recoleccion de agua pluvial

2. SISTEMAS DE CAPTACIÓN DE

AGUA DE LLUVIA

Se estima que alrededor de 100 millones de personas en el mundo de-

penden parcial o totalmente de estos sistemas; muy útiles para zonas

rurales donde las casas están aisladas y abastecerlas mediante un siste-

ma convencional de agua potable, resulta muy costoso.

La ventaja que ofrece este sistema es que las casas o edificios cuen-

tan con patios que son áreas de captación, por lo que su costo no es

significativo. Así también la calidad del agua de lluvia en el medio rural

llega a ser mejor que otras fuentes de abastecimiento; es decir, son una

fuente de agua limpia, de bajo contenido de sales, de bajo costo y no

contaminada.

Algunas de las desventajas que ofrece el sistema, son:

• El agua de lluvia no es controlable y no se dispone durante las

épocas de sequía.

• El agua de lluvia puede llegar a contaminarse por la excreta de los

animales y por la materia orgánica (hojas).

• Las cisternas o tanques tienen un alto costo de construcción y puede

ser limitante para muchas familias de bajos recursos económicos.

• El almacenamiento de agua puede inducir la presencia de mosqui-

tos si no

se cubre, los cuales pueden producir algunas enfermeda-

des en el hombre y en algunas ocasiones puede ser que el tamaño

31

C

APTACIÓN

DE

AGUA

DE

LLUVIA

Y

ALMACENAMIENTO

EN

TANQUES

DE

FERROCEMENTO

32

tamaño de la cisterna esté limitado por el costo de construcción y

que el agua disponible para el uso doméstico no sea suficiente

para la familia.

H

ISTORIA

Los sistemas de captación de agua de lluvia se han practicado desde que

surgieron los primeros asentamientos humanos; se tiene conocimiento de

que se empezó a utilizar hace más de 4,000 años en la antigua Mesopotamia

(Irak) e igualmente muchas fuentes bibliográficas mencionan que los anti-

guos colonizadores del desierto de Negev, en Israel, hace unos 4,000 años

encausaban el agua de las montañas a las partes bajas para irrigar sus cul-

tivos; así también disponían de almacenamientos subterráneos de unos

300 m

3

, suficientes para 10 familias con sus rebaños.

En la India se tiene conocimiento que al inicio de la era budista, los

monjes vivían en zonas montañosas y en una caverna cercana a Bombay

y en otros lugares más, labraron en la roca una serie de canaletas y cis-

ternas para almacenar agua para uso doméstico.

15

En templos como el

de Madurai (Templo de Sri Meenakshi, consorte del señor de Shiva),

uno de los lugares sagrados de los Indios, tuvo enormes tanques de

agua de donde dependían las comunidades de alrededor para sus nece-

sidades domésticas.

Así también en Tailandia, la existencia de sistemas de captación de

agua de lluvia se remonta desde hace más de 2000 años. Más reciente-

mente, se menciona que después de los años 80 se construyeron en co-

munidades rurales más de 12 millones de tanques de ferrocemento de

diferentes capacidades para almacenar agua para uso doméstico;

16

tam-

bién se han construido miles de tanques de ferrocemento en Indonesia,

Singapur y otros países orientales.

Igualmente se tienen antecedentes en el Norte de México y Sur de

Estados Unidos que los antiguos aztecas, incas y mayas, utilizaban siste-

mas de captación de agua de lluvia, aunque de forma no masiva. La

figura 2.1 indica una cisterna maya llamada Chultum de 5 m de diáme-

tro con capacidad de 45,000 l

itros de

agua y un área de captación de 150

metros

cuadrados.

17

Figura 2.1. Cisterna maya denominada Chultum

(véase pie de página 15)

17

C

APTACIÓN

DE

AGUA

DE

LLUVIA

EN

TECHOS

El sistema de captación de agua de lluvia puede ser tan sencillo como

generalmente se emplea en países en desarrollo o tan sofisticado con

tratamientos automáticos en cada proceso y con monitoreo electrónico.

Un sistema típico para nuestro caso, es el mostrado en la figura 2.2,

compuesto por los siguientes elementos:

a)

Área de captación

b)

Recolección y conducción

c)

Interceptor y filtro

d)

Almacenamiento

Figura 2.2. Elementos que conforman un sistema de

captación de agua de lluvia en techos

Área de captación

Recolección y conducción

Interceptor y filtro

Almacenamiento

 

a)

El área de captación. Es el área del techo proyectado de forma

horizontal el cual debe tener una pendiente que facilite el escurri-

miento del agua al sistema de recolección. El material de techo

más recomendable es la lámina galvanizada, aunque en el medio

rural se encuentran techos de

fibrocemento, tejas de arcilla, pal-

ma, losas de concreto, etc. La ventaja que proporciona la lámina

galvanizada es que presenta una superficie lisa de fácil escurri-

miento y efecto esterilizante debido al calentamiento del metal

por el sol.

Cuando llueve existen pérdidas de agua en el techo debido a infiltraciones;

por evaporación del agua que humedece la superficie y por salpicaduras

debido a fuertes vientos. Estas pérdidas se representan como un coefi-

ciente de escurrimiento y es un número entre 0 y 1. La expresión (1-C

R

) se

interpreta como la eficiencia de captación de

agua del techo

en un año;

así tenemos algunos valores para techos de algunos materiales:

Material del techo (

1-C

R

)

Lámina galvanizada > 0.9,

Lámina de asbesto 0.8 a 0.9

Teja 0.6 a 0.9

Materia orgánica (ejemplo palma) 0.2

Cuando el área de captación es la superficie del terreno, se toman en

cuenta valores muy bajos, pero si son superficies pavimentadas se con-

sidera un

valor de 0.6 a 0.7

b)

Recolección y conducción. Generalmente lo constituyen las cana-

letas que van adosadas a los aleros de los techos, en donde el agua

se recolecta y conduce por medio de tuberías al tanque de alma-

cenamiento. En el caso de techos planos de losas de concreto, se

recomienda conducir el agua hacia un punto donde se capte y ca-

nalice a la cisterna (figura 2.3).

C

El material de las canaletas debe ser liviano, resistente y fácil de unir las

piezas entre sí; pueden ser de lámina galvanizada (dobladas en forma

de “V” o “U”), PVC, bambú, etc. (figura 2.4). En esta misma figura se

muestra una canaleta hecha de lámina galvanizada doblada burdamente,

pero funciona para recolectar el agua de lluvia.

Figura 2.3. Captación y recolección de agua en un techo plano

Figura 2.4. Formas de canaletas

Las dimensiones de las canaletas estarán en función de las dimensiones

del techo y de la precipitación, aunque se ha comprobado que para techos

de viviendas de aproximadamente 60 m

2

, son suficientes canaletas con sec-

ción de ½ tubo de 15 cm (6”) o de sección cuadrada de 18.9 cm y 1% de

pendiente. Otro detalle importante que debe tomarse en cuenta, es que la

separación entre el alero del techo y la canaleta debe ser mínima para evitar

que el agua sujeta a vientos fuertes no caiga fuera de ella (figura 2.5).

Para darse idea del tamaño de la canaleta requerida, se utiliza la fórmula

de Manning:

Donde:

Q

= Flujo de la canaleta en m/s

A

= Área de la sección transversal en m

2

n

= Coeficiente de rugosidad de la canaleta = 0.01 a 0.015

R

= Radio hidráulico en m = A/p.

p

= Perímetro mojado en m

S

= Pendiente

1

S

R

n

A

Av

Q

=

=

Figura 2.5

C

Es importante que en el área del techo no caigan hojas o excremen-

to de las aves; en este caso es necesario limpiar las canaletas continua-

mente antes de canalizar el agua al tanque de almacenamiento.

Para la conducción del agua de la canaleta al tanque, es suficiente

para viviendas una tubería de 2”; pero si existe en la zona una alta pre-

cipitación o el área de captación es grande, se recomienda utilizar tube-

ría de mayor diámetro. En nuestro caso se recomienda utilizar tubería

de PVC sanitario, porque es el más económico, pero se puede utilizar

PVC hidráulico, tubería de fierro galvanizado, etc. En el capítulo 6, se

dará un ejemplo práctico de cómo se instaló el sistema de recolección

y conducción del agua de lluvia.

c)

Interceptor y filtro. Antes de conducir el agua al tanque, se reco-

mienda colocar un dispositivo de descarga para que los materiales

indeseables de las primeras lluvias no lleguen al filtro y al tanque. Se

recomienda por ejemplo utilizar un recipiente de plástico como se

muestra en la figura 2.6

,

18

y de manera personal se construyó un dis-

positivo en el cual aparece el interceptor y filtro en un solo registro,

con excelentes resultados (figura 2.7).

Una forma más sencilla y económica, es el arreglo mostrado en la figura

2.8 (izquierda), teniendo cuidado de tener abierta la tubería para des-

alojar las primeras aguas que lavan el techo.

Con relación al filtro, es importante que el agua de lluvia pase a un

registro que contenga material filtrante como grava, arena y carbón ac-

tivado. La figura 2.8 (derecha), muestra un filtro colocado en la parte

superior de un tanque de ferrocemento.

 

 

Figura 2.6. Dispositivo interceptor de las primeras aguas.

Cuando la tubería de 3” se llene de agua al igual que el

recipiente, la bola de jebe tapa la entrada y el agua se

canaliza a la cisterna (véase pie de página 16)

Viene de la canasta

Tubería de 2” de diámetro

A la cisterna

Recipiente de plástico

Salida

Niple fo.go. de 11/2”

con tapón

Codo de 2”

Reducción de 3” a 2”

Tubería de 3”

Bola de jebe

Reducción de 3” a 1 1/2”

Niple

de 1 1/ 2”

Reducción de 2” a 1 1/ 2”

Tee de 2”

Figura 2.7. Registro a base de tabiques de cemento-arena

para alojar un tanque interceptor y el filtro

Viene de la canasta

Interceptor

Desagüe

Aplanado con mortero

cemento-arena 1:3

A la cisterna

Filtro

Tapa de lámina

Figura 2.8. Se recomienda colocar la Tee lo más alto posible para

disponer de un mayor volumen interceptado (izquierda).

Disposición del material de filtro colocado sobre

superficial de ferrocemento (arriba)

Nota 2

Carbón activado. Se fabrica a altas temperaturas empleando madera, cás-

cara de coco, carbón mineral, etc., con

el fin de crear un material granular

poroso con una alta área superficial (aprox. 1000 m

2

/gr de carbón), crean-

do un material adsorbente. La adsorción consiste en que los átomos de la

superficie del

carbón activado atraen las moléculas que causan mal olor, sabor

o color de las

impurezas indeseables.

El objeto de colocar un tanque interceptor es para captar las partículas

que arrastra el agua del techo para posteriormente desecharla abriendo

la válvula de desagüe. Del tanque interceptor (figura 2.7), el agua pasa

al filtro compuesto por una capa de grava y una de arena, ambas con un

espesor de aproximadamente 15 cm, con el fin de retener partículas que

logren pasar el tanque interceptor. Mas debajo de estas capas, debe

colocarse una de carbón activado (figura 2.9) con la finalidad de filtrar

el agua y quitarle el color, mal sabor y olor.

d)

Almacenamiento. Es el elemento más importante del sistema de

captación por su costo, pues representa aproximadamente el 90%

del costo total del sistema. Su capacidad de almacenamiento debe

ser suficiente para el consumo diario de una familia, durante todo

el año y sobre todo durante la temporada de sequía; por supuesto

nos referimos al medio rural, donde el consumo por habitante/día

no es mayor a 25 litros de agua, a diferencia del consumo por habi-

tante en las ciudades, que muchas veces es mayor de 150 litros/per-

sona/día.

Tipos de tanques de almacenamiento. Los tanques pueden clasificarse

en función a su posición con respecto al nivel del terreno, así se tienen:

Figura 2.9. (Izquierda) carbón activado en gránulos colocado

en el registro como parte del filtro. (Derecha) vista en el

microscopio de una parte de un gránulo

C

• Tanques elevados.

• Tanques superficiales (asentados en la superficie del terreno).

• Tanques semienterrados.

• Tanques enterrados, conocidos comúnmente como cisternas.

Los tanques o depósitos pueden construirse o fabricarse de diferentes

tipos de materiales como: láminas de acero galvanizado, fibra de vidrio,

plástico (PVC),

19

concreto, ferrocemento, mampostería, etc. (figura 2.10).

Figura 2.10. Tanques superficiales de PVC (arriba) y tanques

enterrados de lámina galvanizada (abajo). Fotos tomadas

de internet (véase pie de página 17)

Requisitos. Los tanques o depósitos de almacenamiento de agua de-

ben

considerar los siguientes requerimientos:

• Tener suficiente resistencia estructural ante fenómenos naturales

(sismo).

• No deben de per

mitir que pase la

luz y evitar la entrada de polvo e

insectos. La luz genera la aparición de algas (agua con tonalidad

verde) y los insectos encuentran un lugar apto para reproducirse.

• Tener un dispositivo de filtrado. Para el medio rural y por cuestio-

nes económicas, es suficiente un filtro a base de grava, arena y car-

bón activado para obtener agua apta para uso doméstico.

• Tener una tubería de entrada del agua de la canaleta al tanque de

almacenamiento.

• Tener un dispositivo de extracción del agua por gravedad (llave

de toma).

• Tener un dispositivo para eliminar el agua de excedencias sin dañar

al tanque o su cimentación.

• Tener una tapa de acceso al interior para limpieza y reparaciones.

• Tener un dispositivo para eliminar el agua durante su limpieza

(desagüe).

Con relación a la forma, los tanques pueden ser cilíndricos, esféri-

cos, cúbicos, etc. En el caso del ferrocemento, este material permite la

construcción de cualquier forma y por su facilidad de construcción se

recomienda la forma cilíndrica con una tapa o cubierta que general-

mente es un domo