Equipo [EQUIPO 6] ALONSO JEROME BIERGE ENRÍQUEZ[4° LECHUZA], CHRISTIAN YAHIR GÓMEZ BAUTISTA[4° LECHUZA ], ETHAN GAEL SABAS VICENTE [4° LECHUZA]
La presente investigación propone el diseño de un sistema doméstico de captación de agua pluvial como alternativa sostenible ante la problemática del cambio climático y la creciente escasez de agua potable. El aumento de lluvias intensas y concentradas, derivado del calentamiento global, representa tanto un riesgo de inundaciones como una oportunidad para aprovechar el recurso hídrico de manera eficiente. El objetivo general es diseñar un sistema accesible para viviendas que permita reducir el consumo de agua potable mediante el uso de agua de lluvia en actividades no potables como riego, limpieza y descarga de sanitarios.
La metodología se basa en la revisión documental de antecedentes históricos y técnicos, el análisis de los componentes básicos del sistema (superficie de captación, canaletas, filtro de primera lluvia, sistema de almacenamiento y conducción), y el cálculo estimado del volumen de captación según precipitación promedio y área de techo. Asimismo, se evalúan los beneficios ambientales, económicos y sociales de su implementación.
Se plantea como hipótesis que la instalación de un sistema de captación pluvial en el hogar reducirá significativamente la demanda de agua del suministro municipal y contribuirá a la disminución de la sobreexplotación de mantos acuíferos. Los resultados esperados indican que su implementación favorece el uso responsable del recurso hídrico y contribuye al cumplimiento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible 6, 11, 12 y 13, promoviendo comunidades más resilientes y sustentables.
This research proposes the design of a domestic rainwater harvesting system as a sustainable alternative to the problem of climate change and the growing scarcity of drinking water. The increase in intense and concentrated rainfall, derived from global warming, represents both a risk of flooding and an opportunity to take advantage of water resources efficiently. The general objective is to design an accessible system for homes that allows reducing the consumption of drinking water through the use of rainwater in non-potable activities such as irrigation, cleaning and flushing toilets.
The methodology is based on the documentary review of historical and technical background, the analysis of the basic components of the system (catchment surface, gutters, first rain filter, storage and conduction system), and the estimated calculation of the volume of catchment according to average precipitation and roof area. Likewise, the environmental, economic and social benefits of its implementation are evaluated.
It is hypothesized that the installation of a rainwater harvesting system in the home will significantly reduce the demand for water from the municipal supply and contribute to the reduction of the overexploitation of aquifers. The expected results indicate that its implementation favors the responsible use of water resources and contributes to the fulfillment of Sustainable Development Goals 6, 11, 12 and 13, promoting more resilient and sustainable communities.
Ni tlatemolistli ki ijtoa kenijkatsa kichijchiuasej se tlamachilistli tlen ika kisentilisej atl tlen uetsi ipan ininchaj kej se alternativa tlen uelis kiyektlaliskej nopa kuesoli tlen onka pampa mopatla nopa tonali uan pampa tlauel amo onka atl tlen ika tlaonisej. Nopa tlauel miak atl tlen uetsi, tlen uala tlen nopa tlatotonialistli tlen onka ipan Tlaltipaktli, kiixnextia se peligro tlen tlauel atl uan se oportunida tlen ika uelis kuali tijtekiuisej nopa atl. Nopa tlayejyekoli tlen nochi eli para kichijchiuasej se tlamantli tlen amo patiyo para kalmej tlen amo tlauel kitekiuisej atl tlen uelis kiijisej pampa kitekiuisej atl tlen uetsi ipan tlamantli tlen amo uelis kiijisej kej atl, tlapajpaktik uan tlapajpaktik ipan baños.
Nopa tlayejyekoli mosentlalijtok ipan se tlaixpowali tlen uejkajkia uan tlen tlamachilistli, se tlatemolistli tlen nopa tlamantli tlen tlauel ipati tlen nopa sistema (area de colección, canalones, filtro de primer flujo, sistema de almacenamiento y transporte), uan se estimación tlen nopa volumen de colección tlen mosentlalijtok ipan nopa promedio tlen atl uan nopa área tlen eltok ipan tepamitl. Nojquiya moita nopa tlapaleuilistli tlen onka ipan totlaltikpak, ipan tomij uan ipan tonemilis.
