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SISTEMAS DE CAPTACIÓN, ALMACENAMIENTO, TRATAMIENTO Y APROVECHAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA EN ZONAS URBANAS

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Dra. Sofía E. Garrido Hoyos. -- Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Coordinación de Tratamiento y Calidad del Agua. Subcoordinación de Potabilización. Email: sgarrido@tlaloc.imta.mx

La captación y almacenamiento de agua de lluvia data de más de 4000 años. En el México prehispánico existen evidencias de estos sistemas, tales como en la zona arqueológica de Xochicalco, Morelos, 650 a 900 d.C., en donde no existía ninguna fuente de abastecimiento de agua, por lo que se realizó un uso eficiente del agua. La plaza central y los patios fueron diseñados para canalizar el agua de lluvia hacia las cisternas, las cuales almacenaban el agua por siete meses aproximadamente, fotografía 1.

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Fotografía 1. Izquierda, Zona arqueológica de Xochicalco. Derecha, Cisterna construida con piedra para almacenamiento de agua de lluvia.

El territorio nacional presenta una baja disponibilidad de agua renovable per cápita, la cual ha disminuido de 18,035 m³/hab/año en 1950 a tan sólo 4,288 en 2008. De acuerdo con las Naciones Unidas, México se encuentra en el lugar 94 a nivel mundial en disponibilidad natural del agua (CONAGUA, 2010). En todo el territorio nacional se tiene un promedio anual de precipitaciones de 1489 miles de millones de metros cúbicos (CONAGUA, 2010); si sólo se aprovechara 3% de esa cantidad, se podría abastecer a 13 millones de mexicanos que actualmente no cuentan con agua potable, dar dos riegos de auxilio a 18 millones de hectáreas de temporal, abastecer a 50 millones de unidades animal y regar 100 mil hectáreas de invernadero (Anaya, 2004).

La infraestructura centralizada de agua en la mayoría de las ciudades es vulnerable debido al cambio climático, urbanización y a la crisis energética. El manejo descentralizado de la captación y tratamiento de agua de lluvia, puede jugar un rol importante en la adaptación al cambio climático, para complementar las ya existentes infraestructuras urbanas centralizadas de agua, en términos de una sostenibilidad más segura y en la reducción de costos de energía en construcción y mantenimiento.

Cada vez y con más frecuencia durante la época de lluvias se presenta, en las grandes ciudades del país, inundaciones asociadas: a) a fenómenos naturales de precipitación pluvial extraordinaria; b) a falta de mecanismos que las controlen; c) al incremento del área impermeable de las ciudades: el escurrimiento llega a drenajes de aguas residuales. La urbanización ha aumentado las áreas impermeables, por lo que las áreas urbanas desarrolladas han perdido las funciones de almacenamiento e infiltración del agua de lluvia dando como resultado inundaciones y sequías.

Recientemente, el agua de lluvia disponible, (aquella que escurre y puede aprovecharse), ha llamado la atención como una solución para la escasez del agua y problemas del ciclo hidrológico en áreas urbanas. La captación de agua de lluvia de los techos y de pisos, su almacenamiento, tratamiento y aprovechamiento, es un método simple para reducir la demanda, así como para el abastecimiento continuo de agua al público e instalaciones de aguas residuales en la época de lluvias y en muchos contextos es rentable. Por otra parte, se ha reconocido cada vez más que la restauración del ciclo hidrológico es inevitable para el desarrollo sostenible.

El desarrollo tecnológico de los sistemas de captación de agua de lluvia hasta su aprovechamiento, está basado en el diseño en que se consideran principalmente cinco factores: a) precipitación pluvial (cantidad, frecuencia y distribución); b) área de captación; c) capacidad de almacenamiento; d) tratamiento del agua de lluvia; y e) demanda de agua.

El potencial aprovechable es igual a la precipitación anual promedio que para la República Mexicana del 1 de enero al 31 de diciembre del año 2008 alcanzó una lámina de 869 mm. Esto significa que, en un suelo impermeable y en ausencia de evaporación el nivel de inundación alcanzaría 0.869 m. Por lo que sobre un techo impermeable de 100 m2 escurren, por época de lluvias 86,900 Litros, que divididos entre los 140 días que dura en promedio la época de lluvias, se tendrían 617 Litros por día, caudal, que muchas familias no disponen, por lo que se ven obligadas al abastecimiento de agua mediante pipas.

