Ingeniería 215 de Cal Poly Humboldt Introducción al diseño, presenta el sistema de aguas grises del inodoro al fregadero creado por el equipo Greenlight en el Santuario de Arcata, California.
El Santuario de Arcata propuso un diseño que reciclaría las aguas grises para reducir el agua dulce que se tira por el inodoro. El objetivo del equipo Greenlight es diseñar un sistema de aguas grises de fregadero a inodoro estéticamente agradable que reutilice eficazmente el agua utilizada para lavarse las manos dirigiéndola a la taza del inodoro. El agua dulce se redirige desde el tanque del inodoro al lavabo para lavarse las manos, lo que reduce la producción total de agua utilizada en el baño. Las aguas grises que fluyen por el desagüe del fregadero después de lavarse las manos, fluyen hacia la taza del inodoro que se utiliza para tirar los desechos al alcantarillado. El lavabo y el inodoro están colocados uno al lado del otro, lo que hace que el diseño sea único en comparación con los sistemas de lavabo-inodoro más comunes, donde el lavabo reemplaza la tapa en la parte posterior del inodoro. Este sistema de aguas grises de inodoro a lavabo fue implementado por el Equipo Greenlight de la clase de Introducción al Diseño de Ingeniería 215 de Cal Poly Humboldt, en el otoño de 2016 impartida por Lonny Grafman, y a través de fondos proporcionados por The Sanctuary y los estudiantes de HSU que trabajan en el diseño. Los antecedentes y los próximos pasos también se analizarán en esta página.
Contenido
- 1 Fondo
- 2 Planteamiento del problema y criterios.
- 3 Criterios
- 4 Descripción del proyecto final
- 5 Póster
- 6 Cómo utilizar
- 7 Cómo construir
- 8 Mantenimiento
- 9 Solución de problemas
- 10 Solución final
- 11 Documentación
- 12 Resultados de las pruebas
- 13 Discusión y próximos pasos
- 14 Actualización septiembre 2019
- 15 Referencias
Fondo
El sistema de aguas grises del inodoro al lavabo es un sistema implementado por Team Greenlight en el otoño de 2016 en el baño de hombres de su cliente, el Santuario ubicado en Arcata, California. El equipo Greenlight incluye a Chris Alvaro , Jocelyn Barber , Margaret Koval y Gilbert Ordaz . The Sanctuary es una organización sin fines de lucro que promueve la tecnología ecológica, el arte, la participación comunitaria y la vida sostenible mediante la reutilización de recursos y artículos cotidianos. El objetivo del Santuario era remodelar un baño que reduciría el uso de agua dulce y al mismo tiempo inspiraría al usuario a continuar reduciendo su propio uso personal de agua dulce fuera del Santuario.
Planteamiento del problema y criterios.
The Sanctuary quería mejorar el baño anterior reduciendo el uso de agua dulce y al mismo tiempo inspirar a los usuarios a reducir el uso de agua dulce fuera del baño.
Criterios
Los criterios enumerados a continuación en la tabla 1 incluyen restricciones para los criterios de diseño finales. Esto ayudó a decidir soluciones para el diseño eliminando aquellas que no cumplían con los criterios.
