Captación de Agua Pluvial

UNIÓN

RESUMEN

La captación de agua pluvial es una técnica de recolección en donde se aprovecha de la mejor manera el agua de la lluvia, si bien es cierto en la ciudad de Tarapoto este sistema no es muy usado y por lo tanto existe un cierto desaprovechamiento por parte de la población

En el presente artículo mostramos el desarrollo de dos prototipos los cuales están diseñados para diferentes zonas de la ciudad (urbana y rural), el primer prototipo consta de un sistema que está unido a la canaleta de los techos, esta agua no puede pasar directamente a consumir ya que debe pasar por un proceso de filtración, ya que el agua se contamina al entrar en contacto con alguna superficie, por ello también se recomienda un sistema de purga lo cual ayuda a desfogar la primera descarga de lluvia El segundo prototipo consiste en un plato de lluvia el cual tiene una forma de paraguas invertido, dicha forma ayuda a tener una mejor recolección del agua pluvial y está ya no necesita un proceso de filtración, porque el agua cae directamente el cilindro Este prototipo no necesita tener una conexión al techo ya que tiene la ventaja de ser portátil y de fácil instalación Todos los materiales utilizados en este proyecto fueron reciclados, ya que nuestra finalidad es fomentar la sustentabilidad en la ciudad y de tal manera generar prototipos económicos y funcionales

Palabras clave: Agua de Lluvia, captación, recolección, agua, potabilización, filtración, prototipos, sustentabilidad, reciclaje

ABSTRACT

Rainwater harvesting is a collection technique where rainwater is used in the best way, although it is true that in the city of Tarapoto this system is not widely used and therefore there is some wastage on the part of the population In this article we show the development of two prototypes which are designed for different areas of the city (urban and rural), the first prototype consists of a system that is attached to the roof gutter, this water cannot go directly to consume since it must go through a filtration process, since the water is contaminated when it comes into contact with any surface, for this reason a purge system is also recommended, which helps to vent the first discharge of rain The second prototype consists of a rain dish which has an inverted umbrella shape, this shape helps to have a better collection of rainwater and it no longer needs a filtration process, because the water falls directly into the cylinder This prototype does not need to have a connection to the ceiling as it has the advantage of being portable and easy to install All the materials used in this project were recycled, since our purpose is to promote sustainability in the city and thus generate economic and functional prototypes

Keywords: Rainwater, catchment, collection, water, purification, filtration, prototypes, sustainability, recycling

INTRODUCCIÓN

El aumento de la población, el cambio climático y la impermeabilidad del suelo son factores que provocan inundaciones en los grandes centros urbanos. Tales lugares también siempre tienen problemas de escasez de agua Con el pasar del tiempo se han buscado alternativas para la solución de esta problemática, teniendo como propuesta la captación de agua de lluvia ¿Qué es la captación de agua de lluvia? Consiste en aprovechar el agua de las lluvias para recolectarla, limpiarla y usarla en tu casa. Esta es una alternativa eficiente para tener acceso al agua, ante la escasez de este líquido

El agua de lluvia es limpia y pura, no contiene cal ni cloro y además es GRATIS. Un 50% de los usos del agua en una casa pueden ser sustituidos por agua de lluvia, lo que representa un ahorro de recursos de por vida

OBJETIVO

Nuestro objetivo principal es mostrar la funcionalidad de los dos prototipos captadores de agua pluvial diseñados de acuerdo a las necesidades analizadas en nuestra región, posteriormente realizar un análisis comparativo en donde se muestre las ventajas y desventajas de cada uno Cada prototipo se realizó con un enfoque diferente, el primero se proyectó para viviendas que cuentan con un sistema de canaletas y el otro para viviendas de zonas rurales en donde se desarrolla un prototipo portátil Ya que buscamos que las personas de bajos recursos tengan fácil acceso a estos prototipos, así poder aprovechar el agua de lluvia que es un recurso abundante enTarapoto

