Universidad Autónoma de QuerétaroFacultad de Ingeniería

PROTOCOLO DE TESIS DE LICENCIATURA “SISTEMA DE REUTILIZACIÓN DE AGUAS GRISES, PARA VIVIENDAS EN EL ESTADO DE QUERÉTARO” FLORES SANDOVAL JOSÉ MIGUEL

DESCRIPCION DEL PROBLEMA

El agua ha sido tema de interés debido al papel vital que este recurso juega en la vida humana y su creciente escasez para abastecer los servicios requeridos. El ahorro de agua potable en el hogar es fundamental para economizar cualquier comunidad. En lugar de utilizar agua potable de consumo público, actualmente se están reutilizando aguas residuales tratadas, con una calidad sanitaria y estética similar a la del agua de abastecimiento. En México, la agricultura y la ganadería consumen 77% del agua que se utiliza en el país. En segundo lugar se encuentra la industria y la generación de energía con un 13%. En último lugar está el consumo doméstico (10%) que, aunque es el más bajo en porcentaje, está por encima de la media en el mundo (8%).

El 40% del consumo de agua potable en un hogar se usa enjuagar el W.C., y otro porcentaje similar en bañarse, por lo que podemos asumir que el 80% del consumo diario lo estamos tirando al drenaje, sin darnos cuenta del daño ecológico y social que estamos provocando.Es bien sabido, que Querétaro cuenta con uno de los mejores índices en cuanto a calidad de agua se refiere, sin embargo no se han contemplado un sistema que puedan colaborar con el reciclaje de aguas grises, y por lo tanto reducir el uso de agua potable y el costo de la misma, en actividades como el enjuague del W.C o el riego de jardines. Es por ello que se desea plantear la idea de un tipo de sistema que nos permite llevar a cabo dicha actividad y generar un beneficio a la población.

ANTECEDENTES

REUTILIZACION DE AGUAS GRISES

Las crecientes demandas de agua y los patrones de clima cambiantes pueden dar resultado a una escases de agua entre la población. El método más eficiente y fácil para la conservación del agua potable es mediante la reducción de su uso.

Conservar agua es una manera fácil y viable para ahorrar agua, aun así, mucha gente se va más allá de la conservación del agua y utiliza, en lugar de agua potable, aguas grises para riego de jardines, descargas en el retrete, apagar incendios, lavar autos y otros posibles usos (Schneider, 2009).

Aproximadamente el 65% del agua potable usada dentro del hogar, se convierte en agua gris (D´Elmar, García, Heguilén, Rossi, 2008), de la cual un muy bajo porcentaje es separado y tratado de una manera diferente que el agua negra.

Schneider (2009) estimó, en un estudio, que la cantidad de agua gris disponible para riego proveniente de una lavadora que se usa en una familia de 4 integrantes es aproximadamente de 30,000 galones (113,562 litros) al año. En otras estimaciones se tiene que en una ciudad de 100,000 personas, 250 billones de galones de agua potable podrían ser recuperados cada verano si por lo menos un cuarto de los hogares usara un sistema de riego de agua gris para reciclar su agua de lavandería (Schneider, 2009).

Es importante destacar que la reutilización de aguas residuales planificada ha alcanzado un gran desarrollo no sólo en países con una escasez tradicional de recursos hídricos, sino especialmente en países con grandes recursos hidráulicos y con un elevado nivel de vida. Los altos incrementos de la demanda de agua, con frecuencia en lugares donde son escasos los recursos hídricos, han motivado a dirigirse hacia los efluentes de las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) como una fuente alternativa de recursos hídricos (D´Elmar et al. 2008). 13 Antaño, en todo el mundo, estas aguas (residuales) eran consideradas inservibles e incómodas, hoy en cambio son valoradas y disputadas por nuevos actores sociales como un recurso preciado e intercambiable (Melville, Cirelli, 2000).

ESPAÑA

España necesita unos 37,000 hm3/año de recursos hídricos. Teniendo en cuenta que el agua es un recurso escaso en este país, sobre todo en verano. Actualmente empiezan a aparecer en el mercado instalaciones para reutilizar las aguas grises. Estas instalaciones constan de unos depósitos que recolectan las aguas de la ducha y de los grifos del lavabo de nuestro hogar, donde llevan a cabo un tratamiento de depuración. Gracias a la depuración, el agua se puede reutilizar no sólo para alimentar las cisternas de los inodoros, ya que también sirven para el riego del jardín o la limpieza de los exteriores. Estos sistemas ayudan a ahorrar entre un 30 y un 45 % de agua potable.

