Automatización del sistema de recolección y reciclaje de basura en las playas


Trabajo de Seminario, 2020

31 Páginas, Calificación: 100


Extracto

Índice

Resumen

Contaminación del agua por basura

Datos recabados

Disminuir la contaminación

Programación con C++

Características del C++

Estructura de programación C++

Placa programadora Arduino

Arduino mega

Puestos de Arduino mega 2560:

Microcontrolador Atmega 2560 (Modulo Arduino Mega)

Componentes y armado

Conexión al Arduino vía Bluetooth

Aplicación para controlar Arduino

Objetos extras al Arduino para el proyecto

Evolución del diseño de un sistema de recolección de basura utilizando manufactura aditiva en un robot limpiador de playa

Diseño del prototipo

Sistema monitoreo inalámbrico de bancos de baterías utilizando en Arduino Mega 2560

Contenedor de basura inteligente

Conclusión

Fuentes consultadas

Resumen

En este ensayo se presenta un prototipo automatizado diseñado parta la recolección y reciclaje de basura en las playas. Controlado por una tarjeta Arduino Mega, encargada de controlar diferentes sensores que permiten hacer las tareas para las cuales está diseñado, como lo son sensores infrarrojos de proximidad, sensor de carga de batería, cámara para poder grabar lo que pasa, un GPS para localizar el dispositivo. Además, podrá conectarse a un dispositivo ya sea smartphone o Tablet vía bluetooth para brindar datos como batería restante, video captado por las cámaras y encendido-apagado del prototipo. Con un diseño basado en un sistema de ruedas de oruga, facilitando su movilidad en el terreno para el cual estará dedicada su tarea.

Cabe mencionar que el proyecto estará acompañado de un basurero inteligente, el cual tendrá la tarea de reciclar la basura que sea depositada por el sistema automatizado de recolección de basura, contando con sensores de llenado y separación de basura.

Palabras clave: Contaminación, Playas, Basura, Autonomía, Arduino Mega, Programación C++, Sensores, GPS, Diseño de Oruga, Contenedor Inteligente, reciclaje.

Contaminación del agua por basura

Se cree que el mayor problema de un país no está en la economía sino en el crecimiento de la contaminación ambiental, lamentablemente todo esto ha afectado a los mares y a toda la fauna que se encuentra dentro de él, y es por eso que hacemos énfasis en esto, ya que toda esa basura termina desembocando en los océanos o en las costas mexicanas, haciendo referencia que este país (México), ha sido caracterizado por sus bellas playas. Como lo menciona el autor:

"Ante el exceso de contaminantes que se observan en la actualidad, las aguas no han quedado exentas de abusos y accidentes, en las últimas décadas se ha observado un aumento respecto a la contaminación del agua, así como de accidentes e irresponsabilidades por partes de empresas e incluso de los propios habitantes del país". (Padilla & Ferman, 2019, p. 69)

México es uno de los países que destacan por tener casi la mitad de todo tipo de especies marinas, una gran biodiversidad que lamentablemente año tras año empieza disminuir, un claro ejemplo de ello; son las ballenas, esto porque las aguas mexicanas cuentan con nueve de las once especies que existe en el mundo, anhelamos que esto disminuya, ya que toda la basura termina desembocando en los océanos y estos ejemplares lo adquieren creyendo que es alimento. Según el autor:

"Se encontró más basura plástica en el fondo del mar que flotando en la superficie del agua, puesto que los desechos eventualmente llegan a las playas y se hunden. Es desalentador observar basura plástica en el mar y aún más sabiendo que la mayor parte se encuentra en el fondo, fuera de la vista de las personas". (Rivera & otros, 2020, p. 13)

La contaminación de mares a nivel mundial no es nada nuevo, pues han estado siendo contaminadas desde hace miles de años por culpa del hombre. Pero últimamente los estudios realizados muestran una degradación acelerada haciendo énfasis en las principales zonas costeras. Los principales contaminantes marítimos como lo son los residuos de plástico generan un gran peligro para muchas especies pues logran confundirlos en comida generando pérdidas de especies y daños en el ecosistema marítimo, como lo menciona el siguiente autor:

“Los residuos sólidos como bolsas, espuma y otros desechos vertidos en los océanos, mares y playas desde tierra o desde barcos en el mar acaban siendo con frecuencia alimento de Mamíferos marinos, peces y aves que los confunden con comida, con consecuencias a menudo desastrosas. Las redes de pesca abandonadas permanecen a la deriva durante años, y muchos peces y mamíferos acaban enredados en ellas.”. (Dimas & otros, 2016, p. 3.)