Nopa hipótesis elij tlen kitlalisej se sistema tlen ika kisentilisej atl tlen uetsi ipan kalmej, tlauel kipoloskej nopa tlajtlanili tlen atl tlen municipios uan kipaleuis ma ayokmo tlauel motekiuikaj nopa acuíferos. Nopa tlayejyekoli tlen kichiaj kinextia tlen iteki kipaleuia ma motekiuikaj ika tlamachilistli nopa atl tlen onka uan kipaleuia ma mochiua nopa Metas de Desarrollo Sostenible 6, 11, 12 uan 13, tlen kinyolchikaua maseualmej tlen más chikauak uan ma mosentlalikaj.
En los últimos años, el cambio climático ha provocado lluvias más intensas y frecuentes. Esto sucede porque el calentamiento del planeta hace que el aire retenga más vapor de agua, lo que provoca tormentas más fuertes en algunas regiones. En nuestro país, México, muchas ciudades como la Ciudad de México enfrentan problemas de escasez de agua, pero al mismo tiempo presentan inundaciones durante la temporada de lluvias.
Ante esta situación, una solución importante es el uso de un sistema de captación de agua pluvial, el cual permite recolectar el agua de lluvia que cae en los techos de las casas para almacenarla y utilizarla después en actividades como regar plantas, lavar patios o usarla en el sanitario.
La captación de agua de lluvia no es algo nuevo. Desde hace miles de años, antiguas civilizaciones como los romanos, los mayas y pueblos del Medio Oriente almacenaban el agua en cisternas y depósitos subterráneos para utilizarla en tiempos de sequía. En México prehispánico, por ejemplo, en Xochicalco, se construyeron sistemas para canalizar y guardar el agua de lluvia durante varios meses. Actualmente, esta práctica ha vuelto a ser importante porque ayuda a cuidar el agua y el medio ambiente.
Este proyecto busca responder preguntas como:
Además, este trabajo se relaciona con los Objetivos de Desarrollo Sostenible propuestos por la Organización de las Naciones Unidas, especialmente el objetivo 6, que busca garantizar agua limpia para todos.
Proceso metodológico
Para realizar esta investigación seguimos un proceso ordenado:
Objetivo del proyecto
Diseñar un sistema de captación de agua pluvial para aprovechar el agua de lluvia en el hogar, reducir el consumo de agua potable y fomentar el uso responsable del recurso hídrico.
Pregunta de investigación:
¿Qué tan eficiente es un sistema de captación pluvial doméstico en la recolección y aprovechamiento del agua de lluvia para usos no potables en una vivienda?
Utilizar de forma responsable nuestros recursos hará una gran diferencia en el futuro, un sistema de captación pluvial se encarga de recolectar el agua de lluvia, almacenando para su uso posterior.
Este sistema de captación pluvial es mucho más benéfico para las personas que viven en espacios rurales, para el riego de sus plantíos y darle de beber a sus animales, las personas que viven en la ciudad también obtendrán beneficios, como lo es para uso doméstico.
Es una alternativa a la red de suministro tradicional. Estos sistemas aprovechan el agua del techo o de otras superficies, previniendo las constantes inundaciones y aprovechando el agua al máximo.
El cambio climático provoca lluvias intensas torrenciales y más frecuentes porque el calentamiento global aumenta la humedad en la atmósfera. El aire más cálido puede retener más vapor de agua, lo que resulta en fenómenos de lluvia más fuertes y concentrados en ciertas regiones, alterando los patrones normales de precipitación y el ciclo del agua.
Si se implementa un sistema doméstico de captación de agua pluvial, entonces se reducirá significativamente el consumo de agua potable, porque permitirá aprovechar el agua de lluvia para actividades domésticas no potables, logrando así la reducción de consumo del sistema municipal de agua potable y el daño a los mantos acuíferos.