Un equipo de reutilización de aguas grises se instala en los sótanos, con los correspondientes bidones que recolectarán y tratarán las aguas. También se instalarán las tuberías que se precisen para recolectar el agua de ducha y el lavabo, que conducirán el agua a tratar y, por otro lado, las tuberías que llevarán el agua tratada hacia las cisternas del W.C. y a una boca de riego si es necesaria. (M en I Hurtado Moreno , Ing Ulrich Schaerer, Ing Fernandez Fernandez, Ing Gutiérrez González , & l Ortiz Luque , 2007)

Fig. 1 Depósito en una vivienda unifamiliar. En la parte izquierda se observa el exterior del depósito, en la parte derecha el interior del mismo. CENEAM

Vivienda Unifamiliar en Santa Coloma de Gramenet (Barcelona): Este sistema hace la recogida en un depósito-arqueta (bote sifónico), desde donde se bombea al depósito, de 500 litros, en la buhardilla (sótano). (Rodriguez Vivanco).

Vivienda unifamiliar en Corbera de Llobregat (Barcelona): Se ha instalado de una depuradora de aguas grises de 500 litros de capacidad en el sótano de la vivienda. (Rodriguez Vivanco)

Fig. 2 Vivienda unifamiliar con sistema de reutilización de aguas grises, el depósito se encuentra en el sótano. CENEAM

JUSTIFICACIÓNEn México, 77% del agua se utiliza en la agricultura; 14%, en el abastecimiento público; 5%, en las termoeléctricas y 4%, en la industria.En México, existe una disponibilidad natural media de agua de 474 mil 637 hm3 al año (1 hm3 -hectómetro cúbico- es igual a: 1’000,000 m3), que lo ubica en el ámbito mundial como uno de los países con baja disponibilidad.En el país, existen alrededor de 653 cuerpos de agua subterránea, 104 están sometidos a sobreexplotación. Del total de acuíferos se extrae más del 60% del agua subterránea destinada para todos los usos.La reserva de agua subterránea está disminuyendo a un ritmo de 6 km3 por año. Al 2004, la disponibilidad natural de agua por habitante en el país fue de 4 mil 505 m3 anuales; la menor se registró en la región del Valle de México (188 m3/hab.) y la mayor en Chiapas (24 mil 549 m3/hab.). La infraestructura para la potabilización del agua suministrada está constituida por 864 plantas; de éstas 770 se encuentran en operación. INEGI “Estadísticas a Propósito del Día Nacional del Agua”, México 2006Además de acuerdo al Instituto Nacional de Ecología se cuentan con las siguientes ventajas al usar un sistema de reutilización de aguas grises:Menor consumo de agua potable. El agua gris puede reemplazar al agua potable fresca para muchos usos en el hogar. Esto le ahorra dinero a los municipios en costos de distribución, mantenimiento, tratamiento e infraestructura, y aumenta el suministro efectivo en muchos casos.Menor estrés sobre fuentes naturales de agua. Al reducir la demanda de agua, disminuye la extracción de los sistemas naturales y así se evita la degradación ambiental.Menor cantidad de aguas residuales que necesitan ser tratadas en los municipios o en los tanques sépticos. El uso de aguas grises aumenta el ciclo de vida y la capacidad de los tanques sépticos.Ahorro de energía y químicos en el tratamiento. Si se aprovechan las aguas grises en el hogar, se bombea menos agua y también es un incentivo para reducir el uso de productos contaminantes, como detergentes; además, será menor la cantidad que necesita tratamiento (tanto al entrar como al salir del hogar).

