Universidad del ValleEl Agua Lluvia Como Fuente de Abastecimiento de Agua

Wilmer Campaña, José Saldarriaga, Juan Mantilla, JeffersonCastro

Acueductos y Alcantarillados

Profesor Alberto Galvis

Santiago de Cali 22 de Mayo de 2012

TABLA DE CONTENIDO

Resumen

Introducción

1. Sistemas de Recolección de Aguas lluvias

1.1. Antecedentes

1.2. Componentes

1.3. Mecanismos de recolección:

1.3.1. Recolección de aguas lluvias por techado

1.3.2. Recolección de aguas lluvias mediante campos de recolección

1.4. Ventajas y desventajas

2. Factibilidad

3. Calidad del Agua

3.1. Contaminación en los sistemas de recolección de agua lluvia

3.2. Enfermedades relacionadas al mal manejo de los sistemas de recolección

3.3. Importancia del tanque de almacenamiento

4. Experiencia internacional

4.1. Sistema de recolección de aguas lluvia podría cubrir necesidades rurales e indígenas – México

4.2. Análisis de costos de 3 sistemas de recolección de aguas lluvias

5. Experiencias nacionales

5.1. Descripción Proyecto.

5.2. Análisis Oferta vs Demanda.

5.3. Análisis de costos y comparación con sistema de acueducto municipal.

6. Usos a sistemas de recolección de aguas lluvias

6.1. Recolección de aguas lluvias para re-vegetalización en zonas áridas

6.2. Sistemas de recolección de aguas lluvias como reguladores de caudal de escorrentía.

Consideraciones Finales

Bibliografía

Resumen

En este documento, se definirán los sistemas de recolección de aguas lluvias, centrándose en la captación de aguas lluvias en techos. Se mostrarán las ventajas y desventajas de los sistemas de recolección de aguas lluvias en techos y también las diferentes aplicaciones de este tipo de sistema. También se abordarán diferentes estudios realizados en diferentes lugares del mundo en referencia al tema y se hablará un poco del agua lluvia en Colombia.

Introducción.

En áreas rurales o en lugares áridos alrededor del mundo, los sistemas de recolección de aguas lluvias en techos son una de las mejores alternativas de abastecimiento de agua, y en algunos lugares la única. La calidad del agua lluvia generalmente es muy buena a menos que se hable de una zona industrial. Por tanto este tipo de agua no suele requerir procesos de tratamiento muy rigurosos para que sea potable disminuyendo el costo de ésta siendo más bajo que el costo del agua que generalmente se capta de los ríos. La dificultad en este tipo de sistemas es que el mantenimiento del mismo depende de los usuarios y debido a patrones culturales, en muchos lugares del mundo no existe la costumbre del mantenimiento. De esta manera, el agua provista por estos sistemas puede llegar a ser de una calidad mucho más baja que la esperada.

En algunos lugares, el agua lluvia es usada solo para uso doméstico, sin embargo en otros lugares donde el acceso a fuentes de agua para consumo es muy difícil, el agua lluvia viene siendo la mejor alternativa. Debido a esto grandes organizaciones como lo son la ONU, UNICEF, entre otras, se encuentran desarrollando proyectos para la construcción de sistemas de recolección de aguas lluvias por medio de techados adecuados para las comunidades que no tienen los recursos suficientes para construirlos por sí mismas. Con todo esto se trata de lograr una de las metas del milenio de que todo el mundo tenga acceso a agua potable.

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Preguntas

¿Porque usar agua lluvia? ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de recolectar el agua pluvial? ¿Cómo recolectar el agua lluvia en nuestros hogares? ¿Qué aplicaciones diferentes al consumo o el lavado se le puede dar al agua lluvia?

1. Sistemas de Recolección de Aguas Lluvias

M. Sturm et al. 2009, define los sistemas de recolección de aguas lluvias como todos aquellos que tienen una superficie de captación de agua lluvia, un medio de conducción de la misma y un lugar de deposición de ésta. En este sentido, el sistema de alcantarillado pluvial es un sistema de recolección de agua lluvia, el que si se usara adecuadamente podría ser una fuente de agua para riego, para lavado y/o hasta para consumo si se le da el tratamiento adecuado. Y así como el alcantarillado se pueden definir muchos otros como sistemas de recolección de aguas lluvias.

1.1. AntecedentesDiferentes formas de captación de agua de lluvia se han utilizado tradicionalmente a través de la historia de las civilizaciones; pero estas tecnologías sólo se han comenzado a estudiar y publicar recientemente. Con base en la distribución de restos de estructuras de captación de agua de lluvia en el mundo y el continuo uso de estas obras en la historia, se puede concluir que las técnicas de captación de agua de lluvia cumplen un papel importante en la producción agrícola y en satisfacer las necesidades domésticas, con un uso intensivo en las regiones áridas o semiáridas del planeta. Según evaluaciones del IDEAM , cerca del 50% de la población colombiana que vive en las áreas urbanas municipales está expuesta a sufrir problemas de suministro de agua, como consecuencia de la presión sobre las cuencas hidrográficas y las restricciones de uso por contaminación de las aguas superficiales. Como agravante, más del 80% de las cabeceras municipales tienen como fuente de suministro de agua pequeños riachuelos o quebradas que en épocas de estiaje no garantizaran el abastecimiento a la población. Debido a esta preocupante situación se realizó una revisión de las experiencias de diferentes países en sistemas de aprovechamiento de agua lluvia, con el fin de conocer y estudiar esta tecnología como un sistema alternativo de abastecimiento de agua. En la realización del estudio se evidenció la antigüedad del tema, por ello se realizó un recuento histórico desde los primeros sistemas de aprovechamiento de agua lluvia, los cuáles datan de 4.000 años a.C. hasta los sistemas actuales, los cuales se utilizan intensivamente en muchas zonas

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del planeta. Estas metodologías utilizadas para la captación y almacenamiento del agua lluvia, son el resultado de las necesidades (demanda de agua), los recursos disponibles (dinero para invertir y materiales de construcción), las condiciones ambientales (contaminación del agua, disponibilidad de agua subterránea y superficial, precipitación y temperatura), las practicas culturales y la legislación vigente de cada región. Los sistemas de aprovechamiento de agua lluvia sólo se implementan cuando no existe una red de acueducto, el suministro es deficiente, la calidad del agua es muy baja o los costos del agua potable son muy altos; algunas de estás condiciones son las predominantes en varios municipios de Colombia y pueden llegar a darse a largo o mediano plazo en la mayoría de los municipios del País.

1.2. Componentes

a. Captación

El sistema de captación está conformado por el techo de la edificación, el mismo debe tener la superficie y pendiente adecuadas para que facilite el escurrimiento del agua lluvia hacia el sistema de recolección. En el cálculo se debe considerar solamente la proyección horizontal del techo.

Los materiales empleados en la construcción de techos para la captación de agua de lluvia son tejas metálicas onduladas, tejas de arcilla, teja de asbesto cemento.

b. Recolección y conducción

Este es un componente esencial ya que conducirá el agua recolectada por el techo directamente hasta el tanque de almacenamiento. Está conformado por las canaletas que van adosadas en los bordes más bajos del techo, en donde el agua tiende a acumularse antes de caer al suelo.

El material de las canaletas debe ser liviano, resistente al agua y fácil de unir entre sí, a fin de reducir las fugas de agua. Para tal efecto se pueden emplear materiales como: bambú, madera, metal, o PVC.

c. Interceptor

Conocido también como dispositivo de descarga de las primeras aguas provenientes del lavado del techo y que contiene todos los materiales que en él se encuentren en el momento del inicio de la lluvia. Este dispositivo impide que el

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material indeseable ingrese al tanque de almacenamiento y de este modo minimizar la contaminación del agua almacenada y de la que vaya a almacenarse posteriormente.

En el diseño del dispositivo se debe terner en cuenta el volumen de agua requerido para lavar el techo y que se estima en 1 Litro/m2 de techo.