La basura que se acumula en nuestros océanos y mares es cada vez más y no solo en las zonas con población densa, sino que también en áreas muy lejanas donde no existe el contacto humano, estos residuos son transportados desde tierra a los mares atreves de los ríos, inundaciones o tormentas. Es imposible que sepamos cuanta basura hay ahora en nuestros océanos ya que las corrientes marinas los mueven continuamente, esta basura proviene de dos medios como mencionan los autores Fernández & otros (2020): “Del total de basura marina, aproximadamente 80% es terrestre, mientras que solo el 20% proviene del mar, además cada segundo, se añaden 200 kg más de basura en nuestros océanos, que se resumen en 8 millones de toneladas anuales” (p. 3)

En el año 2007 la Riviera Nayarit se volvió un lugar turístico, junto a esto tuvo muchas contras ya que llegaban muchos turistas, y aparte los residentes provocaban que las aguas recreativas no funcionarán bien ya que tenían aglomeraciones de aguas fecales, lo que provocó algunas infecciones gastrointestinales tanto en los residentes como en los turistas. Y esas aguas residuales llegan a las playas las cuales se contaminaban y lo cual afecta la naturaleza del lugar, como lo menciona el autor:

La dependencia del gobierno federal encargada de los asuntos ambientales (Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, SEMARNAT) refiere que la contaminación de las playas tiene origen en fenómenos naturales como las mareas rojas, lluvias, cambios climáticos inesperados y actividades humanas en las costas. También puede provenir de actividades realizadas por concentraciones urbanas que no cuenten con alcantarillado eficiente y tratamiento de aguas residuales. En las costas este problema es sobresaliente en la época de vacaciones donde tiene mayor afluencia turística, ya que los servicios que se ven saturados alcanzan agua del mar, las playas olas lagunas costeras, afectándolos condiciones sanitarias de las mismas. ( Robles & Tovar, 2013, p. 13).”

Datos recabados

En la búsqueda de desechos tirados en playas se puede ver como de 21 tipos de basura se encontraron 20 en playa del norte, 14 en Playa Sur y cinco en Barra Galindo en el estado de Veracruz. Se encontraron desechos tales como botellas de vidrios, botellas de plástico y aluminio.

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(Vásquez & otros, 2020, p.6)

En el siguiente gráfico se encuentra como la gente encuestada ve la basura en las playas, en la gráfica se pude observar el tipo de basura como el porcentaje de la que la gente deja en la playa.

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Tabla 3. Razón por la cual los usuarios opinan que la playa es peligrosa (Rosas & otros, 2013, p. 179.)

Consecuencias de la contaminación del agua por basura

La contaminación del agua por basura como consecuencia conlleva a dar una mala vista, ya que se ven playas llenas de basura y demás, pero no solo eso, en las especies marinas este problema se ve más grave ya que sufren daños al consumir estos desechos, llevando a la muerte a cientos de miles de mamíferos y aves con fragmentos de plásticos en su estómago, como lo menciona Segura y otros (2007):

“La existencia de residuos plásticos en los mares es más que un problema estético, pues representa un peligro para los organismos marinos que sufren daños por ingestión y atragantamiento. Se calculan en cientos de miles las muertes de mamíferos marinos al año por esta causa. En aves se determinó que 82 de 144 especies estudiadas contenían fragmentos de plástico en sus estómagos y en algunas especies hasta el 80% de los individuos los presentan.” (p. 361.)