| Criterios | Restricciones en orden de importancia |
|---|---|
| Seguridad | El diseño debe funcionar sin representar ningún riesgo para la seguridad del usuario. |
| Inspiración | El diseño debe inspirar a los usuarios a reducir el uso de agua potable mediante el uso de señalización y arte. |
| Costo | El presupuesto máximo del equipo para el proyecto es de $100. |
| Impacto medioambiental | El nuevo inodoro y su diseño deberían provocar una reducción en la factura del agua. |
| Facilidad de acceso | El diseño debe ser manejable por un niño promedio de nueve años, que es el grupo de edad mínimo que el cliente espera tener. |
| Estética | El diseño debe verse mejor que el inodoro existente anteriormente. |
| Facilidad de mantenimiento de plomería | Cualquier obstrucción o fuga en el diseño debe ser reparada por una persona promedio con conocimientos limitados de plomería en menos de 20 minutos por año. |
Descripción del proyecto final
Figura 1: Diseño antes de quitar la pared del cubículo
Figura 2: Vista completa del diseño con tuberías de PVC visibles
Figura 3: tubería de cloruro de polivinilo (PVC)
Figura 4: Tubo de vinilo conectado al tubo de llenado de desbordamiento en el tanque del inodoro
Figura 5: Tubería de vinilo conectada al suministro de agua de los lavabos
Figura 6: Diagrama de flujo de agua del lavabo al inodoro
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La Figura 1 muestra cómo era el baño antes de que comenzara el proceso de remodelación. El sistema de aguas grises del inodoro al lavabo que se muestra en la figura 2 fue diseñado para ahorrar la cantidad de agua utilizada al lavarse las manos después de ir al baño. El diseño utiliza tuberías de cloruro de polivinilo (PVC), que se muestran en las figuras 2 y 3, para desviar el drenaje del agua hacia el tubo de desbordamiento, de modo que el agua jabonosa usada fluya directamente a la taza del inodoro. El diseño funciona conectando el tubo de llenado de desbordamiento del tanque del inodoro que se muestra en la figura 4 con la línea de suministro de agua caliente del fregadero usando un tubo de vinilo que se muestra en la figura 5. El agua del fregadero corre aproximadamente 40 segundos cuando se descarga el inodoro, lo que brinda el doble de tiempo que el Recomendado 20 segundos según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC). Lo que hace que esto sea exclusivo de las combinaciones estándar de inodoro y lavabo es que el lavabo y el inodoro se colocan como lo haría cualquier baño común, en lugar de reemplazar la parte superior del tanque con un lavabo.
Póster
A continuación se muestra el cartel final que creó el equipo Greenlight.
Cómo utilizar
El diseño del lavabo al inodoro comienza con la descarga inicial del inodoro. Como cualquier inodoro, se levanta la trampilla y el agua pasa a través de la válvula de descarga hasta la taza del inodoro. En cualquier descarga normal, el tubo de entrada de desbordamiento se coloca directamente encima del tubo de desbordamiento, pero debido a que se redirige al grifo de agua del fregadero, el agua dulce se usa para lavarse las manos durante 40 segundos. Finalmente, el agua recorre las tuberías de PVC que desembocan directamente en el tubo rebosadero, finalizando en una taza del inodoro llena de aguas grises procedentes del lavado de manos. El siguiente vídeo muestra cómo funciona el diseño.
Costos
Las herramientas y materiales utilizados para todo el diseño se muestran en la Tabla 2.
| Cantidad | Material | Ubicación | Precio total ($) |
|---|---|---|---|
| Coste total | $82.60 | ||
| 5 | Plomería de PVC | Hardware as | 9.90 |
| 1 | Tubería de PVC | Hardware as | 2.00 |
| 1 | Tuercas/pernos | hardware ace | 4.00 |
| 1 | Hoja de sierra para mampostería | hardware ace | 30.00 |
| 1 | Hoja Bosch para mampostería | hardware ace | 10.00 |
| 1 | Cuchilla de amoladora angular para mampostería | hardware ace | 10.00 |
| 1 | Drenaje del lavamanos | hardware ace | 17.00 |
| 1 | Amoladora angular | Donado del Santuario | 0.00 |
| 1 | Sierra para metales | Donado del Santuario | 0.00 |
| 1 | Herramientas varias | Donado del Santuario | 0.00 |
Cómo construir
Primero, cierre las válvulas de suministro de agua al lavabo y al inodoro ubicadas debajo de los electrodomésticos y fijadas a la pared. Luego reemplace el tubo de llenado que conduce al tubo de desbordamiento ubicado en el tanque del inodoro con un tubo de vinilo. Este tubo de vinilo se debe conectar debajo del fregadero, donde normalmente se conectaría la línea de agua caliente. Es posible que se necesiten algunas abrazaderas para garantizar que el tubo sea hermético. Una vez logrado esto, parte del agua dulce del inodoro debería fluir a través del lavabo cuando se descarga el inodoro, mientras tanto, la válvula de llenado principal llena el tanque del inodoro como lo haría cualquier inodoro. Finalmente, para reutilizar el agua dispersada del grifo del fregadero, el agua fluye por el desagüe del fregadero hasta una serie de tuberías de PVC. Las tuberías están dispuestas con una caída suficiente para permitir que el agua fluya de regreso hacia el tanque del inodoro y hacia el tubo de rebose como se diseñó originalmente y termine en la taza del inodoro desde los orificios del borde.
