Elaboración de filtros de agua caseros: ABP y prototipos 

Los filtros de agua son sistemas diseñados para mejorar la calidad del agua mediante la eliminación de partículas sólidas, microorganismos y sustancias químicas que pueden contaminarla. Estos dispositivos utilizan una variedad de tecnologías, como la filtración mecánica, la adsorción y la osmosis inversa, para lograr una purificación efectiva. A través de un conjunto de procesos físicos y químicos, la elaboración de filtros de agua caseros permite retener las impurezas presentes en el agua cruda, convirtiéndola en un líquido seguro para el consumo humano y otras aplicaciones.

Importancia de la elaboración de filtros de agua caseros

Si bien el agua de los grifos suele tener una calidad aprobada para el consumo humano, en ocasiones puede transportar todo tipo de sedimentos, microorganismos, virus, bacterias y otras sustancias que pueden ser tóxicas como el cloro. Pero además contribuye positivamente en otros aspectos. Dejar de comprar el agua embotellada disminuye el consumo de plásticos, siendo esto una grandísima elección en un momento histórico clave, de forma que sirva para comenzar a incluir en nuestra vida cotidiana prácticas más saludables para el planeta. En cuanto a los factores económicos , el consumo de agua embotellada no sólo implica un exceso de consumo de plásticos, sino que también significa que se debe destinar un presupuesto cada semana en supermercados. 

Importancia del agua potable para el ser humano

El agua es un elemento fundamental para la supervivencia y el bienestar de todos los seres vivos debido a sus funciones esenciales, ciertamente algunas de las razones que sustentan su importancia son:

1. Permite la sostenibilidad de las funciones vitales, la mayor parte del cuerpo humano está compuesto por agua, éste valioso elemento interviene en la digestión, la circulación, el transporte de nutrientes y oxígeno a las células, la regulación de la temperatura y la eliminación de desechos del cuerpo.
2. Mantenimiento del equilibrio hídrico del cuerpo para un proceso circulatorio adecuado, funcionamiento celular, función renal y homeostasis.
3. El agua potable permite la prevención de enfermedades por medio de la propagación de bacterias contenidas en aguas no aptas para el consumo.
4. Contribuye al mantenimiento del ser humano, las plantas necesitan del agua para su proceso de fotosíntesis y el hombre necesita de las plantas para la producción de oxígeno, como fuente de alimentación, fuente de medicamentos, usos industriales y por supuesto como productor primario en la cadena alimenticia.
5. El acceso al agua potable es un derecho fundamental del ser humano debido a su importancia para la vida, la salud, el bienestar, el aseo, la higiene.

Elaboración de filtros de agua caseros

La siguiente práctica tiene como objetivo construir filtros de agua caseros utilizando materiales comunes y evaluar su capacidad para reducir la turbidez de una muestra de agua contaminada, con el fin de comprender los principios básicos de la filtración y promover el uso de tecnologías sencillas para el acceso al agua potable.

Para realizar la práctica se procede a la formación de equipos de dos (o hasta 4 estudiantes como máximo) 

ABP y construcción de prototipos

El ABP (Aprendizaje Basado en Problemas) es una metodología de enseñanza que permite a los estudiantes a través de la investigación y la experimentación, dar una posible solución a una problemática real o simulada. El proceso se basa en la planificación y desarrollo de un proyecto que permita la aplicación de conocimientos y habilidades desde distintas áreas.

La construcción de prototipos a través de materiales sencillos, es una herramienta muy funcional dentro del ABP que permite a los estudiantes plasmar sus ideas con creatividad para generar un modelo tangible de un producto o dispositivo. Su propósito es permitir a los estudiantes visualizar y poner en práctica sus ideas, permitiendo la mejora de sus proyectos.

Las fases para llevar a cabo la construcción de un prototipo con ABP son:

Planteamiento del proyecto: A partir de las preguntas problematizadoras, los estudiantes identifican el problema o reto. Esta metodología en transversal y se puede aplicar desde todas las áreas del conocimiento.