MARCO TEÓRICO

En muchos países en desarrollo, el problema más común que enfrentan es la escasez de agua La solución para evitar este problema es la captación de agua de lluvia, la recolección de agua lluvia es conocida como una técnica en la que el agua pluvial se recolecta directamente en un sistema durante los periodos de lluvia Como la técnica de recolección de agua de lluvia se refiere principalmente a los techos y recolectamos agua de lluvia con diferentes técnicas, pero a través de esas técnicas, no podemos usar esa agua directamente beber o para un buen propósito sin un importante proceso de filtración (Murali M. Madgundi, 2022). La implementación de un captador de agua de lluvia se ha vuelto un criterio eficaz e importante para combatir la escasez de agua y energía en el desarrollo urbano sostenible. A pesar de ello, existe escasa investigación en las ciudades. Existe un

estudio que analiza el ahorro de agua y energía y cómo afecta el desempeño económico bajo diferentes zonas climáticas de Pakistán Se evaluaron tres demandas de agua (riego de césped, descarga de inodoros y sus mezclas) Los resultados indicaron que los mayores ahorros anuales de agua recolectada fueron con tanques de mayor tamaño y menores demandas de agua en la región húmeda De manera diferente, los mayores ahorros anuales de energía de RHS se relacionaron con un mayor consumo de energía para el bombeo de agua subterránea y tamaños de tanques más grandes La viabilidad económica del recolector de agua se confirmó a través del recolector de agua adecuadamente diseñado en Islamabad, Lahore y Peshawar (Ali Sanches, 2023)

Existe otra investigación en edificios residenciales sobre aguas pluviales en una cuenca ubicada en el sur de Brasil (cuenca del río Cachoeira). Se tomaron en cuenta áreas urbanizadas y no urbanizadas, tipos de suelos, número de curvas y tiempo de concentración de cada subcuenca.Una de las conclusiones sacadas de esta investigación fue que el agua de lluvia de los tanques en edificios residenciales tienen poca influencia en el escurrimiento de aguas pluviales, y la escorrentía de aguas pluviales se verá menos afectada cuando el área de la cuenca hidrográfica sea más grande Por lo tanto, la reducción de los caudales máximos es insignificante si se consideran las inundaciones en la región (Custódio, DiegoAntonio; 2023)

Al menos un tercio de la población de los países en desarrollo no tiene acceso a agua potable segura, lo que genera importantes problemas de salud debido a enfermedades transmitidas por el agua Cada día mueren alrededor de 6000 niños por deshidratación debido a la diarrea Los dos principales problemas del agua son los suministros inadecuados y tratamiento insuficiente esto mayormente sucede particularmente en los países en desarrollo, significan que debemos buscar enfoques alternativos, incluido el uso de sistemas de suministro de agua descentralizados y tecnologías de tratamiento de agua de bajo costo y bajo consumo de energía, teniendo en cuenta la limitaciones técnicas y financieras de los pobres que viven en zonas rurales o semiurbanas. (MTAmin, 2009)

La recolección de agua de lluvia en los techos (RWH) se considera una fuente alternativa de agua potable, especialmente en los países en desarrollo Un sistema RWH de azotea simplemente consta de su área de captación, una instalación de tratamiento, un tanque de almacenamiento, una instalación de suministro y tuberías Existen aplicaciones potenciales de RWH para captaciones de techo en áreas en donde un sistema centralizado de suministro y distribución de agua no son muy adecuados y tales aplicaciones están aumentando Hasta la fecha, RWH se ha utilizado principalmente para agua con fines no

potables, principalmente porque el agua recolectada está microbiológicamente contaminada por una variedad de organismos indicadores y patógenos, a menos que se tenga especial cuidado durante la recolección y el almacenamiento del agua de lluvia Esto requiere el tratamiento mínimo del agua de lluvia almacenada en caso de que tenga que ser utilizada para fines potables Hay dispositivos simples de purificación de agua para el hogar disponibles para el tratamiento del agua de lluvia recolectada en el techo, que generalmente está contaminada con microorganismos y metales pesados (MtAmin, 2009)

Este artículo describe el diseño y la investigación de un platillo de lluvia, que es una técnica de recolección de agua de lluvia sin techo compuesta por diferentes componentes, como un platillo de lluvia, un filtro simple y de malla integrado con el sistema principal La técnica es muy útil para captar el agua de lluvia directamente sin ningún contacto con las impurezas y es muy conveniente para el usuario almacenar el agua de lluvia recogida según las necesidades del usuario El documento describe la técnica que nos permite usar directamente el agua recolectada para beber y para cualquier fin bueno/doméstico sin ningún proceso de filtración importante Y el principal beneficio es que es una técnica sin techo, por lo que podemos recoger el agua de lluvia en cualquier lugar, independientemente del techo Normalmente las técnicas de captación de agua de lluvia no contienen el concepto de depuración integrada, pero hemos previsto una depuración integrada en el proyecto La técnica demostró que es muy económica y portátil ya que el sistema está hecho de material que está disponible a un costo más económico (Murali M. Madgundi, 2022)