Varios factores afectan las propiedades físico química y microbiológicas del agua de lluvia captada por los diferentes sistemas. Se ha reportado en varias regiones a nivel mundial, la existencia de diferentes contaminantes incluyendo metales pesados y trazas de compuestos orgánicos presentes en los techos de las construcciones. Según Meera y Mansoor, 2006, el agua captada de los techos y almacenada normalmente no reúne los requisitos para agua de consumo humano según las normas oficiales y guías de calidad de agua, debido a: materiales utilizados para la construcción de techos y cisternas, falta de operación y mantenimiento adecuado, factores atmosféricos, gases o contaminantes producto de la actividad humana. Enfermedades relacionadas con el consumo de agua de lluvia sin tratar tenemos; infecciones gastrointestinales origen bacterial y protozoarios (Amoeba, Giardía y Criptosporidium), y botulismo (Lye, 2002.) Por lo que es imprescindible el tratamiento del agua de lluvia.

En sistemas pequeños se debe desinfectar y eliminar la turbiedad para asegurar un suministro de agua seguro, mediante filtración. Para sistemas de mediana y gran escala no sólo hay que remover microorganismos patógenos y turbiedad, sino también compuestos como nitrógeno, fosfatos y metales pesados, por lo que el tratamiento sería más complejo, filtración, adsorción y desinfección para un suministro limpio de agua para uso no potable.

Actualmente existen muchos casos exitosos de sistemas de captación a nivel urbano, entre los que destaca: Star-City que opera desde 2007 en Gwangjin-gu, Seul, Korea, el cual está conformado por 1,300 unidades habitacionales, con un área de captación en techos y pisos de 6,200 m2 y 45,000 m2 respectivamente, con una precipitación de 41,000 m3. El agua de lluvia captada se utiliza en riego de jardines, en baños públicos, infiltración en suelo y almacenamiento de agua para consumo humano para situaciones de emergencia, sirviendo éste último para evitar los daños causados por las inundaciones. Se obtuvo una relación de volumen de almacenamiento por área de captación de 5.8 m3/100 m2. Entre los beneficios que presentan estos sistemas es el ahorro de consumo de energía utilizada en la distribución de 0.04 kWh/m3, mientras que para el agua potable es de 1.19 kWh/m3, con un costo beneficio (B/C) de 2.67 por un periodo de 35 años. En este caso de estudio, se demostró que si se reemplazara el 20% del agua potable (1.3 billones de Ton) por agua de lluvia se ahorraría en energía 75 GWh, que implicaría un ahorro en emisiones de CO2 a la atmósfera por las centrales termoeléctricas de 32,700 Ton (Jungsoo y Mooyoung, 2009).

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Fotografía 2. Este edificio (Green Building) utiliza un sistema de captación de agua de lluvia, la cuál es reciclada y reutilizada. Dispone de zonas verdes con mini-jardines en los que se han sembrado plantas que necesitan poco mantenimiento. México, D.F. fue diseñado por Taller 13.

BIBLIOGRAFÍA

Anaya, G.M. -- Manual de sistemas de captación de agua de lluvia para uso doméstico en América Latina y el Caribe. – México, Montecillo: IICA, Colegio de Posgraduados, 2004.

CONAGUA. – Estadísticas del Agua en México. – México: SEMARNAT. CONAGUA, 2010.

Jungsoo Mun y Mooyoung Han. – The case study of Star-City Rainwater Harvesting System. (Proccedings: The 8th International Conference on Urban Drainage Modelling. The 2nd International Conference on Rainwater Harvesting and Management. 7th-12th September, 2009). -- Yokyo, Japan: 2009. -- p. 49-50.

Lye, D. J. -- Health risks associated with consumption of untreated water from household roof catchment systems. -- J. AWRA, 38(5), 2002. -- p. 1301-1306.

Meera, V. y Mansoor Ahammed, M. -- Water quality of rooftop harvesting systems: a review. – Journal of Water Supply Research and Technology-AQUA. -- Vol 55, (4). 2006. – p. 257-268.

Actualizado ( Martes, 17 de Mayo de 2011 10:12 )  

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