Un ejemplo de la contaminación por basura en el agua es el que se vive en los manglares de Colombia en donde las poblaciones costeras se deshacen de sus desechos de una forma irresponsable y una de ellas es arrojándolos a los cuerpos de agua naturales provocando asi diferentes impactos negativos en el ecosistema, como lo mencionan los siguientes autores:

“La acumulación de basura marina en los manglares colombianos está asociada al inadecuado manejo de residuos municipales, ya que las poblaciones costeras disponen inadecuadamente el ~ 65% de sus residuos sólidos en botaderos a cielo abierto, quemándolos, enterrándolos en el suelo o arrojándolos a cuerpos de aguas naturales como los ríos y lagunas. Este tipo de contaminación marina genera diferentes impactos negativos en los ecosistemas (deterioro de la calidad del hábitat, introducción de especies invasoras, mortalidad y morbilidad de especies), en la salud humana (lesiones inflamatorias, enfermedades neurodegenerativas, trastornos inmunes y cánceres) y en la economía (incremento en los costos en la limpieza de basuras, pérdidas por daños en las embarcaciones, altos costos en control de especies invasoras).” (Garcés & Bayona,2019, p. 147)

La contaminación del mar y la sobreexplotación de sus recursos por la falsa idea de que estos son ilimitados ha provocado que se vea el agotamiento de los mares de diferentes maneras, como producto de los derrames de petróleo y la excesiva contaminación por basura, trayendo consigo diferentes consecuencias, que no solo afectan el ecosistema en sí, sino también a las personas ya que el mar es una fuente de grandes beneficios, como hace mención Marchant, (2009):

“La degradación de la basura por acción del mar al mar es un proceso a menudo muy lento que puede llegar a demorar centurias como sucede por ejemplo con la basura plástica que requiere siglos para degradarse. Mientras ello ocurre la amenaza sobre el ecosistema marino aumenta significativamente.

Como consecuencia de lo anterior los océanos muestran hoy signos evidentes de agotamiento. Así, por ejemplo, la depredación de los recursos pesqueros ha mermado de manera alarmante su existencia amenazando seriamente la sobre vivencia de especies, muchas de ellas únicas. Asimismo, el explosivo aumento del tráfico marítimo, los continuos derrames de petróleo ya sea por accidente o deliberadamente además de la basura que llega o es arrojada directamente al mar, mata millones de especies cada año degradando las aguas marinas, el fondo y el litoral disminuyendo ostensiblemente su facultad reguladora del clima y medio ambiente.” (p. 9-10)

Disminuir la contaminación

Los más habitual es que las playas están expuestas a diferentes grados de contaminación o suciedad de tres orígenes distintos:

- Llegada desde el mar: por ejemplo; Maderas, cañas, algas, plásticos, animales muertos, etc.
- Llegada desde el aire: por ejemplo; hojas de plantas y árboles, plumas de aves, plásticos y papeles.
- Traída desde tierra por los visitantes: por ejemplo; botellas, plásticos, cigarrillos, cristales, trozos de ropa, zapatos, y restos de otros materiales de todo tipo, como lo dice Mercade (2019):

“En el tema de la limpieza de las playas turísticas hay que estar organizados para encontrar la solución; si bien lo que es más frecuente en las playas turísticas, es la suciedad y la contaminación traída por los visitantes”. (p. 432)

Para ayudar a disminuir la contaminación, puede ayudar a conservarla en buen estado estos lugares con pequeñas acciones como poner la basura en los contenedores correctos y enseñar a las personas que usan los lugares recreativos costeros, sobre la conciencia ambiental y el impacto que puede tener en esos lugares, como lo menciona el autor Mara & otros. (2015): “Para evitar los inconvenientes que genera la basura es importante que las áreas naturales permanezcan limpias, una manera de contribuir con esto es incentivar a los visitantes que no lo hacen para que arrojen sus residuos en los lugares adecuados.” (p.47)

Programación con C++

El lenguaje de programación C++, es el más conocido universalmente debido a su amplia información y aplicaciones en el mundo de la programación, y compite con los lenguajes de Microsoft y Java, cabe mencionar que para obtener un buen resultado es necesario dedicar tiempo al diseño y al análisis de los objetos, pero si se cuenta con un buen programador que facilite las tareas que se quieren realizar el esfuerzo aplicado en lo anterior mencionado dará su máximo rendimiento, he aquí el por qué este programa es mencionado en este proyecto debido a su uso en la programación de objetos. (Ceballos, 2007).