La adaptación de tecnologías de tratamiento de agua potable en el punto de uso, como la desinfección solar (SODIS), puede reducir la morbilidad y la mortalidad por diarrea en niños que viven en zonas rurales y en países en desarrollo SODIS es muy adecuado para su uso en comunidades rurales y semiurbanas de países en desarrollo, que no tienen acceso a suministros de agua potable segura, para tratar el agua de lluvia almacenada a pequeña escala y, por lo tanto, para satisfacer las necesidades de consumo diario. (MTAmin, 2009) La descarga de inodoros con agua de lluvia recogida de los tejados supone un importante ahorro en el uso de agua potable. Este documento describe algunos de los resultados de las pruebas de campo de un colector de agua de lluvia instalado en una casa del Reino Unido La capacidad del tanque de almacenamiento es crítica en el diseño de tales sistemas Los datos recopilados se usaron para verificar y refinar un modelo de dimensionamiento de colectores de agua de lluvia El modelo se utilizó para producir un conjunto de curvas de diseño adimensionales que permiten determinar fácilmente la

capacidad de almacenamiento necesaria para lograr el nivel de rendimiento deseado si se conocen el área del techo y los patrones de demanda (A Fewkes, 1999)

DESARROLLO

Siguiendo con el desarrollo de este tema de investigación diseñamos el sistema de captación del primer prototipo Teniendo en cuenta que este será adaptado para una vivienda que ya cuenta con sus sistema de canaleta También tenemos en cuenta que los materiales propuestos sean económicos y de fácil acceso en la ciudad

- El diseño del prototipo 01 tiene la finalidad de recolectar el agua de lluvia mediante la canaleta ubicada en el techo, en donde el cilindro de 180 L servirá como almacenamiento

- Este modelo cuenta con dos filtros para la potabilización del agua, la primera filtración consta de una tela fina, la cual tendrá la finalidad de realizar la primera filtración del agua de lluvia, ya que al ser recolectada de la canaleta es posible que se encuentren hojas secas o algún residuo sólido del techo. Dicha tela será colocada en la parte inferior del cilindro el cual tiene una llave que va a dirigir el agua al segundo filtro

- La segunda filtración consiste en una botella reciclada que contiene algodón, carbón, piedras pequeñas, medianas y grandes, arena gruesa y fina Este proceso tiende a demorar ya que el agua tiene que pasar por cada capa de estos minerales para así obtener una agua más limpia.

- Para realizar la potabilización del agua pluvial se puede optar por dos métodos, uno es hervir el agua las veces que sea necesario y el otro es añadir cloro dependiendo de los litros a consumir.

Materiales propuestos:

- 5 codos de 4”

- 2 tubos pvc de 4”

- 1 aceitunero con capacidad de 180 L

- 1 llave de paso

- pegamento de tubería

- un grifo para tubería de ½”

- 1Tee de ½”

- 1 codo de ½”

- teflón

Para el filtro:

- 1 botella de plástico limpia

- Piedras de río grandes

- Piedras de río medianas

- Piedras de río pequeñas

- Arena gruesa

- Arena fina - Algodón - Carbón

Herramientas:

- Serrucho - Lija - Taladro - Wincha - Cautil

PRESUPUESTO MATERIALES:

Procedimiento de instalación:

1 Realizar las mediciones del lugar donde se va a instalar, lo recomendable es que sea en un sitio donde no interfiera la circulación, cerca a un muro para así poder sostener la tubería por donde bajará el agua pluvial

2 Medir la tubería y cortar, de acuerdo al espacio donde se piensa instalarAyudarse con la wincha y un lápiz

3. Realizar un agujero al cilindro almacenador de agua pluvial, en este caso utilizamos un taladro para así poder colocar el cierre

4 Pegar los tubos y codos, este procedimiento se realiza una vez de haber comprobado que las medidas de los tubos estén perfectas para la instalación.

5 Unir el codo que conecta con la canaleta y empotrar el tubo, el mismo que baja por el muro realizado con anillos perforadores

6 Para finalizar añadir la tela y el filtro al captador

- El segundo prototipo está enfocado en ser un modelo portátil, más que todo este modelo sirve para las viviendas que no cuentan con un sistema de canaletas, en su mayoría son casas que se encuentran en zonas rurales en donde habitan personas de bajos recursos La captación de agua será mediante un cobertor de plástico que fue moldeado para obtener la forma de un paraguas invertido, esta estructura tendrá un soporte de tubos PVC de ½” los cuales serán sujetados con rafia y clavos que serán introducidos en el suelo generan así un apoyo estable al prototipo Dicha cobertura estará conectada con un tubo PVC de 6” el cual está adherido a un cilindro de 20 L.

