Ciencias tcnicas y aplicadas

Artculo de investigacin

 

Iluminacin solar en base a botellas PET como alternativa ecolgica de conservacin energtica

 

Solar lighting based on Pet bottles as an ecological alternative for energy conservation

 

Iluminao solar baseada em garrafas Pet como alternativa ecolgica para conservao de energia

 

Mariluz Ricse-Molina I

[email protected]

https://orcid.org/0000-0001-9305-3264

 

Jackson Edgardo Perez-Carpio II

[email protected]

https://orcid.org/0000-0002-6246-0155

 

 

Correspondencia: [email protected]

 

*Recibido: 28 de mayo de 2021 *Aceptado: 20 de junio de 2021 * Publicado: 05 de julio de 2021

 

       I.            Bachiller en Ingeniera Ambiental, EP. Ingeniera Ambiental, Facultad de Ingeniera y Arquitectura, Universidad Peruana Unin, Lima, Per.

    II.            Magister en Ingeniera y Tecnologa Ambiental, Ingeniera Ambiental, Facultad de Ingeniera y Arquitectura, Universidad Peruana Unin, Lima, Per.

 

 

 

 

 

 

Resumen

Son muchas las soluciones que se han implementado para fortalecer la conservacin energtica a partir del uso de la energa renovable, en consonancia con el reciclaje de los desechos slidos. Ante esto, el presente trabajo de investigacin, est dirigido a desarrollar una estrategia basada en la implementacin de la iluminacin solar reutilizando botellas de poli-etilentereftalato (PET), como una opcin ecolgica al fomento de la proteccin medioambiental. El estudio se caracteriz por desarrollarse como una investigacin cuasiexperimental, donde se estudi el escenario de aplicacin del mtodo propuesto basado en el esquema Un Litro de Luz, antes de la puesta en marcha del mismo y despus de su implementacin, en una vivienda de una zona de bajo recursos de Per. Con la implementacin de la bombilla solar como alternativa ecolgica se comprob un ahorro energtico de 55% y con esta se espera reducir aproximadamente 190.193,45 toneladas de emisin de CO2, se concluye que desde la perspectiva del principio de conservacin energtica; ambos pueden obtenerse a partir de la reduccin del consumo elctrico, proporcionando confort y la calidad de vida a poblaciones de bajos recursos econmicos, a su vez disminuye el impacto ambiental. Este contexto, ubica la estrategia aplicada como viable para la puesta en marcha de proyectos de amplio alcance para la obtencin de alumbrado ptimo de tipo domstico y pblico.

Palabras claves: Botella PET; Conservacin Energtica; Ecologa; Energa Renovable; Iluminacin Solar.

 

Abstract

There are many solutions that have been implemented to strengthen energy conservation from the use of renewable energy, in line with the recycling of solid waste. Given this, this research work is aimed at developing a strategy based on the implementation of solar lighting reusing polyethylene terephthalate (PET) bottles, as an ecological option to promote environmental protection. The study was characterized by being developed as a quasi-experimental investigation, where the application scenario of the proposed method based on the scheme "One liter of light" was studied, before its start-up and after its implementation, in a a low-income area of Peru. With the implementation of the solar light bulb as an ecological alternative, an energy saving of 55% was verified and with this it is expected to reduce approximately 190,193.45 tons of CO2 emissions, it is concluded that from the perspective of the principle of "energy conservation"; Both can be obtained from the reduction of electricity consumption, providing comfort and quality of life to populations with low economic resources, in turn reducing the environmental impact. This context places the strategy applied as viable for the implementation of wide-ranging projects to obtain optimal domestic and public lighting.

Keywords: PET Bottle; Energy Conservation; Ecology; Renewable Energy; Solar Lighting.

 

Resumo

So inmeras as solues implementadas para fortalecer a conservao de energia a partir do uso de energias renovveis, em linha com a reciclagem de resduos slidos. Diante disso, o presente trabalho de pesquisa tem como objetivo desenvolver uma estratgia baseada na implantao de iluminao solar reutilizando garrafas de polietileno tereftalato (PET), como uma opo ecolgica de promoo da proteo ambiental. O estudo caracterizou-se por ser uma investigao quase experimental, onde se estudou o cenrio de aplicao do mtodo proposto com base no esquema Um Litro de Luz, antes do seu arranque e aps a sua implementao, numa casa de baixa renda. rea de renda do Peru. Com a implementao da lmpada solar como alternativa ecolgica, verificou-se uma poupana energtica de 55% e com esta espera-se reduzir cerca de 190.193,45 toneladas de emisses de CO2, conclui-se que na perspetiva do princpio de conservao de energia "; Ambos podem ser obtidos a partir da reduo do consumo de energia eltrica, proporcionando conforto e qualidade de vida s populaes com poucos recursos econmicos, reduzindo, por sua vez, o impacto ambiental. Este contexto coloca a estratgia aplicada como vivel para a implementao de projetos abrangentes para a obteno de uma iluminao domstica e pblica ptima.

