UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA Centro Universitario de Arte Arquitectura y Diseño

CUERPO ACADÉMICO UDG-604 GESTIÓN Y TECNOLOGÍA PARA LA ARQUITECTURA Y URBANISMO SUSTENTABLE

Gestión del agua de lluvia Dr. José Arturo Gleason Espíndola Jueves a 2 de noviembre de 2017. Ibagué, Tolima, Colombia.

Contenido 1. 2. 3. 4. 5.

Datos básicos Problemática Restauración del ciclo del agua Manejo de agua de lluvia Sistemas de captación de agua de lluvia

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

1. Datos básicos

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Agua en el mundo 25% Tierra

75% Agua

Del 100% de la superficie terrestre

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Agua en el mundo 3% Dulce

1.24 % Otros

0.04% Pantanos 0.04% Vapor de agua en la atmósfera

0.05% Humedad en el suelo

100% 97%Agua Salada

30.06% Subterránea

0.26% Lagos

100% Dulce

1.24 % Otros

0.86% Hielo en el suelo

68.7% Glaciares

De este 75% de agua en el mundo Dr. José Arturo Gleason Espíndola

De este 3% de agua dulce

De este 1.24% de otros Gestión de agua de lluvia

Agua en el mundo •

Agua global: 97% agua marina (salada) 3% agua dulce. Del agua dulce 87% no es accesible 13% es accesible (0.4% del

total)

•

663 millones de personas —casi 1 de cada 10 habitantes del mundo— siguen sin tener acceso a mejores fuentes de abastecimiento de agua.

•

Aproximadamente 2.500 millones de personas siguen careciendo de mejores servicios de saneamiento, y 1.000 millones de personas practican la defecación al aire libre.

•

Cada día, cerca de 1.000 niños mueren a causa de enfermedades diarreicas prevenibles relacionadas con el agua y el saneamiento

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

• El incremento en el número de personas de 6 a 9 mil millones será el principal orientador de la gestión de recursos hídricos durante los próximos 50 años. Gestión de agua de lluvia

Conceptos básicos Sistema natural

Funcionamiento del agua

Sistema artificial

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

SISTEMA NATURAL =

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Cuenca 1

Corrientes tributarias

Cuenca 2 Parteaguas

Parteaguas

Parteaguas Área

Área

Cauce principal

Cauce principal

Punto de salida de la cuenca

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Toma Directa Corriente y sus Tributarios

Almacenamiento Conducción Captación

Descarga Planta Potabilizadora Tanque de Regulación

Conducción

Pozo (Agua Subterránea)

Red de Distribución

Planta de Tratamiento de Agua Residual Colectores

Subcuenca de Captación (Agua superficial)

Alcantarillado

Sistema hidrosanitario Urbano Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Uso del Recurso Gestión de agua de lluvia

2. Problemática

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Micro-ciclo hidrológico

somera Micro-ciclo hidrológico en condiciones naturales

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Guadalajara 1542 Antes de la Urbanización Pintura hecha por Arq. Alejandro Ulloa †

De

Guadalajara 2017 Después de la Urbanización

Problemas

Deforestación

Avenidas de agua

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Erosión y desertificación

Gestión de agua de lluvia

Problemas

Escasez de agua

Daños a los ecosistemas Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Contaminación de agua

Daños a la salud

Inundaciones

Daños materiales Gestión de agua de lluvia

Calidad

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Cantidad

Gestión de agua de lluvia

Crecimiento Poblacional

Crecimiento Económico

Incremento de la Demanda

Cantidad Constante de Agua en el Ciclo Hidrológico

Incremento de la Contaminación

Aumento en la competencia por el recurso hídrico escaso

Necesidad de asignación justa y resolución de conflicto Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

450 km2 diarios de deforestación 150 km2 diarios de urbanización 300 km2 diarios de desertificación

100 km2 diarios de reforestación. “Estamos convirtiendo al planeta en un desierto, porque estamos reduciendo la evaporación, fuente para la precipitación”.

Ing. Marco Schmidt investigador de la universidad Tecnológica de Berlín

Fuente: www.Waterparadigm.Org y www.phasenwechsel.com

Miércoles 23 de septiembre de 2015 en Postdam Alemania. Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Micro-ciclo hidrológico

somera Micro-ciclo hidrológico en condiciones naturales

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Micro-ciclo Micro-ciclohidrológico hidrológico

somera Micro-ciclo hidrológico en condiciones urbanizadas

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

3. Restauración del ciclo del agua

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Escurrimiento después de urbanización

Q ¿Cómo resolvemos este problema?

Escurrimiento antes de la urbanización

T Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Q antes de la urbanización

Q ¿Cómo se resuelve hoy el problema?

Q antes de la urbanización

Con drenaje convencional

Aumenta el tiempo de desalojo

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T Gestión de agua de lluvia

Restauración hidrológica Proceso mediante el cual las variables del ciclo hidrológico son restauradas a través de la implementación de tecnología que permita: 1) Infiltrar el agua y recargar acuíferos 2) Ampliar las zonas verdes a través de la plantación de flora que permita elevar la evapo-transpiración. 3) Captar agua de lluvia en edificios para coadyuvar a la oferta y disminuir los escurrimientos que provocan inundaciones. 4) Captar el agua pluvial en las calles para canalizarla y almacenarla, y utilizarla para riego con un pretamiento y regular avenidas. Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Q

Infiltración Deseado

Disminución de áreas impermeables, (menos concreto) osea más verde Captación de agua de lluvia (Vasos reguladores y casas)

Tiempo cuando no hay urbanización Disminuye el tiempo

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Tiempo restante Tiempo restante

T Gestión de agua de lluvia

Reverdecer la ciudad

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Gestión de agua de lluvia

Caso Corea: Río Cheongyecheong Seúl, Corea 2002-2005

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Restauración del río Cheong Gye Cheon

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Restauración del río Cheong Gye Cheon

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Rio Cheong Gye Cheon (Rio restaurado en Seúl Corea)

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Sistema de captación de agua de lluvia (SCALL)

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

4. Manejo de agua de lluvia

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Diferencia entre agua de lluvia y escurrimiento pluvial •

•

Escurrimiento pluvial (Stormwater) es el agua que proviene de la lluvia que drena de determinada área terreno. Incluye la lluvia que drena de los techos y que se dirige directamente a los drenajes, o que cae sobre superficies como caminos, banquetas, avenidas, patios y calles. Agua de lluvia (Rainwater) se refiere solamente a la lluvia que cae en el techo y que puede ser almacenada en tanques ANTES que que tenga contacto con el suelo. La calidad del agua de lluvia es de mayor calidad ya que el agua de suministro puede tener contaminantes como materia orgánica , fertilizantes de jardnes, aceites, exceso de cloro y otros elementos más. Fuente: EPA en Australia

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

¿Qué es la captación de agua de lluvia? • La captación de agua de lluvia es la recolección, transporte y almacenamiento del agua de lluvia que cae sobre una superficie de manera natural o hecha por el hombre. • Las superficies que captan el agua en las ciudades pueden ser techos de casas y edificios, techumbres de almacenes y de tiendas, explanadas, etc. Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Ventajas y desventajas

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Ventajas de utilizar el agua de lluvia • Conserva agua

• Conserva Energía • Evita las inundaciones y la erosión • Disminuye la contaminación del agua Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Ventajas de utilizar el agua de lluvia • Reduce las facturas de agua • Proporciona nutrientes a las plantas

• Provee naturalmente de agua suave.

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Desventajas en la captación de agua de lluvia • Costo inicial • Disponibilidad del agua es limitada • Agua libre de minerales

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Hogar

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Infiltración

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Beber

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Experiencias internacionales

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Captación de agua de lluvia: tecnología

Sri Lanka

Japón

Corea India Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Tecnología de captación de agua de lluvia:

Moderna

◈

Arid Area – China, North Brazil , Afghanistan, Uganda

Afghanistan

Brazil

Uganda

China

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

◈

Monsoon Climate – Thailand, Korea, Japan and Taiwan Japan Korea

Japan

Taiwan

Thailand

Temperate Climates

Alemania

Climas secos: Australia

• 17% de hogares australianos usan agua de lluvia. • 34% de la población rural en Australia tienen tanques de agua de lluvia. • Hay 400,000 tanques de agua de lluvia en Nueva Zelanda, en zonas rurales.  En el sur de Australia 66% de la población beben agua de lluvia.

Caso Aleman • Helmut Ziegler comenta que más 1.8 millones de hogares y compañías colectan la lluvia tanques de plástico o de concreto para regar, para los sanitarios o el lavado de carros. Cerca de 110 millones de metros cúbicos de agua potable se han ahorrado en el 2009. En ese mismo año al menos 60,000 nuevos tanques de lluvia fueron construidos en Alemania.

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Caso Aleman • Los países vecinos van captando el agua de lluvia lentamente. Francia alcanzó aproximadamente 20,000 nuevos sistemas en 2009, el Reino Unido tiene 6,000 tanques , mientras que Suiza instaló casi 1000 y Austria cerca de 2,500 unidades (Ziegler 2010). Si se capta el agua de lluvia y se utiliza , se reduce el consumo de agua potable.