Diseñar un sistema de captación de agua pluvial para aprovechar el recurso hídrico en los hogares, con el fin de reducir el consumo de agua potable y fomentar el uso sustentable del agua.
Identificar los principales usos domésticos en los que se puede sustituir el agua potable por agua pluvial sin afectar la salud de los consumidores.
Describir los componentes básicos de un sistema de captación de agua pluvial adecuados para viviendas y de fácil elaboración.
Diseñar una propuesta de sistema de captación de agua pluvial adaptada a las características de un hogar promedio.
Calcular el volumen estimado de agua que podría captarse y el porcentaje de reducción en el consumo de agua potable.
Evaluar los beneficios ambientales, económicos y sociales derivados de la implementación del sistema en los hogares.
6. Garantizar la disponibilidad y la gestión sostenible del agua y el saneamiento para todos
13. Adoptar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos
La captación pluvial es una técnica milenaria, con evidencias de uso hace más de 4,000 años en el desierto de Negev (Israel/Jordania), Creta y la India para agricultura y consumo. Culturas como los romanos, mayas y civilizaciones en Yemen usaban cisternas, atrios y pozos subterráneos (chultuns) para gestionar el agua en épocas secas. Hoy, resurge como solución hídrica sostenible en urbes y zonas rurales.
Antigüedad (4000 a.C. – Siglo I):
Esta práctica, que combina saberes ancestrales con ingeniería moderna, se ha convertido en una alternativa esencial para la resiliencia hídrica, permitiendo a comunidades gestionar su propio abastecimiento y mitigar inundaciones.
Desde sus comienzos el hombre aprovecha el agua superficial como primera fuente de abastecimiento, consumo y vía de transporte, por ello el valle de los ríos es el lugar escogido para establecer las primeras civilizaciones, allí el hombre aprende a domesticar los cultivos y con ello encuentra la primera aplicación al agua lluvia; pero no depende directamente de ella para su supervivencia debido a la presencia permanente del agua superficial. Cuando las civilizaciones crecieron demográficamente y algunos pueblos debieron ocupar zonas áridas o semiáridas del planeta comenzó el desarrollo de formas de captación de aguas lluvias, como alternativa para el riego de cultivos y el consumo doméstico. Diferentes 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.
A lo largo de los siglos, las personas en diversas zonas geográficas han dependido del agua de lluvia como su principal fuente de agua y desarrollaron conocimientos y técnicas para la captación de agua. Las técnicas tradicionales de gestión del agua varían en función de la cantidad de lluvia y su distribución, así como del tipo de suelo, su profundidad y las condiciones del paisaje en el que se ubica. Todos estos factores y condiciones influyen en el desarrollo de los métodos tradicionales de captación de agua de lluvia.
También dentro del México prehispánico, entre los años 650-900 d.C., en la zona arqueológica de Xochicalco, Morelos, existe la evidencia de la utilización de la plaza central y los patios para canalizar el agua de lluvia hacia las cisternas y almacenarla hasta por siete meses, aproximadamente (Garrido, 2008).
Miles de años después, el uso de los sistemas de aprovechamiento de la lluvia se fue dejando a un lado con la invención e imposición de métodos y obras para utilizar nuevas fuentes de abastecimiento como presas, acueductos, pozos de extracción y sistemas de irrigación. Sin embargo, existe el registro de que a mediados del siglo XX en ciudades como Guanajuato, Zacatecas o Mérida, frente a la limitada oferta, los habitantes adecuaron las azoteas de sus casas para captar y conducir el agua de lluvia a diferentes tipos de depósitos (barriles, pilas, aljibes, ollas; Ballén et al., 2006; Conagua, 2009).
En la actualidad, muchas ciudades de México y del mundo continúan con problemas de abastecimiento de este vital líquido debido principalmente al continuo crecimiento de la población y a su desplazamiento de entornos rurales a urbanos, al aumento de la demanda de la seguridad alimentaria y de bienestar económico, al incremento de la competencia entre usuarios y usos y al grado de contaminación de origen industrial, municipal y agrícola (Naciones Unidas, 2006).
