Tecnología apropiada de filtrado del agua de lluvia destinada para el consumo humano

Transcripción

1 Tecnología apropiada de filtrado del agua de lluvia destinada para el consumo humano Fecha de comisión: 12 y 13 de Diciembre de 2013 Destino: Las Lomitas, Provincia de Formosa. Participantes: Sr. Ricardo Ledesma (Productor), Sr. Ricardo Ledesma (H) (Productor), Sr. Ever Escalada (Albañil y Plomero de las Lomitas), Ing. Zoot. Héctor Vera (AER Las Lomitas), Ing. en RRNN y MA Patricia Jordán (EEA Ing. Juárez) e Ing. en RRNN y MA Fabián Tejerina Díaz (EEA Ing. Juárez). Objetivo general: Armado de un sistema de cosecha, tratamiento y almacenamiento de agua de lluvia para consumo humano con tecnología apropiada como Unidad Demostrativa para investigación en la casa de un Productor. Objetivos Específicos: Mejoras de un sistema de aprovechamiento del agua de lluvia para el consumo humano de una familia de Las Lomitas, Provincia de Formosa, como Unidad Demostrativa (PReT CHAFOR ). Investigación del sistema de aprovechamiento del agua de lluvia para consumo humano para validar/ajustar cada una de sus partes (Programa Nacional de Agua), especialmente lo concerniente al sistema de prefiltrado, decantación y filtrado propuesto para almacenar agua limpia en el aljibe. Desarrollo: Con motivo de la actividad planificada en el PReT CHAFOR : Contribución al desarrollo sustentable del Oeste Formoseño, donde la actividad consistió en Instalar un sistema de cosecha de agua de lluvia para consumo humano en la localidad de Las Lomitas, Provincia de Formosa, articulada con las actividades de investigación del Programa Nacional de Agua, se realizó una comisión para concretar y armar el mencionado sistema junto con el Productor y su familia. Se partió desde Ing. Juárez el día 12 del corriente mes a las 05 hs y se regresó el día 13 a las 21 hs. 1

2 Ubicación El sistema se instaló a 6 km de la localidad de Las Lomitas, Provincia de Formosa (Ilustración 1 y 2). Ilustración 1. Ubicación de la localidad de Las Lomitas en la Provincia de Formosa. 2

3 Ilustración 2. Ubicación del sistema de cosecha de agua para consumo humano respecto a la localidad de Las Lomitas, Provincia de Formosa. Actividades previas de Gabinete y de Terreno: Análisis probabilístico de las lluvias del lugar determinando la tormenta de diseño para asegurar el llenado del aljibe con la superficie de techo necesaria. Inspección del sistema de acopio de agua de lluvia existente y propuestas de mejoras en el sistema de canaletas, en la conducción hacia el aljibe, en el tapado del aljibe con material seguro y, fundamentalmente, diseñar un sistema de filtrado del agua proveniente del techo para asegurar el almacenamiento del agua limpia. Para el caso particular de la construcción del sistema de filtrado se utilizó el diseño que se fue consensuando entre los productores y Técnicos de INTA en reuniones realizadas en otras comisiones basándose en investigaciones efectuadas sobre alternativas técnicas de filtrado del agua de lluvia para aljibes llevadas a cabo en México, Brasil, Haití y Argentina (Ilustración 3). 3

4 Ilustración 3. Diagrama completo del sistema de tratamiento. Vista de Perfil y en Planta. Una de las premisas de este trabajo fue implementar un diseño de filtrado que los propios productores con sus familias lo puedan construir, ya sea para aljibes de mampostería, ferrocemento o placas de cemento, sobre la base de utilizar tecnologías apropiadas para cualquier escala de productores, especialmente aquellos enmarcados dentro de la Agricultura Familiar. Es esencial que el agua se almacene limpia en un aljibe por 3 aspectos: Porque el agua almacenada limpia difícilmente pierde calidad con el paso del tiempo. Porque garantizamos que el tratamiento posterior para eliminar gérmenes patógenos sea efectivo. Porque siempre para el ser humano es agradable tomar agua limpia y no con sedimento y que pueda tener algún olor/sabor no agradable. 4

5 Desarmado y limpieza del sistema inicial de aprovechamiento del agua de lluvia Se inició con el desarme de los materiales deteriorados utilizados anteriormente para la captación del agua de lluvia, con la limpieza del techo de la vivienda. Foto 1. Estado inicial del sistema de acopio del agua de lluvia. 5

