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Título : La Sustentabilidad Aplicada en la Ingeniería Civil
Autor : MARTINEZ GONZALEZ, SERGIO ALFONSO
Fecha de publicación : 2016
Resumen : El nuevo enfoque de la Sustentabilidad tiene el objetivo de diseñar sistemas humanos e industriales que aseguren que la humanidad haga uso de los recursos naturales sin que su pérdida afecte la calidad de vida en las futuras oportunidades económicas o por los impactos adversos sobre las condiciones sociales, la salud humana y el ambiente natural (agua, aire y suelo). En este sentido, se ha visto que los problemas ambientales (contaminación del agua y aire y el manejo de los residuos sólidos) comienzan de manera local y si no se proponen medidas adecuadas de tratamiento, aparecen problemas regionales, como la eutrofización, el smog fotoquímico, la deforestación, la acidificación del océano, la dispersión de contaminantes tóxicos en el aire, entre otros, y que pueden llegar a convertirse en problemas globales como es el adelgazamiento de la capa de ozono, la bioacumulación de compuestos tóxicos persistentes y el calentamiento global (Mihelcic, et al. 2003). A partir de 1990 se han desarrollado una serie de estrategias en la que se están implementando acciones que van más allá de lo que se conoce como sistemas de tratamiento al final de la tubería, pues de lo que se trata es evitar la producción de contaminantes. Para ello, se han implementado modelos como las 3R; el Análisis del Ciclo de Vida; la implementación de las normas ISO-14000; la evaluación comparativa o Benchmarking, entre otras. Por lo que una vez implementadas estas estrategias se está más cerca del Desarrollo Sustentable. Ahora sigue aplicar el Triple Balance, que consiste en hacer congruente los aspectos económicos con la mejora de las condiciones sociales y la producción sensible al medio ambiente, de esta manera se tiene una fuerza laboral motivada, saludable y más productiva, además de que se usan menos recursos naturales, se generan menos residuos y lo más importante, se aumenta la calidad del producto, se incrementa su demanda y se reducen costos, lo que ahora se denomina Construcción Sustentable. La construcción sustentable se define como la creación y operación de un ambiente urbano basado en el uso eficiente de los recursos y en principios ecológicos, si este concepto se aplica al diseño de un edificio, éste deberá contar con las siguientes características principales (Rodríguez, 2010): a)Ahorrar energía y recursos, reciclar materiales y minimizar la emisión de sustancias tóxicas a lo largo de su ciclo de vida. b)Estar en armonía con el clima local, la cultura y el ambiente. c)Ser capaz de sostener y mejorar la calidad de vida humana mientras mantiene los ecosistemas locales y globales. La educación juega un papel importante en la transmisión del conocimiento. De esta manera, uno de los resultados es tener una sociedad informada que pueda tomar decisiones educadas sobre las mejores opciones, para dar solución a las demandas de tecnología y desarrollo que generan una dinámica entre la sociedad, la industria y el medio ambiente (Mihelcic, et al. 2003). Obviamente las Instituciones de Educación Superior tienen un rol muy importante en la generación de materiales, la forma en que se debe transmitir y medir o evaluar la transferencia del conocimiento y contribuir a una formación del Ingeniero Civil enfocada en el Desarrollo Sustentable y un aspecto importante de su formación es que dicho ingeniero entienda el impacto de las soluciones que propone en un contexto global, económico, social y ambiental (Kevern, 2011). Por lo anterior, este proyecto busca formar alumnos que entiendan las necesidades de la sociedad y los puedan transformar en acciones de ingeniería, que se pueden aplicar en los productos, las prácticas, los procesos y en la generación de infraestructura, es decir, con miras a la construcción sustentable. Algunos ejemplos son, uso de energía solar y eólica para la generación de electricidad, usar materiales considerados de desecho (cáscara de camarón, cáscara de huevo, etc.) para mejorar la calidad del agua residual y del agua potable; uso de celdas de combustible de tipo membrana de intercambio protónico para accionar motores para transporte de líquidos o accionamiento de herramientas neumáticas, uso de jardines verticales y azoteas verdes para el control climático en los interiores y uso de sistemas de captación de agua pluvial para fines no potables. Kevern, J. T. (2011). Green Building and Sustainable Infrastructure: Sustainability Education for Civil Engineers. Journal of Professional Issues in Engineering Education and Practice, 137(2), 107112. Mihelcic, J. R., Crittenden, J. C., Small, M. J., Shonnard, D. R., Hokanson, D. R., Zhang, Q., Schnoor, J. L. (2003). Sustainability science and engineering: the emergence of a new metadiscipline. Environmental Science & Technology, 37(23), 53145324. Rodríguez, R. E. (2010). Edificación sustentable. Tesis de licenciatura. Facultad de Ingeniería. UNAM.
