21 mayo, 2024 1:33 am

Aprovechamiento integral del agua pluvial

Agustín Francisco Correa Campos. Coordinador del estudio de lineamientos y proyecto ejecutivo de captación y aprovechamiento pluvial en centros escolares de la CDMX, Sacmex.
Coautores: Eugenio Gómez Reyes y María Luisa García Rangel

El objetivo de este artículo es promover la captación del agua pluvial como fuente de abastecimiento para con ello disminuir el uso fuentes como la red municipal o pozos de extracción. Se trata de captar el agua de lluvia que cae y escurre en un determinado entorno o unidad de consumo; los excedentes, controlados debidamente para evitar inundaciones y daños, se conducen a lugares estratégicos de recarga de los acuíferos. Esto contribuye al manejo integral y sostenible del vital líquido.

Es evidente que en la actualidad las fuentes de agua disponibles para el abasto en zonas urbanas, rurales y agrícolas, así como para satisfacer las necesidades de la industria, no son eficientes, porque el volumen con que se cuenta es finito. Las fuentes de las que se dispone en primera instancia son cuerpos de agua, como ríos, lagos y lagunas; agua de deshielo; aguas freáticas y contenidas en los acuíferos; manantiales que afloran en la superficie; aguas procedentes del mar debidamente tratadas y precipitaciones pluviales.

Hoy en día se está retomando el aprovechamiento directo de las precipitaciones pluviales, aunque con ciertas restricciones. Debido a las condiciones orográficas y climáticas, esta alternativa resulta viable y muy útil en gran parte de nuestro país.

 

Antecedentes

Hace más de una década se formó el grupo de trabajo Proyectos de Naturaleza Sustentable, cuyos principales miembros elaboraron el presente texto y participan en forma continua como instructores, coordinadores y desarrolladores de cursos y diplomados en temas como aprovechamiento del agua de lluvia, recarga, operación de redes e infraestructura hidráulica, calidad del agua y afines (vía Minería-UNAM y UAM), además de seguir en la labor de investigación. A partir de esto se llegó al concepto de “aprovechamiento integral del agua pluvial”.

Existen dos maneras de aprovechar la cosecha de agua pluvial: como fuente complementaria de abastecimiento en las zonas urbanas, rurales, agrícolas e industriales, y para la recarga de acuíferos.

El calificativo “integral” se refiere al aprovechamiento total en forma directa de la precipitación que cae y escurre en un determinado sitio (unidad de consumo). Se puede llamar unidad de consumo a un centro escolar, un centro comercial, un conjunto habitacional, una unidad industrial, una agroindustria, una unidad rural, una colonia, etc. En todos los casos serán manejadas como unidades descentralizadas, la única forma en que funcionan adecuadamente.

 

Justificación

El aprovechamiento del agua de lluvia se practica desde hace 5,000 años. A lo largo de distintas épocas, culturas de todo el mundo desarrollaron métodos para recoger y utilizar el recurso pluvial; sin embargo, con el progreso de los sistemas de distribución entubada estas prácticas se fueron abandonando. Ahora, ante el reto que supone el aumento de la población y la escasez del suministro en zonas urbanas y rurales, la captación de agua de lluvia y nuevos sistemas para su correcta gestión vuelven a verse como una solución para ahorrar y aumentar las reservas.

Hoy, muchas áreas rurales dependen de la cosecha de agua de lluvia, pero las zonas urbanas, que son atendidas por servicios municipales, tienden a olvidar este recurso. La cosecha de lluvia es una solución muy importante para las grandes urbes, donde se gasta más agua de la que se dispone. Este último problema se agrava con las transformaciones que está produciendo el cambio climático.

Para poder captar agua de lluvia es necesario que las superficies expuestas a la precipitación pluvial permitan su escurrimiento, ya sea porque son impermeables o porque su capacidad de absorción es inferior a la de infiltración en terrenos con pendiente. En los centros urbanos, las áreas expuestas a la lluvia son mayoritariamente impermeables (techos, calles, patios y estacionamientos), por lo que la captación se puede realizar con inversiones relativamente pequeñas.

Hoy, muchas áreas rurales dependen de la cosecha de agua de lluvia, pero las zonas urbanas, que son atendidas por servicios municipales, tienden a olvidar este recurso. La cosecha de lluvia es una solución muy importante para las grandes urbes, donde se gasta más agua de la que se dispone. Este último problema se agrava con las transformaciones que está produciendo el cambio climático.

En la capital de nuestro país se cuenta con el marco regulatorio expresado en la Ley del Agua de la Ciudad de México, además de las normas oficiales mexicanas 127-SSA1-1998 y 012-SSA1-1998 y pautas de la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación. Con este corpus se pretende motivar el desarrollo de oportunidades de abastecimiento de agua, transformar a los ciudadanos de agentes pasivos en activos en lo que respecta al cuidado de este recurso y fortalecer la cooperación de las comunidades. De igual manera se contempla la reducción de impuestos para incentivar la cosecha de agua pluvial.

 

Definición del sistema de captación de agua pluvial

Un sistema de captación de agua pluvial es un conjunto de tuberías, accesorios y equipos que captan y recolectan la lluvia que cae sobre una superficie para conducirla a un dispositivo de almacenamiento.

Se hacen necesarios los procesos de filtración (o potabilización) para depurar la basura acumulada en azoteas, según el uso del agua. Para implementar un sistema de captación debe distinguirse precipitación de escurrimiento.

La precipitación pluvial es propiamente la descarga del líquido de las nubes, la cual cae en la superficie terrestre. En general, el agua de lluvia precipitada no sufre contaminación severa, no contiene químicos ni tóxicos que le resten pureza. Se ha verificado (Centro de Ciencias de la Atmósfera de la UNAM) que aun en condiciones críticas, como las que pueden presentarse en la Ciudad de México, desde las primeras lluvias el agua no contiene contaminantes ni químicos tóxicos notorios; es sólo ligeramente ácida.

Por otro lado, el escurrimiento sucede cuando la precipitación pluvial toca una superficie y escurre por ella, trátese de una azotea, un techo, un patio o simplemente el campo y la vegetación. El agua puede sufrir grados de contaminación, circular por superficies sucias transitadas por vehículos y por personas, y adquirir químicos, lixiviados, basura no biodegradable y otros agentes que alteren su pureza. Es en esta etapa donde se puede lograr un pretratamiento, como más adelante se detallará.

La conducción de los escurrimientos a los cuerpos de almacenaje se efectúa por medio de canalones en techos (liga a drenajes sifónicos), tuberías de lámina o de PVC, y canaletas con o sin rejillas en los pisos.

A continuación se detallan los conceptos y dispositivos relacionados con la captación pluvial.

  • Área de captación. Lugar donde se almacenan los escurrimientos de agua de lluvia antes de realizarse su disposición final. Por lo general se utilizan superficies como los techos de las casas, escuelas, almacenes, etc., que deben estar impermeabilizados. También se puede captar el agua que escurre de calles o estacionamientos por medio de canales.
  • Estructura de captación. Para recolectar las aguas en los sistemas de alcantarillado pluvial, se utilizan sumideros o bocas de tormenta como estructuras de captación, aunque también pueden existir descargas domiciliarias en las que se vierta el agua de lluvia que cae en techos y patios.
  • Sistema de conducción. Se refiere al conjunto de canaletas o tuberías de diferentes materiales y formas que conducen el agua de lluvia del área de captación al sistema de almacenamiento. El material utilizado debe ser liviano, resistente, fácil de unir y con propiedades para impedir la contaminación con compuestos orgánicos o inorgánicos.
  • Sistema de pretratamiento. Antes de conducirla a la infraestructura de almacenamiento, se recomienda colocar un dispositivo que retire y filtre los contaminantes que puede arrastrar el agua a su paso por las superficies, como pueden ser sedimentos, metales, grasas y basuras. De esta forma llegará sin residuos tóxicos al lugar de almacenamiento.

 

Definición del sistema de aprovechamiento de agua pluvial

El almacenamiento del agua de lluvia captada se realiza en tinacos o sistemas modulares. Se pueden situar encima o debajo del suelo; deben ser de material resistente e impermeable para evitar la pérdida de agua por goteo o transpiración, y estar cubiertos para impedir el ingreso de polvo, insectos, luz solar y posibles contaminantes.

