TRATAMIENTO Y USO HIDRÁULICO DEL BAMBÚ PARA INSTALACIONES SANITARIAS EN
LAS COMUNIDADES ORIGINARIAS AWAJÚN Y WAMPIS EN AMAZONAS-PERÚ
TREATMENT AND HYDRAULIC USE OF BAMBOO FOR SANITARY FACILITIES IN THE AWAJÚN AND WAMPIS INDIGENOUS COMMUNITIES IN AMAZONAS-PERU Ronald Omar Estela
Urbina1
Fernando Alain
Incio Flores2
Elisa Contreras
Barsallo3
Resumen
El objetivo de la presente investigación es diseñar
y proponer el uso hidráulico del bambú que permitirá adecuadas y eficientes
instalaciones sanitarias en las comunidades originarias. La indagación fue
realizada en la Universidad Nacional Intercultural “Fabiola Salazar Leguía” de
Bagua en el laboratorio de física, por los estudiantes del curso de mecánica de
fluidos. Se utiliza un tipo de investigación experimental, que comienza con el
estudio de la información acerca del bambú y su capacidad hidráulica. La
investigación se llevó a cabo en tres fases, en primer lugar, recabamos
material bibliográfico, así como artículos e investigaciones científicas acerca
del bambú y sus propiedades hidráulicas, como segunda fase la selección y
caracterización geométrica del bambú que se puede obtener en la provincia de
Bagua y algunas comunidades originarias Awajún. Como última fase las
respectivas pruebas hidráulicas. Se obtuvo como resultado una interface en
Python para lectura de la presión en el interior de un bambú haciendo uso de
Arduino y sensores, se obtuvo valores máximos de presión 120 PSI para el bambú,
así como contenedor de fluido, se logró su uso sanitario realizando descargas
en inodoros comerciales con aproximadamente tres litros de agua.
Palabras
claves: Arduino, bambú, conductos sanitarios, hidráulica.
Abstract
The objective of this research is to design and propose the hydraulic use of bamboo that will allow adequate and efficient sanitary facilities in native communities. The investigation was carried out at the National Intercultural University “Fabiola Salazar Leguía” of Bagua in the physics laboratory, by students of the fluid mechanics course. A type of experimental research is used, which begins with the study of information about bamboo and its hydraulic capacity. The research was carried out in three phases, firstly, we collected bibliographic material, as well as articles and scientific research about bamboo and its hydraulic properties, as a second phase the selection and geometric characterization of the bamboo that can be obtained in the province of Bagua and some Awajún indigenous communities. As the last phase, the respective hydraulic tests. The result was an interface in Python for reading the pressure inside a bamboo using Arduino and sensors, maximum pressure values of 120 PSI were obtained for the bamboo, as well as a fluid container, its sanitary use was achieved by carrying out flushes commercial toilets with approximately three liters of water.Keywords: Arduino, bamboo, sanitary ducts, hydraulics.
Introducción
La comunidad Awajun, uno de los grupos indígenas más
antiguos de la selva amazónica del Perú, ha resistido durante siglos las
incursiones de los colonizadores y misioneros que intentaron imponer su cultura
y religión. Sin embargo, en la década de 1960, enfrentaron una creciente
presión por parte de empresas extractivas que buscaban explotar los recursos
naturales de la zona, lo que culminó en una serie de enfrentamientos violentos.
Desde entonces, la comunidad ha enfrentado desafíos en su lucha por defender
sus tierras y recursos, pero han logrado importantes victorias, como la
titulación de sus tierras comunales y la creación de reservas naturales. Por su
parte la comunidad Wampis es un pueblo indígena que habita en la selva
amazónica del norte del Perú. Con una población de alrededor de 45,000
personas, la comunidad Wampis es una de las más grandes de la región. Su
territorio ancestral abarca más de 1.3 millones de hectáreas de selva
amazónica, en la cual han vivido durante siglos, manteniendo sus propias tradiciones
y cultura. La historia de la comunidad Wampis es rica y diversa. Durante
siglos, han mantenido su modo de vida tradicional, basado en la caza, la pesca
y la agricultura. En la década de 1960, la exploración petrolera en su
territorio ancestral amenazó su forma de vida, lo que llevó a la formación de
organizaciones comunitarias para defender sus derechos y territorios.