“Existen varios lenguajes que Permiten escribir un programa orientado a objetos entre ellos se encuentran C++. Se trata de un lenguaje de programación basado en el lenguaje C, estandarizado (ISO/IEC 14882:1998 – International Organization for Standardization/International Electrotechnical Commission) y ampliamente difundido. Gracias a esta estandarización y a la biblioteca escolar estándar, C++ se ha convertido en un lenguaje potente, eficiente y seguro, con características que han hecho dice C++ un lenguaje universal de propósito general ampliamente utilizado, tanto en el ámbito profesional como en el educativo” (p. 18)

El lenguaje C++ contiene características y herramientas que pulen a su antigua versión también utilizada, el lenguaje C, y lo más importante de esto es que proporciona capacidades para una programación orientada a objetos, y el usar una metodología de diseño orientada a objetos según lo descubierto por desarrolladores de software puede ser más productivo, y aplicar los lenguajes más actuales en vez de empezar por los anteriores es más útil ya que están más desarrollados (Harvey & Deitel, 2004):

“Los objetos, son esencialmente, componentes reutilizables del software que modelan elementos reales. Una revolución se está gestando en la comunidad del software. Escribir software rápida, correcta y económicamente es aún una meta escurridiza, en una época en la que la demanda de nuevo y más poderoso software se encuentra a la alza.

Los desarrolladores de software están descubriendo que utilizar una metodología de diseño e implementación modular y orientada a objetos puede hacer más productivos a los grupos de desarrollo de software, que mediante las populares técnicas de programación anteriores.” (p. 9)

Características del C++

El lenguaje de programación C++, ocupa el primer lugar como programador de aplicaciones, debido a sus características como lo es su riqueza de operadores y expresiones, eficiencia, concisión y flexibilidad, y ya que ha eliminado dificultades y limitaciones de la versión anterior, el lenguaje C, estas características lo han llevado al lugar al que esta, ofreciendo una manera más fácil para la realización de las tareas de programación, además de ser portable, como lo menciona el siguiente autor:

“Los programas hechos en C++ son programas rápidos. Son portables, es decir, es relativamente fácil pasar un programa hecho en C++ desde un sistema a otro. Son flexibles, versátiles, se pueden realizar programas de todo tipo. Tiene características de lenguaje de alto y bajo nivel. Es un lenguaje compilado, y existen multitud de compiladores para C. He aquí algunos de ellos:

-Turbo C++
-Borland C++
-Dev C++
-DJGPP
-Visual C++”. (Didact, 2005, p.12)

Estructura de programación C++

La estructura de esta programación es muy sencilla, ya que se compone por un "encabezado", en el cual se encuentran las instrucciones del preprocesador, las cuales inician con un hashtag (#), seguido lo que incluye y después lleva el nombre de la librería a incluir (Garrido, 2006):

"La primera etapa consiste en un procesamiento previo, para que un programa (el preprocesador) analice la existencia de instrucciones especiales que se deben llevar a cabo antes de que el código entre en el compilador. Este tipo de instrucciones se denominan; directivos del preprocesador, y se distingue porque comienza con un carácter (#) al principio de la línea". (p. 22).

Otras partes de la estructura son:

- El "Using name space std", y en esta incluye todas las características de la librería estándar.
- La "Función Main", esta es la función principal que gobierna las demás funciones y es aquí donde empieza la ejecución del programa y por los cual es muy importante recalcar que solamente puede existir una Función Main. os "Bloques del programa", y esto consiste en un grupo lógico de declaraciones conectadas y rodeadas por llaves de apertura y también de cierre.
- La de "Sistema-Pause, se basa en hacer pausas como su nombre lo indica o también se le conoce como profesores que dan pausa a nuestro programa, ya que al ejecutarlo se genera un barrido tan rápido, que el programa inmediatamente se cierra y entonces para ellos es el" System-Pause" para dar una pausa al barrido y así poder visualizar en pantalla lo que se nos muestra.
- Y por último de la estructura es la parte de "Return 0" y la función de esta solamente es finalizar la función Main.