Planificación: Los estudiantes recopilan información y se basan en sus conocimientos previos, evalúan posibles materiales, herramientas y tecnologías que pueden aplicar para desarrollar el proyecto.

Diseño del prototipo: En esta etapa los estudiantes comienzan a diseñar su prototipo. No obstante, pueden generar bocetos, diagramas, planos o modelos, antes de elaborar el modelo en físico.

Pruebas y evaluación: Construido el prototipo, los estudiantes proceden a realizar las pruebas para asegurar su funcionalidad, identificar fallos o aspectos de mejora, que les permita realizar los ajustes necesarios.

Concepto de prototipo y su importancia en los procesos de aprendizaje

Un prototipo es un modelo inicial de un sistema o solución que se emplea para materializar una idea o concepto. El prototipo es creado con el fin de probar, evaluar y ajustar la viabilidad de un diseño antes de elaborarlo definitivamente.

La importancia de los prototipos en los procesos de aprendizaje radica en: aplicar conceptos y teorías, desarrollar habilidades creativas e innovadoras, fomentar la experimentación y el trabajo colaborativo, permitir que el estudiante sea sujeto activo de su aprendizaje, evaluar y retroalimentar los procesos, adquirir habilidades para enfrentarse al mundo real, fomentar el desarrollo de nuevas ideas en pro a beneficiar a la sociedad.

Reto: ¡Ingenieros del Agua! Construye tu propio filtro de agua casero

Preguntas antes de iniciar la práctica de elaboración de filtros de agua caseros:

• ¿Qué tipo de contaminantes crees que puede contener el agua que utilizamos a diario?
• ¿Por qué es importante tener acceso a agua potable?
• ¿Qué materiales crees que pueden ser útiles para construir filtros de agua caseros?
• ¿Cómo crees que estos materiales ayudarán a limpiar el agua?
• ¿Qué esperas lograr con esta práctica?

Objetivo:

Cada grupo de trabajo debe crear un filtro de agua casero capaz de purificar agua sucia y hacerla potable.

Materiales: 

• Recipiente de plástico transparente (se recomienda una botella).
• Algodón natural
• Grava.
• Arena fina y arena gruesa, si se utiliza grava en lugar de carbón activado.
• Colador.
• Recipiente hondo de plástico o cristal.

Procedimiento:

1. Diseño: Los estudiantes deben diseñar sus filtros de agua caseros, pensando en cómo colocar los materiales para que el agua se filtre de manera efectiva. Pueden dibujar o crear un modelo de su diseño antes de construirlo. La idea es crear varios diseños planteando la estrategia de ensayo – error.
2. Construcción: Con cuidado, los estudiantes cortarán las botellas y colocarán los materiales en capas, siguiendo un orden lógico. Por ejemplo: algodón, arena, carbón activado, grava.
3. Filtración: Verterán el agua sucia en el filtro y observarán cómo se va filtrando.
4. Prueba: Compararon el agua filtrada con el agua sucia para ver la diferencia.

Preguntas durante la construcción del filtro:

• ¿Cuál es la función de cada capa de material en el filtro?
• ¿Por qué es importante el orden en que se colocan los materiales?
• ¿Qué otros materiales podríamos utilizar para construir los filtros de agua caseros?
• ¿Cómo podemos asegurarnos de que el filtro esté bien sellado para evitar fugas?
• ¿Qué problemas podríamos encontrar durante la construcción del filtro y cómo podríamos solucionarlos?

Criterios de evaluación:

• Funcionalidad: El filtro logra eliminar las impurezas del agua
• Diseño: El diseño es creativo y eficiente
• Trabajo en equipo: Los estudiantes colaboraron para construir el filtro
• Presentación: Explicaron cómo funciona su filtro y por qué eligieron esos materiales.

Resultados obtenidos:

Para finalizar se realiza una reflexión del equipo de trabajo a partir de las siguientes preguntas:

Preguntas después de construir el filtro  

• ¿Cómo podemos evaluar la efectividad de nuestro filtro?
• ¿Qué indicadores podríamos utilizar para medir la calidad del agua antes y después de la filtración?
• ¿Qué factores podrían afectar la eficiencia de nuestro filtro?
• ¿Qué mejoras podríamos hacer a nuestro diseño para mejorar la calidad del agua filtrada?
• ¿Crees que este tipo de filtros de agua caseros podrían ser una solución viable para comunidades que no tienen acceso a agua potable?

Conclusiones

Por medio de materiales sencillos, los estudiantes han aplicado conceptos básicos de las ciencias naturales como la purificación, la filtración, la importancia de la potabilidad del agua, lo anterior permite comprender cómo se puede desarrollar un proyecto con materiales comunes para dar solución a una problemática.

La actividad permite sensibilizar a los estudiantes frente a la importancia del acceso al agua potable, el cuidado y conservación del agua como recurso vital y la necesidad de consumo de agua tratada para el mantenimiento de la salud.

Los estudiantes dentro de la práctica proponen ideas innovadoras que permiten mejorar el proyecto y optimizar su funcionamiento, teniendo en cuenta que el proceso de filtración no es completamente seguro para la potabilidad del agua.

En general, la elaboración de filtros de agua caseros, además de reforzar conceptos académicos, permite fortalecer las relaciones socio afectivas de los estudiantes, las habilidades investigativas y prácticas y genera una reflexión frente a la importancia de la conservación del medio ambiente, la sostenibilidad y el uso racional y adecuado del agua.

Autores: Licenciada en biología Flor Angela Salamanca Fonseca – Licenciada en Ciencias Naturales y Educación Ambiental Jannette Lucía Castillo Vega

Editor: Master Ingeniero Carlos Iván Pinzón Romero

Código: UCDECCOL

Fuentes

Agua purificada: proceso de purificación y propiedades. (2020, marzo 10). Fundación Aquae. https://www.fundacionaquae.org/wiki/filtrado-agua/ 

Cómo hacer un filtro de agua casero súper sencillo, paso a paso: ¡tomá nota! (2024, junio 19). Diario Río Negro. https://www.rionegro.com.ar/redes/como-hacer-un-filtro-de-agua-casero-super-sencillo-paso-a-paso-toma-nota-3647688 

Para qué sirve el filtro de agua: La transformación del agua. (2023, agosto 18). Damsu. https://www.damsu.com/damsu/actualidad/para-que-sirve-el-filtro-de-agua/ 

Filtros para el tratamiento de ague en el hogar. (2021, Diciembre) Unicef.org. https://www.unicef.org/supply/media/13876/file/Filtros%20para%20el%20tratamiento%20de%20agua%20en%20el%20hogar%20-%20Guía%20de%20productos.pdf 

Camelo, M. D. F. (2021, mayo 11). Causas y consecuencias de la contaminación del agua en Colombia » Observatorio Ambiental de Bogotá. Observatorio Ambiental de Bogotá.https://oab.ambientebogota.gov.co/causas-y-consecuencias-de-la-contaminacion-del-agua-en-colombia/ 

Mundial, B. (2021, marzo 18). Colombia: rica en agua, pero con sed de inversiones. World Bank; Banco Mundial. https://www.bancomundial.org/es/news/feature/2020/09/02/colombia-water-security 

Peñaranda, I., & Esperanza, N. (2016). Análisis de filtros caseros como técnica de potabilización del agua en el sector rural colombiano. Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD. https://repository.unad.edu.co/handle/10596/6228 

Zúñiga Martínez, S & Mora, C (2017, Mayo 10) El Aprendizaje Basado en Proyectos y la construcción de prototipos experimentales, un estudio de caso: el modelo de un reductor de velocidad. Dialnet.