MARCO TEORICO__________AGUAS GRISES

 

Las aguas grises son aguas que provienen de la cocina, el baño, lavaderos, vestuarios, etc. Un agua que a primera vista puede resultar inservible y que sin embargo su reutilización pueden conseguir el ahorro de entre un 30% y un 45% de agua potable; protege las reservas de agua subterránea y reduce la carga de las aguas residuales. Cuando se utilizan apropiadamente, las aguas grises son una fuente de gran valor como abonos para la horticultura. Contienen Fósforo, Potasio y Nitrógeno, que convierte a las mismas en una fuente que pueden utilizarse de manera beneficiosa por sus nutrientes para el riego de las plantas. También existen métodos que permiten, tratamiento previo mediante, ser reutilizadas para el uso de artefactos tales como depósitos de inodoros, mingitorios, riego, etc. Características Las aguas grises no tienen mal olor inmediatamente después de ser descargadas. El problema se inicia cuando las aguas quedan estancadas ya que los microorganismos presentes en ellas usarán rápidamente el oxígeno disponible y habrá mayor presencia de bacterias anaeróbicas, que además de dar mal olor, podrían crear un ambiente propicio para el desarrollo de agentes patógenos humanos. En este sentido, para que el tratamiento de las aguas grises resulte eficaz es importante el inmediato proceso y reutilización. El más simple y apropiado tratamiento consiste en introducir directamente aguas grises apenas fueron generadas en entornos activos, altamente orgánicos. El Instituto Argentino de Permacultura. (Calderón).

USO del AGUA

Se calcula que en el año 2000 se extrajeron 72 km3 de agua de los ríos, lago y acuíferos del país para los principales usos consuntivos, lo que representa el 15% del agua disponible (presión de demanda). El uso consuntivo predominante en México es el agrícola, ya que en la actualidad el 78% del agua extraída se utiliza para el riego de 6.3 millones de hectáreas, le sigue el uso público urbano con 11.5% y el industrial con 8.5%. Otros usos como el pecuario o el destinado a la acuacultura consumen el restante 2.2%. Esta distribución del uso del agua es parecida a la que tienen países como Brasil, Egipto y Turquía, pero es muy diferente a la de países desarrollados, donde la proporción destinada a usos industriales es mucho mayor. Las hidroeléctricas emplean para su funcionamiento un volumen promedio de 143 km3 de agua para generar 32 624 GWh de electricidad (17% del total del país), pero no la consumen.

OBJETIVO Crear un sistema apto que permita reutilizar las aguas grises generadas por

las, principalmente en las descargas diarias de o de los inodoros dentro de una vivienda en la ciudad de Querétaro.

HIPOTESIS

Se plantea que las aguas grises serán depuradas de manera física y química, la manera física consiste a base de unos filtros que impiden el paso de partículas sólidas: estos filtros tiene que ser de tamaño adecuado para retener aquellas partículas que pueden aparecer en los desagües el siguiente paso es el tratamiento químico, mediante la cloración del agua con hipoclorito sódico con un dosificador automático, que la deja lista para ser reutilizada.

METAS DEL TRABAJO

Proponer un tipo de construcción para el sistema de reutilización de aguas grises en una vivienda de clase media.

Proponer un sistema que minimice el gasto de agua potable y que permita la reutilización de aguas grises, de forma controlada y segura.

Proponer un sistema de separación de aguas negras y aguas grises para viabilizar el reusó de las aguas residuales grises.

METODOLOGIA Investigación bibliográfica para la reutilización de las aguas grises domésticas en una

vivienda. Las cuales puedan ser utilizadas exclusivamente en los tanques de depósito del W.C. De igual forma se tiene planeado acudir con las autoridades correspondientes en el estado, para obtener información relevante en lo que se refiere al consumo de agua potable por parte de los ciudadanos en Querétaro, dichos organismos podrían ser la Comisión Estatal de Aguas (CEA) y la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA). Al acudir a estos centros gubernamentales, se les pedirá un estudio detallado del consumo de agua potable per cápita en la ciudad de Querétaro, así como la cantidad de aguas grises promedio que una familia genera diariamente.

Después de haber obtenido los insumos principales, en referente a los datos estadísticos y teóricos, se planteara un diseño para el sistema de reciclaje de aguas grises de ducha para su reutilización en el tanque del W.C. de las viviendas. Dicho sistema está contemplado para viviendas en proceso constructivo, es decir que está pensado para las viviendas que se pretenden construir en un futuro; durante el proceso constructivo de dichas viviendas se harán las instalaciones previas del sistema. El sistema de reciclaje que se propone instalar en la viviendas, consistiría de una tubería, una cisterna (de tratarse de una vivienda de una sola planta) y un tanque de almacenamiento alternativo al del W.C., esto con el objetivo de que se podría dar el acontecimiento de que la ducha no se use frecuentemente por parte los residentes de la vivienda, y por tal motivo el tanque alternativo se vaciará, el residente de la vivienda podría contar con agua potable para que se utilice en la descarga del W.C.