Figura 1. Interceptor de las primeras aguas (Tomada de Guía para el diseño de captación de agua lluvia, 2001)

d. Almacenamiento

Es la obra destinada a almacenar el volumen de agua de lluvia necesaria para el consumo diario de las personas beneficiadas con este sistema, en especial durante el periodo de sequía.

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La unidad de almacenamiento debe ser duradera y al efecto debe cumplir con las siguientes especificaciones:

Impermeable para evitar la pérdida de agua por goteo o transpiración De no más de 2 metros de altura para minimizar las sobrepresiones Dotado de tapa para impedir el ingreso de polvo, insectos y de la luz solar Disponer de una escotilla con tapa sanitaria lo suficientemente grande

como para que permita el ingreso de una persona para la limpieza y reparaciones necesarias

La entrada y el rebose deben contar con mallas para evitar el ingreso de insectos y animales.

Dotado de dispositivos para el retiro de agua y el drenaje. Esto último para los casos de limpieza o reparación del tanque de almacenamiento. En el caso de tanques enterrados, deberán ser dotados de bombas de mano.

1.3. Mecanismos de recolección

1.3.1. Sistemas de Recolección de Aguas Lluvias Por Medio de Techados

En adelanta se llamará a este sistema como SRALT. En este sistema, la superficie de captación son los techos de viviendas, los medios de transporte de agua son las canaletas y las tuberías, y los depósitos suelen ser tanques de almacenamiento que pueden ser de metal, plástico o concreto con algún sistema de filtros según se requiera. En la Figura 2 se muestra un esquema básico de un SRALT.

Figura 2. SRALT (Tomado de M. Sturm et al. 2009)

Cuando este tipo de sistema sea usado como única fuente de suministro de agua, lo más complejo para diseñar es el tanque de almacenamiento. El mejor método para determinar el tamaño de un tanque es usando curvas de masas, para ello se toma un pluviómetro representativo del lugar con registros de al menos 10 años consecutivos y proceder a construir la curva de masas de precipitación. Con esto se

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busca tener en cuenta la duración máxima del periodo de sequía esperada con el fin de proveer la cantidad de agua necesaria para satisfacer la demanda determinada. Conociendo la dimensión del tanque de almacenamiento, el resto de elementos del sistema son relativamente simples de diseñar.

1.3.2. Sistemas de recolección de aguas lluvias por medio de campos de recolección.

Estos sistemas difieren de los anteriores debido a que en estos se usa cualquier tipo de terreno superficial como elemento de captación. La conducción en estos sistemas se hace mediante pequeños canales que llevan el agua colectada al tanque de almacenamiento que debe encontrarse enterrado. La desventaja de este sistema respecto al mencionado anteriormente es que en este el agua se contamina mucho más.

1.4. Ventajas y Desventajas

CIID, 1990. Enumera una serie de ventajas y desventajas del SRALT las cuales serán enlistadas a continuación:

Ventajas

Agua de buena calidad Independencia relativa de un sistema de abastecimiento general. Apropiado para

asentamientos poblacionales dispersos o rurales Los materiales para la construcción del sistema se encuentran fácilmente Tecnología relativamente simple Facilidad de mantenimiento

Desventajas

El costo inicial es una de las limitaciones principales del SRALT. A menudo se requiere de una subvención de un préstamo para ayudar a las familias a sufragar el costo de la construcción de un tanque de almacenamiento.

Difícil de establecer en ciudades debido a los requerimientos de espacio que puede requerir el tanque de almacenamiento.

En los diferentes estudios que se mostrarán adelante se podrán apreciar algunas ventajas y desventajas del SRALT.

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Figura 3. Esquema básico de un sistema recolector de agua lluvia (Tomada de http://www.sitiosolar.com/recoleccion%20de%20agua%20de%20lluvia.htm)

2. Factibilidad

Para evaluar la factibilidad de implementar un sistema de recolección de aguas lluvias para una zona determinada, con características especificas, seria ilógico hacer una comparación netamente económica, como si se podría hacer con otro tipo de proyectos. Pues se esta incurriendo en el ámbito ambiental y social, y en ocasiones el político. Todos estos aspectos han de ser evaluados, por ejemplo un mismo sistema que funciono en una zona y quisiera ser implementado en otra, podría llegar a ser económica y socialmente factible en esta nueva zona y no serlo técnicamente por las características meteorológicas de la zona, por la arquitectura de las edificaciones, por las características como la calidad del agua lluvia de esa zona, en fin.