Construyendo el lavabo hasta el inodoro
Cierre el suministro de agua del inodoro y de los lavabos y pruebe el agua para asegurarse de que ya no fluya. Luego reemplace el tubo de llenado de desbordamiento con un tubo de vinilo que se conecta desde el inodoro al suministro de agua del lavabo y use abrazaderas para hacerlo hermético. No se muestra una nueva modificación en la que se instaló una válvula de retención en lugar del suministro de agua caliente del fregadero que conectaba el tubo de vinilo al fregadero desde la válvula de llenado. Esta válvula de retención evita el reflujo de agua hacia la válvula de llenado cuando se abre la perilla de agua fría en el fregadero.
Suministro de agua
Tubería de vinilo que reemplaza el tubo de llenado de desbordamiento del tanque del inodoro.
tubería de vinilo conectada al suministro de agua del fregadero
Usando una amoladora angular donada por el santuario, se hace un corte cuadrado en la parte posterior del tanque del inodoro. Se usan máscaras de seguridad para evitar dañar los pulmones al moler la porcelana con la hoja de sierra para mampostería. El corte cuadrado se mide lo suficiente para que la tubería de PVC encaje sin tener que levantar la tapa del tanque del inodoro.
Moler el tanque del inodoro afuera
El corte cuadrado terminado.
El siguiente paso es reorganizar los tubos de drenaje del lavabo, en este caso de PVC, para dirigir el flujo de agua del lavabo hacia el tubo de rebosadero ubicado en el tanque del inodoro. Esto permite que el agua gris con jabón usada fluya directamente a la taza del inodoro.
Tuberías de PVC reorganizadas
Tubería de PVC en el tubo de rebose del tanque del inodoro con tapón de drenaje
Finalmente, se puede aplicar la estética del diseño. En este caso se pinta un mural de la bahía de Humboldt y los ríos locales. Luego, la madera contrachapada se imprima, se corta y se pinta para representar y dar una idea visual de cómo funciona el diseño.
Primer plano del mural
mural entero
Representaciones del diseño de inodoros y lavabos.
Mantenimiento
El diseño requerirá mantenimiento como cualquier otro electrodoméstico. Para mantener este diseño se debe tener en cuenta cualquier obstrucción o productos químicos nocivos. Para evitar obstrucciones y productos químicos peligrosos que se vayan por el desagüe, hay carteles colgados en la pared que dicen que no se deben verter productos químicos peligrosos por el fregadero. Además, hay dos cierres de drenaje en caso de que alguien vierta comida o partículas grandes que puedan obstruir las tuberías. Los productos de limpieza como el vinagre se deben verter por el desagüe del fregadero cada semana para evitar que se acumulen cavidades dentro de la tubería de PVC. Los colectores de drenaje deben limpiarse semanalmente. Finalmente, si ocurriera una fuga, las tuberías de PVC se pueden quitar fácilmente si alguna vez se obstruye y se pueden limpiar o reemplazar a un precio relativamente bajo, generalmente alrededor de $15,00.
Programa de mantenimiento
- A diario
- Debe asegurarse de que no se viertan productos químicos nocivos por el fregadero y de que la perilla del agua esté abierta en todo momento.