Para poder diseñar el sistema de tuberías, se requerirá el asesoramiento de algún profesor de la facultad con el que se pudiera colaborar, en específico algún profesor con la asignatura de Sistemas de Abastecimiento de Agua Potable y Alcantarillado. Esto con el objetivo de tener un sistema eficaz y factible, en cuanto a la tubería más adecuada para poder solventar el gasto de agua que se genere dentro de la vivienda, además de contemplar de ser requerido las piezas especiales en el sistema de tuberías. Además se requerirá identificar cual sería el tipo de cisterna más adecuado para ser colocado dentro de las viviendas de ser requerido, ya que si se tratará de una vivienda de dos plantas en donde uno de los W.C, se encuentra en la planta baja, bastaría con el tanque de almacenamiento alternativo y el sistema de tuberías.

Determinado el diseño “estándar”, que se pudiera tener en una vivienda, se pedirá colaboración a las autoridades de la Facultad de Ingeniería Civil, en específico a las encargadas del Laboratorio de Hidráulica, para poder llevar a cabo algunas pruebas en un ambiente idealizado con las características que una vivienda pudiera tener. El objetivo de las pruebas sería, comparar el beneficio que genera tener un sistema de reciclaje de aguas grises en una vivienda y el no tenerlo, tanto en cuanto a ahorro de agua se tiene (si es que existe alguno) y un ahorro económico (si es que existe). Cabe aclarar que se tendría que poner dentro de las variables para el ahorro económico el uso de una cisterna, es decir el mantenimiento que se le tendría que dar y en que periodos de tiempo. El periodo de prueba se plantearía por un tiempo determinado de un mes aproximadamente, en donde se pueda tener un control diario sobre el sistema. Dado que se trataría de un sistema idealizado, solo se tendría las referencias de ahorro en agua y económico.

 

Al termino de las pruebas del sistema propuesto, se buscará realizar una encuesta a fondo al público en general, sobre la propuesta que se tiene para poder reciclar las aguas grises de ducha y ser utilizadas en el W.C., con el objetivo de tener en cuente la opinión pública acerca de este proyecto.

Se haría un estudio financiero del proyecto, en donde se utilizarían los valores promedio que se tienen de ingresos en una familia en la ciudad de Querétaro, contra los gastos que puede generar una cisterna en cuanto a mantenimiento se refiere, además se tendría en cuenta el ahorro económico que se tiene (de existir algún ahorro), para ser considerado como un ingreso dentro del flujo de efectivo.

Dado que dentro del sistema no se contempla un sistema de purificación del agua, dado que se trata de un proyecto de reciclaje específicamente para el W.C., en el cual no es necesario tener un control en el cuidado del agua, sin embargo se tendrán en mente las normativas que establece la Comisión Nacional del Agua en cuanto a niveles de contaminación existentes en el agua

Por último se buscará la posibilidad de habilitar dicho proyecto a alguna vivienda en particular, la cual este en proceso constructivo, y en la cual se permita tener un seguimiento continuo para poder seguir evaluando dicho proyecto en un futuro.

RESULTADOS ESPERADOS, POSIBLES APLICACIONES Y UTILIDAD DEL PROYECTO

Dentro de los resultados esperados se tiene contemplado, crear un sistema lo suficientemente eficaz para contribuir con un beneficio hacia las viviendas de Querétaro. Se espera que el ahorro de agua por vivienda sea elevado y sea por lo menos igual de eficaz que los sistemas de reciclaje de aguas grises existentes en el mundo.

Las posibles aplicaciones que se le pueden dar al proyecto, inicialmente estarán dedicadas a viviendas unifamiliares, sin embargo podría bien ser aplicado en la facultad de Ingeniería Civil de la UAQ, específicamente en los baños de dicha facultad, donde podría ser implementado para los lavabos.

La utilidad del proyecto es bastante, ya que de ser positivo se tendrá un ahorro en el agua que cada una de las personas en una vivienda realiza, lo que generara menos desperdicio de agua y el reciclaje del mismo recurso.