Es por esta razón que al evaluar un sistema de recolección de aguas lluvias deben estudiar como mínimo los tres siguientes factores:

Factor Técnico: Consiste en conocer el balance entre la oferta (producción) y la demanda (necesidad) de este recurso. LAOFERTA esta relacionada directamente con la cantidad de precipitación de la zona de estudio, lo que hace indispensable una base de datos confiable de datos meteorológicos, como la pluviometría, suministrados de la autoridad competente de la zona de estudio. LA DEMANDA esta relacionada con el uso que se le de a esta agua a captar, ya que no es lo mismo un uso industrial, a un uso domestico, ni a un uso para consumo humano

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pues este ultimo necesita un mayor tratamiento lo cual encarecería el sistema, lo cual debe ser estudiado con el siguiente factor.Aquí también deben aquí evaluarse los aspectos como las diferentes alternativas que existen para abastecer esta demanda, por ejemplo como esta trabajando el sistema de acueducto, si lo hay, también si es viable captar aguas en esa zona por su calidad o si l contaminación es mucha y no valga la pena tener un tratamiento para estas, todas estas condiciones.

Factor Económico:Este puede tratarse bajo el análisis económico de inversiones tradicional pero teniendo el criterio de cuantificar económicamente las dos variables anteriormente descritas, OFERTA y DEMANDA esto implica dar valores monetarios a variables como la cantidad de agua gastada en casa, industria, colegio… (lo cual podría lograrse en el caso que haber un abastecimiento previo) y compararse con la cantidad recogida, incluyendo los gastos por la instalación y mantenimiento del sistema. Igualmente estos costos deben ser comparados con diferentes alternativas las cuales serán incluidas por el factor técnico.

Factor Social:Como en toda obra civil en la que se afecta a una comunidad debe tenerse presente el ámbito social, el cual esta relacionado directamente con las costumbres y hábitos de una comunidad. Estos aspectos deben considerarse con el fin de garantizar la sostenibilidad de la inversión. La meta es mostrar las ventajas y desventajas de las distintas alternativas a la comunidad para no afectar con el desarrollo normal de la misma. Por eso se hace indispensable la aceptación de la alternativa por la comunidad.

3. Calidad del Agua

En general, la calidad del agua lluvia es de muy buena calidad y el tratamiento a hacerse en la misma para que sea potable es mínima. Esta calidad se mantiene en los sistemas de recolección siempre y cuando esté acompañada de un buen manejo de todos los componentes del sistema y se haga el mantenimiento adecuado y con la periodicidad que se requiera.

3.1. Contaminación en los sistemas de recolección de agua lluvia

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A.C. Morrow et al, 2010 realizó un estudio el cual consistió en tomar como referencia tres tipos de sistemas de recolección de aguas lluvias similares situados en localidades diferentes, las cuales estaban expuestas a niveles de contaminación atmosférica similares. Para cada una de estas localidades se recolectaba agua en diferentes puntos del sistema de recolección de agua lluvia, a nivel de la captación, antes de llegar al filtro, después del filtro y del tanque de almacenamiento. Encontró que en diferentes puntos de los sistemas de recolección de aguas lluvias se podrían encontrar diferentes cantidades de contaminantes, esto depende del material del sistema de captación, es decir el techo, de los materiales de la tubería y el tanque. Esto sucedía generalmente cuando los elementos del sistema estaban constituidos por metales. Los metales encontrados en mayor concentración en este estudio fueron el sodio el magnesio y el potasio. También encontraron que la deposición atmosférica no siempre es un contribuyente significante de contaminantes en el sistema. Por tanto los mismos materiales del sistema pueden llegar a contaminar más que agentes externos del mismo.

