1 RESUMEN
Los habitantes de la zona peri-urbana de Santa Anita-Morales enfrentan el grave problema de la falta de suministro de agua potable por su lejanía de la ciudad, el manejo imperfecto de la infraestructura en la zona que no permite que las personas utilicen estas instalaciones y otras viviendas accedan al servicio. Por ello, es necesario buscar otras formas de abastecimiento, como la captación de agua de lluvia. La calidad del agua de lluvia es aceptable para el uso doméstico, agrícola y podría pasar por un proceso de purificación para que pueda ser usado para su consumo. El objetico de este estudio es probar un prototipo de sistema de recolección de agua de lluvia que fue desarrollado mediante una serie de procesos de pruebas enfocadas en aspectos de calidad y en cantidad en la captación del agua pluvial.
Palabras claves: Agua pluvial, Techos, cosecha de lluvia.
2 ABSTRACT
The inhabitants of the peri-urban area of Santa Anita-Morales face the serious problem of the lack of drinking water supply due to its distance from the city, the imperfect management of the infrastructure in the area that does not allow people to use these facilities and other homes access the service. Therefore, it is necessary to look for other forms of supply, such as rainwater harvesting. The quality of rainwater is acceptable for domestic and agricultural use and could go through a purification process so that it can be used for consumption. The objective of this study is to test a prototype rainwater harvesting system that was developed through a series of testing processes focused on quality and quantity aspects of rainwater harvesting.
Words Key: rainwater, roofs, rainwater harvesting
Captación de agua pluvial para el consumo humano, en Morales, San martín.INTRODUCCIÓN
Se calcula que el 2.5% del total de los recursos hídricos son potables, el 70% de estos mismos recursos está congelado en los gigantescos glaciares y con alrededor de estos mismo el 30% está bajo el subsuelo y tan solo el 1% de este mismo recurso está en la superficie (Clarke y King 2004). Esto mismo no quiere decir que este menino porcentaje de agua potable esté escanciando o desapareciendo en nuestro planeta, ya que sabemos que el agua es un recurso que se renueva a través de procesos naturales. Sabiendo que la circunstancia es mucho más compleja que afirmar, que solo, se tratar que el agua es simplemente un recurso ilimitado. Sabiendo que el ciclo hidrológico del agua se encarga de mantener en constante renovación al agua a través de la hidrósfera, este mismo ciclo está siendo constantemente siendo mermado en los mantos freáticos de múltiples países esto se debe a cambios significativos dentro de los patrones climáticos de algunas regiones en específico. En los casos de las sequías o fenómenos que se prolongan a causa del calentamiento global, en estos casos los cambios climáticos provocaran cambios en frecuencia con diversas intensidades, en distintas extensiones de espacios, con duraciones variables en los distintos eventos climáticos los cuales puede resultar con un clima hostil en los eventos climatológicos” (IPCC, 2012: 5). Entre otros factores que podemos apreciar son los que afectan las disponibilidades al agua en el proceso de bombeo, ya porque este mismo recurso es desperdiciado o también por una gran demanda de este mismo recuso debido a la creciente sobrepoblación y expansión de las ciudades, sabiendo bien que en el año 2017 la población mundial era alrededor de 7,550 millones y que se maneja un estimado de 9,771 millones de personas para el 2050 (Organización de las Naciones Unidas, ONU, 2017), Se muestra evidentemente que las ciudades y centros poblados seguirán creciendo y esto conlleva a una mayor demanda de agua, y una creciente demanda de agua en el Perú, dentro de las cuencas hidrográficas las cuales son la principal fuente de recursos hídricos y naturales para el correcto desarrollo los asentamientos humanos, esto se orienta en un desarrollo de una compleja geografía del país, estando en predominancia las partes bajas y medias, las cuencas hidrográficas. Dentro de las características principales y geográficas se puede establecer varios patrones de en los distintos asentamientos en el territorio, también podemos interpretar al tiempo que se complementan los accesos a los recursos hídricos, la creciente actividad humana en los últimos años no da a indicar que los fenómenos medioambientales que están relacionados entre ellos mismos (Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo, 2010, pp. 15-26). Las crecientes infiltraciones de las aguas de Lluvia por medios naturales son muy complejas, tales como las que se sostienen en los documentos Estadísticos del agua en México (CONAGUA, 2013: 16).Se calcula que la tasa del 71.6% de la evapotranspiración regresa a la atmósfera y la tasa del 22.2% escurre de los ríos o arroyos y en el porcentaje del 6.2% restante se dirigen asía el subsuelo de forma natural y progresiva también se recargan los acuíferos, dentro de las áreas sumamente urbanizadas se pueden apreciar la existencia de una impermeabilidad en los suelos de las ciudades de un 75 al 100% (Arnold, Chester y Gibbons,1996). Siendo así, que la gran recarga en los mantos freáticos es de una duración lenta y complicada en la cual se abastece de agua este puede llegar a ser disminuido por abusar de la extracción del agua exhaustiva así mismo la mínima recarga de los acuíferos ayudara a que estos mismo se recuperen.
Tenemos que añadir que todo el planeta, así como el país tiene un crecimiento en la población. Esto significa que ay un mayor número de persona que dependen de los recursos hídricos, por eso mismo se tiene, una mayor demanda al recurso que es el agua, en el futuro próximo. En el departamento de San Martín contamos con una población de 840,790 habitantes, en la cual el 7.1% de la población es representada por adultos mayores (59,489). (INEI, 2022), no estamos en una posición ajena a estas situaciones, en la cual aquí también la creciente densidad de población la cual esta con tendencias a aumentar, de manera semejante la creciente demanda de agua, La creciente necesidad del suministro de agua potable a la que nos veremos enfrentados los Sanmartinenses se está volviendo sumamente notoria. En esta situación con un contexto, el cual se está volviendo vital una forma de abastecer agua potable, esto de reutilizar el recurso pluvial ofrece una doble solución, por un lado, se evitan inundaciones y, por el otro, se ahorra agua y proporciona un aumento en las reservas de este líquido vital” (2014: 26). Estas acciones contribuirían a mitigar el abatimiento de los mantos
freáticos y a mejorar el uso del recurso hídrico. La lluvia, siendo la principal fuente de abastecimiento de agua dulce que se tiene en el planeta, además de ser considerada como el agua más pura en su estado natural, genera la recarga de los acuíferos. Abastece a ríos y también suministra, por medio de las escorrentías, a lagos y lagunas, funcionando, así como una parte importante del ciclo hidrológico. De tal modo, este recurso hídrico desempeña ciertamente un papel fundamental para la sobrevivencia de los seres vivos del planeta.
4 OBJETIVOS
4.1 Objetivo
General.
Analizar y construir un sistema de captación de agua de lluvia para brindar agua de calidad y en cantidad suficiente para las necesidades domesticas en la zona de Santa Anita Morales-San Martín, Perú
4.2
Objetivo especifico
• Revisar fuentes bibliográficas para un mejor proceso de desarrollo.
• Construir un modelo para la captación de agua de lluvia.
• Analizar el proceso de captación y abastecimiento del agua de lluvia para el uso doméstico.
5 JUSTIFICACIONES
En la ciudad de Tarapoto en el distrito de morales en los últimos años con el crecimiento que ha experimentado la ciudad cada vez son más son más los sectores y áreas en específico que no tiene acceso al agua para su consumo doméstico así mismo los lugares que llegan a tener acceso, llega ser uno limitado teniendo agua durante periodos cortos del día estos periodos de suministración de da agua suelen duras de 16 horas a los más cortos con unas 6 horas al día, por esto se tiene que buscar una alternativa sostenible y económica para este grupo en concreto de la población que se ve afectado, el agua como recurso natural que es está a nuestra disposición la gran mayoría del año nuestro clima y la región en la que vivimos abunda el agua este recurso llega a ser tan abundante que llegamos a menospreciarlo y desperdiciarlo, el agua de lluvia es agua de excelente calidad que puede ser implementada para el uso doméstico ya que esta misma al seguir el siclo natural del agua es prácticamente agua destilada la cual puede ser potabilizada con suma facilidad, esta misma es la solución para las personas que no tienen acceso al agua ya sea porque no tienen los servicios de agua potable o la localidad en la que viven no la dispone las 24 horas, el agua de lluvia suele ser recolecta por estas mismas personas pero no de una manera eficiente a por lo general el agua que recolectan tienen partículas en suspensión o es muy poca en comparación al tiempo y a la intensidad que tuvo la lluvia por esto mismo los sistemas de recolección de agua de lluvia son la mejor solución que ellos pueden tener ya que estos mismos pueden ser elaborados con materiales reciclados y pueden ser diseñados y adaptados según la propia necesidad de los usuarios.
6 MARCO TEORICO
Según la organización mundial de la salud (OMS), la cantidad de litros recomendados por persona para mantener una higiene personal y alimenticia optima es de mínimo 50 litros o más al día (Howard, 2003). Así mismo se menciona que la captación y potabilización de agua de lluvia resulta ser una alternativa viable y sustentable para proporcionar agua en una gran cantidad y de forma continua a la población que no tiene acceso a al agua (Anaya 2006,2014).
6.1 captación del agua de lluvia para el consumo humano y condicionantes.
La captación de agua para el consumo humano está muy condiciona por el clima de ciudad y por los materiales de las respectivas viviendas, sin embargo, al momento de hacer la intervención podemos maximizar la cantidad de agua de lluvia recolectada esto se ve muy influenciado por los materiales de los techos de las viviendas estos
materiales pueden ser los siguientes en las áreas en las que el agua por tuberías no suelen llegar, láminas de acero, calamina, hojas de shapaja o palma, lona de plástico, la cantidad de agua de lluvia que se expresa y se puede recolectas está muy relacionada con lo materialidad de la superficie impermeabilizada donde se reúne la escorrentía de la lluvia para que posterior mente se dirija a su lugar de almacenamiento, por esto mismo se utilizan parámetros y métodos de testeo de cuánta agua se ha podido recolectar en los periodos que dure la lluvia ya sean horas o minutos que esta misma dure, con esto podemos establecer nuestro sistema de recolección de agua de lluvia para el consumo humano y saber si la demanda de una vivienda se cumple tanto para el uso del agua para la higiene personal y uso doméstico como cocinar o desagüe.
Se busca que el sistema de recolección de agua de lluvia se lo más económico y adaptable posible a cada situación y realidad económica del lugar de instalación por lo cual se busca que este mismo obtenga soporte de la propia vivienda aprovechando la inclinación del techo de esta misma para la recolección sea más eficaz, así mismo se realizaron pruebas y registros de las precipitaciones en el mis de noviembre de 2022 siendo este mes el que tiene precipitaciones seguidas y las de mayor intensidad, la velocidad de recolección de agua de lluvia muy optima pudiéndose llenar la cisterna de recolección de agua hasta el máximo de su capacidad más una vez en menos de una hora con esos resultados se pudo contemplar que el sistema de recolección de agua de lluvia tiene un límite establecido y sé que se tiene que tiene que desviar el exceso de agua la cual no se va a utilizar para uso doméstico hacia la red aguas negras la depuración de heces, el agua recolectada en la cisterna que esta destina al consumo humana pasara un proceso de potabilización, el tratamiento consistirá en un sistema de filtrado de carbón activado arena y piedras para y con un sistema que haga que las partículas en suspensión vayan directo al fondo y se depuren por orificios en la basa, el carbón activado adsorbe gases e iones metálicos y partículas de polvo que puedan ser arrestados de los tejados (Colpas et al., 2016) también de forma manual se dosificaran pequeñas cantidades de hierro y manganeso en el agua recolectada para que sea potable siendo que el ser humano necesita de estas sales para la correcta metabolización del agua (McFarland y Dozier, 2015). así mismo se dosificará cloro líquido y otros insumos químicos para deshacernos de microorganismos como algas, parásitos, hongos, bacterias y virus (Escobedo et al., 2006).
Figura 01 Metodología a seguir para la investigación
METODOLOGIA
En esta presente investigación del sistema de recolección de agua de lluvia se dividió en cuatro pasos principales siguiendo estos pasos se desarrollaron los cumplimientos de los prototipos, así como se cumplió con los objetivos de la investigación, en el mapa conceptual que se muestra figuran los pasos seguidos de manera ilustrada, la metodología que se sugirió en este proceso de investigación y experimentación. Para la ejecución del paso 1 de este estudio se realizaron las investigaciones pertinentes de ejemplos de experimentación anteriores con respecto a sistemas de captación de agua pluvial, posterior mente se analizó el comportamiento de los distintos techos y materiales en las viviendas y cómo influyen en la recolección del agua de esta forma en este procedimiento se buscó generar una base de sustento en los diseños posteriores de los prototipos y en posteriores experimentos. En el paso dos se elabora los prototipos, así como también se selecciona los materiales que los compondrán se realizan los posteriores testeos ensayos de prueba y error la que nos permitirá reflexionar sobre los materiales y sobre las dimensiones de estos mismo como también identificar las características óptimas para estos mismos prototipos. Para el paso 3 se procedió a hacer las mediciones de la cantidad de agua recolectada por los prototipos así viendo la eficacia de cada modelo, variación o corrección que se les realizará a estos mismos se realizaron pruebas iniciales con el objetico de conoces su funcionamiento y ver si es eficaz, también se realizaron registros de las precipitaciones cuanto duraron estas mismas y cuantas ocurrieron a lo largo de los meces de octubre y noviembre también se tuvo en cuenta las condicionantes meteorológicas en la temporada de invierno en la selva peruana en Tarapoto y morales. Para el paso 4 se realiza síntesis de todos los datos recopilados generando una matriz de datos en la cual compáramelos nuestra información y nuestros datos de experimentación propios con los de nuestras cuentas y analizamos a la efectividad de nuestro sistema de recolección de agua a su vez analizamos el aporte del proyecto y el impacto que tuvo en las viviendas instaladas y como el agua que fue recolectada impacta o mejora la condición domestica de las familias en las que se realizaron las pruebas.
Para lograr con el objetivo de esta investigación es necesario tomar por ejemplo cuatro viviendas. En la Figura 02, encontramos a la vivienda de tipo “A”, la cual cuenta con un techo de calamina galvanizada, con un frente de 6 n y un fondo de 4m, teniendo 24 m2 en total. La Figura 03, tiene a la vivienda de tipo “B”, también cuenta con un techo de calamina galvanizada, un frente de 6m y un fondo de 9m, formando 54 m2 de techo, la Figura 04 muestra a la vivienda de tipo “C”, a diferencia de las anteriores, ésta cuenta con un techo aligerado de concreto, tiene 7 m de frente, 5 m de fondo, en total 35 m2 de techo, finalmente tenemos a la Figura 05, contiene a la vivienda de tipo “D”, así como la anterior, ésta también es de techo aligerado, con una dimensión de 7m de frente y 11 m de fondo.
Para procesar los datos optenidos de los cuatro pipos de techos, usaremos la tabla de la Figura 06, la cual al cruzar información de toldos los días registrado con lluvia desde el mes de Octubre, Noviembre y a mitad de Diciembre, en dicha tabla analizaremos cúando lluvió, con qué intensidad (alta, media o baja), cuáto tiempor tarda cada tengo en llenar un recipiente de 20 litros y finalmente poder calcular la cantidad de litros que se captaron por el tecgo durante todo el tiempo que duro la lluvia.
Figura 06 Cruce de datos de los día de lluvia
8 RESULTADOS
La casa tipo “A” en el día 08 de octubre, donde hubo lluvia con intensidad alta y mayor duración (2 horas) registró que se tardó 58 segundo para llenar un recipiente de 20 litros, así mismo durante las 2 horas de lluvia, fue capaz de captar 2 482 litros de agua. A diferencia del día 22 de noviembre, donde hubo una lluvia de intensidad baja con la menor duración (1 hora), registró que se tarda 35 minutos en llenar 20 litros y solo fue capaz de recolectar 34.29 litros en una hora de lluvia. La Casa tipo “B” en el día 08 de octubre, tardó 31 segundo en llenar 20 litros de agua, y durante las 2 horas de lluvia recolectó 5 142 litros, mientras que en el día 22 de noviembre tardó 17 minutos en llenar 20 litros y durante 1 hora de lluvia solo recolectó 70.59 litros. La Casa tipo “C” en el día de intensidad de lluvia y mayor duración (08 de octubre) se tardó 75 segundos en llenar 20 litros y durante toda la lluvia pudo captar 1920 litros de agua; sin embargo, en el día de lluvia con más baja intensidad y menor duración (1 hora) llenó 20 litros en 37 minutos, y durante 1 hora captó 32.29 litros. La Casa tipo “D” el día 08 de octubre tardó 34 segundos en captar 20 litros y durante todo el tiempo que duró la lluvia (2 horas) fue capaz de captar 4 235 litros de agua, mientras que el día de lluvia mas bajo con menor duración (22 de noviembre) se tardó 17.5 minutos en llenar 20 litros y captó durante 1 hora de lluvia 68.57 litros de agua.
CONCLUSIONES
La situación de Morales evidencia un panorama poco alentador para la localidad en relación al abastecimiento de agua. El limitado recurso hídrico del que se dispone, es un claro indicador de alarma para la región. Dado este panorama, es de suma importancia el uso de agua de lluvia para los Moralinos y por ello también concebir un sistema que pueda mejorar las condiciones de una cubierta en términos de captación. Desde esa perspectiva, el trabajo expuesto demostró que el sistema de captación pluvial con techo de calamina galvanizada consigue una mayor captación de lluvia, en comparación al techo aligerado de concreto. Efectivamente, los resultados de este este estudio evidencian que el modelo (casa “C”), fue el que presentó una menor captación pluvial. Es importante resaltar que el modelo casa “A” consiguió una mejor captación, sin embargo, la eficiencia de dicho comportamiento resulta menor al compararse con el modelo casa “B”, esto de sebe al material del techo y su área.
A partir de la investigación planteada, se ha podido comprobar la viabilidad del modelo desarrollado, el cual busca perfeccionar la captación del agua pluvial y, al mismo tiempo, mejorar las características térmicas de la edificación. Consecuentemente, esta propuesta aspira a desarrollar un sistema que promueva la reducción del desperdicio del agua, con el fin último de mitigar la escasez de agua para el consumo humano.
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