Mencionado por Xhafa & otros (2006):

" En C++ podemos poner comentarios a nuestro código usando barras al inicio de una línea; "//", con lo cual el compilador ignora el resto de la línea y nosotros la usamos para añadir comentarios, o bien enmarcando el texto que se quiera entre los símbolos de inicio de comentario; “/*", y acabando con "*/", el programa puede incluir; //inclusión de la biblioteca de entrada /salida estándar, =Using namespace Std.

Int main ()

/*instrucción que se escribe por pantalla de texto indicado entre comillas y acabada haciendo un salto de línea */. Cout <<"¡Hola Mundo!" <<end/

Return 0; //fin de la función main". (p. 50)

Placa programadora Arduino

Arduino es un sistema de mono placas que están conformadas por microcontroladores, cuyo hardware es libre y de un fácil uso y costo, sin mencionar que es una de las placas flexibles y con gran relevancia para iniciar en la electrónica, su desarrollo es apto para personas inexpertas que van iniciando o profesionales como docentes, teniendo diseños sorprendentes. Arduino cuenta con muchas placas diferencia de otras marcas, estas son compatibles entre si dando una mejora en diseños y proyectos. Su código es abierto y muy fácil de utilizar, como menciona el autor:

“Los microcontroladores más habituales en la plataforma son los de la familia AVR de ATMEL, aunque algunas plataformas utilizan otros microcontroladores, ejemplo córtex M3 de ARM, de 32 bits.

Para facilitar su uso y programación se desarrolló simultánea y juntamente con la plataforma Arduino un IDE (entorno de desarrollo integrado), en el que se usa un lenguaje de programación parecido a C++, basado en el lenguaje Wiring 2, el entorno de desarrollo está basado en Processing 3. El IDE permite editar compilar y enviar el programa a la plataforma Arduino que se es té utilizando, así como comunicarse vía serie y mostrar los datos en una ventana terminal. La plataforma Arduino se comunica con el IDE mediante un programa cargador (bootloader), precargado en el microcontrolador de la plataforma Arduino. EL IDE es software libre y se puede descargar gratuitamente desde el sitio web oficial de Arduino 4. Arduino se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos, que pueden funcionar de forma autónoma, sin necesidad de estar conectados a un ordenador, o puede conectarse con otro software que se esté ejecutando en un ordenador, como por ejemplo Flash, Processing, Max/MSP, LabVIEW, MATLAB, entre otros 5. Con Arduino se puede tomar información del entorno a través de sensores conectados a sus entradas analógicas y digitales, puede controlar luces, motores y otros actuadores directamente o partir de las señales de control generadas en sus salidas. Hay modelos de Arduino específicos desarrollados para facilitar llevar tecnología puesta (weareables), o en la ropa, e-textiles. Puede comunicarse con otras placas Arduino y con otros sistemas, mediante Wifi, Ethernet, Bluetooth, etc., esto permite también la interacción a distancia y el Internet de las cosas (IoT)”. (Herrero, 2015, p. 4-5)

[...]

Final del extracto de 31 páginas

Detalles

Título
Automatización del sistema de recolección y reciclaje de basura en las playas
Universidad
Instituto Tecnológico Superior de Tierra Blanca  (Instituto Tecnológico Superior de Tierra Blanca)
Curso
Ingeniería
Calificación
100
Autor
Año
2020
Páginas
31
No. de catálogo
V972688
ISBN (Ebook)
9783346332875
ISBN (Libro)
9783346332882
Idioma
Español
Etiqueta
automatización
Citar trabajo
Jesus Uribe Martínez (Autor), 2020, Automatización del sistema de recolección y reciclaje de basura en las playas, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/972688

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