6 Optimización del depósito de agua o aljibe El Productor contaba con un aljibe de 5,12 m litros (1,5 m de diámetro y 2,9 m de profundidad) con un brocal de 1 m de altura tapado precariamente. En esta comisión se instaló la tapa de hormigón para asegurar la calidad del agua almacenada en el tiempo, una capa de cemento por dentro y revoque por fuera. Quedó pendiente la colocación de la tapa para el ingreso dentro del aljibe para limpiezas periódicas y mantenimiento. Foto 2. Contraste del aljibe con y sin tapa. Es importante asegurar la estanqueidad del aljibe con un buen cierre superior y con un mecanismo de bombeo que no deje lugares expuestos por donde puedan ingresar insectos, roedores ni cualquier otro tipo de elemento que pueda contaminar el agua que se almacena asegurando así que se mantendrá en condiciones de ser consumida sin riesgos por parte de la población. Una vez realizadas las mejoras en el aljibe, éste debe ser uno de los lugares más higienizados de la casa, ya que se debe entender que el agua es un elemento esencial para la vida, pero también puede ser un vehículo transmisor de enfermedades, por lo que se debe prestar especial atención a esto, minimizando cualquier riesgo de contaminación del agua acumulada. Otro aspecto importante en este tipo de obras cuando se decide la ubicación del depósito, hacerlo lo más alejado posible de los pozos sépticos que se encuentren cerca o de cualquier otro potencial foco de contaminación, ya sea de la casa o de las casas vecinas. 6

7 Conducción del agua desde el techo al aljibe Luego se armó y colocaron el sistema de canaletas, el embudo y la cañería de bajada. Foto 3. Armado y colocación del sistema de canaletas y bajada por parte de los dueños de Casa Ricardo Ledesma y su hijo y por el Ing. Héctor Vera de la AER Las Lomitas. Esta parte del sistema es la menos costosa y la que muchas veces falla por diversos motivos, como por ejemplo subdimensionamiento del tamaño de las canaletas y caños de bajada, por falta de nivelación de las canaletas, por falta de mantenimiento, por subdimensionamiento del número de las bajadas, etc., lo que conspira fuertemente con el llenado del aljibe, por más que se tenga superficie suficiente para la cosecha del agua de lluvia y haya llovido normalmente. 7

8 Por todo ello se tomaron los siguientes recaudos para asegurar la llegada del agua desde el techo al aljibe (Foto 4): a) Se eligió una canaleta de buen material lo suficientemente amplia para aprovechar toda el agua que capte el techo, cualquiera sea la intensidad de la lluvia. b) Se colocaron ganchos de sujeción suficientes para que soporten la canaleta con el peso del agua en su máxima capacidad. En este caso se colocaron con un espaciamiento de 1 m, pero una opción válida también es colocarlos cada 1,5 m. c) Se niveló el sistema de canaletas con una pendiente de 5 por mil (desnivel de 5 cm por cada 10 m de longitud) para que el agua escurra sin dificultad hacia la bajada. Foto 4. Contraste entre el estado inicial (izquierda) y final de las canaletas (derecha). d) Se colocó 1 embudo con diámetro de 110 mm y 1 bajada utilizando cañería de PVC K6 de 110 mm de diámetro (Foto 5). Para el dimensionamiento del número de las bajadas se ha usado el criterio de colocar 1 bajada en las canaletas por cada 30 a 40 m 2 de superficie de captación de los techos. 8

9 Foto 5. Detalle de la canaleta implementada con el embudo y la cañería de bajada hasta el sistema de prefiltrado, decantación y filtrado, construido sobre el aljibe. Sistema de tratamiento del agua para almacenarla limpia El aljibe que posee la familia del Productor involucrado tiene un brocal que sobresale del terreno natural 1 metro por encima, por lo que la alternativa que se consideró más adecuada fue instalarle el sistema de tratamiento de agua (prefiltro, decantador y filtro) encima de la tapa del mismo. Considerando el criterio de diseño que por cada 100 m 2 de techo implica que se debe tener 1 m 2 de superficie filtrante de arena (largo por ancho de la arena filtrante, remarcada en rojo en la Foto 6), se diseñó el filtro para una superficie de 40 m 2. 9