URI : http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/6034
metadata.dc.contributor.responsible: MARTINEZ GONZALEZ, SERGIO ALFONSO
metadata.dc.coverage.temporal: 2016-2019
metadata.dcterms.educationLevel.SEP: Licenciatura
metadata.dc.description.hypothesis: Es necesario inducir a los estudiantes de la carrera de Ingeniería Civil en actividades e información encaminada a la "Construcción Sustentable" para así disminuir los impactos negativos que se generan y proteger al ambiente. De esta manera el estudiante contará con la preparación adecuada para para proponer sistemas de tratamiento de aguas residuales y de agua potable, mediante el uso de materiales de desecho (caparazón de camarón, cáscara de huevo, entre otros); para evaluar la viabilidad y diseñar jardines y azoteas verdes en una edificación y finalmente, hacer propuestas de uso de energías renovables para la generación de electricidad y de calentamiento de agua. Al final se contará con recursos humanos con conocimientos en la construcción sustentable.
metadata.dc.description.strategies: Este proyecto se está planeando para que su desarrollo sea por tres períodos, y en cada uno de ellos, se tienen establecidas metas específicas, por lo tanto, esta metodología está diseñada para que se siga en cada período, pues lo único que cambia es el tema a desarrollar, pues en el primer período, el tema es mejorar la calidad del agua residual y del agua potable, en el segundo período es el uso de jardines verticales, azoteas verdes y cosecha de agua de lluvia y en el tercer período es el uso de las energías verdes aplicadas a la construcción, pero solo se considerarán las celdas de combustible de hidrógeno y la energía eólica. La estrategia a seguir es la siguiente: 1. Búsqueda de información en artículos científicos arbitrados en las siguientes temáticas: a) Nuevos materiales de bajo costo para el tratamiento del agua potable y residual, por ejemplo, caparazón de crustáceos, cáscara de huevo, fibras de frutas. b) Técnicas analíticas para la producción de los nuevos materiales. c) Filtración de bajo costo aplicado al agua potable. e) Jardines y azoteas verdes. f) Cosecha de agua de lluvia utilizando concreto hidráulico. g) Celdas de combustible aplicadas a las obras de Ingeniería Civil. h) Aplicaciones de la energía eólica. 2. Construcción y operación de simuladores mecánicos: a) Desarrollo de planos e inventario del material necesario para la construcción de un filtro de agua potable, de un jardín vertical, de una azotea verde, de una cisterna para captación de agua de lluvia usando concreto permeable y de celdas de combustible de hidrógeno. b) Inventario del material de laboratorio y sustancias químicas necesarias para obtener materiales, a partir de la cáscara de huevo, del caparazón de crustáceos y de fibras de frutas, para remover contaminantes del agua residual y del agua potable. c) Adquisición del material para comenzar a construir los simuladores mecánicos propuestos. d) Diseño y desarrollo del experimento en el que se probarán las eficiencias de los materiales obtenidos para el tratamiento del agua residual y del agua potable, a partir de análisis físico-químicos y bacteriológicos. e) Construcción y operación de cada uno de los simuladores. Se producirán videos, y harán fotografías como evidencia de cada etapa, para que los alumnos conozcan el proceso de construcción y operación. 3. Desarrollo de material didáctico: a) Se analizará y evaluará la información obtenida de los artículos científicos para generar el estado del arte de cada uno de los temas propuestos en el punto 1. b) Los resultados obtenidos por la operación de cada uno de los simuladores mecánicos, serán procesados, para que sean presentados en un informe. c) Se elaborarán documentos por cada tema, en el que se incluya el estado del arte, los procedimientos de construcción y operación respaldados por videos y fotografías, los resultados obtenidos y las conclusiones o comentarios pertinentes. d) Se elaborará un iBook que recopilará toda la información generada en este proyecto y que podrá ser utilizado como libro de apoyo a algunos temas de las asignaturas de Impacto Ambiental, Tratamiento de Aguas Residuales, Contaminación del Agua y Almacenamiento y Manejo de Residuos Sólidos. Cabe destacar que los iBook ya pueden ser leídos en formatos para MAC y PC. 4. Difusión: a) Al final de cada período se seleccionará la información más importante y relevante para ser difundida como tríptico de cada uno de los temas propuestos. Se elaborará un folleto que recopile los resultados de los tres períodos de este proyecto. b) Desarrollo de trabajos de tesis para la titulación de alumnos de la carrera de Ingeniería Civil y para la Maestría de Arquitectura (Área de Tecnología). c) Publicación de una página web. -Realizar un análisis de requerimientos del sistema y elegir las tecnologías a emplear. -Configuración del sistema operativo. -Instalación del servidor web. -Publicación del sistema interactivo en línea para la consulta del manual de prácticas. El Centro Tecnológico cuenta con un servidor, por lo tanto, el espacio está asegurado.