3.2. Enfermedades relacionadas al mal manejo de los sistemas de recolección

En África se implementó un programa piloto llamado RWH el cual consiste en financiar comunidades pobres para la construcción de un tanque de almacenamiento de agua como el mostrado en la Figura 4. En este proyecto se consideraba que los tanques se llenaban por medio de la recolección de agua lluvia de los techos y de campos de captación. Pero el programa no consideró que estos se convertirían en la única fuente de abastecimiento de agua de estas poblaciones. Lo cual llevo a que en las viviendas se usara esta agua para consumo.

Pero el mal manejo de los componentes del sistema y la falta de un buen sistema de filtro tuvo como consecuencia que se empezaran a generar enfermedades. De lange, 2006.

Kahinda J. et al, 2007 muestra que los tanques de almacenamiento pueden llegar a ser fuentes de enfermedades debido a dos aspectos.

Aspectos concernientes a contaminación del agua por un mal manejo del sistema. Los tanques de almacenamiento como generadores de vectores de insectos.

El sistema de recolección de aguas lluvias se puede contaminar fácilmente. Se recomienda en ocurrencia de eventos, que los primeros minutos de lluvia no se almacenen, debido a que esta agua está lavando el sistema de captación que puede estar contaminado con polvo o excremento de pájaros. Cuando se conoce que la

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cantidad de lluvia que cae es muy poca y se requieren captar los primeros minutos de lluvia, se recomienda usar filtros de gruesos, finos y algún sistema de desinfección químico con el fin de eliminar hojas, basuras y bacterias que puedan llegar al tanque de almacenamiento.

En la Tabla 1 se muestra una clasificación de enfermedades relacionadas al agua de baja calidad.

Figura 4. Tanque de almacenamiento del proyecto RWH en África (Tomada de Kahinda J. et al, 2007).

Tabla 1. Clasificación de enfermedades relacionadas al agua (Adaptada de Eisenber et al., 2001)Categoría ComentariosEnfermedades transmitidas por el agua

Causada por ingestión de agua contaminada por heces de animales o humanas o contenido de virus o bacterias de origen urinario, incluyendo cólera, tipoidea, amebiana y bacilar disentería y otras enfermedades diarreicas.

Enfermedades debidas al lavado con agua

Causadas por pobre higiene personal; incluye sarna, tracoma y piojos, y enfermedades transmitidas por garrapatas.

Enfermedades basadas en el agua

Causadas por parásitos que viven en el agua encontrada en el organismo; incluyen dracunculosis, esquistosomiasis y algunos otros helmintos.

Enfermedades relacionadas al agua

Transmitidas por vectores de insectos originarios del agua; incluyen dengue, filariosis, malaria, oncosercosis, tripanosomiasis y fiebre amarilla

3.3. Importancia del tanque de almacenamiento

Kahinda J. et al, 2007 muestra la importancia del tanque de almacenamiento y crea una gráfica cualitativa de la demanda satisfecha en función del tamaño del tanque de almacenamiento del sistema. La grafica en mención se puede apreciar en la Figura 5.

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Cuando el sistema de recolección de agua lluvia es la única fuente de abastecimiento de agua en una localidad. El tanque de almacenamiento debe garantizar el abastecimiento de agua en las épocas de sequía. Por tanto la capacidad de almacenamiento del tanque debe ser calculada con la mayor precisión, además se debe tener en cuenta la ocurrencia de fenómenos como el llamado fenómeno del niño.

Figura 5. Beneficios del tamaño del tanque (Tomada de Kahinda J. et al, 2007).

4. Experiencia internacional

4.1. Sistema de recolección de aguas lluvia podría cubrir necesidades rurales e indígenas – México

Un sistema de recolección de aguas lluvia de bajo costo creado por científicos de la Universidad Autónoma Chapingo (UACh) de México podría entregar una solución de agua potable para las comunidades rurales e indígenas del país, dijo a BNamericas el investigador Javier Sánchez Mora.

El sistema contempla la recolección de aguas lluvia en tejados y su posterior transferencia a tanques de almacenamiento. Luego el agua puede ser purificada para consumo humano o usada en agricultura, señaló.