10 Foto 6. Superficie filtrante de arena que se tiene en cuenta para diseñar el filtro. El Grupo Hídrico de Santa Fe (Basán Nickisch, Sánchez y Tosolini) incorporó modificaciones al diseño originalmente propuesto por el Productor Lahitte, para garantizar el no ingreso de material sólido al aljibe. (Ilustración 5) Ilustración 4. Vista en Perfil del Sistema de prefiltrado y decantación de agua diseñado por el Productor Alejandro Lahitte. 10

11 Ilustración 5. Detalle del sistema de prefiltrado, decantación y filtrado de arena propuesto por Técnicos del INTA (Basán Nickisch, Sánchez, Tosolini) utilizado en este caso. 11

12 Cabe destacar que al momento de construir el filtro el Sr. Ever Escalada (albañil y plomero) tenía una maqueta del mismo (Foto 7) en base a lo explicado por el Grupo Hídrico de Ing. Juárez (Tejerina Díaz, Jordán, Sanz). Foto 7. Maqueta preparada por el señor Ever Escalada (derecha). A la izquierda el señor Ricardo Ledesma (dueño de la casa donde se instaló el sistema) con su hijo. Ilustración 6. Detalle del recorrido del agua desde la cañería de llegada del techo, pasando por el sistema de prefiltrado, decantación y filtro de arena, hasta terminar en el aljibe. 12

13 Recorrido del agua en el sistema de filtrado implementado (Ilustración 6): 1) Llega por el caño desde el techo al compartimento de la derecha, se encuentra con la rejilla o prefiltro (Foto 14 izquierda). Allí quedan los materiales más gruesos: hojas, palitos, bichos, etc., pasando el sedimento al sector de decantación. Al sector del prefiltrado (rejilla) puede llegar más de un caño del techo, ya que eso depende de la superficie del techo, y por ende, de la cantidad de bajadas que tenga el sistema de canaletas, pero todas las cañerías de bajada deben converger acá. 2) Cae al decantador y empieza a subir el nivel hasta encontrar el caño de la curva o codo alargado que está cerca del fondo unos 5 cm o menos (Foto 11). De esa manera, a partir de allí, ni el material sobrenadante ni la mayor parte del sedimento pasarán al segundo compartimento. 3) El agua ahora sube por la curva o codo a 90º, terminando en una T con 2 laterales ranurados solo la parte superior = dren invertido, situado en el 2do. Compartimento (Foto 10 y 11). También está la opción que a esos laterales se les corte la mitad superior para que queden como canaletas (Ilustración 8). Es otra alternativa para distribuir el agua que llega en toda la superficie del filtro, minimizando la posibilidad que el chorro de agua que llega del techo se concentre y provoque la tubificación y rotura del material filtrante (capa de arena). 4) El agua pasa por el manto arenoso y luego por la capa de grava y se encuentra con el dren del fondo del segundo compartimento para ingresar limpia finalmente al aljibe (Foto 12). Ese caño se ranura solo la mitad inferior del perímetro = dren. La arena es el material filtrante. La grava o gravilla es el material sostén de la arena. 5) El caño de PVC o de PP en el fondo del primer compartimento es para que se elimine el agua con sedimento y vegetación que quedan retenidos en el decantador (Foto 14 derecha) una vez que ha pasado la lluvia. Esto (el drenaje y limpieza del decantador) es conveniente hacerlo después de cada lluvia, ya que si no se limpia, el material vegetal fácilmente se descompondrá y afectará la calidad del agua con la próxima lluvia. 13

14 Detalle de las modificaciones del sistema original y otra alternativa: En las modificaciones recomendadas por Basán Nickisch, Sánchez y Tosolini, se incorpora el sistema de filtrado de arena en la segunda cámara para asegurar el no paso de sedimentos y material vegetal al aljibe, uno de los factores claves para asegurar un tratamiento efectivo contra los gérmenes patógenos desde el punto de vista bacteriológico. Ilustración 7. Detalle de la modificación del caño vertical del diseño original (izquierda) en una Tee alargada y ranurada en el perímetro medio inferior = dren (derecha), que se deberá cargar con grava y arena de distinto diámetro. Una alternativa al sistema de ranurado de la Tee superior es un sistema tipo canaleta, bien nivelado horizontalmente, para que el agua proveniente del decantador vierta de manera pareja (homogénea) en toda la superficie de la arena: Ilustración 8. Alternativa de vertido del agua desde el decantador al sector del filtrado a través de una canaleta vertedora en ambos extremos (en el croquis faltan las 2 medias tapas al final de las canaletas). 14