Palavras-chave: garrafa PET; Conservao de energia; Ecologia; Energia renovvel; Iluminao solar

 

Introduccin

Las nuevas tendencias mundiales en el mbito de la conservacin ambiental, apuntan a la sensibilizacin del medio social, y por lo tanto, insta a la ingeniera en la innovacin y aplicacin de sistemas tecnolgicos que involucren procesos de produccin de energa eficientes y en armona con el entorno, que adems estn en consonancia con el reciclaje, como una opcin ms para promover la mitigacin de desechos slidos en los que sobresalen los derivados del papel, metales como hierro, aluminio, cobre y bronce, as como plsticos a base de PET, siglas correspondiente al poli-etilentereftalato (Couret, 2015) [1].

En las ltimas dcadas, el PET tipo envase o botella, es uno de los materiales plsticos de ms amplia demanda de consumo, ms que todo en rubros comerciales que ofertan productos de bebidas, otros comestibles, limpieza, higiene y salud, entre otros, en consecuencia de lo econmico de su procura por parte del demandante, y los bajos costos de fabricacin y aplicacin tecnolgica que debe emplear el productor, por lo que su masiva utilizacin junto a otros materiales polmeros en las empresas y en el rea domstica, han tenido un fuerte impacto en la contaminacin ambiental por desechos plsticos, por su poca capacidad de biodegradabilidad, conduciendo a fenmenos que menoscaban el medio ambiente, y ante esto se ha revertido su forma de uso con su reciclaje . (Mansilla et. al, 2009) [2].

Lo sealado se ha considerado, por cuanto el crecimiento de la industria y la tecnologa cuyas actividades de produccin manipulan este tipo de materiales ha tenido una importante repercusin, que si bien ha generado ventajas a la sociedad, tambin ha ocasionado efectos negativos e irreversibles en el planeta, resultando necesario gestionar el pensamiento tico ambiental y as fortalecer los valores de la ingeniera que ha bien toma el control de los procesos industriales, para que consideren la aplicacin alternativas tecnolgicas limpias y renovables, que se asimilen al menoscabo del hbitat en se vive. (Duart, 2007) [3].

Sin embargo, son amplios los sistemas de produccin empresarial que demandan un gran abastecimiento de energa, sin contar la proporcin que corresponde a la sociedad postmoderna para satisfacer sus necesidades bsicas y mantener una buena calidad de vida, lo cual se ha convertido en un serio problema que ha inspirado ante innovaciones la reutilizacin de desechos tipo PET en pro de la ecoeficiencia energtica y as aminorar la dependencia al uso de la energa elctrica proporcionada por medios convencionales (mecnicos) o primitivos (gas, kerosene, velas, entre otros), generadores de Dixido de carbono (CO2), (Heredia, 2011) [4].

Lo expuesto lo sustenta la Administracin de Informacin Energtica de EE. UU., quien ha realizado estudios donde ha proyectado que entre 2004 y 2030, la tasa de crecimiento anual promedio del consumo mundial de energa primaria es del 1,8%, mientras que en los pases menos desarrollados se estipula que el incremento del consumo de energa sea ms alto (3,0%), por causa de la demanda potencial que representa la mejora potencial en el desempeo de las actividades econmicas, y la baja tendencia al desarrollo de energas limpias basadas en la sostenibilidad y desarrollo endgeno (Rico et. al, 2008) [5].

Bajo ese precepto, Jean & Jessica (2016) [6], resalta que el uso de energa renovable ayudar en el desarrollo sostenible, debido a que su uso como modelo energtico sacia las necesidades actuales sin arriesgar la suficiencia para las generaciones futuras , 2016); adems el uso de este beneficiar a las poblaciones de extrema pobreza y a su vez al medio ambiente (Couret, 2015) [1]. No en vano, datos del Banco Mundial, destacan que en el mundo existen acerca de 1.000 millones de habitantes que no tienen acceso a la electricidad, dado a limitaciones econmicas y ubicacin geogrfica, as como por la poca capacidad de generacin, provisin o instalacin (Garca et. al, 2020) [7].

Es as, que promovido por este contexto, para el ao 2002 en Brasil un ingeniero mecnico llamado Alfredo Moser gestion acciones para innovar en la solucin de este panorama de escasez de energa elctrica, primeramente para proporcionar luz en su taller de trabajo, y luego esto sirviera como experiencia exitosa para iluminar en el da a los hogares de su entorno local, por lo cual invent una bombilla solar aprovechando el fenmeno de la refraccin de la luz del sol con el agua, almacenada en una botella plstica transparente que reutiliz (Garca et. al, 2020) [7].

Luego, en el ao 2005 el Instituto Tecnolgico de Massachusetts (MIT) se interes en la idea de este inventor, tomando el caso Illac Daz quien ya vena trabajando en materia de planeacin urbana, y en funcin de darle un agregado a su tarea de gestin social implement el mtodo ilustrado por Moser mediante su fundacin MyShelter, en su pas de procedencia, Filipinas; siendo para el ao 2011, cuando ese organismo sin fines de lucro cre el proyecto Un Litro de Luz (ULL), teniendo en cuenta que aproximadamente un cuarto de su poblacin vive en condiciones de extrema pobreza en viviendas que carecen de cableado o ventanales que dejen filtrar los rayos del sol (Garca et. al, 2020) [7].