Para una comunidad de alrededor de 2.000 habitantes, un sistema de este tipo costaría cerca de US$81.800 al año, cada unidad tiene una vida útil garantizada de 10 años. (Tomado de www.bnamericas.com)

4.2. Análisis de costos de 3 sistemas de recolección de aguas lluvias

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M. Sturm et al., 2009 hace un análisis de costo para tres tipos de sistemas de recolección de agua lluvia (Techo de captación con tanque de almacenamiento de ferro cemento o bloque, techo de captación con tanque de almacenamiento de plástico y captación en el suelo con una cisterna de ferro cemento) en comparación de lo que le cuesta en la actualidad en la parte centro norte de Namibia región de Oshana. En donde el suplemento de agua consiste de sistemas de tuberías que captan agua del Río Kunene, otras fuentes son pequeñas presas ubicadas en ríos del área. Estas fuentes proveen agua de calidad muy baja para consumo humano además de que estos sistemas son controlados por particulares que abastecen agua unas pocas horas al día y abusan en los cobros del agua. En este contexto, un SRALT con techos de acero y con un tanque de almacenamiento de ferro cemento será una buena opción cuya inversión inicial será retribuida en 25 años como se aprecia en la Figura 6.

Figura 6. Precio de metro cubico a lo largo de 25 años donde se espera se amortice la inversión inicial.

5. Experiencia Nacional

En el año 2010, en la Institución Educativa María Auxiliadora del municipio de Caldas, Antioquia, se propuso un sistema de aprovechamiento de aguas lluvias de bajo costo, fácil implementación y mantenimiento, como alternativa para el ahorro de agua potable, la disminución de los gastos debidos al consumo y un uso eficiente del recurso. El sistema fue creado para usos no potables.

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5.1. Descripción Proyecto

Actualmente en el municipio de caldas la presión existente sobre las cuencas hidrográficas es muy alta debido a la alta demanda del recurso y al grado de contaminación de las fuentes superficiales. En base a esto, muchas poblaciones urbanas cuentan con un alto grado de desabastecimiento de agua potable. Es necesario entonces, adoptar medidas alternativas que permitan la sostenibilidad del recurso, y conocer las técnicas de aprovechamiento de aguas lluvias es parte fundamental para lograr éste propósito.

El aprovechamiento de agua lluvia para instituciones educativas, es una práctica de fácil implementación, que permite disminuir los consumos de agua potable, logrando así, una reducción en los gastos por dichos consumos, y dando un uso eficiente al recurso, de manera que aquellos sistemas en los cuales el agua potable no es necesaria, puedan ser abastecidos por el agua lluvia.

Para la elaboración del proyecto se escogió La Institución Educativa María Auxiliadora, la cual está ubicada en el centro del Municipio de Caldas, y pertenece al estrato 3. En el año de ejecución del proyecto la institución cuenta con 1300 personas entre estudiantes, profesores y empleados. La institución cuenta con servicios de agua potable, alcantarillado y electricidad, los cuales son prestados por Las Empresas Públicas de Medellín y son pagados por el Municipio de Caldas.

La infraestructura de la Institución está compuesta por dos pisos, los cuales cuentan con:

17 aulas Aula de cómputo Laboratorio Oficina de rectoría Oficina de coordinación 2 oficinas de secretaría Sala de profesores Patio de restaurante 3 patios de recreación Patio para tenis de mesa

Cocina Cafetería Sala de materiales Sala de materiales de danza 29 baños, distribuidos de la siguiente manera: 12 baños de niñas 12 baños de niños + 5 orinales 5 baños adicionales

En total la institución cuenta con un área de 3708 m2 entre los pisos y un área útil de Techos 1667 m2. Pero no existen jardines, se omitió el riego de los mismos en el diseño.

5.2. Análisis Oferta vs Demanda

La contaminación de los techos se estará removiendo continuamente, por lo tanto se omitirá el componente del filtro para el análisis del proyecto, pues al garantizar que el agua de las primeras de esta manera no se afectan las condiciones hidráulicas ni los materiales de los aparatos sanitarios o del sistema de bombeo.

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Valores de consumo y costo de agua potable, de seis meses, en la Institución Educativa María Auxiliadora.

