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TALLER DE RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS
ESTUDIANTES: 1) Christian Armando Loyola Lujan Calificación **:
- Cristian Noe Quispe Mamani
- Anthony Joseph Ramos Vasquez
- Jhasmin Analy Robles Pompa
- Jhojan Alexis Roncal Ávila** CARRERA: FECHA: Clase: Urbanizar con Casas Ecológicas para un bajo Impacto Ambiental Uno de los más grandes problemas del planeta Tierra es el proceso de escasez de los recursos naturales, en gran medida generados por su uso indiscriminado y una alta contaminación, y por otra parte debido a la explosión demográfica. El planeta Tierra está cada vez más urbanizado, sin embargo, las ciudades solo ocupan el 3% de la tierra, consumen el 60% de energía y generan el 75% de las emisiones de carbono (ONU, 2016), lo que representa una alta concentración demográfica y de contaminación ambiental. Este problema es una gran preocupación que demanda a diferentes sectores productivos enfocarse en la sustentabilidad. En este sentido, la asamblea nacional de la ONU adoptó 17 objetivos dentro de su agenda para el 2030, como plan maestro para conseguir un futuro sostenible para todos. Entre las metas del objetivo de desarrollo sostenible 11 sobre ciudades y comunidades sostenibles se plantea para el 2030, está aumentar la urbanización inclusiva y sostenible, reducir el impacto ambiental
negativo y mejorar considerablemente el uso eficiente de los recursos (ONU, 2015). El sector de la construcción es considerado como uno de los más grandes responsables del deterioro del medio ambiente, en este sentido, en el año 2011 el Ministerio del Ambiente del Perú aprobó el Plan de Desarrollo Ambiental 2011-2021 mediante Decreto Supremo N° 004- 2011 - MINAM, además el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento del Perú, en el 2013, aprobó el Reglamento para la Gestión y Manejo de los Residuos Sólidos de las actividades de la construcción y demolición, mediante Decreto Supremo N° 003- 2013 - VIVIENDA y en el 2015 aprobó el Código Técnico de Construcción Sostenible mediante Decreto Supremo N° 015-2015 Vivienda, con la finalidad de minimizar el impacto ambiental por las actividades de construcción y demolición. Una alternativa que contribuye con menguar esta problemática es la construcción de viviendas ecológicas, las cuales representan una alternativa más respetuosa con el medio ambiente y la salud, además de ser sustentable con la sociedad actual y futura. Una casa ecológica consume energías y materias primas renovables, y minimiza la generación de residuos. El Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento del Perú ha iniciado el proyecto “Casa Ecológica”, el cual busca atender las necesidades de vivienda de poblaciones en zonas desérticas de la costa sur y norte del territorio peruano. En este marco ha lanzado un concurso nacional para recabar ideas innovadoras de diseños de casas ecológicas para ser construidas en zonas desérticas de la costa peruana. La propuesta de casa ecológica debe considerar: ser construida sin afectar el medio natural, consumir poca energía, la mayor parte de la energía debe provenir de fuentes renovables, los materiales deben ser de procedencia renovables, bajo consumo de agua y de productos químicos y adecuarse a las características del usuario. A continuación, se establecen las bases del concurso:
- Documentación a Presentar con la Propuesta a. Ficha de inscripción.
1.2. Identifica y describe zona geográfica para implementar el proyecto de urbanizar con casas ecológicas. La Provincia de Tarata se encuentra ubicada en el Departamento de Tacna, en el sur del Perú. Tacna es uno de los 25 departamentos que conforman el país, y su capital es la ciudad de Tacna. La provincia de Tarata es una de las provincias que componen este departamento. Aquí hay algunas características geográficas generales de la zona: Ubicación: Tarata se sitúa en la región sur del Perú, en la frontera con Chile. Limita al norte con la Provincia de Tacna, al este con el Departamento de Moquegua y la Región de Puno, al sur con la Región de Arica y Parinacota de Chile, y al oeste con el océano Pacífico.
Conciencia Ambiental: Los beneficiarios de las casas ecológicas se caracterizan por su conciencia ambiental. Están comprometidos con la protección del medio ambiente y buscan activamente reducir su huella ecológica. Están dispuestos a adoptar prácticas sostenibles en su estilo de vida. Interés en la Sostenibilidad: Tienen un interés genuino en la sostenibilidad a largo plazo. Comprenden la importancia de vivir de manera más autónoma y respetuosa con el entorno, y valoran las soluciones ecológicas en la construcción y operación de sus hogares. Economía Consciente: Los beneficiarios de las casas ecológicas suelen ser conscientes de su economía. Valorarán el ahorro a largo plazo que pueden obtener a través de la eficiencia energética, la gestión eficiente del agua y la reducción de costos operativos relacionados con la vivienda. Salud y Bienestar: Están preocupados por su salud y bienestar, y reconocen los beneficios de vivir en un entorno interior más saludable. Las casas ecológicas suelen estar diseñadas para mejorar la calidad del aire interior y reducir alergenos, lo que es especialmente atractivo para las personas que valoran su salud. Familias y Comunidades: Los beneficiarios de las casas ecológicas pueden ser familias que buscan un lugar seguro y saludable para criar a sus hijos. También pueden ser miembros de comunidades que desean vivir en un entorno que promueva un sentido de comunidad y participación activa en la sostenibilidad.
1.4. Realiza análisis de causalidad para identificar causas y subproblemas del contexto de urbanización con casas ecológicas. El análisis de causalidad es una herramienta útil para identificar las causas subyacentes y los subproblemas relacionados con el contexto de la urbanización con casas ecológicas. Aquí hay un análisis de causalidad que destaca algunas de las posibles causas y subproblemas: Problema Principal: Falta de Urbanización Sostenible con Casas Ecológicas Causa 1: Falta de Conciencia Ambiental y Educación Subproblema 1: Escasa educación ambiental en la comunidad. Subproblema 2: Falta de comprensión sobre los beneficios de las casas ecológicas. Causa 2: Barreras Económicas Subproblema 1: Costo inicial elevado de construcción de casas ecológicas. Subproblema 2: Desconocimiento de fuentes de financiamiento o subsidios disponibles. Causa 3: Normativas y Regulaciones Desfavorables Subproblema 1: Regulaciones locales que no favorecen la construcción ecológica. Subproblema 2: Procesos burocráticos complicados para la aprobación de proyectos sostenibles. Causa 4: Escasez de Recursos y Tecnologías Subproblema 1: Falta de acceso a tecnologías sostenibles. Subproblema 2: Limitada disponibilidad de recursos locales para la construcción ecológica. Causa 5: Resistencia al Cambio Subproblema 1: Resistencia por parte de la comunidad a adoptar nuevas prácticas y tecnologías. Subproblema 2: Falta de ejemplos exitosos y casos de estudio locales.
- Definición del problema (Puntuación máxima 4 puntos, puntuación mínima 3 puntos)
integrados en el techo y las paredes. Esto permitiría a los residentes generar su propia electricidad de manera sostenible y reducir los costos a largo plazo. Reciclaje de Aguas Grises: Implementar un sistema de reciclaje de aguas grises que recolecta y trata el agua utilizada en lavabos, duchas y lavadoras para reutilizarla en la irrigación de jardines y el inodoro, reduciendo así el consumo de agua potable. Diseño Bioclimático: Utilizar un diseño arquitectónico que aproveche al máximo la luz natural y la ventilación cruzada para reducir la dependencia de la iluminación artificial y el aire acondicionado, mejorando la eficiencia energética. Materiales Sostenibles: Utilizar materiales de construcción ecológicos y locales, como adobe, madera certificada o materiales reciclados, para reducir la huella de carbono de la construcción. Monitoreo de Consumo Energético: Integrar un sistema de monitoreo en tiempo real del consumo de energía y agua en la casa, permitiendo a los residentes tomar decisiones informadas sobre su uso y reducir el desperdicio. 3.2. Selecciona y define una idea de diseño para la casa ecológica especificando sus características, funcionalidades y componentes tecnológicos. Características y funcionalidades: El diseño de la casa ecológica se centrará en la integración de un sistema de energía solar avanzado, que consta de paneles solares fotovoltaicos de alta eficiencia ubicados en el techo y las paredes exteriores. Estas características incluirán: Paneles solares transparentes en las ventanas para aprovechar la luz solar sin comprometer la iluminación natural.
Almacenamiento de energía avanzado, como baterías de ion-litio, para almacenar el exceso de energía generada durante el día y utilizarla durante la noche. Un sistema de gestión inteligente que optimiza la distribución de energía y la carga de dispositivos eléctricos para maximizar la eficiencia. Un medidor de energía en tiempo real en el interior de la casa para que los residentes puedan realizar un seguimiento de su consumo y ajustar su comportamiento en consecuencia. 3.3. Establece hipótesis para los atributos de la idea de diseño para la casa ecológica que viabilicen su implementación y responsan a las condiciones del contexto problemático. Eficiencia Energética: Se espera que el sistema de energía solar integrado reduzca significativamente la dependencia de la red eléctrica, disminuyendo los costos energéticos en un 50% y reduciendo las emisiones de carbono asociadas. Costo Inicial: A pesar del costo inicial más alto de instalar el sistema solar, las hipótesis sugieren que los residentes verán un retorno de la inversión en forma de ahorros de energía a largo plazo en aproximadamente 5 años. Impacto Ambiental: Se espera que la reducción de la huella de carbono de la casa contribuya positivamente al medio ambiente y promueva la conciencia ambiental en la comunidad. 3.4. Realiza la priorización de las hipótesis sobre la idea de diseño para la casa ecológica usando una matriz de impacto. Atributo Puntuación (1-5) Peso (1-5) Puntuación Ponderada
Comunicación y Promoción: Promocionar la casa ecológica como un ejemplo de sostenibilidad y conciencia ambiental en la comunidad, compartiendo datos sobre ahorros energéticos y reducción de emisiones.
- Implementación de soluciones (Puntuación máxima 12 puntos, puntuación mínima 9 puntos) 4.1. Elabora la ficha técnica de la idea de diseño para la casa ecológica conteniendo información sobre ubicación, orientación de la vivienda, flujo de ventilación, dispositivos para el ahorro energético (ubicación, tamaño, orientación), materiales, y mantenimiento reducido. La información debe basarse en modelamientos y cálculos matemáticos con el uso del análisis funcional, álgebra vectorial y cálculo infinitesimal y con el soporte de herramientas digitales.
I. Datos del Agente Participante IMPLEMENTACION DE CASAS ECOLOGICAS EN TARATA FICHA TENICA N° Nombre de la Organización EcoViviendas Tarata Tipo de Organización (^) Organización no Gubernamental (ONG) Nombre del Representante (^) Loyola Lujan, Christian Armando Cargo (^) Delegado DNI: (^) 74970241 Teléfonos (^) 912353175 Fecha: (^) 28/10/ II. Información mínima del Proyecto de Inversión propuesto
- Nombre del proyecto Implementación de casas ecológicas en Tarata
- Localización (distrito y zona a los que beneficia). Adjuntar plano simple de ubicación. Coordenadas Geográficas: [Incluye las coordenadas GPS si son relevantes]. Región: Provincia de Tarata, Departamento de Tacna, Perú.
- Problema específico que contribuye a solucionar Uno de los principales problemas es falta de urbanización sostenible con casas ecológicas, por ello se realizará dicho proyecto.
- Objetivo Estratégico del PDLC al cual se articula Este proyecto permite a los ciudadanos del distrito mejorar la calidad de vida con recursos naturales, disminuyendo así los elevados niveles de contaminación por diferentes motivos
- Costo total del proyecto (S/) (estimado referencial) Nuestro proyecto tendrá un costo total de 10 millones de soles
- Financiamiento de estudios de reinversión Para construir las casas ecológicas en Tarata vamos a utilizar diferentes recursos y materiales en el diseño de estas casas, en primer lugar cada casa tendrá un área de 150 m2 y tendrá una estructura de 2 pisos, habrá un total de 48 casas que entraran en todo el terreno , teniendo en cuenta que cada casa esta apto para familias de 4 o 5 personas, además de las áreas verdes, para ello se va a utilizar lo que es el materiales como, paneles , la estructura de la pared, techo, y de más, también necesitaremos la mano de obra que en total nos costara un monto de 10 millones de soles, por todas las casas.