El mtodo de Un litro de Luz, cuyos elementos de elaboracin de la fuente de iluminacin estn a la mano en el mbito domstico, puede ser aplicado por cualquier persona dado a la sencillez de su procedimiento. Este se puede desarrollar tan solo con ubicar una botella plstica ya usada proveniente de una bebida gaseosa o agua mineral, y agregrsele agua y cloro (para evitar el desarrollo de hongos y algas), as como un pedazo de superficie de fijacin previa a base de zinc, aluminio o loza, para insertar y pegar la botella a travs del orificio que se haga tanto en la sobre lamina de prefijacin, como finalmente en el propio techo donde es totalmente fijada la fuente de luz que a travs del lquido refracta los rayos solares durante el da con la misma capacidad de un bombillo de 50 vatios aproximadamente, con una vida til libre de mantenimiento de 10 aos (Olivera, 2016) [8].

De acuerdo a Garca et. al, (2020) [7], una de las ventajas ms importante de este tipo de alternativa de iluminacin es que no genera costo de mantenimiento, y por lo tanto ha sido bien un mtodo de energa renovable bien aceptado y formalmente desarrollado en ocho (08) naciones a saber: Argentina, Brasil, Colombia, Ecuador, Tanzania, India, Banglads y Filipinas donde se estima que se acerca a las 250 mil personas que disfrutan de esta solucin en sus hogares y comercios.

En el Per, Garca (2019) [9] destaca que el desarrollo urbano en zonas periurbanas ha engrosado el consumo de energa elctrica, sin embargo, debido a que estas son poblaciones infrmales en muchas de ellas no tienen acceso a servicios bsicos como desage, luz, entre otros; por lo que el crecimiento poblacional y la produccin de energa elctrica tienen una relacin negativa, sin embargo el autor menciona que en un futuro estas divergencias propiciadas por la escasez han sido positivas, porque ha promovido la alineacin de alternativas de energa renovables.

Por otro lado, en Per diariamente se procesan alrededor de 18.000 toneladas/da de basura, donde los desechos cercanos a materiales reciclables representan ms del 25% los residuos domsticos y comerciales, y el PET especficamente, representa el 1,87% del total. Esto significa que se puede producir una media de 64.500 toneladas de PET al ao (Olivera, 2016) [8]. Los envases de plstico de PET por las caractersticas que presentan no son un riesgo ambiental, pero debido a su volumen y el tiempo requerido para la biodegradacin (1000 aos) pueden afectar al agua y al suelo (Cristian et. al, 2003) [10].

Teniendo en cuenta el crecimiento urbano descontrolado que se da hoy en la actualidad, a su vez el incremento de consumo de energa elctrica, y por ende la emisin de gases de efecto invernadero (GEI) que esta ltima provoca, adems la calidad de vida que se les ofrece a los habitantes, es necesario implementar estrategias ecolgicas alternativas para reducir el consumo de este tipo de energa convencional, que afecta al medio ambiente. Por tanto, en esta investigacin se estudi el uso de una tecnologa a escala piloto (se utilizar PET reciclado y energa renovable), cuyo propsito es reducir el consumo elctrico, y de esta manera promover la conservacin ambiental y sostenibilidad del entorno.

Para el desarrollo de la investigacin se realiz la iimplementacin de las bombillas solares de botellas tipo PET (Por el mtodo ULL), la instalacin de un panel solar de las bombillas nocturnas de botellas tipo PET (Por el mtodo ULL), posteriormente se hizo una ccomparacin del consumo de energa elctrica pre y post instalacin de la tecnologa, para finalmente evaluar la eficiencia de la estrategia de solucin aplicada como alternativa ecolgica en cuanto a conservacin energtica.

 

Mtodos

El presente trabajo es una investigacin cuasi experimental, descriptiva y aplicada, para el desarrollo de la estructura se utiliz los procedimientos expuestos en el proyecto Un Litro de Luz (World Habitad Awards, 2020) [11]:

Elaboracin de la Bombilla Solar (Mtodo Litro de Luz)

a.       Obtencin de Materiales: los materiales, en este caso de estudio, requiere de dos (02) botellas transparentes (2 litros y 1 litro), un panel solar de 250 voltios, silicona, dos tejas de Zinc, (0,30 m x 0.30), un pliego de lija fina 280, marcadores y finalmente el llenado de la botella con agua y cloro.

b.      Demarcacin y corte de la lmina: para comenzar a elaborar la bombilla solar se tom la lmina de zinc y se comenz a trazar una circunferencia del mismo dimetro de la botella a utilizar, luego se marc otra circunferencia interna a la anterior, ms pequea de 1 cm. Seguidamente se cort en forma circular en medio de la lmina.


Figura 1: Demarcacin y corte de circunferencia central en lmina

 

Posteriormente, y desde el centro del crculo interior, se hicieron cortes transversales y adentados de 1 cm con una tijera de cortar metal, formando pestaas al levantar cada diente, con la finalidad de que sirva como soporte de la botella.


Figura 2: Cortes transversales de la circunferencia para adentarla

 

c.       Limpieza y Lijado de la botella: para construir el litro de luz se debe limpiar y lijar las botellas, de modo que al momento de poner la lmina de zinc se adhiera fcilmente.

 

Solar-Water-Bulb5

Figura 3: Lijado de la botella

 

d.      Ensamblaje del litro de luz: en este paso la botella se prepar con mucho cuidado de no daar su cuerpo, y se introdujo por el agujero de la lmina hasta la tercera parte superior de la misma, y despus se adhirieron a ella los dientes cortados en la lmina.