Además, la entrada y la descarga tienen que contar con mallas para evitar el ingreso de insectos y otros animales, y estar dotados de dispositivos para el retiro de agua y rebosaderos. Deben ser construidos con un material inerte; los más adecuados son concreto armado, fibra de vidrio, polietileno o acero inoxidable. En lo posible, se recomienda instalar en los tanques de almacenamiento un dispositivo de aireación automatizado con un mecanismo formado por un Venturi y una pequeña bomba, para oxigenar el agua almacenada continuamente o con cierta pausa y conservarla con buena calidad mientras se usa.

Un tanque de tormentas es también parte de la infraestructura del alcantarillado; consiste en un depósito dedicado a capturar y retener el agua de lluvia, sobre todo cuando hay precipitaciones muy intensas, para disminuir la posibilidad de inundaciones en los casos en que la capacidad de escurrimiento es menor que el volumen de lluvia. Tiene además la función de hacer una predepuración, al evitar que las primeras lluvias –que son las más contaminadas– se viertan directamente a sistemas acuáticos naturales.

Anexos o cercanos a los dispositivos de almacenamiento se encontrarán trenes de tratamiento (remoción de partículas finas, remoción de sustancias disueltas y desinfección) para, de ser necesario, potabilizar el agua de lluvia cosechada. Esto se hará, según el caso y los usos del agua, con medios filtrantes (carbón activado, lecho profundo), ozonización o lámpara ultravioleta.

En una unidad de consumo, sea una edificación comercial o industrial, vivienda, escuela, etc., donde se implemente el sistema de aprovechamiento integral de agua pluvial, éste deberá estar conectado al sistema hidráulico y sanitario interno, que recibe el agua de otra fuente, esto es, la red municipal, pipas o pozos de extracción. El uso final podrá ser riego, lavado
y limpieza, y usos sanitarios, entre otros.

A fin de distribuir el agua captada, pretratada y almacenada para su aprovechamiento, se requerirá un sistema de electrobombas de la capacidad idónea, con todos sus controles eléctricos debidamente automatizados. Dichas bombas enviarán el agua almacenada y tratada a los tinacos elevados. En caso de sistemas hidroneumáticos, se enviará directamente por medio de las tuberías a la toma de uso final.

En una unidad de consumo, sea una edificación comercial o industrial, vivienda, escuela, etc., donde se implemente el sistema de aprovechamiento integral de agua pluvial, éste deberá estar conectado, después de los pasos anteriores, al sistema hidráulico y sanitario interno, que recibe el agua de otra fuente, esto es, la red municipal, pipas o pozos de extracción. El uso final podrá ser riego, lavado y limpieza, y usos sanitarios, entre otros.

En caso de consumo humano directo, se tendrá que garantizar que el agua sea potable y que cumpla con la NOM 127. Cabe señalar que en general el agua pluvial tiene una calidad igual o mejor que la de otras fuentes.

 

Recarga de excedentes

Es del conocimiento público la sobreexplotación de los acuíferos en diferentes partes de nuestro país, además del propio Valle de México.

Para lograr un proyecto realmente sustentable, lo ideal es implementar la recarga con excedentes de lluvia por medio de pozos de absorción, resumideros, etc. Con el aprovechamiento integral racional del agua pluvial, la amenaza se convierte en beneficio, porque los volúmenes excedentes pueden contribuir a recuperar el nivel freático y reducir la explotación del acuífero mediante el respectivo incremento de la recarga natural y el consumo de agua pluvial.

Las acciones que se han instaurado para la captación de agua de lluvia hasta la fecha están orientadas a sostener en términos reales la recarga natural e incrementar la recarga artificial con la lluvia que cae sobre las áreas propias de recarga.

Además de mitigar problemas como encharcamientos y el abatimiento del nivel freático, y con ello reducir los daños por inundación y subsidencia del terreno, estas acciones también ayudan a mejorar la calidad del agua nativa del acuífero, toda vez que la mezcla con agua pluvial de buena calidad favorece la dilución de contaminantes.

La cosecha de agua pluvial satisface los requisitos de beneficio económico, armonía con el medio ambiente y mejora del ámbito social. Cumple su objetivo primordial de ser una solución sostenible.

 

Lineamientos generales de un proyecto integral

Para poner en marcha un proyecto ejecutivo de aprovechamiento integral del agua pluvial en un centro escolar de tamaño medio en adelante (una escuela de 800 alumnos como mínimo) en una zona donde las precipitaciones medias sean del orden de 700 milímetros anuales, como es el caso de la Ciudad de México (aunque faltaría considerar los estudios para el caso de recarga de excedentes pluviales), se tomarán en cuenta, en términos generales, los siguientes lineamientos partiendo de la base de un proyecto de adecuación o remodelación:

  1. Visita de inspección inicial.
  2. Recopilación de información sobre las instalaciones hidráulicas y sanitarias existentes; estado de su equipamiento.
  3. Determinación de la disponibilidad de agua pluvial y compilación de datos meteorológicos de la zona con estudios hidrológicos, en su caso.
  4. Evaluación de la demanda hídrica y sus parámetros.
  5. Determinación de la disponibilidad de áreas de captación pluvial y condiciones físicas.
  6. Levantamientos geomáticos (topográficos) del sitio (sólo los esenciales).
  7. Estudio y compilación de información sobre la calidad del agua de la red o las fuentes de la unidad de consumo. Investigación de la calidad requerida, según su uso.
  8. Análisis de datos recabados y definición de parámetros básicos a manejar.
  9. Definición de alternativas y proyecto ejecutivo. Definición de antepresupuesto.
  10. Estudio de viabilidad técnico-económica, incluyendo catálogo básico de conceptos.
  11. En su caso, estudio de riesgos e impacto ambiental.
  12. Elaboración de manual de instalación y operación.
  13. Elaboración de manual de mantenimiento y monitoreo.
  14. Protocolo de adiestramiento y capacitación.
  15. Diseño e implementación de campaña de cultura del agua (para alumnos, padres de familia y personal académico y administrativo).
  16. Protocolo y especificaciones para la instalación del sistema de aprovechamiento integral del agua pluvial.

 

Algunas consideraciones finales

Las propiedades físicas y químicas del agua de lluvia son generalmente mejores que las del agua subterránea, pues esta última se mezcla con los minerales presentes en el subsuelo.

En teoría, el agua de lluvia es pura; sin embargo, al escurrir a través de superficies arrastra contaminantes que pueden ser tóxicos. Por ejemplo, mediante estudios realizados por la Organización Mundial de la Salud se ha comprobado que en algunos techos, tanto en zonas urbanas como rurales, hay valores altos de plomo, lo que se puede atribuir a su composición material.

Por tal razón, si se quiere aprovechar el recurso pluvial en zonas urbanas, se recomienda que el líquido pase por un proceso que retire sedimentos y grasas primero. Si se busca una mayor calidad, se puede hacer pasar el agua por un proceso de filtrado y desinfección que retire con mayor profundidad los contaminantes. Después, el agua debe ser almacenada en un lugar seguro y bien sellado; sin embargo, si se desea también utilizarla para consumo humano directo (es decir, para beber o preparar alimentos), se recomienda un proceso de potabilización adicional.

Instaurar la cosecha de agua de lluvia contribuye a un uso sustentable de este recurso. Es la única respuesta viable y práctica para aumentar la oferta del vital líquido, a la vez que una acción de gran beneficio, porque además del aprovechamiento directo del agua de lluvia puede complementarse con el control y mitigación de inundaciones. Finalmente, contribuye a la recarga de acuíferos.

 

Bibliografía
agua.org y Fundación Gonzalo Río Arronte (2008). Guía del agua y la construcción sustentable. México.
Correa Campos, A., E. Gómez Reyes y M. L. García Rangel (2016) Gestión integral para captación y aprovechamiento de agua pluvial. Cosecha de agua. Agua y saneamiento. Mayo-junio. México: ANEAS.
Gómez Reyes, E. (2012). Estudios del agua en la delegación Iztapalapa. Reporte preparado para la delegación Iztapalapa, Gobierno del Distrito Federal. Departamento de Ingeniería de Procesos e Hidráulica, UAM Iztapalapa.
Gómez Reyes, E., A. F. Correa Campos, J. G. Gracida King y J. A. Kuri Abdala (2014). Proyecto piloto para evaluar la factibilidad técnica y económica de sistemas de recarga-recuperación para el aprovechamiento de agua de lluvia en el Distrito Federal Sacmex-GDF. Impluvium. Abril-junio. México: Red del Agua UNAM.
Secretaría de Medio Ambiente, Gobierno del Distrito Federal (1999). Lluvia ácida. México.

Esta es una versión resumida del trabajo original. Si desea consultar la versión completa, solicítela a h2o@heliosmx.org

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