se pueden visualizar la vegetación del terreno y como armoniza con el entorno.
5. Antecedentes y Justificación del problema 5.1.
Antecedentes
En el año 2009, se elaboró tesis denominada “APLICACIÓN EN SISTEMAS DE ATRAPANIEBLAS EN EL NORTE DE CHILE”
donde mediante herramientas de diseño generativo permite establecer un sistema parametrizado de soluciones específicas para un sector geográfico determinado, en este caso el norte de Chile. Esta capacidad de aplicación digital permite la proyección primaria de una implementación, tomando como criterios los elementos más influyentes en la proyección, como los son el número de personas demandantes de agua, el relieve geográfico, los niveles de humedad, la temperatura y la velocidad del viento; estableciendo así los criterios básicos para el emplazamiento de un sistema de Atrapa Nieblas bidimensional paramétrico, y siendo necesario un posterior estudio en específico que incluya variables secundarias en la proyección y el análisis necesario para generar una solución de Atrapanieblas en un formato tridimensional. En el año 2014, se elaboró un artículo llamado “USO DE
ATRAPANIEBLAS
PARA
LA
RESTAURACIÓN
Y
RECUPERACIÓN DE POBLACIONES EN PELIGRO EN EL - 12 -
EXTREMO
NORTE
una experiencia
DE
piloto
CHILE”
de
donde
forestación
se
realizó
de Eulychnia
iquiquensis en dos ecosistemas de niebla al sur de Iquique. Se plantaron 79 ejemplares cultivados a partir de semillas: 60 en Punta Gruesa y 19 en Patache. Los tamaños de las plantas fluctuaron entre 3 y 19 cm de alto. Se protegieron con una rejilla e instalaron bajo un atrapa niebla a excepción de dos de ellos que se pusieron fuera; uno en cada ecosistema a modo de control. La respuesta de las plantas a la introducción en su ambiente natural ha sido muy favorable; rápidamente fortalecieron sus espinas, desarrollaron signos de crecimiento apical, engrosaron el tallo y se encuentran en muy buenas condiciones. Para tener un resultado concreto se debe continuar el monitoreo por al menos 10 a 20 años hasta que las plantas alcancen un mayor tamaño y se hayan estabilizado en su ambiente. Interesante sería poder llevar a cabo esta experiencia a más largo plazo y a mayor escala. En el año 2016, se desarrolló una investigación titulada
“ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD PARA LA POSIBLE
IMPLEMENTACIÓN
DE
ATRAPANIEBLAS
EN
EL
MUNICIPIO DE RÁQUIRA” la cual está enfocada al estudio de
prefactibilidad para la posible implementación de Atrapanieblas en el municipio de Ráquira – Boyacá, en el cual se pretende realizar un análisis de la viabilidad técnica, económica, ambiental y social para implementar una tecnología alternativa de captación de agua a partir de la niebla.
5.2.
Justificación El atrapa nieblas tipo Raschell se diseña a partir de la necesidad de los pobladores de las zonas rurales que no cuentan con agua, ni mucho menos un diseño urbano de su zona como son los asentamientos humanos y como un medio de solución la mejor alternativa fue la de captar el agua de la brisa por medio de una malla tipo Raschell la cual conducirá pequeñas gotas para su almacenaje en - 13 -
depósitos que será utilizada para cubrir necesidades básicas donde no se requiera agua tratada como es el caso del regado del área verde, esto lleva algunos pobladores a utilizar el agua en pequeños biohuertos utilizando estos frutos para su propio aprovechamiento y entre vecinos intercambiar frutos.
6. Problema ¿Cuánto es la eficiencia de un atrapa nieblas tipo Rashcell bajo condiciones de brisa marina en la provincia de Trujillo?
7. Hipótesis La brisa marina es eficiente debido a que se encuentra cerca del nivel del mar.
8. Métodos y Procedimiento: 8.1.
Diseño de investigación Según Sampieri et. al. (2006), manifiestan: El tipo de investigación es experimental – aplicada porque manipula la variable independiente, en este caso es el porcentaje de cloro (p. 208).
8.2.
Variables, operacionalización 8.2.1. Variable Independiente
La brisa marina y la brisa de rural
8.2.2. Variable dependiente
Atrapa nieblas tipo Rashcell
8.2.3. Operacionalización de variables
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Cuadro 1. Cuadro de Operacionalización de variables INVESTIGADORES
CHILCA JESUS, Jhoselyn Elizabeth, FRANCO CALDERON, Jamil Jampierre, GUZMAN MENDOZA, Crithian Yenner, LUNA TEJADA, Junior Yair, RODRIGUEZ SANCHEZ, Lizzeth Jhamaly, SUÁREZ VÁSQUEZ, Diego Leonel, YPANAQUE GUTIERREZ, Carlos Rodrigo
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN Estudio y desarrollo de nuevas tecnologías constructivas y materiales de construcción. TÌTULO DEL PROYECTO PROBLEMA
Determinación de las eficiencias de un atrapa nieblas tipo Rashcell bajo condiciones de brisa marina y rural en la provincia de Trujillo. OBJETIVO
HIPÓTESIS
VARIABLES
Objetivo General
¿Cuáles son las eficiencias de un atrapanieblas tipo Raschell bajo condiciones de brisa marina y rural en la provincia de Trujillo?
Determinar las eficiencias de un atrapa nieblas tipo Rashcell bajo condiciones de brisa marina y rural en la provincia de Trujillo. La brisa rural es más eficiente Objetivos Específicos debido a la altura en el que se Evaluar cuantos encuentra el centímetros cúbicos de atrapa nieblas y agua obtenemos de la la distancia que brisa marina y los días de existe entre el mayor eficiencia. suelo y las nubes. Evaluar cuantos centímetros cúbicos de agua obtenemos de la brisa rural y los días de mayor eficiencia.
Variable Independient e: Atrapa nieblas tipo Raschell
Variable dependiente: La brisa marina y la brisa rural
UNIDADES DE INSTRUMENTOS FUENTES ANÁLISIS Resultados de cuánta Porcentajes de agua produce Tamaño de la Huanchaco agua obtenido en un atrapa malla Raschell cada prueba niebla tipo Raschell por día INDICADORES
Resultados que se Porcentaje de obtienen en la agua obtenido en resistencia en cada prueba cada tipo de brisa
Cantidad de agua que genera El Milagro cada tipo de brisa
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8.3.
Ubicación del proyecto El proyecto se encuentra situado en el departamento de La Libertad, provincia de Huanchaco, a una altura de 34 msnm. sobre el nivel del mar.
Atrapa niebla
8.3.
Ubicación del proyecto El proyecto se encuentra situado en el departamento de La Libertad, provincia de Huanchaco, a una altura de 34 msnm. sobre el nivel del mar.
Atrapa niebla
8.4.
Técnica e instrumentos de recolección de datos 8.4.1. Materiales
Poste de madera (3¨x 4m).
Malla Rashcell (2m x 3m)
Clavos
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Alambre
Balde
Tubo (3’’x 3m).
Codo 3’’
Hilo Nylon
8.4.2. Herramientas Martillo
Alicate
Wincha
Pala.
8.4.3. Datos del clima Véase en la figura 8
8.5.
Procedimiento para realizar el atrapa nieblas: 8.5.1. Armado de Malla 1. Comprar los materiales necesarios para poder armar el atrapa niebla.
2. Comenzar por amarrar la malla Rachell a los postes de madera, sujetando con hilo nylon y luego una vez sujetado la malla, colocamos clavos a los extremos del poste de madera, para poder reforzar la malla.
8.5.2. Procedimiento en situ El ensayo se realizo en el distrito de huanchaco, altura del restaurante mochica. 17
1. Hacer una calicata de 1.20 m. de profundidad, para que los postes de madera puedan tener una mayor estabilidad a fuerzas de acción contra del viento, debido al fuerte viento que corre en el lugar de estudio.
2. Colocar el atrapa nieblas. 3. Unir la canaleta PVC. de 3’’ al poste de madera para que pueda caer sobre él, el agua recolectada producto de la niebla recolectada en la malla rashcell.
9. Resultados No se obtuvieron datos por lo que se asumió lo siguiente:
1. Nos encontrábamos a nivel del mar y la brisa comenzó a juntarse en grandes bloques a través de la distancia que recorre.
2. A ese nivel tenemos mayor fuerza de acción del viento por lo que hace que las partículas viajen a una mayor velocidad y no puedan ser retenidas en la malla rashcell.
3. Para que se pueda formar la niebla, es necesario que el viento sea mínimo y la temperatura descienda, para que el suelo se enfríe y este frio se trasmita al aire, haciendo que el vapor de agua pase a estado líquido produciéndose la condensación.
10. Conclusiones Las condiciones óptimas para que un atrapa nieblas funcione son que la superficie del suelo este caliente y transmita esa forma energía a los bloques de niebla los cuales deben estar a una velocidad casi nula, lo que permitirá una mayor concentración en la malla. Los estudios previos son base importante para la ejecución y la recolección de datos lo que permite un buen aprovechamiento de estos para la realización de un buen proyecto.
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11. Referencias Bibliográficas. https://www.ing.uc.cl/imail/proyecto-atrapanieblas/ http://www.cda.uc.cl/wp-content/uploads/2015/12/Libro-Agua-deNiebla-1.pdf https://es.scribd.com/document/268443641/Proyecto-Atrapanieblas
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12. Anexos.
FIGURA 2
FIGURA 1
FIGURA 4
FIGURA 3
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FIGURA 5
FIGURA 6
FIGURA 7
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FIGURA 8
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