Fuente: Estudio realizado por Natalia Palacio Castañeda de la Universidad de AntioquiaEscuela Ambiental (2010), Según la facturación EPM.

Valores de precipitación promedio mensual en litros por metro cuadrado para los 10 años.

Fuente: Estudio realizado por Natalia Palacio Castañeda de la Universidad de AntioquiaSegún datos pluviométricos de la Estación La Salada, Caldas, años 1998-2008.

Teniendo en cuenta la precipitación promedio y el área del techo (área de recolección), se calcula la oferta de agua lluvia vs. La demanda de la institución así se tiene, que la demanda puede ser cubierta en un 100% para los todos los meses del año, exceptuando los mese de febrero, marzo y abril. Como se muestra en el grafico de potencial ahorro de agua potable.

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Fuente: Estudio realizado por Natalia Palacio Castañeda de la Universidad de Antioquia, Escuela Ambiental (2010)

5.3. Análisis de costos y comparación con sistema de acueducto municipal.

Cantidades de obra y presupuesto para el sistema de aprovechamiento de aguas lluvias, cada ítem tiene en cuenta los accesorios y la mano de obra.

Item Descripción Valor Total

1 Tanque de almacenamiento 83'014.083

2 Interceptor de aguas 705.0003 Sistema de bombeo 4'721.704

4 Sistema recolección y conducción

1'160.600

5 Red de Distribución 4'338.840

Total Costos Directos 91'940.227

Fuente: Estudio realizado por Natalia Palacio Castañeda de la Universidad de Antioquia, Escuela Ambiental (2010)

Considerando el volumen de agua faltante para cubrir la demanda en los meses de febrero, marzo y abril se tiene:

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Fuente: Estudio realizado por Natalia Palacio Castañeda de la Universidad de Antioquia, Escuela Ambiental (2010)

Así, considerando que en promedio la Institución paga 5’884.868 de pesos anuales por el servicio de acueducto, implementando el sistema de aprovechamiento de aguas lluvias, se tendría que hacer una inversión inicial alta, lo que indicaría que en el primer año se debería pagar el costo total de la obra civil más el valor del agua potable para cubrir la demanda de los tres meses mencionados (un total de 94’532.715 pesos), es decir que para implementar el sistema de aprovechamiento de agua lluvia, la inversión inicial se recuperaría en 16 años aproximadamente.

Aunque ésta inversión inicial es alta, pueden existir diferentes opciones que permitan la implementación del proyecto, de manera que la Alcaldía del Municipio, (por ser ésta quien paga el servicio de agua potable), podría buscar financiación ante la Secretaría de Educación de la Gobernación del Departamento, el Ministerio de Educación, ONG’s internacionales, o cualquier entidad que esté interesada en patrocinar éste tipo de proyectos para lograr su implementación. Así el presupuesto de la Institución, ni el de la Alcaldía estarían comprometidos y adicionalmente dejarían de pagarse los seis (6) millones aproximados al año por agua potable.

6. Otros usos de sistemas de recolección de aguas lluvias

6.1. Recolección de aguas lluvias para re-vegetalización en zonas áridas

Xiao-Yan li et al, 2006 realizó un estudio para analizar la influencia de varios métodos de recolección de aguas lluvias para generar la revegetalización de zonas áridas en China, demostró que este sistema es efectivo y ayuda de gran manera al crecimiento de los árboles. Recomienda que el sistema que él propone sea usado en lugares del mundo donde la mano de obra es barata y fácil de conseguir. El sistema propuesto puede ser utilizado en la agricultura y el cultivo de árboles frutales.

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6.2. Sistemas de recolección de aguas lluvias como reguladores de caudal de escorrentía.

Hyoungjun Kim et al., 2012 utilizó un modelo probabilístico analítico para estimar la disminución del agua de escurrimiento utilizando sistemas colectores con tanques de almacenamiento de agua lluvia. Este estudio es motivado pensando en que el agua infiltrada en las ciudades urbanizadas es poca. Esto conlleva que en eventos de lluvias fuertes algunas ciudades sean propensas de sufrir inundaciones. Ellos proponen SRALT como sistemas reguladores de escorrentía, los cuales distribuyéndolos de forma adecuada en una ciudad podrían llegar a evitar inundaciones y el agua almacenada en los tanques se puede usar luego de los eventos.

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Consideraciones Finales

Los sistemas de recolección de agua lluvia son relativamente fáciles de implementar en zonas rurales, la dificultad en su implementación se encuentra en la inversión necesaria para la construcción de los tanques de almacenamiento. En las ciudades este tipo de sistemas no podrían ser concebidos como una única fuente de abastecimiento de agua debido a las limitaciones de espacio para la implementación de los mismos. Por tanto en las ciudades solo podrían ser concebidos como sistemas adicionales de agua para uso doméstico, de riego, entre otras.

Cuando se piense en la implementación de sistemas de recolección de agua lluvia, se deben pensar en sistemas integrales utilizando tecnologías nuevas para evitar la contaminación del agua debido a los mismos elementos del sistema de recolección y/o a agentes contaminantes externos. Es recomendable el uso de filtros en estos sistemas según el uso de agua lo requiera.

Como se ha visto en el presente documento, los sistemas de recolección de aguas lluvias pueden ser usados en un sin número de aplicaciones, de las cuales muchas de esas podrían ser fácilmente implementadas en nuestra sociedad para ayudarnos a resolver los diferentes problemas de la misma.

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Bibliografía

ADLER, L. 2008. Manual de Captación de Aguas Lluvia para centros Urbanos. Mexico: PNUMA.

CASTAÑEDA, N. P. 2010. Propuesta de Un Sistema de Aprovechamiento de Agua Lluvia, Como Alternativa Para El Ahorro de Agua Potable. Universidad de Antioquia, Medellin.

CIID. 1990. Sistemas de Recolección de Agua Lluvia.

COWDEN, J. R., WATKINS JR, D. W. & MIHELCIC, J. R. 2008. Stochastic rainfall modeling in West Africa: Parsimonious approaches for domestic rainwater harvesting assessment. Journal of Hydrology, 361, 64-77.

JONES, M. P. & HUNT, W. F. 2010. Performance of rainwater harvesting systems in the southeastern United States. Resources, Conservation and Recycling, 54, 623-629.

KIM, H., HAN, M. & LEE, J. Y. 2012. The application of an analytical probabilistic model for estimating the rainfall–runoff reductions achieved using a rainwater harvesting system. Science of The Total Environment, 424, 213-218.

LI, X.-Y., SHI, P.-J., SUN, Y.-L., TANG, J. & YANG, Z.-P. 2006. Influence of various in situ rainwater harvesting methods on soil moisture and growth of Tamarix ramosissima in the semiarid loess region of China. Forest Ecology and Management, 233, 143-148.

MORROW, A. C., DUNSTAN, R. H. & COOMBES, P. J. 2010. Elemental composition at different points of the rainwater harvesting system. Science of The Total Environment, 408, 4542-4548.

MWENGE KAHINDA, J.-M., TAIGBENU, A. E. & BOROTO, J. R. 2007. Domestic rainwater harvesting to improve water supply in rural South Africa. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 32, 1050-1057.

STURM, M., ZIMMERMANN, M., SCHÜTZ, K., URBAN, W. & HARTUNG, H. 2009. Rainwater harvesting as an alternative water resource in rural sites in central northern Namibia. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 34, 776-785.

http://www.bnamericas.com/news/aguasyresiduos/Sistema_de_recoleccion_de_aguas_lluvia_podria_cubrir_necesidades_rurales_e_indigenas

http://www.irc.nl/page/66835

http://www.aguasinfronteras.org/PDF/AGUA%20DE%20LLUVIA.pdf

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Propuesta De Un Sistema De Aprovechamiento De Agua Lluvia, Como Alternativa Para El Ahorro De Agua Potable, En La Institución Educativa María Auxiliadora De Caldas, Antioquia, Natalia Palacio Castañeda Ingeniera Sanitaria; Universidad De Antioquia Escuela Ambiental Especialización En Manejo Y Gestión Del Agua Medellín 2010

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