Objetivo general: Fortalecer la metodología de enseñanza de la Ingeniería Ambiental mediante el diseño, construcción y elaboración de material didáctico relacionado con los beneficios que se obtienen de la construcción sustentable, es decir, mediante el uso eficiente de los recursos y principios ecológicos, para que los alumnos de la carrera de Ingeniería Civil los conozcan y apliquen como complemento a su formación teórica y en su desempeño profesional. Objetivos particulares: 1. Obtener productos a partir de materiales de desecho que se utilizarán para el tratamiento de las aguas residuales. 2. Diseñar y construir un filtro de bajo costo y alta eficiencia para mejorar la calidad del agua potable y del agua de lluvia. 3. Diseñar y construir una representación de un jardín vertical y una azotea verde. 4. Diseñar y construir una representación de una cisterna en la que se use concreto permeable para la captación de agua pluvial. 5. Elaboración de documentos en la que se muestre el estado del arte de las siguientes temáticas: -Ciclo de vida de los productos. -Azoteas y muros verdes. -Aplicaciones del concreto permeable. -Materiales de desecho y el tratamiento de las aguas residuales. -Energía renovable aplicada a proyectos de Ingeniería Civil. 6. Desarrollo de una página web y de un iBook para la difusión de todo el material generado. 7. Elaboración de trabajos de tesis para la titulación de alumnos de la carrera de Ingeniería Civil de la FES Aragón.
metadata.dc.description.goals: A continuación se muestran las metas que se alcanzaron durante el desarrollo de estos tres años de apoyo. Primer período: 1.1. Se desarrolló una técnica analítica para producir quitosano a partir del caparazón de los camarones, el cual sirve para remover contaminantes del agua. 1.2. Se construyeron tres filtros con diferentes materiales, como xylem (aserrín), carbón activado, arenas sálicas, membranas de quitosano, entre otros, con lo que se obtienen diferentes porcentajes de remoción de contaminantes en el agua potable y agua gris. 1.3. Se desarrollaron dos antologías que llevan por título: 1. 3.1. Procesos de filtración de bajo costo para el tratamiento de agua potable y de agua residual. 1.3.2. Filtración de bajo costo para agua potable. 1.4. Se diseñó e imprimió un tríptico titulado "Filtración para el tratamiento de agua potable y residual". Segundo período: 2.1. Se desarrollaron las siguientes antologías que van a servir como material didáctico: 2.1.1. Cosecha de lluvia y los materiales permeables. 2.1.2. Los jardines verticales y las azoteas verdes. 2.2. Se construyeron los siguientes equipos: 2.2.1. Cinco módulos que en conjunto representan un muro verde, pero cada módulo funciona como humedal artificial, por lo que además de mejorar las condiciones térmicas en el interior de la vivienda, se obtiene un agua de mejor calidad que se puede utilizar para limpieza de instalaciones o para riego. 2.2.2. Se construyeron tres recipientes de acrílico que van a soportar a tres especímenes de concreto, dos de ellos con diferentes grados de permeabilidad y se van a comparar con el tercero que siguió los procesos normales de construcción. 2.2.3. Se construyó una estructura con bambú, botellas de plástico y concreto, simulando una vivienda que tiene dimensiones de 1.5 x 1.5 1.5 metros. Esta estructura está diseñada para que en cada pared se tenga un muro verde (dos muros vivientes y una fachada indirecta) y el techo sea una azotea verde. 2.3. Se diseñaron e imprimieron dos trípticos que llevan por título: 2.3.1. Azoteas verdes. 2.3.2. Humedales Artificiales como Muros Verdes. Tercer período: 3.1. Se diseñaron y construyeron tres celdas de combustible a partir de información obtenida en artículos científicos. 3.2. Se desarrolló una antología que lleva por título "Celdas de combustible". 3.3. Se desarrolló un folleto que recopila toda la información generada durante los tres períodos que lleva por título "La sustentabilidad aplicada en la ingeniería civil". 3.4. Se diseñó y publicó una página web en la que se difunde todo el material generado del proyecto, la cual tiene la siguiente dirección: http://cta.aragon.unam.mx/papimepe105816 Como meta adicional se desarrollaron 2 tesis de maestría, las cuales obtuvieron mención honorífica; dos tesis de licenciatura, con un graduado y la otra al 100% solo en espera de fecha de examen