En muchas áreas del planeta, los bambúes pueden desarrollar
hasta una altura de 25 m, con un diámetro que es significativamente angosto. Su
estructura es 25% más resistente que la del roble y más robusta que muchas
especies de maderas duras. Su interior hueco representa una de las razones para
su elasticidad cuya densidad oscila entre 600 y 800 kg/m3 (Montoya, 2015).Sin embargo una de las actividades humanas que desarrollan en las
comunidades amazónicas es la extracción no controlada de bambú(Beltrán et al., 2020). Debido a su alta tasa de crecimiento de biomasa y su
gran crecimiento anual después de la cosecha, el bosque de bambú posee un alto
potencial de almacenamiento de carbono, lo que abona a la disminución del
cambio climático(Fajardo, 2022).
Los tradicionales sistemas hidráulicos, que
generalmente se presentan cuando se conectan dos puntos, pueden estos trabajar
a presión o por gravedad, frecuentemente requieren cálculos por parte de los
ingenieros. En este tipo de problemas, donde la incógnita es el diámetro de la
tubería, generalmente conocemos el gasto que circula, la presión de descarga,
las elevaciones, longitudes y rugosidades de las tuberías conectadas, el fluido
que circula, los accesorios hidráulicos utilizados(Sosa & Morales, 2003).
El uso de tecnologías actuales permite el monitoreo
de variables hidráulicas con sensores específicos para cada magnitud física, es
el caso del hardware libre Arduino, que con mucha versatilidad acopla diversos
“shield”, lo cual significa que el docente o grupo de docentes debe de estar
capacitado para la implementación de estos sistemas para su adecuado mantenimiento(Usquiza et al., 2022). Para el cálculo particular del caudal y pérdidas en una tubería debido un fluido se debe leer o sensar adecuadamente la temperatura por ejemplo del
fluido puesto que influye en la
viscosidad del mismo(Corapi et al., 2021).
I.
El objetivo de la presente investigación es diseñar
y proponer el uso hidráulico del bambú que permitirá adecuadas y eficientes
instalaciones sanitarias en las comunidades originarias Awajún y Wampis en
Amazonas - Perú
Metodología
La investigación
fue realizada en la Universidad Nacional Intercultural “Fabiola Salazar Leguía”
de Bagua en el laboratorio de física, por los estudiantes del curso de mecánica
de fluidos. Se utiliza un tipo de investigación experimental, que comienza con
el estudio de la información acerca del bambú y su capacidad hidráulica antes
de su implementación. Comenzando con métodos deductivos de análisis de la
información recabada. Para ser lo más objetivos posibles se emplea una metodología
cuantitativa (Marcelo et al., 2022).
La
investigación se llevo a cabo en tres fases, en primer lugar, recabamos
material bibliográfico, así como artículos e investigaciones científicas acerca
del bambú y sus propiedades hidráulicas, como segunda fase la selección y
caracterización geométrica del bambú que se puede obtener en la provincia de
Bagua y algunas comunidades originarias Awajún. Como ultima fase las
respectivas pruebas hidráulicas.
Con
respecto al acopio documentario, el cual nos permitió sistematizar la
información de acuerdo al siguiente criterio por cada artículo o trabajo de
investigación: título, objetivo,
método, resultado y las conclusiones de acuerdo con la matriz(Estela et al., 2022).
Tabla
1. Criterios de sistematización de la información analizada
|
Titulo |
Objetivo |
Método |
Resultado |
Conclusión |
|
|
|
|
|
|
Las caracterizaciones
geométricas del bambú es necesario recurrir a relaciones matemáticas que
permitan determinar el volumen de un
segmento de bambú tratado como un cilindro.
Sección
transversal de un bambú:
Volumen del fluido contenido en bambú considerado como un
cilindro:
Volumen del fluido contenido en bambú considerado como un tronco
de cono:
La presión hidrostática debido al fluido contenido en un bambú
depende linealmente de la densidad en este caso del agua, la aceleración de la
gravedad y de la altura del fluido:
Fuerza hidráulica en la base del bambú:
Resultados
Una de las características que
presenta el bambú es lo ajustable de sus dimensiones a los diámetros
comerciales domiciliarias pudiendo acoplarse con accesorios de PVC.