- Semanalmente
- Para evitar obstrucciones o acumulación de bacterias, se vierte vinagre cada semana para limpiar cualquier formación de cavidades en las tuberías de PVC.
- Anual
- Compra artículos de limpieza y posible serpiente para destapar tuberías.
- Cada 5 años
- Reemplace los letreros y el arte en las paredes ya que las pinturas pueden estar descoloridas en este momento.
Solución de problemas
Así es sólo como solucionar problemas de funcionamiento básico. Para problemas complejos, investigue en línea soluciones comunes de plomería para baños.
| Problema | Sugerencia |
|---|---|
| El agua no fluye a través del tubo de rebose. | Compruebe si las tuberías de PVC tienen obstrucciones. |
| El agua no corre cuando se descarga | Asegúrese de que la manija del agua esté abierta. |
| Tuberías con fugas | Reemplace las tuberías o asegúrese de que estén conectadas y selladas correctamente. |
Solución final
El sistema de aguas grises del inodoro al lavabo es un sistema circular en el que el agua dulce fluye del inodoro al lavabo y luego las aguas grises fluyen del lavabo al inodoro. El inicio de este sistema circular se implementa tirando de la cadena del inodoro. La descarga levanta la trampilla y drena el agua del tanque en la taza del inodoro. La línea de suministro de agua desde la pared hasta el inodoro, que es agua de la ciudad de Arcata, luego llena la válvula de llenado ubicada en el tanque del inodoro. Luego, la válvula de llenado envía agua al tubo de entrada, donde luego fluye hacia el tubo de vinilo de PVC, hacia la conexión de la válvula de retención y sale del grifo. Luego, el agua del grifo fluye por el desagüe del fregadero hacia la tubería de PVC. El agua fluye a través del tubo de PVC y sale de la conexión del tubo en forma de gancho hacia el tubo de desbordamiento. El agua fluye a través del tubo de rebose y a través de los orificios del borde de la taza del inodoro. Luego, el agua fluye desde los orificios del borde hacia la taza del inodoro, donde permanecerá para que la siguiente persona la use en la siguiente descarga.
Siempre habrá aguas grises en la taza del inodoro, mientras que el agua dulce permanecerá en la parte trasera del tanque del inodoro. El agua del tanque se llena con agua de la ciudad a través de la línea de suministro de agua desde la pared. El tanque siempre tiene agua limpia de la ciudad en la parte trasera del tanque. El fregadero obtendrá constantemente agua limpia de la ciudad a través de la válvula de entrada, que proviene del suministro de agua del tanque, o de la línea de suministro de agua caliente que está conectada al fregadero. La taza del inodoro siempre tendrá aguas grises que provienen del agua que salió del desagüe del fregadero hacia el tubo de desbordamiento. Cuando se descarga el inodoro, las aguas grises de la taza del inodoro van por el desagüe del inodoro al alcantarillado junto con los desechos humanos. El agua del tanque del inodoro también enjuaga la taza del inodoro durante la descarga, ya que el agua baja por el desagüe de la aleta en la parte posterior del tanque, sale a la taza a través de los orificios del borde y baja por el desagüe del inodoro hasta la alcantarilla. Cuando la trampilla se vuelve a cerrar y el agua de la ciudad se vuelve a llenar en la parte trasera del tanque del inodoro mientras la bola flotante se eleva con el agua de la ciudad, las aguas grises del tubo de rebose regresan a la taza y permanecen allí hasta que la siguiente persona las use.
Documentación
Contenido transferido desde la URL de Dropbox para preservarResultados de las pruebas
Los resultados muestran que los usuarios tuvieron problemas para entender el sistema inicialmente. Las pruebas demostraron que tenía que haber señalización y otros ajustes para explicar cómo funcionaba el diseño y simplificar su uso. El problema era que los usuarios cerraban la válvula de agua caliente que cortaba el flujo de agua a la taza del inodoro, frustrando el propósito del diseño. Para solucionar este problema, la válvula de agua caliente se atascó deliberadamente en la posición de encendido para que no se pudiera cerrar y se colocaron carteles encima del fregadero para informar al usuario. Además, muchas personas no entendían cómo funciona un inodoro cuando se descarga. Por lo tanto, se hicieron recortes de un lavabo y un inodoro, que se muestran en la sección de cómo construir, para ayudar a los usuarios a comprender mejor el proceso de cómo fluye el agua debido al agua pintada que entra y sale del inodoro y el lavabo.
