Waterpod es un proyecto con sede en Nueva York diseñado para ser un espacio habitable navegable y sostenible, que muestra la importancia crítica del medio ambiente y sirve como modelo para nuevas tecnologías vivas. Actualmente está programado su lanzamiento en Nueva York en mayo de 2009, navegará por el East River, explorará las aguas del puerto de Nueva York y parará en cada uno de los cinco distritos y atracará en varios muelles de Manhattan en el río Hudson. Sin embargo, The Waterpod necesitaba ayuda para desarrollar varios aspectos de su diseño, incluido el procesamiento de agua potable sin ayuda externa. Con este fin, The Waterpod se comunicó con la clase de Ingeniería 215 de CSU Cal Poly Humboldt. Los Dragones que escupe fuego (FBD) son un grupo de estudiantes de la clase de Ingeniería 215 de Cal Poly Humboldt que han desarrollado un sistema para filtrar el agua de lluvia basado en las necesidades del Waterpod. El agua debía ser potable después de desprenderse de los techos y superficies del proyecto Waterpod.
Contenido
Abstracto
El sistema de purificación de agua de lluvia FBD existe para proporcionar agua potable para el Proyecto Waterpod. El Waterpod está diseñado para ser un espacio habitable sostenible y navegable, que muestra la importancia crítica del medio ambiente y sirve como modelo para nuevas tecnologías vivas. El sistema de purificación de agua de lluvia FBD utiliza un filtro de sedimentos, un filtro de carbón activado y un filtro cerámico de 0,5 micrones para ayudar a procesar el agua de manera eficiente a bordo del Waterpod. Además utiliza un sistema First Flush para eliminar una cantidad determinada de agua al comienzo de una lluvia; agua que de otro modo contendría contaminantes y sedimentos.
Planteamiento del problema
El objetivo de este proyecto es diseñar un sistema de filtrado de agua seguro, rentable, duradero y fácil de usar que permitirá al equipo de Waterpod tener una fuente de suministro de agua potable renovable.
Criterios
El Proyecto de Purificación de Agua de Lluvia FBD fue diseñado para intentar cumplir con una serie de criterios. A cada uno de estos criterios se les asignó un número según su importancia, siendo 10 el más alto y uno el más bajo, como se muestra en la siguiente tabla.
| Criterios | Descripción | Peso |
|---|---|---|
| Durabilidad | La capacidad del proyecto para sobrevivir un período de tiempo determinado. El proyecto debería poder sobrevivir los seis meses que estará activo. Por lo tanto, los materiales y componentes deben ser de un material resistente y sólido. | 8 |
| Costo | La cantidad de dinero que se destina al proyecto durante su realización. El costo total del proyecto no superará los $300. El proyecto no se construirá si alguno de los componentes materiales en conjunto excede los $300. | 9 |
| Seguridad | El proyecto no debe amenazar de ninguna manera la seguridad del personal de Waterpod. | 9 |
| Funcionalidad | Los proyectos son fáciles de usar. El proyecto debe ser fácil de usar a diario. Dado que solo lo utilizarán los miembros de la tripulación, no es necesario que el proyecto sea comprensible para todas las edades. | 9 |
| Capacidad de envío | La capacidad del proyecto para ser enviado. Los componentes principales del proyecto deberían poder enviarse a Nueva York a través de una caja proporcionada. | 4 |
| Valor educativo | La capacidad del proyecto para ser informativo. El proyecto debería hacer algún tipo de esfuerzo para ser educativo para el público en general. Debe explicar la mecánica del proyecto. | 5 |
| Calidad del agua | La eficacia del tratamiento del agua. Cualquier agua que salga del proyecto debe ser potable y estar lista para usar en el sitio. | 9 |
| Mantenibilidad | Los proyectos se pueden arreglar cuando sea necesario. El proyecto debe poder limpiarse y repararse fácilmente cuando surja la necesidad. | 8 |
| Estética | Que buena pinta tiene el proyecto. El proyecto no debería parecer demasiado fuera de lugar. | 1 |
Descripción del Proyecto Final
Fig 1: Diseño final.Llave
- 1) Pantalla de escombros
- 2) Válvula de bola
- 3) Primera descarga
- 4) Filtro de sedimentos (25 micras)
- 5) Filtro de carbón activado (5 micras)
Nuestro diseño final tiene dos pasos principales. El primer paso es desviar los primeros 3 galones de lluvia a la primera descarga para desviarlos más hacia el río o para otro uso no especificado. El segundo paso es tomar la lluvia restante y desviarla para filtrarla y consumirla. (Ver figura 1)
El diseño toma agua de lluvia que ya ha sido capturada y la somete a nuestro diseño final para ser filtrada para el consumo de los habitantes del Waterpod. Una vez que el agua de lluvia ha sido captada y desviada a un único lugar, nuestro diseño final puede entrar en vigor. El agua de lluvia pasa inmediatamente por una rejilla de residuos autolimpiante de 30o. El tamaño de la malla del filtro de desechos es de 1/16 de pulgada de ancho. La autolimpieza tiene efecto cuando el agua golpea la rejilla con desechos; el ángulo de la rejilla es lo suficientemente grande como para que la fuerza del agua empuje los desechos hacia abajo y, finalmente, fuera de la rejilla. (Ver Fig. 1, #1) La malla mantiene los grandes pedazos de escombros fuera de nuestro diseño.