Figura
1. Pruebas sanitarias y modelo de accesorio
Fuente:
Elaboración propia
La utilidad del bambú como
conducto sanitario está en función de sus características geométricas es decir
su diámetro interior, diámetro exterior y altura. Se procedió a tomar medidas y
a caracterizarlo con la ayuda de un calibrador o vernier.
Figura
2. Selección de bambú y sus relaciones geométricas
Fuente:
Elaboración propia
El uso del bambú como
contenedor de líquido(agua) resulta con cierta viabilidad. Previa
impermeabilización con un adecuado proceso de curación para prolongar su vida
útil.
Figura
3. Pruebas sanitarias y modelo de accesorio
Fuente:
Elaboración propia
En
el presente trabajo de investigación se utilizó el bambú bajo dos modelos
matemáticos ,el primero es considerando la pieza del bambú como un cilindro
recto, mientras que en el caso más cercano a la realidad es obtener su volumen
como si fuera un tronco de cono. Esto es debido a que sus dimensiones no se
mantienen constantes en un determinado tramo.
Tabla
2. Especificaciones geométricas del bambú(como cilindro) y su capacidad
sanitaria
|
Altura (cm) |
Diámetro (cm) |
Volumen (L) |
Evacua desechos |
Fuerza hidráulica (N) |
|
90 |
8.3 |
4.8695472 |
Si |
190.886 |
|
95 |
4.5 |
1.5109097 |
No |
59.228 |
|
100 |
5.36 |
2.2564175 |
No |
88.452 |
|
105 |
6.31 |
3.2835066 |
Si |
128.713 |
|
110 |
4.75 |
1.9492601 |
No |
76.411 |
|
115 |
8.65 |
6.7580272 |
Si |
264.915 |
|
120 |
5.46 |
2.8096771 |
No |
110.139 |
|
125 |
7.68 |
5.7905836 |
Si |
226.991 |
|
130 |
5.32 |
2.8897249 |
No |
113.277 |
|
135 |
4.39 |
2.0433967 |
No |
80.101 |
|
140 |
5.89 |
3.8145956 |
Si |
149.532 |
|
145 |
3.2 |
1.1661592 |
No |
45.713 |
|
150 |
6.225 |
4.5652005 |
Si |
178.956 |
|
155 |
4.6 |
2.5759489 |
No |
100.977 |
Como se puede apreciar en la
tabla N°02 el volumen contenido en una pieza de bambú logra evacuar todos los
desechos con un volumen ligeramente mayor a 3 litros lo cual representa un
ahorro hídrico frente a los actuales y comerciales inodoros.
Tabla
3. Especificaciones geométricas del bambú(como tronco de cono)
|
Altura (cm) |
Diámetro_mayor (cm) |
Diámetro_menor (cm) |
Volumen (L) |
|
90 |
8.3 |
7.2 |
4.25269544 |
|
95 |
4.5 |
3.89 |
1.31535199 |
|
100 |
5.36 |
4.25 |
1.82139332 |
|
105 |
6.31 |
5.36 |
2.81396813 |
|
110 |
4.75 |
3.85 |
1.60325291 |
|
115 |
8.65 |
7.21 |
5.6954212 |
|
120 |
5.46 |
4.2 |
2.21116601 |
|
125 |
7.68 |
5.87 |
4.53308585 |
|
130 |
5.32 |
3.84 |
2.16036436 |
|
135 |
4.39 |
3.25 |
1.55869688 |
|
140 |
5.89 |
4.32 |
2.88814519 |
|
145 |
3.2 |
2.45 |
0.91419364 |
|
150 |
6.225 |
5.32 |
3.93366768 |
|
155 |
4.6 |
3.12 |
1.83604937 |
La aproximación matemática del
bambú como tronco de cono, representa en estas condiciones una reducción del
volumen contenido en las piezas de bambú, estableciendo un limite de volumen
real para lograr la limpieza total del inodoro.
Figura
4. Socialización del proyecto en comunidades originarias Awajúm-Winchu
Temashnum
Fuente:
Elaboración propia
Las
pruebas hidráulicas realizadas al bambú se realizaron en condiciones mixtas, es
decir los acoples y algunos tramos se realizaron con la presencia de tuberías
PVC. En estas condiciones el bambú muestra gran flexibilidad pero generar
uniones.