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Caso Aleman Resalta en esta cultura de la captación de agua de lluvia, que los ciudadanos pagan una cuota anual $4.96 Euros por diez metros cuadrados de superficie sellada. para lotes mayores de 1000 metros cuadrados. Por lo tanto, el beneficio es obvio ya que se colecta la lluvia y se percola para evitar el pago.

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Gestión de agua de lluvia

4. Sistemas de Captación de agua de lluvia a nivel de edificación

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Tinaco Jarro de aire de agua fría (JAF)

Rejilla Válvula

1. Captación Pendiente 2%

7. Distribución

Bajada de agua fría (BAF)

2. Conducción

Calentador

3. DPLL

5. Bombeo

6. Purificación

Losa de concreto

Medidor

Bomba M

Flotador y válvula Descarga de demasías

Pozo de Infiltración

Cisterna

Excavación

Sistema operador

4. Almacenamiento

Aquietador Pichancha

Plantilla de concreto

SCALL en una casa habitación

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Gestión de agua de lluvia

Zona metropolitana de Guadalajara Cuenca del Río Blanco

Cuenca de Atemajac

Lat. 20°35'58.92"N Long. 103°24'48.68 » W

SCALL

Cuenca de El Ahogado

Fuente: Periódico Mural 20011

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Gestión de agua de lluvia

Casa unifamiliar de alta densidad

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Gestión de agua de lluvia

PLANTA BAJA Área de terreno 125.72 m² Dr. José Arturo Gleason Espíndola

TECHO

Superficie 42.95 m² Gestión de agua de lluvia

Ambas casas comparten el bajante

Familia vecina

Familia Gleason DOS TECHOS

Superficie de captación 42.95 x 2 = 85.9 m² Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Isométrico

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Información básica • • • • • •

Promedio annual de precipitación= 897 mm Máxima precipitación mensual= 348 mm (Juio) Intensidad de lluvia = 55 mm/hr Máxima Temperatura = 38 oC Mínima Temperature = 10 oC Altitud= 1550 metros sobre el nivel del mar

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Datos de precipitación

Potcall POTCALL (m³ / año ) = Mes

Precipitación

Área

X

Precipitación

X

Coeficiente

42.95

x

0.897

x

0.7

Abastecimiento

Parcial

Junio

mm 197.6

m3 5.94

Julio

266.8

8.03

Agosto

269.6

8.11

Septiembre

348.8

10.49

Octubre

66.8

2.01

Noviembre

13.5

0.41

Diciembre

2.9

0.09

Enero

3.6

0.11

Febrero

3.9

0.12

Marzo

6.4

0.19

Abril

6.8

0.20

.= 26.97 m³/año

Se propone una cisterna de 5,000 litros para riego, lavado de ropa, aseo personal y tomar agua. Este sistema coadyuvará al sistema central. En otras palabras en cuanto se acabe el agua de lluvia, entrará en acción el sistema de suministro central.

Se comparten dos azoteas 26.97 x 2 = 53.95 m3

25.4 Mayo 0.76 Fuente: elaborado por autor (2017)

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Demanda total (DT) Dotación

Personas

DT =

x

2

183 litros/día

Tiempo x

365 días

=

133.88 m³/año

Table 1. Demanda Demanda diaria

Demanda mensual

Litros/día

m³

Junio

367

11.01

Julio

367

11.37

Agosto

367

11.37

Septiembre

367

11.01

Octubre

367

11.37

Noviembre

367

11.01

Diciembre

367

11.37

Enero

367

11.37

Febrero

367

11.01

Marzo

367

11.37

Abril

367

11.01

Mayo

367

11.37

Mes

La lluvia dura 5 meses TWD = 11.01 x 5 = 55.05 m3 durante 5 meses TWD = 55,050 litros/año

Esto significa que se puede subsidiar al consumo durante cinco meses Se propone un tanque de 5,000 litros.

Fuente: elaborado por autor (2017)

Dr. Espíndola Dr. José JoséArturo ArturoGleason Gleason Espíndola

SCALL-FAMGLEASON-01-2012 Gestión de agua de lluvia

Optimización del tanque Mes

Precipitación

Abastecimiento Abastecimiento Abastecimiento Demanda diaria 2 azoteas Parcial Acumulado