Los primeros 3 galones de agua de lluvia fluyen directamente hacia la primera descarga. (Ver Fig. 1, #3) La primera descarga recoge los primeros 3 galones de agua de lluvia porque después de que no ha llovido durante un par de semanas hay más contaminantes en el sistema de captación, como materia fecal, polvo, insectos, y otros sedimentos que contiene el aire y que podrían depositarse en la cuenca. Dentro de la primera descarga hay un flotador de espuma de fibra de vidrio (más o menos con la forma de una pequeña botella de agua). El flotador flota hasta la parte superior del depósito de primera descarga, donde hay una junta tórica en la parte superior. El flotador tiene un tapón de goma en la parte superior para evitar que el agua de la primera descarga regrese al resto del sistema. (Ver Fig. 1, #3) La primera descarga también tiene dos válvulas de bola, una a cada lado. La válvula de bola superior debe cerrar la primera descarga manualmente una vez que se haya llenado (consulte la Fig. 1, n.º 2). Esto se colocó allí para garantizar que el agua del primer lavado no inundara el resto del sistema. La segunda válvula de bola en la parte inferior del sistema está configurada para retener el agua en la primera descarga y luego, después de que la válvula de bola superior esté completamente cerrada, la válvula inferior se puede abrir para liberar el agua de la primera descarga, dejándola lista para la siguiente. caída de lluvia. El agua de la primera descarga puede ser vertida al río o puede utilizarse para otros fines pero de ninguna manera para consumo humano.
Después de que la primera descarga esté llena o cierre el agua, comienza a fluir a través del proceso de filtración. El sistema está diseñado para funcionar con presión alimentada por gravedad. Los primeros dos procesos de filtración ocurren justo antes de que el agua ingrese al primer tanque (ver Fig. 1, #4 y 5). El primer proceso de filtrado es un filtro de sedimentos de 25 micrones que elimina del agua cualquier partícula de más de 25 micrones para ayudar a evitar que el segundo filtro se obstruya (consulte la Fig. 1, n.º 4). El segundo filtro es un filtro de carbón de 5 micras (consulte la Fig. 1, n.° 5). El filtro de carbón está antes del primer tanque porque el agua permanecerá en el tanque por un período prolongado de tiempo y el agua pasará por el El filtro de carbón ayudará a evitar que en el agua estancada crezcan algas o bacterias. El primer tanque está presurizado y bombeará el agua hasta la torre de agua de 12 pies.
Desde la torre de agua, el agua vuelve a ser alimentada por gravedad hasta el último filtro cerámico de 2 micrones que filtra el agua inmediatamente antes de pasar por la faceta donde será consumida como agua potable por los habitantes de la barcaza. El filtro cerámico es el filtro final que limpia los quistes, Cryptosporidium y Giardia y reduce la turbiedad, el olor y el sabor del agua de lluvia consumible final.
Costos
Materiales
| Artículo | # de artículos | Costo ($) |
|---|---|---|
| PVC de 3/4 pulg. x 10 pies | 1 | 2,99 |
| Tapa ABS | 1 | 6.19 |
| Tapa ABS | 1 | 6.19 |
| Tubería ABS | 1 | 5,98 |
| Tubería ABS | 2 | 5,98 |
| Válvula de bola | 1 | 4.79 |
| Arbusto rojo | 2 | 3.58 |
| Filtro cerámico | 1 | 24,99 |
| Pareja | 1 | 0,79 |
| Pareja | 1 | 0,79 |
| Acoplamiento | 1 | 6,99 |
| Adhesivo E6000 | 1 | 6.49 |
| Filtros de hogar | 3 | 39,95 |
| Espuma | 1 | 4.33 |
| Adaptador macho | 6 | 2.94 |
| Barra de metal | 1 | 1.30 |
| Barra de metal | 1 | 1,79 |
| Adaptador MIP | 1 | 0,79 |
| Adaptador de PVC | 2 | 2.16 |
| Válvula de bola de PVC | 1 | 8,99 |
| Tapa de PVC | 1 | 1,49 |
| Codo de PVC | 1 | 1.29 |
| Pegamento para PVC | 1 | 11,99 |
| Tubo de pvc | 1 | 5.49 |
| Tubo de pvc | 1 | 9,99 |
| Camiseta de PVC | 1 | 1,79 |
| Embalaje de goma | 1 | 1.39 |
| Filtros Sedi/Carbón | 4 | 15.49 |
| Envío | 7 | 11,97 |
| Impuesto | 9.33 | |
| Cinta de teflón | 1 | 0,79 |
| TOTAL | $209.01 | |
Mantenimiento
Los filtros de este proyecto deben cambiarse al menos cada seis meses, para mantener la calidad del agua filtrada, además de evitar obstrucciones. En algunos casos, los filtros deben cambiarse antes dependiendo de qué tan sucia esté el agua que se recolecta regularmente. En el caso del escurrimiento de agua de lluvia del Waterpod, el tiempo estimado de reemplazo sigue siendo de seis meses, pero si se usa en una ubicación diferente, este tiempo de reemplazo puede cambiar.
Herramientas
- Perforar
- pegamento e6000
- Cortador de tubos de PVC
- Pegamento para tuberías de PVC de 2 o 3 pasos
- Alicates/llave inglesa (el tamaño variará según el tamaño de tubería deseado)
- Cinta de teflón
Discusión y próximos pasos
El sistema de purificación de agua de lluvia FBD ha cumplido con éxito la mayoría de sus criterios. Específicamente durabilidad, costo, seguridad, funcionalidad, calidad del agua y mantenibilidad. Los filtros de los proyectos se pueden cambiar a diferentes grados de calidad de filtro, según el uso del proyecto. Sin embargo, se recomienda utilizar filtros de al menos la calidad especificada en esta página si el agua se va a utilizar para consumo humano. Además, el tamaño del proyecto se puede cambiar ajustando la longitud de la tubería entre cada sección, lo que hace que el sistema de purificación de agua de lluvia FBD sea versátil.