Después de que la válvula de agua caliente se selló permanentemente en la posición de encendido y se implementaron los murales y letreros, a la gente le gustó el diseño. Al principio, las tuberías que van del inodoro al lavabo distraían al usuario. Se implementó un estante para ocultar las tuberías y eso también hizo que a la gente le gustara el diseño tal como es. Ocultar las tuberías resultó ser la mejor decisión, ya que más personas no sintieron tanta repugnancia al lavarse las manos. Además, con el mural que muestra cómo el agua limpia procedente del río Mad suministra agua limpia para lavarse las manos, la gente se sintió más inclinada a lavarse las manos con el sistema instalado.
Una última preocupación de los usuarios era cómo reducir las obstrucciones en el inodoro si una persona vertía un material más grande o comida por el desagüe. Este problema se solucionó colocando cierres de drenaje en el desagüe del fregadero y en el tubo de desbordamiento. Si algo pasara por el retén del desagüe del fregadero, el retén secundario en el tubo de desbordamiento evitaría que el sistema del inodoro se obstruya dentro de los orificios del borde del desagüe.
Discusión y próximos pasos
El éxito de este diseño puede generar más opciones para el Santuario. El Santuario puede experimentar dejando que el tanque del inodoro se llene de aguas grises además de la taza.
El siguiente paso sería utilizar la misma implementación para el baño de mujeres.
Actualización septiembre 2019
Este sistema de aguas grises del lavabo al inodoro todavía está funcionando en The Sanctuary. Aunque todavía hay algunos aspectos del sistema que pueden parecer confusos para el usuario, hay tres señales diferentes que pueden ayudar a explicar cómo utilizar correctamente el lavabo y el inodoro. Un problema que se observó en nuestro seguimiento con Katie Belknap fue que los usuarios abrían el lavabo después de tirar la cadena y lo mantenían abierto mientras intentaban encontrar ayuda. Un mural en la pared del baño ayuda a los usuarios a comprender cómo funciona el agua. funciones del sistema. Además, se agregó una malla al fregadero para evitar que los desechos obstruyan el sistema y garantizar que el mantenimiento se mantenga al mínimo. Además, debido a que se trata de un sistema de aguas grises, ocasionalmente se percibe un ligero hedor que emana del inodoro, pero una limpieza rápida y sencilla eliminaría el olor. En general, el proyecto pareció lograr limitar el uso de agua dulce.
Un recordatorio amistoso: lavabo solo para lavarse las manos.
Una experiencia educativa
Válvula de agua caliente sellada permanentemente
El agua fluye hacia el lavabo cuando se descarga el inodoro.
Algunas decoraciones que se agregaron + ambientador
Referencias
- "Centros de Control y Prevención de Enfermedades." (2015). Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades, Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades, < http://www.cdc.gov/handwashing/show-me-the-science-handwashing.html > (8 de diciembre de 2016).
- Klee, E., A. y C. (2014). "Lavado y descarga CCAT". Appropedia, Appropedia, < https://www.appropedia.org/ccat_wash_n_flush > (28 de septiembre de 2016).
- Caballero, L. (sin fecha). "2.972 Cómo funciona un inodoro". 2.972 Cómo funciona un inodoro, < http://web.mit.edu/2.972/www/reports/toilet/toilet.html > (28 de septiembre de 2016).
- "Renovar un fregadero". (2013). Hágalo usted mismo, diyhomerepair.info, < http://diyhomerepair.info/bathrooms-kitchens/sink-refinishing.htm > (28 de septiembre de 2016)