Fernández (2012) menciona que cada año aproximadamente se evaporan 505.000 km3 de agua de los océanos y que la mayor parte no puede ser utilizada como recurso de agua dulce, debido a que se precipita nuevamente sobre los mismos océanos. La precipitación anual sobre tierra firme se estima en 120.000 km3, sin embargo, la precipitación es variable en tiempo y espacio, es decir, no llueve constantemente la misma cantidad todo el año ni en toda la Tierra. Un dato interesante es que sólo 2.53% del total en el planeta es dulce, el resto es salada. Porcentualmente, el reparto del total de agua dulce es el siguiente: Europa 7%, Oceanía 6%, América del Sur 28%, Asia 32%, África 9% y América del Norte 18% (Molinares y Echeverría, 2011).
En la antigüedad, en los territorios del Imperio Romano, donde el clima era semiárido, como en la península ibérica y la península itálica; se construyeron grandes depósitos subterráneos donde el agua de lluvia se iba almacenando para su posterior consumo, bien humano o agrícola.[2][3] Muchas de estas grandes obras hidráulicas continúan apareciendo y mostrando las técnicas de la ingeniería romana,[4] que había sustituido la piedra arenisca utilizada por los griegos por roca caliza.
Las planchas que cubren un tramo de la pendiente oriental del Peñón, lugar especialmente castigado por las lluvias, constituyeron el sistema para conseguir agua potable, ya que Gibraltar carece de ríos o manantiales propios; el agua de lluvia era canalizada desde allí hacia unos enormes depósitos enterrados. Este sistema, aunque efectivo, llegó a resultar insuficiente, por lo que actualmente la mayor parte del agua para consumo humano se obtiene por medio de la desalinización de agua de mar.
En Ciudad de México
Pozo artificial para captar agua de lluvia y almacenarla, del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Campus Ciudad de México.
El que se recolecte el agua de lluvia puede ayudar a los hogares a ser autosuficientes en zonas en las que no hay conexión a las redes municipales, o inclusive para contribuir al ahorro del vital líquido y disminuir la demanda sobre el suministro público. Además, protege el flujo de los ríos o las aguas subterráneas, disminuyendo la necesidad de extraerla de fuentes naturales.
En el siglo XXI, en Ciudad de México, donde la infraestructura para llevar el agua potable a toda la población no es suficiente —debido al difícil acceso a los asentamientos poblacionales— aunado a la escasez a causa de que es donde se concentra la mayor parte de población en el país, la cultura de la captación de agua de lluvia ha empezado a ser una solución real para sus habitantes. Gracias a este método, cuentan con agua durante la temporada pluvial, que es de casi seis meses al año.[5]
CAPTADOR DE AGUA PLUVIAL
MATERIALES
FILTRO DE AGUA
La filtración es un proceso físico que permite separar partículas sólidas suspendidas en un líquido mediante el paso del agua a través de materiales porosos.
En este sistema los materiales cumplen las siguientes funciones:
Este tipo de filtro casero es utilizado comúnmente en sistemas básicos de captación pluvial doméstica.
MATERIALES
PROCESO DE ELABORACIÓN
Preparación del tubo
Colocación de las capas filtrantes
Colocar los materiales dentro del tubo en el siguiente orden (de abajo hacia arriba):
Instalación
Acciones antes de utilizar el filtro:
El tiempo de elaboración de los dispositivos es de aproximadamente media hora, con un costo aproximado de $200 pesos.
El agua de lluvia entra por la parte superior del tubo y atraviesa las capas filtrantes:
El agua filtrada se almacena en el contenedor.
Ventajas:
Desventajas:
Mantenimiento
Advertencias
Este filtro mejora la calidad del agua, pero no la hace potable.
Si el agua será destinada al consumo humano, debe someterse a:
El agua recolectada puede utilizarse en actividades como: riego, descargas sanitarias, patios.
El filtro para captador pluvial es una alternativa económica y sencilla para mejorar la calidad del agua de lluvia antes de su almacenamiento. Su correcta instalación y mantenimiento garantizan un mejor rendimiento y mayor duración del sistema.
Los tres objetivos para implementar el sistema de filtración y captación de agua pluvial son:
