SISTEMAS DE CAPTACIÓN Y APROVECHAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA EN EL PROGRAMA EDUCATIVO DE INGENIERÍA HIDRÁULICA DE LA UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO.

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1 SISTEMAS DE CAPTACIÓN Y APROVECHAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA EN EL PROGRAMA EDUCATIVO DE INGENIERÍA HIDRÁULICA DE LA UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO. María Lina Fuentes-Galván Luz Adriana Arias Hernández José Miguel Soria Ugalde. Eje Temático: EAS en las instituciones educativas Noviembre

2 SISTEMAS DE CAPTACIÓN Y APROVECHAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA EN EL PROGRAMA EDUCATIVO DE INGENIERÍA HIDRÁULICA DE LA UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO María Lina Fuentes-Galván Luz Adriana Arias Hernández José Miguel Soria Ugalde. Departamento de Ingeniería Geomática e Hidráulica, Universidad de Guanajuato. Resumen Las demandas de agua en el país han incrementado con el desarrollo poblacional, agrícola e industrial, y la extracción que del recurso subterráneo y superficial se ha dado históricamente ha generado el deterioro de estas fuentes. Por ello, la importancia de proponer y evaluar escenarios sostenibles de aprovechamiento del agua, lo cual representa una oportunidad para mejorar el uso que en la actualidad se le da al recurso hídrico e incrementar la oferta hídrica en zonas donde es deficiente su suministro. De esta forma, la captación del agua de lluvia es una de las alternativas de abastecimiento tanto en zonas rurales como urbanas con bajos impactos al medio y que implica un acercamiento y entendimiento de la comunidad hacia el recurso hídrico y su forma de ocurrencia. El estudio de los sistemas de captación y aprovechamiento del agua de lluvia es incorporado dentro del programa de Ingeniería Hidráulica de la Universidad de Guanajuato con el propósito de enriquecer y ampliar la gama de aplicaciones de los conocimientos adquiridos dentro de la formación de los estudiantes para propiciar respuestas a las necesidades hídricas de la población considerando aspectos sociales y ambientales. Abordar el tema del uso del agua de lluvia como una alternativa de abastecimiento vincula e incentiva la participación de los estudiantes con la comunidad y se incrementa la percepción de los beneficios y usos que de este recurso se puede obtener. Palabras clave: agua de lluvia, aprovechamiento, unidad de aprendizaje. Área temática: EAS en las instituciones educativas 2

3 Antecedentes El agua representa el recurso natural con mayor abundancia en el planeta, lo cual no significa que su disponibilidad sea de igual magnitud. Según la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA, 2010) en el planeta se estima que existen 35.2 millones de km 3 de agua, de la cual únicamente el 2.5% es agua dulce. Este porcentaje de agua dulce presenta una distribución poco propicia para su aprovechamiento. La mayor parte de ella se encuentra almacenada en glaciares (68.7%), otro tanto corresponde a las aguas subterráneas (30.1%), y en menor rango se encuentra en las capas de hielo permanentemente congelado en los niveles superficiales del suelo (0.8%), y por último, en el agua superficial y atmosférica (0.4%). Por otro lado, la distribución del agua en México según su extensión y diversidad geográfica se considera: restrictiva e irregular. Es restrictiva porque aproximadamente la mitad norte del país experimenta un déficit constante de precipitaciones, mientras en el sur y sureste, éstas son abundantes. Y se considera irregular, debido a que los niveles de concentración demográfica y por ende los distintos sectores de actividad económica no se encuentran en estas zonas (INEGI, 1998). Los principales usos del agua en el país son el agrícola y el abastecimiento público. En cuanto a las demandas de agua municipal e industrial en México, el agua subterránea las cubre de forma creciente (Scott et al., 2001). El país está dividido en 653 acuíferos, y al 31 de diciembre de 2013 se reportan 106 acuíferos sobreexplotados y de estos se extrae el 55.2% del agua subterránea para todos los usos (CONAGUA, 2014a). Particularmente en el estado de Guanajuato el suministro para abastecimiento público e industrial proviene en más del 80% de fuentes subterráneas (CONAGUA, 2014a). En la actualidad se considera que se aprovecha casi toda el agua del estado y las vedas para extracción de agua subterránea en la zona han sido declaradas desde 1948 hasta cubrir la mayoría de los acuíferos del estado. En Guanajuato sólo existen volúmenes disponibles en la 3

4 parte noreste del estado (Mejía y Sandoval, 2006). Así pues, la introducción de alternativas de abastecimiento que permitan suministrar agua para dar respuesta a las necesidades de la población de forma sostenible es un tema de relevancia no solo a nivel local. Es por ello que la captación del agua de lluvia se considera como un proceso que permite introducir información del ciclo hidrológico, del manejo del agua, de calidad en diferentes niveles de la comunidad. La currícula del programa educativo de Ingeniería Hidráulica de la Universidad de Guanajuato se modificó en el año 2014, dentro de los cambios realizados se integró la unidad de aprendizaje de Sistemas de Captación y Aprovechamiento de Agua de Lluvia. Con el propósito de que esta unidad de aprendizaje contribuya con el manejo de diferente información (poblacional, económica, hidrológica, ambiental, etc.) para proponer y evaluar escenarios de aprovechamiento del agua. La importancia de esta unidad de aprendizaje dentro del programa educativo reside en que se maneja información para evaluar el potencial que el agua de lluvia tiene como fuente alternativa de abastecimiento y las implicaciones sociales y ambientales que de su aprovechamiento se derivan, dentro del contexto de la situación y gestión del agua en el país y en la búsqueda de soluciones a los problemas que por la creciente demanda de agua se generan. Con el fin de establecer esquemas para la ampliación de la oferta hídrica de forma sostenible y tomando en cuenta las demandas de agua para diferente usos y la dinámica poblacional, económica y ambiental actual. Los sistemas de captación de agua de lluvia son una alternativa de bajo costo y de fácil implementación para aprovechar eficientemente los recursos hídricos, tanto en zonas rurales como urbanas. En México, la captación del agua de lluvia se promueve como una alternativa de abastecimiento y esta práctica es considerada como una estrategia dentro del Plan Nacional Hídrico (CONAGUA, 2014b) para incrementar la cobertura de los servicios de agua potable y mejorar las eficiencias de los servicios de agua en los municipios. De tal forma, que la implementación de sistemas de captación ha sido impulsada por asociaciones civiles, programas gubernamentales, sectores académicos, privados y públicos para favorecer la 4

5 colecta de este recurso. Considerando que el aprovechamiento del agua de lluvia como tal, no se encuentra contemplado dentro de la legislación que rige el aprovechamiento, uso y manejo de los recursos hídricos en el país (Fuentes- Galván, 2016). La captación del agua de lluvia implica los procesos de distribución y almacenamiento. Su uso es variado, desde el consumo humano hasta los usos no potables, como descargas sanitarias y riego de jardines. La visión del aprovechamiento del agua de lluvia depende de las condiciones de los beneficiarios y el lugar en donde se encuentren, en el medio rural puede significar una fuente importante de agua, mientras que en zonas urbanas se le ve como una práctica doméstica de ahorro (Ouessar et al, 2009; Chiu et al, 2009; Campisano y Modica, 2012). Para que estos sistemas generen resultados positivos, se deben considerar las características socioeconómicas y ambientales de la zona, además de las necesidades de la población y la percepción que tienen del agua. Según Chávez (2007), conociendo la percepción del ambiente natural que rodea a los individuos pueden identificarse alternativas para un mejor uso y aprovechamiento de sus recursos naturales, implementar acciones concretas que les permitan un mejor manejo de aquellos que tienen en su comunidad, básicamente la conservación, rehabilitación y el uso sostenido de los ecosistemas regionales. Con el fin de dar soporte a tales tecnologías los sistemas deben estar basados en las habilidades, materiales y equipos locales (Helmreich y Horn, 2009). Según Campisano y Modica, (2012) algunas prácticas de ahorro de agua involucran la instalación de sistemas que hacen posible reducir el consumo de agua y la adopción de programas educacionales para difundir conceptos de sustentabilidad dentro de la población, como es el caso del uso del agua de lluvia. De acuerdo con Zafar (2011) la sostenibilidad es un intento de proveer los mejores resultados para los ambientes humanos y naturales y se relaciona a los continuos cambios económicos, sociales, institucionales y medio ambientales, en donde la 5

6 educación juega un papel fundamental. Dentro de este contexto se realiza un esfuerzo por introducir este concepto mediante la captación del agua de lluvia dentro de la población estudiantil, como una alternativa factible dentro del ambiente local y nacional, y con la ambición de difundirla y extenderla en la comunidad. El abordaje de problemas ambientales relacionados con el agua se ha considerado como una estrategia de aprendizaje universitario, con el fin de propiciar que los integrantes de la comunidad universitaria adquieran conductas responsables, desarrollen estrategias creativas y participen en procesos de intervención ambiental con diferentes actores sociales, desde su formación profesional en relación al uso sustentable del agua (Ayala y Flores, 2011). Metodología Con el propósito de cambiar el paradigma de abastecimiento centralizado, y propiciar el manejo y uso eficiente del agua, se pretende introducir el esquema de abastecimiento alternativo que la captación del agua de lluvia ofrece y así, promover el uso de este recurso para diferentes aprovechamientos (doméstico, servicios ambientales, pecuario, agrícola e industrial), con el fundamento del desarrollo sostenible y considerando características sociales, ambientales y económicas. Así, se abordan los siguientes temas con los alumnos de la Licenciatura de Ingeniería Hidráulica: Situación del agua a nivel nacional y local: con el objetivo de ubicar a los estudiantes en las características ambientales que propician la distribución y disponibilidad del recurso hídrico en el país y el estado. Así como las estructuras de manejo y gestión del agua que se presentan a nivel nacional y estatal, y las demandas y usos del recurso hídrico. Captación del agua de lluvia: análisis del estado del arte de la captación del agua de lluvia a nivel global, nacional y local. Se abordan los diferentes usos que a este recurso se le ha dado y en los que actualmente se emplea. Así como, la aceptación y el manejo de esta fuente alternativa. Se enfatiza el aprovechamiento 6

7 histórico que en el país se ha dado al agua de lluvia y sus connotaciones culturales. Componentes y diseño de sistemas de captación del agua de lluvia: componentes de los sistemas de captación según el uso final al cual se le desea destinar, así como el diseño de estas partes relacionadas con las habilidades y conocimientos adquiridos en su formación previa de áreas como hidrología, hidráulica, meteorología entre otras. Normatividad y la caracterización del agua: la normativa vigente y que aplique a los usos finales del agua de lluvia, así como las características que el agua debe presentar según su uso. El tratamiento del agua captada: el tratamiento necesario para que el agua sea empleada según los usos definidos, considerando la normatividad y los perjuicios que de una calidad inapropiada podrían obtenerse. Aunado a esto, se realizaron visitas de alumnos participantes en proyectos relacionados con la temática a diferentes localidades rurales del estado de Guanajuato en donde se capta agua de lluvia, principalmente para usos domésticos. De esta forma, se tiene un acercamiento hacia el abastecimiento de agua que se recibe en lugares aislados y que difiere del abastecimiento centralizado de las zonas urbanas que es mayormente conocido por los estudiantes. En los sitios visitados el abastecimiento tradicional es difícilmente llevado a cabo y las prácticas como la captación del agua de lluvia representan una fuente importante para el insumo de este recurso. A su vez, para obtener información sobre la aceptación y disposición que la población tiene hacia este recurso así como de los usos a los que se destina, se aplican cuestionarios y entrevistas a los usuarios y gestores de estos sistemas. Y se busca que los usuarios de este recurso compartan los beneficios que perciben del aprovechamiento del agua de lluvia. Resultados 7

8 Las visitas a comunidades rurales en donde el agua de lluvia ha sido una fuente de abastecimiento tradicional, permiten que los alumnos que no han tenido acercamiento con esta práctica experimenten la situación en cuanto a los servicios de agua potable y drenaje en zonas alejadas y en algunos casos marginadas. Se reportaron los beneficios obtenidos de las visitas según la opinión de los alumnos participantes. Los alumnos percibieron la forma de manejo del agua en zonas rurales y aisladas. Se consideró que la captación del agua de lluvia es una alternativa de abastecimiento de provecho para diferentes zonas y que su uso debería ser difundido y apoyado. Para realizar una apropiada gestión del agua deben considerarse diversas dimensiones, puesto que el agua no es un recurso aislado, existe una interdependencia con diversos recursos naturales y con las características propias del medio. Realizando visitas con los alumnos a sitios en donde es captada el agua de lluvia, no solo se fortalece el aspecto hídrico de su formación, sino que es posible realizar acercamientos que permiten observar y conocer la importancia de los factores sociales, ambientales, fisiográficos, económicos y políticos dentro de la gestión del agua. Con estas visitas lo que se busca es sensibilizar a los estudiantes e incrementar la visión sobre las necesidades de la zona relacionadas con el recurso agua. La aplicación de los conocimientos adquiridos previamente dentro de su formación universitaria para beneficio de la sociedad mediante el uso del agua de lluvia, amplia la visión y alcances de las unidades de aprendizaje que previamente se ofrecían en las que se consideraba únicamente el patrón centralizado de abastecimiento. Conclusiones En la actualidad en nuestro país son escasos los Programas Educativos en el nivel superior que abordan temas relacionados con la gestión y manejo del agua de forma sostenible. Sin embargo, la situación en la que se encuentra este recurso hace apremiante la preparación de profesionales que no solo comprendan las 8

9 labores del manejo del agua, sino que sean capaces de generar alternativas y cambios en los paradigmas de gestión de este recurso. Recientemente la captación del agua de lluvia se ha extendido en diferentes comunidades rurales y algunas urbanas en el país. Esta práctica representa una alternativa de abastecimiento con bajos impactos negativos hacia el ambiente e impactos sociales positivos. Con el estudio de esta fuente de abastecimiento bajo el concepto del desarrollo sostenible se propicia el compromiso social y ambiental de los alumnos del programa de Ingeniería Hidráulica, para establecer alternativas de abastecimiento de agua considerando las implicaciones técnicas, sociales y ambientales. Referencias Bibliográficas - Ayala, R.I., Flores, B.P., (2011). El abordaje de problemas ambientales regionales como estrategia innovadora de aprendizaje universitario, en la conformación de futuros sostenibles. Un mundo en Transición: Perspectivas de Sustentabilidad para la Educación Superior. - Campisano, C., Modica, (2012). Optimal sizing of storage tanks for domestic rainwater harvesting in Sicily, Resources, Conservation and Recycling 63, p.p. 9-16, Chiu, Y.R., Liaw, Ch.H., Hu, Ch.Y., Tsai, Y.L., Chang, H.H. (2009). Applying GIS-based rainwater harvesting design system in the water-energy conservation scheme for large cities, IEEE 13th International Conference on Computer Supported Cooperative Work in Design, CSCWD 2009, pp CONAGUA, (2010). Estadísticas del Agua en México, edición Comisión Nacional del Agua. Editor: Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales. México. - CONAGUA, (2014a). Estadísticas del Agua en México Edición D.F., México. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales. 9

10 - CONAGUA, (2014b). Programa Nacional Hídrico D.F., México. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales. - Fuentes-Galván, M.L., Ortiz, M.J., Carreño, A.G., (2016). Los usos y aceptación hacia el agua de lluvia como factores determinantes para promover la captación del agua de lluvia como alternativa de abastecimiento. XXXV Congreso Interamericano AIDIS. (Aceptado) - Chávez, B.G. (2007). Percepción del ecosistema por la comunidad de San Crisanto en Yucatán de acuerdo con su actividad. Cuicuilco Vol. 14, Núm. 39, Escuela Nacional de Antropología e Historia, enero-abril, México. - INEGI, Estudio Hidrológico del Estado de Guanajuato. México. - Mejía G. J.; Sandoval M. R., (2006). Aportación de las comunidades de usuarios a la Gestión de los recursos hídricos. Experiencias de los consejos técnicos del agua en México. De la toma de datos y la realización de modelos de agua subterránea a la gestión integrada. Textos de las conferencias, resúmenes, mesas redondas y comunicaciones / Serie: Hidrogeología y aguas subterráneas No. 21, eds. Madrid: Instituto Geológico y Minero de España, 2006.; pp Ouessar, M.A., Bruggeman, F., Abdelli, R.H., Mohtar, D., Gabriels, Cornelis, W.M. (2009). Modelling water-harvesting systems in the arid South of Tunisia using SWAT. Hydrol. Earth Syst. Sci., 13, p.p Helmreich, y Horn, H. (2009). Opportunities in rainwater harvesting, Desalination 248, p.p Scott, C. A., Silva-Ochoa, P., Florencio-Cruz, V. & Wester, P. (2001) Competition for water in the Lerma Chapala basin, in: A. Hansen & M. van Afferden (Eds) The Lerma Chapala Watershed: Evaluation and Management, pp (London: Kluwer Academic/Plenum). En: Scott & Shah, Zafar, M.I. (2011). Perspectiva Comparativa sobre la participación de estudiantes en desarrollo sostenible. Un mundo en Transición: Perspectivas de Sustentabilidad para la Educación Superior. 10

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