15 Detalles constructivos del Sistema propuesto: Foto 9. Detalle de la construcción y estructura del filtro sobre la tapa del aljibe. 15

16 Detalles de las cañerías, accesorios hidráulicos y materiales utilizados para armar el filtro de arena: Tee con laterales alargados Curva o codo con caño alargado Foto 10. Detalle de la curva o codo y de la Tee con prolongaciones para el paso del agua desde el decantador a la zona de filtrado (comunicación entre las cámaras 1 y 2). La primeratee tiene los laterales alargados y, en este caso, se la ha ranurado solo la mitad superior. De esta forma el agua se distribuye homogéneamente a lo largo del manto arenoso, evitando que éste se tubifique en sectores puntuales (Foto 10). Es deseable que los laterales de esta Tee abarquen todo el largo del filtro. Curva con el caño alargado en el sector de decantación Tee con laterales alargados con ranuras en la parte superior Foto 11. Detalle de la primera Tee y la curva o codo a 90º con el caño alargado a unos pocos cm de la base. La curva o codo a 90º en el primer compartimento tiene una cañería de PVC hasta unos 5 cm del fondo o menos, y eso permite que el sedimento que llegue hasta ahí desde 16

17 el prefiltro decante, y el material sobrenadante no ingrese al segundo compartimento una vez superado ese nivel (Foto 11). El agua que ingresa al segundo compartimento a través del dren invertido superior pasa por el manto filtrante de arena y grava llegando finalmente al dren que está apoyado en el fondo del 2do compartimento (Ilustración 5 y Foto 12), que es un caño ranurado en la mitad inferior del perímetro, dejando ciega la mitad superior del perímetro para minimizar la posibilidad que se filtren sólidos que se apoyan en el caño de manera directa. Dren inferior en su lugar, listo para ser cargado con grava y arena Detalle de la Tee con laterales alargados ranurados en la parte inferior Foto 12. Tee con laterales alargados = dren, ubicado a lo largo de la extensión del filtro de arena, apoyado en el fondo y ranurado en la parte inferior. Una vez instalado el dren inferior en la zona de filtrado (Foto 12 de la derecha), se debe comenzar a cargar el filtro de arena con materiales limpios. Para ello es conveniente lavar previamente la grava y la arena antes de ubicarlos en el filtro (Foto 13). Es conveniente comenzar tapando el dren inferior con piedra partida de tamaño chico (la que se ocupa para el hormigón armado). Y a su vez es deseable que sea piedra partida y no canto rodado, porque funciona mejor como manto de apoyo de la arena, sin dejar pasar a ésta al aljibe. Este material debe utilizarse cubriendo el dren como mínimo unos 15 cm por encima de esa cañería en su parte más alta. En este caso se pusieron 30 cm de espesor de grava. Luego se debe colocar una capa de arena gruesa y encima de ésta una capa de arena más fina hasta terminar donde comienza el ranurado de la Tee superior (Foto 13). La arena fina es para lograr un mayor filtrado de sedimentos muy finos, pero no es esencial, con arena gruesa es suficiente. 17

18 De esa manera, el material que filtra el agua es la arena, no la piedra partida. Foto 63. Detalle del lavado de los materiales utilizados para armar la zona de filtrado y llenado del filtro con gravilla y arena. En el diseño está comprobado que con la relación de 100 m 2 de techo de cosecha de agua debe ir 1 m 2 de superficie filtrante nos aseguramos que cualquiera sea la intensidad de la lluvia, el filtro permite el paso de la totalidad del agua, sin atorarse. Y cuando hablamos de superficie filtrante nos referimos a la superficie en planta de la arena (Foto 6), no la de todo el filtro (tenerlo en cuenta a esto para los diseños que se planifiquen a futuro). Seguramente con menor superficie filtrante también puede pasar todo el caudal de agua que proviene de lluvias intensas, pero con la relación de diseño propuesta nos da más margen sobre la prolongación de los intervalos de limpieza de esta superficie sin desperdiciar el vital elemento. La zona del filtro de arena debe tener una tapa superior, no así la zona de prefiltrado. 18