- Ejecución de la inversión La inversión proporciona una visión general de cómo se llevará a cabo el proyecto, desde la metodología de construcción hasta la gestión de riesgos y la coordinación con entidades gubernamentales. Metodología de Construcción: Cronograma de Actividades: Gestión de la Mano de Obra: Suministro de Materiales: Tecnologías Sostenibles: Seguimiento y Control: Coordinación con Entidades Gubernamentales: Presupuesto de Ejecución: Riesgos y Mitigación: Responsabilidades del Equipo de Proyecto:
- Cofinanciamiento Gob. Central (%) 40% Municip. Distrital (%) 20% Mancomunidad (%) 30% Coop Téc./Privado (%) 10%
- Disponibilidad física y legal del área a intervenir (adjuntar documentos y fotografías)
Problema 1: Vectores en 3R a) La casa ecológica tiene un techo cuya orientación en el espacio tridimensional se representa mediante el vector v= 1, 0, 0 donde la primera componente indica la dirección en el eje x, la segunda en el eje y, y la tercera en el eje z. b) Para maximizar la captura de energía solar con paneles solares eficientes, distribuimos uniformemente los paneles en el techo. Supongamos que la distribución está representada por el vector p=px, py, pz. Para maximizar la eficiencia, la suma de las componentes de p debe ser igual a 1: px+py+pz= c) Si la eficiencia de los paneles solares mejora al 90%, la nueva distribución se obtiene multiplicando cada componente de p por 0.9: pmejorada=0.9px0.9py0.9pz Esta nueva distribución optimizada maximizará la captura de energía con los paneles mejorados. Problema de la Ecuación de la Recta Datos:
**- instalación de luces solares a lo largo del camino de entrada en la casa ecológica.
- El inicio del camino está en el punto I (1,2,0) y el final en el punto F(7,8,3). Preguntas:
- Encuentra la ecuación de la recta que representa el camino de entrada.
- Diseña un vector que represente la dirección y distancia óptima entre cada luz para iluminar eficientemente todo el camino. SOLUCION: Para encontrar la ecuación de la recta que representa el camino de entrada, primero necesitas determinar el vector director de la recta. El vector director v se puede obtener restando el punto final del punto inicial: v=F−I=** ⟨ 7−1,8−2,3−0 ⟩ = ⟨ 6,6,3 ⟩ Entonces, el vector director de la recta es ⟨ 6,6,3 ⟩. La ecuación de la recta en forma paramétrica se puede escribir como: r(t)=I + tv Donde r(t) es el vector de posición en función del parámetro t. Sustituyendo los valores conocidos: r(t)= ⟨ 1,2,0 ⟩ +t ⟨ 6,6,3 ⟩ = ⟨ 1+6t,2+6t,3t ⟩ La ecuación de la recta es: x= 1 + 6t
y= 2 + 6t z= 3t Ahora, para diseñar un vector que represente la dirección y distancia óptima entre cada luz para iluminar eficientemente todo el camino, vector director ⟨ 6,6,3 ⟩. Este vector indica la dirección en la que se extiende el camino. Para obtener un vector que represente la dirección y distancia óptima entre cada luz, se puede usar el vector director para obtener un vector unitario u: u=v/|v| = ⟨ 6, 6, 3 ⟩ / ²√6² + 6²+ 3² = ⟨ 6, 6, 3 ⟩ /²√ =2/3 , 2/3, 1/ Análisis funcional Radiación Solar Diaria Promedio: Primero, necesitamos obtener la radiación solar diaria promedio en la ubicación de la casa ecológica. Supongamos que es de 5 kWh/m² por día. Este valor puede variar según la región y la época del año. Área de Paneles Solares: hay 50 m² de paneles solares instalados en la casa ecológica. Días en un Año: Usaremos 365 días en un año. Calcular la generación anual de energía solar: Generación anual = Capacidad de los paneles x Área de los paneles x Radiación solar diaria promedio x Días en un año Generación anual = 8 kWh/día x 50 m² x 5 kWh/m²/día x 365 días/año Generación anual ≈ 730,000 kWh/año Según este análisis funcional, se espera que los paneles solares generen aproximadamente 730,000 kilovatios-hora (kWh) de electricidad al año en condiciones ideales. Algebra vectorial