- En caso de que el agua rebalse, se desarrolló un sistema el cual se incrusta un tubo PVC de 3” para que así el agua sobrante pase a un cilindro adicional de 20 L.

- Para la filtración se añadirá una tela fina que servirá como filtro en las conexiones de los tubos. Posteriormente para potabilizar el agua se tendrá que hervir el agua para así eliminar cualquier microbio o bacteria del agua y

Materiales propuestos:

- 4 tubos de 1/2”

- 1 tubo de 4”

- 1 aceitunero con capacidad de 180 L

- 1 balde de plástico con capacidad de 50 L

- 1 llave de paso

- 1 rollo de rafia

- Cobertor de plástico

- 4 Clavos de 6”

- Cinta aislante

Herramientas: - Serrucho - Lija - Taladro - Wincha

PRESUPUESTO MATERIALES:

Procedimiento de instalación:

1 Realizar las mediciones del lugar donde se va a instalar, lo recomendable es este ubicado al aire libre y que no tenga ningún elemento encima como un árbol, techo, etc.

2 Hacemos un agujero en la parte central de la tapa del aceitunero, nos ayudamos de un taladro, wincha y un lápiz

3. Colocar el tubo de 4” en el centro y pegar los 4 tubos de ½” alrededor, utilizamos para adherir cinta negra

4 Realizar un agujero en los tubos de 1 ⁄ 2” para colocar el listón de rafia, procediendo a jalar y dar forma al tubo

5. Cortar la rafia y amarrar en clavos sujetos al piso,estos no tienen que estar ni muy flojos ni muy tensionados

6 Para finalizar colocar el cobertor de plástico,extenderlo y fijarlo bien con la rafia en los agujeros de los tubos de ½”.

DATOS RECOGIDOS:

- Siguiendo con el análisis procedimos a recolectar data de los días que nuestros prototipos fueron utilizados, los datos son los siguientes:

PROTOTIPO I

ANÁLISIS COMPARATIVO:

CONCLUSIONES

Según los datos recolectados y el análisis podemos determinar las siguiente:

PROTOTIPO I

VENTAJAS:

- Tiene mayor superficie de recolección lo que hace que capte mayor cantidad de agua pluvial.

- Cuenta con un sistema de purga para la primera descarga de agua pluvial.

- Tiene integrado un filtro de agua.

DESVENTAJAS:

- No se puede transportar

- Cuesta más que el prototipo II.

PROTOTIPO II

VENTAJAS:

- Fácil armado.

- Tiene menor superficie de recolección lo que hace que capte menor cantidad de agua pluvial.

- Es más económico que el prototipo I.

- Es portátil.

DESVENTAJAS:

- Tiene menor superficie de recolección lo que hace que capte menor cantidad de agua pluvial.

- No cuenta con sistema de desfogue.

- No tiene integrado un filtro de agua.

BIBLIOGRAFÍA:

1. Custódio, Diego Antonio; Ghisi, Enedir (2023). Impact of residential rainwater harvesting on stormwater runoff. Journal of Environmental Management, Volume 326, Articulo 116814. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.116814

2. Ali, Shahbaz; Sang, Yan-Fang (2023). Implementing rainwater harvesting systems as a novel approach for saving water and energy in flat urban areas. Sustainable cities and society, Volume 89, Article 104304. https://doi.org/10.1016/j.scs.2022.104304

3. MT Amin; Mi Han (2009). Roof-harvested rainwater for potable purposes: Application of solar collector disinfection (SOCO-DIS). Water Research, Volume 43, Pages 5225 - 5235. https://doi.org/10.1016/j.watres.2009.08.041

4. A. Fewkes (1999). The use of rainwater for WC flushing: the field testing of a collection system. Building and Environment, Volume 34, Pages 765 - 772. https://doi.org/10.1016/S0360-1323(98)00063-8

5. Murali M. Madgundi; Abhishek P. Kumbhar; Gokarna M. Lele; Sachin P. Komble; Yuvraj H. Marane; Aakash R. Mate. (2022). Design and investigation on rainsaucer: The technique of roofless rainwater harvesting. Materials Today Proceedings, Volume 40, Pages 569 - 610. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.09.169