Figura 4: Ubicacin y pre-fijacin de la botella a la lmina con el dentado

 

Posteriormente se aplic el pegamento alrededor de la lmina y la botella en la parte superior e inferior de la lmina de zinc y luego se dej secar bien.


Figura 5: Fijacin de la botella a lmina con pegamento

 

e.       Ubicacin y llenado de la bombilla solar: seguidamente se eligi el lugar donde se requera la fuente de luz en la casa. Una vez elegida la zona, se verific que estuviera seca la botella y se procedi a llenarla con agua limpia, y luego se le agreg 10 ml de cloro (2 tapas). Se cerr el reservorio, y se sell la tapa con pegamento.


Figura 6: Llenado de la botella con agua y cloro

 

f.       Instalacin de la bombilla de luz: para la instalacin de la bombilla, en el lugar identificado se realiz un agujero en la teja del techo con el mismo dimetro de la botella, seguidamente se insert en el agujero la botella ya pegada a la lmina, luego se empalmaron y ajustaron con tornillos las lmina de preparacin con la lmina del techo, y finalmente se sello con pegamento todos los bordes de la primera.


Figura 7: Fijacin de la botella al techo de la casa

 

Una vez instalada la botella con agua y cloro en el techo, los rayos del sol penetraron por la misma, y por refraccin se obtuvo en la parte interna una iluminacin que irradiaba a 360 el saln.

 

Elaboracin de la Bombilla nocturna con Panel Solar

Para la elaboracin de la bombilla nocturna, se aplic el mismo procedimiento anterior, con la diferencia que adems se realiz lo siguiente:

g.      Insercin del bombillo tipo LED: esto se realiz dentro de la botella con agua, en el cual queda colgando a lo largo de la misma, unido al circuito electrnico de carga que se encofr en una lata vaca de atn (usada como base), y que es activado mediante una batera de 3 voltios.


Figura 8: Instalacin bombilla nocturna con panel solar

 

h.      Instalacin del panel solar: finalmente se instal arriba de la lata donde est encofrado el circuito de carga, el panel solar, al cual se conect para generar energa elctrica para el bombillo LED implementado dentro de la botella, con la finalidad de iluminar de noche cuando no hay luz del sol (Duarte, 2020) [12].

El panel solar es un cargador, contentivo de diminutas celdas cargadas con silicio, orientadas a la recepcin de la energa solar para ser excitada, y ante esto conducir electrones que se desplacen en todos los espacios que ocupen cada celda, para finalmente producir la corriente elctrica que nutre el circuito de la fuente de iluminacin (batera), para activar el encendido del bombillo l LED introducido en la botella (Duarte, 2020) [12].

 

Diseo Muestral

Poblacin: Asociacin La Rinconada de Santa Mara San Juan de Lurigancho, Lima Per (600 viviendas).

Muestra: 1 vivienda de la Asociacin La Rinconada de Santa Mara San Juan de Lurigancho, Lima Per.

 

Tcnicas de Recoleccin de Datos

Se utilizaron los mtodos complementarios de recopilacin de datos tales como: observacin participante utilizando como instrumento una matriz de registro Kw/mes; entrevistas informales y anlisis de contenido documental.

 

Procedimiento de uso de la Matriz de Registro Kilovatio por Mes

Los datos fueron recolectados a travs del Vatihormetro (monofsico 2 hilos, 220v, 1600imp/kWh), es un dispositivo que mide la energa elctrica consumida por un circuito o electricidad y este es su objetivo especfico. Suelen estar calibrados en unidades de facturacin, siendo las ms habituales los kilovatios hora [kWh] (Cuzco et. al, 2016) [13].

Los datos se recolectaron a partir del mes de octubre hasta diciembre del ao 2020 sin instalar la tecnologa; y desde enero hasta marzo del ao 2021 ya instalada la alternativa de iluminacin ecolgica, donde los datos se recopilaron de forma semanal, es decir, el da domingo de cada semana.

 

Resultados

Los resultados inherentes a los objetivos planteados en la investigacin, responden al estudio previo de consumo de energa elctrica antes de la puesta en marcha de la alternativa ecolgica de iluminacin solar para el da y de iluminacin nocturna con panel solar a travs del mtodo Un Litro de Luz, donde se realiz:

a.       La implementacin de dos (02) lmparas diurnas de iluminacin solar en una vivienda del sector periurbano La Rinconada Santa Mara, San Juan de Lurigancho, con limitaciones de servicios bsicos como agua, desage y luz, siendo esta ltima proporcionada de manera racional por una asociacin, y no directamente de ENEL.

b.      La instalacin de una (01) lmpara nocturna de iluminacin con bombillo LED, activada con un panel solar para la misma vivienda, para un total de la colocacin de tres (03) lmparas ecolgicas en el hogar de estudio.

En la tabla 1, se muestran los datos previos de consumo de electricidad antes de la implementacin de las tres (03) bombillas de botellas PET e instalacin del panel solar:

 

Tabla 1: Promedio semanal y mensual del consumo de energa elctrica antes de la implementacin de la alternativa ecolgica de iluminacin medido con el Vatihormetro. 2020

Mes

Semana

Da

Consumo promedio semanal (Kw)

Consumo promedio Mensual (Kw)

Oct

1

Domingo 04

1.310,43

1.322,91

2

Domingo 11

1.318,76

3

Domingo 18

1.327,45

4

Domingo 25

1.334,98

Nov

1

Domingo 01

1.351,12

1.361,01

2

Domingo 08

1.358,01

3

Domingo 15

1.363,78

4

Domingo 22

1.371,14

Dic

1

Domingo 06

1.384,32

1.394,17

2

Domingo 13

1.390,67

3

Domingo 20

1.398,23

4

Domingo 27

1.403,47

Promedio total del periodo en estudio

1.359,36

 

De acuerdo al registro de datos anterior, el consumo promedio semanal de energa elctrica muestra una tendencia similar entre una semana y otra, igualmente entre un mes y otro, percibindose una magnitud entre 1.310,43 Kw y 1.403,47 Kw, comportndose siempre de forma creciente el desempeo de uso energtico entre periodos de medicin ya sealados.

Tales consumos responden a la utilizacin de varios equipos elctricos y electrnicos, como son: tres (03) bombillas elctricas convencionales de 60 watios, un (01) refrigerador, y un (01) televisor de 21 pulgadas y carga de tres (03) equipos de telefona celular.

Sin embargo, su variabilidad incremental se fundamenta, en que la asociacin peridicamente extiende el rango de racionamiento a favor del consumidor, como alternativa de brindarle un mejor servicio elctrico, y por supuesto, concebir mayores ingresos por el mismo, adaptando poco a poco a los clientes a los incrementos de pago en la factura, que cada vez son ms altos.

En la tabla 2 se presentan los datos posteriores de consumo elctrico despus de la implementacin de la estrategia de solucin con iluminacin solar como alternativa de uso de energa renovable.

 

Tabla 2: Promedio semanal y mensual del consumo de energa elctrica despus de la implementacin de la alternativa ecolgica de iluminacin medido con el Vatihormetro. 2021

Mes

Semana

Da

Consumo promedio semanal (Kw)

Consumo promedio Mensual (Kw)

Ene

1

Domingo

503,24

539,17

2

Domingo

526,45

3

Domingo

554,57

4

Domingo

572,43

Feb

1

Domingo

597,92

617,96

2

Domingo

608,34

3

Domingo

627,24

4

Domingo

638,34

Mar

1

Domingo

663,21

681,19

2

Domingo

676,35

3

Domingo

688,45

4

Domingo

696,75

Promedio total del periodo en estudio

612,77

 

Segn los datos expuestos, el promedio de consumo de energa elctrica semanal se comport de manera similar entre semanas, y entre los meses enero a marzo, tal como sucedi en el ao 2020; registrndose un volumen de gasto energtico entre 503,24 Kw y 696,75 Kw, un incremento de consumo elctrico consecutivo entre los periodos de medicin ejecutados.

En este caso, los consumos se deben al uso de un (01) equipos elctrico (refrigerador) y cuatro (04) equipos electrnicos (televisor de 21 pulgadas y celulares). Por este periodo se suspendi el uso de las bombillas elctricas instaladas.

Igualmente, la variabilidad incremental de la cantidad de Kw consumidos entre una semana y otra se debe a que la asociacin peridicamente otorga ms rango se us de energa elctrica al consumidor, por motivos ya expresados anteriormente.

No obstante, al comparar el consumo de energa elctrica antes (ao 2020) de la puesta en marcha de la alternativa ecolgica y despus (ao 2021) de la aplicacin de la misma como estrategia de solucin ante la conservacin energtica, se percibe una gran diferencia de consumo elctrico entre ambos periodos en estudio.

Tal apreciacin se puede visualizar ms detalladamente en la tabla 3 que se muestra a continuacin.

 

Tabla 3: Matriz comparativa de consumo elctrico promedio mensual de periodos en estudio. 2020 y 2021

Mes

Consumo Elctrico Promedio ao 2020 (Kw)

Consumo Elctrico Promedio ao 2021 (Kw)

Diferencia absoluta consumo elctrico entre periodos (Kw)

Diferencia porcentual consumo elctrico entre periodos (%)

1

1.322,91

539,17

783,74

59%

2

1.361,01

617,96

743,05

55%

3

1.394,17

681,19

712,98

51%

Total

1.359,36

612,77

746,59

55%

Total Consumo ambos periodos

1.972,13

 

Se puede percibir, en la matriz alusiva a la comparacin de periodos antes y despus de la puesta en marcha de alternativa ecolgica de iluminacin solar, que el consumo promedio de energa elctrica baj significativamente sobre un 55% por ciento, es decir, ms de la mitad de lo que se gastaba antes de la implementacin de las estrategias de conservacin energtica a partir de la reutilizacin de botellas PET para elaborar las lmparas y su respectiva instalacin y uso, alcanzando para el primer mes un margen mximo de diferencia de 59%.

En tanto, en la figura 9 se puede observar ms claramente las brechas de consumo elctrico promedio total en contraposicin del ahorro energtico percibido por una sola vivienda.

 

 


Figura 9: Diferencia porcentual de consumo energtico antes y despus de la implementacin de la alternativa ecolgica

 

Se deslinda de la figura anterior, que a partir de la alternativa ecolgica implementada solo se consumi un 45 por ciento del consumo total registrado en los dos periodos en estudio (aos 2020 y 2021), lo que arroja una ventaja perceptiva de 55 por ciento con respecto al contexto cuando slo se utilizaba energa elctrica en la vivienda, lo que se traduce en esa misma proporcin en el ahorro energtico, de costos y montos de factura, as como de emisin de CO2 a la atmosfera que fortalecen el crecimiento de gases de efecto invernadero (GEI).

As, al proyectarse la implementacin de esta alternativa ecolgica para 600 viviendas en el sector, actualmente ocupadas por 176 habitantes aproximadamente se podra conseguir en tan solo un trimestre del ao el siguiente ahorro energtico por uso de energa renovable.

 

Tabla 4: Proyeccin de ahorro energtico estimado al aplicarse la alternativa ecolgica de iluminacin solar

Cantidad de viviendas proyectadas

Diferencia absoluta consumo elctrico mensual entre periodos de una vivienda (Kw)

Total ahorro de energa elctrica por mes de 600 viviendas (Kw)

600

783,74

470.244,00

600

743,05

445.830,00

600

712,98

427.788,00

Total Ahorro energtico

2.239,77

1.343.862,00

 

Segn lo que se percibe en la tabla 4, al implementarse las bombillas con botellas PET como alternativa ecolgica, existe una gran posibilidad de ahorro energtico para la conservacin energtica y que para una sola vvienda en tres meses seria 2.239,77 Kw (8,88 kwh por lmpara), que a nivel general, es decir las 600 viviendas de la comunidad estudiada, se transforma en 1.343.862,00 Kwh, lo cual va ms all de las ganancias tangibles, al ahorrar costos de produccin y de dinero a los usuarios, sino al hecho propio de impacto en el medio ambiente.

Esto se corrobora, al plantearse un anlisis sobre la cantidad estimada de emisin de CO2, considerando el valor terico utilizado por organismos internacionales como la Comisin Interdepartemental del Cambio Climtico (CICC, 2011) [14], cuyos estndares manejan para ello, un factor de emisin de CO2, denominado mix elctrico que es equivalente a 181 gramos de CO2/kwh.

En todo caso, segn la CICC para calcular las emisiones asociadas al consumo elctrico que se relaciona con la red nacional, debe aplicarse el mencionado factor de emisin de CO2 atribuible al suministro elctrico.

Al tomarse en cuenta dicho factor, se puede decir que por cada lmpara se dejar de producir:

181 g de CO2/Kwh x 8,88 Kwk =

1.608,72 g de CO2 ;

o bien 1,6 Kg CO2 anual.

Entonces, conociendo que el volumen de consumo energtico ahorrado por las 600 viviendas en de 1.343.862,00 Kwh, donde se aplica adems alternativas para disminuir el consumo ya antes especificado (usan equipos de bajo consumo, bombillos ahorradores, entre otros), lo que representa un ahorro elctrico de 8% (0,08), la disminucin de emisiones resultante de ello sera:

1.343.862,00 Kwh x 0,08 = 107.508,96

1.343.862,00 Kwh + 107.508,96 = 1.451.370,96 Kwh

Una vez estimada el ahorro total, quedo calcular el producto que se genera al relacionar dicho ahorro con el mix elctrico, es decir:

181 g de CO2/Kwh x 1.451.370,96 Kwh =

47.548.364.020,56 g de CO2 =

47.548.364,02 Kg de CO2 =

47.548,36 Toneladas de CO2

Esto quiere decir, que tericamente se estara dejando de emitir 47.548,36 Toneladas de CO2 al medio ambiente, en un lapso de tres (03) meses, lo que en un ao sera equivalente a:

 

47.548,36 Toneladas de CO2 x 4 =

190.193,45 Toneladas de CO2

Tal como se pudo demostrar, se percibe una disminucin importante del volumen de CO2 asociado a la emisin de gases de efecto invernadero, a favor de 190.193,45 Toneladas que dejando de entrar a la atmosfera, constituyendo este contexto un aporte para la conservacin energtica, que beneficia al entorno social, y disminuye el impacto ambiental ante el uso de energa renovable, para evitar:

         Enfermedades respiratorias en los habitantes de la localidad.

         Incremento del problema del calentamiento global en consonancia con el cambio climtico.

         Disminucin del efecto de menoscabo de la capa de ozono (Gonzlez, 2015) [15].

Otros impactos positivos que genera el uso de esta fuente de energa renovable es el corto tiempo de su instalacin, su bajo costo, su nulo mantenimiento, la seguridad de manipulacin ya que funciona automticamente, sin necesidad de conectarlos a un interruptor; adems, de que se descarta posibilidad alguna de que se presenten dificultades por cortes elctricos (Gonzlez, 2015) [15].

Tambin es de considerar el hecho de que este tipo de lmpara no se calienta, aminorando las temperaturas internas de su lugar de ubicacin, en comparacin con los bombillos elctricos que si generan calefaccin dentro de un local.

A grosso modo, la alternativa ecolgica implementada convoca al ahorro energtico en la generacin de energa elctrica dado que recicla residuos contaminantes como los materiales a base de PET que van directamente medio ambiente, provocando daos al mismo de diferentes ndoles.

         Es importante resaltar, que ante la reutilizacin de desechos, se evita:

         Contaminacin del agua y del suelo.

         Desarrollo socioeconmico para la sostenibilidad local.

         Ahorro en la gestin de insumos materiales para la innovacin y creacin de productos como son las lmparas solares.

Finalmente, alternativas como estas, promueven la integracin social de la comunidad al hacerse sus habitantes partcipes en el emprendimiento de autogestin, que a fines comunes, genera un beneficio para la mejora de su calidad de vida, en cuanto a la disposicin de iluminacin para poder alumbrar permanentemente su vivienda y facilitar hacer sus quehaceres, a partir de energa limpia y econmica, donde este ltimo aspecto se ver reflejado en su factura de pago.

Discusin

Al implementar las bombillas solares diurnas elaboradas con botellas PET, fue conveniente acondicionarlas para su insercin en la lmina de zinc previamente perforada, para despus de su ubicacin en el agujero realizado ajustarlo al mismo con pegamento, y posterior a ello empotrarlos al techo con la fijacin de la lmina de Zinc auxiliar. Esto coincide con el mtodo aplicado por Duarte (2020) [12], quien us un procedimiento metdico y sistemtico en su investigacin, en el cual detall los materiales a utilizar para elaborar la bombilla de luz con la botella PET, as como el proceso para limpiarla, para perforar la lmina y acondicionar el agujero para insertar la botella, pegarla y sellarla, y agregarle el lquido de agua y cloro. Posteriormente para implementarla en el propio techo. Una vez dado estos pasos, se instal en otra botella un bombillo LED, se le instal un circuito para ser conectado al panel solar que iba a proveer a lmpara de energa en las noches.

Jean et. al, (2016) [6], seala que en este tipo de proyectos de iluminacin solar la mayor ventaja se aprecia en que la obtencin de los materiales se maneja fcilmente, dado que las botellas de plstico reutilizadas, y no requieren recursos adicionales para la fabricacin. Las botellas de poli-etilentereftalato en cualquiera de sus versiones de 1,5 a 2 litros desechadas son las protagonistas del proceso, y lo mejor es el hecho de reutilizacin para aplicarlo a este sistema de iluminacin solar, a la vez que se contribuye con la disminucin del problema de contaminacin por desechos slidos.

Asimismo, Cuzco (2016) [13], expresa que la instalacin de paneles solares juega un gran papel como fuente de energa fotovoltaica, y que es muy interesante por su forma de emitir energa limpia y renovable, de manera directa e impecable, por lo que este mtodo de produccin energtica se manifiesta como una de las mejores opciones para generar electricidad, sin contar las innumerables ventajas que conlleva su uso, tales como ahorro de dinero, de recursos de instalacin, accesibilidad y disponibilidad.

Por su parte, Olivera (2016) [8], comenta que se disminuir el volumen de inconvenientes y accidentes que normalmente se presentan cuando se manipulan bombillos anclados a circuitos y conexiones elctricas, es decir, se reducirn los riesgos y peligros por manipulacin elctrica a nivel domstico, que es una de las mayores causas de accidentes en el hogar y comercios; adems que se le dar uso a los desechos que de una forma u otra tambin causan los principales problemas de obstruccin en alcantarillados y desages de aguas residuales..

De acuerdo a los resultados obtenidos antes y despus de implementada la iluminacin solar como alternativa de ecolgica para la conservacin energtica se pudo comprobar que un ahorro energtico de 69%, lo que se traduce en esa misma proporcin en el ahorro de costos para el consumidor, y en la emisin de CO2 como gases de efecto invernadero. Al respecto, Couret (2015) [1], afirma que las fuentes de iluminacin alimentadas con energa solar son una solucin viable a los inconvenientes por carencia de luz en zonas donde hay limitaciones para tener acceso a la electricidad, y sobre todo donde hay poblaciones de bajos estratos, y resalta la pobreza, ya que son de gran ayuda para reducir los costos de adquisicin e instalacin.

Con la ejecucin masiva de lmparas solares con botellas PET en la comunidad en estudio, se espera una reduccin aproximada de 190.193,45 Toneladas al ao de emisin de CO2, as como de 1,6 Kg de CO2 anual por cada bombilla instalada. Duarte (2020) [12], destaca que la alternativa propuesta basada en el proyecto Un Litro de Luz, conduce a un propsito con cero emisiones de carbono con respecto a la utilizacin y disposicin de la iluminacin elctrica o de combustin de hidrocarburos como son las lmparas de kerosene y gas.

 

Conclusiones

Teniendo en cuenta los resultados se puede decir que la investigacin si cumple con el objetivo, ya que con la implementacin de la bombilla solar como alternativa ecolgica se comprob un ahorro energtico de 55% y con esta se espera reducir aproximadamente 190.193,45 toneladas de emisin de CO2, Asimismo, teniendo presente el principio de conservacin energtica; en cuanto al ahorro de energa elctrica y emisiones de gases de efecto invernadero que puede obtenerse a partir de la reduccin del consumo elctrico, proporcionando confort y la calidad de vida a poblaciones de bajos recursos econmicos con la implementacin de la bombilla solar como alternativa ecolgica, se observ, que los dispositivos de iluminacin implementados e instalados brindaron un alto rendimiento lumnico sin empleo de electricidad, y el que dependa de la energa elctrica, con el panel solar se pudo suplir su carga con un elevado nivel de eficacia al funcionar por 10 horas. Este contexto, ubica la estrategia aplicada como viable para la puesta en marcha de proyectos de amplio alcance para la obtencin de alumbrado ptimo de tipo domstico y pblico.