metadata.dc.description.selfAssessment: Este informe corresponde al tercer período de apoyo y las actividades que se desarrollaron cumplieron con el objetivo general, el cual consiste en generar equipos y material didáctico que fomente el proceso de enseñanza - aprendizaje, que en este caso la temática corresponde al desarrollo sustentable, ya que de esta manera, los estudiantes de ingeniería civil podrán conocer otros procesos que se pueden implementar en las obras de ingeniería civil y que fomentarán el cuidado del ambiente y la protección de los recursos naturales, disminuyendo el impacto ambiental negativo generado por la construcción y operación de dichas obras. En complemento a lo anterior, se desprenden los siguientes comentarios: 1. Se cumplieron con las metas planteadas para este tercer período. Aunque se eliminaron dos productos, siendo uno de ellos un libro electrónico (La sustentabilidad aplicada en la Ingeniería Civil) y el otro que se clasificó como multimedia (Construcción sustentable), que son los dos prácticamente lo mismo, ya que recolectarían toda la información que se generó en los tres períodos, por ejemplo, fotografías y procedimientos de desarrollo de equipos, pero se decidió eliminar debido a que se hicieron otro tipo ed publicaciones (antologías) que incluyen el estado del arte de cada una de las temáticas del proyecto y ahí se anexaron como capítulos las fotografías del desarrollo del equipo, así como una descripción de su construcción. Cabe aclarar que el libro electrónico no aparece en la solicitud que se hizo para la renovación para un tercer período, probablemente se tiene desde la solicitud original. 2. Se construyeron tres modelos de celdas de combustible microbianas, que servirán para que los estudiantes aprendan que hay otras técnicas para tratamiento de aguas residuales y que además, generan electricidad. Además conocerían las ventajas y desventajas de este tipo de proceso, pero lo importante es que se trata de tecnologías que aún están en desarrollo, lo que fomentaría en ellos su interés por la investigación. 3. Se concluyó la antología y por consiguiente, la estructura que soporta tres muros verdes (dos de tipo fachada verde indirecta y un muro viviente), así como una azotea verde. En conjunto, esta estructura se denominó casa ecológica, pues simula una vivienda de un techo de dos aguas, las paredes tienen ventanas y hay una abertura para la puerta. Esta casa se encuentra en el jardín oriente del Centro Tecnológico Aragón de la FES Aragón para que pueda ser mostrada a los estudiantes y en la antología, se describe el estado del arte de los fundamentos teóricos y al final hay una serie de esquemas, fotografías y el procedimiento que se siguió para su construcción. 4. Se cuenta con un folleto digital con la información básica de cada uno de los productos generados. 5. Se desarrolló una página web para la difusión de los materiales didácticos, los cuales no solo es para los estudiantes de la FES, sino para cualquier persona que navegue en la red
metadata.dc.description.goalsAchieved: Primer Período. 1. Contar con una técnica analítica para producir materiales aptos para la remoción de contaminantes del agua potable y agua residual. 2. Construir un filtro con materiales considerados de desecho para incrementar la calidad del agua potable. 3. Desarrollar material didáctico para difundir el estado del arte de: a) Materiales obtenidos a partir de desechos orgánicos para la remoción de contaminantes en el agua residual y el agua potable. b) Filtración de bajo costo para incrementar la calidad del agua potable. 4. Diseño e impresión de un tríptico para difundir la información generada durante la construcción y operación del filtro de agua potable. 5. Se iniciará el diseño de un ambiente virtual (página web) para difundir la información obtenida y generada por el desarrollo de las actividades contempladas en este proyecto. Segundo Período. 1. Desarrollo de material didáctico para difundir el estado del arte en los siguientes temas: a) Los jardines verticales y azoteas verdes. b) Concreto permeable. c) Ventajas y desventajas en la captación del agua pluvial. 2. Construcción de un jardín vertical y una azotea verde de 2 metros cuadrados cada uno, para demostrar las ventajas de su aplicación en edificaciones. 3. Construcción de una cisterna de 0.5 metros cúbicos de capacidad en la que se observe la función del concreto permeable para la captura del agua pluvial. 4. Diseño e impresión de un tríptico para difundir la información sobre las azoteas verdes, jardines verticales y cosecha de lluvia. 5. Se continuará con el diseño y publicación de la página web, para la difusión de la información generada. Tercer Período. 1. Diseño y construcción de celdas de combustible para la producción de electricidad y su uso en proyectos de Ingeniería Civil. 2. Adquisición de un kit educativo para la generación de electricidad a partir de energía eólica. 3. Desarrollo de material didáctico para difundir el estado del arte de la energía eólica y sus aplicaciones en la Ingeniería Civil. 4. Desarrollo de un iBook en el que se muestre el estado del arte y los videos, fotografías de la construcción y funcionamiento de los simuladores mecánicos. 5. Diseño e impresión de un folleto recopilatorio de toda la información generada durante los tres períodos de este proyecto. 5. Publicación de la página web en la que se difunde todo el material generado del proyecto.
metadata.dcterms.provenance: Facultad de Estudios Superiores (FES) Aragón
metadata.dc.subject.DGAPA: Ingenierías
Aparece en las colecciones: 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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