Demanda mensual

Demanda Acumulada

Diferencia

m³

m³

mm

m³

m³

m³

Litros /día

m³

Junio

197.6

5.94

11.88

11.88

367

11.01

Julio

266.8

8.03

16.06

27.94

367

11.37

Agosto

269.6

8.11

16.22

44.16

367

11.37

Septiembre

348.8

10.49

20.98

65.14

367

11.01

Octubre

66.8

69.16

367

11.37

Noviembre

13.5

0.41

0.82

69.98

367

11.01

Diciembre

2.9

0.09

0.18

70.16

367

11.37

Enero

3.6

0.11

0.22

70.38

367

11.37

Febrero

3.9

0.12

0.24

70.62

367

11.01

Marzo

6.4

0.19

0.38

71

367

11.37

Abril

6.8

0.2

0.4

71.4

367

11.01

Mayo

25.4

0.76

1.52

72.92

367

11.37

2.01

4.02

11.01 22.38 33.75 44.76 56.13 67.14 78.51 89.88 100.89 112.26 123.27 134.64

0.87 5.56 10.41 20.38 13.03 2.84 -8.35 -19.5 -30.27 -41.26 -51.87 -61.72

5 meses

En la experimentación la demanda es cubierta por la lluvia por 5 meses

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

SCALL-FAMGLEASON-01-2012

Oferta y demanda 21

20 19 18 17

Volumen m3

16 15 14 13 12 11 10

9 8

Demanda mensual.

7

6

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11.8

16

16.2

21.8

11

11

11

Oferta mensual de lluvia.

5 4 3

4.08

2

Dic

Nov

Oct

Sep

Ago

Jul

Jun

Ma y

Abr

Mar

Feb

0

Ene

1

Tiempo en meses Dr. José Arturo Gleason Espíndola

SCALL-FAMGLEASON-01-2012

Demanda y oferta acumulada 150

Volumen m3

134.6

100

72.92

Demanda acumulada.

50

May

Abr

Feb

Ene

Dic

Nov

Oct

Sep

Ago

Jul

Jun

0

Mar

Oferta acumulada

Tiempo en meses Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Tinaco

Operación

Rainfall

Bajante Filtros Rayvos UV

Tanque de priemras lluvias

Bomba

Filtros

Hacia adentro de la casa

Sistema de suministro

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Pozo de Infiltración

Cisterna

Gestión de agua de lluvia

Diagrama Sistema de purificación 1. Sediments filter

Techo Riego Bajante φ 3”

Lluvia

Bomba 0.5 HP

42.95 m² 200 Litros

2. Carbon block filter 3. Carbon Granular filter

5,000 litros 1.

42.95 m²

DPLL

2.

3.

Riego

Cisterna enterrada

Servicios generales

750 Litros

Beber

Tinaco

Rayos UV M

2.

1.

Servicio municipal de agua

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Construcción

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Instalación de primeras lluvias

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Primeras lluvias terminado

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

IRCSA – MEXICO

Rainwater Harvesting in Mexico

Excavación cisterna

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Fosa de la cisterna

Dr. José JoséArturo ArturoGleasn Gleason Espíndola Espíndola

IRCSA – MEXICO

Gestión de aguainde lluvia Rainwater Harvesting Mexico

Colocación de la cisterna

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Cisterna terminada

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Purificación

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Pozo de infiltración

Trazo

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Excavación

Agujero

Gestión de agua de lluvia

Pozo de infiltración

Ademado

Tapa del pozo Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Prueba de infiltración

Colocación de tapa

Tubería de descarga

Pozo terminado Gestión de agua de lluvia

Mantenimiento

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Mantenimiento

Limpieza del DPLL

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Cisterna con sedimento después del temporal

Gestión de agua de lluvia

Mantenimiento

Tinaco sucio

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Tinaco limpio

Gestión de agua de lluvia

Mantenimiento

Filtros sucios al momento de cambiarlos

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Filtro nuevo con otro usado

Gestión de agua de lluvia

Ahorro

Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Ahorro

Ahorro $ 500 pesos en 5 meses por no pagar agua entubada.

+

Ahorro $ 732pesos en garrafones en 12 meses por tener sistema de purificación de agua.

$ 1232.00 pesos al año. Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Conclusiones • El manejo de agua de lluvia apropiado es necesario para la restauración del ciclo del agua. • El SCALL es una alternativa real para coadyuvar a la demanda creciente de agua. • El SCALL ayuda a no seguir explotando las fuentes actuales, ya que cuando se capta el agua de lluvia no se utiliza agua entubada. Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Conclusiones • El SCALL ayuda a minorar las inundaciones en las ciudades, ya que el agua que se almacena no entra a los drenajes. • El costo por el momento puede ser alto cuando hay que adaptar el SCALL a una vivienda construida. • Es necesario impulsar políticas públicas para incentivar la implementación de SCALL, y así bajar los costos de inversión y mantenimiento. Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia

Información: Facebook: Arturo Gleason Twiter: DrArturoGleason [email protected] Dr. José Arturo Gleason Espíndola

Gestión de agua de lluvia