As, ante la escasez del suministro elctrico en poblaciones de extrema pobreza donde adems tienen limitantes para pagar altas tarifas por consumo elctrico, resulta conveniente fortalecer estrategias de uso de energas renovables proporcionadas por la luz solar, ya que evita altos niveles de contaminacin por CO2, que es la principal contradiccin ante la conservacin energtica.

Es recomendable pues, considerar esta propuesta como alternativa ecolgica y desarrollo sostenible en comunidades de bajos recursos, ya que con cada lmpara de luz de da ahorra 1,6 kilos anuales de emisiones de carbono, que comparativamente con una lmpara de kerosene que emite 20 veces ms carbono negro, que es un agente de absorcin de luz solar muy potente, mucho ms que el dixido de carbono (Gonzlez, 2015) [15].

 

Referencias

1.         Couret, D. G. (2015). Las energas renovables al servicio de la humanidad Renewable Energies in the service of mankind. Arquitectura y Urbanismo, XXXVI (1), 9398. Retrieved from http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1815-58982015000100008.

2.         Mansilla, L. y Ruiz, M. (2009). Reciclaje de botellas de PET para obtener fibra de polister. Ingeniera Industrial, nm. 27, 2009, pp. 123-137. Universidad de Lima, Lima, Per. https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=337428493008.

3.         Duart Belloque, V. (2007). Eficiencia y ahorro energtico: contribucin del sector de las tecnologas de la informacin. 1(13), 116126.

4.         Heredia, H. (2011). El Cambio Climtico Y Los Determinantes Sociales De La Salud Desde La Perspectiva De La Equidad. Comunidad y Salud, 9(2), 5865.

5.         Rico, R., & Hidalgo, G. (2008). El futuro de los energticos en la globalizacin. Anlisis Econmico, XXIII (54), 305327.

6.         Jean, P., & Jessica, L. (2016). Energas Renovables y medio ambiente su regulacin juridica en Ecuador. Revista Cientfica Universidad y Sociedad, 8, 150.

7.         Garca, J, y Garca, G. (2020). Implementation of a lighting system with solar panels in a Pereira neighborhood as part of an ABP classroom Project. Avances y perspectivas de la ingeniera. (pp.23-33). Colombia ISBN: 978-958-8859-60-6 ed: Universidad Libre Colombia , v. , p.23 - 33 1 , 2020.

8.         Olivera, F. A. (2016). Diseo de una red de Recoleccin de botellas PET en Lima. 2. Retrieved from http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/20.500.12404/7599.

9.         Garcia, G. (2019). Evaluacin de los determinantes de prdida de bosques, crecimiento urbano, demanda elctrica y produccin de energa elctrica en el Per, periodo 2000-2016. Tesis de Grado Doctoral no publicada. Gestin Ambiental Empresarial. Universidad San Ignacio de Loyola. Per.

10.     Cristan, A., Ize, I., & Gavilan, A. (2003). La situacin de los envases de plstico en Mxico. Gazeta Ecolgica, 69, 6782.

11.     World Habitad Awards (2020). Un Litro de Luz: Iluminando Hogares y Vidas, Una Botella a la Vez. https://world-habitat.org/wp-content/uploads/2016/11/A4-Liter-of-Lite-Report-Oct16-Esp-v2.pdf

12.     Duarte Len, M. P. (2020). Diseo y fabricacin de bombillos Led ecolgicos a partir del reciclado del tereftalato de polietileno (pet). Trabajo de Grado. Universidad Catlica de Colombia. Facultad de Ingeniera. Programa de Ingeniera Industrial. Bogot, Colombia. https://hdl.handle.net/10983/25327.

13.     Cuzco, G., Carabal, J. y Montes, J. (2016). Estudio e implementacin de un sistema de comunicacin para la tele-gestin de medidores elctricos basado en plt. Trabajo de Grado no publicado. Universidad Nacional de Chimborazo. Robamba, Ecuador.

14.     Comisin Interdepartemental del Cambio Climtico (2011). Gua Prctica para el Clculo de Emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI). Versin 2011. Catalua, Espaa: CICC. http://www.caib.es/sacmicrofront/archivopub.do?ctrl=MCRST234ZI97531&id=97531

15.     Gonzlez, R. (2015). Eficiencia energtica por la utilizacin de componentes de conduccin de luz natural en clima clido-hmedo saber. Revista Multidisciplinaria del Consejo de Investigacin de la Universidad de Oriente, vol. 27, nm. pp. 573-585. https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=427744808008

 

 

2020 por los autores. Este artculo es de acceso abierto y distribuido segn los trminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribucin-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0) (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).

Métricas del Artículos

Cargando Métricas.....

Metrics powered by MI WEB PRO

Enlaces de Referencia

  • Por el momento, no existen enlaces de referencia


Copyright (c) 2021 Mariluz Ricse-Molina, Jackson Edgardo Perez-Carpio

URL de la Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.es

Polo de Capacitación, Investigación y Publicación (POCAIP)

Dirección: Ciudadela El Palmar, II Etapa,  Manta - Manabí - Ecuador.

Código Postal: 130801

Teléfonos: 056051775/0991871420

Email: [email protected]

URL: https://www.dominiodelasciencias.com/

DOI: https://doi.org/10.23857/pocaip