19 En el primer compartimento, que actúa como prefiltro y decantador, se colocó la rejilla (Foto 14) y un caño de PVC en la parte inferior con su correspondiente tapa bien asegurada para poder drenar el agua que quede después de cada lluvia, limpiando ese sector después de cada lluvia, para que quede en óptimas condiciones para la lluvia siguiente. Allí puede ir también un caño de PP (más resistente a los golpes y a los rayos ultravioletas del sol) con su tapa roscada. La función de ese caño es drenar toda el agua que queda sin pasar al filtro y que de seguir allí con el material vegetal puede descomponerse y afectar la calidad del agua cuando se produzca la próxima lluvia. Quedó como tarea adicional la construcción de un borde para la sujeción de la rejilla (Foto 14 izquierda). Ésta debe ser fácilmente extraíble para limpiezas periódicas. Rejilla o prefiltro Caño de desagote Foto 74. Detalle de rejilla (prefiltro) y caño para desagote y limpieza del decantador. Aclaración importante: Si la superficie de cosecha de agua de lluvia (techo) hubiese sido superior a los 40 m 2, necesariamente se tendría que haber instalado una 2da. bajada desde las canaletas hacia el sistema de prefiltrado. Entonces también hubiese sido necesario complementar dentro del sistema de filtrado con otro caño y Tee adicional dentro del sistema de filtrado para que el agua pase del primer compartimento al 2do. compartimento sin dificultad. Y también habría que haberle instalado una 2da. Tee al sistema del dren inferior que comunica el 2do. compartimento con el aljibe. En síntesis: por cada bajada del sistema de canaletas necesariamente deben instalarse igual o mayor número de cañerías hasta llegar al aljibe, con mayor superficie de filtrado de arena, para que el agua fluya sin inconvenientes y el filtro no vea superada su capacidad de evacuación. 19

20 Resumen de especificaciones para la construcción del filtro para este caso particular: Se considera que para 100 m 2 de techo se necesita 1 m 2 de superficie filtrante, diseñándose el filtro de la arena propiamente dicho para una superficie del techo de 40 m 2. Para el dimensionamiento del número de las bajadas se ha usado el criterio de colocar una bajada de cañerías en las canaletas por cada 30 a 40 m 2 de superficie de captación del techo. Se construyó con paredes de 0,075 m de espesor (los ladrillos se pusieron de canto) y una losa inferior de 0,03 m de espesor. Se usaron la curva a 90º, las 2 Tee y la cañería y los caños ranurados de material PVC K6 de 110 mm de diámetro. Se rellenó el sector del dren inferior con 0,30 m de espesor con piedra partida de granulometría fina. Arriba de la piedra se colocaron 0,30 m de arena con 2 granulometrías distintas, empezando por la más gruesa y terminando con la más fina, hasta llegar al nivel de la Tee superior. Conclusiones Se cumplió con el objetivo de la comisión prefijado en Gabinete en base a lo consensuado con la familia Ledesma. Para optimizar el funcionamiento del sistema de cosecha, tratamiento y almacenamiento de agua de lluvia, como próximas actividades se plantean: Buscar alternativas de extracción del agua del aljibe que minimicen los riesgos de contaminar el agua almacenada. Para ello se debe elegir un mecanismo de bombeo que tenga un cierre hermético, inhibiendo la introducción de insectos, roedores, etc. al agua almacenada, ya que eso pone en riesgo la calidad del agua almacenada. 20

21 Capacitar en la operación y el mantenimiento de las instalaciones y en el tratamiento del agua para que el agua sea segura para el consumo humano (cloración, hervido del agua, tratamiento SODIS, por ejemplo). Realizar el seguimiento de cada una de las partes del Sistema y proponer modificaciones si hiciesen falta luego de las primeras lluvias. Realizar el monitoreo periódico de la calidad bacteriológica del agua. Realizar un informe con los costos de la construcción del sistema de aprovechamiento del agua de lluvia y del filtro propuesto en especial (su procentaje de incidencia en el costo total del sistema). Colocar un cartel que identifique la obra, con explicación del funcionamiento y los objetivos perseguidos. Realizar la difusión periódica de los avances del funcionamiento y ajustes de esta Unidad Demostrativa por los medios de comunicación institucionales y cualquier otro medio que se considere conveniente. Contactos: Ing. Fabián Tejerina: tejerina.fabian@inta.gob.ar de la EEA Ingeniero Juárez. Ing. Mario Basán Nickisch basannickisch.mario@inta.gob.ar de la EEA Reconquista o