Figura
5. Acoples entre bambú y tuberías convencionales
Fuente:
Elaboración propia
Figura
6. Socialización del proyecto en comunidades originarias
Fuente:
Elaboración propia
La medición de la presión y su capacidad para transportar fluidos se
realizó haciendo uso de un balde de presión cuya lectura analógica se obtuvo
con un manómetro de reloj.
Figura
7. Socialización del proyecto en comunidades originarias
Fuente:
Elaboración propia
El
uso de manómetros digitales permitió obtener la lectura de forma más precisa
con la ayuda de una interfaz electrónica Arduino y un sensor de presión, así
como la captura de datos por medio del lenguaje de programación Python.
Figura
8. Socialización del proyecto en comunidades originarias
Fuente:
Elaboración propia
La
presión máxima a la que pudo soportar una tubería de bambú fue 120 PSI aproximadamente,
siendo los puntos de fallas los nudos del bambú donde al parecer presenta
porosidades que requiere una apropiada impermeabilización.
Discusión
Los
estudios escasos que existen respecto al bambú como conducto hidráulico,
gravitó en que esta investigación se restringiera a evaluar la resistencia a la
presión debido al fluido, lo cual implica que siendo las longitudes del bambú
de 10-20 metros se tendría que acoplar varios ejemplares de bambú para obtener
tramos prolongados y así poder analizar las perdidas por longitud, para cuyo
efecto tendremos que utilizar la ecuación de Hazen Williams, aproximando
algunas de las variables que la formula
requiera para características cercanas al bambú, así también se podría evaluar
los acoples o accesorios para estimar las perdidas menores o por accesorios (González et al.,
2021).
En
esta investigación se evidenciaron puntos de falla y pérdida de presión en las
juntas del bambú, aunque las averías de tuberías son causadas por la presión
del agua, existen varios métodos para controlar la presión. Los indicadores de
presión se calculan utilizando una serie de presiones para mostrar valores como
la presión y su fluctuación, que coadyuban en la
rotura efectiva(Martínez et al.,
2016).
La
fig. 7 muestra la variación temporal de la presión del agua en el interior de
un conducto de bambú para un determinado diámetro, estos valores alcanzan sus
máximos índices en la medida que se acciona mecánicamente el balde de presión,
la fluctuación que se evidencia en la gráfica
es debido al retardo en la lectura del sensor de presión(Franco et al., 2020).
Los prototipos construidos para el estudio
hidráulico del bambú permiten la oportunidad de examinar de manera práctica
todas las ideas sobre instrumentación y control de las variables que se
estudiaron, así como todos los equipos y componentes que se emplearon de
acuerdo con las normas técnicas a nivel industrial y de laboratorio. El módulo
didáctico, diseñado en planos y con especificaciones técnicas, cumple con todos
los requisitos para el manejo de variables de presión y caudal en tuberías.(Marcelo et al., 2022).
Con respecto al bambú proporciona beneficios
mediante la generación de empleos uno de ellos es realizando productos
artesanales; donde contribuye mejorar la economía familiar. Su aprovechamiento
contribuye una excelente alternativa para el desarrollo económico sustentable,
con importantes beneficios para la población del centro poblado. El bambú es
una actividad inclusiva, en la que participan hombres, mujeres y adultos
mayores de ambos sexos, que les permite tener empleo dentro del centro poblado.
El uso del bambú en el desarrollo ambiental y
socioeconómico cada día son mas reconocidas y aprovechadas por quienes ven este
recurso natural la mejor herramienta para combatir la deforestación(Burga, 2023).
Conclusiones
El bambú como contenedor de agua para descarga
sanitaria requiere una impermeabilización previa con la finalidad de evitar
filtraciones, así como el deterioro del material.
El bambú permite la construcción de accesorios
sanitarios con un previo curado e impermeabilización.
El bambú como como conducto sanitario permite
acoples ligeramente moldeables para accesorios PVC comercial.
El bambú como conducto de fluido puede soportar
presiones de hasta 120 PSI para pequeños diámetros.
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